JP2019168350A - シンチレータアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連結部（溝底部）除去工程におけるシンチレータセルの欠陥を防ぐことができるシンチレータアレイの製造方法と、その方法により得られるシンチレータアレイを提供すること。【解決手段】複数の柱状部が溝で仕切られており、複数の柱状部が溝の底部で連結されている溝付きシンチレータ基板を準備する。溝付きシンチレータ基板の底部を加工ベースに固定する。溝付きシンチレータ基板における複数の柱状部の頭頂部または柱状部間の隙間を固定する。加工ベースと共に溝付きシンチレータ基板の底部を除去して、複数の柱状部を分離させてシンチレータセルとする。【選択図】図２

Description

本発明は、シンチレータアレイおよびその製造方法に関する。

シンチレータアレイの製造にあたり、出発材料となるシンチレータ基板に回転刃等によって溝入れ加工を施し、格子状に直立するシンチレータセルを形成する手法が用いられている。溝入れ加工によるシンチレータアレイの製造においては、溝が貫通していない連結部（溝底部）が生じることから、工程上この連結部を除去する必要が生じる。

この連結部（溝底部）の除去にあたり、下記の特許文献１では、連結部を直接に研磨あるいは切断することにより除去する手法が用いられている。また、下記の特許文献２では、シンチレータセルの頭頂部を熱剥離型両面粘着シートに接着し、固定した状態で、連結部を直接に研磨することなどで除去する手法が用いられている。

これらの従来の手法によれば、連結部の除去が可能となるものの、シンチレータセルの微細化や長尺化、あるいはセル同士の間隔の狭小化が進むと、セルの物理的強度が低下する。このため、連結部除去工程において加わる応力によって、シンチレータセル自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合を発生する恐れが生じる。

Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）やＰＥＴ（陽電子放射断層撮影）などの医療用画像診断装置の検出器部に用いられるシンチレータアレイは、近年、その検出感度および画像分解能の向上ために、セル寸法が小さく長尺なものが求められている（シンチレータセルの高アスペクト比）。

特開２０１６−２２３８４５号公報 特開２０１５−１７２５８０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、高アスペクト比を有するシンチレータセルの製造が可能であり、しかも製造過程におけるシンチレータセルの欠陥を防ぐことができるシンチレータアレイの製造方法と、その方法により得られるシンチレータアレイを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るシンチレータアレイの製造方法は、
複数の柱状部が溝で仕切られており、複数の前記柱状部が前記溝の底部で連結されている溝付きシンチレータ基板を準備する工程と、
前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を加工ベースに固定する工程と、
前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記柱状部の頭頂部または前記柱状部間の隙間を固定する工程と、
前記加工ベースと共に前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を除去して、複数の前記柱状部を分離させてシンチレータセルとする工程とを有する。

本発明に係るシンチレータアレイの製造方法では、溝付きシンチレータ基板の底部を直接に除去するのではなく、研磨部材などを用いて加工ベースと共に基板の底部を除去する。そのため、シンチレータセルの微細化や長尺化、あるいはセル同士の間隔の狭小化が進んだとしても、底部の除去工程において加わる応力によって、シンチレータセル自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合を発生する恐れが少ない。

なお、加工ベース基板が固定されるシンチレータ基板の底部の表面（裏面）に凹凸が形成されている場合に、その部分に直接に研磨部材を接触させて研磨を行い、底部を除去しようとすると、研磨部材が基板底部の表面（裏面）に不均一に接触する。そのため、研磨部材に接触している基板底部の表面（凸部分）と対角に位置する柱状部に研磨力が集中して該当する柱状部の破損につながる恐れがある。

このような場合であっても、本発明の方法では、加工ベースがシンチレータ基板の底部の凹凸表面を覆うため、研磨面に対して均等な力がおよぶこととなる。このため、柱状部（シンチレータセル）の破損を防ぐことが可能となる。これは、加工ベースが研磨加工に対して適切な硬さ（加工ベースが基板の底部よりも研削性に優れている）であればより効果的である。また、加工ベースと底部とが接着層を介して固定される時には、接着層によって当該凹凸の凸状部位が埋もれ、結果的に平坦化されるために好ましい。

少なくとも前記溝に対応する位置で、前記加工ベースと共に前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を除去すればよい。溝に対応する位置でのみ、加工ベースと共に基板の底部を除去すれば、柱状部の底部に対応する部分もシンチレータセルの一部となり、さらにセルの長尺化を図ることができる。なお、加工ベースと共に溝付きシンチレータ基板の底部の全てを除去してもよい。

前記溝に固定化部材を充填することで前記柱状部間の隙間を固定してもよい。加工ベースと共に基板の底部を研磨などで除去する際に、柱状部間の隙間が固定化部材で充填してあることで、シンチレータセル自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。また、柱状部間の隙間のみでなく、アレイ状に配置される複数の柱状部の外周部も、固定化部材で覆うことも好ましい。その場合には、アレイの外周部に配置されるシンチレータセル自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。

好ましくは、前記固定化部材は、前記シンチレータセルの内部で発生する光を反射させる反射材を含む。その場合には、固定化部材を除去することなく、そのまま放射線検出装置の一部として用いることができる。

前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記柱状部の頭頂部に固定ベースを固定することで、複数の前記柱状部の頭頂部を固定してもよい。固定ベースを柱状部の頭頂部に固定することで、より効果的に、シンチレータセル自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を抑制することができる。

前記固定ベースは、前記シンチレータセルに対応するフォトディテクタを有していてもよい。本発明によって得られるシンチレータアレイを含む放射線検出装置は、各セルの発光量分布から対象物の状態を検知する装置へ適用することが考えられる。その装置では、シンチレータアレイを光量検出素子と組み合わせ使用することになるため、加工工程において、あらかじめフォトディテクタを持つ固定ベースを使用することで、別途、フォトディテクタを取り付ける必要がなくなり、手間を省くことが可能となる。すなわち、固定ベースは、除去されることなく、放射線検出装置の一部として用いることができる。

前記加工ベースとしては、特に限定されないが、後の研磨工程における研削性を考慮すると、所定の強度を有しつつ、研削性が高い材料を用いることが好ましい。たとえばフェライトベース、シリコンウエハを用いることができ、上記の観点からすればシリコンウエハを用いることが好ましい。

前記溝付きシンチレータ基板の前記底部と加工ベースとは接着剤で固定されてもよい。溝付きシンチレータ基板を加工ベースに固定するにあたり、加工ベースの表面に熱発泡シートを貼り付け、熱発泡シートを介して固定する手法や、同様に紫外線剥離シートを貼り付ける手法を取り得る。研磨時の固定強度をより強固に確保するといった観点からすると、接着剤を用いることが好ましい。ここで用いる接着剤としては耐水性の高いものを用いることが好ましく、テルペンフェノール樹脂系ホットメルト接着剤である、日化精工社製アルコワックス（登録商標）が好ましい。その理由としては、研磨工程において湿式研磨を行う際に水分によって固着力が低下する恐れが生じずに適切な固着強度を確保可能な点が挙げられる。

前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記溝の深さをＺ１ａとし、前記底部を含む前記溝付きシンチレータ基板の全高さをＺ０とする場合に、Ｚ１ａ／Ｚ０が０．５よりも大きい。このように構成することで、高アスペクト比かつ狭ピッチのセルを備えたシンチレータアレイを得ることができる。

本発明に係るシンチレータアレイは、上述したシンチレータアレイの製造方法により得ることができる。本発明では、それぞれのシンチレータセルでの放射線が入射するセル幅Ｘ１が５００μｍ以下であり、それぞれのシンチレータセルの長手方向長さＺ１ａが１００μｍ以上である高アスペクト比のセルを持つシンチレータアレイが実現可能である。

また、Ｘ１／Ｚ１ａ＜５となるシンチレータアレイとすることが可能である。

さらに、Ｘ１が５００μｍ以下かつＺ１ａが１００μｍ以上であって、Ｘ１／Ｚ１ａ＜５となる条件を満たすシンチレータアレイであればなお好ましい。

本発明の一実施形態に係るシンチレータアレイを含む放射線検出装置の斜視図である。 図２（Ａ）は図１に示すシンチレータアレイの製造過程を示す平面側断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すIIＢ−IIＢ線に沿う断面図である。 図３Ａは図２Ｂの続きの工程を示す断面図である。 図３Ｂは図３Ａの続きの工程を示す断面図である。 図３Ｃは図３Ｂの続きの工程を示す断面図である。 図３Ｄは図３Ｃの続きの工程を示す断面図である。 図４Ａは本発明の他の実施形態に係る製造方法を示す図３（Ａ）の続きの工程を示す断面図である。 図４Ｂは図４Ａの続きの工程を示す断面図である。 図４Ｃは図４Ｂの続きの工程を示す断面図である。 図５Ａは本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法を示す図４（Ａ）の続きの工程を示す断面図である。 図５Ｂは図５Ａの続きの工程を示す断面図である。 図６Ａは本発明の他の実施形態に係る製造方法を示す図３Ｂの続きの工程を示す断面図である。 図６Ｂは図６Ａの続きの工程を示す断面図である。 図６Ｃは図６Ｂの続きの工程を示す断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１０は、シンチレータアレイ２０と、フォトディテクタ３０とを有する。この装置１０は、たとえば入射面２０ａに入射する放射線の分布を検出する装置であり、人体および動植物の断層像だけでなく、物品の内部の透視等のセキュリティ装置等の各種検査装置としても適用できる。

シンチレータアレイ２０では、Ｚ軸方向に細長いロッド状のシンチレータセル２２がＸ軸およびＹ軸に沿って行列状（アレイ状）に配置してある。なお、図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、相互に略垂直であり、Ｚ軸が、シンチレータセル２２の長手方向に一致する。各シンチレータセル２２の周囲隙間には、反射用被覆部２４が介在してある。各シンチレータセル２２は、シンチレータ素材で構成してあり、入射面２０ａから入射した放射線は、その放射線強度に応じて、セル２２の内部でシンチレーション光に変換される。

各セル２２の内部で発生するシンチレーション光は、各セル２２の内部で、反射用被覆部２４と各セル２２との界面で反射を繰り返し、入射面２０ａと反対側の出射面２０ｂから出射してフォトディテクタ３０（光量検出素子）へと導かれる。光量検出素子は、たとえばフォトダイオードなどで構成され、各シンチレータセル２２の出射面２０ｂに対応して、フォトディテクタ３０の表面に行列状に配置してある。フォトディテクタ３０では、各セル２２の内部で発生するシンチレーション光の光量を電気信号に変換する。

各シンチレータセル２２のＸ軸方向の幅（セル幅）Ｘ１は、特に限定されないが、本実施形態では、５００μｍ以下とすることができ、さらに好ましくは２００μｍ以下である。また、各シンチレータセル２２のＹ軸方向の幅（セル幅）Ｙ１は、幅Ｘ１と略同一であっても良く、Ｘ１＜Ｙ１となっていても良い。

シンチレータセル２２がＹ軸方向に配置されるピッチ間隔Ｙｐは、ピッチ間隔Ｘｐと略同一であっても異なっていてもよい。

本実施形態では、各セル２２のＺ軸方向の長さ（長手方向長さ）Ｚ１は、好ましくは１００μｍ以上とすることができ、さらに好ましくは３００μｍ以上である。本実施形態では、セル２２の代表的な幅Ｘ１に対する長さＺ１の比を示すアスペクト比（Ｘ１／Ｚ１）は、好ましくは５以下にすることが可能であり、さらに好ましくは１以下である。

各シンチレータセル２２は、シンチレーション現象を起こす物質で構成してある。シンチレーション現象とは、アルファ線、ガンマ線、エックス線もしくは中性子線などの電離作用を有する粒子、いわゆる電離放射線を物質が吸収して電子が励起するときに、吸収したエネルギーを可視光または紫外光や赤外線として電磁波を放出する緩和現象のことである。また、シンチレーション光とはシンチレーション現象の際に放出される光のことをいう。

シンチレータセル２２を構成するシンチレータ材料としては、特に限定されないが、たとえば希土類ハロゲン化物単結晶、パイロクロア型酸化物系のシンチレータ材料、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２ Ｏ_２ Ｓ：Ｐｒ）などの多結晶シンチレータ、ルテチウムオルソシケート（Ｌｕ_２ ＳｉＯ_５ ：Ｃｅ）、ガドリニウム−アルミニウム―ガリウムガーネット（Ｇｄ_３ （Ａｌ，Ｇａ）_５ Ｏ_１２ ：Ｃｅ）などの単結晶シンチレータなどが例示される。

反射用被覆部２４は、反射材を含む樹脂で構成される。反射材としては、たとえば酸化チタン、酸化バリウム、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、などの酸化物粉末が例示される。これらは、光反射率が高いため好適である。また、反射材を含む樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂が例示される。

次に、本実施形態に係るシンチレータアレイ２０の製造方法について説明する。

まず、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すシンチレータ基板２２ａを準備する。シンチレータ基板２２ａは、図１に示すシンチレータセル２２を構成するシンチレータ材料から成る。本実施形態の方法では、図２（Ｂ）に示す高さＺ０のシンチレータ材料から成るブロックを製造した後、その表面に、図２（Ａ）に示すように、格子状の溝２２ｃを形成する。

各溝２２ｃのＸ軸方向の幅Ｘ２は、前述したピッチ間隔Ｘｐから各セル２２のＸ軸方向の幅Ｘ１を引いた幅に相当（Ｘ２＝Ｘｐ−Ｘ１）し、溝２２ｃを形成するための研削手段に依存して決定される。すなわち、各幅Ｘ２はそれぞれのシンチレータセル同士の間隔に相当する。各幅Ｘ２は、好ましくは２００μｍ以下である、また、各溝２２ｃのＹ軸方向の幅Ｙ２は、前述したピッチ間隔Ｙｐから各セル２２のＹ軸方向の幅Ｙ１を引いた幅に相当（Ｙ２＝Ｙｐ−Ｙ１）し、溝２２ｃを形成するための研削手段に依存して決定される。各幅Ｙ２は、各幅Ｘ２と同様であってもよく、異なっていてもよい。

溝２２ｃを形成する研削手段としては、特に限定されないが、回転刃による研削、レーザーによる研削、ダイヤモンドワイヤーによる研削などの研削手段が用いられる。

各溝２２ｃは、複数の柱状部２２ｂが溝２２ｃで仕切られており、複数の柱状部２２ｂが溝２２ｃの底部２２ｄで連結されるように形成される。各溝２２ｃの深さＺ１ａは、図１に示すシンチレータセル２２の長さＺ１と同じまたはそれ以上となるように決定される。本実施形態では、各溝２２ｃの深さＺ１ａは、全て同じである。なお、底部２２ｄの厚み（Ｚ０−Ｚ１ａ）は、研削手段により切断されない部分の厚みに対応し、好ましくはＺ１ａ／Ｚ０が０．５よりも大きく成るように決定される。このようにして、溝２２ｃ付きのシンチレータ基板２２ａが得られる。基板２２ａにおいて、Ｘ軸およびＹ軸に沿って行列状に配置される柱状部２２ｂが、図１に示すシンチレータセル２２となる部分である。

なお、本実施形態では、基板２２ａに溝２２ｃを形成する前に、各柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部（図２（Ｂ）では図示の上）となる表面を研磨して磨いておくことが好ましい。各柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部となる表面は、図１の装置１０において、出射面２０ｂとなる面に対応するからである。放射線の乱反射を抑制するためにはその表面が滑らかであることが好ましい。よって、各柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部となる表面は、その表面粗さが、好ましくは、ＪＩＳ ０６０１−２００１において、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下と成るように研磨することが好ましい。

次に、図３Ａに示すように、溝２２ｃ付きのシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄの裏面（溝２２ｃと反対側）を加工ベース４０に固定する。シンチレータ基板２２ａを加工ベース４０に固定するにあたり、加工ベース４０の表面に熱発泡シートを貼り付け、熱発泡シートを介して固定する手法や、同様に紫外線剥離シートを貼り付ける手法を取り得る。研磨時の固定強度をより強固に確保するといった観点からすると、接着剤を用いることが好ましい。用いる接着剤としては、耐水性の高いテルペンフェノール系接着剤は研磨工程において湿式研磨を行う際に水分によって固着力が低下する恐れが生じずに適切な固着強度を確保可能な点で好ましい。

加工ベース４０としては、特に限定されないが、後の研磨工程における研削性を考慮すると、所定の強度を有しつつ、研削性が高い材料を用いることが好ましい。たとえばフェライトベース、シリコンウエハを用いることができ、上記の観点からすればシリコンウエハを用いることが好ましい。加工ベース４０のＺ軸方向の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、底部２２ｄのＺ軸方向の厚みに比較して、０．５〜１０倍程度の厚みである。後工程における研磨時の強度と研削性のバランスなどにより決定される。

次に、図３Ｂに示すように、シンチレータ基板２２ａにおける複数の柱状部２２ｂのＺ軸方向の全ての頭頂部を連絡するように、固定ベース５０を固定化部材として各柱状部２２ｂの頭頂部に固定して取り付ける。固定ベース５０の固定は、加工ベース４０の固定と同様にして行うことができる。すなわち、熱発泡シートや紫外線剥離シートなどを用いる固定方法を用いることができるが、接着剤による固定が好ましい。

固定ベース５０は、加工ベース４０と同じ材質で構成されていてもよいが、異なる材質で構成されていてもよい。固定ベース５０は、図３Ｃに示すように、たとえば設置台７０の上に固定して設置されて、研磨部材（研削部材を含む）６０により、加工ベース４０と共にシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄを研磨（研削を含む）して除去する際に用いられる。本実施形態では、研磨部材６０により加工ベース４０と共にシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄを研磨して除去する際に、固定ベース５０は、複数の柱状部２２ｂに不均一な力が作用しないように、これらを固定するために用いられる。

研磨部材６０としては、加工ベース４０およびシンチレータ材料から成る底部を研磨して除去するために都合がよいもので構成され、たとえばダイヤモンド研削砥石が用いられる。研磨部材６０は、加工ベース４０およびシンチレータ材料から成る底部を研磨して除去するために、これらに対して所定速度で相対移動する。

いずれにしても、本実施形態の研磨工程により、加工ベース４０と底部２２ｄとは、連続して順次、研磨により除去され、図３Ｄに示すように、固定ベース５０の上には、Ｘ軸およびＹ軸に沿って所定隙間で行列状に配列された柱状部２２ｂのみが残される。柱状部２２ｂのそれぞれがシンチレータセル２２となり、これらの組み合わせが、シンチレータアレイ２０となる。

本実施形態では、図３Ｃに示す底部２２ｄを研磨により除去する際に、それぞれの柱状部２２ｂの底部側表面も研磨されて、図３Ｄに示す入射面２０ａとなる。すなわち、各セル２２の入射面２０ａも研磨されることで、入射面２０ａでの放射線の入射効率も向上する。各セル２２の入射面２０ａは、その表面粗さが、好ましくは、ＪＩＳ ０６０１−２００１において、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下に成るように研磨されていることが好ましい。

また、各セル２２の高さＺ１も均一にすることができる。この高さＺ１は、前述した図２（Ｂ）に示す各溝２２ｃの深さＺ１ａと同等以下であり、図１に示すセル２２の高さＺ１と同じである。

次に、図３Ｄに示す固定ベース５０の上に形成されたシンチレータアレイ２０における各セル２２の間の隙間と、シンチレータアレイ２０の外周部には、図１に示す反射用被覆部２４が取り付けられる。反射用被覆部２４を取り付けるための方法としては、特に限定されないが、たとえば固定ベース５０の上に形成されたシンチレータアレイ２０を金型の内部に入れて、反射用被覆部２４を構成するための反射材混入樹脂を充填する。

その後に、固定ベース５０をシンチレータアレイ２０から取り除き、図１に示すフォトディテクタ３０をシンチレータアレイ２０に取り付ければよい。なお、固定ベース５０は、好ましくは、シリコンウエハ、フェライトベースなどで構成されることが好ましい。なお。固定ベース５０は、たとえば図１に示すフォトディテクタ３０自体であってもよく、その場合には、図３Ｄに示す固定ベース５０は、除去されることなく、そのまま、図１に示すフォトディテクタ３０として用いられる。

図１に示す本実施形態によって得られるシンチレータアレイ２０を含む放射線検出装置１０は、各セル２２の発光量分布から対象物の状態を検知する装置へ適用することが考えられる。その装置１０では、シンチレータアレイ２０を光量検出素子と組み合わせ使用することになるため、加工工程において、あらかじめフォトディテクタ３０を持つ固定ベース５０を使用することで、別途、フォトディテクタ３０を取り付ける必要がなくなり、手間を省くことが可能となる。すなわち、固定ベース５０は、除去されることなく、放射線検出装置の一部として用いることができる。

本実施形態に係るシンチレータアレイ２０の製造方法では、溝２２ｃを持つシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄを直接に除去するのではなく、研磨部材６０などを用いて加工ベース４０と共に基板２２ａの底部２２ｄを除去する。そのため、シンチレータセル２２の微細化や長尺化、あるいはセル２２同士の間隔の狭小化が進んだとしても、底部２２ｄの除去工程において加わる応力によって、シンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合を発生する恐れが少ない。

なお、加工ベース基板４０が固定されるシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄの表面（裏面）に凹凸が形成されている場合に、その部分に直接に研磨部材６０を接触させて研磨を行い、底部を除去しようとすると、研磨部材６０が基板底部の表面（裏面）に不均一に接触する。そのため、研磨部材６０に接触している基板底部の表面（凸部分）と対角に位置する柱状部に研磨力が集中して該当する柱状部の破損につながる恐れがある。

このような場合であっても、本実施形態の方法では、図３Ｃに示すように、加工ベース４０がシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄの凹凸表面２２ｅを覆うため、研磨面に対して均等な力がおよぶこととなる。このため、柱状部２２ｂ（シンチレータセル２２）の破損を有効に防ぐことが可能となる。これは、加工ベース４０が研磨加工に対して適切な硬さ（加工ベース４０が基板２２ａの底部２２ｄよりも研削性に優れている）であればより効果的である。また、加工ベース４０と底部２２ｄとが接着層を介して固定される時には、接着層によって当該凹凸表面２２ｅの凸状部位が埋もれ、結果的に平坦化されるために好ましい。

また本実施形態の方法では、図２（Ｂ）に示すように、シンチレータ基板２２ａにおける複数の溝２２ｃの深さをＺ１ａとし、底部２２ｄを含むシンチレータ基板２２ａの全高さをＺ０とする場合に、Ｚ１ａ／Ｚ０が０．５よりも大きく、好ましくは、０．６〜０．９、さらに好ましくは、０．７〜０．８である。このように構成することで、研磨により除去される底部２２ｄの厚み部分も少なく、しかも、高アスペクト比かつ狭ピッチのセル２２を備えたシンチレータアレイ２０を得ることができる。

第２実施形態
本発明の第２実施形態では、以下に示す製造工程を採用する以外は、第１実施形態と同様であり、共通する部分の説明は一部省略し、相違している部分について詳細に説明する。

本実施形態では、図３Ａに示すように、溝２２ｃ付きのシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄの裏面（溝２２ｃと反対側）を加工ベース４０に固定した後、図４Ａに示すように、溝２２ｃに固定化部材としての充填固化部材５２を充填すると共に、柱状部２２ｂと底部２２ｄとを含む基板２２ａの外周部を、充填固化部材５２で覆う。このようにして、少なくとも柱状部２２ｂ間の溝２２ｃを充填固化部材５２で充填して、柱状部２２ｂの間の隙間距離を固定する。

その後に、たとえば柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部を充填固化部材５２と共に研磨すれば、各柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部が均一に研磨されて、図１に示すセル２２の出射面２０ｂが研磨面となり、出射面２０ｂから出射される光の出射効率が向上する。なお、この場合の研磨は、削って除去することが目的ではなく、セル２２の出射面２０ｂを滑らかにすることである。

次に本実施形態では、図４Ｂに示すように、柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部が設置台７０の上に設置されるように、基板２２ａを設置して固定し、図３Ｃに示す研磨工程と同様にして、研磨部材６０を用いて、加工ベース４０と底部２２ｄとを研磨により除去する。その結果、図４Ｃに示すように、底部２２ｄが完全に除去され、充填固化部材５２の内部でＸ軸方向とＹ軸方向に沿ってセル２２が行列状に配列してあるシンチレータアレイ２０を形成することができる。

充填固化部材５２としては、特に限定されないが、図１に示す反射用被覆部２４を構成する部材と同じものを用いれば、そのまま図４Ｃに示すシンチレータアレイ２０を、図１に示すフォトディテクタ３０に取り付ければ装置１０が完成する。なお、充填固化部材５２の成形方法としては、反射用被覆部２４と同様にして行うことができる。

また、充填固化部材５２として、反射用被覆部２４とは異なる部材で構成してもよく、その場合には、充填固化部材５２が取り除かれた後に、反射用被覆部２４が形成される。その場合には、充填固化部材５２としては、取り除きが容易な部材または形態であることが好ましく、たとえば粘土状物質を固形化させたものでもよい。

本実施形態においても、加工ベース４０と共に基板２２ａの底部２２ｄを研磨などで除去する際に、柱状部２２ｂ間の隙間が固定化部材としての充填固化部材５２で充填してあることで、シンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。また、柱状部２２ｂ間の隙間のみでなく、アレイ状に配置される複数の柱状部２２ｂの外周部も、固定化部材としての充填固化部材５２で覆ってあるので、アレイ２０の外周部に配置されるシンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。

なお、充填固化部材５２で覆う工程は必ずしも必要ではなく、反射材のみで固定しても可能である。

第３実施形態
本発明の第３実施形態では、以下に示す製造工程を採用する以外は、第２実施形態と同様であり、共通する部分の説明は一部省略し、相違している部分について詳細に説明する。

本実施形態では、図４Ａに示すように、溝２２ｃに固定化部材としての充填固化部材５２を充填すると共に、柱状部２２ｂと底部２２ｄとを含む基板２２ａの外周部を、充填固化部材５２で覆った後に、図５Ａに示すように、固定ベース５０を取り付ける。なお、固定ベース５０を取り付ける前に、第２実施形態と同様に、たとえば柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部を充填固化部材５２と共に研磨することが好ましい。

固定ベース５０は、全ての柱状部２２ｂのＺ軸方向の頭頂部が固定ベース５０に固定されるようにして行うことが好ましい。次に本実施形態では、固定ベース５０が設置台７０の上に設置されるように、基板２２ａを設置して固定し、図３Ｃに示す研磨工程と同様にして、研磨部材６０を用いて、加工ベース４０と底部２２ｄとを研磨により除去する。その結果、図５Ｂに示すように、固定ベース５０の上で、底部２２ｄが完全に除去され、充填固化部材５２の内部でＸ軸方向とＹ軸方向に沿ってセル２２が行列状に配列してあるシンチレータアレイ２０を形成することができる。

固定ベース５０としては、第１実施形態と同様に、何でもよいが、特に、図１に示すフォトディテクタ３０を含むものであれば、固定ベース５０を取り除くことなく、そのまま図１に示す装置１０のフォトディテクタ３０として流用することができる。また、本実施形態においては、充填固化部材５２が図１に示す反射用被覆部２４を兼ねていれば、そのまま装置１０を構成することができる。

本実施形態においても、加工ベース４０と共に基板２２ａの底部２２ｄを研磨などで除去する際に、柱状部２２ｂ間の隙間が固定化部材としての充填固化部材５２で充填してあることで、シンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。また、柱状部２２ｂ間の隙間のみでなく、アレイ状に配置される複数の柱状部２２ｂの外周部も、固定化部材としての充填固化部材５２で覆ってあるので、アレイ２０の外周部に配置されるシンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。

第４実施形態
本発明の第４実施形態では、以下に示す製造工程を採用する以外は、第１実施形態と同様であり、共通する部分の説明は一部省略し、相違している部分について詳細に説明する。

本実施形態では、図３Ｂに示すように、シンチレータ基板２２ａにおける複数の柱状部２２ｂのＺ軸方向の全ての頭頂部を連絡するように、固定ベース５０を固定化部材として各柱状部２２ｂの頭頂部に固定して取り付けた後に、図６Ａに示す工程を行う。すなわち、少なくとも溝２２ｃに対応する位置で、加工ベース４０と共に溝２２ｃ付きのシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄを研磨により除去する。

本実施形態において、溝２２ｄに対応する位置でのみ、加工ベース４０と共に基板２２ａの底部を除去するための図６Ａに示す研磨部材６０ａとしては、溝に対応した回転刃のようなものを用いてもよい。実際の回転刃による研削に際しては、たとえばＸ軸方向に長い複数（または単一）の回転刃を用いて、Ｘ軸方向に沿って複数の研削跡を形成した後に、Ｙ軸方向に長い複数（または単一）の回転刃を用いて、Ｙ軸方向に沿って複数の研削跡を形成すればよい。回転刃としてはダイヤモンド砥石で形成された回転刃を用いる。なお、これ以外の材質によって形成された回転刃であってもよく、レーザなどを用いてもよい。

このように研磨部材６０ａとして回転刃を用いる場合においては、底部２２ｄの厚み分がそのままセル２２の高さとして残存するため、より高さのあるセル２２を得ることが可能となる。すなわち、本実施形態においては、溝２２ｄに対応する位置でのみ、加工ベース４０と共に基板２２ａの底部を除去するため、柱状部２２ｂの底部２２ｄに対応する部分も、図６Ｃに示すシンチレータセル２２の一部となり、さらにセル２２の長尺化を図ることができる。

また本実施形態においても、溝２２ｃを持つシンチレータ基板２２ａの底部２２ｄを直接に除去するのではなく、研磨部材６０ａなどを用いて加工ベース４０と共に基板２２ａの底部２２ｄの一部を除去する。そのため、シンチレータセル２２の微細化や長尺化、あるいはセル２２同士の間隔の狭小化が進んだとしても、底部２２ｄの除去工程において加わる応力によって、シンチレータセル２２自体の反り・欠陥・割れ・カケ等の不具合を発生する恐れが少ない。また、本実施形態においても、第２実施形態および第３実施形態の充填固化部材５２を併用して用いてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、反射用被覆部２４を含むシンチレータアレイ２０の入射面２０ａは、平面であるが、平面のみでなく、たとえば円弧状の曲面であってもよい。また、シンチレータアレイ２０におけるシンチレータセル２２の配置数（Ｘ軸方向の配置数あるいはＹ軸方向の配置数など）は、特に限定されず、必要とされる放射線強度分布の解像度、分解能、放射線源の種類、検出面積などに応じて決定される。

て １０… 放射線検出装置
２０… シンチレータアレイ
２０ａ… 入射面
２０ｂ… 出射面
２２… シンチレータセル
２２ａ… シンチレータ基板
２２ｂ… 柱状部
２２ｃ… 溝
２２ｄ… 底部
２２ｅ… 凹凸表面
２４… 反射用被覆部
３０… フォトディテクタ
４０… 加工ベース
５０… 固定ベース（固定化部材）
５２… 充填固化部材（固定化部材）
６０… 研磨部材
６０ａ… 研磨部材
７０… 設置台

Claims (13)

1. 複数の柱状部が溝で仕切られており、複数の前記柱状部が前記溝の底部で連結されている溝付きシンチレータ基板を準備する工程と、
   前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を加工ベースに固定する工程と、
   前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記柱状部の頭頂部または前記柱状部間の隙間を固定する工程と、
   前記加工ベースと共に前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を除去して、複数の前記柱状部を分離させてシンチレータセルとする工程とを有するシンチレータアレイの製造方法。
2. 少なくとも前記溝に対応する位置で、前記加工ベースと共に前記溝付きシンチレータ基板の前記底部を除去する請求項１に記載のシンチレータアレイの製造方法。
3. 前記溝に固定化部材を充填することで前記柱状部間の隙間を固定する請求項１または２に記載のシンチレータアレイの製造方法。
4. 前記固定化部材は、前記シンチレータセルの内部で発生する光を反射させる反射材を含む請求項３に記載のシンチレータアレイの製造方法。
5. 前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記柱状部の頭頂部に固定ベースを固定することで、複数の前記柱状部の頭頂部を固定する請求項１〜４のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
6. 前記固定ベースは、前記シンチレータセルに対応するフォトディテクタを有する請求項５に記載のシンチレータアレイの製造方法。
7. 前記加工ベースは、シリコンウエハである請求項１〜６のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
8. 前記溝付きシンチレータ基板の前記底部と加工ベースとは接着剤で固定される請求項１〜７のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
9. 前記溝付きシンチレータ基板における複数の前記溝の深さをＺ１ａとし、前記底部を含む前記溝付きシンチレータ基板の全高さをＺ０とする場合に、Ｚ１ａ／Ｚ０が０．５よりも大きい請求項１〜８のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
10. 請求項１〜９に記載のシンチレータアレイの製造方法により得られるシンチレータアレイ。
11. それぞれのシンチレータセルでの放射線が入射するセル幅が５００μｍ以下であり、それぞれのシンチレータセルの長手方向長さが１００μｍ以上である請求項１０に記載のシンチレータアレイ。
12. それぞれのシンチレータセルにおける一方の頭頂部または両方の頭頂部における表面粗さがＪＩＳ ０６０１−２００１にて規定されるＲａで０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載のシンチレータアレイ。
13. それぞれのシンチレータセル同士の間隔が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載のシンチレータアレイ。

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