JP2014085222A - シンチレータアレイの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1及び第2シンチレータ基板を切断することにより形成した第1及び第2シンチレータスティックを支持プレート上に複数組を平行に並べた後に、前記第1及び第2シンチレータスティックを複数回切断することにより、第1シンチレータセルが1列に並ぶ第1セルアレイと第2シンチレータセルが1列に並ぶ第2セルアレイとの組を複数平行に配列させ、第1及び第2セルアレイの間隙に反射材用樹脂を充填して樹脂硬化集合体を形成し、切断することでデュアルアレイ型のシンチレータアレイを製造する。
【選択図】 図1
Description
第1シンチレータ基板を複数回切断し、第1シンチレータスティックを複数個形成する第1スティック形成工程と、
前記第1シンチレータ基板と組成が異なる第2シンチレータ基板を複数回切断し、第2シンチレータスティックを複数個形成する第2スティック形成工程と、
複数組の前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを、支持プレート上に平行に並べて固定する固定工程と、
前記支持プレート上に固定した前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを複数回切断し、もって第1シンチレータセルが1列に並ぶ第1セルアレイと第2シンチレータセルが1列に並ぶ第2セルアレイとの組を、複数平行に配列させるアレイ形成工程と、
前記第1セルアレイ及び第2セルアレイを被覆するために反射材用の樹脂を充填し、硬化させた後、前記支持プレートを除去することにより、複数組の前記第1セルアレイ及び第2セルアレイを有する一体的な樹脂硬化集合体を形成する被覆工程と、
前記第1セルアレイ及び第2セルアレイの隣り合う組の間の樹脂層を切断することにより、前記樹脂硬化集合体を前記第1セルアレイ及び第2セルアレイの組ごとに分割する分割工程とを有することを特徴とする。
各組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックで対向する切断面の少なくとも一方を含み、支持プレートに対して垂直な面を切断し、
隣り合う組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックで対向する切断面の少なくとも一方を含み、支持プレートに対して垂直な面を切断することが好ましい。
図1は本発明の第1の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法のフローチャートである。各ステップについて、図を用いつつ説明する。なお、1つのステップ(すなわち、小工程或いは“細分化した工程”)で1つの工程を構成することもできるが、複数のステップを包含して1つの工程とみなしてもよい。
まず、低エネルギー側のX線吸収率が高い材料を用いて、第1のシンチレータ焼結体からなる矩形板状の第1シンチレータ基板を作製する(ステップA1)。
図3に、複数に切断したうちの1本の第1シンチレータスティック6を示す。切断により切断面7に蓄積された歪を緩和するために、第1シンチレータスティック6に必要に応じて熱処理を施すのが好ましい(ステップA3)。切断をできるだけ遅くすると切断面7に蓄積される歪が少なくなる。このステップA3を省略する場合も本発明に包含する。
また、高エネルギー側のX線吸収率が高い材料を用いて、第2のシンチレータ焼結体からなる矩形板状の第2シンチレータ基板を作製する(ステップa1)。
図5に、複数に切断したうちの1本の第2シンチレータスティック13を示す。切断により切断面14に蓄積された歪を緩和するために、第2シンチレータスティック13に必要に応じて熱処理を施すのが好ましい(ステップa3)。
ついで、図6に示すように、1組となる第1シンチレータスティック6と第2シンチレータスティック13を第1支持プレート16のオモテ面17上に接着材(図示せず)を介して、平行に配置し、固定する(ステップA4)。複数の組を平行に並べるには、例えば、後述するようにスペーサ等を用いてもよい。支持プレートを用いることで、その上に平行に並べた複数組の第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを、ずれることなく、固定することができる。前記第1支持プレート16は、その長さL18が第1シンチレータスティックの長さL2及び第2シンチレータスティックの長さL11の各々よりも長く、その形状が直方体である。
そのため、各組における第1シンチレータスティック6と第2シンチレータスティック13との間に第1スペーサを介在させる。第1スペーサは、1辺の長さが間隙寸法g22と同じ断面四角形状の棒状ピン、又は直径が間隙寸法g22と同じ断面円形の棒状ピンを使用すると良い。なお、第1スペーサは、第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを支持プレート上に固定した後に除去する。スペーサの配置によっては、固定直後に除去したり、或いは、樹脂硬化後の切断によって除去したりする。
ついで、図7に示すように、切断用回転砥石4cを用いて、第1支持プレート16のオモテ面17上に接着材(図示せず)を介して配置された第1シンチレータスティック6及び第2シンチレータスティック13を、Z方向に一括して切断する(Z方向への切断)。切断用回転砥石をZ方向に掃引することで、複数組の第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックは切断される。ついで、切断用回転砥石4cをY方向に沿って所定距離を平行移動させてから、上述のZ方向への切断をまた行う。同様に、切断用回転砥石4cをY方向に等ピッチで平行移動させていき、前記Z方向への切断を複数回繰り返す。等ピッチで平行な掃引とするので、切断で形成される間隙同士は平行になる。すると、間隙G30同士の間の部分が1つのセルとなり、間隙G30で区切られた第1シンチレータセルアレイ28aを形成する。
ついで、図8に示すように、第1支持プレート16の4つの側面に樹脂堰止め用のフィルム36a(36aL、36aF、36aR及び36aB)を貼り、前記フィルム36aと第1支持プレート16とで囲まれた空間に反射材用の樹脂37aを充填し、硬化させる(ステップA6)。なお、後述するように、支持プレートの除去は樹脂の硬化後に行う。
ついで、樹脂硬化集合体40のオモテ面41(ウラ面42と反対側の面)に対して、残留接着材を除去するために研削を施す(研磨に代える場合もある)。また、樹脂硬化集合体40のウラ面42も、一様な厚さd43となるまで研削する。複数の第1シンチレータセルアレイ28c及び第2シンチレータセルアレイ29cを露出させる。樹脂硬化集合体40のオモテ面及びウラ面(すなわち、両面)を研削することにより、各セルアレイの厚さを正確にd43と一定の寸法にすることができ、図10に示すような第1セルアレイ及び第2セルアレイが露出した一体的なセルアレイ集合体44を得る(ステップA7)。
ついで、第1シンチレータセルアレイ及び第2シンチレータセルアレイが露出しないように、樹脂被覆セルアレイ集合体50のウラ面樹脂層49aを所定の厚さd51となるまで研削する。このようにして、図13に示すように、所定の厚さd43のセルアレイ集合体44、及び所定の厚さd51のウラ面樹脂層49bを一体に有するシンチレータアレイ集合体52が得られる(ステップA9)。ウラ面樹脂層49aに研削を施すことによって、X方向において、シンチレータアレイ集合体52を一定の厚さに規定できる。このX方向寸法(すなわち、厚さ)の規定は、シンチレータアレイの厚さを一定の厚さに規定することにもなる。
ついで、シンチレータアレイ集合体52において、隣り合う組における第1シンチレータセルアレイ28cと第2シンチレータセルアレイ29cとの間の樹脂層53を切断用回転砥石で切断する。また、第1シンチレータセルアレイ28cと第1シンチレータスティックの端部34bの間の樹脂層23a、及び第2シンチレータセルアレイ29cと第2シンチレータスティックの端部35bの間の樹脂層24a、を切断用回転砥石で切断する。すなわち、これらの切断によって、シンチレータアレイ集合体(元は樹脂硬化集合体)は、第1セルアレイ及び第2セルアレイの隣り合う組の間の樹脂層で切断されて、第1セルアレイ及び第2セルアレイの組ごとに分割される。切断による分割で、複数個のデュアルアレイ型のシンチレータアレイを得ることができる。
図15は本発明の第2の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法のフローチャートである。本発明の第2の実施形態に係る方法は、一部のステップを除いて第1の実施形態の方法と同じであるので、同じステップの説明は省略する。従って、説明を省略されたステップについては、第1の実施形態の説明を参照されたい。
ついで、ステップA4´では、図17に示すように、第1支持プレート16のオモテ面17上に接着材(図示せず)を介して、複数組の第1シンチレータスティック6及び広幅の第2シンチレータスティック13´を平行に接触させて配列する。この第2の実施形態は、第1の実施形態とは異なり、シンチレータスティック同士の間にスペーサなどは配置しない。第1シンチレータスティックのウラ面26と、広幅の第2シンチレータスティックのウラ面27bは露出されている。
図19は本発明の第3の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法のフローチャートである。本発明の第3の実施形態に係る方法は、一部のステップを除いて第1の実施形態の方法と同じであるので、同じステップの説明は省略する。従って、説明を省略されたステップについては、第1の実施形態の説明を参照されたい。
第4の実施形態は、第2の実施形態においてステップA7をステップA7´に置き換え、ステップA8及びA9を省略した以外は、第2の実施形態と同様である。ただし、第2の実施形態よりも工数を短くできる。ステップA7´は第3の実施形態のものと同様である。
第1の実施形態の方法を用いて、イットリウム‐アルミニウム‐ガーネットのセラミックスシンチレータ焼結体からなる第1シンチレータ基板と、GOSのセラミックスシンチレータ焼結体からなる第2シンチレータ基板とから、下記の条件で図14に示すデュアルアレイ型のシンチレータアレイを作製した。第1シンチレータスティックの熱処理は大気中で1300℃で行い、第2シンチレータスティックの熱処理は酸素を含むアルゴン雰囲気中で1200℃で行った。
第2の実施形態の方法を用いて、接着材として感圧型接着剤を塗布した以外は、実施例1と同じ条件で、デュアルアレイ型のシンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイにおけるセルの配列は十分に高い寸法精度を有していた。そして、効率よくシンチレータセルを配列し、デュアルアレイ型シンチレータアレイを作製できた。
第3の実施形態の方法を用いた以外は、実施例1と同じ条件でデュアルアレイ型のシンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイにおけるセルの配列は十分に高い寸法精度を有していた。そして、効率よくシンチレータセルを配列し、デュアルアレイ型シンチレータアレイを作製できた。
第2の実施形態のステップA7を第3の実施形態のステップA7´に置き換え、ステップA8及びA9を省略した以外は、実施例2と同じ条件でデュアルアレイ型のシンチレータアレイを作製した。第2の実施形態より工数が短く、得られたシンチレータアレイにおけるセルの配列は十分に高い寸法精度を有していた。そして、効率よくシンチレータセルを配列し、デュアルアレイ型シンチレータアレイを作製できた。
L2・・・第1シンチレータスティックの長さ
L3・・・シンチレータアレイの長さ
4a、4b、4c、4d・・・切断用回転砥石
w5・・・第1シンチレータスティックの幅
6・・・第1シンチレータスティック
7・・・第1シンチレータスティックの切断面
8・・・第2シンチレータ基板
t9・・・第2シンチレータ基板の厚さ
t10・・・第1シンチレータ基板の厚さ
L11・・・第2シンチレータスティックの長さ
w12・・・第2シンチレータスティックの幅
13・・・第2シンチレータスティック
13´・・・広幅の第2シンチレータスティック
14・・・第2シンチレータスティックの切断面
16・・・第1支持プレート
17・・・第1支持プレートの表面
L18・・・第1支持プレートの長さ
w20・・・第1支持プレートの幅
21a、21b・・・シンチレータアレイの中間層
g22・・・各組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙寸法
23a、23b・・・第1シンチレータセルアレイの外周の樹脂層
24a、24b・・・第2シンチレータセルアレイの外周の樹脂層
g25・・・隣り合う組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙寸法
26・・・第1シンチレータスティックのウラ面
27・・・第2シンチレータスティックのウラ面
27b・・・広幅の第2シンチレータスティックのウラ面
28a、28c、28e・・・第1シンチレータセルアレイ
28d・・・第1シンチレータセル
29a、29c、29e・・・第2シンチレータセルアレイ
29d・・・第2シンチレータセル
G30・・・第1シンチレータセルアレイの間隙
G31・・・第2シンチレータセルアレイの間隙
w32・・・1つのシンチレータセルの幅
w33・・・シンチレータセルアレイの幅
34a、34b・・・第1シンチレータスティックの端部
35a、35b・・・第2シンチレータスティックの端部
36a、36aF、36aB、36aL、36aR、36b、36bF、36bB、36bL、36bR・・・フィルム
37a、37b・・・樹脂
G38・・・各組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙
G39・・・隣り合う組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙
40・・・樹脂硬化集合体
41・・・樹脂硬化集合体のオモテ面
42・・・樹脂硬化集合体のウラ面
d43・・・セルアレイ集合体の厚さ
44・・・セルアレイ集合体
t45・・・各組における第1シンチレータセルアレイと第2シンチレータセルアレイの間の樹脂層の厚さ
t46・・・隣り合う組における第1シンチレータセルアレイと第2シンチレータセルアレイの間の樹脂層の厚さ
47・・・外周を取り囲む樹脂層
48・・・第2支持プレート
49a、49b・・・ウラ面樹脂層
50・・・樹脂被覆セルアレイ集合体
d51・・・ウラ面樹脂層の厚さ
52・・・シンチレータアレイ集合体
53・・・隣り合う組におけるシンチレータセルアレイ間の樹脂層
54・・・シンチレータアレイのオモテ面
w62・・・広幅の第2シンチレータスティックの幅
G68・・・各組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙
G69・・・隣り合う組における第1シンチレータスティックと第2シンチレータスティックの間の間隙
Claims (7)
- デュアルアレイ型のシンチレータアレイを製造する方法であって、
第1シンチレータ基板を複数回切断し、第1シンチレータスティックを複数個形成する第1スティック工程と、
前記第1シンチレータ基板と組成が異なる第2シンチレータ基板を複数回切断し、第2シンチレータスティックを複数個形成する第2スティック工程と、
複数組の前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを、支持プレート上に平行に並べて固定する固定工程と、
前記支持プレート上に固定した前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを複数回切断し、もって第1シンチレータセルが1列に並ぶ第1セルアレイと第2シンチレータセルが1列に並ぶ第2セルアレイとの組を、複数平行に配列させるアレイ形成工程と、
前記第1セルアレイ及び第2セルアレイを被覆するために反射材用の樹脂を充填し、硬化させた後、前記支持プレートを除去することにより、複数組の前記第1セルアレイ及び第2セルアレイを有する一体的な樹脂硬化集合体を形成する被覆工程と、
前記第1セルアレイ及び第2セルアレイの隣り合う組の間の樹脂層を切断することにより、前記樹脂硬化集合体を前記第1セルアレイ及び第2セルアレイの組ごとに分割する工程とを有することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。 - 請求項1に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記被覆工程に引き続いて、前記樹脂硬化集合体の両面を研削することにより、前記第1セルアレイ及び第2セルアレイが露出した所定の厚さの一体的なセルアレイ集合体を作製し、ついで前記セルアレイ集合体における前記第1セルアレイ及び第2セルアレイの一方の露出面を第2反射材用の樹脂で被覆する露出面被覆工程を付加することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
- 請求項2に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記露出面被覆工程に引き続いて、前記第2反射材用樹脂の被覆層を所定の厚さに研削する被覆層研削工程を付加することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
- 請求項1に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックの少なくとも一方を熱処理する熱処理工程を付加することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
- 請求項1に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記固定工程では、各組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックの間に第1スペーサを配置し、隣り合う組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックの間に第2スペーサを配置し、第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックを固定してから前記第1スペーサ及び第2スペーサを除去することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
- 請求項1に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記固定工程では、前記第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックの各々は、隣り合う切断面同士を接触させて配置し、接触させた箇所に切断で間隙を形成する間隙形成工程を付加することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
- 請求項6に記載のシンチレータアレイの製造方法において、前記間隙形成工程では、
各組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックで対向する切断面の少なくとも一方を含み、支持プレートに対して垂直な面を切断し、
隣り合う組における第1シンチレータスティック及び第2シンチレータスティックで対向する切断面の少なくとも一方を含み、支持プレートに対して垂直な面を切断することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
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