JP2005274526A

JP2005274526A - 放射線検出器およびその製造方法

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Publication number: JP2005274526A
Application number: JP2004092077A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 寛道戸波; Junichi Oi; 淳一大井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: US20070290137A1; JP4305241B2; US20050211906A1; US7355180B2; CN1673773A; CN1318858C

Abstract

【課題】高分解能で高画質を維持することが可能で、簡易に実現できる放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】シンチレータ群は、光反射材および光透過材が挟み込まれることによって区画されたシンチレータを２次元的に密着配置して構成されている。すなわち、シンチレータ群は、光反射材や光透過材などの光学的部材で形成された短冊５１〜５３を格子状に組み合わせた格子枠体５０を有しており、この格子枠体５０により多数の小区画が形成されている。この格子枠体５０が収容可能な矩形状の枠台に透明な光学接着材を流し込んで、格子枠体５０を収納し、その後にシンチレータを収納する。硬化した光学接着材と格子枠体５０とシンチレータとが一体化した硬化樹脂体を枠台から取り出して外形を整える工程を経て製造することで、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をシンチレータ群内に配設することができる。
【選択図】図６

Description

この発明は、シンチレータ，ライトガイド，光電子増倍管の順に光学的に結合された放射線検出器およびその製造方法に関する。

この種の放射線検出器は、被検体に投与されて関心部位に蓄積された放射性同位元素（ＲＩ）から放出された放射線（例えばガンマ線）を検出し、関心部位のＲＩ分布の断層画像を得るための装置、例えば例えばＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置などの医用診断装置に用いられる。放射線検出器は、被検体から放出されたガンマ線を入射して発光するシンチレータと、前記シンチレータからの発光をパルス状の電気信号に変換する光電子増倍管とから構成されている。このような放射線検出器については、従来ではシンチレータと光電子増倍管とが一対一に対応していたが、近年では複数のシンチレータに対して、その数よりも少ない複数の光電子増倍管を結合する方式を採用している（例えば、特許文献１参照）。かかる方式では、これらの光電子増倍管の出力比からガンマ線の入射位置を決定することで、分解能を高めている。以下、図面を参照して従来の放射線検出器の構成を説明する。

図９は従来例の放射線検出器を示す外観図であり、図１０は図９の１００−１００面の断面図である。なお、図９、図１０は、特公平０６−９５１４６号に開示された例の外観を示している。この放射線検出器ＲＤＡは、シンチレータ群ＳＡと、このシンチレータ群ＳＡに対して光学的に結合されたライトガイドＬＡと、このライトガイドＬＡに対して光学的に結合された複数個（図９、図１０では４個）の光電子増倍管Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（図には現れていない），Ｋ４とから構成されている。シンチレータ群ＳＡは、多数の光反射材ＤＡが周囲に挟み込まれることで区画されたシンチレータＳの集合体で構成されている。なお、シンチレータ群ＳＡは、その外周に光反射材（図示省略）で挟み込んで構成される場合もある。

この放射線検出器ＲＤＡでは、ライトガイドＬＡは光学的に透明な材料から製造されており、ダイシングソーやワイヤーソーで切断することにより所定の深さのスリットＭＡが多数個形成されている。そして、このスリットＭＡに光学的部材（例えば光反射材または光透過材）が挿入されている。なお、各スリットＭＡの長さはライトガイドＬＡの内側から外側へいくにしたがって長くなるように調整されている。このように調整することで、４個の光電子増倍管Ｋ１〜Ｋ４へ分配する各シンチレータＳからの光量を調整して、ガンマ線の入射位置を弁別している。
特公平０６−９５１４６号公報

しかしながら、上述した従来例の放射線検出器ＲＤＡの場合には、次のような問題がある。

近年、高感度なシンチレータＳを使用した高分解能の放射線検出器ＲＤＡが提案されており、旧来のものに比べシンチレータ群ＳＡの数が非常に多いものとなっている。したがって、１個のシンチレータＳの断面は従来のものよりもさらに小さくなっている。一般的に、シンチレータＳのサイズが小さいほど吸収や散乱により内部で発生した光子がライトガイドＬＡへ飛び出す確率が低くなり、ガンマ線の入射位置弁別能力が低下し、その結果、ガンマ線の入射位置検出能力が低下する。

ここで、シンチレータ群ＳＡにおいて、多数の光反射材ＤＡで個々のシンチレータＳの周囲を挟み込もうとすると、個々のシンチレータＳや光反射材ＤＡの部品数が非常に多く、製造上において煩雑となりコストの高いものになってしまう。

また、加工後に適当な光反射材ＤＡをスリットＭＡに挿入した場合に、光反射材ＤＡとスリットＭＡとの間に隙間が生じ、このことにより反射効率が低下するという問題も生じる。これらの要因で入射ガンマ線による出力が低下して位置弁別が正確に行えないと、全体の画質も劣化する。

具体的に説明すると、弁別能力が低下すると、結果的には分解能が下がってしまう。かかる放射線検出器ＲＤＡを、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置に用いると、その装置によって得られる画像の画質は劣化してしまう。例えば関心部位が腫瘍の場合には、その腫瘍が画像上で正確に出力されない場合がある。

さらに、各シンチレータＳ間が光学的部材として光反射材ＤＡもしくは光透過材が挿設または充填される場合、特に光透過材のときには、より一層、位置弁別が正確に行えないという問題がある。すなわち、光透過材を構成する部分については、透過性のよい光学接着材を用いるのが一般的である。しかし、光学接着材を用いるとそれが接着層であるので、光透過材の厚さを制御するのが困難である。その結果、各光透過材の厚さにバラツキがでて、各シンチレータが等間隔で並ばなくなり、ガンマ線の位置弁別がより一層正確に行えなくなる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高分解能で高画質を維持することが可能で、簡易に実現できる放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項1に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器において、前記シンチレータ群は、前記シンチレータと、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体とを有しており、この格子枠体により小区画を形成することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群のうち、光学的部材によって形成される小区画である１つのシンチレータに放射線が入射すると、そのシンチレータは放射線を吸収して発光する。発光した光は、その一部が周りに配置されたシンチレータを透過するが、ほとんどの光はシンチレータ内でも透過と反射による散乱とを繰り返しながらライトガイドへ入射される。ライトガイドへ入射された光はライトガイド内で分散し、各電子増倍管へ入射する。

ここで、格子枠体については設計どおりに比較的に作成しやすいので、この格子枠体によって形成された小区画についても設計どおりに形成されやすく、その小区画の各々のシンチレータについても設計どおりに形成されやすくなる。したがって、シンチレータと、シンチレータ間に介在する光学的部材との間で隙間が生じにくくなり、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。

上述した放射線検出器の発明において、各々のシンチレータ間に介在する光学的部材が光透過材の場合には、その光透過材を、シンチレータ群のライトガイド側の面に等間隔に少なくとも配設された位置決め部材と、光を透過させる光学接着材とで構成し、位置決め部材は、位置決め用反射材または位置決め用透明フィルムであるのが好ましい。

位置決め部材を等間隔にそれぞれ配設することで、少なくともシンチレータ群のライトガイド側の面には光透過材が等間隔で並ぶ。したがって、少なくともシンチレータ群のライトガイド側の面には、位置決め部材によってシンチレータが等間隔で並び、弁別能力がより一層向上する。

なお、位置決め部材を、シンチレータ群のライトガイド側の面に少なくとも配設すればよいので、位置決め部材をシンチレータ群のライトガイド側の面にのみに配設してもよいし、ライトガイド側の面とは反対側の面にも位置決め部材を配設してもよい。

光透過材を位置決め部材と光学接着材とで構成する場合には、位置決め部材が光の透過の妨げにならないように構成するのが好ましい。具体的には、位置決め部材の総面積が、光透過材の全体面積の１／４以下であるのが好ましい。さらには、位置決め部材の総面積が、光透過材の全体面積の１／１０以下であるのがより好ましい。

また、請求項５に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記シンチレータ群を、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能な矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）格子枠体を矩形状容器に収納して、かつ前記液体樹脂を矩形状容器に流し込んだ後に、シンチレータを矩形状容器に収納する工程と、（Ｄ）硬化した液体樹脂と格子枠体とシンチレータとが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてシンチレータ群とする工程とを経て製造することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、（Ａ）〜（Ｄ）の工程を経て製造することで、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をシンチレータ群内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器を実現することができる。このように、（Ａ）〜（Ｄ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。

この発明に係る放射線検出器によれば、格子枠体については設計どおりに比較的に作成しやすいので、シンチレータと、シンチレータ間に介在する光学的部材との間で隙間が生じにくくなり、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。また、この発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、（Ａ）〜（Ｄ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１は、この発明の一実施例に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図（側面図）であり、図２は、放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図（正面図）である。

本実施例に係る放射線検出器ＲＤＡは、シンチレータ群１０と、このシンチレータ群１０に対して光学的に結合されたライトガイド２０と、このライトガイド２０に対して光学的に結合された４個の光電子増倍管３０１，３０２，３０３，３０４とから構成されている。なお、図１では光電子増倍管３０１と光電子増倍管３０３とが図示されており、図２では光電子増倍管３０１と光電子増倍管３０２とが図示されている。

シンチレータ群１０は、光反射材１１および光透過材１２が挟み込まれることによって区画されたシンチレータ１Ｓを２次元的に密着配置して構成されている。本実施例では、Ｘ方向に９個、Ｙ方向に１０個の合計９０個のシンチレータ１Ｓを２次元的に配置している。ライトガイド２０は、光反射材２１などの光学的部材で形成された短冊（図示省略）を格子状に組み合わせた格子枠体（図示省略）を有している。そして、この格子枠体により多数の小区画が形成されている。シンチレータ１Ｓとしては、例えばＢｉ₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂（ＢＧＯ）、Ｇｄ₂ＳｉＯ₅（ＧＳＯ）、Ｌｕ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ₂ＳｉＯ₅すなわちＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ₅：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕＹＳｉＯ₅すなわちＬＹＳＯ）、あるいはＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＢａＦ₂（フッ化バリウム）、ＣｓＦ（フッ化セシウム）などの無機結晶が用いられる。

本実施例では、Ｘ方向に配置された各シンチレータ１Ｓ間には光反射材１１が全て介在されているとともに、Ｙ方向に配置された１０個のシンチレータ１Ｓでは、中心４本のシンチレータ１Ｓのそれぞれの間には光透過材１２が、そしてそれ以外のシンチレータ１Ｓのそれぞれの間には光反射材１１が介在されている。すなわち、上述したライトガイド２０と同様に、シンチレータ群１０も、光反射材１１や光透過材１２などの光学的部材で形成された短冊５１〜５３（図６を参照）を格子状に組み合わせた格子枠体５０（図６参照）を有している。そして、この格子枠体５０により多数の小区画が形成されている。

図１に示すように、Ｘ方向に配置された９個のシンチレータ１Ｓにガンマ線が入射すると、そのシンチレータ１Ｓはガンマ線を吸収して発光する。具体的には、可視光に変換さされる。この光は光学的に結合されたライトガイド２０を通して光電子増倍管３０１〜３０４へ導かれる。その際に、Ｘ方向に配置された光電子増倍管３０１（３０３）と光電子増倍管３０２（３０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド２０における各々の光反射材２１の位置や長さや角度が調整される。

より具体的には、光電子増倍管３０１の出力をＰ１、光電子増倍管３０２の出力をＰ２とすると、計算値（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）が各シンチレータ１Ｓの位置に応じて所定の割合で変化するように、光反射材２１の所定の長さや、各光反射材２１間の間隔がシンチレータ群１０の配置方向に対して所定の間隔・角度に調整されている。なお、光反射材２１は長いほど隣り合うシンチレータ１Ｓの弁別能力が向上するが、光の減衰は大きい。また、位置や角度や長さをわずかに変えるだけで光量を落とさずに弁別能力が向上する。

一方、図２に示すように、Ｙ方向に配置された１０個のシンチレータ１Ｓの場合もＸ方向の場合と同様に、光学的に結合されたライトガイド２０を通して光電子増倍管３０１〜３０４へ光が導かれる。Ｙ方向に配置された光電子増倍管３０１（３０２）と光電子増倍管３０３（３０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド２０における各々の光反射材２１の位置や長さや角度が調整される。

なお、シンチレータ群１０とライトガイド２０との間にはカップリング接着材１５が介在しており、ライトガイド２０と光電子増倍管３０１〜３０４との間にカップリング接着材１６が介在している。かかる接着材１５，１６を介在させることで、シンチレータ群１０およびライトガイド２０を互いに光学的に結合させるとともに、ライトガイド２０および光電子増倍管３０１〜３０４を互いに光学的に結合させる。

ここで、上述したように、Ｙ方向に配置された１０個のシンチレータ１Ｓのうち、中心４本のシンチレータ１Ｓのそれぞれの間には光透過材１２が挿設されている。この光透過材１２を構成する部分については、シンチレータの発光波長特性に合わせた透過性のよい光学接着材を用いるのが一般的である。もし透明フィルムなどを用いると、光が減衰して出力が減衰する。その結果、ガンマ線の入射位置を正確に弁別することができなくなる。

ところが、光透過材１２で構成する部分について光学接着材のみで用いるとそれが接着層であるので、光透過材１２の厚さを制御するのが困難である。その結果、図３に示すように、各光学接着材３１の厚さにバラツキがでる。その結果、各シンチレータ１Ｓが等間隔で並ばなくなる。図３の例では右端にある光透過材１２の部分において他の光透過材１２と比較すると厚い光学接着材３１が形成されてしまい、シンチレータ１Ｓ間の隙間が片寄っている。特に、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面、すなわちシンチレータ群１０とライトガイド２０とのカップリング面に、各シンチレータ１Ｓが等間隔で並ばないと、ガンマ線の入射位置が正確に弁別することができなくなる。

そこで、本実施例では、光透過材１２を構成する部分については、透過性のよい光学接着材１３とシンチレータ群１０のライトガイド２０側の面に等間隔に配設された位置決め用反射材１４とを用いている。ここで、位置決め用反射材１４は光反射材１１と同じ厚さ寸法である。また、位置決め用反射材１４は、光反射材１１と同じ材料・材質であれば、製造価格や構造の簡易性においてより好ましい。位置決め用反射材１４は、この発明における位置決め用光反射材に相当し、この発明における位置決め部材にも相当する。

光透過材１２を光学接着材１３と位置決め用反射材１４とで構成し、位置決め用反射材１４を等間隔にそれぞれ配設することで、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面には光透過材１２が等間隔で並ぶ。したがって、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面には、位置決め用反射材１４によってシンチレータ１Ｓが等間隔で並び、弁別能力が向上する。

なお、位置決め用反射材１４は光の透過の妨げにならないように構成するのが好ましい。具体的には、位置決め用反射材１４の総面積が、光透過材１２の全体面積の１／４以下であるのが好ましい。さらには、位置決め用反射材１４の総面積が、光透過材１２の全体面積の１／１０以下であるのがより好ましい。

なお、位置決め部材の変形として、位置決め用光反射材（位置決め用反射材１４）のかわりに透明フィルムで形成してもよい。透明フィルムを用いると光が減衰して出力が下がるが、位置決め用反射材１４のときと同様に、光の透過の妨げにならない程度の面積の透明フィルムであればよい。すなわち、好ましくは透明フィルムの総面積が、光透過材１２の全体面積の１／４以下、より好ましくは透明フィルムの総面積が、光透過材１２の全体面積の１／１０以下にする。透明フィルムは、この発明における位置決め用透明フィルムに相当し、この発明における位置決め部材にも相当する。

位置決め用反射材１４の配設の変形として、図４に示すように、光透過材１２を構成する部分について、光反射材１１と同じ厚さ寸法の位置決め用反射材１４を、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面（シンチレータ群１０とライトガイド２０とのカップリング面）に配設するとともに、ライトガイド２０側とは反対側の面にも配設する。そして、両面に配設された各位置決め用反射材１４間に光学接着材１３を挟み込む。

このように反対側の面にも位置決め用反射材１４を配設することで、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面に等間隔で並ぶとともに、反対側の面においてもシンチレータ群１０が等間隔で並び、シンチレータ１Ｓが等間隔で、より精度良く並ぶことができる。

この場合においても、位置決め用反射材１４は光の透過の妨げにならないように、好ましくは両面における各位置決め用反射材１４を合わせた面積、すなわち位置決め用反射材１４の総面積が、光透過材１２の全体面積の１／４以下、より好ましくは位置決め用反射材１４の総面積が、光透過材１２の全体面積の１／１０以下にする。また、この場合においても、位置決め用反射材１４のかわりに透明フィルムで位置決め部材を形成してもよい。

このように、光透過材１２を、位置決め用反射材１４や透明フィルムのような位置決め部材と、光学接着材とで構成する場合には、位置決め部材を、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面に等間隔に少なくとも配設すればよい。

図５は、放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。位置演算回路は、加算器１，２，３，４と位置弁別回路５，６とから構成されている。図５に示すように、ガンマ線のＸ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管３０１の出力Ｐ１と光電子増倍管３０３の出力Ｐ３とが加算器１に入力されるとともに、光電子増倍管３０２の出力Ｐ２と光電子増倍管３０４の出力Ｐ４とが加算器２に入力される。両加算器１，２の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ３）と（Ｐ２＋Ｐ４）とが位置弁別回路５へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＸ方向の入射位置が求められる。

同様に、ガンマ線のＹ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管３０１の出力Ｐ１と光電子増倍管３０２の出力Ｐ２とが加算器３に入力されるとともに、光電子増倍管３０３の出力Ｐ３と光電子増倍管３０４の出力Ｐ４とが加算器４に入力される。両加算器３，４の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ２）と（Ｐ３＋Ｐ４）とが位置弁別回路６へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＹ方向の入射位置が求められる。

次に、シンチレータ群１０の具体的な構成について、図６を参照して説明する。図６は、シンチレータ群１０の格子枠体の斜視図である。すなわち、シンチレータ群１０は透明体を主体とし、図６に示すように、その内方には格子枠体５０が埋設されている。格子枠体５０により形成された各小区画にはシンチレータ１Ｓがそれぞれ収納されている。格子枠体５０は上述した光反射材１１や光透過材１２などの光学的部材（すなわち短冊５１〜５３）を格子状に組み合わせて構成されている。

各シンチレータ１Ｓ間における光反射材１１、およびライトガイド２０の光反射材２１は、酸化珪素と酸化チタニウムとの多層構造からなるポリエステルフィルム、研磨されたアルミニウム、薄い基板の表面に酸化チタンや硫酸バリウムを塗布したもの、薄い基板の表面に白色テープを貼り付けたもの、薄い平滑な基板の表面にアルミニウムを蒸着したものなどが適用される。

次に、シンチレータ群１０の製造方法について、図７を参照して説明する。図７は、格子枠体を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。この光学的部材として、前記の光反射材または透明フィルムのいずれか、あるいは両者を組み合わせて使用する。光学的部材は、図５に示すように薄い短冊５１〜５３に形成され、各々の短冊５１〜５３にはスリットMが形成されている。このスリットMで互いに組み合わされて格子枠体５０が構成されている。なお、短冊５３は図２に示す位置決め用反射材１４に相当する。この格子枠体５０の作成は、この発明における（Ａ）の工程に相当する。

短冊５１〜５３の外形加工としては、ダイシングカット、レーザカット、刃物によるカット、エッチング、打ち抜きなどいずれの手法を用いてもよい。短冊５１〜５３が薄板なので容易に精密にカットすることが可能である。

次に、このシンチレータ群１０を用いた放射線検出器の製造方法について、図６〜図８を参照して説明する。図８は、放射線検出器の製造に使用される枠台の斜視図である。この製造に際しては、図８に示すように、格子枠体５０が収納できる凹部６１を有する矩形状の枠台６０を準備する。この枠台６０の凹部６１の内方に、図６に示す格子枠体５０が収納される。凹部６１は格子枠体５０を完全に覆うだけの面積と深さとを有している。なお、完成品としてのシンチレータ（図示省略）を凹部６１から容易に取り出せるように、収納前に凹部６１の内面に離型剤などを塗布する。枠台６０は、この発明における矩形状容器に相当する。なお、枠台６０は、離型作用に優れたフッ素樹脂や、フッ素樹脂コーティングが表面に施されたアルミニウムやステンレス鋼などの金属加工品が好ましい。

そして、完全に脱泡された光学的に透明な光学接着材を透明な液体樹脂として枠台６０の凹部６１の内方に流し込む。流し込んで光学接着材が硬化するまでに、格子枠体５０を枠台６０内に収納して、その後にシンチレータ１Ｓを収納する。

ここで、シンチレータ１Ｓの収納の際に、枠台６０から光学接着材があふれてくることがあるが、その都度、拭き取りながら収納作業を行えばよい。すべてのシンチレータ１Ｓを収納すれば、さらに上方から透明な光学接着材を滴下して、シンチレータ１Ｓと格子枠体５０との隙間やシンチレータ１Ｓ同士の隙間に滴下された光学接着材が完全に充填されるように、真空脱泡を行う。このときに、図２に示す光学接着材１３も形成される。光学接着材が硬化した後に、格子枠体６０と光学接着材とが硬化樹脂体として一体化される。これを取り出して外形を整えるなどの切削および研磨を行うことで、図１、図２に示すようなシンチレータ群１０ができる。光学接着材の流し込みまでは、この発明における（Ｂ）の工程に相当し、シンチレータ１Ｓの収納までは、この発明における（Ｃ）の工程に相当し、外形を整えるまでは、この発明における（Ｄ）の工程に相当する。光学接着材は、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤などが好ましい。

なお、脱泡された光学接着材を流し込むことで、硬化した樹脂内に空隙ができるのを防止することができるとともに、空隙による分解能の低下を防止することができる。なお、脱泡の方法は、脱泡された光学接着材を流し込むのに限定されず、真空脱気可能な空間（例えばチャンバ）内に枠台６０を収納した後に、真空脱気しながら光学接着材を流し込んでもよい。また、枠台６０の凹部６１に光学接着材を流し込んだ後で、それが硬化する前までに格子枠体５０を収納したが、枠台６０の凹部６１に格子枠体５０を収納した後に、光学接着材を流し込んで硬化してもよい。

このようにして製造されたシンチレータ群１０を、図１、図２に示すカップリング接着材１５によってライトガイド２０と光学的に結合させ、シンチレータ群１０とライトガイド２０とが光学的に結合したものを、図１、図２に示すカップリング接着材１６によって光電子増倍管３０１〜３０４と光学的に結合させて放射線検出器ＲＤＡを製造する。これによって高分解能の放射線検出器ＲＤＡを簡易に実現することができる。例えば、シンチレータ１Ｓの断面が小さいものでも、上記した製造方法により形状精度が高い。また、光反射材１１の厚さや角度が自由に選べ、シンチレータ１Ｓと光反射材１１との間やシンチレータ１Ｓ同士間には透明な光学接着材が充填されており反射効率が劣化することもない。また、部品数を最小限にすることができる。また、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をシンチレータ群１０内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器ＲＤＡを実現することができる。

また、格子枠体５０については設計どおりに比較的に作成しやすいので、この格子枠体５０によって形成された小区画についても設計どおりに形成されやすく、その小区画の各々のシンチレータ１Ｓについても設計どおりに形成されやすくなる。したがって、シンチレータ１Ｓと、シンチレータ１Ｓ間に介在する光反射材１１や光透過材１２との間で隙間が生じにくくなり、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。

また、光透過材１２を光学接着材１３と位置決め用反射材１４とで構成し、位置決め用反射材１４を等間隔にそれぞれ配設することで、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面には、位置決め用反射材１４によってシンチレータ１Ｓが等間隔で並び、弁別能力がより一層向上する。

かかる高分解能で高画質の放射線検出器ＲＤＡを、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの診断装置に用いると、その装置によって得られる画像も高画質なものとなる。例えば、関心部位が腫瘍の場合でも、その腫瘍が画像上に正確に出力されやすくなる。なお、シンチレータ１Ｓの間隔が２．５ｍｍの場合では、視野中心部で直径３．０ｍｍ程度の腫瘍を正確に出力することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、ガンマ線を検出する放射線検出器であったが、ガンマ線以外の放射線、例えばＸ線を検出する検出器に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、シンチレータ群１０を構成する光学的部材として光反射材１１および光透過材１２を用いたが、光反射材１１のみでもよい。光透過材１２を用いない場合には、必ずしも光透過材１２を位置決め部材と光学接着材とで構成する必要はない。

（３）上述した実施例では、完成品としてのシンチレータ群を枠台６０から容易に取り出すために、離型剤を塗布してから液体樹脂を流し込んだが、離型剤を必ずしも塗布する必要はない。

（４）上述した実施例では、液体樹脂として光学接着材を流し込んだが、光学接着材以外の液体樹脂を流し込んでシンチレータ群１０を製造してもよい。

（５）上述した実施例では、シンチレータ１Ｓと格子枠体５０との隙間やシンチレータ１Ｓ同士の隙間に滴下された光学接着材が完全に充填されるように、枠台６０の上方から透明な光学接着材を滴下したが、滴下しなくともシンチレータ１Ｓと格子枠体５０との隙間やシンチレータ１Ｓ同士の隙間に充填されるのならば、必ずしも光学接着材を滴下する必要はない。

（６）上述した実施例では、液体樹脂を流し込む際にその液体樹脂を脱泡したが、必ずしも脱泡する必要はない。

以上のように、この発明は、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置に適している。

この発明の一実施例に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図である。光学接着材のみで光透過材を構成した場合での放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図である。変形例に係る放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図である。放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。ライトガイドの格子枠体の斜視図である。格子枠体を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。放射線検出器の製造に使用される枠台の斜視図である。従来例の放射線検出器を示す外観図である。従来例の放射線検出器における図９の１００−１００面の断面図である。

符号の説明

ＲＤＡ … 放射線検出器
１０、ＳＡ … シンチレータ群
１Ｓ、Ｓ … シンチレータ
１１、ＤＡ … 光反射材
１２ … 光透過材
１３ … 光学接着材
１４ … 位置決め用反射材
２０、ＬＡ … ライトガイド
２１ … 光反射材
３０１、３０２、３０３、３０４ … 光電子増倍管
５０ … 格子枠体
５１、５２、５３ … 短冊
６０ … 枠台

Claims

２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器において、前記シンチレータ群は、前記シンチレータと、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体とを有しており、この格子枠体により小区画を形成することを特徴とする放射線検出器。
請求項１に記載の放射線検出器において、各々の前記シンチレータ間に介在する前記光学的部材は光透過材であって、前記光透過材を、シンチレータ群のライトガイド側の面に等間隔に少なくとも配設された位置決め部材と、光を透過させる光学接着材とで構成しており、前記位置決め部材は、位置決め用反射材または位置決め用透明フィルムであることを特徴とする放射線検出器。
請求項２に記載の放射線検出器において、前記位置決め部材の総面積は、前記光透過材の全体面積の１／４以下であることを特徴とする放射線検出器。
請求項３に記載の放射線検出器において、前記位置決め部材の総面積は、前記光透過材の全体面積の１／１０以下であることを特徴とする放射線検出器。
２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記シンチレータ群を、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能な矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）格子枠体を矩形状容器に収納して、かつ前記液体樹脂を矩形状容器に流し込んだ後に、シンチレータを矩形状容器に収納する工程と、（Ｄ）硬化した液体樹脂と格子枠体とシンチレータとが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてシンチレータ群とする工程とを経て製造することを特徴とする放射線検出器の製造方法。