JP3229029B2 - Ｘ線検出器およびセラミックシンチレータの検査方法 - Google Patents
Ｘ線検出器およびセラミックシンチレータの検査方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線断層像診断装置
（Ｘ線ＣＴ）などに使用されるＸ線検出器、およびこれ
に用いられるシンチレータとその検査法に関する。
（Ｘ線ＣＴ）などに使用されるＸ線検出器、およびこれ
に用いられるシンチレータとその検査法に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用Ｘ線ＣＴでは、通常、数百〜数千
の素子数を持つＸ線検出器が使用され、従来、キセノン
ガスの電離電流を測定する電離箱方式の検出器が多く用
いられていた。近年はこれに代わって、小型軽量化や振
動に対する信頼性向上の点から、ＣｄＷＯ4 などの単結
晶シンチレータとフォトダイオードで構成された固体検
出器が使用されるようになっている。
の素子数を持つＸ線検出器が使用され、従来、キセノン
ガスの電離電流を測定する電離箱方式の検出器が多く用
いられていた。近年はこれに代わって、小型軽量化や振
動に対する信頼性向上の点から、ＣｄＷＯ4 などの単結
晶シンチレータとフォトダイオードで構成された固体検
出器が使用されるようになっている。
【０００３】Ｘ線ＣＴの画質を大きく左右するのが検出
器の感度であり、中でもシンチレータの感度、すなわち
Ｘ線から光への変換効率が高いことがＸ線ＣＴの画質を
向上させる上で有効である。一般式（Ｇｄ1-x Ｐｒx ）
2 Ｏ2 ＳあるいはＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒで表されるセラミ
ックス（多結晶焼結体）からなるシンチレータは、特開
昭５８−２０４０８８号あるいは特開昭６２−２７５０
７２号に示されるように、感度が高くＸ線ＣＴなどのＸ
線検出器に好適である。
器の感度であり、中でもシンチレータの感度、すなわち
Ｘ線から光への変換効率が高いことがＸ線ＣＴの画質を
向上させる上で有効である。一般式（Ｇｄ1-x Ｐｒx ）
2 Ｏ2 ＳあるいはＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒで表されるセラミ
ックス（多結晶焼結体）からなるシンチレータは、特開
昭５８−２０４０８８号あるいは特開昭６２−２７５０
７２号に示されるように、感度が高くＸ線ＣＴなどのＸ
線検出器に好適である。
【０００４】しかしながら、前記Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセ
ラミックシンチレータでは大線量のＸ線を照射すると感
度が低下する現象が見られる。感度低下（劣化）が大き
いシンチレータをＸ線ＣＴの検出器に用いた場合、ＣＴ
の画像にアーチファクトが現れやすくなる。また、数百
〜数千の素子数を持つＸ線ＣＴ検出器において、それぞ
れの素子の劣化が均一でない場合、例えば検出器全体と
しては劣化が少なくても、その中に劣化の大きな素子が
僅かでも存在する場合にも、やはりアーチファクトが現
れやすくなる。劣化そのものは、特開平２−２１２５８
６号および特開平３−２４３６８６号に示すように熱処
理や不純物のコントロールによりある程度低減すること
が可能である。けれども、Ｘ線ＣＴの検出器に用いる場
合には前記劣化をさらに低減してアーチファクトの問題
が生じないようにする必要がある。さらに、特開昭６２
−２７５０７２号に示されるような熱間静水圧プレス法
で製造したＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックス塊では、場
所による特性の不均一性が不可避的に生じてしまう。こ
のため、劣化の程度にもばらつきが生じ、このセラミッ
クス塊から数百〜数千個のシンチレータを切り出した場
合、その中には劣化の大きいシンチレータも混入してし
まう。その結果、これらのシンチレータを用いて検出器
を構成した場合、素子毎の劣化の程度は均一ではなく、
この検出器を用いて得られたＣＴ画像はアーチファクト
が多くなるという問題があった。
ラミックシンチレータでは大線量のＸ線を照射すると感
度が低下する現象が見られる。感度低下（劣化）が大き
いシンチレータをＸ線ＣＴの検出器に用いた場合、ＣＴ
の画像にアーチファクトが現れやすくなる。また、数百
〜数千の素子数を持つＸ線ＣＴ検出器において、それぞ
れの素子の劣化が均一でない場合、例えば検出器全体と
しては劣化が少なくても、その中に劣化の大きな素子が
僅かでも存在する場合にも、やはりアーチファクトが現
れやすくなる。劣化そのものは、特開平２−２１２５８
６号および特開平３−２４３６８６号に示すように熱処
理や不純物のコントロールによりある程度低減すること
が可能である。けれども、Ｘ線ＣＴの検出器に用いる場
合には前記劣化をさらに低減してアーチファクトの問題
が生じないようにする必要がある。さらに、特開昭６２
−２７５０７２号に示されるような熱間静水圧プレス法
で製造したＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックス塊では、場
所による特性の不均一性が不可避的に生じてしまう。こ
のため、劣化の程度にもばらつきが生じ、このセラミッ
クス塊から数百〜数千個のシンチレータを切り出した場
合、その中には劣化の大きいシンチレータも混入してし
まう。その結果、これらのシンチレータを用いて検出器
を構成した場合、素子毎の劣化の程度は均一ではなく、
この検出器を用いて得られたＣＴ画像はアーチファクト
が多くなるという問題があった。
【０００５】また、シンチレータの劣化の程度にばらつ
きがある場合には、その中から劣化が少なくその程度の
そろったシンチレータを選別すれば良いが、有効な検査
方法がない。すなわち、劣化の程度（度合）を直接測定
するには大線量のＸ線照射の前後でのシンチレータの発
光強度変化を測定すればよい。しかしながら、前記発光
強度変化は通常１〜５％と小さく、かつシンチレータと
その発光強度を測定するための受光器との光学的な結合
の仕方によってデータが影響を受けやすく、したがって
測定誤差が生じ易くなる。その結果、劣化度合を高い精
度で測定することが困難になるため、劣化が少なくかつ
その度合の揃ったたシンチレータを有効に選別できない
という問題があった。
きがある場合には、その中から劣化が少なくその程度の
そろったシンチレータを選別すれば良いが、有効な検査
方法がない。すなわち、劣化の程度（度合）を直接測定
するには大線量のＸ線照射の前後でのシンチレータの発
光強度変化を測定すればよい。しかしながら、前記発光
強度変化は通常１〜５％と小さく、かつシンチレータと
その発光強度を測定するための受光器との光学的な結合
の仕方によってデータが影響を受けやすく、したがって
測定誤差が生じ易くなる。その結果、劣化度合を高い精
度で測定することが困難になるため、劣化が少なくかつ
その度合の揃ったたシンチレータを有効に選別できない
という問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、Ｇｄ2
Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータは感度が高くＸ線
ＣＴなどのＸ線検出器に好適であるが、劣化の問題があ
り、しかも劣化度合のばらつきが大きいという問題があ
った。また、劣化が少なくその度合の揃ったシンチレー
タを選別するための有効な検査方法がないという問題が
あった。
Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータは感度が高くＸ線
ＣＴなどのＸ線検出器に好適であるが、劣化の問題があ
り、しかも劣化度合のばらつきが大きいという問題があ
った。また、劣化が少なくその度合の揃ったシンチレー
タを選別するための有効な検査方法がないという問題が
あった。
【０００７】本発明の目的は、Ｘ線劣化が少く均一なＧ
ｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータを用いたＸ線
検出器を提供しようとするものである。本発明の別の目
的は、セラミックシンチレータの劣化度合を高精度で測
定することが可能な検査法を提供しようとするものであ
る。
ｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータを用いたＸ線
検出器を提供しようとするものである。本発明の別の目
的は、セラミックシンチレータの劣化度合を高精度で測
定することが可能な検査法を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線検出器
は、シンチレータとフォトダイオードとを光学的に結合
させたＸ線検出素子を複数個備えたＸ線検出器におい
て、前記複数個のＸ線検出素子を構成する全てのシンチ
レータは、一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
り、かつ液体窒素温度で波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の
紫外線を２０分間照射した後、１５±５Ｋ／分の昇温速
度でシンチレータの熱ルミネッセンスを測定したとき、
グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１０Ｋ
のピークに対する比が０．０１以下であり、かつ２１０
±１５Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比
が０．７以下であることを特徴とするものである。
は、シンチレータとフォトダイオードとを光学的に結合
させたＸ線検出素子を複数個備えたＸ線検出器におい
て、前記複数個のＸ線検出素子を構成する全てのシンチ
レータは、一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
り、かつ液体窒素温度で波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の
紫外線を２０分間照射した後、１５±５Ｋ／分の昇温速
度でシンチレータの熱ルミネッセンスを測定したとき、
グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１０Ｋ
のピークに対する比が０．０１以下であり、かつ２１０
±１５Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比
が０．７以下であることを特徴とするものである。
【００１１】本発明に係るシンチレータの検査方法は、
一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
るシンチレータに対して、液体窒素温度で波長２５４ｎ
ｍの紫外線を照射した後に、前記シンチレータの熱ルミ
ネッセンスを測定し、グロー曲線の４１０Ｋ付近のピー
クおよび２１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付近のピーク
に対する比の値によって良・不良を選別することを特徴
とするものである。
一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
るシンチレータに対して、液体窒素温度で波長２５４ｎ
ｍの紫外線を照射した後に、前記シンチレータの熱ルミ
ネッセンスを測定し、グロー曲線の４１０Ｋ付近のピー
クおよび２１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付近のピーク
に対する比の値によって良・不良を選別することを特徴
とするものである。
【００１２】
【００１３】前記一般式中のＰｒの濃度、すなわち（Ｇ
ｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓにおけるｘの範囲は、０．００
０１〜０．００５であることが必要である。この理由
は、前記ｘの値が前記範囲を逸脱すると発光効率が低下
し、したがって検出器の感度が低下するからである。
ｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓにおけるｘの範囲は、０．００
０１〜０．００５であることが必要である。この理由
は、前記ｘの値が前記範囲を逸脱すると発光効率が低下
し、したがって検出器の感度が低下するからである。
【００１４】前記一般式（Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓで
表される希土類オキシ硫化物において、Ｇｄの一部を他
の希土類元素、例えばＹ、Ｌａ、Ｃｅなどで置き換えて
も同様の性能を有するセラミックシンチレータが得られ
る。
表される希土類オキシ硫化物において、Ｇｄの一部を他
の希土類元素、例えばＹ、Ｌａ、Ｃｅなどで置き換えて
も同様の性能を有するセラミックシンチレータが得られ
る。
【００１５】前記熱ルミネッセンスの測定は、例えば図
１に示す構造の測定装置が用いられる。すなわち、図１
中の１はシンチレータの試料２を保持するための試料ホ
ルダである。前記ホルダ１は、石英ガラス容器３内に前
記試料２と共に収納されている。前記容器３内には、前
記試料２を冷却するための液体窒素が収容されている。
前記ホルダ１の上部には、前記試料２を加熱するための
ヒータ４が内蔵されている。前記ヒータ４は、温度コン
トローラ５に接続されている。前起容器３の上部には、
熱電対６が前記ホルダ１の上部側面に接触するように取
り付けられている。前記熱電対６は、デジタル温度計７
に接続されている。前記温度コントローラ５は、前記デ
ジタル温度計７に接続されている。前記石英ガラス容器
３の外部には、光電子増倍管８が前記試料２と対向する
ように配置されている。なお、前記光電子増倍管８の代
わりにフォトダイオードなどの受光素子を用いてもよ
い。前記光電子増倍管８は、電流計９に接続されてい
る。前記電流計９は、例えばパーソナルコンピュータ１
０に接続されている。前記デジタル温度計７は、パーソ
ナルコンピュータ１０に接続されている。さらに、前記
石英ガラス容器３の外部には図示しない紫外線ランプが
前記試料２と対向するように配置されている。
１に示す構造の測定装置が用いられる。すなわち、図１
中の１はシンチレータの試料２を保持するための試料ホ
ルダである。前記ホルダ１は、石英ガラス容器３内に前
記試料２と共に収納されている。前記容器３内には、前
記試料２を冷却するための液体窒素が収容されている。
前記ホルダ１の上部には、前記試料２を加熱するための
ヒータ４が内蔵されている。前記ヒータ４は、温度コン
トローラ５に接続されている。前起容器３の上部には、
熱電対６が前記ホルダ１の上部側面に接触するように取
り付けられている。前記熱電対６は、デジタル温度計７
に接続されている。前記温度コントローラ５は、前記デ
ジタル温度計７に接続されている。前記石英ガラス容器
３の外部には、光電子増倍管８が前記試料２と対向する
ように配置されている。なお、前記光電子増倍管８の代
わりにフォトダイオードなどの受光素子を用いてもよ
い。前記光電子増倍管８は、電流計９に接続されてい
る。前記電流計９は、例えばパーソナルコンピュータ１
０に接続されている。前記デジタル温度計７は、パーソ
ナルコンピュータ１０に接続されている。さらに、前記
石英ガラス容器３の外部には図示しない紫外線ランプが
前記試料２と対向するように配置されている。
【００１６】このような図１に示す構成の測定装置にお
いて、前記ホルダ１に保持されたシンチレータの試料２
を液体窒素により冷却した状態で図示しない紫外線ラン
プから波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫外線を２０分間
照射する。その後、ヒータ４により前記試料２を１５±
５Ｋ／分の速度で昇温し、前記試料２の熱ルミネッセン
スを光電子増倍管８で受光し、電流計９で電流値として
測定し、さらにパーソナルコンピュータ１０で前記電流
値に基づいてグロー曲線として処理する。なお、前記ヒ
ータ４による前記試料２の昇温は前記パーソナルコンピ
ュータ１０、前記熱電対６による試料２の温度測定信号
が入力されるデジタル温度計７および温度コントローラ
５によって制御される。
いて、前記ホルダ１に保持されたシンチレータの試料２
を液体窒素により冷却した状態で図示しない紫外線ラン
プから波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫外線を２０分間
照射する。その後、ヒータ４により前記試料２を１５±
５Ｋ／分の速度で昇温し、前記試料２の熱ルミネッセン
スを光電子増倍管８で受光し、電流計９で電流値として
測定し、さらにパーソナルコンピュータ１０で前記電流
値に基づいてグロー曲線として処理する。なお、前記ヒ
ータ４による前記試料２の昇温は前記パーソナルコンピ
ュータ１０、前記熱電対６による試料２の温度測定信号
が入力されるデジタル温度計７および温度コントローラ
５によって制御される。
【００１７】なお、本発明において照射紫外線強度や昇
温速度などの熱ルミネッセンス測定条件とピーク温度お
よびピーク比との関係はある条件での値を測定するため
のものであり、測定条件が変動すればピーク温度やピー
ク比などの値も変動するのは当然である。たとえば、昇
温速度が変化すればピーク位置やピーク比は変化し、照
射紫外線強度が変化してもピーク比は変化する。したが
って、熱ルミネッセンスの測定条件が前述した条件と異
なるものであっても、本質的にＸ線劣化に関係のあるグ
ロー曲線のピークとそれ以外のピークとの比をとり、そ
の比によってシンチレータを選別する検査方法およびこ
のようにして選別したシンチレータを用いたＸ線検出器
は本発明と同一であると見なすことができる。
温速度などの熱ルミネッセンス測定条件とピーク温度お
よびピーク比との関係はある条件での値を測定するため
のものであり、測定条件が変動すればピーク温度やピー
ク比などの値も変動するのは当然である。たとえば、昇
温速度が変化すればピーク位置やピーク比は変化し、照
射紫外線強度が変化してもピーク比は変化する。したが
って、熱ルミネッセンスの測定条件が前述した条件と異
なるものであっても、本質的にＸ線劣化に関係のあるグ
ロー曲線のピークとそれ以外のピークとの比をとり、そ
の比によってシンチレータを選別する検査方法およびこ
のようにして選別したシンチレータを用いたＸ線検出器
は本発明と同一であると見なすことができる。
【００１８】
【作用】前述したようにＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミック
シンチレータは高感度のＸ線検出器を提供するが、Ｘ線
照射により感度が低下するという劣化の問題がある。さ
らに、セラミックスの製造に伴う不均一性があるため
に、たとえ同一のセラミックス塊内においても劣化程度
のばらつきは不可避であった。Ｘ線劣化が少く均一なＸ
線検出器を得るためには、セラミックス塊から切出した
Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの中から劣
化が少なくその度合の揃ったセラミックシンチレータを
選別すればよい。しかしながら、従来は精度良く選別す
るための有効な検査方法がなく、したがって、Ｘ線劣化
が少く均一なＸ線検出器は得られなかった。
シンチレータは高感度のＸ線検出器を提供するが、Ｘ線
照射により感度が低下するという劣化の問題がある。さ
らに、セラミックスの製造に伴う不均一性があるため
に、たとえ同一のセラミックス塊内においても劣化程度
のばらつきは不可避であった。Ｘ線劣化が少く均一なＸ
線検出器を得るためには、セラミックス塊から切出した
Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの中から劣
化が少なくその度合の揃ったセラミックシンチレータを
選別すればよい。しかしながら、従来は精度良く選別す
るための有効な検査方法がなく、したがって、Ｘ線劣化
が少く均一なＸ線検出器は得られなかった。
【００１９】本発明者らはＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミッ
クシンチレータにおいて、熱ルミネッセンスを測定した
場合、特定のピークと他のピークとの比が特定の値以下
になるときに劣化度合が少ないセラミックシンチレータ
が得られることを見出した。
クシンチレータにおいて、熱ルミネッセンスを測定した
場合、特定のピークと他のピークとの比が特定の値以下
になるときに劣化度合が少ないセラミックシンチレータ
が得られることを見出した。
【００２０】さらに、前記グロー曲線の特定のピークと
他のピークとの比を特定の値以下に押えることにより、
劣化が少なくその度合の揃ったＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラ
ミックシンチレータを選別することができることを見出
だした。
他のピークとの比を特定の値以下に押えることにより、
劣化が少なくその度合の揃ったＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラ
ミックシンチレータを選別することができることを見出
だした。
【００２１】すなわち、前述した図１の測定装置により
液体窒素温度に冷却したＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒセラミック
シンチレータに対して波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫
外線を２０分間照射した後、１５±５Ｋ／ｍｉｎ．の昇
温速度でシンチレータの熱ルミネッセンスを測定する
と、図２および図３に示すようなグロー曲線が得られ
る。
液体窒素温度に冷却したＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒセラミック
シンチレータに対して波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫
外線を２０分間照射した後、１５±５Ｋ／ｍｉｎ．の昇
温速度でシンチレータの熱ルミネッセンスを測定する
と、図２および図３に示すようなグロー曲線が得られ
る。
【００２２】図２に示すように４１０Ｋ付近のピークの
１４０Ｋ付近のピークに対する比が０．０１以下で、か
つ２１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付近のピークに対す
る比が０．７以下であるシンチレータのみを選別し、こ
れらをフォトダイオードアレイの受光面上に接着するこ
とにより、感度が高くかつＸ線劣化が少く均一なＸ線検
出器が得られることを見出した。
１４０Ｋ付近のピークに対する比が０．０１以下で、か
つ２１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付近のピークに対す
る比が０．７以下であるシンチレータのみを選別し、こ
れらをフォトダイオードアレイの受光面上に接着するこ
とにより、感度が高くかつＸ線劣化が少く均一なＸ線検
出器が得られることを見出した。
【００２３】これに対し、図３に示すように２１０Ｋ付
近のピークの１４０Ｋ付近のピークに対する比が０．７
を越えるか、または４１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付
近のピークに対する比が０．０１を越える場合にはＸ線
照射による劣化が大きく、このシンチレータを用いた検
出器ではＣＴ画像にアーチファクトが多くなるなどの実
用上の問題がある。
近のピークの１４０Ｋ付近のピークに対する比が０．７
を越えるか、または４１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付
近のピークに対する比が０．０１を越える場合にはＸ線
照射による劣化が大きく、このシンチレータを用いた検
出器ではＣＴ画像にアーチファクトが多くなるなどの実
用上の問題がある。
【００２４】以上説明した本発明は、次のような原理に
基づいてなされたものである。すなわち、セラミックシ
ンチレータからの熱ルミネッセンスを測定することによ
り得られるグロー曲線のピークは、蛍光体中にトラップ
準位が存在することを示している。特に、Ｇｄ2 Ｏ
2 Ｓ：Ｐｒセラミックスにおけるグロー曲線の４１０Ｋ
付近のピークは、Ｘ線照射による劣化と深い関わりを持
つトラップ準位に由来している。しかも、前述した図２
のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックスのグロー曲線と、図
４に示すように原料として用いた蛍光体粉のグロー曲線
とを対比すると、著しく異なっており、劣化と深い関わ
りを持つトラップ準位が焼結工程を経ることによって新
たに生成するとがわかる。また、２１０Ｋ付近のピーク
はＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒセラミックスの結晶性に関わりを
持つピークであると思われ、これが大きい場合には結晶
性の悪さに起因すると思われる劣化や感度低下が起こ
る。
基づいてなされたものである。すなわち、セラミックシ
ンチレータからの熱ルミネッセンスを測定することによ
り得られるグロー曲線のピークは、蛍光体中にトラップ
準位が存在することを示している。特に、Ｇｄ2 Ｏ
2 Ｓ：Ｐｒセラミックスにおけるグロー曲線の４１０Ｋ
付近のピークは、Ｘ線照射による劣化と深い関わりを持
つトラップ準位に由来している。しかも、前述した図２
のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックスのグロー曲線と、図
４に示すように原料として用いた蛍光体粉のグロー曲線
とを対比すると、著しく異なっており、劣化と深い関わ
りを持つトラップ準位が焼結工程を経ることによって新
たに生成するとがわかる。また、２１０Ｋ付近のピーク
はＧｄ2 Ｏ2Ｓ：Ｐｒセラミックスの結晶性に関わりを
持つピークであると思われ、これが大きい場合には結晶
性の悪さに起因すると思われる劣化や感度低下が起こ
る。
【００２５】このように本発明は、熱ルミネッセンス測
定によりＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの
劣化と関わりを持つトラップ準位の密度を測定でき、そ
れによってＸ線照射による劣化の程度およびそのばらつ
きも推測できるという原理を用いている。すなわち、Ｘ
線劣化による発光強度の変化そのものを測定しようとす
る場合には変化分がわずかであるため測定誤差が大きい
ので、その代わりに劣化を引き起こす原因となるトラッ
プ準位の密度を測定することによってＸ線劣化による発
光強度変化を推測しようというものである。
定によりＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの
劣化と関わりを持つトラップ準位の密度を測定でき、そ
れによってＸ線照射による劣化の程度およびそのばらつ
きも推測できるという原理を用いている。すなわち、Ｘ
線劣化による発光強度の変化そのものを測定しようとす
る場合には変化分がわずかであるため測定誤差が大きい
ので、その代わりに劣化を引き起こす原因となるトラッ
プ準位の密度を測定することによってＸ線劣化による発
光強度変化を推測しようというものである。
【００２６】したがって、本発明によればＸ線劣化の少
ないＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータ、およ
びＸ線劣化が少く均一なＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミック
シンチレータを用いたＸ線検出器を提供できる。また、
本発明によればセラミックシンチレータの劣化度合を高
精度で測定することが可能な検査法を提供できる。
ないＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータ、およ
びＸ線劣化が少く均一なＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミック
シンチレータを用いたＸ線検出器を提供できる。また、
本発明によればセラミックシンチレータの劣化度合を高
精度で測定することが可能な検査法を提供できる。
【００２７】
【実施例】以下に本発明の実施例と比較例を説明する。 比較例１
【００２８】Ｐｒ濃度が０．１ｍｏｌ％で、リン酸イオ
ン７０ｐｐｍ、Ｎａ８ｐｐｍの不純物を含む平均粒径
４．５μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料とし、
特開昭６２−２７５０７２号に開示されたようなＴａカ
プセルを用いたＨＩＰ法により１５００℃、１５００ｋ
ｇ重／ｃｍ2 （１４７ＭＰａ）の条件で、直径が約６０
ｍｍ、高さが約６０ｍｍの円柱状のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックス塊を作製した。つづいて、前記セラミック
ス塊から幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチ
レータ試料を約１０００本切り出した。
ン７０ｐｐｍ、Ｎａ８ｐｐｍの不純物を含む平均粒径
４．５μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料とし、
特開昭６２−２７５０７２号に開示されたようなＴａカ
プセルを用いたＨＩＰ法により１５００℃、１５００ｋ
ｇ重／ｃｍ2 （１４７ＭＰａ）の条件で、直径が約６０
ｍｍ、高さが約６０ｍｍの円柱状のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックス塊を作製した。つづいて、前記セラミック
ス塊から幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチ
レータ試料を約１０００本切り出した。
【００２９】次いで、前記約１０００本のシンチレータ
試料の中から１００本のシンチレータ試料を無作為に選
び、シリコンフォトダイオードアレイ上にグリスを用い
て装着してＸ線検出器を作製した。次に、このＸ線検出
器に管電圧１２０ｋＶｐ、線量０．３５Ｃ／ｋｇのＸ線
を照射して強制的に劣化を引き起こした。Ｇｄ2 Ｏ
2Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの代わりに同一形状
のＣｄＷＯ4 単結晶シンチレータを用いたＸ線検出器の
感度を基準にした相対感度を測定し、Ｘ線照射前に対す
る照射後の相対感度の比を求めた。その値は、最大９
９．８％から最小９２．１％の間に分布しており、その
平均値は９７．６％であった。
試料の中から１００本のシンチレータ試料を無作為に選
び、シリコンフォトダイオードアレイ上にグリスを用い
て装着してＸ線検出器を作製した。次に、このＸ線検出
器に管電圧１２０ｋＶｐ、線量０．３５Ｃ／ｋｇのＸ線
を照射して強制的に劣化を引き起こした。Ｇｄ2 Ｏ
2Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレータの代わりに同一形状
のＣｄＷＯ4 単結晶シンチレータを用いたＸ線検出器の
感度を基準にした相対感度を測定し、Ｘ線照射前に対す
る照射後の相対感度の比を求めた。その値は、最大９
９．８％から最小９２．１％の間に分布しており、その
平均値は９７．６％であった。
【００３０】前記１００本のシンチレータ試料の中から
前記値が９７．０％〜９９．０％の範囲にあるものを４
８本選びシリコンフォトダイオードアレイに接着して素
子数４８のＸ線検出器を作製した。このＸ線検出器の前
記ＣｄＷＯ4 単結晶シンチレータを用いたＸ線検出器に
対する相対感度の平均値は、１．７倍であった。また、
同一条件のＸ線照射前後での４８素子の相対感度の比を
求めたところ、平均値は９７．８％であった。しかしな
がら、前記検査方法では誤差が大きいために、作製した
Ｘ線検出器で測定した実際の値は最大９９．２％から最
小９５．９％の間に分布しており、後述する実施例１に
比べてばらつきが大きいものであった。 実施例１
前記値が９７．０％〜９９．０％の範囲にあるものを４
８本選びシリコンフォトダイオードアレイに接着して素
子数４８のＸ線検出器を作製した。このＸ線検出器の前
記ＣｄＷＯ4 単結晶シンチレータを用いたＸ線検出器に
対する相対感度の平均値は、１．７倍であった。また、
同一条件のＸ線照射前後での４８素子の相対感度の比を
求めたところ、平均値は９７．８％であった。しかしな
がら、前記検査方法では誤差が大きいために、作製した
Ｘ線検出器で測定した実際の値は最大９９．２％から最
小９５．９％の間に分布しており、後述する実施例１に
比べてばらつきが大きいものであった。 実施例１
【００３１】比較例１で作製した約１０００本のシンチ
レータ試料の中から１００本の試料を無作為に選び、液
体窒素温度で波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫外線を２
０分間照射した後、前述した図１の熱ルミネッセンスの
測定装置を用いて１７Ｋ／分の昇温速度でシンチレータ
の熱ルミネッセンスを測定した。その結果、グロー曲線
の２１０±１５Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピークに
対する比は最大でも０．１２であり、すべて０．７以下
であったが、グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１
４０±１０Ｋのピークに対する比は０．０１を越えるも
のもあった。このようなシンチレータ試料の中からグロ
ー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピ
ークに対する比が０．０１以下であるものを選別したと
ころ、その数は８７本であった。
レータ試料の中から１００本の試料を無作為に選び、液
体窒素温度で波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の紫外線を２
０分間照射した後、前述した図１の熱ルミネッセンスの
測定装置を用いて１７Ｋ／分の昇温速度でシンチレータ
の熱ルミネッセンスを測定した。その結果、グロー曲線
の２１０±１５Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピークに
対する比は最大でも０．１２であり、すべて０．７以下
であったが、グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１
４０±１０Ｋのピークに対する比は０．０１を越えるも
のもあった。このようなシンチレータ試料の中からグロ
ー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピ
ークに対する比が０．０１以下であるものを選別したと
ころ、その数は８７本であった。
【００３２】前記８７本のシンチレータ試料の中から４
８本の試料を無作為に選び、シリコンフォトダイオード
アレイに接着して素子数４８のＸ線検出器を作製した。
この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線検出器に対する相対感度の
平均値は１．７倍であり、選別を行わないものとの差は
なかった。一方、比較例１と同一条件のＸ線照射前後で
の４８素子の相対感度の比は最大９９．２％から最小９
６．８％の間に分布しており、ばらつきが小さくなっ
た。また、相対感度の比の平均値は９７．９％であり、
選別を行わないものより劣化が少なくなっていた。 実施例２
８本の試料を無作為に選び、シリコンフォトダイオード
アレイに接着して素子数４８のＸ線検出器を作製した。
この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線検出器に対する相対感度の
平均値は１．７倍であり、選別を行わないものとの差は
なかった。一方、比較例１と同一条件のＸ線照射前後で
の４８素子の相対感度の比は最大９９．２％から最小９
６．８％の間に分布しており、ばらつきが小さくなっ
た。また、相対感度の比の平均値は９７．９％であり、
選別を行わないものより劣化が少なくなっていた。 実施例２
【００３３】Ｐｒ濃度が０．１ｍｏｌ％であり、リン酸
イオン２５０ｐｐｍ、Ｎａ１１ｐｐｍの不純物を含む平
均粒径４．２μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料
とし、特開昭６２−２７５０７２号に示されるようなＴ
ａカプセルを用いたＨＩＰ法により１２８０℃、２００
０ｋｇ重／ｃｍ2 （１９６ＭＰａ）の条件で、直径約６
０ｍｍ、高さ約６０ｍｍの円柱状のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックス塊を作製した。つづいて、前記セラミック
ス塊から幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチ
レータ試料を約１０００本切り出した。
イオン２５０ｐｐｍ、Ｎａ１１ｐｐｍの不純物を含む平
均粒径４．２μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料
とし、特開昭６２−２７５０７２号に示されるようなＴ
ａカプセルを用いたＨＩＰ法により１２８０℃、２００
０ｋｇ重／ｃｍ2 （１９６ＭＰａ）の条件で、直径約６
０ｍｍ、高さ約６０ｍｍの円柱状のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックス塊を作製した。つづいて、前記セラミック
ス塊から幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチ
レータ試料を約１０００本切り出した。
【００３４】次いで、前記約１０００本のシンチレータ
試料の中から１００本の試料を無作為に選んで、実施例
１と同様の方法で熱ルミネッセンスを測定した。その結
果、グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１
０Ｋのピークに対する比を求めたところ、最大のもので
も０．００４２であり、１００本の試料すべてが０．０
１以下であった。また、グロー曲線の２１０±１５Ｋの
ピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比を求めたと
ころ、最大のものでも０．６５であり、１００本の試料
すべてが０．７以下であった。
試料の中から１００本の試料を無作為に選んで、実施例
１と同様の方法で熱ルミネッセンスを測定した。その結
果、グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１
０Ｋのピークに対する比を求めたところ、最大のもので
も０．００４２であり、１００本の試料すべてが０．０
１以下であった。また、グロー曲線の２１０±１５Ｋの
ピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比を求めたと
ころ、最大のものでも０．６５であり、１００本の試料
すべてが０．７以下であった。
【００３５】前記１００本のシンチレータ試料の中から
４８本の試料を無作為に選び、シリコンフォトダイオー
ドアレイに接着して素子数４８のＸ線検出器を作製し
た。この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線検出器に対する相対感
度の平均値は１．５倍であり、比較例１と同一の条件の
Ｘ線照射前後での４８素子の相対感度の比は９９．８〜
９８．８％の間に分布しており、平均値は９９．５％と
劣化は少なかった。 比較例２
４８本の試料を無作為に選び、シリコンフォトダイオー
ドアレイに接着して素子数４８のＸ線検出器を作製し
た。この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線検出器に対する相対感
度の平均値は１．５倍であり、比較例１と同一の条件の
Ｘ線照射前後での４８素子の相対感度の比は９９．８〜
９８．８％の間に分布しており、平均値は９９．５％と
劣化は少なかった。 比較例２
【００３６】Ｐｒ濃度が０．１ｍｏｌ％で、リン酸イオ
ン１７０ｐｐｍ、Ｎａ１３ｐｐｍの不純物を含む平均粒
径４．３μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料と
し、比較例１と同様な条件でＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミ
ックス塊を作製した。つづいて、前記セラミックス塊か
ら幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチレータ
試料を切り出し、その中から４８本の試料を無作為に選
んで、実施例１と同様の方法で熱ルミネッセンスを測定
した。
ン１７０ｐｐｍ、Ｎａ１３ｐｐｍの不純物を含む平均粒
径４．３μｍのＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉を原料と
し、比較例１と同様な条件でＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミ
ックス塊を作製した。つづいて、前記セラミックス塊か
ら幅１ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３０ｍｍのシンチレータ
試料を切り出し、その中から４８本の試料を無作為に選
んで、実施例１と同様の方法で熱ルミネッセンスを測定
した。
【００３７】その結果、グロー曲線の４１０±２０Ｋの
ピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比は最大のも
のでも０．００８であり、すべて０．０１以下であった
が、グロー曲線の２１０±１５Ｋのピークの１４０±１
０Ｋのピークに対する比は１．９〜３．１の間に分布し
ていた。
ピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比は最大のも
のでも０．００８であり、すべて０．０１以下であった
が、グロー曲線の２１０±１５Ｋのピークの１４０±１
０Ｋのピークに対する比は１．９〜３．１の間に分布し
ていた。
【００３８】このようなシンチレータ試料をシリコンフ
ォトダイオード上にグリスを用いて接着して素子数４８
のＸ線検出器を作製した。この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線
検出器に対する相対感度の平均値は１．８であったが、
比較例１と同一条件のＸ線照射前後での４８素子の相対
感度の比は９６．２〜９１．８％の間に分布しており、
平均値は９３．８％で劣化が大きかった。
ォトダイオード上にグリスを用いて接着して素子数４８
のＸ線検出器を作製した。この検出器のＣｄＷＯ4 Ｘ線
検出器に対する相対感度の平均値は１．８であったが、
比較例１と同一条件のＸ線照射前後での４８素子の相対
感度の比は９６．２〜９１．８％の間に分布しており、
平均値は９３．８％で劣化が大きかった。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればＸ
線劣化の少ないＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレ
ータ、およびＸ線劣化が少く均一なＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックシンチレータを用いたＸ線ＣＴ等に好適なＸ
線検出器を提供できる。また、本発明のシンチレータの
検査方法を用いることにより前記シンチレータおよびＸ
線検出器を容易に得ることができる。
線劣化の少ないＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシンチレ
ータ、およびＸ線劣化が少く均一なＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒ
セラミックシンチレータを用いたＸ線ＣＴ等に好適なＸ
線検出器を提供できる。また、本発明のシンチレータの
検査方法を用いることにより前記シンチレータおよびＸ
線検出器を容易に得ることができる。
【図１】熱ルネッセンスの測定装置を示す概略図。
【図２】劣化の少ないＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシ
ンチレータのグロー曲線を示す図。
ンチレータのグロー曲線を示す図。
【図３】劣化の大きなＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｐｒセラミックシ
ンチレータのグロー曲線を示す図。
ンチレータのグロー曲線を示す図。
【図４】セラミックスの原料として用いたＧｄ2 Ｏ
2 Ｓ：Ｐｒ蛍光粉体のグロー曲線を示す図。
2 Ｓ：Ｐｒ蛍光粉体のグロー曲線を示す図。
１…試料ホルダ、２…シンチレータ試料、３…石英ガラ
ス製容器、４…ヒータ、８…光電子増倍管、１０…パー
ソナルコンピュータ。
ス製容器、４…ヒータ、８…光電子増倍管、１０…パー
ソナルコンピュータ。
フロントページの続き (72)発明者 横田 和人 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭58−204088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−275072（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212586（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−243686（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−192187（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−47773（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01T 1/20 - 1/28 C09K 11/84 G01M 11/00 - 11/08
Claims (2)
- 【請求項１】 シンチレータとフォトダイオードとを光
学的に結合させたＸ線検出素子を複数個備えたＸ線検出
器において、前記複数個のＸ線検出素子を構成する全ての シンチレー
タは、一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
り、かつ液体窒素温度で波長２５４ｎｍ、１Ｗ／ｍ2 の
紫外線を２０分間照射した後、１５±５Ｋ／分の昇温速
度でシンチレータの熱ルミネッセンスを測定したとき、
グロー曲線の４１０±２０Ｋのピークの１４０±１０Ｋ
のピークに対する比が０．０１以下であり、かつ２１０
±１５Ｋのピークの１４０±１０Ｋのピークに対する比
が０．７以下であることを特徴とするＸ線検出器。 - 【請求項２】 一般式 （Ｇｄ1-x Ｐｒx ）2 Ｏ2 Ｓ （ただし、ｘは０．０００１≦ｘ≦０．００５の範囲の
値）で表される希土類オキシ硫化物多結晶焼結体からな
るシンチレータに対して、液体窒素温度で波長２５４ｎ
ｍの紫外線を照射した後に、前記シンチレータの熱ルミ
ネッセンスを測定し、グロー曲線の４１０Ｋ付近のピー
クおよび２１０Ｋ付近のピークの１４０Ｋ付近のピーク
に対する比の値によって良・不良を選別することを特徴
とするシンチレータの検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22582292A JP3229029B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Ｘ線検出器およびセラミックシンチレータの検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22582292A JP3229029B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Ｘ線検出器およびセラミックシンチレータの検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665572A JPH0665572A (ja) | 1994-03-08 |
| JP3229029B2 true JP3229029B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=16835348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22582292A Expired - Lifetime JP3229029B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Ｘ線検出器およびセラミックシンチレータの検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229029B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006299102A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 蛍光体及びそれを用いたプラズマディスプレイパネル |
| CN108249920A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-06 | 上海科炎光电技术有限公司 | 一种ct用高效纳米探测材料 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP22582292A patent/JP3229029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665572A (ja) | 1994-03-08 |
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