JP6192314B2 - シンチレータ結晶体および放射線検出器 - Google Patents
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Description
まず、相分離シンチレータ結晶体について図2を用いて説明する。本発明の相分離シンチレータ結晶体は、同一面内にない二つの面を結ぶ方向に、一方向性を有する複数の第一の相21と、第一の相21の周囲を取り囲むように周りに位置する第二の相22の二相から構成される。各相は、低屈折率相23と高屈折率相24として識別することができるが、高屈折率相24は第一の相21または第二の相22のいずれでも構わない。高屈折率相24は、シンチレータとして機能することが好ましい。
従来の相分離シンチレータ結晶体において、発生しているグレイン境界部の状況を図3と図4を用いて説明する。グレイン境界部とは、相分離構造において、異なる方向に一方向性を有する領域同士の境界とその周辺の部分のことを指す。図3(A)は従来の相分離シンチレータにおけるシリンダ方向に略垂直に切り出した試料の透過光学顕微鏡像であり、図4(A)および(B)はシリンダ方向に略平行、かつ、グレイン境界部に略垂直に切り出した試料の落射光による暗視野光学顕微鏡像である。
図1は、本発明におけるグレインの境界部の位置を制御した相分離シンチレータ結晶体の模式図を表す。
グレイン境界部を複数有し、そのグレイン境界部の位置を制御した相分離シンチレータは、図1のように相分離構造の一方向性を有する向き、つまり第一の相21である柱の向き11に略平行に制御され、かつ、周期性を有している。グレイン境界部の影響により生じる、光の導波の不均一性を軽減するためには、グレイン境界部12を位置制御して周期的に配置することが求められるため、相分離シンチレータの結晶体育成時に、固液界面の形状を意図的に制御することが必要である。そこで、育成初期の基板に周期的な凹凸を設けることにより、固液界面の形状を制御することが好ましい。
上記にて、凹凸基板を用いてグレイン境界部の位置を制御することについて述べたが、ここでは、本発明の相分離シンチレータ結晶体の製造方法について述べる。
グレイン境界部の位置が制御された相分離シンチレータは、複数の受光素子と組み合わせて放射線検出器を構成することができる。このとき、受光素子の種類は問わない。グレイン境界部の位置が制御された相分離シンチレータ結晶体は、相分離シンチレータの説明にて述べたように、二つの面を有し、この二つの面を結ぶ方向に光導波性を有する。この二面が平行でなくても良いが、この二面が略平行である場合は、この二面と受光素子の受光面とが略平行、かつ、グレイン境界部がこの二面に略垂直になるように受光素子と相分離シンチレータを組み合わせることが好ましい。また、この二面が略垂直な場合は、この二面のうち一面が受光素子の受光面とほぼ平行に相対するように受光素子と相分離シンチレータを組み合わせることが好ましい。こうすることで、シンチレータで生じた光が受光素子の受光面に向かって導波される。
ライン状の場合は、テクスチャー面を液面に対向する状態で、基板面を液面に対して約15°の角度で浸漬した。正方メッシュ状の場合は、平行に浸漬した。このとき、ライン状のテクスチャー方向は、基板が傾斜している方向と平行とした。その状態から、6mm/hの速度で基板を液面から引き上げることで、基板表面に数mm程度の相分離シンチレータ結晶体が育成された。
図10(A)と(B)での画像の違いは、図9(A)と(B)のように受光素子面とグレイン境界部にて柱状晶が終端する状態が異なる配置ということである。ここで、図 10(A)の配置を順方向、(B)の配置を逆方向と定義する。いずれの画像でもグレイン境界部が明るく見えるが、不均一の場合と異なり周期的であるため、簡便にフーリエ変換と補間等により補正できる画像であることが確認できる。
12 グレイン境界部
13 周期
21 第一の相
22 第二の相
23 低屈折率相
24 高屈折率相
27 柱の直径
28 柱間の周期
29 シンチレータの厚み
71 基板
72 融液
73 ラインに沿う方向
74 角度
P 凹凸基板の周期
W テラス部の幅
D 凹部の深さ
Claims (11)
- 同一面内にない二つの面を結ぶ方向に方向性を有する複数の第一の相と、前記第一の相の周りに位置する第二の相とを有し、前記複数の第一の相のそれぞれは柱状であるシンチレータ結晶体であって、グレイン境界部を複数有し、前記グレイン境界部の少なくとも一部が周期性を有することを特徴とする、シンチレータ結晶体。
- 前記グレイン境界部では、前記第一の相の少なくとも一部が前記グレイン境界部にて終端されていることを特徴とする、請求項1に記載のシンチレータ結晶体。
- 前記柱状の第一の相の直径は、50nm以上30μm以下の範囲内にあることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のシンチレータ結晶体。
- 前記柱状の第一の相の周期は、500nm以上50μm以下の範囲内にあることを特徴とする、請求項3に記載のシンチレータ結晶体。
- 前記第一の相と前記第二の相は、共晶を構成する材料を含み、かつ、前記第一の相と前記第二の相は、共晶組成の±4mol%の範囲内にあることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシンチレータ結晶体。
- 前記グレイン境界部の周期は、10μm以上500μm以下の範囲内にあることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシンチレータ結晶体。
- 前記第一の相と第二の相は、CsI−NaClを含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシンチレータ結晶体。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシンチレータ結晶体と複数の受光素子とを備え、前記シンチレータ結晶体のいずれかの面と前記複数の受光素子の受光面とが相対していることを特徴とする、放射線検出器。
- 前記第一の相が放射状に向かう面と前記複数の受光素子の受光面とが相対するように配置されていることを特徴とする、請求項8に記載の放射線検出器。
- 前記グレイン境界部の周期により、検出結果に生じる周期成分を除去する処理を行う画像処理装置と接続されていることを特徴とする、請求項8又は9に記載の放射線検出器。
- 前記グレイン境界部の周期が、前記複数の受光素子の周期の整数倍又は整数分の1倍であることを特徴とする、請求項8乃至10のいずれか1項に記載の放射線検出器。
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