JP2012002627A - 放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、二次元アレイ型シンチレータにおいて、輝度を向上したシンチレータを提供することにある。
【解決手段】二次元アレイ型シンチレータのシンチレータ素子を区切る隔壁部を、放射線を受けて発光する蛍光体材料で形成するとともに、隔壁部に反射機能を持たせるか隔壁部と蛍光体部の間に反射層を設けることで、隔壁部としての機能を有しながら発光するようにして輝度を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線検出用二次元アレイ型のシンチレータに関する。

Ｘ線画像診断のごとき放射線画像による診断は、医療現場において広く用いられており、近年は、放射線検出器を用いた放射線イメージングシステムが普及している。このシステムは二次元の放射線検出器にて画像データを電気信号に変換し、この信号を処理することでモニタ上に表示させ、或いはプリントアウトするものである。

放射線イメージングシステムに用いる放射線検出器として、近年、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の開発が進んでいる。ＦＰＤは、検出素子を二次元に配置して放射線を電気信号に変換する検出器である。

ＦＰＤには、直接方式と間接方式がある。直接方式は放射線をａ−Ｓｅ等の光電変換膜により直接電気信号に変換する方式である。一方、間接方式はシンチレータにより放射線を可視光に変換し、変換された可視光を光検出器により電気信号に変換する方式である。

間接方式は、直接方式に比して、耐高電圧特性を必要としない、熱的安定性が高いなどの利点を持っているので、広く用いられている。しかしながら、シンチレータで発生した光が光検出器へと到達する迄に散乱が生じるため、直接方式に比して鮮鋭性が低くなるという課題がある。

間接方式において主に用いられているシンチレータとしては、蒸着型と塗布型がある。蒸着型は、例えばＣｓＩ：Ｔｌのような蛍光体を蒸着し柱状結晶を形成して用いるものである。柱状結晶の光ファイバー効果により光散乱を抑制して受光部へと導くことで鮮鋭性を高めている。しかしながら、蒸着で放射線吸収に十分な膜厚の柱状結晶を形成するには時間がかかるという欠点がある。また、膜厚が厚くなるほど光散乱が大きくなり鮮鋭性が低下するという課題がある。

一方、塗布型は、例えばＧｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂのような蛍光体微粒子を樹脂バインダと溶媒とで塗料化し、基板へ塗布して用いるものである。粒子間での反射を利用して光散乱を抑制しているが、蒸着型に比して光散乱が大きく鮮鋭性は低くなっている。

上記のように間接方式ではシンチレータでの光散乱のため鮮鋭性が低下する課題がある。これに対し、特許文献１などにシンチレータを隔壁部で区切った二次元アレイ型のシンチレータが提案されている。

二次元アレイ型のシンチレータは、隣り合うシンチレータ素子同士が遮光性の隔壁部で区切られるものであり、１つのシンチレータ素子と複数の光検出器とが組み合わさっても良く、複数のシンチレータ素子と１つの光検出器が組み合わさっても良いが、１つのシンチレータ素子と１つの光検出器が対応するように画素が形成されているものが有利に用いられる。

このような二次元アレイ型のシンチレータを作成するには、特許文献１に記載のシリコン隔壁部構造体に蛍光体を埋め込む方法や、特許文献２に記載の紫外線硬化樹脂やガラスペースト、金属の隔壁部構造体に蛍光体を埋め込む方法、或いは、特許文献３や特許文献４に記載の蛍光体を溝加工して隔壁部を埋め込む方法が提案されている。

使用する蛍光体は、結晶や粉体のシンチレータ材料が提案されており、例えば、特許文献２や特許文献６では、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ、ＺｎＳ、ＣｓＩの粉体を隔壁部構造体に充填している。また、特許文献５では、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓを溝加工した後に隔壁部材料を埋め込み、特許文献４では、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、ＣｓＩ、ＣａＷＯ_４の粒子を樹脂バインダと溶媒で塗料化して塗布後、溝加工を行い、その後隔壁部材料を埋め込んでいる。

このような従来の二次元アレイ型のシンチレータにおいては、隔壁部部分は隣の画素へ光が漏れることを防ぐのみで、シンチレーション機能は有していなかった。このため、隔壁部部分は放射線が照射された際の発光には寄与せず、例えば蒸着型ＣｓＩ：ＴｌＩがシンチレータに占める体積が９０％となることと比べて、隔壁部体積の分だけ発光量が低下してしまうという課題があった。

この光量低下の解決策として、例えば特許文献７には、隔壁部を極力薄くして蛍光体部を増やす提案がなされている。しかしながら、特許文献７の方法は、シンチレータ素子同士を接着剤で接着し、この接着剤をエッチングしてその隙間に隔壁部材料を充填する方法であるため、素子あたりのサイズが大きくまた素子数も少なくなり、大面積でシンチレータ素子サイズの小さい二次元アレイ型シンチレータの作製、例えばＦＰＤに用いるシンチレータへの適応は困難である。

また、特許文献８には、塗布型において受光部上に導光用のプラスチック構造体を設けることで、光取り出しをより向上させる提案がされている。しかしながら、プラスチック構造体の分だけ蛍光体体積が減少するため発光量の大幅な向上は困難である。

さらに、特許文献９には、蒸着型ＣｓＩ：ＴｌＩにおいて受光部に対応した柱状構造の粗密を生じさせる提案がされている。しかしながら、この方法では隔壁部で区切る方法と比べて光散乱が大きく、鮮鋭性が大きく低下してしまう。

特開平５−１８８１４８号公報 特開２００２−２２８７５７号公報 特開２００４−６１４９２号公報 特開２００４−１６３１６９号公報 特開２００３−１４８５３号公報 特開２００６−１５３８７４号公報 特開２００８−１４５３３５号公報 特開２００４−１５０９３２号公報 特開平７−２７８６３号公報

従って、本発明の目的は、区画化された二次元アレイ型シンチレータにおいて、輝度（光量）を大幅に向上することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、二次元アレイ型シンチレータにおいて、本発明の上記課題は以下のシンチレータにより達成されることを見出した。
１．少なくとも四方を隔壁部で仕切られ、前記隔壁部で仕切られた中に蛍光体を充填した蛍光体部を有するシンチレータ素子を基板上に二次元に配置した放射線検出用のシンチレータであって、前記蛍光体部を光透過率２０％以上の蛍光体で構成し、前記隔壁部を放射線を受けて発光する材料で構成するとともに、前記蛍光体部と前記隔壁部の間に光反射率９０％以上の反射材を設けたことを特徴とする放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
２．少なくとも四方を隔壁部で仕切られ、前記隔壁部で仕切られた中に蛍光体を充填した蛍光体部を有するシンチレータ素子を基板上に二次元に配置した放射線検出用のシンチレータであって、前記蛍光体部を光透過率２０％以上の蛍光体で構成し、前記隔壁部を光反射率９０％で且つ放射線を受けて発光する材料で構成したことを特徴とする放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
３．前記シンチレータ素子が３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、前記蛍光体部の前記基板側の面積と放射線入射方向の厚さの比が０．００９以上であることを特徴とする前記１または２に記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
４．前記蛍光体部を成す蛍光体母体が、ＣｓＩ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、ＬａＢｒ_３、ＣｅＢｒ_３のいずれかであることを特徴とする前記１または２に記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
５．前記隔壁部の８０質量％以上が、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓであることを特徴とする前記１から４のいずれかに記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。

本発明は、シンチレータ素子を区切る隔壁部に放射線を受けて発光する機能を持たせたため、高輝度の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータを提供できるものである。

本発明の放射線検出器を示す斜視図。 本発明の第１の実施形態を示す部分断面図。 本発明の第２の実施形態を示す部分断面図。 本発明の第３の実施形態を示す部分断面図。 本発明の第４の実施形態を示す部分断面図。

以下、本発明の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータの構成、及びその製造方法について図を用いて説明する。図１は、放射線検出器の全体を示す斜視図であり、放射線検出器は、放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ１（以下、シンチレータ１と記す）と複数の受光素子を有する受光部２とからなる。

シンチレータ１は、複数の柱状のシンチレータ素子３を基板４上に二次元アレイ状に配列したものであり、このシンチレータ１の光射出側（図の下側）に同じく二次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有する受光部２が接合されている。なお、本発明を説明する全ての図において、放射線が上側から入射し、入射量に応じた光量の光がシンチレータ１から下側の受光部２に入射する形で図示している。

各シンチレータ素子と各受光素子とは、本実施形態では１対１に対応するよう配置されるが、これに限らず、１対複数、複数対１の配置でもよい。なお、説明をわかりやすくするために、図のシンチレータ素子３は大きく且つ少ない数で記載しているが、実際は３５０μｍ以下のピッチで多数配列されている。このシンチレータ１に受光部２を接合して放射線検出器とし、これを制御回路、メモリ、操作部、通信用コネクタなどを有するＦＰＤの筐体に収めて、放射線イメージングシステムに使用するものである。

図２は、本発明の第１の実施形態の放射線検出器の垂直断面を示す図である。

放射線検出器を構成する一方の要素であるシンチレータ１は、反射層５を形成した基板４上に、隔壁部６と蛍光体部７とからなる柱状のシンチレータ素子３（１つのシンチレータ素子３を点線で囲って示す）を二次元アレイ状に配列して構成したものである。図ではシンチレータ素子３は、水平方向の３個を切り出して示したが、図の水平方向、及び紙面垂直方向に多数配列されている。

受光部２は、二次元アレイ状に配列された複数の受光素子２ａを有しており、図で受光素子２ａをドットハッチングで示す。受光素子２ａ間の部分は素子の電極構造などの部分である。

図２に示す第１の実施形態では、隔壁部６は、シンチレータ素子３の左右側面の壁、及び図の奥側と手前側の壁の四方を取り囲む形状であり、この隔壁部６と反射層５とで区切られた空間に蛍光体が充填されて蛍光体部７を構成している。そして、隔壁部６は放射線を受けて発光し、かつ光反射率９０％以上の材料で構成されている。一方、蛍光体部７は、放射線を受けて発光した光を受光部２にまで透過させるために、ある程度の透明性が必要であり、光透過率２０％以上が望ましい。

シンチレータ素子３の配置において、ピッチは、２０μｍ以上で３５０μｍ以下が好ましい。ピッチが３５０μｍ以下とすることでシンチレータとしての所定の解像度が得られ、また２０μｍ以上とすることでシンチレータ素子３が余りに微細になりすぎ、加工に非常な高精度が必要となるのを防止できる。

また、蛍光体部７の厚さ（受光素子２ａと反射層５の間の距離）は１００〜３０００μｍの範囲が好ましい。蛍光体部７の厚みが余りに薄いと所定の感度が得にくくなり、また厚すぎても、放射線吸収分以上は発光に寄与しないため効果が小さくなる。一方、蛍光体部７の受光素子側の開口面積は、感度を確保するためにある程度の大きさが必要である。

そのため、蛍光体部７の受光素子２ａ側の開口面積と厚さの比（厚さ（μｍ）／面積（μｍ^２）＝アスペクト比）を、所定以上の値とすることが感度の点で望ましい。このアスペクト比は、０．００７５以上、好ましくは、０．００９以上である。また、余りに大きい場合には、強度や加工の面で困難となるため、上限としては０．１２以下であることが好ましい。

さらに、隔壁部６の側面の壁と上面の壁とのなす角θは、８０〜１００度のテーパ角を持つことが望ましい。これは、正確に９０度に加工する必要はないが、テーパが開きすぎても、狭まりすぎても良くないからである。

本発明の放射線検出器の製作は、種々の方法が可能であるが、図２の実施形態の放射線検出器を製作する一例として、まず板状の蛍光体を作製し、この蛍光体を反射層が設けられた基板上に貼り付ける。そして蛍光体層から隔壁部とする部分を切除する。次に、切除した部分に隔壁部を構成する材料を充填して隔壁部を構成する。隔壁部ができると表面の余剰の隔壁部を除去し、最後に受光部２を取り付けて完成させる。

蛍光体の作製には既存の種々の方法を用いることができる。例えば、蛍光体材料を蒸着法や引き上げ法などにより単結晶としたり、蛍光体粉末を加圧や焼結により緊密化した板に形成したりすることで作製できる。

また、隔壁部６は、蛍光体部７で発生した光を反射させる機能を持つが、隔壁部６を構成する蛍光体粉末を１０μｍ以下とすることや蛍光体材料を反射率の高い材料とすることで反射率を高めることができる。蛍光体部７は光を受光部２まで透過させるため、ある程度の透明性が必要であるが、蛍光体粉末の間に蛍光体に近い屈折率を持つ物質を充填することで透明性を高めることができる。

このように作製した板状の蛍光体に隔壁部を形成する方法は、スライシング、ダイシング等によって隔壁部形成用の溝加工を行う。そして、溝加工の後、隔壁部材料を溝に充填して隔壁部を形成する。溝形成の他の方法として、ケミカルエッチングやスクリーン印刷、フオトレジスト、サンドブラスト（マスキングを付けて研磨剤を掛ける）などを用いてもよい。

蛍光体材料を溝に充填する方法は、例えば塗料化して充填する方法が挙げられる。塗料化は蛍光体粉末を有機樹脂と溶媒と合わせて混合して行うことができる。有機樹脂としては既存のいかなるものを用いても構わないが、好ましくは５００〜６００ｎｍ付近の可視光に強い吸収のない樹脂を用いることが良い。

具体的にはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース樹脂などの無色透明樹脂や黄色透明樹脂のほか、アクリロイル基を有する紫外線硬化樹脂が使用できる。溶媒は既存のいかなるものを用いても構わないが、蛍光体が溶解したり反応したりしないものを用いる。

隔壁部形成後、余剰の隔壁部の除去を行う。除去手段は既存のいかなる手段を用いても構わないが、具体的には研磨除去や刃による除去、溶解除去等を用いることができる。このようにして基板と反対側に蛍光体部を露出させ、二次元アレイ型シンチレータとする。

基板４は、平坦で放射線透過性のものであれば公知のいかなるものを用いてもよく、例えばカーボン基板やガラス基板を用いることができる。

受光部２としては、光電増倍管、フォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等の公知の光検出器を用いることができる。二次元アレイ型のシンチレータの各シンチレータ素子を、光検出器の複数の各受光素子とそれぞれ対応するように接合する。シンチレータ１と受光部２の接合は直接でも接着剤層を介してでもよく、接着剤層はＵＶ硬化樹脂や熱硬化樹脂、ホットメルト樹脂などを用いることができる。

このような構成の放射線検出器は、図の上方から入射する放射線を受けて蛍光体部７が蛍光を発し、シンチレータ素子３に対応する受光素子２ａに放射線量に応じた光を入射させる。蛍光体部７で発生した蛍光のうち上方に向かう光は、反射層５で反射されて戻され、また隔壁部６に向かう光は、隔壁部６が光反射率９０％以上の材料で構成されるので、隔壁部６で反射され、受光素子２ａに効率よく集められる。

さらに、本発明では隔壁部６も放射線を受けて発光する材料で構成されるので、隔壁部６からの光も受光素子２ａに入射し、輝度向上に寄与する。この際、隔壁部６から出た光は隣接する蛍光体部７に入射し、対応する受光素子２ａに入射できるが、この受光素子２ａの外側の隔壁部６を乗り越えてさらに外側の受光素子２ａにまで到達することはなく、隔壁部による鮮鋭度は確保できる。

シンチレータ素子３における隔壁部６と蛍光体部７とは、Ｘ線やγ線などを受光することにより光を発生するもので、アルカリハライド系蛍光体や希土類系蛍光体等の公知の蛍光体材料を母材とする。

隔壁部６と蛍光体部７とに適用可能な蛍光体材料は、公知の材料から両者への要求特性に合わせて任意に選択できる。具体的には、ＣｓＩ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、Ｌｕ_２Ｏ_２Ｓ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ、ＬａＣｌ_３、ＬａＢｒ_３、ＬａＩ_３、ＣｅＢｒ_３、ＣｅＩ_３、ＬｕＳｉＯ_５、Ｂａ（Ｂｒ，Ｆ，Ｉ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、蛍光発光効率を向上するために添加する賦活剤原料としては、公知のいかなるものでも構わないが、発光波長等の要求特性に合わせて任意に選択できる。具体的には、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｅｕ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｐｒ等の化合物が挙げられる。特に、ＣｓＩ：ＴｌやＬａＢｒ_３：Ｃｅ、ＣｅＢｒ_３、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆが放射線吸収と発光輝度の観点から好適に用いることができる。

隔壁部６と蛍光体部７とに使用する蛍光体材料は、同一材料でもよく、或いは異なる種類の材料としても良いが、両者に要求される機能は異なるので、機能に応じて蛍光体材料の配合比率や賦活剤、添加剤を変える必要がある。即ち、隔壁部６の機能は、放射線を受けて発光する機能と蛍光体部７からの光を反射する機能である。一方、蛍光体部７の機能は、放射線を受けて発光する機能と発光した光を受光素子２ａにまで透過させるために光透過性の機能が必要となる。

隔壁部６の反射機能は、隔壁部を形成する蛍光体を高反射率材料とすることで確保でき、好ましくは５５０ｎｍ前後の波長で光反射率が９０％以上確保できることが良い。例えば、蛍光体粉末を１０μｍ以下とすることで反射率を高めることができる。

蛍光体部７の光透過性は、前述の通り、蛍光体粉末の間に蛍光体に近い屈折率を持つ物質を充填することなどで確保することができ、光透過率は、２０％以上が好ましい。なお、光透過率測定は白色ＬＥＤ光源からの拡散光とフォトダイオード受光素子を組み合わせて行い、光透過率＝（受光素子前面に０．５ｍｍ厚の蛍光体を配置した場合の光量／蛍光体を配置しない場合の光量）とした。

また、ＣｓＩやＬａＢｒ_３は、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓより光透過率が高いので、蛍光体部７にＣｓＩやＬａＢｒ_３を、隔壁部６にＧｄ_２Ｏ_２Ｓなどを用いて構成することもできる。

図３は、本発明の第２の実施形態を示す断面図である。第２の実施形態は、隔壁部６と蛍光体部７の間に反射層８を設けたものである。即ち、蛍光体部７は、基板側の反射層５と側面四周の反射層８とで五方を囲まれる構造となる。反射層８を設けるため、第２の実施形態の隔壁部６は、蛍光体部７からの光を反射する機能は不要となる。

隔壁部６と蛍光体部７の間に反射層８を形成する方法は、既存のいかなる方法を用いても構わない。例えば、有機樹脂中に無機化合物粉末を反射材として含有させたものを塗布する、或いは金属薄膜を形成するなどの方法を取ることができる。

無機化合物粉末を反射層８として用いる場合、反射材として５５０ｎｍ前後の波長で光反射率が９０％以上確保でき、しかも放射線照射による劣化の少ない、酸化チタンや酸化亜鉛、アルミナ、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム等の白色材料である無機化合物粉末が好ましい。

無機化合物粉末は粒子径が小さくかつ粒子径分布が狭いものが好ましい。具体的には、平均粒子径３μｍ以下、粒子径分布（標準偏差）２μｍ以下、より好ましくは平均粒子径１μｍ以下、粒子径分布１μｍ以下のものが好ましい。反射材の含有量は、反射材／（反射材＋樹脂）の比（％）で３０〜８０質量％の範囲が好ましい。

無機化合物粉末を含有させる有機樹脂としては、既存のいかなるものを用いても構わないが、好ましくは５００〜８００ｎｍ付近の可視光に強い吸収のない樹脂を用いる。具体的には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース樹脂、などの無色透明樹脂や黄色透明樹脂のほか、アクリロイル基を有する紫外線硬化樹脂が使用できる。溶媒は既存のいかなるものを用いても構わないが、蛍光体が溶解したり反応したりしないものを用いる。

金属を反射層８として用いる場合、反射材として５５０ｎｍ前後の波長で光反射率が９０％以上確保でき、しかも放射線照射による劣化の少ない、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ等の金属などが好ましい。

蛍光体と反射材が反応を起こして劣化する場合は、蛍光体と反射材の間に保護層を入れることで劣化を防止することができる。保護層としては、蛍光体や反射材と反応しない樹脂が良く、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース樹脂などの無色透明樹脂や黄色透明樹脂を用いることができる。

反射層の光反射率は、拡散反射、或いは鏡面反射で評価を行う。例えば酸化チタン等の高反射率無機粒子の場合は拡散反射、Ａｇ等の高反射率金属膜の場合は鏡面反射で評価を行う。光反射率の評価は、既知の分光光度計を用いて行うことができる。

反射層形成後、隔壁部を形成するが、用いる蛍光体は、放射線で発光する材料であれば公知のいかなるものでも構わない。具体的には第１の実施形態の隔壁部材料として挙げたものと同様である。但し蛍光体部７と隔壁部６部の間に反射層８があるので、隔壁部は高反射率である必要はない。

図４は、第３の実施形態を示す図である。第３の実施形態は、第１の実施形態の反射層５を用いず、基板４と蛍光体部７の間にも隔壁部６を形成したものである。即ち、蛍光体部７は、側面四周と基板側との隔壁部６で五方を囲まれる構造となる。

この実施形態においても隔壁部６の機能は、第１の実施形態と同じであり、隔壁部６の機能は、放射線を受けて発光する機能と蛍光体部７からの光を反射する機能である。基板４と蛍光体部７の間の隔壁部６が第１の実施形態の反射層５に代わって反射機能を担うことになる。一方、蛍光体部７の機能は、第１の実施形態と同様放射線を受けて発光する機能と発光した光を受光素子２ａにまで透過させるために光透過性の機能である。これらの機能を発揮するよう隔壁部、蛍光体部に用いる材料を選定しなければならないが、第１の実施形態と同様の材料から選定して用いることができる。

第３の実施形態の作製は、基板上に隔壁部の機能を満たす蛍光体板を形成し、この蛍光体板の蛍光体部７に対応する部分を除去する。この場合、蛍光体部に対応する部分は、溝ではなく、穴となるので、ケミカルエッチングなどの手法が好適である。このように形成した蛍光体部に対応する穴に蛍光体材料を充填して蛍光体部７とする。この場合、テーパ角θは鈍角となる。

図５は、第４の実施形態を示す図である。第４の実施形態は、第３の実施形態において隔壁部６と蛍光体部７の間に反射層８を形成したものである。従って、蛍光体部７は反射層８で五方を囲まれることになる。反射層８の材料は、第２の実施形態で説明した材料と同様のものを用いることができる。また、作製は、第３の実施形態の蛍光体部に対応する穴を形成した後、穴の内面に蒸着などにより反射層８を形成し、その後、蛍光体部７を構成する蛍光体材料を充填すればよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

〔実施例１〕
ＣｓＩ（関東化学 特級）１００ｇを電気炉にて６５０℃で１時間加熱して溶融後、３．９ｇのＴｌＩを添加し、熱処理後、３．７℃／ｈｒで室温まで冷却し、ＣｓＩ：ＴｌＩ板材を得た。得られた板材を６０ｍｍ角にカッターにて切断後、ポリエステル樹脂保護層付きのＡｇ反射層（光反射率 ９５％）が形成された無アルカリガラス基板（ＡＮ１００、旭硝子ガラス社製）に接着剤（ホットメルト樹脂）で貼り付けた。この板を市販の紙ヤスリ（三共社製）を用いて平面研磨し厚み３００μｍの板とした。研磨後、スライサー（東芝機械社製）を用いて溝開口部側の溝幅４０μｍ、溝深さ３００μｍ、溝ピッチ１５０μｍ、テーパ角（θ）８８度で格子状に溝加工を行った。溝加工で残った部分が蛍光体部である。

溝加工後、隔壁部形成用塗料を溝に充填するようにブレードコーターにて塗布、乾燥し、隔壁部を形成した。蛍光体塗料はＧｄ_２Ｏ_２Ｓ（化成オプトニクス社製Ｐ４３、平均粒径５μｍ）５０ｇとブチラール樹脂（積水化学社製）１．０３５ｇとエチルセルロース樹脂（日進化成社）０．６９ｇと酢酸ブチル（関東化学社製）９．０ｇを混練することで作製した。乾燥後の隔壁部にＧｄ_２Ｏ_２Ｓが占める割合は、５０質量％である。

隔壁部形成後、余剰な塗料を市販の紙ヤスリ（三共社製）により研磨除去し、蛍光体部を露出させ、シンチレータ（放射線平面検出器）とした。隔壁部の光反射率を確認するために、研磨後に露出した隔壁部端面（受光部と接合される面の隔壁部部分）の光反射率を測定したところ、９２％であった。隔壁部端面で測定するのは実施例１では蛍光体部を先に形成し、隔壁部はその後に形成するので、蛍光体部を囲う隔壁部の光反射率を直接測定できないためである。

また、蛍光体部の光透過率については、材料を調整し形成した板材を厚さ５００μｍに平面研磨あるいは成形した試料を別途用意し、この試料を用いて透過率計測を行なった。光透過率は白色ＬＥＤ光源（松電舎社製）からの拡散光とフォトダイオード受光素子（浜松ホトニクス社製Ｓ２２８１）を組み合わせて行なった。リング状に白色ＬＥＤが配置されたＬＥＤ光源を、フォトダイオードがリングの中心と来るようにしてフォトダイオードから１０ｃｍの距離に配置し、上記の試料を透過した光の強度と試料を介在せずに測った光の強度の比を光透過率とした（光透過率＝（受光素子前面に５００μｍ厚の蛍光体を配置した場合の光量／蛍光体を配置しない場合の光量））。蛍光体部からの蛍光は、蛍光体部内部に分散する蛍光体微粒子から出るので板材の一方面から入射する光が多方面に透過する割合としての上記の光透過率は、蛍光体部が放射線を受けて蛍光を発するときの光透過率と正確には一致しないが、蛍光体部の光透過率を表す指標として実施例１以下の光透過率とする。このようにして測定した光透過率を後述の表１に表している。

以下の実施例、比較例では、二次元アレイ型シンチレータを作製後、フォトダイオード（浜松ホトニクス社製）を用いて輝度測定を行い、比較を行った。

〔実施例２〕
溝加工までは実施例１と同様にして基板上に柱状の蛍光体部を有する板材を作製した。溝加工後、ポリエステル樹脂溶液（ポリエステル樹脂：東洋紡社製バイロン２００、溶媒：酢酸エチル）をスプレー塗布し、ＣｓＩ保護層を形成した。保護層形成後、Ａｇ反射層を蒸着により形成した。Ａｇ反射層上にさらに前記と同様のポリエステル樹脂溶液をスプレー塗布し、Ａｇ反射層保護層を形成した。これにＣｓＩを蒸着して溝部に充填した。充填後、余剰のＣｓＩとＡｇ反射層を市販の紙ヤスリ（三共社製）により研磨除去し、蛍光体素子部を露出させ、シンチレータ（放射線平面検出器）とした。

〔実施例３〕
溝加工までは実施例１と同様にして基板上に柱状の蛍光体部を有する板材を作製した。溝加工後、酸化チタン塗料をスプレー塗布し、平均膜厚５０μｍの反射層を形成した。このＴｉＯ_２反射層の光反射率は９５％であった。反射層塗料は酸化チタン（石原産業社製）５０．０ｇとブチラール樹脂（積水化学社製）１．０３５ｇとエチルセルロース樹脂（日進化成社）０．６９ｇと酢酸エチル（関東化学社製）１７．５ｇを混練することで作製した。ここへさらに実施例１に記載の蛍光体塗料をブレードコーターにて塗布、乾燥し、隔壁部を形成した。隔壁部形成後、余剰な塗料を市販の紙ヤスリ（三共社製）により研磨除去し、蛍光体素子部を露出させ、シンチレータ（放射線平面検出器）とした。

〔実施例４〕
ＣｓＩの光透過率が２０％のものを用いる以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作製した。この実施例においても隔壁部の光反射率は実施例１と同じである。

〔実施例５〕
ＣｓＩの光透過率が２０％のものを用いる以外は実施例２と同様にしてシンチレータを作製した。

〔実施例６〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＧｄ_２Ｏ_２Ｓ蛍光体（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ）で蛍光体板を作製した以外は前記実施例１と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。この実施例においても隔壁部の光反射率は実施例１と同じである。

〔実施例７〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＧｄ_２Ｏ_２Ｓ蛍光体（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ）で蛍光体板を作製した以外は前記実施例２と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。

〔実施例８〕
ＬａＢｒ_３（高純度化学研究所社製）１００ｇと１．０１ｇのＣｅＢｒ_３を混合後、不活性ガス雰囲気下で電気炉にて８００℃で１時間加熱して溶融し、３．７℃／ｈｒで室温まで冷却して、ＬａＢｒ_３：Ｃｅ板材を得た。得られた板材を６０ｍｍ角にカッターにて切断後、ポリエステル樹脂保護層付きのＡｇ反射層が形成された無アルカリガラス基板（ＡＮ１００、硝子ガラス社製）に接着剤（エポキシ樹脂）で貼り付けた。この板を市販の紙ヤスリ（三共社製）を用いて平面研磨し３００μｍ（厚み）の板とした。研磨後、スライサー（東芝機械社製）を用いて溝幅４０μｍ（溝開口部側）溝深さ３００μｍ、ピッチ１５０μｍ、テーパ角（θ）８８度で格子状に溝加工を行った。

溝加工後、隔壁部形成用塗料を蛍光体部にブレードコーターにて塗布、乾燥し、隔壁部を形成した。蛍光体塗料は実施例１と同様にして作製した。この実施例においても隔壁部の光反射率は実施例１と同じである。

隔壁部形成後、余剰な塗料を市販の紙ヤスリ（三共社製）により研磨除去し、蛍光体素子部を露出させ、シンチレータとした。

〔実施例９〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＬａＢｒ_３蛍光体で蛍光体板を作製した以外は前記実施例２と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。

〔実施例１０〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＣｅＢｒ_３蛍光体で蛍光体板を作製した以外は前記実施例２と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。

〔比較例１〕
隔壁部形成材料としてＧｄ_２Ｏ_２Ｓの替わりにＴｉＯ_２を用いる以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作製した。

〔比較例２〕
ＣｓＩの光透過率が１０％のものを用いる以外は実施例２と同様にしてシンチレータを作製した。

〔比較例３〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＧｄ_２Ｏ_２Ｓ蛍光体（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ）で蛍光体板を作製した以外は前記比較例１と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。

〔比較例４〕
ＣｓＩ蛍光体に代えてＬａＢｒ_３蛍光体で蛍光体板を作製した以外は前記比較例１と同様にシンチレータを作成し、輝度測定を行った。

以上の実施例、比較例の輝度測定結果を表１に示す。

実施例、比較例で共通のディメンジョンは次の通りである。なお、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ蛍光体はＧＯＳと略記した。

蛍光体部厚さ３００μｍ、溝幅４０μｍ（溝開口部側）、溝深さ３００μｍ、溝ピッチ１５０μｍ、テーパ角（θ）８８度。

輝度は、実施例１を１００としたときの相対値で示した。表より、本発明のシンチレータは、いずれも比較例に対して充分な輝度を示していることがわかる。

１ シンチレータ
２ 受光部
２ａ 受光素子
３ シンチレータ素子
４ 基板
５ 反射層
６ 隔壁部
７ 蛍光体部
８ 反射層

Claims (5)

1. 少なくとも四方を隔壁部で仕切られ、前記隔壁部で仕切られた中に蛍光体を充填した蛍光体部を有するシンチレータ素子を基板上に二次元に配置した放射線検出用のシンチレータであって、前記蛍光体部を光透過率２０％以上の蛍光体で構成し、前記隔壁部を放射線を受けて発光する材料で構成するとともに、前記蛍光体部と前記隔壁部の間に光反射率９０％以上の反射材を設けたことを特徴とする放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
2. 少なくとも四方を隔壁部で仕切られ、前記隔壁部で仕切られた中に蛍光体を充填した蛍光体部を有するシンチレータ素子を基板上に二次元に配置した放射線検出用のシンチレータであって、前記蛍光体部を光透過率２０％以上の蛍光体で構成し、前記隔壁部を光反射率９０％で且つ放射線を受けて発光する材料で構成したことを特徴とする放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
3. 前記シンチレータ素子が３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、前記蛍光体部の前記基板側の面積と放射線入射方向の厚さの比が０．００９以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
4. 前記蛍光体部を成す蛍光体母体が、ＣｓＩ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、ＬａＢｒ_３、ＣｅＢｒ_３のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。
5. 前記隔壁部の８０質量％以上が、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ。

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