JP2720159B2 - 多素子放射線検出器及びその製造方法 - Google Patents
多素子放射線検出器及びその製造方法Info
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- JP2720159B2 JP2720159B2 JP63014443A JP1444388A JP2720159B2 JP 2720159 B2 JP2720159 B2 JP 2720159B2 JP 63014443 A JP63014443 A JP 63014443A JP 1444388 A JP1444388 A JP 1444388A JP 2720159 B2 JP2720159 B2 JP 2720159B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は放射線検出器に係り、特に全身用Ｘ線コンピ
ュータ断層撮影装置（以下Ｘ線CTと略記する）に好適な
Ｘ線検出器に関する。
ュータ断層撮影装置（以下Ｘ線CTと略記する）に好適な
Ｘ線検出器に関する。
従来のＸ線CT用Ｘ線検出器はたとえば特公昭60−5842
9号に記載のように希ガスの電離作用を利用した電離箱
Ｘ線検出器が多様されていたが、高分解能，小型化，低
コスト化をめざして蛍光体を用いた固体検出器の開発が
進められている。このような固体検出器の例としては特
開昭60−263456号，特開昭59−81575号，特開昭59−141
087号，米国特許4429227号等に記載のものがある。固体
検出器の典型的な構成を特開昭60−263456号に記載の内
容により説明する。固体検出器は入射Ｘ線による発光部
分とこの発光を受光検出する光電変換部分とからなる。
第３図は発光部分の構成を示しており、シンチレータ素
子141を光反射剤が塗布されたＸ線吸収率の大きい重金
属の薄板からなる仕切板140を介して順次接着した多チ
ャンネル型シンチレータ素子体145が製作される。受光
部分は種々のタイプの光電変換素子が使用されるが、第
３図に示すような多チャンネル型シンチレータ素子体に
対応すべく多チャンネル型光電変換素子が多用されてい
る。光電変換素子としてはPIN,PNタイプのシリコンフォ
トダイオードが使用されることが多い。第４図は多チャ
ンネル型光電変換素子の構成を示す。一枚の半導体基板
110の上に複数個の光検出素子である光電変換素子116が
形成されており半導体基板110は絶縁基板109と一体とな
っている。固体検出器は第３図に示す多チャンネル型シ
ンチレータ素子体145を第４図に示す多チャンネル型光
電変換素子に光学的透明接着剤を用いて各々のチャンネ
ルが一致するように接着結合し製造される。
9号に記載のように希ガスの電離作用を利用した電離箱
Ｘ線検出器が多様されていたが、高分解能，小型化，低
コスト化をめざして蛍光体を用いた固体検出器の開発が
進められている。このような固体検出器の例としては特
開昭60−263456号，特開昭59−81575号，特開昭59−141
087号，米国特許4429227号等に記載のものがある。固体
検出器の典型的な構成を特開昭60−263456号に記載の内
容により説明する。固体検出器は入射Ｘ線による発光部
分とこの発光を受光検出する光電変換部分とからなる。
第３図は発光部分の構成を示しており、シンチレータ素
子141を光反射剤が塗布されたＸ線吸収率の大きい重金
属の薄板からなる仕切板140を介して順次接着した多チ
ャンネル型シンチレータ素子体145が製作される。受光
部分は種々のタイプの光電変換素子が使用されるが、第
３図に示すような多チャンネル型シンチレータ素子体に
対応すべく多チャンネル型光電変換素子が多用されてい
る。光電変換素子としてはPIN,PNタイプのシリコンフォ
トダイオードが使用されることが多い。第４図は多チャ
ンネル型光電変換素子の構成を示す。一枚の半導体基板
110の上に複数個の光検出素子である光電変換素子116が
形成されており半導体基板110は絶縁基板109と一体とな
っている。固体検出器は第３図に示す多チャンネル型シ
ンチレータ素子体145を第４図に示す多チャンネル型光
電変換素子に光学的透明接着剤を用いて各々のチャンネ
ルが一致するように接着結合し製造される。
このように各々のチャンネルが一致するためには第３
図に示す多チャンネル型シンチレータ素子体145の寸法
精度、とくにシンチレータ素子のピッチ精度及び上記素
子体の幅寸法の精度が重要であり、チャンネルの不一致
は各々のチャンネルの検出感度のバラツキの原因となり
Ｘ線CT画像にアーチファクト（偽像）を与える。また多
チャンネル型シンチレータ素子体145の多チャンネル型
光電変換素子との接着結合面は平坦でなければならな
い。上記素子体の蛍光出力面の凹凸，仕切板のシンチレ
ータ高さ方向での凹凸，及び光電変換素子の受光面の凹
凸はチャンネル間の光漏洩の原因となりやはりＸ線CT画
像にアーチファクトを与える。第３図に示すような多チ
ャンネル型シンチレータ素子体145の製造は高精度を要
求される複雑な工程を必要とする。第５図は特開昭59−
81575号に記載される多チャンネル型シンチレータ素子
体145の改良された製造方法の概要を示す。所定の寸法
を有するシンチレータ薄板141と仕切板140を接着剤によ
り交互に所定数だけ接着一体化し、接着剤の固化後ダイ
ヤモンドカッター、あるいはマルチワイヤソーにより多
チャンネル型シンチレータ素子体145を効率良く製作す
る方法である。先に記述したように上記素子体145は高
精度が要求されるため，多数のシンチレータ薄板141と
仕切板140の接着に関連しては各々の接着面での接着層
の厚さを均一に精度良く行う必要がある。以上説明した
従来技術例ではシンチレータ141と仕切板140は同じ高さ
を有しており入射Ｘ線に対して指向性は小さく、散乱線
入射量の大きいタイプの検出器となっている。第６図，
第７図に示す従来技術例は散乱線入射量を低減させたタ
イプの検出器である。第６図は米国特許4429227号に記
載された従来技術例であり、散乱線入射量を低減させる
コリメータ板と同時に隣接チャンネル間の光漏洩を防止
する仕切板を兼ねたタングステンあるいは高密度物質よ
りなる薄板150がシンチレータ151と一定位置関係を維持
している。シンチレータ151は光学グリース152を介して
基板154上のフォトダイオード153の受光面155に対向し
ている。この例では薄板150が複雑な形状を必要とし、
薄板150と受光面155の間の隙間を介しての隣接チャンネ
ル間での光漏洩が存在する。第７図は特開昭59−141087
号に記載された従来技術例であり、シンチレータ材料と
してタングステン酸カドミウム結晶162を使用した例で
ありＸ線吸収が大きいことを利用したシンチレータ素子
の間の仕切板を省略したものでありシンチレータ162の
表面には光反射層161が形成され隣接チャンネルへの光
漏洩を防止している。コリメータ部材160はシンチレー
タ部材の接合部に位置するように治具を使用しておかれ
る。シンチレータ素子は光学カップラを介して基板164
上の受光素子163に対向する。この例ではコリメータ部
分の製造とＸ線検出素子部分の製造が独立できる長所が
あるが第６図に示す例と同様にシンチレータは１個づつ
必要な精度で加工し必要に応じてシンチレータ表面の光
学的な処理を施す必要があり多数の工程が要求されてい
る。
図に示す多チャンネル型シンチレータ素子体145の寸法
精度、とくにシンチレータ素子のピッチ精度及び上記素
子体の幅寸法の精度が重要であり、チャンネルの不一致
は各々のチャンネルの検出感度のバラツキの原因となり
Ｘ線CT画像にアーチファクト（偽像）を与える。また多
チャンネル型シンチレータ素子体145の多チャンネル型
光電変換素子との接着結合面は平坦でなければならな
い。上記素子体の蛍光出力面の凹凸，仕切板のシンチレ
ータ高さ方向での凹凸，及び光電変換素子の受光面の凹
凸はチャンネル間の光漏洩の原因となりやはりＸ線CT画
像にアーチファクトを与える。第３図に示すような多チ
ャンネル型シンチレータ素子体145の製造は高精度を要
求される複雑な工程を必要とする。第５図は特開昭59−
81575号に記載される多チャンネル型シンチレータ素子
体145の改良された製造方法の概要を示す。所定の寸法
を有するシンチレータ薄板141と仕切板140を接着剤によ
り交互に所定数だけ接着一体化し、接着剤の固化後ダイ
ヤモンドカッター、あるいはマルチワイヤソーにより多
チャンネル型シンチレータ素子体145を効率良く製作す
る方法である。先に記述したように上記素子体145は高
精度が要求されるため，多数のシンチレータ薄板141と
仕切板140の接着に関連しては各々の接着面での接着層
の厚さを均一に精度良く行う必要がある。以上説明した
従来技術例ではシンチレータ141と仕切板140は同じ高さ
を有しており入射Ｘ線に対して指向性は小さく、散乱線
入射量の大きいタイプの検出器となっている。第６図，
第７図に示す従来技術例は散乱線入射量を低減させたタ
イプの検出器である。第６図は米国特許4429227号に記
載された従来技術例であり、散乱線入射量を低減させる
コリメータ板と同時に隣接チャンネル間の光漏洩を防止
する仕切板を兼ねたタングステンあるいは高密度物質よ
りなる薄板150がシンチレータ151と一定位置関係を維持
している。シンチレータ151は光学グリース152を介して
基板154上のフォトダイオード153の受光面155に対向し
ている。この例では薄板150が複雑な形状を必要とし、
薄板150と受光面155の間の隙間を介しての隣接チャンネ
ル間での光漏洩が存在する。第７図は特開昭59−141087
号に記載された従来技術例であり、シンチレータ材料と
してタングステン酸カドミウム結晶162を使用した例で
ありＸ線吸収が大きいことを利用したシンチレータ素子
の間の仕切板を省略したものでありシンチレータ162の
表面には光反射層161が形成され隣接チャンネルへの光
漏洩を防止している。コリメータ部材160はシンチレー
タ部材の接合部に位置するように治具を使用しておかれ
る。シンチレータ素子は光学カップラを介して基板164
上の受光素子163に対向する。この例ではコリメータ部
分の製造とＸ線検出素子部分の製造が独立できる長所が
あるが第６図に示す例と同様にシンチレータは１個づつ
必要な精度で加工し必要に応じてシンチレータ表面の光
学的な処理を施す必要があり多数の工程が要求されてい
る。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は隣接するチャンネル間での光漏洩が発
生する原因の一つとなる多チャンネル型シンチレータ素
子体の蛍光出力面及び多チャンネル型光電変換素子の受
光面の凹凸の点についてＸ線検出器の製造上の配慮がな
されておらず上記光漏洩を低減するのに限界があるとの
問題があった。また、上記従来技術は複雑な製造工程を
必要とし高精度を有する多チャンネル型シンチレータ素
子体の製造コスト、歩留りに問題があった。
生する原因の一つとなる多チャンネル型シンチレータ素
子体の蛍光出力面及び多チャンネル型光電変換素子の受
光面の凹凸の点についてＸ線検出器の製造上の配慮がな
されておらず上記光漏洩を低減するのに限界があるとの
問題があった。また、上記従来技術は複雑な製造工程を
必要とし高精度を有する多チャンネル型シンチレータ素
子体の製造コスト、歩留りに問題があった。
本発明の課題は単純な製造工程により高精度で隣接す
るチャンネル間での光漏洩を極めて少なくする安価で高
性能なＸ線CT用検出器を提供することにある。
るチャンネル間での光漏洩を極めて少なくする安価で高
性能なＸ線CT用検出器を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の課題は所定の厚さを有するシンチレータ薄板を
多チャンネル型光電変換素子の受光面に光学的に透明な
接着剤により接着固定したのち、多チャンネル型光電変
換素子上で各チャンネルを分離する不感帯の中心位置に
仕切板を挿入する溝をシンチレータ表面より多チャンネ
ル型光電変換素子を形成する半導体基板内部あるいは上
記半導体基板又は薄膜状の光電変換素子を支持あるいは
搭載する電気的絶縁性基板内部にいたるまで形成しこの
溝に仕切板を挿入固定することにより解決される。
多チャンネル型光電変換素子の受光面に光学的に透明な
接着剤により接着固定したのち、多チャンネル型光電変
換素子上で各チャンネルを分離する不感帯の中心位置に
仕切板を挿入する溝をシンチレータ表面より多チャンネ
ル型光電変換素子を形成する半導体基板内部あるいは上
記半導体基板又は薄膜状の光電変換素子を支持あるいは
搭載する電気的絶縁性基板内部にいたるまで形成しこの
溝に仕切板を挿入固定することにより解決される。
［作用］ 仕切板はシンチレータ部、光電変換素子を形成する半
導体基板内部、あるいは上記半導体基板又は薄膜状の光
電変換素子を支持あるいは搭載する電気的絶縁性基板内
部まで形成された溝の底部まで挿入されるので多チャン
ネル型シンチレータ素子体の蛍光出力面及び多チャンネ
ル型光電変換素子の受光面の凹凸に影響されることなく
隣接チャンネル間の光漏洩を極めて少なくすることがで
きる。
導体基板内部、あるいは上記半導体基板又は薄膜状の光
電変換素子を支持あるいは搭載する電気的絶縁性基板内
部まで形成された溝の底部まで挿入されるので多チャン
ネル型シンチレータ素子体の蛍光出力面及び多チャンネ
ル型光電変換素子の受光面の凹凸に影響されることなく
隣接チャンネル間の光漏洩を極めて少なくすることがで
きる。
［実施例］ 以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明す
る。各々のシンチレータ102は光学的に透明な接着層105
を介して多チャンネル型光電変換素子の受光面に対向し
ている。第１図に示した光電変換素子はPINタイプのシ
リコンフォトダイオードを示す。これはP+層106,I層10
7,N+層108からなり電気絶縁性基板109の上にある。上記
受光面は半導体基板表面のうち細長い島状にP+層106が
形成された部分に相当する。シンチレータ102のＸ線入
射側101の面103及びシンチレータ素子長手方向の２つの
側面、即ちＸ線入射面103に直交する面のうち面積の小
さい両側面には光反射層103が形成されている。隣接す
るチャンネル間の光漏洩を防止しかつシンチレータ内部
で発生した蛍光の光電変換素子への集光効率を向上させ
るため最外層が光学的に透明なうすい電気絶縁層を有し
光反射性を有するモリブデン，タンタル，タングステ
ン，鉛あるいはこれらの元素を主成分とする合金等から
なる厚さ0.1〜0.2mmの仕切板104を挿入する溝は隣接す
る受光面106の間にある不感帯の中心位置にあり、ダイ
ヤモンドカッター等の手段により形成されシンチレータ
102,接着層105を通り、Ｉ層107の途中部分まで達してい
る。このような構造体は以下に説明する方法により製作
することができる。第８図は粉体蛍光体、たとえばZnS:
Ag,Ba2GdSbO4，Ba2BiInO6，Ba2BiYO6，GdPb2WO6，La2O2
S:Tb,ZnCdS:Ag,LaOBr:Dy,CdS,等を熱間静水圧加圧法等
によって製造した蛍光体塊、あるいは単結晶、たとえば
Zn2SiO4，CaWO4，CdWO4，ZnWO4,CsI:Na,CsI:Tl,NaI、:T
l,Gd2SiO4:Ce,Bi4Ge3O12，CaF2:Eu等より切り出して製
造した寸法L,W,Hを有する蛍光体ブロック200を示す。Ｗ
×Ｈで規定される２つの面203は最終的にシンチレータ
素子の長手方向に対応する面となり、２つの面203の表
面には硫酸バリウムあるいは二酸化チタン等を含む光反
射剤塗布すること、またはアルミニウム蒸着層等により
光反射層が形成されている。寸法Ｌはシンチレータ素子
長さと等しく、寸法Ｗは多チャンネル型光電変換素子の
チャンネル方向の幅寸法よりやや大きい寸法であればよ
い。寸法Ｈは第９図に示すような所定の厚さｔを有する
シンチレータ薄板102が適当数えられる寸法であればよ
い。第９図は第８図に示す蛍光体ブロック200から切り
出された厚さｔを有するシンチレータ薄板102を示し、
その最大面積を有する面の一方の面には、面203と同様
に光反射層が形成される。このようなシンチレータ薄板
102の光反射層を有しない最大面積をもつ面を多チャン
ネル型光電変換素子110の面に光透過性接着剤により接
着固定する。第10図にこのようにして得られる接着完了
の状態、第11図にその断面を示す。接着層105の存在は
光検出部と発光部を空気層を介して対向設置する場合に
比較し30〜40％の出力向上がえられる長所を有する。第
10図に示すように多チャンネル型光電変換素子の長さは
素子長Ｌより長くなっており隣接する光電変換素子の受
光面106の間にある不感帯の位置が素子の長手方向の両
端側でシンチレータ薄板にさえぎられることなく観測で
きるようになっている。第12図は不感帯の中心位置に形
成された溝190を示しており、電気的な雑音の混入を防
止し光電変換素子を形成している半導体基板の機械強度
を保持するため溝の深さはＩ層107の途中部分までとま
っておりN+層108には達していない。また溝190の幅は不
感帯の幅より小さく仕切板104の厚さよりわずかだけ、
たとえば10〜20ミクロン広げれば十分であり、シンチレ
ータ102の面積を大きくするためには仕切板表面に光反
射性を付与する手段は光反射性塗料を塗布する手段より
むしろ薄いアルミニウム層を蒸着等により形成する手段
がより望ましい。このような仕切板104を溝190の底まで
挿入する。仕切板104の高さは少なくとも第１図におい
て光反射層103と同面となるかわずかだけ凸となるよう
にする。仕切板104の長さは第14図に示すようにシンチ
レータ素子102の長さより長く、素子長手方向の両端に
おける隣接チャンネル間の光漏洩を防止している。挿入
された仕切板104は素子長手方向の両端において接着剤1
20により多チャンネル型光電変換素子110を搭載する基
板109の面にシンチレータ素子103の側面全面と共に強固
に接着固定される。このようにシンチレータ素子は長さ
より長い仕切板を用いるメリットをさらに詳細に述べる
と以下のようになる。もし、シンチレータ素子と同じ長
さの仕切板を用いたとすると、第16図に示す通り両者の
配列のわずかの誤差によりいずれかの端部で仕切板203
がシンチレータ素子205の間に引込んでしまう。すなわ
ち、端部付近に仕切板203が介在しない部分（距離ｄ）
ができ、隣接するシンチレータ素子205間に蛍光302が漏
洩し、クロストークとなる。第16図にて、201は入射ｘ
線、301はｘ線コリメータを示す。クロストーク量は距
離ｄ、シンチレータ素子205のＸ線吸収係数，光吸収係
数,X線エネルギースペクトル，コリメータ開口ｔ、およ
びシンチレータ素子205の形状寸法により決る。第17図
に距離ｄとクロストーク量の関係の一例を示す。
る。各々のシンチレータ102は光学的に透明な接着層105
を介して多チャンネル型光電変換素子の受光面に対向し
ている。第１図に示した光電変換素子はPINタイプのシ
リコンフォトダイオードを示す。これはP+層106,I層10
7,N+層108からなり電気絶縁性基板109の上にある。上記
受光面は半導体基板表面のうち細長い島状にP+層106が
形成された部分に相当する。シンチレータ102のＸ線入
射側101の面103及びシンチレータ素子長手方向の２つの
側面、即ちＸ線入射面103に直交する面のうち面積の小
さい両側面には光反射層103が形成されている。隣接す
るチャンネル間の光漏洩を防止しかつシンチレータ内部
で発生した蛍光の光電変換素子への集光効率を向上させ
るため最外層が光学的に透明なうすい電気絶縁層を有し
光反射性を有するモリブデン，タンタル，タングステ
ン，鉛あるいはこれらの元素を主成分とする合金等から
なる厚さ0.1〜0.2mmの仕切板104を挿入する溝は隣接す
る受光面106の間にある不感帯の中心位置にあり、ダイ
ヤモンドカッター等の手段により形成されシンチレータ
102,接着層105を通り、Ｉ層107の途中部分まで達してい
る。このような構造体は以下に説明する方法により製作
することができる。第８図は粉体蛍光体、たとえばZnS:
Ag,Ba2GdSbO4，Ba2BiInO6，Ba2BiYO6，GdPb2WO6，La2O2
S:Tb,ZnCdS:Ag,LaOBr:Dy,CdS,等を熱間静水圧加圧法等
によって製造した蛍光体塊、あるいは単結晶、たとえば
Zn2SiO4，CaWO4，CdWO4，ZnWO4,CsI:Na,CsI:Tl,NaI、:T
l,Gd2SiO4:Ce,Bi4Ge3O12，CaF2:Eu等より切り出して製
造した寸法L,W,Hを有する蛍光体ブロック200を示す。Ｗ
×Ｈで規定される２つの面203は最終的にシンチレータ
素子の長手方向に対応する面となり、２つの面203の表
面には硫酸バリウムあるいは二酸化チタン等を含む光反
射剤塗布すること、またはアルミニウム蒸着層等により
光反射層が形成されている。寸法Ｌはシンチレータ素子
長さと等しく、寸法Ｗは多チャンネル型光電変換素子の
チャンネル方向の幅寸法よりやや大きい寸法であればよ
い。寸法Ｈは第９図に示すような所定の厚さｔを有する
シンチレータ薄板102が適当数えられる寸法であればよ
い。第９図は第８図に示す蛍光体ブロック200から切り
出された厚さｔを有するシンチレータ薄板102を示し、
その最大面積を有する面の一方の面には、面203と同様
に光反射層が形成される。このようなシンチレータ薄板
102の光反射層を有しない最大面積をもつ面を多チャン
ネル型光電変換素子110の面に光透過性接着剤により接
着固定する。第10図にこのようにして得られる接着完了
の状態、第11図にその断面を示す。接着層105の存在は
光検出部と発光部を空気層を介して対向設置する場合に
比較し30〜40％の出力向上がえられる長所を有する。第
10図に示すように多チャンネル型光電変換素子の長さは
素子長Ｌより長くなっており隣接する光電変換素子の受
光面106の間にある不感帯の位置が素子の長手方向の両
端側でシンチレータ薄板にさえぎられることなく観測で
きるようになっている。第12図は不感帯の中心位置に形
成された溝190を示しており、電気的な雑音の混入を防
止し光電変換素子を形成している半導体基板の機械強度
を保持するため溝の深さはＩ層107の途中部分までとま
っておりN+層108には達していない。また溝190の幅は不
感帯の幅より小さく仕切板104の厚さよりわずかだけ、
たとえば10〜20ミクロン広げれば十分であり、シンチレ
ータ102の面積を大きくするためには仕切板表面に光反
射性を付与する手段は光反射性塗料を塗布する手段より
むしろ薄いアルミニウム層を蒸着等により形成する手段
がより望ましい。このような仕切板104を溝190の底まで
挿入する。仕切板104の高さは少なくとも第１図におい
て光反射層103と同面となるかわずかだけ凸となるよう
にする。仕切板104の長さは第14図に示すようにシンチ
レータ素子102の長さより長く、素子長手方向の両端に
おける隣接チャンネル間の光漏洩を防止している。挿入
された仕切板104は素子長手方向の両端において接着剤1
20により多チャンネル型光電変換素子110を搭載する基
板109の面にシンチレータ素子103の側面全面と共に強固
に接着固定される。このようにシンチレータ素子は長さ
より長い仕切板を用いるメリットをさらに詳細に述べる
と以下のようになる。もし、シンチレータ素子と同じ長
さの仕切板を用いたとすると、第16図に示す通り両者の
配列のわずかの誤差によりいずれかの端部で仕切板203
がシンチレータ素子205の間に引込んでしまう。すなわ
ち、端部付近に仕切板203が介在しない部分（距離ｄ）
ができ、隣接するシンチレータ素子205間に蛍光302が漏
洩し、クロストークとなる。第16図にて、201は入射ｘ
線、301はｘ線コリメータを示す。クロストーク量は距
離ｄ、シンチレータ素子205のＸ線吸収係数，光吸収係
数,X線エネルギースペクトル，コリメータ開口ｔ、およ
びシンチレータ素子205の形状寸法により決る。第17図
に距離ｄとクロストーク量の関係の一例を示す。
このようにシンチレータ素子の間に光のクロストーク
が生じ、素子間により、クロストーク量に差があると、
それが原因となって、リング状アーチファクトや、放射
状のアーチファクトが発生する。アーチファクトが発生
しない限界クロストーク量は撮影条件により異なるが、
厳しい条件の場合には0.05％以下に抑える必要がある。
第17図の例では0.05％以下にクロストーク量を抑えるた
めにはズレ量ｄは約20μｍ以下のする必要がある。シン
チレータ素子の特性・形状によっては、ズレ量ｄに対す
る制限はより厳しくなる。第３図の従来の方式では、こ
れだけの精度を歩留り良く確保することは容易ではな
い。
が生じ、素子間により、クロストーク量に差があると、
それが原因となって、リング状アーチファクトや、放射
状のアーチファクトが発生する。アーチファクトが発生
しない限界クロストーク量は撮影条件により異なるが、
厳しい条件の場合には0.05％以下に抑える必要がある。
第17図の例では0.05％以下にクロストーク量を抑えるた
めにはズレ量ｄは約20μｍ以下のする必要がある。シン
チレータ素子の特性・形状によっては、ズレ量ｄに対す
る制限はより厳しくなる。第３図の従来の方式では、こ
れだけの精度を歩留り良く確保することは容易ではな
い。
そこで、第14図の実施例のように仕切板の長さ（断層
像のスライス厚方向の長さ）を、シンチレータ素子の長
さより長くすることにより、寸法誤差および配列誤差を
吸収し、仕切板端が、シンチレータ端よりも内側に入り
込まないようにすることができる。このことにより、ア
ーチファクトの原因になるクロストークの発生を防止す
ることができる。なお、第14図の実施例によれば、シン
チレータ素子102と受光面106の対応の位置精度は溝190
を形成する加工機の機械的精度のみにより決まるので高
性能の多チャンネル検出素子が第３図に示す多チャンネ
ル型シンチレータ素子体を独立に製作することなく製作
可能となる。また、第18図に示すようなシンチレータ素
子と仕切板との配列治具121を用いれば仕切板のスライ
ス厚方向の位置を精度よく限定することができる。
像のスライス厚方向の長さ）を、シンチレータ素子の長
さより長くすることにより、寸法誤差および配列誤差を
吸収し、仕切板端が、シンチレータ端よりも内側に入り
込まないようにすることができる。このことにより、ア
ーチファクトの原因になるクロストークの発生を防止す
ることができる。なお、第14図の実施例によれば、シン
チレータ素子102と受光面106の対応の位置精度は溝190
を形成する加工機の機械的精度のみにより決まるので高
性能の多チャンネル検出素子が第３図に示す多チャンネ
ル型シンチレータ素子体を独立に製作することなく製作
可能となる。また、第18図に示すようなシンチレータ素
子と仕切板との配列治具121を用いれば仕切板のスライ
ス厚方向の位置を精度よく限定することができる。
更に別の実施例を第２図により説明する。仕切板104
の材質は第１の実施例と同様にモリブデン，タンタル，
タングステン，鉛あるいはこれらの元素を主成分とする
合金等からなる厚さ0.1〜0.2mmの表面に光反射性を有す
るものであり溝190の底部まで挿入され、仕切板104はシ
ンチレータ素子102の表面よりシンチレータ素子102の幅
の寸法５倍以上だけＸ線入射方向に凸状となっている。
したがって、第１図の実施例とのちがいは、仕切板104
にコリメータの役割をさせ散乱Ｘ線入射量を低減させた
点であり、散乱Ｘ線入射量を低減すると同時に隣接チャ
ンネル間の光漏洩を極少とすることができる。この場合
仕切板のＸ線入射方向での高さ寸法が大きくなるため十
分強固に仕切板104を保持する必要がある。この保持方
法の一例を第15図に示す。溝131を有する支持体130は基
板109と溝のピッチが治具により正確に相対するように
位置が決定されたのち一体化固定され、仕切板104は溝1
31を通り、光電変換素子110の内部まで形成された溝の
底部まで挿入されたのち、溝131中に強固に接着固定さ
れる。溝131の形成は第12図中の溝190の形成と同じ加工
手段により精度良く実施されている。
の材質は第１の実施例と同様にモリブデン，タンタル，
タングステン，鉛あるいはこれらの元素を主成分とする
合金等からなる厚さ0.1〜0.2mmの表面に光反射性を有す
るものであり溝190の底部まで挿入され、仕切板104はシ
ンチレータ素子102の表面よりシンチレータ素子102の幅
の寸法５倍以上だけＸ線入射方向に凸状となっている。
したがって、第１図の実施例とのちがいは、仕切板104
にコリメータの役割をさせ散乱Ｘ線入射量を低減させた
点であり、散乱Ｘ線入射量を低減すると同時に隣接チャ
ンネル間の光漏洩を極少とすることができる。この場合
仕切板のＸ線入射方向での高さ寸法が大きくなるため十
分強固に仕切板104を保持する必要がある。この保持方
法の一例を第15図に示す。溝131を有する支持体130は基
板109と溝のピッチが治具により正確に相対するように
位置が決定されたのち一体化固定され、仕切板104は溝1
31を通り、光電変換素子110の内部まで形成された溝の
底部まで挿入されたのち、溝131中に強固に接着固定さ
れる。溝131の形成は第12図中の溝190の形成と同じ加工
手段により精度良く実施されている。
以上２つの実施例でのシンチレータ材料として好適で
ある例として特公昭60−4856号に記載されている高変換
効率でかつ残光時間の短い蛍光体の一つである（Gd
1-x-yPrxCey）2O2S:Fがある。この蛍光体は粉体状で容
易に合成でき、特開昭62−52481号に記載されるように
この粉体蛍光体を熱間静水圧加圧法により成形可能であ
り、厚さ１〜1.5mmで十分なＸ線吸収率と光透過率を有
し上記の２つの実施例によって高感度で高性能のＸ線検
出器を製造することができる。シンチレータ材料のＸ線
吸収率が十分大きくないときには光透過率及びＸ線吸収
率の大きい材料を第９図に示すようなシンチレータ薄板
の光反射性を有しない最大面積を有する面と接着するこ
とにより一変形として第１及び第２の実施例を適用する
ことが可能である。第１の実施例の変形例として以下に
説明するものがある。第９図において光反射層を有する
面203,103の面に光反射層を形成することなく本発明の
目的を達成しうる。これは第14図において接着剤120と
して黒色の遮光性いいかえれば非透光性を有する接着剤
を使用することによりシンチレータ素子長手方向の両端
部における隣接チャンネルへの光漏洩を極少とすること
ができ、Ｘ線入射面においては特願57−156748の第３図
の構造をとることによりＸ線入射面における光漏洩を防
止できるからである。つぎに仕切板104を挿入する溝の
深さが光電変換素子のＰ層の深さより深く光電変換素子
を形成する半導体基板の厚さの1/2以下とする場合につ
いて説明したが、この溝の深さが基板109の内部まで達
している第３の実施例を第13図に示す。この場合多チャ
ンネル型光電変換素子は不感帯位置において１素子毎に
溝により分断されることになるので光電変換素子を形成
している半導体基板と基板109は強固に連絡するよう接
着させていることが要求される。これに対して電気絶縁
性基板109上に直接薄膜状に多チャンネル型光電変換素
子を形成すれば上記要求はほとんど不要となる。非晶質
シリコンで薄膜状に光電変換素子を形成する方法はよく
知られている。この第３の実施例においても第１及び第
２の実施例の及びそれらの変形例が適用できるのはいう
までもない。以上の第1,第2,第３の実施例とそれらの変
形例について説明したがこれらいずれの方法によっても
単純な製造工程により隣接チャンネル間の光漏洩を極め
て少なくすることができる。以上の実施例の説明で信号
の取り出し経路手段については多数の従来例によりよく
知られているので省略した。また多素子光電変換素子に
ついてはPINタイプのシリコンフォトダイオードに限定
して説明したが種々のタイプの光電変換素子の場合につ
いても適用可能なことはいうまでもない。
ある例として特公昭60−4856号に記載されている高変換
効率でかつ残光時間の短い蛍光体の一つである（Gd
1-x-yPrxCey）2O2S:Fがある。この蛍光体は粉体状で容
易に合成でき、特開昭62−52481号に記載されるように
この粉体蛍光体を熱間静水圧加圧法により成形可能であ
り、厚さ１〜1.5mmで十分なＸ線吸収率と光透過率を有
し上記の２つの実施例によって高感度で高性能のＸ線検
出器を製造することができる。シンチレータ材料のＸ線
吸収率が十分大きくないときには光透過率及びＸ線吸収
率の大きい材料を第９図に示すようなシンチレータ薄板
の光反射性を有しない最大面積を有する面と接着するこ
とにより一変形として第１及び第２の実施例を適用する
ことが可能である。第１の実施例の変形例として以下に
説明するものがある。第９図において光反射層を有する
面203,103の面に光反射層を形成することなく本発明の
目的を達成しうる。これは第14図において接着剤120と
して黒色の遮光性いいかえれば非透光性を有する接着剤
を使用することによりシンチレータ素子長手方向の両端
部における隣接チャンネルへの光漏洩を極少とすること
ができ、Ｘ線入射面においては特願57−156748の第３図
の構造をとることによりＸ線入射面における光漏洩を防
止できるからである。つぎに仕切板104を挿入する溝の
深さが光電変換素子のＰ層の深さより深く光電変換素子
を形成する半導体基板の厚さの1/2以下とする場合につ
いて説明したが、この溝の深さが基板109の内部まで達
している第３の実施例を第13図に示す。この場合多チャ
ンネル型光電変換素子は不感帯位置において１素子毎に
溝により分断されることになるので光電変換素子を形成
している半導体基板と基板109は強固に連絡するよう接
着させていることが要求される。これに対して電気絶縁
性基板109上に直接薄膜状に多チャンネル型光電変換素
子を形成すれば上記要求はほとんど不要となる。非晶質
シリコンで薄膜状に光電変換素子を形成する方法はよく
知られている。この第３の実施例においても第１及び第
２の実施例の及びそれらの変形例が適用できるのはいう
までもない。以上の第1,第2,第３の実施例とそれらの変
形例について説明したがこれらいずれの方法によっても
単純な製造工程により隣接チャンネル間の光漏洩を極め
て少なくすることができる。以上の実施例の説明で信号
の取り出し経路手段については多数の従来例によりよく
知られているので省略した。また多素子光電変換素子に
ついてはPINタイプのシリコンフォトダイオードに限定
して説明したが種々のタイプの光電変換素子の場合につ
いても適用可能なことはいうまでもない。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば隣接チャンネル間
の光漏洩を極めて少なくすることができ、その製造工程
は単純であり加工機の機械的精度のみによって多チャン
ネル検出器の性能が決まり高感度の高性能な多チャンネ
ル検出器を低コストで製造することができる。
の光漏洩を極めて少なくすることができ、その製造工程
は単純であり加工機の機械的精度のみによって多チャン
ネル検出器の性能が決まり高感度の高性能な多チャンネ
ル検出器を低コストで製造することができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す素子長手方向中心
位置での断面図、第２図は本発明の第２の実施例を示す
素子長方向中心位置での断面図、第３図は多チャンネル
型シンチレータ素子体の従来例を示す斜視図、第４図は
多チャンネル型光電変換素子を示す斜視図、第５図は多
チャンネルシンチレータ素子体の製造方法の従来例を示
す斜視図、第６及び第７図はコリメータを有する従来例
を示す素子長手方向中心位置での断面図、第８図より第
18図は本発明による放射線検出器の製造方法を示す斜視
図、素子長手方向に垂直及び平行方向での断面図であ
る。 102…シンチレータ、103…光反射層、104…仕切板、105
…接着層、106…受光面、109…絶縁性基板、110…光電
変換素子、190…仕切板挿入溝、120…接着剤。
位置での断面図、第２図は本発明の第２の実施例を示す
素子長方向中心位置での断面図、第３図は多チャンネル
型シンチレータ素子体の従来例を示す斜視図、第４図は
多チャンネル型光電変換素子を示す斜視図、第５図は多
チャンネルシンチレータ素子体の製造方法の従来例を示
す斜視図、第６及び第７図はコリメータを有する従来例
を示す素子長手方向中心位置での断面図、第８図より第
18図は本発明による放射線検出器の製造方法を示す斜視
図、素子長手方向に垂直及び平行方向での断面図であ
る。 102…シンチレータ、103…光反射層、104…仕切板、105
…接着層、106…受光面、109…絶縁性基板、110…光電
変換素子、190…仕切板挿入溝、120…接着剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 文男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 哲彦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 早川 孝之 千葉県柏市新十余二２―１ 株式会社日 立メディコ技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−46877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−204088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−127670（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】放射線が入射して蛍光を発するシンチレー
タ素子と前記蛍光を検出する光電変換素子とからなる検
出素子の複数が配列され、前記シンチレータ素子の間に
仕切板が配置される多素子放射線検出器において、前記
光電変換素子が不感帯を隔て形成される基板は、前記仕
切板が挿入される溝を前記不感帯の領域に有し、該溝の
深さが前記基板の厚さの1/2以下であり、前記仕切板が
前記溝の内部まで挿入されることを特徴とする多素子放
射線検出器。 - 【請求項２】放射線が入射して蛍光を発するシンチレー
タ素子と前記蛍光を検出する光電変換素子とからなる検
出素子の複数が第１の方向に配列され、前記シンチレー
タ素子の間に仕切板が配置される多素子放射線検出器に
おいて、前記光電変換素子は不感帯を隔て基板に形成さ
れ、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記仕切
板の長さが、前記シンチレータ素子の前記第２の方向で
の長さよりも大であることを特徴とする多素子放射線検
出器。 - 【請求項３】不感帯を隔て複数の光電変換素子が第１の
方向に配列して形成される基板に、シンチレータ薄板を
光透過性を有する接着剤で接着する第１の工程と、前記
第１の方向と直交する第２の方向での前記シンチレータ
薄板の長さより大なる長さを有し、前記基板の内部まで
達する溝を前記不感帯の領域に形成し、前記溝により前
記シンチレータ薄板を分離する第２の工程と、前記第２
の方向での前記シンチレータ薄板の長さより大なる長さ
を有する仕切板を、前記シンチレータ薄板の前記第２の
方向での外部に前記仕切板の両端部を露出させて、前記
溝の内部に挿入する第３の工程とを有することを特徴と
する多素子放射線検出器の製造方法。 - 【請求項４】不感帯を隔て複数の光電変換素子が形成さ
れた基板であり、前記光電変換素子が配列して形成され
る第１の方向での前記基板の長さが、前記第１の方向で
のシンチレータ薄板の長さよりも小であり、前記第１の
方向と直交する第２の方向での前記不感帯の長さが、前
記第２の方向での前記シンチレータ薄板の長さよりも大
となるように形成された前記基板に、前記不感帯の一部
分が、前記第２の方向での前記シンチレータ薄板の少な
くとも一方の端部の外部で露出するように、前記シンチ
レータ薄板を光透過性を有する接着剤で接着する第１の
工程と、前記第２の方向での少なくとも一方の端部の外
部で露出する前記不感帯を検出する第２の工程と、前記
第２の方向での前記シンチレータ薄板の長さより大なる
長さを有し、前記基板の内部まで達する溝を前記不感帯
の領域に形成し、前記溝により前記シンチレータ薄板を
分離する第３の工程と、前記第２の方向での前記シンチ
レータ薄板の長さより大なる長さを有する仕切板を、前
記シンチレータ薄板の前記第２の方向での外部に前記仕
切板の両端部を露出させて、前記溝の内部に挿入する第
４の工程とを有することを特徴とする多素子放射線検出
器の製造方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の多素子放射
線検出器の製造方法において、前記第１の工程は、前記
第２の方向での前記シンチレータ薄板の両端部の外部
で、前記不感帯が露出するように、前記シンチレータ薄
板を前記接着剤で接着する工程であり、前記第２の工程
は、前記第２の方向での両端部の外部で露出する前記不
感帯を検出する工程であり、前記第３の工程は、前記第
２の工程で検出された前記不感帯の中心部に前記溝を形
成する工程であることを特徴とする多素子放射線検出器
の製造方法。 - 【請求項６】不感帯を隔て複数のPINフォトダイオード
が第１の方向に配列されて形成される基板に、シンチレ
ータ薄板を光透過性を有する接着剤で接着する第１の工
程と、前記PINフォトダイオードの前記第１の方向と直
交する第２の方向での前記シンチレータ薄板の長さより
大なる長さを有する溝を前記不感帯の領域に形成し、前
記溝により前記シンチレータ薄板を分離する第２の工程
と、前記第２の方向での前記シンチレータ薄板の長さよ
り大なる長さを有する仕切板を、前記シンチレータ薄板
の前記第２の方向での外部に前記仕切板の両端部を露出
させて、前記溝の内部に挿入する第３の工程とを有する
ことを特徴とする多素子放射線検出器の製造方法。 - 【請求項７】不感帯を隔て複数のPINフォトダイオード
が形成された基板であり、前記PINフォトダイオードが
配列して形成される第１の方向での前記基板の長さが、
前記第１の方向でのシンチレータ薄板の長さよりも小で
あり、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記不
感帯の長さが、前記第２の方向での前記シンチレータ薄
板の長さよりも大となるように形成された前記基板に、
前記不感帯の一部分が、前記シンチレータ薄板の前記第
２の方向での少なくとも一方の端部の外部で露出するよ
うに、前記シンチレータ薄板を光透過性を有する接着剤
で接着する第１の工程と、前記シンチレータ薄板の前記
第２の方向での少なくとも一方の端部の外部で露出する
前記不感帯を検出する第２の工程と、前記第２の方向で
の前記シンチレータ薄板の長さより大なる長さを有し、
前記基板の内部まで達する溝を前記不感帯の領域に形成
し、前記溝により前記シンチレータ薄板を分離する第３
の工程と、前記第２の方向での前記シンチレータ薄板の
長さより大なる長さを有する仕切板を、前記シンチレー
タ薄板の前記第２の方向での外部に前記仕切板の両端部
を露出させて、前記溝の内部に挿入する第４の工程とを
有することを特徴とする多素子放射線検出器の製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63014443A JP2720159B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 多素子放射線検出器及びその製造方法 |
| US07/293,764 US4982096A (en) | 1988-01-06 | 1989-01-05 | Multi-element radiation detector |
| DE3900245A DE3900245A1 (de) | 1988-01-06 | 1989-01-05 | Mehrelement-strahlungsdetektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63014443A JP2720159B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 多素子放射線検出器及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9083539A Division JP2840941B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多素子放射線検出器及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191085A JPH01191085A (ja) | 1989-08-01 |
| JP2720159B2 true JP2720159B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=11861175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63014443A Expired - Fee Related JP2720159B2 (ja) | 1988-01-06 | 1988-01-27 | 多素子放射線検出器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2720159B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0619452B2 (ja) * | 1989-07-03 | 1994-03-16 | 株式会社東芝 | Ｘ線検出器及びｘ線ｃｔスキャナ装置 |
| JP4501238B2 (ja) * | 2000-07-11 | 2010-07-14 | 株式会社島津製作所 | マルチスライス放射線検出器 |
| JP2003004855A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線検出器 |
| JP2004028815A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Toshiba Corp | シンチレータブロックとその製造方法ならびにｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置 |
| US7233640B2 (en) * | 2003-11-26 | 2007-06-19 | General Electric Company | CT detector having an optical mask layer |
| US7308074B2 (en) * | 2003-12-11 | 2007-12-11 | General Electric Company | Multi-layer reflector for CT detector |
| CN101669040B (zh) * | 2007-04-25 | 2012-11-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有分裂层压板光耦合的辐射探测器 |
| CN105723468B (zh) * | 2013-11-20 | 2019-01-22 | 东丽株式会社 | 闪烁体面板 |
| US10295678B2 (en) | 2015-03-10 | 2019-05-21 | Shimadzu Corporation | X-ray detector |
| CN111142147B (zh) * | 2019-12-26 | 2023-04-07 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种空间带电粒子探测器中挡光片的无损安装方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204088A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-28 | Toshiba Corp | シンチレ−シヨン検出器 |
| JPS5946877A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-16 | Hitachi Ltd | 放射線検出器 |
| JPS61127670A (ja) * | 1984-11-22 | 1986-06-14 | 日立金属株式会社 | 焼結体の製造方法 |
| JPS6263880A (ja) * | 1985-09-14 | 1987-03-20 | Hitachi Medical Corp | 放射線検出器 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP63014443A patent/JP2720159B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01191085A (ja) | 1989-08-01 |
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