JP5754546B2 - シンチレータアレイの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、放射線検出器等に用いるシンチレータアレイを高精度で効率良く製造する方法に関する。
放射線検査装置の一つにコンピュータ断層撮影装置［Computed Tomography（CT）装置］がある。CT装置は、X線ファンビームを放射するX線管と、多数の放射線検出素子を併設した放射線検出器とを有する。X線管と放射線検出器は、測定対象を中心にして対向するように配置される。X線管から放射されたX線ファンビームは測定対象を透過し、放射線検出器で検出される。1回の照射ごとに照射角度を変えてX線吸収データを収集し、コンピュータ解析により測定対象の断層面における個々の位置のX線吸収率を算出し、X線吸収率に応じた画像を構成する。放射線検出器として、シンチレータアレイ及びシリコンフォトダイオードを組合せた検出器、又はシンチレータアレイ及び光電子増倍管を組合せた検出器が用いられている。
このようなシンチレータアレイの製造方法として、特開2000-241554号は、発光部を粘着シートの上に設置し、発光部を囲むように型枠を粘着シート上に設け、ルチル型酸化チタン粉末を含有するエポキシ樹脂からなる光反射層用樹脂を型枠内に流し込んで発光部を樹脂で被覆し、加熱により樹脂を硬化させ、粘着シート及び型枠を取り除いた後、機械加工により所定の形状のシンチレータアレイとする方法を開示している。しかし、粘着シートを剥がすために溶解工程及び洗浄工程を要するので、工数が多いという問題がある。
特開2004-3970号は、ルチル型酸化チタンを含有するポリエステル樹脂で櫛歯状シンチレータウェファーを被覆した後、加熱により樹脂を硬化させて光反射材を形成する方法を開示している。樹脂が流出しないようにシンチレータウェファーの周囲に堰を設ける。しかし、この方法では、櫛歯状シンチレータウェファーを固定する粘着シートを用いていない。
特開平4-273087号は、型枠内の粘着シート上にシンチレータ基板を所定の間隙で配置し、型枠に光反射材用液状樹脂を入れることによりシンチレータ基板の間隙に光反射材用液状樹脂を流入させ、液状樹脂の硬化後、粘着シートを除去するシンチレータアレイの製造方法を開示している。しかし、粘着シート上で樹脂が硬化すると、粘着シートの剥離に溶解工程及び洗浄工程を要し、工数が増えるという問題がある。
特開2000-98041号は、発光層を第一の感紫外線性接着フィルムに貼り着け、レーザーにより発光層に接着フィルムに達する格子状の溝を形成し、第一の接着フィルムと反対側の発光層の面に第二の接着フィルムを貼り着け、紫外線により第一の接着フィルムを除去し、発光層の少なくとも１つの表面に光検出器への光伝達を良くするための表面処理を行うことからなる放射線検出器の製造方法を開示している。しかし、この方法には第二の接着フィルムを支持する部材がない。第二の接着フィルムが撓むと、樹脂被覆工程の前では溝で分離した発光層は位置ずれを起こしやすい。
特開2003-14852号は、シンチレータと半導体光検出素子とを積層した放射線検出器を複数個並べた多チャンネル放射線検出器の製造方法において、保持シートにシンチレータウェファの一面を貼り付け、シンチレータウェファを保持シートに貼り付けたままシンチレータウェファを所定幅にスライスして間隙を設け、スライスしたシンチレータ上にルチル型酸化チタン及び樹脂を含有する白色混合物を注ぎ、前記間隙及びシンチレータの周囲に充填した後、樹脂を硬化させ、複数個のシンチレータを白色混合物で一体化し、一体化した複数個のシンチレータを所定寸法に加工し、その一面にルチル型酸化チタンと樹脂とからなる光反射層を貼り付け、反対側の面に半導体光検出素子を貼り付ける方法を開示している。保持シートとして発泡シートを用いている。しかし、発泡シート上で樹脂が硬化すると、粘着シートの剥離に溶解工程及び洗浄工程を要し、工数が増えるという問題がある。
従って本発明の目的は、シンチレータアレイを高精度で効率良く製造する方法を提供することである。
本発明のシンチレータアレイの製造方法は、シンチレータ基板を、少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記シンチレータ基板に格子状の溝を形成して複数のシンチレータセルを有する格子状溝付きシンチレータ基板を形成し、前記格子状溝に反射材用液状硬化性樹脂を充填し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセル樹脂硬化体を形成し、次いで加熱により前記シンチレータセル樹脂硬化体から前記両面粘着シートを剥離する工程を有することを特徴とする。
本発明の第一の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法は、シンチレータ基板を、少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記シンチレータ基板に格子状の未貫通溝を形成することにより、シンチレータ基板に残留する連結部により複数のシンチレータセルが一体化された形状の格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を形成し、前記格子状未貫通溝を形成したシンチレータ基板を前記支持プレートから剥離し、アニーリング処理をした後、再度少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記格子状未貫通溝に反射材用液状硬化性樹脂を充填し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセル樹脂硬化体を形成し、加熱により前記シンチレータセル樹脂硬化体から前記両面粘着シートを剥離し、次いで前記連結部を除去する工程を有することを特徴とする。
本発明の第二の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法は、シンチレータ基板に格子状の未貫通溝を形成することにより、複数のシンチレータセルが連結部で一体化された形状の格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を形成し、少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記連結部を除去することにより格子状の貫通溝を有するシンチレータ基板を形成し、前記格子状貫通溝に反射材用液状硬化性樹脂を充填し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセル樹脂硬化体を形成し、次いで加熱により前記シンチレータセル樹脂硬化体から前記両面粘着シートを剥離する工程を有することを特徴とする。
第二の実施形態において、前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を形成した後に、アニーリング処理を行なうのが好ましい。
第二の実施形態において、前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を前記支持プレートの面方向に固定する大きさの開口部を有する治具を、前記支持プレートの上面外周部に取り付け、前記治具の開口部内の前記両面粘着シートに前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を接着した後、前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板から前記連結部を研削により除去するのが好ましい。
前記シンチレータ基板を固定した前記支持プレートの側面全周に粘着シートの熱剥離型粘着面を貼付することにより前記支持プレートの上方に前記粘着シートを延出させ、前記粘着シートの上方延出部により形成された枠内に前記液状硬化性樹脂を流入させ、もって前記シンチレータセルの間隙に前記液状硬化性樹脂を充填するのが好ましい。また、前記支持プレートに貼付した前記両面粘着シートに、前記シンチレータ基板を包囲するように粘着シートで形成した枠を貼付し、前記枠内に前記液状硬化性樹脂を流入させても良い。前記枠を形成する前記粘着シートのうち、前記液状硬化性樹脂と接する側の粘着面は熱剥離型であるのが好ましい。
いずれの実施形態による方法でも、前記シンチレータセル樹脂硬化体を両面研削することにより前記シンチレータセルが露出したシンチレータセルアレイを形成し、前記シンチレータセルアレイを両面粘着シート（少なくとも前記シンチレータセルアレイとの接着面が熱剥離型である）を介して支持プレートに固定し、前記シンチレータセルアレイを反射材用液状硬化性樹脂で被覆し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセルアレイ樹脂硬化体を形成し、前記シンチレータセルアレイ樹脂硬化体の一面を研削することにより前記シンチレータセルを露出させるのが好ましい。
前記支持プレートの面粗さRaは好ましくは10μm以下であり、より好ましくは0.01〜10μmであり、最も好ましくは0.1〜2μmである。
前記支持プレートの高さのばらつきは好ましくは100μm以下であり、より好ましくは0.01〜100μmであり、最も好ましくは0.1〜20μmである。
前記シンチレータセルのアスペクト比は、好ましくは5以下であり、より好ましくは0.2〜5である。
本発明の方法により、医療用CT装置や、手荷物検査用CT装置等に使用する放射線検出器を構成するためのシンチレータアレイを高精度で効率良く製造することができる。
本発明の第一の参考形態によるシンチレータアレイの製造方法を示すフローチャートである。 両面粘着シートを介して支持プレートに固定されたシンチレータ基板を示す斜視図である。 図2のシンチレータ基板に格子状貫通溝を形成する様子を示す斜視図である。 ステップA5による樹脂の充填及び硬化を示す斜視図である。 粘着シートで形成した枠の一例を示す斜視図である。 粘着シートで形成した枠の別の例を示す斜視図である。 ステップA7により得られたシンチレータセル樹脂硬化体を示す斜視図である。 ステップA8により得られたセルアレイを示す斜視図である。 ステップA12による樹脂の充填及び硬化を示す斜視図である。 ステップA14により得られたセルアレイ樹脂硬化体を示す斜視図である。 ステップA15により得られたセルアレイ樹脂被覆体を示す斜視図である。 図10のセルアレイ樹脂被覆体の表面側を示す斜視図である。 ステップA16により得られたシンチレータアレイの一例を示す斜視図である。 シンチレータアレイの別の例を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法を示すフローチャートである。 支持プレートに固定したシンチレータ基板に格子状の未貫通溝を形成する様子を示す斜視図である。 格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を液状硬化性樹脂で被覆し、硬化させる様子を示す斜視図である。 格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を含むシンチレータセル樹脂硬化体を示す斜視図である。 図17(a) のA-A断面図である。 本発明の第二の実施形態によるシンチレータアレイの製造方法を示すフローチャートである。 連結部を上にして、熱剥離型両面粘着シートを介して支持プレートに固定された格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を示す斜視図である。 図19に示す格子状未貫通溝付きシンチレータ基板から連結部を除去することにより得られた格子状貫通溝付きシンチレータ基板を示す斜視図である。 格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を支持プレートの面方向に固定するために、熱剥離型両面粘着シートを接着した支持プレートの上面外周部に係合した治具を示す斜視図である。 治具の開口部に格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を、連結部を上にして固定した様子を示す斜視図である。 図22(a) のB-B断面図である。 放射線検出器を示す平面図である。 図23(a) のC-C断面図である。
本発明の実施形態を添付図面を参照して以下詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。各実施形態の説明は、特に断りがなければ他の実施形態にも当てはまる。
本発明で用いるシンチレータとしては、例えばガドリニウムオキシサルファイド（GOS）又はガドリニウム−アルミニウム−ガリウムガーネット（GGAG）からなるシンチレータが挙げられる。GOSは例えばPr、Ce及びTbから選ばれた少なくとも1種で賦活したGd2O2Sの組成を有する。GGAGは、例えばCe、Pr等から選ばれた少なくとも1種で賦活した(Gd1-xLux)3+a(GauAl1-u)5-aO12（x＝0〜0.5、u＝0.2〜0.6、及びa＝−0.05〜0.15）の主組成を有する。しかし、本発明は特定のシンチレータ組成に限定されるものではない。
[1] シンチレータアレイの製造方法
(1) 第一の参考形態
図1は第一の参考形態の製造方法を示すフローチャートである。まず、ベースフィルムの両面に第一及び第二の粘着面を備え、少なくとも第二の粘着面は熱剥離型粘着層であり、各粘着層がセパレータで被覆された熱剥離型両面粘着シートを準備する。熱剥離型粘着層は、所定の温度に加熱すると発泡して粘着力が低下し、剥離されやすくなる粘着層である。第一の粘着面も、第二の粘着面と同じ温度で発泡する熱剥離型粘着層であるのが好ましい。
図2に示すように、支持プレート30の上面を覆う広さの熱剥離型両面粘着シート30aの第一の粘着面からセパレータを剥離し、露出した第一の粘着面を支持プレート30の上面に貼り付ける（ステップA1）。次いで、熱剥離型両面粘着シート30aの第二の粘着面からセパレータを剥離し、第二の粘着面Fsに矩形板状のシンチレータ基板10の底面Faを貼り付ける（ステップA2）。このようにして、シンチレータ基板10は、熱剥離型両面粘着シート30aを介して支持プレート30に固定される。
支持プレート30の上面（粘着シート30aを貼付する面）の算術平均粗さRa（JIS B0601-1994）は10μm以下が好ましい。Raが10μm超であると、各シンチレータセルと支持プレート30との距離が大きく変動し、シンチレータセルの厚さtを均一化するための研削量を多くしなければならない。Raの下限は0.01μm程度で良い。従って、支持プレート30の面粗さRaは10μm以下が好ましく、実用的には0.01〜10μmがより好ましく、0.1〜2μmが最も好ましい。このような平坦な支持プレート30としては、ガラス板が好ましい。
シンチレータセルの厚さtを均一化するために、支持プレート30はさらに高さのばらつきができるだけ小さいのが好ましい。高さのばらつきは、基準面となる平坦な定盤の上に支持プレート30を置き、5箇所の任意の点で、基準面から支持プレート30の上面までの高さH1，H2，H3，H4，H5をダイヤルゲージで測定し、高さの平均値Havを求めたとき、各高さH1，H2，H3，H4，H5と平均高さHavとの差ΔH1，ΔH2，ΔH3，ΔH4，ΔH5のうちの最大の差ΔHmaxと定義する。ダイヤルゲージの代わりにレーザーを用いた3次元測定器で測定しても良い。
支持プレート30の高さのばらつきは100μm以下であるのが好ましい。高さのばらつきが100μm超であると、各シンチレータセルと支持プレート30との距離が大きく変動し、シンチレータセルの厚さtの均一性を確保するための研削量が多くなる。実用的には、支持プレート30の高さのばらつきは0.01〜100μmがより好ましく、0.1〜20μmが最も好ましい。
図3に示すように、切削用回転砥石（例えば、ダイヤモンド砥石）19を用いて、シンチレータ基板10に、粘着シート30aに達する深さの平行な複数の溝13bを縦横直交するように格子状に形成する（ステップA3）。溝13bにより、端部15bを残して、シンチレータ基板はM×N（M及びNはそれぞれ2以上の自然数である。）個のシンチレータセル12bに分離される。貫通溝付きシンチレータ基板11bは熱剥離型両面粘着シート30aを介して支持プレート30に固定されているので、それらの間隔がずれることはない。貫通溝付きシンチレータ基板11bの両端部15b、15bは後のステップで切り落とされる。図3に示すx軸はシンチレータ基板10の厚さ方向を示し、y軸及びz軸はそれぞれ溝13bの方向を示す。
各シンチレータセル12bにおいて、Y軸方向及びZ軸方向の寸法のうち短い方を幅wとし、X軸方向の寸法を高さtとする。各シンチレータセル12bのアスペクト比（w/tで表される）は、CT装置の解像度の観点から5以下が好ましい。なお、アスペクト比が0.2未満では粘着シート30aによるシンチレータセル12bの保持が困難であるので、アスペクト比w/tは0.2〜5がより好ましい。
支持プレート30の側面全周に4枚の熱剥離型両面粘着シート31F、31R、31B、31Lの熱剥離型粘着面を貼付し、支持プレート30の上方に両面粘着シート31F、31R、31B、31Lを部分的に延出させる。両面粘着シート31F、31R、31B、31Lの上方延出部により、反射材として機能する樹脂層を形成するための液状硬化性樹脂を堰止める空間を形成するための四角い枠が形成される（ステップA4）。なお、粘着シート31F，31R，31B及び31Lは熱剥離型片面粘着シートでも良い。4枚の熱剥離型両面粘着シートを用いる代わりに、図5(a) に示すように1枚の帯状の粘着シートを支持プレートの側面に巻きつけ、帯の一端部を他端に重ねることにより四角い枠を形成しても良い。また図5(b) に示すように、4枚の粘着シートを支持プレートの側面に順に貼り付け、隣接する粘着シートの端部を接着しても良い。図5(a) 及び図5(b) の場合、熱剥離型両面粘着シートの代わりに熱剥離型片面粘着シートを用いることができる。いずれの場合も、熱剥離型の両面又は片面の粘着シートにより形成された枠により、樹脂の漏れを確実に防止できる。
また、支持プレート30の側面全周に両面粘着シートを貼付する代わりに、支持プレート30に貼付した両面粘着シート31F、31R、31B、31Lに、貫通溝付きシンチレータ基板11bを包囲するように粘着シートで形成した枠を貼付しても良い。この枠によっても、樹脂の漏れを確実に防止できる。
図4に示すように四角い枠に反射材用液状硬化性樹脂32を流し込むと、溝13bに液状硬化性樹脂32が充填され、シンチレータセル12bは液状硬化性樹脂32で被覆される（ステップA5）。硬化後に反射材として機能する液状硬化性樹脂32として、例えば白色の酸化チタン粒子を含有するエポキシ樹脂を用いることができる。枠に流し込む液状硬化性樹脂32の量は、硬化後の厚さをその後のステップで調整可能なように設定するのが好ましい。
枠に流し込んだ液状硬化性樹脂32を第一の温度まで加熱し、硬化させる（ステップA6）。液状硬化性樹脂32が硬化すると、M×N個のシンチレータセルは硬化樹脂32’で一体化される。第一の加熱温度は50〜150℃が好ましい。液状硬化性樹脂32の加熱時間は1〜6時間で良く、好ましくは1〜3時間である。
液状硬化性樹脂32の硬化後、熱剥離型両面粘着シート30a及び熱剥離型両面粘着シート31F、31R、31B、31Lの熱剥離型粘着層の発泡開始温度以上の第二の温度に加熱する。第二の温度への加熱により熱剥離型粘着層は発泡し、粘着力が低下するので、熱剥離型両面粘着シートは容易に剥離できる。これにより、図6に示すシンチレータセル樹脂硬化体33が得られる（ステップA7）。貫通溝付きシンチレータ基板11bを構成する部材に相当するシンチレータセル樹脂硬化体33中の部材の参照番号は、同じ数字の後に「b」の代わりに「c」が付けられている。
第二の加熱温度は第一の加熱温度以上が好ましく、例えば80〜180℃で良い。熱剥離型粘着シートを使用すると、熱剥離後にあっても僅かな粘着層しか残留しないので、その洗浄除去は容易であり、熱剥離型粘着シート全体を溶媒で除去する必要がなくなる。第一及び第二の温度での加熱は同じ加熱装置で行うことができる。この場合、第一の温度で樹脂を硬化させた後、第二の温度に昇温し、熱剥離型粘着シートを剥離する。
このようにして得られたシンチレータセル樹脂硬化体33では、シンチレータセル12bが高精度で配列している。また、シンチレータ基板の支持プレートへの固定に熱剥離型粘着シートを用いているので、加熱だけで簡単に剥離することができ、シンチレータアレイを効率良く製造することができる。
シンチレータセル12bが露出するように、シンチレータセル樹脂硬化体33の背面Bc及び表面Fcを研削又は研磨し、図7に示すようにシンチレータセル12d、樹脂層13d及び端部15dが露出した一様な厚さh1のシンチレータセルアレイ36を形成する（ステップA8）。シンチレータセル樹脂硬化体33を構成する部材に相当するシンチレータセルアレイ36中の部材の参照番号は、同じ数字の後に「c」の代わりに「d」が付けられている。シンチレータセルアレイ36において、シンチレータセル12d、樹脂層13d及び端部15dは樹脂外周部35に囲われている。
粘着シート30aと同じ熱剥離型両面粘着シート60aの第一の粘着面からセパレータを剥離し、第一の粘着面を支持プレート60の上面に貼り付ける（ステップA9）。粘着シート60aの第二の粘着面からセパレータを剥離し、露出した第二の粘着面にシンチレータセルアレイ36を貼付する（ステップA10）。これにより、シンチレータセルアレイ36は支持プレート60に固定される。
図8に示すように、ステップA4で用いたものと同じ4枚の熱剥離型両面粘着シート61F，61R，61B、61Lを支持プレート60の側面に貼付し、反射材用液状硬化性樹脂を溜めるための枠を形成する（ステップA11）。4枚の粘着シート61F，61R，61B、61Lの両端部を接着し、四角い枠とする。この四角い枠内にステップA5と同じ反射材用液状硬化性樹脂62を流し込むと、シンチレータセルアレイ36の背面は液状硬化性樹脂62で被覆される（ステップA12）。
枠に流し込んだ液状硬化性樹脂62を上記第一の温度に加熱し、硬化させると、シンチレータセルアレイ36の背面は硬化樹脂62’で被覆される（ステップA13）。液状硬化性樹脂62の硬化後第二の温度に加熱すると、熱剥離型両面粘着シート61F，61R，61B、61L、及び熱剥離型両面粘着シート60aの粘着力は低下し、容易に剥離できる。これにより、図9に示すシンチレータセル樹脂硬化体73が得られる（ステップA14）。粘着シートの剥離後、必要に応じてシンチレータセル樹脂硬化体73を洗浄する。シンチレータセルアレイ36を構成する部材に相当するシンチレータセル樹脂硬化体73中の部材の参照番号は、同じ数字の後に「d」の代わりに「e」が付けられている。
樹脂層72fの厚さがh2となるようにシンチレータセル樹脂硬化体73の背面Beを平面研削し、図10に示すシンチレータセルアレイ樹脂被覆体76を得る（ステップA15）。図11は、図10のシンチレータセルアレイ樹脂被覆体76の表面Ff側を示す。シンチレータセルアレイ樹脂被覆体76の表面Ffに複数のシンチレータセル12dが露出している。シンチレータセル樹脂硬化体73を構成する部材に相当するシンチレータセルアレイ樹脂被覆体76中の部材の参照番号は、同じ数字の後に「e」の代わりに「f」が付けられている。
シンチレータセルアレイ樹脂被覆体76の外周を回転砥石（図示せず）により除去し、図12に示す所定の寸法のシンチレータアレイ76fを得る（ステップA16）。シンチレータアレイ76fは、シンチレータセル12d間に反射材用樹脂層13dを有し、外周及び背面に反射材用樹脂層75を有する。これらの反射材用樹脂層13d、75は反射材として機能する。シンチレータアレイ76fの表面には、M×N個のシンチレータセル12dが露出しており、各シンチレータセル12dの露出面は発光面である。
ステップA3（図3）において端部15bを切削除去した後、参考形態1と同じステップによりシンチレータアレイを製造することもできる。ただし、図13に示すように、ステップA16に相当する外周切断において、側面の反射材用樹脂層75gを所定寸法まで切断や研削などで加工する。この方法でも、反射材用樹脂層13dを介して複数のシンチレータセル12dを配列したシンチレータアレイ76gを得ることができる。
液状硬化性樹脂を硬化させるための第一の加熱と、熱剥離型粘着シートを剥離させるための第二の加熱とを連続加熱装置で行うことができる。連続加熱装置は、第一及び第二の加熱領域と、両加熱領域を通るベルトコンベアとを具備し、ベルトコンベアに載置された物品（図4及び図8に示す。）は第一の加熱領域を通過する間に液状硬化性樹脂が硬化され、次いで第二の加熱領域を通過する間に熱剥離型粘着シートが発泡する。連続加熱装置を出た物品では熱剥離型粘着シートが容易に剥離できる状態になっている。この方法では液状硬化性樹脂の硬化と熱剥離型粘着シートの剥離を連続的に行うことができるので、効率的である。
(4) 第一の実施形態
第一の実施形態の方法は、貫通溝の代わりに未貫通溝を形成することを特徴とする。図14に示すように、シンチレータ基板10を熱剥離型両面粘着シート30aを介して支持プレート30上に固定するまでのステップB1及びB2は第一の参考形態におけるステップA1及びA2と同じである。
図15に示すように、切削用回転砥石19を用いて、シンチレータ基板10に両端部15b、15bを残して熱剥離型両面粘着シート30aまで到達しない深さの複数（M×N個）の平行な未貫通溝13b’を縦横直交するように格子状に形成する（ステップB3）。未貫通溝13b’の形成により残留するシンチレータ基板10の部分は連結部11cとして各シンチレータセル12bを支持する。連結部11cの厚さは、その後のステップでの液状硬化性樹脂の加熱硬化の際にシンチレータセルにクラックが入らないように適宜設定する。格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’の端部15bは後のステップで切除しても、しなくても良い。端部15bを切除する場合、図13に示すシンチレータアレイ76gが得られ、端部15bを切除しない場合、図12に示すシンチレータアレイ76fが得られる。
格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’が付着した支持プレート30を第二の温度に加熱し、熱剥離型両面粘着シート30aを発泡させて、格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を支持プレート30から剥離する（ステップB4）。溝入れ加工で蓄積された歪みを緩和するために、格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’にアニーリング処理を施す（ステップB5）。アニーリング温度は、例えば1000〜1400℃が好ましい。
アニーリング処理した格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を熱剥離型両面粘着シート30aを介して支持プレート30上に固定する（ステップB6）。支持プレート30の側面にフィルム31F，31R，31B，31Lを貼付し、液状硬化性樹脂を溜めるための枠を形成する（ステップB7）。図16に示すように、枠の空間に液状硬化性樹脂32を入れると、液状硬化性樹脂32は格子状溝に充填される（ステップB8）。
液状硬化性樹脂32を第一の温度まで加熱し、硬化させると、M×N個のシンチレータセルは硬化樹脂で一体化される（ステップB9）。液状硬化性樹脂32の硬化条件は第一の参考形態と同じで良い。
液状硬化性樹脂32の硬化後、熱剥離型両面粘着シート30a及び熱剥離型両面粘着シート31F、31R、31B、31Lを第二の温度への加熱により剥離する（ステップB10）。これにより、図17(a) 及び図17(b) に示す連結部付きシンチレータセル樹脂硬化体33’が得られる。図17(b) に示すように、連結部11cを除去するとともに、シンチレータセルの両面に露出させるために、シンチレータセル樹脂硬化体33’の表面Fc及び背面Bc側を研削し、一様な厚さh1を有するシンチレータセルアレイを形成する（ステップB11）。このシンチレータセルアレイは、図7に示すシンチレータセルアレイ36と同じである。ステップB11の後、第一の参考形態のステップA9〜A16と同じステップによりシンチレータアレイを得る。
(4) 第二の実施形態
第二の実施形態の方法は、熱剥離型両面粘着シートを介して支持プレートに固定する格子状未貫通溝付きシンチレータ基板の向き（上下方向）が第一の実施形態の方法と異なる。従って、図18に示すように、第二の温度への加熱により支持プレート30上の熱剥離型両面粘着シート30aから格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を剥離するまでのステップC1〜C4は、第一の実施形態におけるステップB1〜B4と同じである。なお、固定したシンチレータ基板10に格子状未貫通溝を形成した後、そのまま反射材用樹脂を充填するわけではないので、シンチレータ基板10の固定には熱剥離型両面粘着シートを用いる必要がなく、熱剥離型両面粘着シート以外の粘着シート、接着剤、粘着剤等を用いても良い。
図19に示すように、格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を、連結部11cを上にして、支持プレート30に接着した熱剥離型両面粘着シート30aの上面Fsに接着する（ステップC6）。格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’の上面Fa側を、縦型研削機、平面研削機、ラップ機、切削機等により一点鎖線Pの深さまで研削し、図20に示すように格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’から連結部11cを除去し、未貫通溝を貫通溝とする（ステップC7）。このようにして、図3に示すのと同じ貫通溝付きシンチレータ基板11bが得られる。ステップC7の後は、第一の参考形態のステップA4〜A16と同じステップによりシンチレータアレイを得る。
連結部11cを研削により除去する際に個々のシンチレータセル12bが位置ズレを起こすのを防止するために、各シンチレータセル12bは0.2〜5のアスペクト比w/tを有するのが好ましい。
溝13bに進入した液状硬化性樹脂32は、第一の温度への加熱により硬化するときに収縮するので、シンチレータセル12bに大きな応力がかかる。しかし、液状硬化性樹脂32の被覆の前にシンチレータセル12bを分離することにより、液状硬化性樹脂32の硬化収縮による応力が個々のシンチレータセル12bに均等にかかる。従って、シンチレータセル12bにクラックが発生するのを確実に防止することができる。
連結部11cを研削により除去する際に個々のシンチレータセル12bが位置ズレを起こすのを確実に防止するために、治具を用いても良い。例えば図21に示すように、熱剥離型両面粘着シート30aを接着した支持プレート30の上面外周部を包囲する四角形の外形を有し、シンチレータ基板10を把持し得る大きさの四角形開口部51、及び支持プレート30の側面に接する下方フランジ部52を有する治具50を用いる。治具50が熱剥離型両面粘着シート30aと接着するのを防止するために、少なくとも粘着シート30aと接触する面が離型性を有する必要がある。そのためには、例えば、粘着シート30aとの接触面に離型層を設ければ良い。また、治具50全体をテフロン（登録商標）のような離型性材料で形成しても良い。
まず熱剥離型両面粘着シート30aを接着した支持プレート30の上面に、治具50を固定し、次いで図22(a) に示すように、格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を、連結部11cを上にして、治具50の開口部51内で熱剥離型両面粘着シート30aの上面Fsに接着する。図22(b) は、治具50によりyz方向に固定された格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’を示す。この状態で格子状未貫通溝付きシンチレータ基板11b’の上面Fa側を研削し、連結部11cを除去する。研削中シンチレータセル12bのyz方向の動きは治具50に規制されるので、シンチレータセル12bが位置ズレを起こしたり、熱剥離型両面粘着シート30aから剥離したりするのを防止することができる。連結部11cの除去後、離型性を有する治具50は支持プレート30から簡単に取り外すことができる。
[2] 放射線検出器
図23(a) 及び図23(b) に示すように、放射線検出器100は、平板状に配列された複数（M×N）個のシンチレータセル111からなるシンチレータアレイ110と、光学樹脂層130を介してシンチレータセル111と整列するように平板状に配列された複数（N×M）個のフォトダイオード121からなるフォトダイオードアレイ120と、シンチレータセル111の周囲に形成された反射層112、113、114（白色の酸化チタン粒子を含有する反射材用樹脂からなる）とを有する。各シンチレータセル111は入射した放射線により発光し、その光は反射層112、113、114に導かれて対応する各フォトダイオード121に入射し、各フォトダイオード121で電気信号に変換される。シンチレータアレイ110は本発明の方法により形成される。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されない。
参考例1
図13に示すシンチレータアレイを第一の参考形態の方法で作製した。まず、ガラス板からなる支持プレートの上面（Ra＝0.1μm、及び高さのばらつき＝50μm）に剥離温度が90℃の熱剥離型両面粘着シートを接着した後、粘着シートにGd2O2S: Ce, Prの組成を有するシンチレータ基板を接着した。次いで、ルチル型酸化チタン粉末を含有するエポキシ樹脂からなる反射材用樹脂を用い、硬化温度を80℃とし、加熱時間を3時間とした。シンチレータセルのアスペクト比w/tを1.0とした。その結果、高精度のシンチレータアレイを効率良く製造することができた。このシンチレータアレイとフォトダイオードアレイを光学接着剤を介して接合し、放射線検出器を作製した。
参考例2
剥離温度が120℃の熱剥離型両面粘着シートを用いた以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例3
剥離温度が150℃の熱剥離型両面粘着シートを用いた以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
比較例1
熱剥離機能を有さない圧着型粘着シートを用い、第二の加熱ステップを省略した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。圧着型粘着シートの使用によりその溶解工程及び洗浄工程を要したため、参考例1より長い製造時間を要し、効率的でなかった。
参考例4
反射材用樹脂の硬化温度を100℃とした以外参考例2と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例5
反射材用樹脂の硬化温度を100℃とした以外参考例3と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例6
図5(a) に示すように帯状の熱剥離型両面粘着シートを自動巻き付け装置により支持プレートに巻き付けた以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。その結果、参考例1より短い工数で粘着シートの貼付けを完了できた。
参考例7
シンチレータセルのアスペクト比をw/t＝0.2（w＝0.5 mm、t＝2.5 mm）に変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例8
シンチレータセルのアスペクト比をw/t＝0.6（w＝0.8 mm、t＝1.4 mm）に変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例9
シンチレータセルのアスペクト比をw/t＝5.0（w＝5.0 mm、t＝1.0 mm）に変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
比較例2
シンチレータセルのアスペクト比をw/t＝0.1（w＝0.1 mm、t＝1.0 mm）に変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。シンチレータセルの保持が困難であったので低負荷で加工した結果、シンチレータアレイの製造に参考例1より長時間を要し、効率的でなかった。
参考例10
支持プレートの面粗さRaを2μmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例11
支持プレートの面粗さRaを0.01μmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例12
支持プレートの面粗さRaを10μmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例13
支持プレートの高さのばらつきを100μmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例14
支持プレートの高さのばらつきを0.01 mmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。
参考例15
支持プレートの高さのばらつきを1μmに変更した以外参考例1と同様にして、シンチレータアレイを作製した。得られたシンチレータアレイは高精度で、製造工程は効率的であった。

Claims (12)

  1. シンチレータ基板を、少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記シンチレータ基板に連結部が残留するように格子状の未貫通溝を形成して複数のシンチレータセルを有する格子状溝付きシンチレータ基板を形成し、前記格子状未貫通溝を形成したシンチレータ基板を前記支持プレートから剥離し、アニーリング処理をした後、再度少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記格子状未貫通溝に反射材用液状硬化性樹脂を充填し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセル樹脂硬化体を形成し、加熱により前記シンチレータセル樹脂硬化体から前記両面粘着シートを剥離し、次いで前記連結部を除去する工程を有することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
  2. シンチレータ基板に格子状の未貫通溝を形成することにより、複数のシンチレータセルが連結部で一体化された形状の格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を形成し、少なくとも前記シンチレータ基板との接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して、前記格子状未貫通溝を前記両面粘着シート側にして支持プレートに固定し、前記連結部を除去することにより格子状の貫通溝を有するシンチレータ基板を形成し、前記格子状貫通溝に反射材用液状硬化性樹脂を充填し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセル樹脂硬化体を形成し、次いで加熱により前記シンチレータセル樹脂硬化体から前記両面粘着シートを剥離する工程を有することを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
  3. 前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を形成した後に、アニーリング処理を行なうことを特徴とする請求項2に記載のシンチレータアレイの製造方法。
  4. 前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を前記支持プレートの面方向に固定する大きさの開口部を有する治具を、前記支持プレートの上面外周部に取り付け、前記治具の開口部内の前記両面粘着シートに前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板を接着した後、前記格子状未貫通溝付きシンチレータ基板から前記連結部を研削により除去することを特徴とする請求項2又は3に記載のシンチレータアレイの製造方法。
  5. 格子状の貫通溝又は未貫通溝を有する前記シンチレータ基板を固定した前記支持プレートの側面全周に粘着シートの熱剥離型粘着面を貼付することにより前記支持プレートの上方に前記粘着シートを延出させ、前記粘着シートの上方延出部により形成された枠内に前記液状硬化性樹脂を流入させ、もって前記シンチレータセルの間隙に前記液状硬化性樹脂を充填することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  6. 前記両面粘着シートを介して格子状の貫通溝又は未貫通溝を有する前記シンチレータ基板を固定した前記支持プレート上で、前記シンチレータ基板を包囲するように前記両面粘着シートに粘着シートで形成した枠を貼付し、前記枠内に前記液状硬化性樹脂を流入させ、もって前記シンチレータセルの間隙に前記液状硬化性樹脂を充填することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  7. 前記枠を形成する前記粘着シートのうち、少なくとも前記液状硬化性樹脂と接する側の粘着面が熱剥離型であることを特徴とする請求項5又は6に記載のシンチレータアレイの製造方法。
  8. 前記シンチレータセル樹脂硬化体を両面研削することにより前記シンチレータセルが露出したシンチレータセルアレイを形成し、前記シンチレータセルアレイを、少なくとも前記シンチレータセルアレイとの接着面が熱剥離型である両面粘着シートを介して支持プレートに固定し、前記シンチレータセルアレイを反射材用液状硬化性樹脂で被覆し、前記液状硬化性樹脂を加熱硬化させることによりシンチレータセルアレイ樹脂硬化体を形成し、前記シンチレータセルアレイ樹脂硬化体の一面を研削することにより前記シンチレータセルを露出させることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  9. 前記支持プレートの面粗さRaが0.01〜10μmであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  10. 前記支持プレートの高さのばらつきが0.01〜100μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  11. 各シンチレータセルのアスペクト比w/tが5以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
  12. 前記熱剥離型両面粘着シートが加熱により発泡し、剥離しやすくなることを特徴する請求項1〜11のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
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