JP2967653B2 - 放射線検出器の製造方法 - Google Patents

放射線検出器の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばX線断層撮影装
置(X線CT)、陽電子放出核種断層撮影装置(ポジト
ロンCT)のような放射線医療診断装置や高エネルギ物
理学に用いられる放射線検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】放射線検出器は光電子増倍管にシンチレ
ータを接続して構成される。シンチレータ内で発生した
シンチレーション光を効率よく光電子増倍管へ導くた
め、また陽電子放出核種断層撮影装置のように振動のあ
る状態で用いられるため、光電子増倍管とシンチレータ
との接合には、高透明であり、かつ振動や伸縮に対する
追従性に優れたシリコーン樹脂が用いられている。しか
しシリコーン樹脂は、光電子増倍管の入射窓(ガラス
製)への接着強度は優れているが、無機結晶シンチレー
タ(例えばCdWO4 結晶、Gd2 SiO5 :Ce結
晶、Bi4 Ge312結晶)への接着力が乏しいといっ
た欠点があった。
【0003】このため無機結晶シンチレータを光電子増
倍管へ確実に保持する目的で枠などによる補強がなされ
ていた。かかる補強が存在するために放射線検出器の大
きさが大きくなっても、シンチレータとしての実効の検
出面積が大きくならない原因となっていた。特に無機結
晶シンチレータが大きい場合、それだけ光電子増倍管と
の間で剥離しやすくなる。それを防ぐためにより大きく
頑丈な補強が必要となり、放射線検出器が大型になる傾
向を倍加していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決するためになされたもので、従来のように枠など
による補強がなくても無機結晶シンチレータと光電子増
倍管との接合を強固にし、小型でありながらシンチレー
タとしての実効検出面積が十分に確保できる放射線検出
器の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明者らは、無機結晶シンチレータと光電子増倍
管の入射窓とをシリコーン樹脂により接着する際に、種
々のプライマを用いてその接着強度を検討した。その結
果、プライマの種類によって無機結晶シンチレータの特
性を変化させることなく、接着強度を大幅に向上させる
ことができることを見いだし、本発明を完成させるに至
った。
【0006】この知見のもとになされた本発明の放射線
検出器の製造方法は、無機結晶シンチレータと光電子増
倍管の入射窓とを透明なシリコーン樹脂を主体とする接
着剤により接着するに際し、α,β不飽和カルボニル基
を官能基として持つ加水分解性シランまたは/およびそ
の加水分解物と、アクリル酸エステルまたは/およびメ
タクリル酸エステルとを含むプライマ組成物であって、
その乾燥時に無機結晶シンチレータが発するシンチレー
ション光の波長領域で透明な該プライマ組成物により無
機結晶シンチレータの接合面を処理した後、前記接着剤
による接着をすることを特徴とする。
【0007】無機結晶シンチレータとしては、例えばC
dWO4 結晶、 Gd2 SiO5 :Ce結晶、Bi4 Ge312結晶が使
用される。
【0008】プライマ組成物中に含まれるα,β不飽和
カルボニル基を官能基として持つ加水分解性シランが、
一般式
【0009】
【化2】
【0010】で表される。式中、RはC〜Cのアル
キル基、またはアリール基、R’は水素、またはC
のアルキル基、R”はC〜Cのアルキル基であ
り、mは1〜3、nは2または3の整数である。
【0011】前記式で表されるα,β不飽和カルボニル
基を官能基として持つ加水分解性シランの具体例は、
【0012】
【化3】
【0013】が挙げられる。
【0014】有機珪素化合物を構成する共重合体は、例
えば以下のようにして得られる。アクリル酸エステル
と、メタクリル酸エステルと、α,β不飽和カルボニル
基を官能基として持つ加水分解性シランとを、例えば1
0:10:1で混合し、この混合物にアゾイソブチルニ
トリルを混合物20に対し1の割合で加え、100℃で
10時間加熱し重合し共重合体が得られる。
【0015】なおプライマ組成物による処理は、無機結
晶シンチレータ側の接合面だけに施せば足りるものであ
るが、さらに光電子増倍管の入射窓面に施してもよい。
【0016】
【作用】本発明の製造方法により得られた放射線検出器
は、無機結晶シンチレータと光電子増倍管との接着強度
が高く、しかも無機結晶シンチレータ内で発生したシン
チレーション光を効率よく光電子増倍管へ導くことがで
きる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0018】図1は本発明を適用する製造方法により得
られた放射線検出器の実施例を示す斜視図で、1は光電
子増倍管、2は光電子増倍管1の入射窓1aに光学的に
接合された直方体の無機結晶シンチレータ、3は無機結
晶シンチレータ2の光電子増倍管1との接合面(無機結
晶シンチレータ2の光出射面)2aを除く5面に塗布さ
れた反射層である。
【0019】この放射線検出器は、以下のような順によ
り製造される。直方体の無機結晶シンチレータ2の5面
を粗面研磨し、残り1面を鏡面研磨する。粗面研磨した
5面には硫酸バリウム微粉末と樹脂バインダーの混合液
を塗布してから乾燥し、反射層3を形成する。無機結晶
シンチレータ2の鏡面研磨した1面は、光電子増倍管1
の入射窓1aに光学的に接合するための接合面2aとし
て以下の加工がなされる。まず接合面2aをアセトンな
どの有機溶剤で汚れを取り除いて乾燥させ、プライマを
刷毛で塗り、十分乾燥させる。プライマの塗布厚さは、
0.3mm以下とする。同様に光電子増倍管1の入射窓
1aも清浄しプライマを塗る。プライマが塗布された夫
々の面にシリコーン樹脂を塗ってから接合し、シリコー
ン樹脂の厚さが0.1mm〜0.5mmになるように適
度な加圧をしながら加熱して硬化させる。なお接着のた
めのシリコーン樹脂として、可視光で高透明であり、か
つ振動や伸縮に対する追従性に優れている信越化学工業
株式会社製のシーラントKE−420が使用できる。こ
のようにして図1に示す放射線検出器が製造される。
【0020】上記した製造方法により得られる放射線検
出器の無機結晶シンチレータ2の接合面2aと光電子増
倍管1の入射窓1aとの接着強度を調べるため、以下の
参考実験1〜4を実施した。まず無機結晶シンチレータ
としてBi4 Ge312結晶(10×10×30m
m)、光電子増倍管の入射窓の代わりのガラス板(50
×50×5mm)を用意し、アセトンでよく洗浄した。
Bi4 Ge312結晶の10×10mmの面、およびガ
ラス板の50×50mmの面に、0.1mmの厚さで以
下の有機珪素化合物を塗布した。
【0021】参考実験1 メタクリル酸メチル10部、アクリル酸エチル10部、
シラン化合物としてγ−メタアクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン1部を混合し、これをアゾブチルニトリ
ルで重合して得られた有機珪素化合物を塗布し、30分
乾燥させた。
【0022】参考実験2 同じくシラン化合物としてγ−メルカプトプロピルトリ
メトキシシランを用いた有機珪素化合物を塗布し、30
分乾燥させた。
【0023】参考実験3 同じくシラン化合物として、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシランを用いた有機珪素化合物を塗布し、
30分乾燥させた。
【0024】参考実験4 有機珪素化合物を塗布しなかった。
【0025】そこにシリコーン樹脂(前記シーラントK
E−420)を塗り、接合して樹脂厚が0.3mmとな
るよう圧着し、室温で1週間放置して硬化した。この接
合体を引っ張り試験機により接着強度を調べた。
【0026】接着強度の試験結果を表1に示してある。
併せて表1には、有機珪素化合物の乾燥後の状態を示し
てある。表1から分かるように、有機珪素化合物を使用
した例(参考実験1〜3)は有機珪素化合物を使用しな
かった例(参考実験4)よりもはるかに接着強度が強
く、無機結晶シンチレータ2の接合面2aと光電子増倍
管1の入射窓1aとの接着には有機珪素化合物を使用す
ることが好ましい。しかしプライマの乾燥後の状態は、
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(参考実験
2)、およびγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン(参考実験3)では白色になっており、無機結晶シ
ンチレータ2と光電子増倍管1の接着にこれらのプライ
マを使用すると、無機結晶シンチレータ内で発生したシ
ンチレーション光を効率よく光電子増倍管へ導くことが
できなくなることが分かる。
【0027】
【表1】
【0028】以上の参考実験をもとにして、参考実験1
で使用した有機珪素化合物をを使用し、前記した本発明
を適用する製造方法により放射線検出器を試作した。さ
らに比較のため前記した有機珪素化合物を使用せずに放
射線検出器を試作した。これら試作の放射線検出器によ
りシンチレーション特性を調べた。シンチレーション特
性は、図2に示す測定系を用いて測定した。この測定系
は、無機結晶シンチレータ2にγ線4を照射して発生し
た光を光電子増倍管1で受けて前置増幅器5と増幅器6
で増幅した後、計数器7で発生した光子数を計数し、シ
ンチレーション光の光量を測定するものである。なお、
8は電源である。
【0029】表2に、各試作品の放射線検出器により検
出されたシンチレーション光のエネルギ分解能と出力波
高値の測定結果を示す。図3に示すように、エネルギ分
解能は、γ線4の入射によって生じたパルス波高値を横
軸にとり、入射したγ線4の数を縦軸にとって、入射し
たγ線1個に対して生じたパルス波高値をプロットし、
得られたピークにおけるパルス波高値Eとそのピークの
半値幅ΔEにより、次式 エネルギ分解能=ΔE/E(%) により算出される。
【0030】
【表2】
【0031】表2に示す測定結果によれば、試作品1〜
2によるエネルギ分解能と出力波高値は略同等の値とな
っている。したがって本発明を適用し有機珪素化合物を
使用して製造された放射線検出器のシンチレーション特
性が有機珪素化合物を使用せずに製造された放射線検出
器のシンチレーション特性に比べて遜色がないことが分
かる。なお、上記の実施例では無機結晶シンチレータが
単一の結晶体からなる例を説明したが、シンチレータと
して複数個の結晶体を組み合わせて光電子増倍管1に接
着する放射線検出器においても本発明の製造方を適用で
きる。
【0032】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の放射
線検出器は、無機結晶シンチレータと光電子増倍管の接
合強度を向上させることによって、無機結晶シンチレー
タ保持枠等の補強構造が不要となり、シンチレータが大
きい場合でも、必要以上に放射線検出器が大型になるこ
とを防ぐことができる。そのため、全体の大きさに見合
った実効の検出面積を有する放射線検出器を得ることが
でき、実質的に小型化、軽量化が図られる。しかもシン
チレータ内で発生したシンチレーション光を効率よく光
電子増倍管へ導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する製造方法により得られた放射
線検出器の実施例を示す斜視図である。
【図2】測定系を示すブロック図である。
【図3】入射したγ線の数とγ線によって生じたパルス
波高値を示す特性図である。
【符号の説明】
1は光電子増倍管、1aは入射窓、2は無機結晶シンチ
レータ、2aは接合面、3は反射層、4はγ線、5は前
置増幅器、6は増幅器、7は計数器、8は電源である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機結晶シンチレータと光電子増倍管の
    入射窓とを透明なシリコーン樹脂を主体とする接着剤に
    より接着する放射線検出器の製造方法において、α,β
    不飽和カルボニル基を官能基として持つ加水分解性シラ
    ンまたは/およびその加水分解物と、アクリル酸エステ
    ルまたは/およびメタクリル酸エステルとを含むプライ
    マ組成物であって、その乾燥時に無機結晶シンチレータ
    が発するシンチレーション光の波長領域で透明な該プラ
    イマ組成物により無機結晶シンチレータの接合面を処理
    した後、前記接着剤による接着をすることを特徴とする
    放射線検出器の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記無機結晶シンチレータがCdWO4
    結晶、GdSiO:Ce結晶、またはBi4Ge4
    12結晶であることを特徴とする請求項1に記載の放射
    線検出器の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記α,β不飽和カルボニル基を官能基
    として持つ加水分解性シランが、一般式 【化1】 で表される(式中、RはC〜Cのアルキル基、また
    はアリール基、R’は水素、またはC〜Cのアルキ
    ル基、R”はC〜Cのアルキル基であり、mは1〜
    3、nは2または3の整数)ことを特徴とする請求項1
    に記載の放射線検出器の製造方法。
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