CN114316943B - 闪烁体结构体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所要解决的技术问题在于：确保闪烁体与反射材料的密合性。其解决技术方案在于：闪烁体结构体包括多个单元和包覆多个单元的反射材料。其中，多个单元中的各个单元含有树脂和荧光体，荧光体含有硫氧化钆。而且，多个单元中的各个单元与反射材料的界面的断裂强度为900gf以上。

Description

闪烁体结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及闪烁体结构体及其制造方法，例如，涉及能够有效适用于具有分别含有树脂和荧光体的多个单元的闪烁体结构体及其制造方法的技术。
背景技术
在日本特开昭63－100391号公报(专利文献1)中记载了涉及混合了粉末荧光体和环氧树脂的荧光体成型体的技术。
在日本特开平2－17489号公报(专利文献2)中记载了涉及用于放射线检测器的荧光体的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63－100391号公报
专利文献2：日本特开平2－17489号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
闪烁体是在照射以X射线、γ射线所代表的放射线时，吸收放射线的能量并产生可见光的物质。该闪烁体以包含闪烁体和反射材料的闪烁体结构体的形式被产品化，将闪烁体结构体和光电二极管等的光电变换元件组合而成的X射线检测器被用于例如X射线CT等的医疗设备、分析设备、使用了放射线的非破坏检查装置、放射线漏泄检查装置等。
例如，闪烁体使用由硫氧化钆(Gd2O2S)构成的陶瓷。其中，在本说明书中，将硫氧化钆称为“GOS”。需要说明的是，严格地讲，硫氧化钆自身几乎不发光，通过使硫氧化钆中含有镨、铽等来发光。由此，在本说明书中，关于“GOS”这样的术语隐含地指代在硫氧化钆自身中含有镨、铽等而发光的物质(荧光体)而使用。但是，在需要明确硫氧化钆自身中含有镨、铽等的情况下，有时表述为含有镨的“GOS”或含有铽的“GOS”。
另外，闪烁体由“GOS”单独构成的情况下，“GOS”由陶瓷构成。另一方面，如后述那样，也研究了闪烁体由“GOS”和树脂的混合物构成的技术，该情况下的“GOS”由粉体构成。因此，在本说明书中，在不需要特别明确陶瓷和粉体时，有时简单表述为“GOS”。与此相对，在需要明确陶瓷时，称为“GOS”陶瓷。另一方面，在需要明确粉体时，称为“GOS”粉体。
该“GOS”与钨酸镉(CdWO4)相比，具有可见光的发光输出大的优点，但是制造成本高。
由此，为了降低闪烁体结构体的制造成本，作为闪烁体，研究了使用“GOS”粉体与树脂的混合物。
然而，本发明人新发现在使用“GOS”粉体与树脂的混合物时，从闪烁体与反射材料的密合性的观点出发，还存在改善的余地。因此，作为闪烁体使用“GOS”粉体与树脂的混合物的情况下，希望确保闪烁体和反射材料的密合性。
用于解决技术问题的技术方案
在一个实施方式中的闪烁体结构体包括多个单元(cell)和包覆多个单元的反射材料。其中，多个单元中的各个单元含有树脂和荧光体，荧光体含有硫氧化钆。而且，多个单元中的各个单元与反射材料的界面的断裂强度为900gf以上。
发明效果
根据一个实施方式，能够确保闪烁体与反射材料的密合性。
附图说明
图1为示意性表示X射线检测器的图。
图2为说明在“树脂GOS”中发光输出降低的一个因素的图。
图3为表示单元的厚度与发光输出的关系的图表。
图4为表示单元自身的密度与发光输出的关系的图表。
图5为表示“CWO”的余辉特性的图表。
图6为表示“第3树脂GOS”的余辉特性的图表。
图7为表示“第1树脂GOS”的余辉特性的图表。
图8为说明闪烁体结构体的制造工序的流程的流程图。
图9为示意性表示从切割工序至反射材料涂布工序的工序的图。
图10为表示对“树脂GOS”的表面进行各种表面处理后，比较在“树脂GOS”的表面滴加环氧树脂时的接触角，由此评价了对于环氧树脂的润湿性的结果的图表。
图11为说明通过氧化钛液浸渍处理来提高润湿性的图。
图12中，(a)为示意性表示在抗折试验中评价的样品的制作工序的截面图，(b)为示意性表示在抗折试验中评价的样品的制作工序的俯视图。
图13中，(a)为表示抗折试验的情况的截面图，(b)为表示抗折试验的情况的俯视图。
图14中，(a)为表示对于形成样品前的闪烁体结构体实施的表面处理的条件的表，(b)为表示对于分别对应于“条件1”～“条件8”的样品实施抗折试验而测定的断裂强度的图表。
符号说明
10：闪烁体结构体；10A：闪烁体结构体；11：闪烁体；11a：荧光体；11b：树脂；20：受光元件；30：加工改质层；100：X射线检测器；CL：单元；FR：外框；NL：压头；SP：样品；WF基板。
具体实施方式
在为了说明实施方式的全部图中，原则上对于相同部件标注相同符号，省略重复的说明。需要说明的是，为了容易理解附图，即使是俯视图也有时标记阴影。
＜X射线检测器的概要＞
图1为示意性表示X射线检测器的图。
在图1中，X射线检测器100具有闪烁体结构体10和受光元件20。闪烁体结构体10由从射入到X射线检测器100的X射线产生可见光的闪烁体11和包覆该闪烁体11的反射材料12构成。另一方面，受光元件20具有将在闪烁体11产生的可见光生成电流的功能，例如，由光电二极管所代表的光电变换元件构成。
闪烁体11具有吸收X射线而产生可见光的功能，由荧光体11a和树脂11b构成。这里，在本说明书中，将构成荧光体11a的“GOS”粉体和树脂11b混合而得到的材料有时称为“树脂GOS”。也就是说，在本实施方式中的闪烁体11由“树脂GOS”构成。荧光体11a为含有镨、铽等的硫氧化钆，树脂11b例如为环氧树脂。另外，反射材料12由含有氧化钛的环氧树脂构成。
由此构成的X射线检测器按照如下所示方式工作。
即，X射线射入到闪烁体结构体10的闪烁体11时，构成闪烁体11的荧光体11a内的电子接收X射线的能量从基态跃迁至激发态。之后，激发态的电子跃迁回基态。此时，发出相当于激发态与基态之间的能量差的可见光。通过这样的机理，闪烁体11吸收X射线，产生可见光。
之后，从闪烁体11产生的可见光之中的一部分可见光直接射入受光元件20，并且从闪烁体11产生的可见光之中的另一部分可见光被包覆闪烁体11的反射材料12反复反射而被受光元件20聚光。
接下来，可见光射入到例如由光电二极管构成的受光元件20时，由于该可见光的能量，构成光电二极管的半导体材料的电子从价电子带被激发至导带。由此，被激发至导带的电子导致的电流流过光电二极管。之后，基于从光电二极管输出的电流，得到X射线图像。这样，利用X射线检测器100，能够得到X射线图像。
＜采用“树脂GOS”的理由＞
如上述这样，在本实施方式中，作为闪烁体11采用了“树脂GOS”。在下面说明其理由。
例如，作为构成闪烁体结构体10的闪烁体11，使用了钨酸镉(以下，称为“CWO”)，但该“CWO”中，含有RoHS指令/REACH限制对象物质的镉。由此，作为闪烁体11，使用“GOS”陶瓷代替含有镉的“CWO”。该“GOS”陶瓷与“CWO”相比，具有可见光的发光输出高的优点，但具有制造成本高的缺点。
为此，从削减制造成本的观点出发，作为闪烁体11，研究了采用将含有环氧树脂等的树脂和“GOS”粉体混合而得到的“树脂GOS”代替“GOS”陶瓷。即，为了抑制“GOS”陶瓷导致的制造成本的上升，具有使用比“GOS”陶瓷价格更便宜的“树脂GOS”作为闪烁体11的动向。
然而，“树脂GOS”与“GOS”陶瓷相比，发光输出低，因此希望作为闪烁体11采用“树脂GOS”时，也能够确保发光输出。
＜发光输出降低的因素＞
首先，在“树脂GOS”中，对于发光输出降低的原因进行说明。
＜＜第1原因＞＞
“树脂GOS”由例如环氧树脂等树脂与“GOS”粉体的混合物构成。而且，环氧树脂和“GOS”粉体均对可见光具有透光性。关于这一点，环氧树脂的透光性高于“GOS”的透光性。由此，“树脂GOS”的透光性高于“GOS”陶瓷的透光性。因此，“树脂GOS”的透光性高于“GOS”的透光性，从这样的结果考虑，原本被认为使用了“树脂GOS”的闪烁体11的发光输出应该高于使用了“GOS”陶瓷的闪烁体11的发光输出。
然而，在实际中，使用了“树脂GOS”的闪烁体11的发光输出低于使用了“GOS”陶瓷的闪烁体11的发光输出。
被认为这是由于以下的原因：在“树脂GOS”中，使用了“GOS”粉体，结果构成“树脂GOS”的“GOS”粉体的总表面积大于“GOS”陶瓷的总表面积。即，在“树脂GOS”中，在环氧树脂内存在大量的“GOS”粉体，因此，在“GOS”粉体发出的光，例如，从“GOS”粉体射出到环氧树脂内，之后，在大量存在的“GOS”粉体的表面经过多重散射，每次散射都会在“GOS”粉体的表面发生光的吸收。作为该结果，被认为在“树脂GOS”中，光的吸收大于“GOS”陶瓷，因此，使用了“树脂GOS”的闪烁体11的发光输出低于使用了“GOS”陶瓷的闪烁体11的发光输出。这被推测是在“树脂GOS”中的发光输出降低的第1原因。
＜＜第2原因＞＞
例如，如图2所示，闪烁体结构体10由长方体形状的闪烁体11和包覆闪烁体11的反射材料12构成。这里，长方体形状的闪烁体11由于通过切割工序、研削工序等的加工工序而形成，因此，在长方体形状的表面形成有加工面。即，“加工面”是指被施加了机械加工的面。具体来说，“加工面”包括在实施工件加厚时、利用研削磨石进行了研削的面，或者，为了实施切割处理而利用切刀将工件切断后的表面。例如，在使用了“树脂GOS”的闪烁体11中，“加工面”被定义为混杂了露出有树脂的面和“GOS”粉体断裂的面的面。例如，在图1所示虚线示意性表示了在使用了“树脂GOS”的闪烁体11中，闪烁体11与反射材料12的界面为“加工面”的情况。该情况下，在“加工面”中，混杂了切断树脂11b的区域与荧光体11a(“GOS”粉体)断裂的区域。需要说明的是，在图1所示的虚线是为了容易明白地说明“加工面”的构成而描绘的，并不是通过虚线来意指闪烁体11发生收缩，用虚线围起来的闪烁体11的大小可以是由实线围起来的大小。
该加工面由于会受到加工工序导致的机械损伤，因此会成为加工改质层30。“加工改质层”定义为：由于受到机械加工工序导致的机械损伤，与实施机械加工之前相比，光的反射特性老化而变得容易吸收光的层。例如，作为“加工改质层”的具体例，可以列举“GOS”粉体表面的硫成分脱硫而产生的光吸收层。
在该加工改质层30中，由闪烁体11产生的可见光容易被吸收。即，由于存在于闪烁体11的加工改质层30，产生的可见光的一部分被吸收，结果，发生发光输出的降低。也就是说，闪烁体11的表面形成有加工改质层30是导致从闪烁体结构体10的发光输出降低的一个因素。
特别是，近年来，如图2所示，从提高X射线图像的分辨率的观点出发，配合多个光电二极管中的每一个，将闪烁体11分隔成多个单元CL(闪烁体11的阵列化)。而且，以包覆多个单元CL的方式设置反射材料12。具体来说，单元CL的上表面和4个侧表面被反射材料12包覆。另一方面，单元CL的下表面需要与光电二极管接触，因此没有被反射材料12包覆。
将闪烁体11分隔为多个单元CL的情况下，在多个单元CL的各单元表面形成加工改质层30，因此在闪烁体结构体10A中加工改质层30所占的面积会变大。其结果，在多个单元型的闪烁体结构体10A中，因加工改质层30导致的发光输出的降低变大。
本实施方式中的闪烁体结构体中，将能够提高X射线图像的分辨率的多个单元型闪烁体结构体10A作为前提。因此，认为因加工改质层30导致的发光输出的降低会变大，因此可知为了维持发光输出而进行改进变得重要。
这里，作为闪烁体11，无论使用“GOS”陶瓷还是使用“树脂GOS”，在闪烁体11的表面形成有加工改质层30的情况并没有变化。因此认为：由“GOS”陶瓷构成闪烁体11的情况下或由“树脂GOS”构成闪烁体11的情况下，均会发生因加工改质层30导致的发光输出的降低。
关于这一点，根据本发明人的研究，新发现了：与由“GOS”陶瓷构成闪烁体11的情况相比，由“树脂GOS”构成闪烁体11的情况因加工改质层30导致的发光输出的降低会变大。
以下对于其理由进行说明。例如，“GOS”陶瓷在将单元CL单片化后能够实施加热处理。而且，加热处理具有使由于机械损伤形成的加工改质层30恢复的功能。因此，在由“GOS”陶瓷构成闪烁体11的情况下，在单片化成单元CL后，通过实施加热处理，能够使形成于单元CL表面的加工改质层30恢复。由此，在由“GOS”陶瓷构成闪烁体11的情况下，通过加热处理能够降低加工改质层30，因此能够抑制因加工改质层30导致的发光输出的降低。
与此相对，“树脂GOS”并非陶瓷，而是将“GOS”粉体利用树脂固化的材料，难以实施加热处理。作为其结果，在由“树脂GOS”构成闪烁体11的情况下，无法得到通过加热处理恢复加工改质层30的效果，因此加工改质层30导致的发光输出的降低变大。也就是说，“树脂GOS”与“GOS”陶瓷不同，难以实施加热处理而无法使加工改质层30恢复，这就是使从闪烁体结构体10A的发光输出降低的第2原因。
基于以上理由，由“树脂GOS”构成闪烁体11时，由于使用了“GOS”粉体导致的第1原因和加工改质层30的恢复变得困难的第2原因的叠加因素，与“GOS”陶瓷相比，发光输出进一步降低。
因此，作为闪烁体11使用“树脂GOS”时，本质上无法避免发光输出相较于“GOS”陶瓷降低。但是，本发明人获得了新发现，即，作为闪烁体11使用“树脂GOS”的情况下，根据由“树脂GOS”构成的单元CL的厚度、密度的不同，发光输出会发生变化。即，根据本发明人的新见解，可以认为通过规定单元CL的厚度、密度，即使是“树脂GOS”也能够确保一定程度以上的发光输出。
为此，在以下说明发光输出的厚度依赖性和密度依赖性。
＜发光输出的厚度依赖性＞
图3为表示单元的厚度与发光输出的关系的图表。
在图3中，横轴表示单元的厚度，纵轴表示发光输出。
首先，“第1GOS”是指添加有镨(Pr)和铈(Ce)的“GOS”。另一方面，虽然在图3中没有示出，但“第2GOS”是指添加了铽(Tb)和铈(Ce)的“GOS”。
这里，着眼于“第1GOS”和“第2GOS”的发光输出时，“第2GOS”比“第1GOS”的发光输出高。换言之，“第1GOS”的发光输出低于“第2GOS”的发光输出。需要说明的是，图3的纵轴所示的发光输出是将厚度1.3mm的“第1GOS”的发光输出作为100％，以百分率示出。
“第2树脂GOS”是由“第2GOS”构成的“GOS”粉体和环氧树脂的混合物。
“第3树脂GOS”和“第4树脂GOS”都是由“第1GOS”构成的“GOS”粉体和环氧树脂的混合物，“第3树脂GOS”与“第4树脂GOS”的不同点在于密度。
在图3中，着眼于“第1GOS”的曲线时可知：“第1GOS”的发光输出几乎不依赖于单元的厚度。另一方面，在图3中，着眼于“第2树脂GOS”～“第4树脂GOS”各自的曲线时可知：“第2树脂GOS”～“第4树脂GOS”各自的发光输出依赖于单元的厚度。
以下对于“第2树脂GOS”～“第4树脂GOS”各自的发光输出的厚度依赖性进行定性说明。首先，在厚度薄的范围内，随着厚度增加，发光输出变大。这可以理解为由于在厚度薄的范围内，随着厚度变厚，有助于吸收射入的X射线而产生可见光的“树脂GOS”的量会增加。而且，可以理解为当厚度变厚到一定程度，有助于吸收射入的X射线而产生可见光的“树脂GOS”的量达到饱和，而随着厚度变厚，透光性降低，并且上述的第1原因和第2原因变得显著，由此随着厚度变厚，发光输出变低。
＜发光输出的密度依赖性＞
接着，对于发光输出的密度依赖性进行说明。
图4是表示单元自身的密度与发光输出的关系的图表。
在图4中，横轴表示构成单元的闪烁体的密度，纵轴表示发光输出。需要说明的是，纵轴的发光输出是将厚度1.5mm的“第1GOS”的发光输出作为100％，以百分率示出。
这里，“密度”是指“树脂GOS”整体的密度。特别是，在“树脂GOS”中，与环氧树脂相比，“GOS”粉体的密度更高，因此能够有以下的关系。
即，“树脂GOS”的密度低是指，“GOS”粉体的量少，环氧树脂的量多。换言之，“树脂GOS”的密度高是指，“GOS”粉体的量多，环氧树脂的量少。
在图4中，“第1树脂GOS”(比较例)的密度为5.0(g/cm3)，另一方面，“第2树脂GOS”的密度为4.4(g/cm3)。即，“第2树脂GOS”的密度低于“第1树脂GOS”的密度。换言之，“第1树脂GOS”的密度高于“第2树脂GOS”的密度。
如图4所示可知，随着密度变低，发光输出变高。这被认为：密度小是指，相比于“GOS”粉体，透光性高的环氧树脂的量相对变大，因此使可见光的吸收降低，作为其结果，密度变低时，发光输出变大。换言之，被认为：密度大是指，“GOS”粉体的量多于透光性高的环氧树脂的量，因此在“GOS”粉体中的可见光的吸收增加，作为其结果，密度变高时，发光输出变低。
在下面，对以下的改进点进行说明，即，通过由“树脂GOS”构成闪烁体11，与使用“GOS”陶瓷作为闪烁体11的情况相比，能够削减制造成本，并且基于上述的发光输出的厚度依赖性(参照图3)和发光输出的密度依赖性(图4)，提高闪烁体结构体10A的性能。换言之，对提高闪烁体结构体10A的性价比的改进点进行说明。
具体来说，作为提高闪烁体结构体10A的性能的改进点，分别说明从确保发光输出的观点出发的第1改进点和从确保余辉特性的观点出发的第2改进点。
＜从确保发光输出的观点(第1改进点)＞
如图3所示，从“第2树脂GOS”的发光输出的厚度依赖性看，例如，在厚度为0.5mm以上1.8mm以下的情况下，“第2树脂GOS”的发光输出高于“第1GOS”的发光输出。也就是说，在由发光输出比“第1GOS”大的“第2GOS”构成的“GOS”粉体中混合环氧树脂形成的“第2树脂GOS”虽然相比于“第2GOS”，发光输出降低，但通过使单元的厚度为0.5mm以上1.8mm以下的范围，能够使发光输出高于“第1GOS”。也就是说，将由“第2树脂GOS”构成的单元的厚度设定为0.5mm以上1.8mm以下的范围时，能够使“第2树脂GOS”的发光输出达到与“第1GOS”同等以上。
接着，如图4所示，在单元自身的密度变小时，能够提高发光输出。特别是，通过使密度为4.4g/cm3以上且低于5.0g/cm3的范围，在将厚度为1.5mm的“第1GOS”的发光输出设为“100％”时，能够得到“125％以上”的发光输出。
由以上的情况可知，作为闪烁体11，使用在由“第2GOS”构成的“GOS”粉体中混合环氧树脂而成的“树脂GOS”，以此为前提下，通过使单元的厚度为0.5mm以上1.8mm以下的范围，将单元自身的密度设为4.4g/cm3以上且低于5.0g/cm3的范围，由此即使是“树脂GOS”，也能够得到“第1GOS”以上的发光输出。这样通过使用降低了制造成本的“树脂GOS”，并且将厚度的范围和密度的范围设定为上述范围，由此能够得到“第1GOS”以上的发光输出。即，使用能够降低制造成本的“树脂GOS”并确保发光输出这样的效果能够通过将单元的厚度设定在0.5mm以上1.8mm以下的范围，并且，将单元自身的密度设定为4.4g/cm3以上且低于5.0g/cm3的范围来实现。
＜确保余辉特性的观点(第2改进点)＞
上述第1改进点是从确保发光输出的观点出发的改进点。与此相对，下面说明的第2改进点是从确保余辉特性的观点出发的改进点。即，作为闪烁体结构体10A的性能，不仅需要发光输出大，还要求余辉特性良好。为此，首先对于余辉特性进行说明。
构成闪烁体结构体10A的闪烁体11是被X射线照射时产生可见光的物质。闪烁体11被X射线照射时产生可见光的机理如下。即，向闪烁体11照射X射线时，闪烁体11内的电子从X射线接收能量，从能量低的基态跃迁至能量高的激发态。然后，处于激发态的电子跃迁回能量低的基态。此时，被激发的电子的大部分立即跃迁至基态。另一方面，被激发的电子中的一部分电子经过一定时间后跃迁回基态。经过该一定时间后发生的电子从激发态向基态的跃迁而产生的可见光成为余辉。也就是说，余辉是指：从激发态跃迁至基态的时机是从照射X射线的时刻起经过一定时间后发生，从而产生的可见光。而且，该余辉较大是指：即使照射X射线后，直到经过一定时间后产生的可见光的强度较大。该情况下，直至下一次照射X射线时为止，会残留有在前面的X射线照射中产生的余辉，残留的余辉会成为噪音。由此，希望余辉较小。也就是说，余辉特性良好是指余辉小。
这里，余辉特性因闪烁体11的种类而异。例如，图5为表示“CWO”的余辉特性的图表，图6为表示“第3树脂GOS”的余辉特性的图表。另外，图7为表示“第1树脂GOS”的余辉特性的图表。
在图5～图7中，纵轴表示余辉的强度，横轴表示时间。在图5～图7中，表示经过时间后，余辉的强度越大，余辉特性越差。换言之，在图5～图7中，表示经过时间后，余辉的强度越小，余辉特性越良好。
着眼于该方面再看图5～图7时，可知图5的余辉特性与图6的余辉特性几乎为同等的良好的余辉特性，而图7的余辉特性差。也就是说，图5所示的“CWO”的余辉特性与图6所示的“第3树脂GOS”的余辉特性均为良好，而图7所示的“第1树脂GOS”的余辉特性差。
也就是说，从发光输出的观点出发，实现了上述改进点1时，存在下述关系能够成立的区域：“第2GOS”＞“第2树脂GOS”＞“第1树脂GOS”＞“第1GOS”＞“第4树脂GOS”＞“第3树脂GOS”＞“CWO”。
与此相对，参照图5～图7，从余辉特性的观点出发，会成立下述关系：“CWO”≈“第3树脂GOS”＜“第1树脂GOS”。
因此，例如，着眼于“第1树脂GOS”、“第3树脂GOS”和“CWO”时，从发光输出的观点出发，“第1树脂GOS”最为优异。与此相对，从余辉特性的观点出发，“CWO”和“第3树脂GOS”优异。
由此，为了实现余辉特性优异的“树脂GOS”，与在由“第2GOS”构成的“GOS”粉体中混合了环氧树脂而成的“第1树脂GOS”和“第2树脂GOS”相比，更优选在由“第1GOS”构成的“GOS”粉体中混合了环氧树脂而成的“第3树脂GOS”和“第4树脂GOS”。但是，如图3所示，“第3树脂GOS”和“第4树脂GOS”与“第2树脂GOS”相比，发光输出低。
为此，期待采用“第3树脂GOS”和“第4树脂GOS”确保余辉特性，同时尽可能也提高发光输出。关于这一点，认为在图3中，以使用在由“第1GOS”构成的“GOS”粉体中混合了环氧树脂而成的“树脂GOS”为前提，通过使单元的厚度为0.3mm以上2.5mm以下的范围，并且从图4的类推来使单元自身的密度为4.4g/cm3以上5.0g/cm3以下的范围，由此虽然发光输出不及“第2GOS”，但能够得到“CWO”以上的发光输出。这样，使用能够降低制造成本并且余辉特性良好的“树脂GOS”，并且将厚度的范围和密度的范围设定为上述范围，能够得到“CWO”以上的发光输出。即，使用能够降低制造成本并且余辉特性良好的“树脂GOS”并确保发光输出的效果，能够通过将单元的厚度设定为0.3mm以上2.5mm以下的范围，并且，将单元自身的密度设定为4.4g/cm3以上5.0g/cm3以下的范围来实现。
＜闪烁体结构体的制造方法＞
接下来，对于闪烁体结构体10的制造方法进行说明。
图8为说明闪烁体结构体的制造工序的流程的流程图。
在图8中，首先，称量规定量的原料粉末和助熔剂成分并混合后(S101)，将该混合物填充至坩埚中，在1300℃～1400℃的大气炉中烧制7～9小时(S102)，由此生成“GOS”粉体。然后，通过利用盐酸和温水的清洗，除去“GOS”粉体中所含的助熔剂成分和杂质(S103)。接下来，通过向“GOS”粉体中滴加环氧树脂，在“GOS”粉体中浸入环氧树脂(S104)。接着，使环氧树脂固化后(S105)，除去未与“GOS”粉体混合的环氧树脂(S106)。由此，能够形成由“树脂GOS”构成的闪烁体。
接着，切割形成有闪烁体的基板，由此将基板单片化成多个单元(S107)。被单片化的多个单元经过再次排列后(S108)，以包覆多个单元的方式涂布反射材料(S109)。然后，切断作为闪烁体结构体10A不需要的部分后(S110)，通过检查的闪烁体结构体10A会被出货(S111)。
图9为示意性表示从切割工序至涂布反射材料工序为止的工序的图。
如图9所示，通过切割形成有由“树脂GOS”构成的闪烁体的基板WF，基板WF被单片化成多个单元CL。然后，被单片化的多个单元CL被再次排列成例如线状。之后，以将被再次排列成线状的多个单元CL包在内部的方式，配置外框FR。接着，以包覆被配置在外框FR内的多个单元CL的方式，涂布由例如含有氧化钛的环氧树脂构成的反射材料12。之后，去除外框FR。这样制造闪烁体结构体10A。
需要说明的是，在图9中，举出使用了1×n个单元的线状的闪烁体结构体10A作为例子进行说明，但本实施方式中的技术思想不限于此，例如，也能够优选适用于使用了n×n个单元的阵列状(矩阵状)的闪烁体结构体。
＜制法上的特征＞
接着，对本实施方式中的制法上的特征点进行说明。
本实施方式中的制法上的特征点在于，将形成有闪烁体11的基板WF通过全切割完全单片化成多个单元CL后，将单片化的多个单元CL再次排列，之后，以包覆再次排列后的多个单元CL的方式涂布反射材料12来制造闪烁体结构体10A。
由此，根据本实施方式，能够自由调节单元间的间隔。
例如，已有将形成有闪烁体11的基板WF半切割到中途后，涂布反射材料12，之后，将半切割后的基板WF研削而将相邻的单元CL切割分离的技术。利用该技术，能够将相邻的单元CL的间隔通过半切割的切断宽度来决定，因此，能够以良好的精度来决定相邻的单元CL间的间隔。反过来讲，该技术中，并不能自由变更单元CL间的间隔。
关于这一点，例如，X射线检测器的使用者的需求不尽相同，既有将作为受光元件的光电二极管高密度配置而获得高精细度的X射线图像的使用者，也有将光电二极管低密度地配置而得到虽然不是高精细度，但范围广的X射线图像的使用者。在前者的情况下，要求与高密度配置的光电二极管相对应地，将构成闪烁体结构体10A的多个单元CL也高密度地配置。该情况下，需要使单元CL间的间隔非常小。例如，在需要使单元CL间的间隔小于半切割的切断宽度的情况下，利用了半切割的技术就无法应对。另一方面，在后者的情况下，即使需要使单元CL的间隔大于半切割的宽度，利用了半切割的技术也无法应对。这样，利用了半切割的技术中，由于单元CL间的间隔通过半切割的切断宽度被固定为定值，因此不能依照使用者的要求自由调节单元CL间的间隔。
与此相对，在本实施方式中，由于不是半切割，而通过完整切割将形成有闪烁体11的基板WF单片化成多个单元CL后，将该单片化后的多个单元CL再次排列。由此，利用本实施方式，在将多个单元CL再次排列时，能够自由设定相邻的单元CL间的间隔。
由此，根据本实施方式，能够将单元CL间的间隔调整至大于或小于切割的切断宽度，因此能够得到可以灵活地制造适应于使用者需求的闪烁体结构体10A的优点。
而且，根据本实施方式，还能够得到以下所示的优点。即，在使用了半切割的技术中，最终通过研削工序来切割分离单元CL。
关于这一点，在本实施方式中，通过全切割而将多个单元CL单片化。由此，不需要利用后续的工序将多个单元CL切割分离的研削工序。这意味着能够减少将多个单元CL切割分离的研削工序。其结果是，本实施方式中的闪烁体结构体10A的制造方法能够得到简化制造工序的优点。
＜试图提高密合性的观点(第3改进点)＞
例如，对于通过上述制造工序制造的作为完成品的闪烁体结构体10A，为了确保其可靠性，进行恒温高湿试验。
这里，对于在闪烁体11中使用了“树脂GOS”而成的闪烁体结构体10A进行恒温高湿试验时，确认到在恒温高湿试验中合格的比例发生了降低。关于这一点，本发明人新发现，由“树脂GOS”构成的闪烁体11与反射材料12的界面的密合力的降低导致了在恒温高湿试验中合格的比例降低。为此，在本实施方式中，从提高闪烁体结构体10A的可靠性的观点出发，实施为了提高由“树脂GOS”构成的闪烁体11与反射材料12的密合性的改进。以下对该改进点进行说明。
＜＜新的见解＞＞
首先，对本发明人发现的新见解进行说明。
本发明人发现的新见解是：在以包覆由“树脂GOS”构成的闪烁体11的方式涂布反射材料12之前，对于“树脂GOS”的表面实施表面处理时，因该表面处理的种类，会在“树脂GOS”与反射材料12的界面的密合力方面产生差异。而且，关于在“树脂GOS”与反射材料12的界面的密合力方面产生差异的因素，本发明人推测在于因对“树脂GOS”的表面进行的表面处理的种类不同而使对于反射材料12的润湿性发生了变化。由此，可以认为将能够提高对于反射材料12的润湿性的表面处理施加于“树脂GOS”的表面时，能够提高“树脂GOS”与反射材料12的界面的密合力。即，认为：在多个单元CL的与反射材料12接触的表面形成表面处理层时，能够提高“树脂GOS”与反射材料12的界面的密合力。例如，认为：在多个单元CL中的各个单元的至少侧表面和上表面形成表面处理层时，能够提高密合力。
为此，对于各种表面处理评价了对于环氧树脂的润湿性。
图10为表示对“树脂GOS”的表面进行各种表面处理后，比较在“树脂GOS”的表面滴加环氧树脂时的接触角，由此评价了对于环氧树脂的润湿性的结果的图表。
在图10中，作为各种表面处理，有未处理、IPA处理(异丙醇处理)、氧化钛液浸渍处理和纯水清洗处理。
如图10所示，可知因表面处理不同，接触角也不同。这说明因表面处理的种类不同，会使润湿性发生变化。
而且，从图10所示的结果可知，对“树脂GOS”的表面进行氧化钛液浸渍处理后，在“树脂GOS”的表面滴加环氧树脂时的接触角最小。这意味着，通过作为表面处理实施氧化钛液浸渍处理，对于环氧树脂的润湿性最能得到提高。
因此推测：实施对于环氧树脂的润湿性最为良好的氧化钛浸渍处理时，能够使“树脂GOS”与反射材料12的界面的密合力变高。也就是说，可以认为：如图11所示，实施了氧化钛浸渍处理时，在由“树脂GOS”构成的闪烁体11的表面附着氧化钛，由此提高了润湿性，闪烁体11与反射材料12的粘接面积增大，结果，由“树脂GOS”构成的闪烁体11与反射材料12的界面的密合力变高。
由以上可知，为了提高由“树脂GOS”构成的闪烁体11与反射材料12的密合性的改进点在于：在以包覆闪烁体11的方式涂布反射材料12之前，通过在闪烁体11的表面实施用于提高对于反射材料12的润湿性的表面处理。具体来说，该改进点是通过在以包覆闪烁体11的方式涂布反射材料12之前，对闪烁体11的表面实施氧化钛液浸渍处理来实现。
＜＜效果的验证＞＞
以下，对于验证了在以包覆由“树脂GOS”构成的闪烁体11的方式涂布反射材料12之前，通过对闪烁体11的表面实施氧化钛液浸渍处理，闪烁体11与反射材料12的界面的密合力变高的结果进行说明。
本发明人认为：通过抗折试验的断裂强度能够定量地比较闪烁体11与反射材料12的界面的密合力，通过抗折试验评价了闪烁体11与反射材料12的界面的密合力，对该利用抗折试验的评价结果进行说明。具体来说，在本实施方式中，通过根据“JISK7171”中规定的3点弯曲试验的抗折试验评价了密合力。例如，在如“JISK7171”所示的图中，在以下所示的条件下测定了样品发生断裂的负载。
样品形状(长度、厚度、宽度)：50mm×6.2mm×1.2mm
压头的前端半径(R1)：0.3mm
支撑台转角的半径(R2)：0.3mm
试验片(样品)的厚度(h)：6.2mm
试验片(样品)的长度(l)：50mm
支点间距离(L)：10mm
1.样品的制作
图12的(a)为示意性表示在抗折试验中评价的样品的制作工序的截面图，图12的(b)为示意性表示在抗折试验中评价的样品的制作工序的俯视图。
如图12的(a)所示，准备以用反射材料12包覆被排列的多个闪烁体11的方式构成的闪烁体结构体10A，将该闪烁体结构体10A的上表面研削，并且，如图12的(b)所示，通过研削闪烁体结构体10A的2个侧表面(长边侧)，制作样品SP。
然后，对于该样品SP进行恒温高湿试验。这里，通过在80℃的温水中浸渍80分钟，进行恒温高湿试验。之后，对于实施了恒温高湿试验的样品SP进行抗折试验。
2.抗折试验
图13的(a)为表示抗折试验的情况的截面图，图13的(b)为表示抗折试验的情况的俯视图。如图13的(a)所示，压头NL的前端部与闪烁体11和反射材料的界面接触，并且如图13的(b)所示，压头NL的前端部被配置为位于样品SP的宽度方向的中心。
抗折试验中，对于样品SP从上部按压压头NL，测定样品SP被破坏时的断裂强度。该断裂强度越高，表示闪烁体11与反射材料12的界面的密合力越高。也就是说，基于在抗折试验中测定的断裂强度，能够评价闪烁体11与反射材料12的界面的密合力。以下，对于其评价结果进行说明。
需要说明的是，在抗折试验中使用的测定装置例如由驱动机(FGS－50V－L：SHIMPO制)和张力计(FGC－5：SHIMPO制)构成。另外，测定中使用的样品中的测定点为3点，样品的断裂强度通过3个测定点的平均值来评价。
3.评价结果
图14为表示抗折试验的评价结果的图。
图14的(a)为表示对形成样品SP之前的闪烁体结构体10A实施的表面处理的条件的表。在图14的(a)中，对以8个条件进行了表面处理的闪烁体结构体10A进行加工，制作8个样品SP。例如，“条件1”表示作为表面处理，实施了IPA处理→氧化钛液浸渍处理→纯水清洗，之后涂布反射材料的条件。“条件2”表示作为表面处理不进行上述处理而涂布反射材料的条件。
图14的(b)为对于分别对应于“条件1”～“条件8”的样品SP实施抗折试验而测定的断裂强度的图表。如图14的(b)所示，作为表面处理进行了氧化钛液浸渍处理的样品SP的断裂强度变高。具体来说，在进行了氧化钛液浸渍处理的样品SP中，闪烁体11与反射材料12的界面的断裂强度为900gf以上。
从该评价结果可知，证明了通过在包覆由“树脂GOS”构成的闪烁体11的方式涂布反射材料12之前，在闪烁体11的表面实施氧化钛液浸渍处理，会使闪烁体11与反射材料12的界面的密合力变高。
需要说明的是，从提高闪烁体11与反射材料12的界面的密合性的观点出发，优选界面的断裂强度为938gf以上，而且，更优选为1059gf以上，更优选为1182gf以上。
以上，基于其实施方式对于由本发明人完成的发明进行了具体说明，但本发明不受上述实施方式限定，在不脱离其宗旨的范围内，能够进行各种改变是不言而喻的。

Claims (1)

1.一种闪烁体结构体，其特征在于：
包括多个单元和包覆所述多个单元的反射材料，
所述多个单元中的各个单元含有树脂和荧光体，
所述荧光体含有硫氧化钆，
所述多个单元中的各个单元与所述反射材料的界面的利用抗折试验的断裂强度为900gf以上，
所述多个单元中的各个单元的密度为4.4g/cm3以上5.0g/cm3以下，
所述多个单元中的各个单元的厚度为0.3mm以上2.5mm以下，
通过实施氧化钛液浸渍处理，在多个单元的与反射材料接触的表面形成有表面处理层，
所述抗折试验通过根据JISK7171中规定的3点弯曲试验的抗折试验评价密合力，所述抗折试验向所述闪烁体结构体的厚度方向施加力，在JISK7171中，在以下所示的条件下测定样品发生断裂的负载，
样品形状的长度、厚度、宽度为50mm×6.2mm×1.2mm，
压头的前端半径R1为0.3mm，
支撑台转角的半径R2为0.3mm，
支点间距离L为10mm，
所述多个单元中的各个单元的厚度是单元的上表面与下表面的距离，所述下表面是与光电二极管相对的面，
所述闪烁体结构体的厚度方向与所述多个单元的厚度方向相同。
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Applicant after: Bomeilicheng Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: HITACHI METALS, Ltd.

GR01 Patent grant
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