JP3131511B2 - X線検出器用蛍光体およびそれを用いたx線検出器 - Google Patents
X線検出器用蛍光体およびそれを用いたx線検出器Info
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Description
るX線CT装置等に好適なX線検出器用蛍光体およびそ
れを用いたX線検出器に関する。
CT装置が用いられている。従来のX線CT装置等にお
けるX線検出器には、高圧のキセノンガスを封入した電
離箱が一般的に用いられてきたが、この電離箱型の検出
器は、検出器自体が大きくて重い、電離電流(信号)が
十分に大きくない、X線吸収が小さい、残留イオン電流
がある等の問題を有していた。これらの問題点によっ
て、電離箱型X線検出器では、信号/ノイズ比に優れ、
診断能、空間分解能、時間分解能(高速スキャン性)が
大きい等の特性を有する、高性能のX線CT装置の開発
には限度があった。そこで、単結晶のCdWO4 蛍光体等を
用いた固体X線検出器が開発され、一部実用に供されて
いる。しかし、CdWO4 蛍光体を用いた固体X線検出器で
は、信号がキセノンガス検出器よりも小さく、十分に満
足できる信号/ノイズ比が得られない。これは、CdWO4
蛍光体の固有の発光効率からくる限界である。
を解決するために、本発明者らは先に、Gd2 O 2 S:Prに
代表される希土類酸硫化物蛍光体を用いることを提案し
ており、このようなGd2 O 2 S:Pr蛍光体の半透明焼結体
を用いることにより、CdWO4単結晶の約 2倍の光出力
(信号)を得ることが可能となる。
は、検出感度の向上を図る上で、X線検出器を被検体の
周囲に1000個〜3000個というように、多量に配置するこ
とが行われている。また一方で、検査時間の短縮を図る
ために、 1走査(1スライス)当りの時間を、例えば 2秒
というように短縮することが求められている。ここで、
例えば1000チャネルのX線検出器を 2秒で走査すると、
1チャネル当りの検出時間は約 2msecとなる。ここで、
例えば 2msec以後も発光が継続すると、次のチャネルで
の信号(発光)と重なり、ノイズとなってしまう。従っ
て、上記したような高速でスキャンニングを行うX線C
T装置においては、残光(アフターグロー)が小さいX
線検出器、すなわち蛍光体を用いる必要がある。
結体は、X線励起を遮断した後においても数% の発光が
あり、これによって信号/ノイズ比が低下し、診断能を
不満足なものとしていた。
O 2 S:Pr蛍光体を用いたX線検出器は、CdWO4 蛍光体を
用いた固体X線検出器に比べて約 2倍の光出力(信号)
を得ることができる反面、残光が大きいために、検査時
間の短縮化(高速スキャン)を図ったX線CT装置で
は、信号/ノイズ比が低下してしまうという問題を有し
ていた。
((A1-x-y Lnx Cey )2 O 2 S;X :AはY,La,Gd 、LnはP
r,Tb,Eu、 XはF,Cl,Br 、0.000003≦ x≦0.2 、0.00000
1≦y≦0.005 、 Xは任意成分)ことにより、残光時間の
短縮を図ることが提案されている(特開昭 56-151376号
公報参照)。ただし、上記したようなCeの添加量では、
発光出力自体が低下してしまうことが、本発明者らの実
験によって明らかとなった。これによって、Gd2 O 2 S:
Pr蛍光体の特徴を十分に活かすことができず、上述した
従来のX線検出器と同様に、信号/ノイズ比の点で十分
に満足し得るX線検出器、ひいてはX線CT装置を提供
するまでには至っていない。
処するためになされたもので、Gd2O2 S:Pr蛍光体の高発
光出力という特徴を阻害することなく、残光を極めて小
さくすることを可能にしたX線検出器用蛍光体を提供す
ることを目的としており、また他の目的は、そのような
蛍光体を用いることによって、例えばX線CT装置で高
速スキャンを行うような場合においても、高信号/ノイ
ズ比が安定して得られるX線検出器を提供することを目
的としている。
記課題を達成するために研究を進めたところ、Gd2 O 2
S:Pr蛍光体にCeを添加する際に、Ceを十分に溶解した状
態で添加することにより、極微量のCe添加で残光を小さ
くすることが可能であると共に、発光出力の低下も極め
て少なくすることができることを見出した。
であって、本発明のX線検出器用蛍光体は、 化学式:Gd2(1-x-y)Pr2xCe2yO2S ………(1) (式中、xは0<x≦0.01を満足する数を、yは0<y<0.00
0001を満足する数を示す)で実質的に表される組成を有
する焼結体からなることを特徴としている。
発光する蛍光発生手段と、前記蛍光発生手段からの光を
受けて、前記発光出力を電気的出力に変換する光検出手
段とを具備するX線検出器において、前記蛍光発生手段
として、上記した蛍光体の焼結体を用いたことを特徴と
している。本発明のX線CT装置は、上記した本発明の
X線検出器を具備することを特徴としている。
結体に極微量のCeを含有させたものであって、Ceの含有
量を上記(1)式のy値として、0を超えて0.000001未満と
したことに特徴を有するものである。上記y値が0.00000
1以上となると、残光自体は小さくすることができるも
のの、蛍光体本来の発光出力が低下し、X線検出器とし
て用いた場合に、高信号/ノイズ比が得られなくなる。
すなわち、上記y値を0を超えて0.000001未満とすること
により、発光出力をほとんど低下させることなく、残光
を小さくすることが可能となる。y値のより好ましい値
は、0.0000001以上0.000001未満の範囲である。
抑制効果を得るためには、蛍光体を作製する際に、Ceを
例えば十分に溶解した状態で添加する等によって、添加
量に見合ったCeの付活効果を十分に引き出す必要があ
る。その具体的な方法については後述する。
ドリウム蛍光体の発光出力を増大させるための付活剤で
あり、その添加量が上記(1)式のx値として0.01を超える
と、逆に発光出力の低下を招くこととなる。Prのより好
ましい添加量は、x値として0.0001〜0.003の範囲であ
る。
(1)式で組成が実質的に表される蛍光体の焼結体を蛍光
発生手段として用いたものである。なお、光検出手段と
しては、通常の光電変換素子を用いることができる。
の焼結体は、例えば以下のようにして作製される。すな
わち、まずGd、Pr、Ceの各構成金属元素を所定量秤量
し、混合する。この際、各出発原料としてはそれぞれの
酸化物が用いられる。次いで、これら金属酸化物の混合
物を例えば塩酸で溶解し、各構成金属元素を所定量含む
塩化物を作製する。この塩化物を作製する時点で、Ceの
酸化物を十分に溶解させ、生成した塩化物中に均一に取
り込ませることが重要である。そのために、例えば過酸
化水素水(H2 O 2 )を添加し、Ce酸化物の溶解を促進さ
せることが好ましい。
物を、例えばシュウ酸で処理してシュウ酸塩とした後、
加熱して構成金属元素を所定量含む複合酸化物を作製す
る。塩化物の時点で各構成金属元素が均一に含まれてい
るため、上記複合酸化物においても、その状態が維持さ
れる。次いで、上記複合酸化物の粉末を硫化水素気流中
にて1000℃〜1100℃の温度で数時間処理すると、上記金
属元素の酸硫化物が得られる。得られた金属酸硫化物粉
末を加圧成形し、Ta等のカプセル中に封入した後、HI
P処理を施して焼結体とする。HIP処理は、例えば10
00〜2000kgf/cm2 程度の圧力を印加しつつ、1100〜1800
℃程度の温度で 1〜10時間処理することが好ましい。
の焼結体は、十分な発光出力を有すると共に、残光が極
めて小さいものとなり、X線検出器の蛍光発生手段とし
て極めて有用なものとなる。また、このようなX線検出
器を用いたX線CT装置は、信号/ノイズ比が大きく、
かつ診断能、空間分解能、時間分解能等に優れ、高速高
性能が達成できる。
を、Gd2(0.999-y)Pr 2× 0.001 Ce2y O2 S の y値が 0.7
×10-6となるように所定量秤量し、これらを十分に混合
した後、所定量より若干過剰の塩酸中に溶解させて、複
合塩化物溶液を作製した。この際に、塩酸と同量位まで
の過酸化水素水を添加することにより、難溶解性の酸化
セリウム(CeO2 )を完全に溶解させる。
ュウ酸溶液を投入し、十分に撹拌するとシュウ酸塩沈殿
を生成し、これを濾過、洗浄、乾燥した後、1000℃で 1
時間加熱して酸化し、複合酸化物を作製した。
流中にて1000℃〜1100℃の温度で数時間処理して、上記
組成の酸硫化物を得た。これを加圧成形し、Ta等のカプ
セル中に封入した後、1500kgf/cm2 の圧力を印加しつつ
1400℃の温度で 5時間HIP処理を施すことにより、目
的とする半透明の焼結体を得た。
ったところ、分析誤差範囲内で上記組成通りとなってい
ることが確認された。また、上記焼結体から 2mm×10mm
×10mmのチップを切り出し、後述する特性評価に供し
た。
て、 y値をそれぞれ 0.5×10-6、 0.2×10-6とする以外
は、実施例1と同様にして、半透明の焼結体をそれぞれ
作製した。これら焼結体についても、組成分析を行った
ところ、分析誤差範囲内で上記組成通りとなっているこ
とが確認された。また、上記した各焼結体から実施例1
と同一形状のチップをそれぞれ切り出し、後述する特性
評価に供した。
て、 y値をそれぞれ 0、1.5×10-6とする以外は、実施
例1と同様にして、半透明の焼結体をそれぞれ作製し
た。これら焼結体についても、組成分析を行ったとこ
ろ、分析誤差範囲内で上記組成通りとなっていることが
確認された。また、上記した各焼結体から実施例1と同
一形状のチップをそれぞれ切り出し、後述する特性評価
に供した。
焼結体チップをそれぞれ用いて、アフターグローおよび
発光出力を測定した。それらの結果を図1および図2に
それぞれ示す。なお、測定値は比較例1による焼結体チ
ップ(Ce無添加)の値を 100としたときの相対値で示し
てある。また、アフターグローは、J.Electrochem.So
c.,Vol.136,No.9 に記載されている方法および定義に従
って測定したものである。
y=0としてもの(比較例1)を 100とすると、 y=0.7×
10-6のもの(実施例1)で 6、 y=0.5×10-6のもの(実
施例2)で13、 y=0.2×10-6のもの(実施例3)で40、
y=1.5×10-6のもの(比較例2)で 4であったが、発光
出力は各実施例による蛍光体チップが98以上であったの
に対し、比較例2では96と低下していた。
ば、発光出力を低下させることなく、アフターグローを
小さくできることが分かる。そして、このような焼結体
チップを用いてX線検出器を作製し、そのX線検出器を
用いてX線CT装置を構成することにより、 1チップ当
りの照射時間を例えば 2msecというように短くし、高速
スキャンを行う場合においても、優れた信号/ノイズ比
を得ることができる。よって、短時間で高精度の診断や
検査が可能となる。
結体と、比較例1による蛍光体の焼結体をそれぞれ用い
て、 0.7mm幅の検出素子を作製し、各々1000チャネルの
X線CT装置を構成した。これら各X線CT装置を用い
て、 1mmφのナイロン糸を 2秒走査で撮影したところ、
比較例1による蛍光体を用いた装置ではナイロン糸を識
別することはできなかったのに対し、アフターグローを
約1/10に低減した実施例2による蛍光体を用いたX線C
T装置では、十分に識別が可能であった。
2 O2 S:Pr蛍光体の特徴である高発光出力を維持しつ
つ、アフターグローを極めて小さくしたX線検出器用蛍
光体を提供することが可能となる。よって、このような
蛍光体を用いてX線検出器を構成することにより、例え
ばX線CT装置で高速スキャンを行うような場合におい
ても、高信号/ノイズ比を安定して得ることが可能とな
る。
加量とアフターグローとの関係を示す図である。
加量と発光出力との関係を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 化学式:Gd2(1-x-y)Pr2xCe2yO2S (式中、xは0<x≦0.01を満足する数を、yは0<y<0.00
0001を満足する数を示す)で実質的に表される組成を有
する焼結体からなることを特徴とするX線検出器用蛍光
体。 - 【請求項2】 X線により発光する蛍光発生手段と、前
記蛍光発生手段からの光を受けて、前記発光出力を電気
的出力に変換する光検出手段とを具備するX線検出器に
おいて、 前記蛍光発生手段として、請求項1記載の蛍光体の焼結
体を用いたことを特徴とするX線検出器。 - 【請求項3】 請求項2記載のX線検出器を具備するこ
とを特徴とするX線CT装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30096192A JP3131511B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | X線検出器用蛍光体およびそれを用いたx線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30096192A JP3131511B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | X線検出器用蛍光体およびそれを用いたx線検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06145655A JPH06145655A (ja) | 1994-05-27 |
JP3131511B2 true JP3131511B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17891164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30096192A Expired - Lifetime JP3131511B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | X線検出器用蛍光体およびそれを用いたx線検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3131511B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3524300B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2004-05-10 | 株式会社東芝 | セラミックスシンチレータ、それを用いた放射線検出器および放射線検査装置 |
EP0908503B1 (en) * | 1996-06-21 | 2003-04-02 | Kasei Optonix, Ltd. | Rare earth sulfate phosphor and x-ray detector using the same |
JP5241979B2 (ja) * | 1999-07-16 | 2013-07-17 | 株式会社東芝 | セラミックシンチレータ材料とその製造方法、およびそれを用いた放射線検出器と放射線検査装置 |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP30096192A patent/JP3131511B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06145655A (ja) | 1994-05-27 |
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