JP6071041B2 - シンチレータアレイの製造方法及び放射線検出器の製造方法 - Google Patents
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Description
前記シンチレータ材をm×nのシンチレータセルに加工で分離する分離工程を有し、
前記シンチレータセルに反射材を被覆する被覆工程を有し、
前記反射材を被覆したシンチレータセルから前記貼付けシートを剥がす剥離工程を有し、
前記支持工程では、前記貼付けシートが熱剥離型貼付けシートであり、
前記シンチレータ材を支持する側で、前記保持基板の面粗さRaが10μm以下であり、前記保持基板の高さのばらつきが0.1mm以下であり、
前記分離工程では、前記m及び前記nは2以上の自然数であり、m=nの場合を含み、
前記分離工程では、前記シンチレータセルの高さt及び幅wによるアスペクト比w/tが0.2以上であることを特徴とする。
図1及び図2は、第1の実施形態の製造方法を示すフローチャートである。図1のステップA8の続きは、図2のステップA9に相当する。まず、シンチレータ焼結体を用意する。このシンチレータ焼結体を矩形の板状に加工して、シンチレータ基板を得る。
ステップA3(図3)において、異幅のシンチレータセル15b(シンチレータセル12bとは幅が異なる部位)を切削で除去し、同幅のシンチレータセル12bでアレイを構成する以外は、実施形態1と同様にする。ただし、図12に示すように、ステップA16に相当する外周切断において、側面の白色樹脂部75gの厚さをより薄くしている。この方法によっても、白色樹脂層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。
白色樹脂を硬化させる為の熱処理と、貼付けシートを剥離させるための熱処理とを、1つの加熱装置で行うことを除いては、実施形態1と同様にしてシンチレータアレイを作製する。この加熱装置は、加熱対象物を樹脂硬化温度で所定時間保持して白色樹脂を硬化させた後に、温度を上昇させ、加熱対象物を剥離温度で所定時間保持して貼付けシートを剥離させるように、温度を制御する。1つの加熱装置を用いるため、2つの加熱装置間で加熱対象物を入れ替える工程を省略できる。
白色樹脂を硬化させるための熱処理と、貼付けシートを剥離させるための熱処理とを、1つの連続加熱装置で行うことを除いては、実施形態1と同様にしてシンチレータアレイを作製する。この連続加熱装置はベルトを有する。このベルトは、加熱対象物を載せる区域と、樹脂硬化温度とする区域と、貼付けシートの剥離温度とする区域と、熱処理終了後の加熱対象物を取り出す区域とを順に通過する。ベルトの移動方向における各区域の長さと、ベルトの移動速度と、熱処理可能な区域の温度分布などを設定する。加熱対象がベルトに載せられて移動すると、まず白色樹脂が硬化され、ついで貼付けシートが剥離される。多数の加熱対象物を連続的に流すので、実施形態1や3に比べて、より高い効率で製造できる。
図13の(a)は、実施形態5に係る、貼付けシートで形成した枠の斜視図である。実施形態1のステップA4(図4)又はステップA11(図7)で示す4枚の貼付けシートで形成した四角い枠を、図13の(a)に示す四角い枠で置き換える以外は、実施形態1と同様にしてシンチレータアレイを作製することができる。図4や図7に係る枠は、隣り合う貼付けシートの間に隙間が生じると白色樹脂がはみ出すことがあるが、図13(a)の枠では白色樹脂の漏れはなく、白色樹脂の硬化直後の厚さをより均一化することに寄与する。
図13の(b)は、実施形態6に係る、貼付けシートで形成した枠の斜視図である。図13の(a)に示す四角い枠を図13(b)に示す枠で置き換える以外は、実施形態5と同様にしてシンチレータアレイを作製することができる。図13の(b)の枠は、ステップA1で用いた熱剥離型の貼付けシートと同様のものから、帯状の貼付けシートを切り出し、保持基板の側面に巻きつけることでほぼ四角い枠状とするものである。帯の長さは、代替する4枚の貼付けシートの合計の長さ以上としており、一方の端は余裕しろとして開放し、他方の端とは重ねていない。一方の端の余裕しろを残すことは、帯をハンドリングするうえで好ましい。手作業による貼付けよりも、機械を用いて自動的に巻きつけを行うことに適している。
図14の(c)〜(d)は、それぞれ、実施形態7、実施形態8及び実施形態9に係る貼付けシートで形成した枠の斜視図である。図13の(a)に示した四角い枠を、図14(c)〜(d)に示す枠のいずれかで置き換える以外は、実施形態5と同様にしてシンチレータアレイを作製することができる。図14(c)〜(d)の枠は、ステップA1で用いた熱剥離型の貼付けシートと同様のものから、4枚の貼付けシートを切り出し、保持基板の側面に順に貼り付けていく際に、隣り合う貼付けシートを端部同士で接合したものである。接合しろを要するので、実施形態1のステップA4(図4)又はステップA11(図7)で示す4枚の貼付けシートよりも長い。接合によって貼付けシート間に隙間がなく、白色樹脂が漏れることはない。
ステップA4の前までは実施形態1と同様に行う。ついで、実施形態1のステップA4に代えてステップB4、B5を行う。すなわち、4枚の貼付けシートに代えて後述する図13(a)に係る貼付けシートの枠を用いて(ステップB4:シート枠)、時間をかけて慎重に白色樹脂を流し込み、流入した白色樹脂の厚さが均一となるようにする(ステップB5:樹脂被覆)。たとえば白色樹脂をごく少量ずつ垂らしていく(ディッピングする)。
実施形態1のステップA2において、第1のシンチレータ基板に代えて、予め溝入れ加工を行った第2のシンチレータ基板に置き換えることができる。複数本の溝を平行に形成した側の面を、露出した第2粘着層の面Fsに貼り付ける(ステップA2´)。ついで、第2のシンチレータ基板の背面(溝が貫通していない側の面)に平面研削を施す。平面研削によって、溝を介して隣り合っていた部分が分離されてm×nのシンチレータセルに分離される(ステップA3´)。分割された第2のシンチレータ基板とそれらを支持する保持基板には、研削或いは研磨の後、且つ次の工程の前に、有機溶剤、イオン交換水等で洗浄を施す。
図15は放射線検出器の概略を示す斜視図である。この放射線検出器100は、半導体光検出素子群に相当するフォトダイオードアレイ120の上に、シンチレータアレイ110が光学接着層130を介して取り付けられたものである。
実施形態1の製造方法を用いて、次の条件で図12のシンチレータアレイを作製した。
すなわち、シンチレータ基板用の焼結体には、Gd2O2S:Ce,Prの組成式を有するものを用いた。保持基板にはRa=0.1μm、高さのばらつき=50μmとしたガラス基板を用い、熱剥離型の貼付けシートには、剥離温度が90℃のものを用いた。樹脂には、ルチル型酸化チタンの粉末とエポキシ樹脂を混ぜて形成した白色樹脂を用い、白色樹脂を硬化させる熱処理の温度を80℃とし、熱処理時間を3時間とした。シンチレータセルのアスペクト比w/t=1.0とした。そして、得られた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。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、熱剥離型の貼付けシートには、剥離温度が120℃のものを用いた。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、熱剥離型の貼付けシートには、剥離温度が150℃のものを用いた。
実施例1の製造方法で次のように条件等を変更して、シンチレータアレイを作製した。すなわち、熱剥離型の貼付けシートに代えて、熱剥離機能を持たない圧着型の貼付けシートを用いた、また、第2及び第4の熱処理を省略した。その結果、貼付けシートを溶解・剥離するために溶解工程及び洗浄工程を要した。シンチレータアレイの製造について、実施例1に比べて長い時間を要することとなった。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、熱剥離型の貼付けシートには、剥離温度が120℃のものを用いた。白色樹脂を硬化させる熱処理の温度を100℃とした。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、熱剥離型の貼付けシートには、剥離温度が150℃のものを用いた。白色樹脂を硬化させる熱処理の温度を120℃とした。
実施例1の条件を次の点で変更してシンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、白色樹脂を流し込む為の枠を図13(a)の枠に変更した。ピンセットで枠をハンドリングしならが巻き付けていくので、4枚貼付けよりも工数を要した。
実施例1の条件を次の点で変更してシンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、白色樹脂を流し込む為の枠を図13(b)の枠に変更した。実施例6のように手動ではなく、自動巻き付け装置を用いるので、実施例1よりも短い工数で貼付けシートの貼付けを完了することができた。
実施形態11の製造方法を用いて、次の条件で図11のシンチレータアレイを作製した。すなわち、GOS基板の熱処理を、酸素を含むアルゴン雰囲気中で温度1200℃という条件のもとで行った。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、シンチレータセルのアスペクト比をw/t=0.2に変更した。ここで、w=0.5mm、t=2.5mmとした。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、シンチレータセルのアスペクト比をw/t=0.6に変更した。ここで、w=0.8mm、t=1.4mmとした。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、シンチレータセルのアスペクト比をw/t=5.0に変更した。ここで、w=5.0mm、t=1.0mmとした。
実施例1の条件を次の点で変更して、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製した。すなわち、シンチレータセルのアスペクト比をw/t=0.1に変更した。ここで、w=0.1mm、t=1.0mmとした。その結果シンチレータセルの保持が困難になり、加工負荷を下げて加工した。シンチレータアレイの製造について、実施例1に比べて長い加工時間を要することとなった。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の面粗さをRa=2μmに変更した。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の面粗さをRa=0.01μmに変更した。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の面粗さをRa=10μmに変更した。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の高さのばらつきを0.1mmに変更した。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の高さのばらつきを0.01mmに変更した。
実施例1の条件を次の点で変更して、実施例1と同等の工数で、シンチレータアレイ及び放射線検出器を作製することができた。すなわち、保持基板の高さのばらつきを1μmに変更した。
30a:貼付けシート、
Fs:貼付けシートの第2粘着層の面、
Fa:シンチレータ基板の面、
11b:配列したシンチレータセル、
12b:シンチレータセル、
13b:溝、
15b:シンチレータセル、
19:回転砥石、
Bb:研削面、
31:開口、
31F,31R,31B,31L:貼付けシート、
32:白色樹脂部、
33:樹脂硬化体、
Fc:おもて面、
Bc:背面、
h1:研削体の厚さ、
h2:樹脂硬化体33の厚さからh1を差し引いた厚さ、
12d:シンチレータセル、
13d:白色樹脂層、
15d:シンチレータセル、
35:白色樹脂外周部、
36:第1の研削体、
Fd:おもて面、
Bd:背面、
36e:研削体部、
60:保持基板、
60a:貼付けシート、
61:開口、
61F,61R,61B,61L:貼付けシート、
h3:第2の容器の深さ、
72:白色樹脂部、
73:樹脂硬化体、
Be:背面、
h3´:被覆した白色樹脂部の厚さ、
72f:白色樹脂部、
75:白色樹脂部、
76:第2の研削体、
Bf:背面、
h4:背面研削後の厚さ、
Ff:おもて面(発光面側)、
76f:シンチレータアレイ、
75g:白色樹脂部、
76g:シンチレータアレイ
Claims (6)
- 少なくとも1つのシンチレータ材を貼付けシートを介して保持基板に支持する支持工程を有し、
前記シンチレータ材をm×nのシンチレータセルに加工で分離する分離工程を有し、
前記シンチレータセルに反射材を被覆する被覆工程であって、前記シンチレータセルを囲むように前記保持基板に枠を設け、前記枠は第2の熱剥離型貼付けシートで構成され、前記枠内に反射材を形成するための反射材用樹脂を注ぐ被覆工程を有し、
前記反射材を被覆したシンチレータセルから前記貼付けシートを剥がす剥離工程を有し、
前記支持工程では、前記貼付けシートが熱剥離型貼付けシートであり、
前記シンチレータ材を支持する側で、前記保持基板の面粗さRaが10μm以下であり、前記保持基板の高さのばらつきが0.1mm以下であり、
前記分離工程では、前記m及び前記nは2以上の自然数であり、m=nの場合を含み、
前記分離工程では、前記シンチレータセルの高さt及び幅wによるアスペクト比w/tが0.2以上であることを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。 - 少なくとも1つのシンチレータ材を貼付けシートを介して保持基板に支持する支持工程を有し、
前記シンチレータ材をm×nのシンチレータセルに加工で分離する分離工程を有し、
前記シンチレータセルに反射材を被覆する被覆工程であって、前記シンチレータセルを囲むように前記保持基板の側面に第2の熱剥離型貼付けシートを貼り付け、前記第2の熱剥離型貼付けシートで構成された枠内に反射材用樹脂を注ぐ被覆工程を有し、
前記反射材を被覆したシンチレータセルから前記貼付けシートを剥がす剥離工程を有し、
前記支持工程では、前記貼付けシートが熱剥離型貼付けシートであり、
前記シンチレータ材を支持する側で、前記保持基板の面粗さRaが10μm以下であり、前記保持基板の高さのばらつきが0.1mm以下であり、
前記分離工程では、前記m及び前記nは2以上の自然数であり、m=nの場合を含み、
前記分離工程では、前記シンチレータセルの高さt及び幅wによるアスペクト比w/tが0.2以上であることを特徴とするシンチレータアレイの製造方法。 - 前記剥離工程では、80℃以上の温度で熱処理することで、前記貼付けシートを前記保持基板から剥離することを特徴とする請求項1又は2に記載のシンチレータアレイの製造方法。
- 前記保持基板は、前記シンチレータ材を支持する側で面粗さRaが0.01μm以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
- 前記アスペクト比が5.0以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法。
- 入射した放射線により発光を生じる複数のシンチレータセルと、前記発光を受光素子に導くための反射材と、前記発光を電気信号に変換する複数の受光素子を備える放射線検出器の製造方法であって、
前記反射材は反射材用樹脂を硬化させて形成されており、
前記複数のシンチレータセル及び前記反射材はシンチレータアレイを構成しており、前記シンチレータアレイは請求項1ないし5のいずれかに記載のシンチレータアレイの製造方法で作製され、
前記シンチレータアレイに対向するように前記複数の受光素子を設けることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
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