JP3760459B2

JP3760459B2 - シンチレ−タ及びその製造法

Info

Publication number: JP3760459B2
Application number: JP10330097A
Authority: JP
Inventors: 和央蔵重; 靖倉田; 浩之石橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-04-21
Also published as: JPH10293180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線やγ線などの放射線の検出器に使用されるシンチレータおよびその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線やγ線などの放射線の検出器は、Ｘ線やγ線などの放射線をうけて発光するシンチレータとシンチレータの発光を検出する光検出器（フォトマル）とにより構成される。一般にシンチレータは、シンチレータ内で発生した蛍光効率良く光検出器まで導くために、シンチレータの表面を鏡面加工されている。
従来、シンチレータの表面を鏡面にするためには、先ず粒度の粗い研磨剤で粗研磨し、その後鏡面研磨する機械研磨によって行われてきた。
また、シンチレータを鏡面にする別の方法としてとしては、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｎａ）を無水アルコールでエッチングする方法が知られている。（特開昭５５−７１９６８号公報）。
また、酸化物単結晶をエッチング液に浸すことによって鏡面化させる方法としては、ＧＧＧ単結晶を２７０−３００℃の温度の燐酸に浸して、鏡面化学研磨をするという方法が知られている。（高木、深沢「資料の作製と評価」共立出版、Ｐ．３８１）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般にシンチレータは光検出器の受光部分に比べて屈折率が大きいため（Ｇｄ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅの場合１．８６）、従来の機械研磨方法で例えば四角柱のシンチレータを作製した場合、シンチレーション発光（１）した光の一部は図１に示すように結晶（２）から外に出ることができず循環光（３）となり、フォトマル（４）に到達しない。そのため、検出される光の量が少なくなり、蛍光出力などのシンチレータ性能が悪化する問題があった。
本発明は、前述の循環光によるシンチレータ性能の悪化を防止するシンチレ−タおよびその製造法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のシンチレータは、所定の形状を有するシンチレータであって、前記シンチレータの表面が、光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面を備えることを特徴とする。
また本発明のシンチレータは、所定の形状を有するシンチレータであって、前記シンチレータの表面が、表面粗さがシンチレータの蛍光波長に比べて小さく、表面うねりがシンチレータの蛍光波長に比べて大きい表面を備えることを特徴とする。
本発明のシンチレータは、単結晶好ましくはＬｎ₂ＳｉＯ₅（ここでＬｎはＳｃ、Ｙ、ランタン系列の中から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される希土類珪酸塩単結晶で構成される。
本発明のシンチレータは、単結晶等の母材から所定の外形を有するシンチレータを得、前記シンチレータの表面をエッチング液で処理することにより製造される。
エッチング液としては、オルトリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を２００℃を越える温度まで加熱することによって得られた液を主とするエッチング液ご好ましい。
【０００５】
本発明は、シンチレータの表面が、光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面にすることで、前述の循環光によるシンチレータ性能の悪化を防止することで実現する。
本発明は、この光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面が、シンチレータの表面粗さがこのシンチレータの蛍光波長に比べて小さく、このシンチレータの表面うねりがこのシンチレータの蛍光波長に比べて大きくすることで実現できることを見出したことによりなされたものである。
本発明は、このシンチレータの表面粗さがこのシンチレータの蛍光波長に比べて小さく、このシンチレータの表面うねりがこのシンチレータの蛍光波長に比べて大きい表面が、シンチレータをりん酸を使ったエッチング処理をすることで得られることを見出したことによりなされたものである。
尚シンチレータの蛍光波長は最大中心波長であり、複数の蛍光波長がある場合シンチレータの表面粗さ、表面うねりがシンチレータの全ての蛍光波長に対し上記関係を満たすのが好ましいが、少なくとも一つの蛍光波長に対し上記関係を満たせば良い。
表面粗さはＪＩＳＢ０６０１（中心線平均粗さＲａ）によって測定され、表面うねりはＪＩＳ０６１０（ろ波中心線うねりＷｃａ）によって測定される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
シンチレータの表面を、光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面にすることによって、シンチレータの蛍光出力が大きくなる原因は次のように考えられる。
従来の機械研磨方法で例えば四角柱のシンチレータを作製した場合、発光した光の一部は図１に示すように循環光となり、フォトマルに到達しない。そのため、検出される光の量が少なくなり、シンチレータ性能の悪化を招く。これに対し、本発明でなされたように、そのシンチレータの蛍光波長より十分長い周期で波打たせると、図１に示すような循環光が無くなる。また、そのシンチレータの蛍光波長程度の範囲では鏡面化することにより、乱反射によるシンチレータ性能の低下も防げる。
【０００７】
【実施例】
まず、希土類珪酸塩単結晶シンチレータであるＣｅ付活Ｇｄ₂ＳｉＯ₅単結晶を育成した。Ｃｅ付活Ｇｄ₂ＳｉＯ₅単結晶シンチレータの発光波長は、４３０ｎｍである。育成した結晶の寸法は約直径８０ｘ２８０ｍｍであった。この単結晶から、切断によって２０ｘ２０ｘ２００ｍｍ³の寸法のシンチレータを２本切り出した。この２本は、後の表面処理が異なるための影響を除き、同等性能のものである。この切断したままの表面は粗面であり、このままの状態では実用的な性能が得られないものである。この状態での表面粗さをＪＩＳＢ０６０１によって測定したところ、基準長０．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、中心線平均粗さＲａは４４１ｎｍであった。また得られた結晶の表面うねりをＪＩＳ０６１０によって測定したところ、基準長８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、ろ波中心線うねりＷｃａは２９３ｎｍであった。したがって、切断したままのシンチレータの表面の表面粗さは発光波長に比べ大きく、表面うねりは発光波長にくらべ小さかった。
次に、市販のオルトリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を２５０℃まで加熱し沸騰がおさまるまで３０分間沸騰させた。このエッチング液を室温まで冷却した。エッチング液に２０ｘ２０ｘ２００ｍｍ³のシンチレータを浸し、１５０℃まで加熱し２０分間エッチングを行った。エッチング液を室温まで冷却し、結晶を取り出すと、光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面が得られた。得られた結晶の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１によって測定したところ、基準長０．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、中心線平均粗さＲａは３８２ｎｍであった。また得られた結晶の表面うねりをＪＩＳ０６１０によって測定したところ、基準長８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、ろ波中心線うねりＷｃａは１０４５ｎｍであった。したがって、エッチング処理によって得られたシンチレータの表面の表面粗さは発光波長に比べ小さく、表面うねりは発光波長にくらべ大きかった。
もう一本の寸法２０ｘ２０ｘ２００ｍｍ³のシンチレータは、機械研磨による鏡面加工を行った。すなわち、先ず粒度２０００番の粗い研磨剤で粗研磨し、その後バフ研磨できれいな鏡面に仕上げた。得られた結晶の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１によって測定したところ、基準長０．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、中心線平均粗さＲａは１３ｎｍであった。また得られた結晶の表面うねりをＪＩＳ０６１０によって測定したところ、基準長８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍで、ろ波中心線うねりＷｃａは３４ｎｍであった。したがって、機械研磨による鏡面加工を行ったシンチレータの表面の表面粗さは発光波長に比べ小さく、表面うねりも発光波長にくらべ小さかった。
上記、エッチング処理を行ったシンチレータと、機械研磨を行ったシンチレータそれぞれのシンチレータ性能を測定した。測定方法は図２に示す様に、放射線源（５）からのγ線（６）を鉛コリメータ（７）で一直線上に絞り、結晶（１）に入射する。γ線の入射位置とフォトマルからの距離（８）を変化させ、数回測定を行った。測定の結果は、図３、４に示すように、本願の方法により、従来の機械研磨に比べて、どの測定においても蛍光出力が大きくなり、分解能が向上した。蛍光出力は大きいほどシンチレータ性能に優れ、分解能は小さいほどシンチレータ性能に優れる。
【０００８】
【発明の効果】
図３、４の結果から、本願のシンチレータの表面を、光沢がある鏡面でかつゆるやかな凹凸のある表面とすることにより、すなわちこのシンチレータの表面粗さがこのシンチレータの蛍光波長に比べて小さく、このシンチレータの表面うねりが既シンチレータの蛍光波長に比べて大きいシンチレータのシンチレータ性能は、従来の機械研磨により鏡面加工を行ったシンチレータに比べ性能が向上されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シンチレーションの循環光を説明する断面図。
【図２】シンチレータ性能測定法を示す側面図。
【図３】本発明による蛍光出力の向上を示すグラフ。
【図４】本発明による分解能の向上を示すグラフ。
【符号の説明】
１．シンチレーション発光
２．結晶
３．循環光
４．フォトマル
５．放射線源
６． γ線
７．鉛コリメータ
８．フォトマルからの距離

Claims

所定の形状を有するシンチレータであって、前記シンチレータの表面が、光沢がある鏡面及び表面うねりを備え、該表面うねりが、前記シンチレータの蛍光波長に比べて大きいことを特徴とするシンチレータ。
前記鏡面が、前記シンチレータの蛍光波長に比べて小さい前記シンチレータの表面の表面粗さで実現される、請求項１に記載のシシンチレータ。
単結晶で構成される請求項１又は２記載のシンチレータ。
単結晶が、Ｌｎ₂ＳｉＯ₅（ここでＬｎはＳｃ、Ｙ、ランタン系列の中から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される希土類珪酸塩単結晶である、請求項３記載のシンチレータ。
単結晶が、Ｃｅ付活Ｇｄ₂ＳｉＯ₅単結晶である、請求項３記載のシンチレータ。
(a)母材から所定の外形を有するシンチレータを得る工程；及び
(b)前記シンチレータの表面をエッチング液で処理して、前記シンチレータの表面を光沢がある鏡面とし、かつ、前記シンチレータの表面に表面うねりを設け、該表面うねりをシンチレータの蛍光波長に比べて大きいものとする工程、
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のシンチレータの製造法。
エッチング液がオルトリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を２００℃を越える温度まで加熱することによって得られた液を主とするエッチング液である請求項６記載のシンチレータの製造法。