JP2000180555A

JP2000180555A - 放射線検出器およびそれを用いた放射線ｃｔ装置

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Publication number: JP2000180555A
Application number: JP36201098A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tsunoda; 健一角田; Nobuyuki Yamada; 信行山田; Shinji Furuichi; 眞治古市; Gakuo Sasaki; 岳夫佐々木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP3104696B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐光性と光反射率の良い接着剤層でシンチレ
ータと放射線遮蔽板を接着した放射線検出器とすること
によって、その出力を向上するとともに、放射線ＣＴ装
置としたときの分解能を高いものとする。【解決手段】シンチレータと半導体光検出素子を積層
したものを複数個並べた放射線検出器で、隣り合ったシ
ンチレータの間にＭｏ等の放射線遮蔽板を入れ各シンチ
レータ側面と放射線遮蔽板はルチル型酸化チタン粉末を
含む接着剤層で接着されている。この接着剤層は、重量
比で接着樹脂１に対してルチル型酸化チタン粉末が０．
５〜３含まれていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射線検出器に関
し、特にＸ線、γ線などの放射線を使うコンピュータ断
層撮影（ＣＴ）装置に使用される放射線検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】放射線ＣＴ装置では、被撮影体に関して
放射線源（例えばＸ線管）と対称の位置に多数の放射線
検出器を隣り合わせて並べて各検出器の位置での放射線
強度を測定して、被撮影体の内部構造を観察するように
なっている。隣り合って並べられた各放射線検出器は各
画素に相当するものなので、出来るだけ小さく作るとと
もに隣の検出器との間隔を狭くして、解像度、分解能を
上げるように作られている。

【０００３】放射線検出器は、放射線シンチレータと半
導体光検出素子とを積層した構造をしており、シンチレ
ータが放射線源側に開口してＸ線などの放射線をシンチ
レータで受けるようになっている。シンチレータはＣｄ
ＷＯ₄、Ｂｉ₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｐｒ（Ｃ
ｅ，Ｆ）などで作られていて放射線が入射すると可視光
を発生する。この可視光をシンチレータの裏に付けられ
た半導体光検出素子に入射させて電気信号に変換する。
あるシンチレータに入射した放射線がそのシンチレータ
を通過して隣にあるシンチレータに再度入射すると分解
能が低下するので、シンチレータの間には放射線が通過
しないように遮蔽板が設けられている。また、シンチレ
ータで発生した可視光は全立体角の方向に発生するがシ
ンチレータの裏に付けられた半導体光検出素子に導かれ
る必要がある。そこで、シンチレータは、その半導体光
検出素子と対向している面を除いて光反射性のよいもの
で周囲が覆われている構造をしている。

【０００４】遮蔽板として、Ｍｏ、Ｗ，Ｐｂなどの金属
板、膜が用いられている。またシンチレータ表面に光反
射性のよい材料を付けるために、アルミニウム等の金属
を蒸着やスパッタリングで０．１〜５μｍ厚に付けるこ
とが行われている。アルミニウムは光反射性の良い金属
であるが、シンチレータ表面にアルミニウムを密着させ
た場合でも反射率が８０％程度であり、接着剤をシンチ
レータ面とアルミニウム板の間に付けると６０％程度ま
で反射率が低下してしまう。一般に光反射材としては可
視光を良く反射するように白色塗料例えば酸化チタン
（ＴｉＯ₂）、亜鉛華（ＺｎＯ），鉛白（ＰｂＯ）、硫
化亜鉛（ＺｎＳ）等が用いられている。５００ｎｍ前後
の波長での光反射率は、酸化チタンでは９４〜９６％、
亜鉛華で９３〜９４％、鉛白で９０〜９１％、硫化亜鉛
で９５％程度である。酸化チタンは亜鉛華、鉛白、硫化
亜鉛に比べ酸やアルカリに対し化学的安定性が高いた
め、光反射材として用いられることが多い。特開昭59-1
83385 号公報「Ｘ線ＣＴ装置用検出器」においても、ク
ロストーク防止材としてＴｉＯ₂粉末を分散した光学接
着剤層が用いられることが開示されている。このような
白色塗料をＭｏ、Ｗ，Ｐｂなどの遮蔽板の上に付けたも
のを隣り合って並べたシンチレータの間に入れることも
行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように放射線検出
器の接着剤層として酸化チタン白色塗料を含むものが使
用できることは知られているが、接着剤層としては更に
光反射率の良いものであるとともに、光を曝露したとき
の寿命の長いものすなわち耐光性の良いものにする必要
がある。

【０００６】そこで本発明では耐光性の優れた接着剤層
を用いた放射線検出器を提供することを目的としてい
る。

【０００７】また、本発明では光反射率のよい酸化チタ
ンを使用した放射線検出器を提供することを他の目的と
している。

【０００８】更に本発明では、耐光性が優れていて光反
射率の良い接着剤層を用いている放射線検出器を備えた
放射線ＣＴ装置を提供することも目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の放射線検出器
は、シンチレータと半導体光検出素子を積層したものを
複数個並べたものにおいて、隣り合ったシンチレータの
間に放射線遮蔽板を介装するとともに、各シンチレータ
は放射線遮蔽板にルチル型酸化チタン粉末を含む接着剤
層で接着されていることを特徴とする。

【００１０】本発明では前記接着剤層は、重量比で接着
樹脂１に対してルチル型酸化チタン粉末が０．５〜３含
まれていることが好ましい。。

【００１１】本発明では、前記ルチル型酸化チタン粉末
はその表面にＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少なくとも１種が
付けられていることが好ましい。またその組成はＴｉＯ
₂を８５〜９９ｗｔ％と、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少な
くとも１種が合計で１〜１５ｗｔ％とを含んでいること
が更に好ましい。またルチル型酸化チタン粉末はその平
均粒径が０．１５〜１．０μｍであることが好ましい。

【００１２】本発明の放射線ＣＴ装置は、前記放射線検
出器を用いたことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の放射線検出器およびそれ
を用いた放射線ＣＴ装置を以下に図面を参照しながら詳
細に説明する。ここで、図１は本発明に関わる放射線検
出器の斜視図、図２は図１の放射線検出器の縦断面図、
図３は図１の放射線検出器のシンチレータ部分の拡大斜
視図、図４は本発明の放射線検出器の製造工程を説明す
る図、図５は放射線ＣＴ装置の説明図、図６は光反射率
を測定する試験片の説明図である。

【００１４】本発明に関る放射線検出器は図１〜３に示
すように、基板１の上に複数の放射線検出器２が並んで
取り付けられている。各放射線検出器２はシリコンなど
の半導体光検出素子２１の上にシンチレータ２２が取り
付けられており、シンチレータ２２はＣｄＷＯ₄、Ｂｉ
₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｐｒ（Ｃｅ，Ｆ）などで
作られている。隣り合ったシンチレータ２２の間にはＭ
ｏ、Ｗ、Ｐｂなど放射線遮蔽性能の良い金属でできた放
射線遮蔽板２５が介装されている。放射線遮蔽板２５は
シンチレータ２２の側面に接着剤層２３で接着固定され
ている。また放射線検出器列の上部や端面部は光反射材
層２４で鋳包まれている。シンチレータ２２はその上面
すなわち半導体光検出素子の付いている面と反対側の面
が放射線源と対向する方向を向いていて、その面から放
射線がシンチレータ２２内に入射する。シンチレータ２
２に入射した放射線によって生じた可視光は半導体光検
出素子２１に導かれて検出される。半導体光検出素子２
１は受けた可視光によって電流が流れるようになってい
るので、半導体光検出素子２１の電極板につながれた電
極１１を放射線検出回路につなぐことによって、放射線
量を測定できる。半導体光検出素子２１の構成や働きは
既に良く知られているので説明は省略する。

【００１５】シンチレータ２２を通過した放射線はその
シンチレータの側面に設けた放射線遮蔽板２５で吸収さ
れるので隣にあるシンチレータに影響を及ぼさない。ま
た、シンチレータ２２と放射線遮蔽板２５の間の接着剤
層２３はルチル型酸化チタン粉末を含んでいるので接着
剤層２３の光反射率（本明細書では特に断りのない限
り、５１２ｎｍ波長の単色光に対する光反射率とする）
は９０％以上である。しかも、シンチレータ上部すなわ
ち放射線検出器列の上部および端面部は光反射材層２４
で鋳包まれて覆われている。シンチレータ２２に入射し
た放射線によって発生する可視光は全立体角の方向に出
るが、シンチレータ２２は半導体光検出素子２１の付い
ている面以外は光反射率が９０％以上の接着剤層２３や
光反射材層２４で囲まれているので、発生した可視光は
半導体光検出素子２１に導かれる。ここで光反射材層２
４もルチル型酸化チタン粉末を含んでいて光反射率が９
０％以上であることが好ましい。

【００１６】接着剤層２３はここではルチル型酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）を主として含む粉末を熱硬化性樹脂で固
めたものとなっている。酸化チタンはその結晶構造とし
て、アナタース型、ルチル型、ブルッカイト型がある
が、白色光反射材としてはアナタース型とルチル型がよ
く、そのなかでもルチル型酸化チタンは耐光性に優れて
いる。

【００１７】ルチル型酸化チタン粉末と熱硬化性樹脂
（例えばエポキシ樹脂）との重量比での混合比率は熱硬
化性樹脂１に対してルチル型酸化チタン粉末が０．５以
上がよい。この比率は得ようとしている光反射率によっ
て変えることができるが、熱硬化性樹脂１対比でルチル
型酸化チタン粉末を０．５以上とすることによって、光
反射率を９０％以上とすることができる。この混合比率
を増すにつれて光反射率が上がるので、混合比率を多く
することは好ましいが、混合比率が３を超えると光反射
率が飽和してしまい多く含ませるだけの効果が得られな
い。また、混合比率が５とか６以上とすると接着力が低
下し、シンチレータや放射線遮蔽板との境界で剥がれる
ので、混合比率を３以下とすることが好ましい。

【００１８】使用するルチル型酸化チタンの粒度は、平
均粒径で０．１５〜１．０μｍが好ましい。粒径が０．
１５μｍよりも小さくなると光反射率が低くなって、９
０％未満となる。また粒径が１．０μｍよりも大きくな
ると同様に光反射率が低くなって９０％未満となる。粒
径０．１５〜１．０μｍのルチル型酸化チタン粉末を用
いることによって光反射率が９０％以上となる。

【００１９】ルチル型酸化チタン粉末の粒子表面をＡｌ
₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少なくとも１種で表面処理をしてい
ることが好ましい。特に、光反射材の組成がＴｉＯ₂を
８５〜９９ｗｔ％と、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少なくと
も１種が合計で１〜１５ｗｔ％とでできている場合には
光反射率が９０％以上となる。Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の
少なくとも１種が合計で１ｗｔ％未満あるいは１５ｗｔ
％を超えていると光反射率が９０％未満となる。

【００２０】本発明の放射線検出器は図４に示す製造工
程によって製造することができる。まず、図４（ａ）に
あるようにシンチレータウェファー４１と放射線遮蔽板
２５とを重ねてその間にルチル型酸化チタン粉末を含ん
でいる接着剤層２３を介して接着する。シンチレータが
必要数になるようにシンチレータウェファー４１を積み
重ねる（ｂ）。接着剤樹脂の硬化する温度で数時間加熱
して接着剤層２３を固化した後、切断（ｃ）して、
（ｄ）のよにうシンチレータ列４を作る。これを接着シ
ート４２の上に設置して、シンチレータ列を囲むように
型枠４３を接着シート４２の上において、エポキシ樹脂
とルチル型酸化チタン粉末とを重量比１：０．５〜３で
混合したものを型枠４３内に流し込んで、シンチレータ
列の周りをこの混合物で鋳包む（ｅ）。これを空気中エ
ポキシ樹脂の硬化する温度で数時間加熱して、樹脂を固
化する。次に、接着シート４２と型枠４３を取り除い
て、機械加工を行って（ｆ）に示すようなシンチレータ
２２を光反射材層２４で鋳包んだものを得る。これを半
導体光検出素子２１と組み立てて、基板１に取り付けて
放射線検出器２が得られる。

【００２１】放射線検出器を用いている放射線ＣＴ装置
は図５に示すように、ＣＴ装置５の中央に被撮影体５１
を設けることができるようになっている。被撮影体５１
の周囲を回ることができるように放射線源（例えばＸ線
管）５２が配置されていて、被撮影体５１に関して放射
線源５２と対向する位置に放射線検出器２が並んで配置
されている。放射線源５２から出た扇状の放射線５３が
被撮影体５１の各部分で吸収を受けて被撮影体５１の影
が放射線検出器２に生じるので、並んだ複数の放射線検
出器２からの出力として、被撮影体５１の影の明暗が得
られる。放射線源５２と放射線検出器２が被撮影体５１
に対して回転しながら同様の測定を行い、その測定値を
合成して画像に再構築することによってＣＴ画像が得ら
れる。本発明のように高反射率の接着剤層を持った放射
線検出器を用いることによって、検出器の出力が大きく
なるので、極めて感度の良い放射線ＣＴ装置となる。ま
た、シンチレータを小さくして各々の放射線検出器の幅
を狭くした場合にも、出力が大きいので十分な感度が得
られ、分解能の高いＣＴ装置となる。

【００２２】

【実施例】本発明の放射線検出器に用いている接着剤層
を以下の実験によって更に詳しく説明する。

【００２３】実験１ルチル型酸化チタンとアナタース型酸化チタンの耐光性
試験を行なった。ルチル型酸化チタン粉末（平均粒径約
０．３０μｍ）で、その表面にＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂と
を各１ｗｔ％塗布したものと、塗布しないもの、および
アナタース型酸化チタン粉末（平均粒径約０．３０μｍ
でＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を各１ｗｔ％塗布したもの）に
ついて、各々をエポキシ樹脂と混合して、重量比でエポ
キシ樹脂１に対して酸化チタン粉末２の接着剤とした。
図６に示す試験片６のように、この各々の接着剤を１ｍ
ｍ厚で２０ｍｍ×３０ｍｍの大きさのＭｏ板６２に塗布
して接着剤層６１とした。Ｍｏ板６２の塗布面は粗さＲ
ａで約４ｓとなるようにラップ仕上げをしたもので、そ
の上に接着剤層６１を５０〜６０μｍの厚さとなるよう
に均一に塗布して作製した。接着剤層６１をこのような
厚さとすることで光はＭｏ板表面まで届かないものとな
っている。この試験片６を用いて、分光光度計で５１２
ｎｍ波長での反射率を測定した。

【００２４】各試験片について、接着剤を塗布硬化後す
ぐに反射率を測定した後、自然光に曝露した期間を変え
て反射率を測定した。曝露期間とその反射率を表１に示
した。この結果から明らかなようにルチル型酸化チタン
はアナタース型酸化チタンに比して耐光性が良いことが
わかる。また、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂で表面処理をして
表面に付けたルチル型酸化チタンは最も耐光性がよいも
のであり、また光反射率のよいものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】実験２ルチル型酸化チタン（平均粒径約０．３０μｍ）粉体の
表面にＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の微粉末を塗布処理して作
ったルチル型酸化チタン粉末をエポキシ樹脂と混合し
て、混合比を変えた接着剤を作った。この接着剤をＭｏ
板表面に塗布硬化して、図６に示すような試験片を作製
した。この試験片で分光光度計によって波長５１２ｎｍ
の光の反射率を測定した結果を表２に、酸化チタンの重
量混合比（樹脂量１に対して）で示している。表２では
接着剤中の酸化チタン混合比に対して、出力比および積
層後の剥がれも示している。出力比は各接着剤を用いて
Ｍｏ放射線遮蔽板をＧｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｐｒ（Ｃｅ，Ｆ）シ
ンチレータに接着した放射線検出器についてＸ線管の管
電圧１２０ｋＶとしてＸ線を照射したときの出力を、酸
化チタンを含んでいないエポキシ樹脂を接着剤層とした
放射線検出器の出力を１００として、それとの相対値で
示している。表２で積層後の剥がれ「有り」としている
のは、シンチレータと接着剤層あるいはＭｏ遮蔽板と接
着剤層との間の剥がれがあったことを意味している。接
着剤層のなかの酸化チタンの混合比が０．５以上では光
反射率が９０％を超えており、酸化チタンの混合比が増
すにつれて光反射率および出力比が大きくなっている。
酸化チタンの混合比が３を超えると光反射率および出力
比の伸びが飽和している。混合比率が５〜６以上となる
と接着力が低下しシンチレータや放射線遮蔽板との間で
剥がれが生じている。

【００２７】

【表２】

【００２８】実験３ルチル型酸化チタン（平均粒径約０．３０μｍ）粉体の
表面にＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の微粉末を塗布処理して作
ったルチル型酸化チタン粉末を重量比で１に対してエポ
キシ樹脂を重量比で１混合した接着剤をＭｏ板表面に塗
布硬化して、図６に示すような試験片を作製した。この
試験片で分光光度計によって波長５１２ｎｍの光の反射
率を測定した結果を表３に示している。表３では接着剤
層の組成に対して光反射率および出力比を示している。
出力比は実験２と同様に各接着剤を用いてＭｏ放射線遮
蔽板をＧｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｐｒ（Ｃｅ，Ｆ）シンチレータに
接着した放射線検出器を用意し、その出力を、ルチル型
酸化チタンを含まない場合の出力を１１１％としてそれ
との相対値で示している（表２の試料１を１００％とし
ている）。表３から明らかなように、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉ
Ｏ₂との少なくとも１種が合計で１〜１５ｗｔ％含まれ
るものは光反射率が９０％以上となり、また出力も１２
５％以上となっている。

【００２９】

【表３】

【００３０】実験4 ルチル型酸化チタン粉末の平均粒径を０．１０μｍから
２．０μｍまで変えたものについて、その各々の表面に
Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂とを合計で２ｗｔ％塗布処理をし
たルチル型酸化チタン粉末を用い、重量比でその粉末１
に対してエポキシ樹脂１を混合した接着剤を用いて、図
６に示すような試験片とした。分光光度計によって波長
５１２ｎｍの光で光反射率を測定し、また放射線検出器
の出力比を実験２と同様に測定した結果を表４に示して
いる。表４から明らかなように、ルチル型酸化チタン粉
末の平均粒径が０．１５〜１．０μｍでは光反射率が９
０％以上となり、また出力比も１２５％以上となった。

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の放射線検出
器は、光反射率が９０％以上でしかも耐光性に優れた接
着剤層をシンチレータと放射線遮蔽板の間に用いている
ので、出力が従来比で１２５％以上あり、検出感度の良
いものである。この放射線検出器を用いた放射線ＣＴ装
置は分解能の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関る放射線検出器の斜視図である。

【図２】図１の放射線検出器の縦断面図である。

【図３】図１の放射線検出器のシンチレータ部分の拡大
斜視図である。

【図４】本発明の放射線検出器の製造工程を説明する図
である。

【図５】放射線ＣＴ装置の説明図である。

【図６】光反射率を測定する試験片の斜視図である。

【符号の説明】

１基板１１電極２放射線検出器２１半導体光検出素子２２シンチレータ２３、６１接着剤層２４光反射材層２５放射線遮蔽板４シンチレータ列４１シンチレータウェファー４２接着シート４３型枠５放射線ＣＴ装置５１被撮影体５２放射線源５３放射線６試験片６２Ｍｏ板

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月３０日（１９９９．９．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

フロントページの続き (72)発明者古市眞治栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社電子部品事業部内 (72)発明者佐々木岳夫東京都千代田区丸の内二丁目１番２号日立金属株式会社内Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG16 JJ04 JJ29 JJ37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シンチレータと半導体光検出素子を積層
したものを複数個並べた放射線検出器において、隣り合
ったシンチレータの間に放射線遮蔽板を介装するととも
に、各シンチレータは放射線遮蔽板にルチル型酸化チタ
ン粉末を含む接着剤層で接着されていることを特徴とす
る放射線検出器。
【請求項２】前記接着剤層は、重量比で接着樹脂１に
対してルチル型酸化チタン粉末が０．５〜３含まれてい
ることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】前記ルチル型酸化チタン粉末はその表面
にＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少なくとも１種が付けられて
いるとともに、その組成はＴｉＯ₂を８５〜９９ｗｔ％
と、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の少なくとも１種が合計で１
〜１５ｗｔ％とを含んでいることを特徴とする請求項１
あるいは２記載の放射線検出器。
【請求項４】前記ルチル型酸化チタン粉末はその平均
粒径が０．１５〜１．０μｍであることを特徴とする請
求項１〜３いずれか記載の放射線検出器。
【請求項５】請求項１〜４いずれか記載の放射線検出
器を用いたことを特徴とする放射線ＣＴ装置。