JP2001183463A - シンチレータ、それを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents
シンチレータ、それを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線ＣＴ装置等の放射線検出器のシンチレー
タとして好適な透光性が高く残光の極めて少ない酸化物
シンチレータを得る。その酸化物シンチレータを利用し
て高感度な放射線検出器及び時間分解能に優れ高品質画
像を得ることのできるＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを含み、結晶構造がガーネット構造である酸化物
シンチレータであって、１）Ｋ又はＳｉの含有量が100w
tppm未満、２）Ｂの含有量が100wtppm未満、３）Ｃｕ又
はＴｉの含有量が20wtppm未満のいずれかの条件を満た
す酸化物シンチレータである。Ｋ又はＳｉの含有量が10
0wtppm未満とすることにより透光性が高く、残高特性の
優れたシンチレータとすることができる。またＢ、Ｃｕ
又はＴｉの含有量を一定量以下にすることにより発光特
性を向上することができる。
タとして好適な透光性が高く残光の極めて少ない酸化物
シンチレータを得る。その酸化物シンチレータを利用し
て高感度な放射線検出器及び時間分解能に優れ高品質画
像を得ることのできるＸ線ＣＴ装置を提供する。 【解決手段】 構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを含み、結晶構造がガーネット構造である酸化物
シンチレータであって、１）Ｋ又はＳｉの含有量が100w
tppm未満、２）Ｂの含有量が100wtppm未満、３）Ｃｕ又
はＴｉの含有量が20wtppm未満のいずれかの条件を満た
す酸化物シンチレータである。Ｋ又はＳｉの含有量が10
0wtppm未満とすることにより透光性が高く、残高特性の
優れたシンチレータとすることができる。またＢ、Ｃｕ
又はＴｉの含有量を一定量以下にすることにより発光特
性を向上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ線、γ線などを検
出する放射線検出器、特にＸ線ＣＴ装置やポジトロンカ
メラなどの放射線検出器に好適な希土類酸化物蛍光体
（セラミックシンチレータ）に関する。また本発明は上
記シンチレータを用いた放射線検出器及びＸ線ＣＴ装置
に関する。
出する放射線検出器、特にＸ線ＣＴ装置やポジトロンカ
メラなどの放射線検出器に好適な希土類酸化物蛍光体
（セラミックシンチレータ）に関する。また本発明は上
記シンチレータを用いた放射線検出器及びＸ線ＣＴ装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｘ線ＣＴなどに用いる放射線検出
器としては、キセノンのガスチェンバーあるいはＢＧＯ
単結晶(ゲルマニウム酸ビスマス)と光電子増倍管を組合
わせたもの、ＣｓＩ：Ｔｌ単結晶またはＣｄＷＯ4単結
晶とホトダイオードを組み合わせたものが用いられてき
た。一般に放射線検出器に用いられるシンチレータ材料
に要求される特性としては、短い残光、高い発光効率、
大きいＸ線阻止能、化学的安定性などが挙げられるが、
上述した単結晶の蛍光体は、特性のバラツキがあり、ま
たそれぞれ潮解性、へき開、残光（Ｘ線を断ってからの
発光）現象、発光効率等のいずれかに問題があった。
器としては、キセノンのガスチェンバーあるいはＢＧＯ
単結晶(ゲルマニウム酸ビスマス)と光電子増倍管を組合
わせたもの、ＣｓＩ：Ｔｌ単結晶またはＣｄＷＯ4単結
晶とホトダイオードを組み合わせたものが用いられてき
た。一般に放射線検出器に用いられるシンチレータ材料
に要求される特性としては、短い残光、高い発光効率、
大きいＸ線阻止能、化学的安定性などが挙げられるが、
上述した単結晶の蛍光体は、特性のバラツキがあり、ま
たそれぞれ潮解性、へき開、残光（Ｘ線を断ってからの
発光）現象、発光効率等のいずれかに問題があった。
【０００３】これに対し近年シンチレータとして放射線
から光への変換効率の高い希土類系蛍光体が開発され、
このような蛍光体とホトダイオードを組合せた放射線検
出器が実用化されている。本発明者も既にガドリニウム
（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、アルミニウム（Ａｌ）及
びガリウム（Ｇａ）を含む希土類酸化物蛍光体を提案し
てきた（特願平９−３５５０７３号）。
から光への変換効率の高い希土類系蛍光体が開発され、
このような蛍光体とホトダイオードを組合せた放射線検
出器が実用化されている。本発明者も既にガドリニウム
（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、アルミニウム（Ａｌ）及
びガリウム（Ｇａ）を含む希土類酸化物蛍光体を提案し
てきた（特願平９−３５５０７３号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般にシンチレータ材
料をＸ線検出器として用いるには蛍光体粉末を単結晶や
多結晶にする必要があるが、製造の容易さや特性のばら
つきの少ない点からは多結晶が好適である。
料をＸ線検出器として用いるには蛍光体粉末を単結晶や
多結晶にする必要があるが、製造の容易さや特性のばら
つきの少ない点からは多結晶が好適である。
【０００５】通常、多結晶体はシンチレータ粉末を加圧
成形した後、焼結することにより製造しているが、これ
ら多結晶体の製造過程で種々の不純物が混入する可能性
があり、不純物の混入により得られる焼結体の特性に影
響を与える。例えば不純物が混入すると焼結体の透光性
にムラが生じる。不純物が多い場合には、透光性の焼結
体を得ることができず、Ｘ線などの放射線により励起さ
れて発光した可視光が光検出器に伝達されず、放射線検
出器としての機能をはたさなくなる。
成形した後、焼結することにより製造しているが、これ
ら多結晶体の製造過程で種々の不純物が混入する可能性
があり、不純物の混入により得られる焼結体の特性に影
響を与える。例えば不純物が混入すると焼結体の透光性
にムラが生じる。不純物が多い場合には、透光性の焼結
体を得ることができず、Ｘ線などの放射線により励起さ
れて発光した可視光が光検出器に伝達されず、放射線検
出器としての機能をはたさなくなる。
【０００６】また不純物の量や種類によっては、得られ
る焼結体の透光性を低下させるのみならず、発光特性お
よび残光特性に悪影響を及ぼす。残光特性とは、シンチ
レータを発光させるための励起源を停止した後の発光過
渡特性のことをいい、残光特性の悪いシンチレータを組
込んだ放射線検出器は時間分解能に劣るものとなる。特
に第３世代のＣＴ装置では、被検体の周りを回転する検
出器から高速で多数回の検出を行うので、検出器の残光
特性がよいことが重要な条件となる。
る焼結体の透光性を低下させるのみならず、発光特性お
よび残光特性に悪影響を及ぼす。残光特性とは、シンチ
レータを発光させるための励起源を停止した後の発光過
渡特性のことをいい、残光特性の悪いシンチレータを組
込んだ放射線検出器は時間分解能に劣るものとなる。特
に第３世代のＣＴ装置では、被検体の周りを回転する検
出器から高速で多数回の検出を行うので、検出器の残光
特性がよいことが重要な条件となる。
【０００７】そこで本発明は、透光性が高く、残光特性
に優れたシンチレータを提供することを目的とする。ま
た、本発明はこのようなシンチレータを用いて放射線検
出器を構成することにより高感度で時間分解能に優れた
放射線検出器を提供することを目的とする。
に優れたシンチレータを提供することを目的とする。ま
た、本発明はこのようなシンチレータを用いて放射線検
出器を構成することにより高感度で時間分解能に優れた
放射線検出器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らは、Ｇｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含む
酸化物シンチレータ焼結体の製造工程で混入する不純物
と、それらが発光特性および残光特性に及ぼす影響を鋭
意研究した結果、カリウム（Ｋ）及びケイ素（Ｓｉ）が
特定の量以上含まれた場合にシンチレータの透光性及び
残光特性を著しく劣化させること、ホウ素（Ｂ）、銅
（Ｃｕ）及びチタン（Ｔｉ）が特定の量以上含まれた場
合にシンチレータの発光効率を低下させることを見出
し、本発明に至った。
に本発明者らは、Ｇｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含む
酸化物シンチレータ焼結体の製造工程で混入する不純物
と、それらが発光特性および残光特性に及ぼす影響を鋭
意研究した結果、カリウム（Ｋ）及びケイ素（Ｓｉ）が
特定の量以上含まれた場合にシンチレータの透光性及び
残光特性を著しく劣化させること、ホウ素（Ｂ）、銅
（Ｃｕ）及びチタン（Ｔｉ）が特定の量以上含まれた場
合にシンチレータの発光効率を低下させることを見出
し、本発明に至った。
【０００９】即ち、本発明のシンチレータは、構成元素
としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含み、結晶構造
がガーネット構造である酸化物シンチレータであって、
１）Ｋ又はＳｉの含有量が100wtppm未満、２）Ｂの含有
量が100wtppm未満、３）Ｃｕ又はＴｉの含有量が20wtpp
m未満のいずれかの条件を満たす酸化物シンチレータで
ある。
としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含み、結晶構造
がガーネット構造である酸化物シンチレータであって、
１）Ｋ又はＳｉの含有量が100wtppm未満、２）Ｂの含有
量が100wtppm未満、３）Ｃｕ又はＴｉの含有量が20wtpp
m未満のいずれかの条件を満たす酸化物シンチレータで
ある。
【００１０】以下、本発明のシンチレータについて詳述
する。
する。
【００１１】構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及
びＯを含む酸化物シンチレータは、Ｇｄ3Ａｌ5-yＧａy
Ｏ12を母材とし、Ｃｅを活性剤（発光成分）として含む
蛍光体であり、好適には一般式（Ｇｄ1-xＣｅx）3Ａｌ
5-yＧａyＯ12（式中、ｘは0.0005≦ｘ≦0.02、ｙは0＜
ｙ＜5の範囲の値である。）で表わされる。
びＯを含む酸化物シンチレータは、Ｇｄ3Ａｌ5-yＧａy
Ｏ12を母材とし、Ｃｅを活性剤（発光成分）として含む
蛍光体であり、好適には一般式（Ｇｄ1-xＣｅx）3Ａｌ
5-yＧａyＯ12（式中、ｘは0.0005≦ｘ≦0.02、ｙは0＜
ｙ＜5の範囲の値である。）で表わされる。
【００１２】このシンチレータは、Ｘ線、γ線等の放射
線を吸収して、約550nmの波長に発光ピークを有する黄
色の発光を示す。このような発光体は、放射線検出器の
シンチレータとして用いた場合、ホトダイオードとのマ
ッチングが比較的良く、現在Ｘ線ＣＴ用シンチレータと
して多用されているＣｄＷＯ4の１．６倍以上の光出力
を得ることができる。またＣｅを発光イオンとして用い
ているので10％残光時間は100nsで極めて短残光であ
る。尚、10％残光時間とは、Ｘ線を断ってから発光量が
1/10になるまでの時間である。
線を吸収して、約550nmの波長に発光ピークを有する黄
色の発光を示す。このような発光体は、放射線検出器の
シンチレータとして用いた場合、ホトダイオードとのマ
ッチングが比較的良く、現在Ｘ線ＣＴ用シンチレータと
して多用されているＣｄＷＯ4の１．６倍以上の光出力
を得ることができる。またＣｅを発光イオンとして用い
ているので10％残光時間は100nsで極めて短残光であ
る。尚、10％残光時間とは、Ｘ線を断ってから発光量が
1/10になるまでの時間である。
【００１３】本発明のシンチレータにおいて、ガドリニ
ウムＧｄは、その一部をランタンＬａ或いはイットリウ
ムＹで置換することができ、その場合にも残光の極めて
低い蛍光体を得ることができる。但し、Ｌａ或いはＹの
含有量が増加するに従い発光効率及びＸ線阻止能が低下
するので、その含有量（Ｇｄを置換する割合ｚ）は０．
２未満、好適には０．１未満とする。Ｌａ或いはＹを含
まない場合に発光効率及びＸ線阻止能を最も高くするこ
とができる。
ウムＧｄは、その一部をランタンＬａ或いはイットリウ
ムＹで置換することができ、その場合にも残光の極めて
低い蛍光体を得ることができる。但し、Ｌａ或いはＹの
含有量が増加するに従い発光効率及びＸ線阻止能が低下
するので、その含有量（Ｇｄを置換する割合ｚ）は０．
２未満、好適には０．１未満とする。Ｌａ或いはＹを含
まない場合に発光効率及びＸ線阻止能を最も高くするこ
とができる。
【００１４】アルミニウムＡｌ及びガリウムＧａは共に
用いることにより、高い発光効率を得ることができる。
本発明者らの研究によればＣｅを発光成分とするＧｄ酸
化物系蛍光体では、ＹＡＧ系と異なり、Ａｌ及びＧａの
一方しか含まない場合、即ちＧｄ3Ａｌ5Ｏ12或いはＧｄ
3Ｇａ5Ｏ12を母材とした場合には実用的な発光を示さな
いのに対し、Ａｌ及びＧａを共存させた場合にはじめて
発光し、しかも残光が極めて短いことが見出された。Ａ
ｌ及びＧａの含有量（ｙ）は、原子比で（Ｇｄ＋Ｌ＋Ｃ
ｅ）＝３に対し、それぞれ０＜ｙ＜５、好適には１．７
＜ｙ＜３．３、より好適には２≦ｙ≦３とする。Ａｌ及
びＧａの含有量が１．７〜３．３の範囲ではＣｄＷＯ4
に対する相対光出力が１．５以上の発光を得ることがで
きる。
用いることにより、高い発光効率を得ることができる。
本発明者らの研究によればＣｅを発光成分とするＧｄ酸
化物系蛍光体では、ＹＡＧ系と異なり、Ａｌ及びＧａの
一方しか含まない場合、即ちＧｄ3Ａｌ5Ｏ12或いはＧｄ
3Ｇａ5Ｏ12を母材とした場合には実用的な発光を示さな
いのに対し、Ａｌ及びＧａを共存させた場合にはじめて
発光し、しかも残光が極めて短いことが見出された。Ａ
ｌ及びＧａの含有量（ｙ）は、原子比で（Ｇｄ＋Ｌ＋Ｃ
ｅ）＝３に対し、それぞれ０＜ｙ＜５、好適には１．７
＜ｙ＜３．３、より好適には２≦ｙ≦３とする。Ａｌ及
びＧａの含有量が１．７〜３．３の範囲ではＣｄＷＯ4
に対する相対光出力が１．５以上の発光を得ることがで
きる。
【００１５】Ｃｅは本発明の蛍光体の活性剤(発光成分)
となる元素で、Ｃｅの発光を生じさせるための含有量
（ｘ）は0.0005以上、より好ましくは0.001以上とす
る。また含有量が0.05を超えると、ＣｄＷＯ4の1.5倍の
光出力を得ることができないので、高い光出力が必要と
される用途ではＣｅの含有量（ｘ）は0.05以下とする。
好ましく0.02以下、より好ましくは0.015以下とする。
となる元素で、Ｃｅの発光を生じさせるための含有量
（ｘ）は0.0005以上、より好ましくは0.001以上とす
る。また含有量が0.05を超えると、ＣｄＷＯ4の1.5倍の
光出力を得ることができないので、高い光出力が必要と
される用途ではＣｅの含有量（ｘ）は0.05以下とする。
好ましく0.02以下、より好ましくは0.015以下とする。
【００１６】一方、Ｋ及びＳｉは、本発明のシンチレー
タ焼結体に含まれる場合、焼結体の透光性および残光特
性を劣化させる。特にこれら元素はその含有量が100wtp
pm以上のときに透光性等の劣化が著しい。従ってＫ及び
Ｓｉの含有量は、それぞれ100wtppm未満であることが好
ましい。
タ焼結体に含まれる場合、焼結体の透光性および残光特
性を劣化させる。特にこれら元素はその含有量が100wtp
pm以上のときに透光性等の劣化が著しい。従ってＫ及び
Ｓｉの含有量は、それぞれ100wtppm未満であることが好
ましい。
【００１７】Ｋは、主として蛍光体粉末を焼成する際に
用いる融剤（硫酸カリウム）としてシンチレータ粉末中
に混入するので、焼成後のシンチレータ粉末を濃塩酸等
の強酸を用いて洗浄することにより所定量以下にするこ
とができる。この場合、十分な洗浄を行うために超音波
洗浄もしくは煮沸洗浄が好ましい。
用いる融剤（硫酸カリウム）としてシンチレータ粉末中
に混入するので、焼成後のシンチレータ粉末を濃塩酸等
の強酸を用いて洗浄することにより所定量以下にするこ
とができる。この場合、十分な洗浄を行うために超音波
洗浄もしくは煮沸洗浄が好ましい。
【００１８】Ｓｉは、主として焼成に用いる器具、即ち
アルミナ製の板やルツボから、また焼結助剤から混入す
る。従ってアルミナ製の器具としてアルミナ純度の高い
ものを使用するとともに焼結助剤の使用量を調節するこ
とにより所定量以上の混入を防ぐことができる。
アルミナ製の板やルツボから、また焼結助剤から混入す
る。従ってアルミナ製の器具としてアルミナ純度の高い
ものを使用するとともに焼結助剤の使用量を調節するこ
とにより所定量以上の混入を防ぐことができる。
【００１９】またＢ、Ｃｕ及びＴｉが本発明のシンチレ
ータ焼結体に含まれる場合、焼結体の発光特性を低下さ
せる。Ｂはその含有量が100wtppm以上であるときに、Ｃ
ｕ及びＴｉは含有量が20wtppm以上のときに発光特性の
低下が著しい。従って本発明のシンチレータの特性であ
る、ＣｄＷＯ4に対する相対光出力１．５以上の発光特
性を得るために、Ｂは含有量100wtppm未満、Ｃｕ及びＴ
ｉはそれぞれ含有量20wtppm未満であることが好まし
い。
ータ焼結体に含まれる場合、焼結体の発光特性を低下さ
せる。Ｂはその含有量が100wtppm以上であるときに、Ｃ
ｕ及びＴｉは含有量が20wtppm以上のときに発光特性の
低下が著しい。従って本発明のシンチレータの特性であ
る、ＣｄＷＯ4に対する相対光出力１．５以上の発光特
性を得るために、Ｂは含有量100wtppm未満、Ｃｕ及びＴ
ｉはそれぞれ含有量20wtppm未満であることが好まし
い。
【００２０】これら元素は、主として原料となるＧｄ2
Ｏ3、Ｃｅ2(Ｃ2Ｏ4)3・9Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3から
混入する。従って原料として純度の高いものを使用して
含有量を上記範囲内にする。
Ｏ3、Ｃｅ2(Ｃ2Ｏ4)3・9Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3から
混入する。従って原料として純度の高いものを使用して
含有量を上記範囲内にする。
【００２１】次に本発明のシンチレータの製造方法を説
明する。
明する。
【００２２】まず原料粉末を焼成しシンチレータ粉末を
製造する。原料粉末として例えば、Ｇｄ2Ｏ3、Ｃｅ2(Ｃ
2Ｏ4)3・9Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ3を用い、これら
を化学量論的比率で配合し、硫酸カリウム等の融剤を添
加し、これをアルミナルツボに詰めて約1400℃〜1700℃
で数時間焼成する。融剤は合成反応を促進する目的で添
加する。即ち、原料中のアルミナの融点は2070℃と高温
であるが、これに硫酸カリウム等のＫを含む融剤を添加
した場合、Ａｌ2Ｏ3に対するＫ2Ｏのモル％が38％にな
ると1450℃でも液相となるため反応が促進されるからで
ある（J.Mater.Sci.,17[8] 2213-2217(1982)）。
製造する。原料粉末として例えば、Ｇｄ2Ｏ3、Ｃｅ2(Ｃ
2Ｏ4)3・9Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ3を用い、これら
を化学量論的比率で配合し、硫酸カリウム等の融剤を添
加し、これをアルミナルツボに詰めて約1400℃〜1700℃
で数時間焼成する。融剤は合成反応を促進する目的で添
加する。即ち、原料中のアルミナの融点は2070℃と高温
であるが、これに硫酸カリウム等のＫを含む融剤を添加
した場合、Ａｌ2Ｏ3に対するＫ2Ｏのモル％が38％にな
ると1450℃でも液相となるため反応が促進されるからで
ある（J.Mater.Sci.,17[8] 2213-2217(1982)）。
【００２３】焼成されたシンチレータ粉末を、Ｋ含有量
が100wtppm未満となるように濃塩酸等で十分洗浄する。
洗浄は超音波洗浄或いは煮沸洗浄が好ましい。
が100wtppm未満となるように濃塩酸等で十分洗浄する。
洗浄は超音波洗浄或いは煮沸洗浄が好ましい。
【００２４】次に焼成後のシンチレータを焼結する。焼
結法としては高温圧縮（ホットプレス）法、熱間静水圧
加圧法（HIP）、冷間静水圧成形法（CIP）を施した後の
無加圧焼結法等公知の焼結法を採用することができる。
結法としては高温圧縮（ホットプレス）法、熱間静水圧
加圧法（HIP）、冷間静水圧成形法（CIP）を施した後の
無加圧焼結法等公知の焼結法を採用することができる。
【００２５】高温圧縮法の場合、例えば、シンチレータ
粉末を600kgf/cm2の圧力で所定の大きさに一軸成型した
後、焼結温度1500℃、焼結圧力300kgf/cm2、保持時間３
時間の条件でホットプレス焼結する。この際、緻密化を
促進するため焼結助剤としてSiO2を添加することができ
る。この際、SiO2の添加量は、焼結体中のSi含有量が10
0wtppm未満となるようにする。
粉末を600kgf/cm2の圧力で所定の大きさに一軸成型した
後、焼結温度1500℃、焼結圧力300kgf/cm2、保持時間３
時間の条件でホットプレス焼結する。この際、緻密化を
促進するため焼結助剤としてSiO2を添加することができ
る。この際、SiO2の添加量は、焼結体中のSi含有量が10
0wtppm未満となるようにする。
【００２６】CIP法の場合、例えば、シンチレータ粉末
を機械的に粉砕した後、3000kgf/cm2の圧力で所望の大
きさにコールドアイソスタチック成型した後、これを16
50℃で無加圧焼結する。この際、成型体はアルミナ製の
板の上で、或いはルツボの中で焼結するが、アルミナ板
或いはルツボによってはSiO2を数百wtppm〜数wt％含ん
でいるので、純度の高いものを使用し、焼結体中のSiO2
含有量が100wtppm未満となるように留意する。
を機械的に粉砕した後、3000kgf/cm2の圧力で所望の大
きさにコールドアイソスタチック成型した後、これを16
50℃で無加圧焼結する。この際、成型体はアルミナ製の
板の上で、或いはルツボの中で焼結するが、アルミナ板
或いはルツボによってはSiO2を数百wtppm〜数wt％含ん
でいるので、純度の高いものを使用し、焼結体中のSiO2
含有量が100wtppm未満となるように留意する。
【００２７】このように製造された本発明のシンチレー
タは、緻密で透光性が高く、残光特性に優れ、高い発光
出力と少ない残光が要求されるＸ線ＣＴ用検出器のシン
チレータとして好適である。但し、本発明のシンチレー
タは、増感紙、蛍光板等の一般的なシンチレータの用途
に用いることができることは言うまでもない。
タは、緻密で透光性が高く、残光特性に優れ、高い発光
出力と少ない残光が要求されるＸ線ＣＴ用検出器のシン
チレータとして好適である。但し、本発明のシンチレー
タは、増感紙、蛍光板等の一般的なシンチレータの用途
に用いることができることは言うまでもない。
【００２８】本発明の放射線検出器は、上述のセラミッ
クシンチレータと、このシンチレータの発光を検知する
ための光検出器とを備えたものである。好ましくは光検
出器としてPINホトダイオードを用いる。これらホトダ
イオードは感度が高く、応答時間が短く、かつ波長感度
が可視光から近赤外領域にあるので、上述した本発明の
蛍光体との波長マッチングが比較的好適である。
クシンチレータと、このシンチレータの発光を検知する
ための光検出器とを備えたものである。好ましくは光検
出器としてPINホトダイオードを用いる。これらホトダ
イオードは感度が高く、応答時間が短く、かつ波長感度
が可視光から近赤外領域にあるので、上述した本発明の
蛍光体との波長マッチングが比較的好適である。
【００２９】また本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源と、
このＸ線源に対向して配置されたＸ線検出器と、これら
Ｘ線源及びＸ線検出器を保持し、被検体の周りで回転駆
動される回転体と、Ｘ線検出器で検出されたＸ線の強度
に基づき被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手
段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出器として
本発明の放射線検出器を用いたものである。
このＸ線源に対向して配置されたＸ線検出器と、これら
Ｘ線源及びＸ線検出器を保持し、被検体の周りで回転駆
動される回転体と、Ｘ線検出器で検出されたＸ線の強度
に基づき被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手
段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出器として
本発明の放射線検出器を用いたものである。
【００３０】本発明のシンチレータを組込んだＸ線検出
器を用いることにより、高い検出効率でＸ線を検出する
ことができるので、従来のシンチレータ（例えば、Ｃｄ
ＷＯ 4）を用いたＸ線ＣＴ装置に比べ感度を２倍程度に
向上することができ、また残光が極めて少ないため、高
画質、高分解能の画像を得ることができる。
器を用いることにより、高い検出効率でＸ線を検出する
ことができるので、従来のシンチレータ（例えば、Ｃｄ
ＷＯ 4）を用いたＸ線ＣＴ装置に比べ感度を２倍程度に
向上することができ、また残光が極めて少ないため、高
画質、高分解能の画像を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の放射線検出器及び
それを備えたＸ線ＣＴ装置の実施形態を説明する。
それを備えたＸ線ＣＴ装置の実施形態を説明する。
【００３２】図１はＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線検出
器の一検出単位（素子）を示す図で、このＸ線検出器は
シンチレータ151とPINホトダイオード152とを組み合わ
せた構造を有し、ホトダイオード152のｐ層側は検出回
路１６に接続されている。また素子はホトダイオード15
2のｐ層を除く全体が、シンチレータ151の発光を外部に
逃さないために遮蔽153で覆われている。遮蔽153はＸ線
を透過し、光を反射する材料、例えばアルミニウムやエ
ポキシ樹脂に酸化チタン粉末を混合して固めたものから
なる。
器の一検出単位（素子）を示す図で、このＸ線検出器は
シンチレータ151とPINホトダイオード152とを組み合わ
せた構造を有し、ホトダイオード152のｐ層側は検出回
路１６に接続されている。また素子はホトダイオード15
2のｐ層を除く全体が、シンチレータ151の発光を外部に
逃さないために遮蔽153で覆われている。遮蔽153はＸ線
を透過し、光を反射する材料、例えばアルミニウムやエ
ポキシ樹脂に酸化チタン粉末を混合して固めたものから
なる。
【００３３】シンチレータ151は、本発明のシンチレー
タ、即ちＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含み、結晶構
造がガーネット構造である酸化物シンチレータであって
Ｋ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ及びＴｉの含有量を特定量未満に規
定したものである。
タ、即ちＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ及びＯを含み、結晶構
造がガーネット構造である酸化物シンチレータであって
Ｋ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ及びＴｉの含有量を特定量未満に規
定したものである。
【００３４】このＸ線検出器では、例えばＸ線ＣＴ装置
のＸ線源から照射され被検体を透過したＸ線が入射され
ることによりシンチレータ151が発光すると、その光をP
INホトダイオード152が光電変換し、電気信号として例
えばＸ線ＣＴ装置の検出回路16に送る。ここで本発明の
シンチレータ151は、従来のシンチレータに比べ透光性
が高く、しかも高い発光出力を有するので高い効率でPI
Nホトダイオード152により光電変換される。
のＸ線源から照射され被検体を透過したＸ線が入射され
ることによりシンチレータ151が発光すると、その光をP
INホトダイオード152が光電変換し、電気信号として例
えばＸ線ＣＴ装置の検出回路16に送る。ここで本発明の
シンチレータ151は、従来のシンチレータに比べ透光性
が高く、しかも高い発光出力を有するので高い効率でPI
Nホトダイオード152により光電変換される。
【００３５】図２は、本発明のＸ線ＣＴ装置の概略を示
す図で、この装置はスキャンガントリ部１０と画像再構
成部２０とを備え、スキャナガントリ部１０には、被検
体が搬入される開口部１４を備えた回転円板１１と、こ
の回転円板１１に搭載されたＸ線管１２と、Ｘ線管１２
に取り付けられ、Ｘ線束の放射方向を制御するコリメー
タ１３と、Ｘ線管１２と対向して回転円板１１に搭載さ
れたＸ線検出器１５と、Ｘ線検出器１５で検出されたＸ
線を所定の信号に変換する検出器回路１６と、回転円板
１１の回転及びＸ線束の幅を制御するスキャン制御回路
１７とが備えられている。
す図で、この装置はスキャンガントリ部１０と画像再構
成部２０とを備え、スキャナガントリ部１０には、被検
体が搬入される開口部１４を備えた回転円板１１と、こ
の回転円板１１に搭載されたＸ線管１２と、Ｘ線管１２
に取り付けられ、Ｘ線束の放射方向を制御するコリメー
タ１３と、Ｘ線管１２と対向して回転円板１１に搭載さ
れたＸ線検出器１５と、Ｘ線検出器１５で検出されたＸ
線を所定の信号に変換する検出器回路１６と、回転円板
１１の回転及びＸ線束の幅を制御するスキャン制御回路
１７とが備えられている。
【００３６】Ｘ線検出器１５は図１に示すＸ線検出素子
を多数（例えば約1000個）円弧状に配列したもので、Ｘ
線管１２から照射され被検体を透過したファンビーム状
のＸ線をこれら多数の素子で検出する。
を多数（例えば約1000個）円弧状に配列したもので、Ｘ
線管１２から照射され被検体を透過したファンビーム状
のＸ線をこれら多数の素子で検出する。
【００３７】画像再構成部２０は、被検者氏名、検査日
時、検査条件などを入力する入力装置２１、検出器回路
１６から送出される計測データＳ1を演算処理してＣＴ
画像再構成を行う画像演算回路２２、画像演算回路２２
で作成されたＣＴ画像に、入力装置２１から入力された
被検者氏名、検査日時、検査条件などの情報を付加する
画像情報付加部２３と、画像情報を付加されたＣＴ画像
信号Ｓ2の表示ゲインを調整してディスプレイモニター
３０へ出力するディスプレイ回路２４とを備えている。
時、検査条件などを入力する入力装置２１、検出器回路
１６から送出される計測データＳ1を演算処理してＣＴ
画像再構成を行う画像演算回路２２、画像演算回路２２
で作成されたＣＴ画像に、入力装置２１から入力された
被検者氏名、検査日時、検査条件などの情報を付加する
画像情報付加部２３と、画像情報を付加されたＣＴ画像
信号Ｓ2の表示ゲインを調整してディスプレイモニター
３０へ出力するディスプレイ回路２４とを備えている。
【００３８】このＸ線ＣＴ装置では、スキャンガントリ
部１０の開口部１４に、設置された寝台（図示せず）に
被検者を寝かせた状態で、Ｘ線管１２からＸ線が照射さ
れる。このＸ線はコリメータ１３により指向性を得、Ｘ
線検出器１５により検出される。この際、回転円板１１
を被検者の周りに回転させることにより、Ｘ線を照射す
る方向を変えながら、Ｘ線を検出する。フルスキャンの
場合には、回転円板の1回転（３６０度）を１スキャン
とする、１スキャン分の測定データから１断面の画像を
再構成する。画像再構成部２０で作成された断層像はデ
ィスプレイモニター３０に表示される。
部１０の開口部１４に、設置された寝台（図示せず）に
被検者を寝かせた状態で、Ｘ線管１２からＸ線が照射さ
れる。このＸ線はコリメータ１３により指向性を得、Ｘ
線検出器１５により検出される。この際、回転円板１１
を被検者の周りに回転させることにより、Ｘ線を照射す
る方向を変えながら、Ｘ線を検出する。フルスキャンの
場合には、回転円板の1回転（３６０度）を１スキャン
とする、１スキャン分の測定データから１断面の画像を
再構成する。画像再構成部２０で作成された断層像はデ
ィスプレイモニター３０に表示される。
【００３９】このような構成において、断層像の撮影の
際には、Ｘ線管１２からはファンビーム状のＸ線が連続
して照射され、Ｘ線管は約１秒〜４秒間に１回転する。
この間に被検体を透過してきたＸ線を検出器回路１６側
で約1000程度の検出を行なう。即ち、検出速度は1/1000
〜1/250秒となる。そのため検出器１５としては高出力
で残光が短いものが要求される。本発明のＸ線検出器は
高出力で残光が極めて少ないので高画質のＣＴ画像を得
ることができる。また、高い光出力であるので画質が同
じであれば、Ｘ線量を少なくすることができ、被検体へ
のＸ線被曝量を低減することも可能である。
際には、Ｘ線管１２からはファンビーム状のＸ線が連続
して照射され、Ｘ線管は約１秒〜４秒間に１回転する。
この間に被検体を透過してきたＸ線を検出器回路１６側
で約1000程度の検出を行なう。即ち、検出速度は1/1000
〜1/250秒となる。そのため検出器１５としては高出力
で残光が短いものが要求される。本発明のＸ線検出器は
高出力で残光が極めて少ないので高画質のＣＴ画像を得
ることができる。また、高い光出力であるので画質が同
じであれば、Ｘ線量を少なくすることができ、被検体へ
のＸ線被曝量を低減することも可能である。
【００４０】尚、図ではＸ線管を用いたＸ線ＣＴ装置に
ついて説明したが、Ｘ線源としてはＸ線管のみならずＸ
線をビーム走差するビーム方式のＸ線装置であってもよ
い。
ついて説明したが、Ｘ線源としてはＸ線管のみならずＸ
線をビーム走差するビーム方式のＸ線装置であってもよ
い。
【００４１】実施例１ 原料としてＧｄ2Ｏ3、Ｃｅ2(Ｃ2Ｏ4)3・9Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ
3及びＧａ2Ｏ3を所定の組成になるように配合し、更に
硫酸カリウムを融剤として添加し、これをアルミナルツ
ボに詰めて1600℃で３時間焼成し、ガーネット構造の酸
化物シンチレータ粉末を得た。この焼成物から融剤を洗
い流すため、２規定の塩酸を用いて超音波洗浄した。洗
浄時間を変えることにより、Ｋ含有量の異なるシンチレ
ータ粉末を得た。
3及びＧａ2Ｏ3を所定の組成になるように配合し、更に
硫酸カリウムを融剤として添加し、これをアルミナルツ
ボに詰めて1600℃で３時間焼成し、ガーネット構造の酸
化物シンチレータ粉末を得た。この焼成物から融剤を洗
い流すため、２規定の塩酸を用いて超音波洗浄した。洗
浄時間を変えることにより、Ｋ含有量の異なるシンチレ
ータ粉末を得た。
【００４２】このようにして得たＫ含有量の異なるシン
チレータ粉末を、それぞれ600kgf/cm2で一軸成型した
後、焼結温度1500℃、焼結圧力300kgf/cm2、保持時間３
時間でホットプレス焼結した。
チレータ粉末を、それぞれ600kgf/cm2で一軸成型した
後、焼結温度1500℃、焼結圧力300kgf/cm2、保持時間３
時間でホットプレス焼結した。
【００４３】これらの焼結体について光透過率及び残光
特性を評価した。その結果を表１に示す。尚、各特性の
評価は各焼結体から作製した厚さ1.8mmに加工した試料
について行なった。光透過率はシンチレータの発光ピー
ク波長である550nmにおいて測定した値を、また残光は
Ｘ線照射を停止後300ms時の値を代表値として示した。
特性を評価した。その結果を表１に示す。尚、各特性の
評価は各焼結体から作製した厚さ1.8mmに加工した試料
について行なった。光透過率はシンチレータの発光ピー
ク波長である550nmにおいて測定した値を、また残光は
Ｘ線照射を停止後300ms時の値を代表値として示した。
【００４４】
【表１】 表１の結果からも明らかなように、Ｋ含有量が減るに従
い、光透過率が向上し残光特性が改善した。特にＫ含有
量が100wtppm未満では、光透過率、残光共に著しい改善
が見られた。
い、光透過率が向上し残光特性が改善した。特にＫ含有
量が100wtppm未満では、光透過率、残光共に著しい改善
が見られた。
【００４５】実施例２ 実施例１と同じ原料を用い、実施例１と同様の条件で焼
成、焼結を行ないガーネット構造の酸化物シンチレータ
の焼結体を得た。但し実施例１では焼結時に焼結助剤を
用いなかったのに対し、本実施例では焼結性を改善する
ために焼結助剤としてSiO2を用い、この添加量を変えて
焼結を行なった。これらの焼結体について実施例１と同
様に光透過率及び残光特性を評価した。その結果を表２
に示す。
成、焼結を行ないガーネット構造の酸化物シンチレータ
の焼結体を得た。但し実施例１では焼結時に焼結助剤を
用いなかったのに対し、本実施例では焼結性を改善する
ために焼結助剤としてSiO2を用い、この添加量を変えて
焼結を行なった。これらの焼結体について実施例１と同
様に光透過率及び残光特性を評価した。その結果を表２
に示す。
【００４６】
【表２】 表２の結果からも明らかなように、Ｓｉ含有量が減るに
従い、光透過率が向上し残光特性が改善した。特にＳｉ
含有量が100wtppm未満では、光透過率、残光共に著しい
改善が見られた。
従い、光透過率が向上し残光特性が改善した。特にＳｉ
含有量が100wtppm未満では、光透過率、残光共に著しい
改善が見られた。
【００４７】実施例３ Ｋ及びＳｉ以外の不純物の影響を調べるために、実施例
１の原料に微量のＢ、Ｔｉ又はＣｕを酸化物として添加
し、それ以外は実施例１と同様にしてガーネット構造の
酸化物シンチレータを得た。これらシンチレータについ
て、Ｂ、Ｔｉ及びＣｕの添加量をそれぞれ変えた場合の
光出力を評価した。光出力は、Ｂ、Ｔｉ及びＣｕを添加
しない場合を１としたときの相対出力で示した。結果を
表３に示す。
１の原料に微量のＢ、Ｔｉ又はＣｕを酸化物として添加
し、それ以外は実施例１と同様にしてガーネット構造の
酸化物シンチレータを得た。これらシンチレータについ
て、Ｂ、Ｔｉ及びＣｕの添加量をそれぞれ変えた場合の
光出力を評価した。光出力は、Ｂ、Ｔｉ及びＣｕを添加
しない場合を１としたときの相対出力で示した。結果を
表３に示す。
【００４８】
【表３】 表３の結果からも明らかなように、Ｂ、Ｔｉ又はＣｕの
含有量が増えるに従い、光出力が低下し、特にＢは100w
tppm以上で、またＴｉ及びＣｕはそれぞれ20wtppm以上
で光出力の低下が著しかった。
含有量が増えるに従い、光出力が低下し、特にＢは100w
tppm以上で、またＴｉ及びＣｕはそれぞれ20wtppm以上
で光出力の低下が著しかった。
【００４９】
【発明の効果】本発明によればＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを構成元素とするガーネット構造の酸化物シンチ
レータにおいて、特定の元素の含有量を規定することに
より、極めて透光性が高く、また残光特性に優れたシン
チレータが提供される。また本発明によれば、放射線検
出器のシンチレータとして上記透光性の高いシンチレー
タを用いたことにより、検出器に入射する僅かなＸ線に
よって発光する微弱な光も光検出器に伝達されるので、
放射線検出器の高感度化を図ることができる。またこの
シンチレータは残光特性に優れていることから、時間分
解能のよい放射線検出器を提供することができる。
及びＯを構成元素とするガーネット構造の酸化物シンチ
レータにおいて、特定の元素の含有量を規定することに
より、極めて透光性が高く、また残光特性に優れたシン
チレータが提供される。また本発明によれば、放射線検
出器のシンチレータとして上記透光性の高いシンチレー
タを用いたことにより、検出器に入射する僅かなＸ線に
よって発光する微弱な光も光検出器に伝達されるので、
放射線検出器の高感度化を図ることができる。またこの
シンチレータは残光特性に優れていることから、時間分
解能のよい放射線検出器を提供することができる。
【００５０】さらに本発明のＸ線ＣＴ装置は、上記高感
度且つ時間分解能のよい放射線検出器を使用することに
より、Ｘ線の透過量が極めて少ない場合でも良好な画像
を得ることができ、被検者のＸ線被曝を低減するために
照射するＸ線量を減らしても診断に差し支えのない画像
を提供することができる。
度且つ時間分解能のよい放射線検出器を使用することに
より、Ｘ線の透過量が極めて少ない場合でも良好な画像
を得ることができ、被検者のＸ線被曝を低減するために
照射するＸ線量を減らしても診断に差し支えのない画像
を提供することができる。
【図１】本発明の放射線検出器（Ｘ線検出器）の一実施
例の構成を示す図。
例の構成を示す図。
【図２】本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例の構成を示す
図。
図。
11・・・・・・回転円板 12・・・・・・Ｘ線源 15・・・・・・Ｘ線検出器 20・・・・・・画像再構成 30・・・・・・ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 誠 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 古曳 孝明 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内 Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG10 GG20 JJ04 JJ05 JJ37 LL15 LL18 4H001 CA08 XA08 XA13 XA31 XA64 YA58
Claims (6)
- 【請求項１】 構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを含み、結晶構造がガーネット構造である酸化物
シンチレータであって、Ｋ又はＳｉの含有量が100wtppm
未満である酸化物シンチレータ。 - 【請求項２】 構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを含み、結晶構造がガーネット構造である酸化物
シンチレータであって、Ｂの含有量が100wtppm未満或い
はＣｕ又はＴｉの含有量が20wtppm未満である酸化物シ
ンチレータ。 - 【請求項３】 構成元素としてＧｄ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａ
及びＯを含み、結晶構造がガーネット構造である酸化物
シンチレータであって、Ｋ、Ｓｉ又はＢの含有量が100w
tppm未満であり且つＣｕ又はＴｉの含有量が20wtppm未
満である酸化物シンチレータ。 - 【請求項４】 請求項１ないし３記載の酸化物シンチレ
ータであって、一般式（Ｇｄ1-xＣｅx）3Ａｌ5-yＧａy
Ｏ12（式中、ｘは0.0005≦ｘ≦0.02、ｙは0＜ｙ＜5の範
囲の値である。）で表わされる酸化物シンチレータ。 - 【請求項５】 セラミックシンチレータと、このシンチ
レータの発光を検知するための光検出器とを備えた放射
線検出器において、前記セラミックシンチレータとし
て、請求項１ないし４いずれか１項記載のシンチレータ
を用いたことを特徴とする放射線検出器。 - 【請求項６】 Ｘ線源と、この線源に対向して配置され
たＸ線検出器と、これらＸ線源及びＸ線検出器を保持
し、被検体の周りを回転駆動される回転円板と、前記Ｘ
線検出器で検出されたＸ線の強度に基づき前記被検体の
断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線
ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器として請求項５記載
の放射線検出器を用いたことを特徴とするＸ線ＣＴ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36729599A JP4429444B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | シンチレータ、それを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36729599A JP4429444B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | シンチレータ、それを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183463A true JP2001183463A (ja) | 2001-07-06 |
| JP2001183463A5 JP2001183463A5 (ja) | 2007-02-08 |
| JP4429444B2 JP4429444B2 (ja) | 2010-03-10 |
Family
ID=18488967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36729599A Expired - Lifetime JP4429444B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | シンチレータ、それを用いた放射線検出器及びｘ線ｃｔ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4429444B2 (ja) |
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