CN108350358B - 闪烁器、闪烁器阵列、放射线检测器及放射线检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的闪烁器具备具有稀土类氧硫化物的晶体区域的体积为1mm3以下的烧结体。具有与晶体区域不同的组成的多晶体的个数在上述烧结体的截面的每100μm×100μm的单位面积中为200个以下。

Description

闪烁器、闪烁器阵列、放射线检测器及放射线检查装置
技术领域
本发明的实施方式涉及闪烁器、闪烁器阵列、放射线检测器及放射线检查装置。
背景技术
X射线CT(Computed Tomography：CT，计算机断层扫描)装置等放射线检查装置被用于医疗用或工业用等各种领域。例如公开了具备具有纵横二维地排列的检测元件(光电二极管等)的闪烁器阵列的多切面X射线CT装置。通过制成多切面型，能够将切片图像重叠，能够立体地显示出CT图像。放射线检查装置中搭载的放射线检测器具备纵横排列的多个检测元件。多个检测元件分别具备闪烁器。换而言之，相对于一个检测元件设置有一个闪烁器。
入射至闪烁器中的X射线被转换成可见光，该可见光被检测元件转换成电信号而作为图像输出。近年来，为了得到高析像度而检测元件被小型化，相邻的检测元件间的间距被缩窄。伴随于此闪烁器的尺寸也变小至体积为1mm3以下。
作为闪烁器材料，可列举出例如由钆氧硫化物烧结体形成的陶瓷闪烁器。上述陶瓷闪烁器的体色表示一定的色度坐标(x、y)。上述色度坐标使用色度计来测定。一般的色度计的最小测定范围为直径2～8mm左右。例如，直径为2～8mm的测定范围的测定面积为3.14～50.24mm2。即使在该范围内存在面积低于约1mm2的微小的变色区域，色度也被认定为是恰当的。所谓上述变色区域是指在1个陶瓷闪烁器内存在的变色区域。
若陶瓷闪烁器的尺寸变小，则当存在微小的变色区域时，由微小的变色区域产生的对发光特性的影响相对变大。即，若产生微小的变色区域，则将X射线转换成可见光时的光输出功率下降。特别是在具有纵横二维地排列的多个陶瓷闪烁器的闪烁器阵列中，若陶瓷闪烁器的光输出功率部分地下降，则闪烁器阵列的感度不均变大。陶瓷闪烁器通过由作为大的烧结体的锭切出而制造。若在锭内存在微小的变色区域，则各个陶瓷闪烁器的光输出功率下降，其结果是，导致闪烁器阵列的感度不均。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-187137号公报
专利文献2：日本专利第4959877号公报
发明内容
本发明的一方式想要解决的课题之一是抑制陶瓷闪烁器的光输出功率的下降。
本发明的实施方式的闪烁器具备具有稀土类氧硫化物的晶体区域的体积为1mm3以下的烧结体。具有与晶体区域不同的组成的多晶体的个数在烧结体的截面的每100μm×100μm的单位面积中为200个以下。
附图说明
图1是表示利用扫描型透射电子显微镜(Scanning Transmission ElectronMicroscope：STEM)得到的多晶体的观察图像的图。
图2是表示烧结体的截面的利用STEM得到的观察图像的例子的图。
图3是表示图2中所示的截面的利用能量色散型X射线分光法(Energy DispersiveX-ray spectroscopy：EDX)得到的氧(O)的映射结果的例子的图。
图4是表示图2中所示的观察图像的利用EDX得到的硫(S)的映射结果的例子的图。
图5是表示图2中所示的观察图像的利用EDX得到的钠(Na)的映射结果的例子的图。
图6是表示图2中所示的观察图像的利用EDX得到的铁(Fe)的映射结果的例子的图。
图7是图2中所示的观察图像的利用EDX得到的磷(P)的映射结果的例子的图。
图8是表示图2中所示的观察图像的利用EDX得到的钆(Gd)的映射结果的例子的图。
图9是表示烧结体的截面的利用扫描型电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope：SEM)得到的观察图像的例子图。
图10是表示图9中所示的观察图像的利用电子探针显微分析仪(Electron ProbeMicro Analyzer：EPMA)得到的铁(Fe)的映射结果的例子的图。
图11是表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的钠(Na)的映射结果的例子的图。
图12是表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的钆(Gd)的映射结果的例子的图。
图13是表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的氧(O)的映射结果的例子的图。
图14是表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的硫(S)的映射结果的例子的图。
图15是表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的磷(P)的映射结果的例子的图。
图16是表示闪烁器的例子的示意图。
图17是表示闪烁器阵列的例子的示意图。
图18是表示闪烁器阵列的例子的示意图。
图19是表示放射线检测器的例子的示意图。
图20是表示放射线检查装置的例子的示意图。
具体实施方式
实施方式的闪烁器具备具有稀土类氧硫化物的晶体区域的体积为1mm3以下的烧结体。在烧结体的内部存在微小的变色区域时，由微小的变色区域产生的对发光特性的影响相对变大。
变色区域的原因的调查分析的结果是，上述变色区域在钆等稀土类氧硫化物烧结体的内部具有以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域(包含以与稀土类氧化物的晶体区域的组成不同的组成所表示的多晶体的区域)。此外，上述多晶体集合而成的区域为存在杂质的含杂质区域。即，微小的变色区域为以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域，并且也是含杂质区域。
图1表示以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体的利用STEM得到的截面观察图像。图1中所示的截面具有以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体1。
图2为利用STEM得到的多晶体的截面观察图像，图3～8表示图2中所示的观察图像的利用EDX得到的多晶体的各元素的映射结果的例子。由图3～8可知，多晶体以高浓度含有除本来的含有元素即Gd、O、S以外的Fe、P等杂质。图9为利用SEM得到的多晶体集合而成的区域的截面观察图像，图10～15为表示图9中所示的观察图像的利用EPMA得到的多晶体集合而成的区域的各元素的映射结果的例子的图。由图10～15可知，多晶体集合而成的区域以高浓度含有除本来的含有元素即Gd、O、S以外的Fe、P等杂质。
作为稀土类氧硫化物的例子，可列举出钆氧硫化物(Gd2O2S)、钇氧硫化物(Y2O2S)、钌氧硫化物(Lu2O2S)等。此外，稀土类氧硫化物含有选自由Pr、Ce、Yb、Eu及Tb组成的组中的至少一种元素作为活化剂。
稀土类氧硫化物更优选由钆氧硫化物形成。钆氧硫化物显示出大的X射线吸收系数，能够得到高的光输出功率。钆氧硫化物优选以满足以下的通式(1)的组成表示。
通式：(Gd1-a-bPraMb)2O2S (1)
M为选自由Ce、Yb、Eu及Tb组成的组中的至少一种元素，a为满足0.0001≤a≤0.01的数，b为满足0≤b≤0.005的数。M元素为共活化剂，具有控制余辉特性等的效果。Ce是为了实现短余辉而有效的元素。钆氧硫化物含有M元素时，b优选为满足0.00001≤b≤0.005的数。Gd的一部分也可以被选自由Y、La及Lu组成的组中的至少一种元素置换。
图16是例示实施方式的陶瓷闪烁器的示意图。图16中所示的陶瓷闪烁器2具备立方体形状或长方体形状的烧结体2a。烧结体2a的尺寸只要体积为1mm3以下则没有特别限定，但优选长度、宽度、厚度分别为1mm以下。通过减小微小的变色区域，也能够实现长度为0.8mm以下、宽度为0.9mm以下、厚度为1.0mm以下的小型的陶瓷闪烁器(体积为0.72mm3以下的陶瓷闪烁器)。通过将陶瓷闪烁器小型化，能够将用搭载了闪烁器的X射线检测器检测的图像高清晰化。
上述多晶体集合而成的区域为包含选自由碳酸盐、铁、铝、磷、碱金属元素及碱土类金属元素组成的组中的至少一者的含杂质区域。
在实施方式的上述陶瓷闪烁器的SEM的组成图像中，上述多晶体集合而成的区域与稀土类氧硫化物的晶体区域相比对比度不同而颜色深暗地进行变色。
上述多晶体的至少一部分存在于稀土类氧硫化物晶体粒子彼此的晶界中。此外，上述多晶体的至少一部分容易存在于上述的稀土类氧硫化物晶体粒子彼此的晶界三重点处。
上述多晶体集合而成的区域为含杂质区域，作为该区域中的杂质的例子，可列举出稀土类氧硫化物荧光体粉末中包含的杂质、制造工序中混入的杂质。作为主要的杂质，可列举出选自由碳酸盐、铁、铝、磷、碱金属元素、碱土类金属元素组成的组中的至少一种元素或物质。特别是作为碱金属元素的例子，可列举出Na(钠)、Li(锂)。此外，作为碱土类金属元素的例子，可列举出Ca(钙)。此外，作为杂质金属，还可列举出Cr(铬)等元素。
作为以往的制造方法的例子，已知有以下的方法：对稀土类氧硫化物烧结体，在包含氧和硫的不活泼性气体气氛中、在1200～1600℃下进行热处理，防止烧结体表面的白色化及将内部着色完全除去。若为上述制造方法，则能够制造以色度计具有目标色度坐标(x、y)的烧结体。通过这样的方法可以消除氧缺损、硫缺损。
然而，在上述制造方法中，由于通过氧气及硫气来控制稀土类氧硫化物烧结体的金属氧化物、金属硫化物的生成，所以在稀土类氧硫化物烧结体大的情况下，减少金属氧化物、金属硫化物直到烧结体内部是困难的。因此，存在下述问题：已知，在由大的烧结体(锭)切出体积为1mm3以下的小的陶瓷闪烁器时，只有切出后才残留金属氧化物、金属硫化物。因此，上述制造方法的批量生产率差。
将预先较小地切出成体积为1mm3以下的试样在包含氧和硫的不活泼性气体气氛中进行热处理时，若每个试样过小并将许多的试样放入烧成容器中，则在下侧和上侧、外侧和内侧热的传导方式不同。若使热处理时间对照热的传导方式较低处，则在热的传导方式较高处，在烧结体中容易产生粗大粒子。此外，若对照热的传导方式较高处，则在热的传导方式较低处，氧缺损、硫缺损的减小效果变得不充分。此外，若产生粗大粒子，则产生小体积的陶瓷闪烁器中的光输出功率的不均。
在包含氧和硫的不活泼性气体气氛中的热处理对于减小氧缺损、硫缺损是有效的。然而，对减小由上述杂质产生的不良影响的效果小。此外，杂质在稀土类氧硫化物荧光体中作为氧化物或硫化物存在时，为了将它们完全制成氧硫化物需要长时间的热处理，若实施长时间的热处理，则存在晶粒变成粗大粒子的问题。在上述制造方法例子中，若色度坐标(x、y)落入规定的范围内，则判定为好产品，存在未必与上述多晶体集合而成的区域的减小一致的部分。
通过使用了色度计的色度确认，难以检测上述多晶体集合而成的区域即微小的变色区域。一般的色度计的最小测定范围为直径为2～8mm左右。直径为2～8mm成为测定面积为3.14～50.24mm2。即使在该范围内存在上述多晶体集合而成的区域即微小的变色区域，作为色度也被认定为适当的范围。
实施方式的闪烁器中的烧结体即使为小到体积为1mm3以下的尺寸，上述多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体的个数也是每单位面积100μm×100μm为200个以下(包含0)，上述多晶体集合而成的区域所存在的面积是每单位面积500μm×500μm为10000μm2以下(包含0)。
若上述多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体超过每单位面积100μm×100μm为200个地大，则光输出功率下降。在小到体积为1mm3以下的稀土类氧硫化物烧结体中，以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体优选是每单位面积100μm×100μm为200个以下。最优选的是不存在的(0个)状态。
若上述多晶体集合而成的区域所存在的面积超过每单位面积500μm×500μm为10000μm2(0.01mm2)地大，则光输出功率下降。因此，上述多晶体集合而成的区域所存在的面积是每单位面积500μm×500μm为10000μm2(0.01mm2)以下(包含0)。
截面组织使用SEM照片来观察。SEM照片设定为倍率为100倍以上的组成图像。若为组成图像，则上述多晶体集合而成的区域的面与稀土类氧硫化物区域相比对比度不同而颜色深暗地映现。在SEM的组成图像中，由于原子序号越大越变得明亮，所以作为杂质的Fe(原子序号为26)、Na(原子序号为11)、Li(原子序号为3)、Ca(原子序号为20)由于与作为主要成分的Gd(原子序号为64)相比原子序号小，所以看起来深暗。因此，容易判别稀土类氧硫化物区域和含杂质区域。此外，根据需要也可以与EPMA并用。
稀土类氧硫化物晶粒的平均晶体粒径优选为5～30μm。若平均晶体粒径低于5μm，则稀土类氧硫化物粒子彼此的晶界的数目增加。通过晶界的数目增加，存在于晶界中的上述多晶体集合而成的区域的数目增加。另一方面，若稀土类氧硫化物晶粒的平均晶体粒径超过30μm，则稀土类氧硫化物粒子彼此的晶界变长。若晶界变长，则存在于其中的上述多晶体集合而成的区域也容易变大。因此，稀土类氧硫化物晶粒的平均晶体粒径优选为5～30μm，进一步更优选为7～20μm。此外，为了防止稀土类氧硫化物粒子彼此的晶界变长，稀土类氧硫化物晶粒的最大径优选为50μm以下。即使平均晶体粒径为5～30μm，若存在最大径超过50μm的晶粒，则稀土类氧硫化物粒子彼此的晶界也容易变长。因此，稀土类氧硫化物粒子的最大径优选为50μm以下，进一步更优选为35μm以下。
稀土类氧硫化物粒子的平均晶体粒径的测定用线密度法进行。具体而言，在稀土类氧硫化物烧结体的任意的截面中摄影单位面积为500μm×500μm的放大照片(SEM照片)。使用该放大照片，画出500μm的直线。数出该直线上存在的稀土类氧硫化物粒子的个数。通过(500μm/稀土类氧硫化物粒子的个数)求出平均值。以任意的5条直线进行该操作。以该5条的平均值作为平均晶体粒径。
由以上那样的稀土类氧硫化物烧结体形成的闪烁器即使小型至体积为1mm3以下，也显示优异的发光特性。此外，实施方式的陶瓷闪烁器适合于多个排列而构成陶瓷闪烁器阵列。陶瓷闪烁器阵列优选具有介由反射层而一体化的多个陶瓷闪烁器。
图17及图18是例示闪烁器阵列的示意图。图17是陶瓷闪烁器阵列的侧面示意图，图18是陶瓷闪烁器阵列的上表面示意图。图17及图18中所示的闪烁器阵列3具有陶瓷闪烁器2和反射层4。
反射层4通过TiO2、Al2O3等反射粒子和透明树脂形成。反射层4也可以是在陶瓷闪烁器2的侧面具有通过溅射等而设置的反射膜的结构。此外，反射层4也可以是在金属箔的两面设置有透明树脂的结构。反射层4反射可见光，上述可见光通过将入射到陶瓷闪烁器2中的X射线进行转换而生成。
实施方式的闪烁器阵列由于陶瓷闪烁器被小型化至体积为1mm3以下，所以也可以将反射层的厚度(反射层中的陶瓷闪烁器间的宽度)薄型化至100μm以下、进而50μm以下。
接着对放射线检测器进行说明。图19为例示放射线检测器的图。图19中所示的X射线检测器6具备闪烁器阵列3和光电转换元件5。
闪烁器阵列3具有X射线入射面，在与X射线照射面相反侧的面上一体地设置有光电转换元件5。作为光电转换元件5，例如使用光电二极管。光电转换元件5被配置于与构成闪烁器阵列3的陶瓷闪烁器2对应的位置。
也可以在闪烁器阵列3的X射线入射面上设置表面反射层。通过这些，构成X射线检测器6。此外，表面反射层并不限于闪烁器阵列3的X射线入射面，也可以设置于光电转换元件5的设置面上。进而，表面反射层也可以设置于闪烁器阵列3的X射线入射面及元件设置面这两者上。通过在闪烁器阵列3上设置表面反射层，由陶瓷闪烁器2放射的可见光的反射效率进一步提高，进而能够提高闪烁器阵列3的光输出功率。
表面反射层包含反射粒子与透明树脂的混合物或漆系涂料等。反射粒子与透明树脂的混合物优选具有与反射层4同样的反射粒子的分散状态。表面反射层的厚度优选为50～250μm的范围。若表面反射层的厚度低于50μm，则无法充分地得到反射效率的提高效果。若表面反射层的厚度超过250μm，则透过的X射线量下降而检测感度下降。
接着对放射线检查装置进行说明。图20表示作为实施方式的X射线检查装置的一个例子的X射线CT装置10。X射线CT装置10具备实施方式的X射线检测器6。X射线检测器6被贴附于安置被检体11的摄像部位的圆筒的内壁面上。在贴附有X射线检测器6的圆筒的圆弧的大致中心，设置有出射X射线的X射线管12。在X射线检测器6与X射线管12之间配置有被检体11。在X射线检测器6的X射线入射面侧，设置有未图示的准直器。
X射线检测器6及X射线管12按照以被检体11为中心一边进行利用X射线的摄影一边旋转的方式构成。被检体11的图像信息被从不同的角度立体地收集。通过X射线摄影得到的信号(通过光电转换元件而转换的电信号)被计算机13处理，在显示器14上作为被检体图像15被显示。被检体图像15例如为被检体11的断层图像。如图18中所示的那样，通过使用将陶瓷闪烁器2二维地配置的闪烁器阵列3，还能够构成多断层图像型的X射线CT装置10。这种情况下，被检体11的断层图像多个被同时摄影，例如还能够将摄影结果立体地进行描绘。
图20中所示的X射线CT装置10具备具有实施方式的闪烁器阵列3的X射线检测器6。如上述那样，实施方式的闪烁器阵列3基于反射层4的构成等，从陶瓷闪烁器2放射的可见光的反射效率高，所以具有优异的光输出功率。通过使用具有这样的陶瓷闪烁器2的X射线检测器6，能够缩短利用X射线CT装置10的摄影时间。其结果是，能够缩短被检体11的被辐射时间，能够实现低被辐射化。实施方式的X射线检查装置(X射线CT装置10)并不限于人体的医疗诊断用的X射线检查，对于动物的X射线检查、工业用途的X射线检查等也能够应用。
本发明的实施方式的X射线检查装置由于使用体积为1mm3以下的闪烁器，所以能够得到高清晰的图像。此外，由于在闪烁器被小型化至体积为1mm3以下的基础上，将上述多晶体集合而成的区域极小化，所以各个闪烁器的发光特性优异。因此，使用了多个实施方式的闪烁器的闪烁器阵列的特性也变得优异。
接着，对实施方式的闪烁器的制造方法进行说明。对于实施方式的闪烁器来说，只要上述多晶体集合而成的区域被极小化，则其制造方法没有特别限定，但作为用于有效地得到的方法可列举出以下的方法。首先，准备稀土类氧硫化物粉末。稀土类氧硫化物粉末为荧光体粉末。此外，稀土类氧硫化物粉末的平均粒径优选为10μm以下，进而优选为5μm以下。若稀土类氧硫化物粉末的平均粒径超过10μm地大，则有可能在成为稀土类氧硫化物烧结体时、稀土类氧硫化物晶体变得过大。若稀土类氧硫化物晶体变得过大，则其晶界会变长。若晶界变长，则存在于其中的上述多晶体集合而成的区域会变大。
接着，对稀土类氧硫化物粉末进行水洗工序。在稀土类氧硫化物粉末的制造中，为了促进稀土类氧化物粉末与硫化剂的反应而使用助熔剂。助熔剂以通式：A3PO4或通式：A2CO3等表示。A元素为选自由Li、Na、K、Rb及Cs组成的组中的至少1种元素。使用助熔剂时，A元素容易残留于稀土类氧硫化物粉末中。A元素是容易在水中作为离子溶出的成分。因此，对进行水洗工序是有效的。此外，水洗工序对除去在制造工序中不可避免地混入的杂质也是有效的。进而，在水洗工序中，使上述稀土类氧硫化物粉末的杂质分离、或者将水洗工序自身在无尘室内实施也对除去杂质是有效的。水洗工序后，将水洗后的上述稀土类氧硫化物粉末通过筛而进行固体物质的除去也对除去杂质是有效的(筛选工序)。
接着，优选进行将稀土类氧硫化物粉末在包含氧及硫的不活泼性气体气氛中进行热处理的工序(第1热处理)。通过在包含氧及硫的不活泼性气体气氛中进行热处理，能够减小稀土类氧硫化物粉末中的上述多晶体集合而成的区域。
包含氧及硫的不活泼性气体气氛中的氧并不限于氧气，还可列举出大气等。此外，硫可列举出SOx气体等。若为SOx气体，则由于作为构成成分包含硫和氧，所以能够减小上述多晶体集合而成的区域。此外，作为SOx气体，可列举出SO2气体、SO3气体。
包含氧及硫的不活泼性气体气氛中的热处理温度优选为700～1350℃。由于是对稀土类氧硫化物粉末的热处理，所以与以往的制造方法相比能够以低的温度进行热处理。热处理时间优选为30分钟～30小时的范围。优选一边将包含氧及硫的不活泼性气体气氛搅拌一边进行热处理。由于是对粉末的热处理工序，所以通过一边将气氛气体搅拌一边进行，气氛气体变得容易与稀土类氧硫化物粉末各自接触。由此，带来上述多晶体集合而成的区域的减小。此外，作为气氛气体的搅拌方法，可列举出将热处理容器内的气氛气体搅拌的方法、一边流过气氛气体一边进行的方法、一边将稀土类氧硫化物粉末搅拌一边进行的方法等。
包含氧及硫的不活泼性气体气氛中的到热处理温度为止的升温速度优选为100℃/分钟以下。通过将升温速度设定为100℃/分钟以下而缓慢地升温，容易使上述多晶体集合而成的区域与稀土类氧硫化物发生反应。超过100℃/分钟时，上述多晶体集合而成的区域变得难以与稀土类氧硫化物发生反应。
另外，按照水洗工序、热处理工序的顺序进行了说明，但也可以是在热处理工序后进行水洗工序的方法、交替地重复进行的方法。通过进行上述那样的工序管理而微小的变色区域自身减半等，能够显著减小。
接着，将稀土类氧硫化物粉末成型。成型工序可列举出模具压制或橡胶压制等。此外，将成型体以Ta胶囊封入也是有效的。为了除去成型工序中的杂质，在无尘室内实施成型工序、将附着于成型工序中使用的模具压制、橡胶压制、Ta胶囊等使用材料上的杂质在使用上述使用材料前除去也是有效的。
接着，将成型体进行烧结。烧结工序优选热压制或热等静压(Hot IsostaticPressing：HIP)。此外，对于烧结工序来说，优选热处理温度为1300～1600℃、压力为98MPa以上、1～12小时。通过设定为这样的条件，可得到相对密度为99.5％以上的稀土类氧硫化物烧结体。
若热处理温度低至低于1300℃，则烧结体不发生致密化。此外，若超过1600℃地高，则容易形成上述多晶体集合而成的区域。此外，若压力低至低于98MPa，则烧结体不发生致密化。此外，为了减小上述多晶体集合而成的区域，优选不使用烧结助剂。因此，压力更优选为120MPa以上。
此外，若烧结时间低于1小时，则烧结体不发生致密化。此外，若超过12小时，则容易形成上述多晶体集合而成的区域。因此，烧结时间优选为1～12小时。更优选的烧结时间为2～7小时。
优选对烧结工序后得到的烧结体进行包含氧及硫的不活泼性气体气氛中的第2热处理。通过该工序，能够减小烧结工序中形成的上述多晶体集合而成的区域。优选热处理温度在700～1350℃下进行。此外，优选将第2热处理工序的升温速度设定为50℃/分钟以下。通过缓慢升温，能够使上述多晶体集合而成的区域在稀土类氧硫化物中均质地产生。超过50℃/分钟时，不会均质地产生。此外，热处理时间优选为1～40小时的范围，进一步更优选为2～20小时的范围。
如以上那样，通过对稀土类氧硫化物粉末进行第1热处理及第2热处理，能够减小上述多晶体集合而成的区域。此外，即使是长度为1mm以上、宽度为1mm以上、厚度为20mm以上的稀土类氧硫化物烧结体锭，也能够将上述多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体设定是每单位面积100μm×100μm为200个以下(包含0)，能够将上述多晶体集合而成的区域所存在的面积设定为10000μm2以下(包含0)。因此，也能够由稀土类氧硫化物烧结体锭切出而得到体积为1mm3以下的陶瓷闪烁器。
实施例
(实施例1～8、比较例1、2)
准备表1中所示的钆氧硫化物粉末。另外，钆氧硫化物粉末使用(Gd0.999、Pr0.001)2O2±0.01S1±0.01。接着，对于上述粉末，在表1中所示的条件下实施水洗工序、水洗时浸渍一定时间、水洗工序的无尘室化、水洗后的筛选(固体物质的除去)。紧接着，在表1中所示的条件下进行第1热处理工序(SO2气体与大气的混合气氛)，在将这些粉末暂时成型后封入Ta胶囊中而进行HIP工序，进一步实施第2热处理工序(SO2气体与大气的混合气氛)，制作烧结体。另外，在水洗工序中用纯水进行洗涤。
表1
Figure BDA0001643368970000131
对于各陶瓷闪烁器，调查钆氧硫化物的烧结体的平均晶体粒径、多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体的每单位面积100μm×100μm的个数及上述多晶体集合而成的区域所存在的面积。
关于测定，对陶瓷闪烁器的任意的截面进行SEM观察。使用SEM照片(3000倍)，用线密度法求出在此拍摄的钆氧硫化物晶粒。在SEM照片中画出500μm的直线，通过(500μm/稀土类氧硫化物粒子的个数)，求出平均值。用任意的5条直线进行该操作。以该5条的平均值作为平均晶体粒径。此外，调查SEM照片(3000倍)中拍摄的钆氧硫化物晶粒的最长的对角线，以最长的对角线作为最大径。
接着，通过EPMA分析陶瓷闪烁器的任意的截面。将EMPA的测定点设定为100μm，按照合计成为单位面积100μm×100μm的方式测定。一并观察SEM的组成图像。
在实施例及比较例的陶瓷闪烁器中，从上述多晶体集合而成的区域中微量检测到选自Fe、P、Na、Li及Ca中的至少1种以上的元素。进而，摄影SEM的组成图像的结果，与稀土类氧硫化物相比，上述多晶体集合而成的区域对比度不同而颜色看起来深暗。在SEM的组成图像中，由于原子序号越大越变得明亮，所以作为杂质的Fe(原子序号为26)、Na(原子序号为11)、Li(原子序号为3)、Ca(原子序号为20)与作为主要成分的Gd(原子序号为64)相比原子序号小，从而看起来深暗。因此，关于上述多晶体集合而成的区域所存在的面积，测定上述SEM组成图像中对比度不同而颜色看起来深暗的区域的面积。
通过上述操作，求出以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域即微小的变色区域中存在的上述多晶体的每单位面积100μm×100μm的个数及上述以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域所存在的面积。将其结果示于表2中。
表2
Figure BDA0001643368970000141
如由表2可知的那样，实施例的陶瓷闪烁器以偏离稀土类氧硫化物的组成所表示的多晶体集合而成的区域所存在的面积为10000μm2(0.01mm2)以下(包含0)，每单位面积100μm×100μm为200个以下(包含0)。
接着，由各烧结体锭切出长度为0.7mm×宽度为0.7mm×厚度为0.8mm的试样而制作实施例及比较例的陶瓷闪烁器。使用实施例或比较例的陶瓷闪烁器来制作陶瓷闪烁器阵列。作为反射层准备含有TiO2的环氧树脂。将反射层的厚度设定为100μm或50μm，将陶瓷闪烁器纵横二维地排列而制成陶瓷闪烁器阵列。
测定陶瓷闪烁器阵列的光输出功率。关于光输出功率的测定，通过钨酸镉(CdWO4)制作同尺寸的闪烁器阵列。将闪烁器阵列安置于放射线检测器中，求出在照射120kV、200mA的X射线时在硅光电二极管中流过的电流值作为光输出功率。此时，作为将使用了钨酸镉的闪烁器阵列的光输出功率设为100时的相对值求出光输出功率。将其结果示于表3中。
表3
Figure BDA0001643368970000151
实施例的闪烁器阵列分别光输出功率提高。由于减小了上述多晶体集合而成的区域，所以即使将反射层的宽度缩窄至100μm以下、进一步缩窄至50μm以下也显示优异的特性。因此，实施例的闪烁器阵列也能够缩窄反射层。与此相对，比较例由于上述多晶体集合而成的区域的面积超过10000μm2地大或每单位面积的个数多，所以没有见到光输出功率的提高。因此，判明比较例的陶瓷闪烁器阵列未必一定适于缩窄反射层的厚度。
以上，例示出了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新型的实施方式可以以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式或其变形例包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。此外，上述的各实施方式可以相互组合而实施。

Claims (9)

1.一种闪烁器，其具备体积为1mm3以下的烧结体，
所述烧结体具备晶粒和晶界，所述晶粒具有稀土类氧硫化物的晶体区域，所述晶界具有包含组成与所述稀土类氧硫化物不同的多晶体的多晶区域，
所述稀土类氧硫化物的组成以通式：(Gd1-a-bPraMb)2O2S表示，式中，M为选自由Ce、Yb、Eu及Tb组成的组中的至少一种元素，a为满足0.0001≤a≤0.01的数，b为满足0≤b≤0.005的数，
所述晶粒的平均晶体粒径为5μm以上且30μm以下，
所述晶粒的最大径为50μm以下，
在利用扫描型电子显微镜得到的所述烧结体的截面的观察图像中，所述多晶区域的对比度与所述晶体区域不同，所述多晶区域的颜色与所述晶体区域的颜色相比深且暗，
所述多晶体的个数在所述截面的每100μm×100μm的单位面积中为200个以下。
2.根据权利要求1所述的闪烁器，其中，所述多晶区域的面积在所述截面的每500μm×500μm的单位面积中为10000μm2以下。
3.根据权利要求1所述的闪烁器，其中，所述多晶体含有选自由碳酸盐、铁、铝、磷、碱金属元素及碱土类金属元素组成的组中的至少1种。
4.根据权利要求1所述的闪烁器，其中，所述Gd的一部分被选自由Y、La及Lu组成的组中的至少一种元素置换。
5.一种闪烁器阵列，其具备：
第1闪烁器、
第2闪烁器、和
设置于所述第1闪烁器与第2闪烁器之间的反射层，
所述第1及第2闪烁器分别包含权利要求1所述的闪烁器。
6.根据权利要求5所述的闪烁器阵列，其中，所述反射层包含氧化钛或氧化铝。
7.根据权利要求5所述的闪烁器阵列，其中，所述反射层中的所述第1闪烁器与所述第2闪烁器之间的宽度为100μm以下。
8.一种放射线检测器，其具备权利要求5所述的闪烁器阵列。
9.一种放射线检查装置，其具备权利要求8所述的放射线检测器。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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