JP2002189081A - 放射線検出器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトダイオード２へ接着されたシンチレータ
１を切断する形成する工程において、溝底部分にクラッ
クが生じフォトダイオード２が破損するため、加工能
率、歩留まりの向上の隘路となっている。 【解決手段】放射線検出器の製造工程中、シンチレータ
１部分を切断する溝を形成する工程において、形成され
る溝底部のコーナ半径を２０μｍ以上４０μｍ以下とす
る構成とする。シンチレータ１切断工程におけるフォト
ダイオード２の破損を抑制し、放射線検出器の歩留まり
向上と加工能率の向上を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線コンピュータ断
層撮影システム（以下、Ｘ線ＣＴという）に使用される
放射線検出器に関するが、機能性材料と半導体パターン
を有する構造の加工技術に係り、超音波探触子、プリン
タノズルなどの機能部品の製造方法にも広く利用でき
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ用放射線検出器は、Ｘ線を吸収
することにより発光するシンチレータと、シンチレータ
の発光を受光することにより電流を発生するフォトダイ
オードのような光検出器と、Ｘ線およびシンチレータの
発光が隣接するチャンネルのシンチレータに漏洩しない
ようにする遮蔽板から構成される。シンチレータは吸収
したＸ線量が多ければ高い輝度で、少なければ低い輝度
で発光し、光検出器は、シンチレータから放出された光
の輝度に応じて電流を発生する。このように構成するこ
とにより、被検体を透過して減衰したＸ線量の減衰信号
分布が電気信号に変換される。

【０００３】Ｘ線ＣＴの分解能はシンチレータおよびフ
ォトダイオードの配列精度に大きく依存するため、特願
平４−１４６９４４号公報に示すように、シンチレータ
をフォトダイオード基板へ接着後、切断し、切断された
溝へ遮蔽板を挿入する工程をとることにより、シンチレ
ータの配列精度を維持している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記放射線検出器の製
造工程中、フォトダイオードへ接着されたシンチレータ
を切断する工程においては、隣り合うチャンネルを完全
に遮蔽するため、フォトダイオードの部分へ、５０μｍ
以上の深さで切り込み、かつ、遮蔽板が溝底まで挿入さ
れるよう溝底部分のコーナー半径を４０μｍ以下とする
必要がある。この溝加工工程において、溝底部分にクラ
ックが生じフォトダイオードが破損するため、加工能
率、歩留まりの向上に隘路となっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、放射線検出
器の製造工程中の、シンチレータ部分を切断する溝を形
成する工程において、形成される溝底部のコーナ半径を
２０μｍ以上４０μｍ以下となるよう構成することで解
決できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図２に放射線検出器の概要を示
す。検出器は、図２に示す如く、シンチレータブロック
１’を切断し各チャンネルに切り分けられたシンチレー
タ１と、シンチレータ1の間に挿入された遮蔽板４と、
シンチレータ１に接合されたフォトダイオード２、基板
３とから構成されている。図２において、シンチレータ
１を切り分ける前のシンチレータブロック１’は、基板
３上に接着されたフォトダイオード２に、耐Ｘ線性、光
透過性を有する接着剤を用いて接着してある。フォトダ
イオード２は成膜時に各検出器チャンネル分として必要
な大きさに形成されている。シンチレータブロック１’
は各検出器チャンネルのフォトダイオード２の大きさに
合わせて切断加工されシンチレータ１となる。フォトダ
イオード２の各チャンネルの境界部分には不感帯があ
り、シンチレータブロックの切断時に同時に溝加工され
る。この不感帯部分の幅はシンチレータブロック１’の
切断加工幅よりも広く、溝の深さはフォトダイオード２
の内部まで切り込む。その後、加工された溝へ遮蔽板４
を挿入し、その両端を樹脂で固定することにより放射線
検出器が完成する。溝の深さをフォトダイオード２の内
部にまで切り込むのは、挿入する遮蔽板４により隣接検
出器チャンネルの光をフォトダイオード２が検知しない
ようにするためである。

【０００７】シンチレータ１の切断工程で加工される溝
形状を図１に示す。溝の形状には溝幅Ｗ、溝深さｄ、溝
底ｒの他、溝の曲がり、累積ピッチ誤差などの形状精
度、加工能率、切断溝側面の品位を保つため様々な制約
が架される。検出器の分解能はシンチレータ１の形状精
度に大きく影響されるため、特に溝幅Ｗの広がりおよび
溝の曲がりを抑制し、形状精度を５μｍ程度とする必要
がある。このため砥石には高剛性のダイヤモンド砥石を
用い、粒径はできるだけ大きい砥石を用いて、研削抵抗
を小さくすることにより、溝形状精度を向上させる。ま
た、溝底のコーナー半径ｒは、遮蔽版４を溝底まで挿入
するため４０μｍ以下でなければならない。このため、
砥石は切れ刃を維持しながら、コーナー部の摩耗の少な
い砥石基材を選択する必要がある。しかしながら、剛性
を備えた砥石はフォトダイオード２に対し硬く作用する
ため、フォトダイオード２が破損しやすい。また粒径の
大きな砥粒は溝底部分や接着面にクラックを生じ易く、
フォトダイオードの破損による歩留まりの低下が発生し
ている。

【０００８】そこで、シンチレータの切断条件を満たす
砥石諸元および加工諸元におけるコーナー部分の半径ｒ
とフォトダイオード２の破損の割合を調べた。コーナー
半径ｒとフォトダイオード破損の割合の関係を図３に示
す。コーナーの半径２０μｍ以下とするとフォトダイオ
ード２が破損する割合が増加する。

【０００９】以上のことから、溝加工時にフォトダイオ
ード２の破損を抑制しながら、所望の特性を達成するた
めには、放射線検出器の製造過程における加工溝底部の
コーナ半径を、２０μｍ以上４０μｍ以下とすれば良い
ことがわかる。

【００１０】形成される溝底部のコーナ半径ｒは、研削
加工具である回転砥石端面のコーナ半径により決定され
る。放射線検出器の製造工程中、セラミクス素子部分を
切断すると同時に、遮蔽板４を挿入するための溝を形成
する工程において、形成される溝底部のコーナ半径ｒを
２０μｍ以上４０μｍ以下にするには、加工工具である
回転砥石端面のコーナ半径を高精度に形成し、加工中、
その形状が維持される必要がある。

【００１１】図４〜６は、砥石端面のコーナー半径およ
び切れ刃の成形方法を示す。砥石端部のコーナ半径を２
０μｍ以上４０μｍ以下とする技術には、放電作用によ
って回転砥石１１の結合剤のみを溶出し、砥粒の突き出
し量を確保する放電ドレッシングを行い、その後、ＧＣ
砥石を研削し、機械的ドレッシングにより放電により発
生したバリを落とすと同時に砥粒高さをそろえる方法が
ある。

【００１２】図４に放電ドレッシングを行う装置の構成
を示す。回転する砥石１１に対し直行する軸を中心とし
たワイヤガイドにワイヤ電極１２を設置する。また、砥
石１１およびワイヤ電極１２間に電源８を設置する。電
源８は、電圧、および放電時のピーク電流、放電持続時
間を制御出来る構造とし、ワイヤ電極１２をワイヤガイ
ドに沿って走査させながら、電源８によって、回転中の
砥石１１とワイヤ電極１２の間に電圧を印可する。次
に、砥石１１を切り込み速度でワイヤ電極１２に対して
近づけると、砥石１１と電極８の間に放電が発生する。
この放電により結合剤が除去され砥石形状を創成する。
放電電極１２には板状の電極を用い、砥石１１を電極１
２上で走査させる方法をとってもよい。砥石１１の初期
形状にもよるが、放電開始から２０μｍ切り込んだとこ
ろで放電を停止させる。このとき、バリを小さくし、形
状精度を増すために、印可電圧およびピーク電流・放電
時間を段階的に小さくしていく方法も考えられる。その
後、ドレッシング砥石に溝入れ加工することにより機械
的ドレッシングを行い、バリを除去し、砥粒先端をそろ
える。

【００１３】ドレス条件はたとえば、 放電ドレッシング： 電極材質：真鍮、 φ１ｍｍ 電源：直流電源 電圧：１２０Ｖ ピーク電流値 ：15A 放電時間 0.2μｓ 休止時間 0.8μｓ 切り込み速度20um／min 切り込み量 20um 機械的ドレッシング： ドレッシング砥石：ＷＡ＃400砥石 主軸回転数 ：1500
0r／min テーブル送り速度：30mm／sec切り込み深さ ：50μｍ 研削液流量 ：3l／minドレッシング距離：100mm 上記条件でドレッシングを行うことにより砥石コーナー
半径を高精度に形成し、かつ砥石切れ刃を引き出すこと
ができ、同時に加工中の砥石端部形状を長く維持するこ
とが出来る。

【００１４】機械的ドレスの方法には上記の他に、カッ
プ型ドレッシング装置を用いる方法がある。図５は研削
加工具である回転砥石１１の端面を、カップ型ドレッシ
ング砥石を使用して機械的ドレッシングする従来公知の
装置である。図中、図４と同符号のものは同じものまた
は同機能のものを示す。図５において、１３はカップ型
ドレッシング砥石、１４は送りテーブル９上に取り付け
られた回転駆動装置で、回転駆動装置１４上ににカップ
型ドレッシング砥石１３が取り付けられている。カップ
型ドレッシング砥石１３は粒度400のWA砥石である。回
転砥石１１とカップ型ドレッシング砥石１３とは図に矢
印で示す方向にそれぞれ駆動される。また、砥石１１の
初期形状・ドレス条件によっては、放電ドレッシングを
行わず、機械的ドレッシングのみで、目的の砥石端面形
状を得ることが出来る場合もある。

【００１５】放射線検出器の製造工程に、上記したドレ
ッシング法を適用して端面ドレッシングした回転砥石１
１を使用することにより、溝底部のコーナ半径ｒを２０
μｍ以上４０μｍ以下に形成することが可能になるとと
もに、放射線検出器の加工工程における歩留まりを向上
することができる。

【００１６】つぎに、図６を参照して前記溝底部のコー
ナ半径ｒを形成するのに使用される回転砥石の端面ドレ
ッシングを行う、その他の方法を説明する。

【００１７】上記形状を成形するその他のドレッシング
方法に、電解作用によって回転砥石１１の結合剤のみを
溶出し、砥粒の突き出し量を確保する電解ドレッシング
を行うと同時に、ＧＣ砥石を研削する機械的ドレッシン
グを行う複合ドレッシング法がある。複合ドレッシング
法は、電解ドレッシングを行うと同時に機械的ドレッシ
ングを行うことにより、両者の相乗作用により砥石端面
のコーナ半径が増加する前に、砥粒の突き出し量を確保
することができ、砥石の切れ味を最大限に引き出す効果
がある。

【００１８】図６は、複合ドレッシング法を行う従来公
知の装置の概略構成を示す図である。研削盤の主軸（図
示せず）に回転砥石１１を取り付ける。回転砥石１１に
対向する面に電極１２を取り付け、回転砥石１１と電極
１２との間に研削液６を流すための研削液ノズル７を電
極１２の上方に設置する。そして、回転砥石１１に＋の
電位、電極１２に−の電位を印加する電源８を取り付
け、さらに送りテーブル９上に複合ドレッシング用均質
材料１０を取り付ける。複合ドレッシング用均質材料１
０と回転砥石１１とは図に矢印で示す方向にそれぞれ駆
動される。

【００１９】複合ドレス条件は 電極材質：無酸素銅、研削液：ケミカルソリューション
タイプ 電源：直流電源 電流値 ：0.1〜0.2A 機械的ドレス：ＧＣ砥石 主軸回転数 ：12000r／min テーブル送り速度：0.5mm／sec切り込み深さ ：50μｍ 研削液流量 ：6l／minドレッシング距離：10mm 上記条件でＧＣ砥石を研削加工して機械的ドレッシング
を行うと同時に、電解ドレッシングを行うことにより、
回転砥石１１端面のコーナ半径を２０μｍ以上４０μｍ
以下に規制して形成することが可能になった。そして、
これに伴い回転砥石１１の切れ味を最大限に引き出すこ
とができた。

【００２０】また、放射線検出器の製造工程に、上記し
た複合ドレッシング法を適用して端面ドレッシングした
回転砥石を使用することにより、溝底部のコーナ半径ｒ
を２０μｍ以上４０μｍ以下に形成することが可能にな
るとともに、放射線検出器の加工工程における歩留まり
を向上することができる。

【００２１】

【発明の効果】上記構成とすることにより、シンチレー
タ１切断工程におけるフォトダイオード２の破損を抑制
し、放射線検出器の歩留まり向上と加工能率の向上を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である放射線検出器に加工される溝の形
状を示す図。

【図２】放射線検出器の構造の概略図。

【図３】溝形状とフォトダイオード２破損率の関係を示
す図。

【図４】放電ドレッシング法を行う装置の概略構成図。

【図５】機械的ドレッシング法を行う装置の概略構成
図。

【図６】複合ドレッシング法を行う装置の概略構成図。

【符号の説明】

１…シンチレータ１、２…フォトダイオード（ＰＤ）、
３…基板、４…遮蔽板、６…研削液、７…ノズル、８…
電源、９…送りテーブル、１０…ドレッシング砥石、１
１…工具砥石、１２…電極、１３…カップ型砥石、１４
…回転駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢 真司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 古曳 孝明 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 三浦 一朗 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内 Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG19 JJ05 JJ09 JJ29 JJ37

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトダイオードとその上部に配置され
   たシンチレータからなる放射線検出器の製造方法におい
   て、シンチレータおよびフォトダイオードのチャンネル
   を分離するために加工される溝の、溝底部分のコーナー
   半径が２０μｍ以上４０μｍ以下に加工形成されている
   ことを特徴とする放射線検出器およびその製造方法。