JP2018017612A - シンチレータプレート及びこれを用いた放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
前記保護膜が、少なくとも、金属アルコキシドと、前記金属アルコキシドの一部の金属原子間が酸素で架橋された架橋体とからなることを特徴とする。
本発明のシンチレータプレート10の特徴は、シンチレータ11を覆う保護膜13が、少なくとも、金属アルコキシドと、該金属アルコキシドの一部の金属原子間を酸素で架橋した架橋体と、からなることにある。この特徴により、保護膜13が薄くても、シンチレータ11への水分子の影響を抑制することができることが本発明者の実験によって明らかになった。これは、保護膜13が金属アルコキシドとその架橋体とを含むことにより、係る保護膜13で水分子を捕捉・消費するあるいは保護膜13を透過できないため、あるいはその複合効果のためである。従来の保護膜は水分子の透過を抑止するだけであったため、一度、保護膜を透過してしまった水分子は内部に残ってしまい、シンチレータ11が水分子に接触して劣化が進行していた。これに対して、金属アルコキシドは水分子と接触すると水分子を消費して加水分解を起こし、金属原子に結合した水酸基とアルコール分子を生じる。そのため、本発明に係る保護膜13は、水分子が保護膜13を透過してシンチレータ11に達しても、再び水分を捕捉・消費することによってシンチレータ11への水分子の影響を抑止することができる。よって、本発明においては、保護膜13の膜厚を薄くしても、十分にシンチレータ11の劣化を抑止することができる。なお、金属アルコキシド以外にも、金属に、ハロゲン、アミノ基及びその水素原子が置換された誘導体、またはアセチレンが結合したものでも同様の効果が期待できる。これらも水と反応して加水分解して金属原子に水酸基を生じる。保護膜13に含まれる架橋体は、金属原子に対してアルコキシド原子団の化学量論比が0.02倍乃至1倍のモル比であることが好ましい。アルコキシドの量は金属アルコキシドを架橋する時の反応時の活性化を調整することによって制御でき、金属アルコキシドの活性化量を増やすと生成物である架橋体のアルコキシドの量が減少する。化合物中に含まれるアルコキシドはFTIR(フーリエ変換型赤外分光)、TOF−SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析法)などで定性分析ができ、FTIR、XPS(X線光電子分光)などで定量分析ができる。但し、XPSで定量分析する時はCがアルコキシド以外に含まれていない化合物でなければならない。また、FTIRで定量分析を行う場合は、アルコキシドのCしか含まれない化合物を作製し、先ず、XPSによってアルコキシドの量を定量分析する。次いでFTIRを用いて定量分析を行い、検量線を作成する。この検量線を用いて、アルコキシドを定量分析する。金属原子に対してアルコキシドが多すぎると、保護膜13の架橋体が少なくなり、保護膜13の強度が弱くなる。また保護膜13の密度が低下して水分子を透過しやすくなってしまうため、好ましくない。また、アルコキシドの量が少なすぎると、水分子を捕捉・消費する効果が少なくなってしまい、シンチレータ11の劣化を抑止する効果が低くなってしまう。そのため、架橋体中に含まれるアルコキシドの量は適切に調整することが好ましい。本発明に係る保護膜13の膜厚は100nm以下が好ましい。シンチレータ中で発光した大部分の蛍光は、シンチレータ内を導波して伝わる。これはシンチレータと空気の屈折率差による。一方、シンチレータと保護膜の屈折率差は比較的小さく、保護膜とシンチレータが接しているとシンチレータ中の蛍光は保護膜中に伝わりやすい。しかしながら、保護膜の外側に空気が存在していると、保護膜と空気の界面で蛍光が全反射し、シンチレータで発した蛍光はシンチレータと保護膜を合わせた構造体中を導波する。したがって、保護膜はシンチレータの柱状構造と隣の柱状構造の空隙を全て埋めてしまうと、隣の柱状構造に蛍光が広がってしまうが、空隙が残っていると、隣の柱状構造に広がりにくくなる。空隙は後述する柱状構造の先端付近で200nm以上なので、膜厚は100nm以下が好ましい。また、柱状構造間の空隙は一様ではないため、狭い空隙においても、空隙を残すために、膜厚は薄い方がより好ましい。本発明に係る保護膜13は、薄くても水分子を捕捉・消費、または透過させないためシンチレータ11への影響を抑止することができる。よって、保護膜13の厚さを100nmよりも小さくできる。この結果、本発明においては、シンチレータ11内で発生した蛍光の多くが、全反射又はフレネル反射現象を繰り返し、シンチレータ11内および保護膜内を導波されて、放射線が入射した側とは反対側のシンチレータ11先端から放出され、受光面に入射する。この時、蛍光は、発光点(蛍光が発生した場所)から受光面に向けて下ろした垂線の足の位置付近に効率よく受光されることになる。つまり、多数の光学界面が蛍光を受光面に向かって導波することにより、蛍光の広がりを抑制することができる。また、シンチレータ11の先端における保護膜13が薄いことにより、シンチレータ11の先端から出射された蛍光が係る保護膜13内で散乱して広がるのも抑制される。これらの結果、シンチレータ11内で発生した蛍光は効率よくシンチレータ11の先端から出射されて受光面に入射し、高い空間分解能が得られる。尚、局所的に空隙が狭い部分もあるため、保護膜の膜厚が薄い方が傾向の導波路としては良いが、保護膜13が薄すぎると水分子の透過を抑制する効果、及び、水分子を捕捉・消費する効果、更には強度が低減してしまうため、保護膜13の厚さは0.3nm以上が好ましい。また、保護膜はシンチレータの柱状構造の1本ずつをそれぞれ奥まで覆っていることが好ましい。より具体的には柱の先から少なくとも100μm奥まで1本ずつ覆っていることが好ましい。ただし、シンチレータの柱状構造同士が接触または近接している箇所は、柱状構造の奥でない場合でも保護膜で覆われていなくてもよい本発明に用いられる金属アルコキシドとしては、下記一般式(1)の化合物を用いることができる。
上記式(1)中、M1はSi、Al、Ti、Zrのいずれかであり、
Rはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基から選ばれる少なくとも1種であり、
nはM1がSi、Ti、Zrの場合4であり、Alの場合3を表す。その他にもM1がP,B,Hf,Taなどの原子でも同様の効果が期待できる。また、保護膜13中には金属原子に結合した水酸基を含んでいてもよい。水酸基は水分子と水素結合し、水分子を捕捉することができる。しかしながら、同時に水への親和性が高くなってしまうため、過剰に水酸基を有していると、水分子の透過性が高くなってしまい好ましくない。具体的には金属原子に対して、2.5倍以下の量論比となることが好ましく、より好ましくは2倍以下である。
本発明に係る保護膜13は、シンチレータ基板12に保持された柱状構造のシンチレータ11と金属アルコキシドを接触させることで反応を起こし、成膜することができる。成膜反応は金属アルコキシドを活性化することにより反応が促進される。活性化の方法としては、熱、プラズマ、化学反応などがある。金属アルコキシドの活性化を適切にすることで、シンチレータ11の柱状構造のそれぞれの奥まで保護膜13で覆うことができる。奥まで覆う事によって、より薄い膜厚でもシンチレータの劣化を抑止することが期待できる。
本発明におけるシンチレータ11は、シンチレータ基板上に形成され、該シンチレータ基板12の表面から突出する複数本の柱状構造の結晶体であり、X線に代表される放射線の照射により蛍光を発する。即ち、シンチレータ11とはX線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が300nm乃至800nmの範囲内の光、いわゆる可視光を中心に紫外光から赤外光の光を発する蛍光体である。柱状構造の長軸は、シンチレータ基板12と垂直に交わることが好ましいが、厳密に垂直である必要はなく、傾いていてもよい。厳密に垂直でないことが及ぼす本発明の効果への影響は小さい。シンチレータ11の発する蛍光は、シンチレータ11内を伝搬しながら、受光面へ導波される必要がある。そのため、各シンチレータ11の長軸とシンチレータ基板12の垂線のなす角度が45度未満であることが好ましい。また、複数のシンチレータ11の傾きは、一様でなくても構わない。これらの特徴を有することから、複数のシンチレータ11は、シンチレータ基板12の垂線に対してなす角度が45度未満の光学界面を多数含んでいる。本発明においては、前記したように、保護膜13が薄いことから、シンチレータ11と保護膜13の光学界面はシンチレータ11と空気との光学界面にほぼ等しくなり、蛍光の広がりが抑制される。シンチレータ11は柱状構造を有していれば、その柱状構造が円柱状の構造であっても、多角柱状の構造であってもよい。また、柱状構造が一様である必要はなく、複数のシンチレータ11において、円柱状と多角柱状のシンチレータ11を含んでいていてもよい。更に、シンチレータ11の太さが一様である必要はなく、複数のシンチレータ11において太さが異なるシンチレータ11を含んでいてもよい。但し、各シンチレータ11の太さは、0.1μm以上、50μm以下が好ましく、さらには、0.1μm以上、15μm以下が好ましい。シンチレータ1の太さが0.1μm未満の場合、シンチレータ11内で発生する蛍光の波長に比べてシンチレータ11の太さがかなり小さくなるため、幾何学的光回折や光学的散乱を起こし難くなり、蛍光が受光面に向かって導波されにくくなる。そのため、蛍光がシンチレータ11外へ広がってしまい、放射線検出器における空間分解能を下げる要因になる。一方、理論上、シンチレータプレート10はシンチレータ11の太さより小さな大きさを解像することは困難である。よって、シンチレータ11の太さが50μmより大きい場合、例えば10LP/mmのような高空間周波数域だけではなく、1LP/mmのような低空間周波数域における空間分解能も低下させる要因となる。また、各シンチレータ11の太さは一様である必要はなく、一方の端から他方の端までの太さの変化が、50μm以下であることが好ましい。但し、本発明において、柱状構造とは先の細くなった針状構造を含む。各シンチレータ11が針状構造を有する場合はシンチレータ11の先端(シンチレータ基板12に接する側とは逆側の端部)がその他の部分よりも50μm以上細くなることがあるが、これでも良い。また、断面の形状も、一方の端から他方の端まで一様でなくても良く、例えば、シンチレータ基板12との距離が近い部分では多角柱状だったシンチレータ11が、シンチレータ基板12との距離が遠くなるにつれて円柱状になっていても良い。シンチレータ11の長さ(高さ)は、柱状構造の長軸の長さであり、複数のシンチレータ11の長さのばらつきが小さいことが好ましく、ばらつきがない(長さが一様である)ことがより好ましい。但し、必ずしも長さが一様である必要はなく、複数のシンチレータ11において長さの長いシンチレータ11と短いシンチレータ11を有していてもよい。この理由として、短いシンチレータ11の端から光が漏れ出たとしても、その光は、近隣のシンチレータ11の中に入り、そのまま受光面に向かってそのシンチレータ11内で伝播することができる。従って、長短のシンチレータ11が混在する複数のシンチレータ11においても、蛍光の広がりを抑制することができるため、光導波性を有する。シンチレータ11の長さは、本発明の効果に大きな影響を与えるものではなく、シンチレータ11の長さが短くても長くても十分本発明の効果を奏する。よって、シンチレータ11の長さは特に制限されないが、現実的な作製プロセスを考慮すると100nm以上、10cm以下であることが好ましい。より好ましくは、シンチレータ11の長さは1μm以上、1cm以下である。シンチレータ11は、互いの距離が200nm以上、1μm以下の独立した柱状構造が好ましいが、各シンチレータ11が互いに完全には分離しておらず、シンチレータ11の柱状構造の表面に対して交差する方向に光学界面が断続的に存在していても良い。光学界面が断続的に存在していても、シンチレータ11は光導波性を有する。また、シンチレータ11内に空隙又は光散乱体が複数存在していても良い。空隙又は光散乱体により蛍光は散乱するが、その散乱光は、近隣のシンチレータ11の中に入り、受光面に向かってそのシンチレータ11内を伝播できる。この限りにおいて、シンチレータ11は、空隙又は散乱体を複数内在させていても、光導波性を有する。また、シンチレータ11は、柱状の先端を平坦化したものを用いてもよく、その場合、受光面との凹凸が小さくなり、効率的に蛍光が受光面に受光されることが期待できる。シンチレータ11を形成する材料としては、種々の公知のシンチレータ材料を使用することができる。本発明では、シンチレータ11が薄い保護膜13で覆われて水分子の影響を受けにくくなっているため、水分子と接触して劣化する材料をシンチレータ11として用いることができる。具体的には、潮解性を有する化合物が挙げられ、中でも、金属ハライドが好ましく用いられる。金属ハライドは大気に暴露されると潮解し、構造が変化してしまう。その結果、シンチレータ11内で伝播していた蛍光が、シンチレータ11外に広がってしまい、放射線検出器における空間分解能を低下させてしまう。尚、本発明は、潮解性に限らず、水分子と接触することで劣化し、放射線検出器における空間分解能を低下させうる材料を用いたシンチレータ11に対して、好ましく適用される。金属ハライドの中で代表的な材料としてCsI等のアルカリハライドがある。CsIはX線の可視光への変換効率が高く、蒸着によって容易にシンチレータ11を柱状構造に形成でき、シンチレータ11の長さを長くすることが可能である。CsIは、単独では発光効率が十分でないために、賦活剤が添加される。例えばNaI、In、Tl、Li、K,Rb,Naなどを賦活剤として用いることができる。また、Tlを含有するCsIシンチレータを形成するための原材料として、1種類以上のTl化合物を含む添加剤とCsIとを用いることができる。CsI:Tlは400nmから750nmまでの広い発光波長を持つことから好ましい。1種類以上のTl化合物を含有するTl化合物としては、一価と三価の酸化数の化合物を用いることができる。例えばTlI、TlBr、TlCl、TlF、TlF3などがある。賦活剤の含有量は目的性能に応じて、最適量に調製することが望ましいが、CsIに対して0.01モル%乃至20モル%にすることが好ましい。さらに、シンチレータ11の材料として、CsI以外にも一般式(2)に示すアルカリハライドを用いることができる。
上記式(2)中、M2はLi、Na、K、Rb、Csから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、
M3はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu、Niから選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、
M4はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga、Inから選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、
X1、X2、X3はそれぞれ独立に、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、
A1はEu、Tb、In、Bi、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu、Mgから選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、
α、β、γはそれぞれ0≦α<0.5、0≦β<0.5、0<γ≦0.2の範囲の数値を表す。
上記式(3)中、M5はBa、Sr、Caから選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属原子であり、
A2はCe、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Nd、Er、Tm、Ybから選ばれる少なくとも1種の希土類原子であり、
X4はCl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、
δは0<z≦0.2の範囲内の数値を表わす。また本発明においては、上記ハライド化合物以外の化合物をシンチレータ11に用いることができる。具体的には、LnTaO4:(Nb,Gd)系、Ln2SiO5:Ce系、LnOX:Tm系(Lnは希土類元素である)、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、Ce、ZnWO4、LuAlO3:Ce、Gd3Ga5O12:Cr、HfO2などがある。
本発明におけるシンチレータ基板12は、複数のシンチレータ11を保持できる固体である。金属及びその酸化物、半導体及びその酸化物、ガラス、樹脂などの材料で構築された基板、これらを用いて作られた光検出器などのデバイスをシンチレータ基板12として用いることができる。(放射線検出器)
本発明のシンチレータプレートを備えた放射線検出器について図2を用いて説明をする。図2は、本発明のシンチレータプレート10を備えた放射線検出器の断面図であり、シンチレータプレート10以外に光電変換部22を備える。図2において、シンチレータプレート10は、図1に示したシンチレータ基板12が外側になるように配置されている。また、シンチレータプレート10と光電変換部22との間には接着層23が設けられていてもよい。接着層23は、シンチレータプレート10と光電変換部22とを一体化する以外に、シンチレータプレート10を保護したり、光電変換部23を保護したり、シンチレータ11と光電変換部22の受光面とを光学的に接続する機能を備えていてもよい。また、接着層23は異なる材料を2層以上に重ねてもよい。光電変換部22は、基板24に光検出層25を設けて構成されており、光検出層25には複数の受光部26が配列されている。この放射線検出器は、シンチレータプレート10と、光電変換部22とを組み合わせることにより製造することができる。また、光電変換部22上に直接又は間接(保護層などを介して)的にシンチレータ11を形成し、保護膜13を成膜した後、シンチレータ11の、光電変換部22側とは対向する側にシンチレータ基板12を組み合わせることにより製造することができる。但し、製造の容易性から、シンチレータ基板12にシンチレータ11を形成し、保護膜13を成膜してシンチレータプレート10を製造し、そのシンチレータプレート10と光電変換部22とを組み合わせて放射線検出器を製造することが好ましい。また、シンチレータプレート10の光電変換部22と接している面とは逆の面に、反射層を有していてもよい。シンチレータプレートで発生した蛍光の約半分は光電変換部22と接している面に進むが、残り半分は逆側の面に進んでしまう。この光を反射層によって光電変換部22の方向に進ませることができ、光電変換部に到達する蛍光を増やすことができる。したがって、反射層を用いることによって、放射線検出器の放射線に対する感度を高めることができる。
O1s:47.26
Si2p:14.59
I3d5:12.54
Cs3d5:18.74
また、上記の各元素由来の成分は以下のように仮定される。
O:SiO2、Si(OH)4、Si(OC2H2)4、CsOHSi:SiO2、Si(OH)4、Si(OC2H2)4I:CsI
Cs:CsI、CsOH
各元素の比率より、以下のように各成分の比率が算出される。単位はモル%である。
Si(OC2H2)4由来のO=6.88÷2=3.44SiO2由来とSi(OH)4由来のO=47.26−3.44−6.2=37.62Si(OC2H2)4由来のSi=6.88÷8=0.86SiO2由来とSi(OH)4由来のSi=14.59−0.86=13.73SiO2由来とSi(OH)4由来のO=37.62とSi=13.73とから、SiO2由来のSi=8.65、Si(OH)2由来のSi=5.08
上記の各比率より、以下の結果が算出される。
Siに対するOH=5.08×4÷14.59=1.39図3に実施例1のFTIRスペクトルを示す。1055cm−1にSi−O−Oに由来するピークが有る。このピークの長波数側の1150cm−1にもピークが存在し、これがSi−O−Cに由来するピークである。よって、実施例1の保護膜にはエトキシドが存在していることがわかる。図4に25℃、55%Rh中に保管した時の、実施例1、比較例1,2の各シンチレータプレートのMTFの経時変化を示す。比較例1,2は時間と共にMTFが減少し、空間分可能が低下している。これはCsIが潮解したことに由来すると考えられる。保護膜の無い比較例1はもちろんだが、保護膜を有する比較例2も十分な潮解抑止能がないことがわかる。これは従来の保護膜では、薄いと十分に潮解を抑止できていないからであると考えられる。一方、実施例1は1000時間以降もMTFがほとんど変化していない。これは保護膜によってシンチレータの潮解が抑止されたからと考えられる。従って、本発明のシンチレータプレートでは、薄い保護膜でもシンチレータの潮解が十分に抑止されていると考えられる。
11 シンチレータ
12 シンチレータ基板
13 保護膜
22 光電変換部
Claims (9)
- シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板上に形成されたシンチレータと、前記シンチレータを覆う保護膜と、を備え、前記シンチレータが、前記シンチレータ基板の表面から突出する複数本の柱状構造の結晶体であるシンチレータプレートにおいて、
前記保護膜が、少なくとも、金属アルコキシドと、前記金属アルコキシドの一部の金属原子間が酸素で架橋された架橋体とからなることを特徴とするシンチレータプレート。 - 前記架橋体は、金属原子に対するアルコキシド原子団の化学量論比が0.02倍乃至1倍であることを特徴とする請求項1に記載のシンチレータプレート。
- 前記保護膜の膜厚が0.3nm以上、100nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のシンチレータプレート。
- 前記金属アルコキシドが下記一般式(1)で示される化合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。
M1(OR)n (1)
〔上記式(1)中、M1はSi、Al、Ti、Zrのいずれかであり、
Rはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基から選ばれる少なくとも1種であり、
nはM1がSi、Ti、Zrの場合に4であり、Alの場合に3を表す。〕 - 前記柱状構造の結晶体の太さが、0.1μm以上、50μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。
- 前記シンチレータが、少なくともハライド化合物からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。
- 前記ハライド化合物がアルカリハライドであることを特徴とする請求項6に記載のシンチレータプレート。
- 前記アルカリハライドが下記一般式(2)に示される化合物であることを特徴とする請求項7に記載のシンチレータプレート。
M2X1・αM3X22・βM4X33:γA1 (2)
〔上記式(2)中、M2はLi、Na、K、Rb、Csから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、
M3はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu、Niから選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、
M4はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga、Inから選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、
X1、X2、X3はそれぞれ独立に、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、
A1はEu、Tb、In、Bi、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu、Mgから選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、
α、β、γはそれぞれ0≦α<0.5、0≦β<0.5、0<γ≦0.2の範囲の数値を表す。〕 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のシンチレータプレートと光電変換部とを備えたことを特徴とする放射線検出器。
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JP2020041820A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | キヤノン株式会社 | シンチレータプレート、放射線検出装置および放射線検出システム |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005119155A (ja) * | 2003-10-17 | 2005-05-12 | Dainippon Printing Co Ltd | ガスバリアフィルム及びその製造方法 |
JP2009098130A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
JP2016095189A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | コニカミノルタ株式会社 | シンチレータパネル及び放射線検出器 |
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US20070125984A1 (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-07 | Sarnoff Corporation | Phosphors protected against moisture and LED lighting devices |
US20070246662A1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-10-25 | Jean-Pierre Tahon | Radiation image phosphor or scintillator panel |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005119155A (ja) * | 2003-10-17 | 2005-05-12 | Dainippon Printing Co Ltd | ガスバリアフィルム及びその製造方法 |
JP2009098130A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
JP2016095189A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | コニカミノルタ株式会社 | シンチレータパネル及び放射線検出器 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019113354A (ja) * | 2017-12-21 | 2019-07-11 | キヤノン株式会社 | シンチレータプレート及びこれを用いた放射線検出器 |
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