JP6256477B2 - 放射線検出器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シンチレータ結晶が２次元または３次元的に配列された放射線検出器およびその製造方法に関し、特に、深さ方向の蛍光の発生位置を区別するための反射板を備えた放射線検出器およびその製造方法に関する。

γ線などの放射線を検出する放射線検出器には外見が図２０のようなものがある。この様な放射線検出器５１は、シンチレータ結晶ｃが縦、横、高さ方向に３次元的に配列したシンチレータ５２と、シンチレータ５２から発した蛍光を検出する光検出器５３とを有している。シンチレータ５２から発せられる蛍光は、放射線が変換されたものである（例えば特許文献１参照）。

放射線検出器５１は、蛍光を測定する際に蛍光がシンチレータ５２のどの部分で発したかを区別する機能を有している。この様な機能は、蛍光の位置弁別機能と呼ばれる。放射線検出器５１は、シンチレータ５２を構成するシンチレータ結晶ｃのどの結晶が蛍光を発したのかを特定することにより、蛍光の位置を弁別する。

シンチレータ結晶ｃを単に配列してシンチレータ５２を構成しただけでは、蛍光の位置弁別を正確に行うことができない。特に、蛍光を発した結晶が図２０の網掛けで示す高さ方向に配列した結晶のうちどれであるかを区別できるようにするには、シンチレータ５２を構成する結晶の隙間に蛍光を反射する反射板５４を設ける必要がある。

反射板５４の構成について説明する。反射板５４は、結晶と同じ高さを有しており、横方向に伸びるものと縦方向に伸びるものとの２種類がある。そして、横方向に伸びる反射板５４と縦方向に伸びる反射板５４とは、互いに嵌め合わされることにより反射板５４が格子状となった反射板枠体を構成している。結晶はこの反射板枠体にはめ込まれるように配列している。

ところで、近年になって、新しい構造のシンチレータ５２が開発されてきている。すなわち、図２１に示すように図２０におけるシンチレータ結晶ｃが高さ方向に一体化したようなシンチレータ５２である。この様なシンチレータ５２を用いることにより、放射線検出器５１の感度が向上する。すなわち、図２１のシンチレータ５２は、図２０のような４層のシンチレータ結晶層を有する構成とは異なり、蛍光が確実に光検出器５３に到達させることができる（例えば特許文献２参照）。

この様な図２１で説明したシンチレータ５２においても、反射板５４から構成される４つの反射板枠体が備えられている。この反射板枠体により、放射線検出器５１は、高さ方向についての蛍光の発生位置を弁別することができる。

特開２００４−２７９０５７号公報 国際公開ＷＯ２００９／１０１７３０号公報

しかしながら、従来の放射線検出器は次のような問題がある。すなわち、従来の放射線検出器によれば、高さ方向についての蛍光の発生位置の弁別を正確に行うことができない。

従来の放射線検出器は、シンチレータ結晶のどの層で蛍光が発生したのかを弁別するのに、各層の間で光学的な環境が異なることを利用している。すなわち、反射板５４は、シンチレータ結晶の４側面の全てを覆う様にはなっていないのである。例えば、あるシンチレータ結晶の第１層には、反射板５４は、シンチレータ結晶の４側面のうち、図２２に示す上側に位置する側面と、左側に位置する側面とに設けられている。

このようなシンチレータ結晶の第１層における発生点から発生した蛍光は、この発生点を中心として放射状に拡散しようとするものの、実際は反射板５４に阻まれて、反射板５４から逃げるように右下方向に広がる。一方、シンチレータ結晶の第２層には、反射板５４は、シンチレータ結晶の４側面のうち、図２２に示す下側に位置する側面と、左側に位置する側面とに設けられている。このようなシンチレータ結晶の第２層における発生点から発生した蛍光は、この発生点を中心として放射状に拡散しようとするものの、実際は反射板５４に阻まれて、反射板から逃げるように右上方向に広がる。

このように、第１層で生じた蛍光は、右下方向に広がり、第２層で生じた蛍光は、右上方向に広がる。すなわち、シンチレータ結晶のどこで蛍光が発生するかによって、蛍光が広がる方向が違うのである。従来の放射線検出器はこの様な原理に基づいて、蛍光がシンチレータ結晶のどの層から発したのかを区別するようになっている。

この様な高さ方向についての蛍光の発生位置の弁別は、蛍光が理想通りに拡散することが前提となる。その点、シンチレータ結晶で生じた蛍光の拡散光は、反射板５４に入射すると確実に反射される。

しかしながら、シンチレータ結晶の側面のうち反射板５４が設けられていない面では、理想から外れた現象が起こる。すなわち、蛍光があるシンチレータ結晶で生じたとして、これが反射板５４が設けられていない面を通じて隣の結晶に拡散するときに、結晶表面で拡散光の一部が反射してしまうのである。図２３は、この蛍光の反射を模式的に表している。このような拡散光の反射は、蛍光の高さ方向の弁別をする上で想定していないものであり、図２２で説明したような蛍光の広がりを乱すものである。すなわち、結晶間で生じる蛍光の反射は、特に高さ方向についての蛍光の位置弁別に悪影響を与える。すなわち、蛍光の位置弁別が不正確なものとなってしまうのである。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シンチレータ結晶で生じた蛍光の発生位置を高さ方向について弁別できる構成の放射線検出器およびその製造方法において、蛍光の発生位置の弁別が正確にできる放射線検出器およびその製造方法を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横に配列し、高さ方向に第１層ないし第４層の４つの層を有するシンチレータと、シンチレータに光学的に接続された光検出器とを備えた放射線検出器であって、互いに隣接するシンチレータ結晶の隙間に蛍光を反射する横方向または縦方向に伸びた複数の反射板を有し、第１層および第２層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しているとともに、第２層および第３層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、第３層および第４層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、第１層および第２層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列しているとともに、第２層および第３層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列しており、第３層および第４層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列していており、前記シンチレータが有する面のうち前記光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、前記シンチレータ結晶が有する面のうち前記シンチレータの側面をなす面が平滑面となっており、シンチレータ結晶が有する面のうち隣のシンチレータ結晶に対向する面が前記平滑面より粗く磨りガラス状の粗面となっていることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の放射線検出器のシンチレータ結晶の表面は粗面となっている。これにより、シンチレータ結晶の間で起こる予期しない蛍光の一部が反射することを抑制することができ、シンチレータで発生する蛍光の広がりを理想通りとすることができる。したがって、本発明によれば、蛍光の発生位置を正確に弁別できる放射線検出器を提供することができる。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータを構成する互いに隣接するシンチレータ結晶は、屈折率がシンチレータ結晶を構成する材料よりも小さい透過材により光学的に結合されていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。すなわち、屈折率の小さい透過材を屈折率の大きい２つのシンチレータ結晶で挟みこむことで、結晶同士が光学的に結合されている構成となっていると、シンチレータ結晶から透過材に向けて進む蛍光の一部が結晶表面で反射してしまう。本発明によれば、シンチレータ結晶の表面が粗面となっているので、結晶表面における蛍光の反射を抑制することができる。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータにおける光検出器に接続されている面が平滑面より粗く磨りガラス状の粗面となっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。シンチレータの光検出器に接続されている面が粗面となっていれば、シンチレータで発生した蛍光の一部がシンチレータの表面で反射することなく確実に光検出器に入射するので、シンチレータと光検出器が理想通りに光学的に結合することになる。上述の構成は、放射線検出器の蛍光の正確な測定に寄与するものである。

また、上述の放射線検出器を製造するための放射線検出器の製造方法において、シンチレータ結晶が有する磨りガラス状の粗面は、シンチレータ結晶の表面を１００番以上６００番以下の研磨紙で研削されて形成されていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。シンチレータ結晶が有する磨りガラス状の粗面がシンチレータ結晶の表面を１００番以上６００番以下の研磨紙で研削されて形成されていれば、本発明の効果を十分に発揮することができる放射線検出器が提供できる。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータに配列されているシンチレータ結晶は、第１層ないし第４層に跨って設けられていればより望ましい。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータに配列されているシンチレータ結晶には、第１層および第２層に跨って設けられているものと、第３層および第４層に跨って設けられているものとの二種類があればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。本発明は、様々は態様の放射線検出器に適用することができる。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータが有する面のうち光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、シンチレータの側面および上面を覆うように設けられたシンチレータ反射板を備え、シンチレータの側面を構成するシンチレータ結晶は、全ての面が平滑面となっていればより望ましい。

また、上述の放射線検出器において、シンチレータが有する面のうち光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、シンチレータの側面および上面を覆うように設けられたシンチレータ反射板を備え、シンチレータ結晶が有する面のうちシンチレータの側面をなす面のみが平滑面となっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。本発明の構成によれば、シンチレータ結晶が集合して構成されているシンチレータの表面が平滑面となっているので、シンチレータで発生した蛍光がシンチレータの側面に向かうと、蛍光の一部は、シンチレータの側面で反射しシンチレータに戻される。このときシンチレータを出射してしまった蛍光は、シンチレータ反射板により全反射し、これもシンチレータに戻される。このように、上述の構成に係るシンチレータの側面は、シンチレータ反射板の機能を手助けする構成となっている。上述の構成は、放射線検出器の蛍光の正確な測定に寄与するものである。
シンチレータ結晶の６面が平滑面となっていると、シンチレータを組み立てる際にシンチレータ結晶の向きを気にしないでよくなり、シンチレータの製造が容易となる。また、シンチレータ結晶の一部の面が平滑面となっていると、隣の結晶との光学的な結合が理想通りとなり、正確な蛍光の測定ができる放射線検出器が提供できる。

また、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横に配列し、高さ方向に第１層ないし第４層の４つの層を有するシンチレータと、前記シンチレータに光学的に接続された光検出器とを備えた放射線検出器を製造するための放射線検出器の製造方法であって、互いに隣接する前記シンチレータ結晶の隙間に蛍光を反射する横方向または縦方向に伸びた複数の反射板を有し、第１層および第２層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しているとともに、第２層および第３層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、第３層および第４層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、第１層および第２層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列しているとともに、第２層および第３層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列しており、第３層および第４層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列していており、シンチレータ結晶は、表面が結晶インゴットを切り出した状態のまま未加工となっていることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は本発明の放射線検出器を具体的に表したものとなっている。シンチレータを構成するシンチレータ結晶は、円筒形状の結晶インゴットをワイヤーソーやダイジングソーで切り分けて製造される。切り分けられた直後のシンチレータ結晶は、６面とも粗面となっている。そこで、表面が粗面のままとなっているシンチレータ結晶を組み立ててシンチレータを製造すれば、隣り合うシンチレータ結晶同士の光学的な結合面で反射が抑制されることになる。つまり上述の構成によれば、本発明の効果を有するシンチレータが得られる。さらに、上述の構成によれば、シンチレータ結晶の表面を研磨する工程が必要でないので、製造工程が短縮され低コストな放射線検出器が提供できる。

本発明の放射線検出器およびその製造方法のシンチレータ結晶の表面は粗面となっている。これにより、シンチレータ結晶の間で起こる予期しない蛍光の反射を抑制することができ、シンチレータで発生する蛍光の広がりを理想通りとすることができる。したがって、本発明によれば、蛍光の発生位置を正確に弁別できる放射線検出器およびその製造方法を提供することができる。

実施例１に係る放射線検出器の全体構成を説明する斜視図である。 実施例１に係る反射板の構成について説明する平面図である。 実施例１に係る反射板の構成について説明する平面図である。 実施例１に係る放射線検出器の高さ方向についての蛍光の発生位置の区別方法について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の高さ方向についての蛍光の発生位置の区別方法について説明する模式図である。 実施例１に係るシンチレータ反射板の構成について説明する断面図である。 実施例１に係るシンチレータ結晶について説明する斜視図である。 実施例１に係るシンチレータ結晶の特性について説明する模式図である。 実施例１に係るシンチレータ結晶の特性について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 実施例１に係る放射線検出器の効果について説明する模式図である。 本発明に係る放射線検出器の１変形例について説明する断面図である。 本発明に係る放射線検出器の１変形例について説明する断面図である。 本発明に係る放射線検出器の１変形例について説明する断面図である。 従来装置に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。 従来装置に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。 従来装置に係る放射線検出器の構成を説明する模式図である。 従来装置に係る放射線検出器の問題点を説明する模式図である。

以降、発明を実施するための形態として具体的な実施例について説明する。

（１）放射線検出器１の概略構成
図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶ｃが縦横に配列し、高さ方向に第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４の４つの層を有するシンチレータ２と、シンチレータ２に光学的に接続されたシリコン・フォト・マルチプライア・アレイ（以下、ＳｉＰＭＡ３よぶ）と、シンチレータ２とＳｉＰＭＡ３との間に介在する位置に配置されたライトガイド４とを備えた放射線検出器である。このＳｉＰＭＡ３は、蛍光を検出する半導体素子シリコン・フォト・マルチプライアが２次元マトリックス状に配列されており、入射した蛍光のｘ，およびｙ（横および縦）についての位置を弁別することができる。ライトガイド４は、シンチレータ２で生じた蛍光をＳｉＰＭＡ３に導くために設けられている。したがって、ライトガイド４は、シンチレータ２とＳｉＰＭＡ３とに光学的に結合されている。ＳｉＰＭＡ３は、本発明の光検出器に相当する。

（２）シンチレータの構成
シンチレータ２は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶ｃがｘ，ｙ方向に二次元的に配列して構成され、ｚ方向に第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４の４つの層を有している。すなわち、シンチレータ２は、ｚ方向（高さ方向）に細長状となっている４角柱形状のシンチレータ結晶ｃが二次元的に配列されることにより構成されている。シンチレータ結晶ｃの各々は、Ｃｅが拡散したＬｕ_{２（１−Ｘ）}Ｇｄ_２ＸＳｉＯ_５（以下、ＬＧＳＯとよぶ）によって構成されている。また、シンチレータ結晶ｃの各々は、例えば、ｘ方向の幅が３ｍｍ，ｙ方向の幅が３ｍｍ，ｚ方向の高さが２０ｍｍの直方体をしている。また、シンチレータ２の４側端面は、図示しない反射膜で被覆されている。シンチレータ結晶ｃは、シンチレータ２の第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４に跨って設けられている。

なお、シンチレータ２で発した蛍光は、ライトガイド４を介してシンチレータ２に光学的に接続された蛍光を検出するＳｉＰＭＡ３によって弁別される。すなわち、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２で発した蛍光がどのシンチレータ結晶ｃから発生したものであるのかを区別することができるのである。つまり、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２のｘ方向およびｙ方向について蛍光の発生位置の弁別能を有している。

ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２のｚ方向についても蛍光の発生位置の弁別をすることができる。すなわち、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２が有する４つの層のうち、どの層から蛍光が発したのかを弁別することができるのである。すなわち、シンチレータ２は、ｚ方向について４つの領域に区分けすることができる。このときの区分けを順番に第１層Ｌ１，第２層Ｌ２，第３層Ｌ３，第４層Ｌ４と呼ぶことにする。これら４層のうち、シンチレータ２における放射線が入射する面である入射面側に位置する層を第１層Ｌ１であるものとし、シンチレータ２におけるライトガイド４側に位置する層を第４層Ｌ４であるものとする。シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは、この各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に跨って存在しているということになる。各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のｚ方向の高さは、それぞれ５ｍｍに設定されている。

互いに隣接するシンチレータ結晶ｃに挟まれる位置には、蛍光を透過する透過材ｔが設けられている。透過材ｔは、シンチレータ結晶ｃと反射板ＲＸ，ＲＹとの間にも形成されている。この透過材ｔは、シンチレータ結晶ｃや反射板を結合してシンチレータ２を形作る役割も果たしている。この透過材ｔの厚さは、シンチレータ結晶ｃと反射板ＲＸ，ＲＹとの間において２５μｍ程度であり、材料としては、シリコン樹脂からなる熱硬化性樹脂が使用できる。

シンチレータ結晶ｃを構成するＬＧＳＯは、比較的屈折率の高い物質であり、ＬＧＳＯの屈折率は、１．８２程度である。透過材ｔを構成するシリコン樹脂は、比較的屈折率の低い物質であり、シリコン樹脂の屈折率は１．４１程度となっている。このように、シンチレータ２を構成する互いに隣接するシンチレータ結晶ｃは、屈折率がシンチレータ結晶ｃを構成する材料よりも小さい透過材ｔにより光学的に結合されている。

（３）反射板の構成
次に、反射板について説明する。シンチレータ２には、互いに隣接するシンチレータ結晶ｃの隙間に蛍光を反射するｘ方向（横方向）に伸びる反射板ＲＸおよびｙ方向（縦方向）に伸びる反射板ＲＹとが設けられている。反射板ＲＸ，ＲＹは、図１に示すように、互いに隣接するシンチレータ結晶ｃの間に介在する位置には、例えばポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルムで構成され、厚さは、例えば１２５μｍとなっている。反射板ＲＸは、本発明の横方向に伸びた反射板に相当し、反射板ＲＹは、本発明の縦方向に伸びた反射板に相当する。

＜反射板ＲＹについて＞
まず、反射板ＲＹについて説明する。図２は、実施例１に係るシンチレータをそのｚｘ側端面から見たときの平面図である。図２の示すように、いずれの反射板ＲＹも、ｙ方向、およびｚ方向に伸びた板状となっている。第１層Ｌ１，第２層Ｌ２には、ｙ方向に伸びる反射板ＲＹａがシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。この反射板ＲＹａは、ｘ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶ｃのうち、例えば、ｃ（２，１）とｃ（３，１）との間に挿入される。この様に、反射板ＲＹａの左隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＹａの右隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。この反射板ＲＹａの各々は、第１層Ｌ１，第２層Ｌ２に跨って設けられており、シンチレータ２全体では１５枚設けられる。反射板ＲＹａは、シンチレータ２の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨っているとともにシンチレータ結晶ｃ２個分の周期でｘ方向に配列している。反射板ＲＹａのｚ方向の高さは例えば層２段分の１０ｍｍに設定されている。このように、反射板ＲＹａの高さは第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との合計の高さに等しい。

同様に、第３層Ｌ３，第４層Ｌ４には、ｙ方向に伸びる反射板ＲＹｂがシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。しかし、その挿入位置は、反射板ＲＹａとは異なるものとなっている。すなわち、反射板ＲＹｂの左隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＹｂの右隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。この反射板ＲＹｂの各々は、第３層Ｌ３，第４層Ｌ４に跨って設けられており、シンチレータ２全体では１６枚設けられる。反射板ＲＹｂは、シンチレータ２の第３層Ｌ３と第４層Ｌ４とに跨っているとともにシンチレータ結晶ｃ２個分の周期でｘ方向に配列している。反射板ＲＹｂのｚ方向の高さは例えば層２段分の１０ｍｍに設定されている。このように、反射板ＲＹｂの高さは第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との合計の高さに等しい。

このように、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に備えられた反射板ＲＹａは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列している。同様に、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に備えられた反射板ＲＹａ，ＲＹｂは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列している。同様に、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に備えられた反射板ＲＹｂは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列している。

＜反射板ＲＸについて＞
次に、本各実施例に係るシンチレータの有するｙｚ側の側端面について説明する。図３は、実施例１に係るシンチレータをそのｙｚ側端面から見たときの平面図である。図３の示すように、各層におけるシンチレータ結晶ｃの隙間には、ｘ方向に伸びた反射板ＲＸが挿入されている。しかも、そのｚ方向の高さは例えば層１段分の５ｍｍに設定されている。いずれの反射板ＲＸも、ｘ方向、およびｚ方向に伸びた板状である。このように、反射板ＲＸと各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の高さは等しい。

反射板ＲＸ１は、第１層Ｌ１のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、反射板ＲＸ２は、第２層Ｌ２のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板である。また、反射板ＲＸ１は、ｙ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶ｃのうち、例えば、ｃ（３２，２）とｃ（３２，３）との間に挿入される。この様に、反射板ＲＸ１の左隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ１の右隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。一方、反射板ＲＸ２は、シンチレータ結晶層において、反射板ＲＸ２とは異なる位置に挿入される。すなわち、反射板ＲＸ２の左隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ２の右隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。なお、この反射板ＲＸ１は、第１層Ｌ１において１５枚設けられ、反射板ＲＸ２は、第２層Ｌ２において１６枚設けられる。このように、反射板ＲＸ１，ＲＸ２は、シンチレータ２の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との間で交互に出現するようにシンチレータ結晶ｃ１個分の周期でｙ方向に配列している。反射板ＲＸ１の高さは、第１層Ｌ１の高さに等しく、反射板ＲＸ２の高さは、第２層Ｌ２の高さに等しい。

反射板ＲＸ３は、第３層Ｌ３のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、シンチレータ２における反射板ＲＸ３の挿入位置は、反射板ＲＸ１と同様なものとなっている。同様に、反射板ＲＸ４は、第４層Ｌ４のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、シンチレータ２における反射板ＲＸ４の挿入位置は、反射板ＲＸ２と同様なものとなっている。すなわち、反射板ＲＸ３の左隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ３の右隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。そして、反射板ＲＸ４の左隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ４の右隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。なお、この反射板ＲＸ３は、第３層Ｌ３において１５枚設けられ、反射板ＲＸ４は、第４層Ｌ４において１６枚設けられる。このように、反射板ＲＸ３，ＲＸ４は、シンチレータ２の第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との間で交互に出現するようにシンチレータ結晶ｃ１個分の周期でｙ方向に配列している。反射板ＲＸ３の高さは、第３層Ｌ３の高さに等しく、反射板ＲＸ４の高さは、第４層Ｌ４の高さに等しい。

このように、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に備えられた反射板ＲＸ１，ＲＸ２は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。同様に、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に備えられた反射板ＲＸ２，ＲＸ３は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。同様に、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に備えられた反射板ＲＸ３，ＲＸ４は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。

＜蛍光の発生位置の弁別方法＞
次に、実施例１に係る放射線検出器１のｘ，ｙ，ｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する。シンチレータ２に入射したγ線は、４領域のいずれかで蛍光に変換される。この蛍光は、ライトガイド４の方向に進み、ライトガイド４を介してＳｉＰＭＡ３に入射する。ＳｉＰＭＡ３は、マルチアノードタイプであり、入射位置に応じて出力される検出信号の電圧が段階的に変化する構成となっている。こうして、蛍光がＳｉＰＭＡ３に入射したｘ，およびｙ方向の位置を弁別することができる。

次に、図４，図５を参照しながら、放射線検出器１のｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する。図４，図５に示すように、シンチレータ２の４領域において、反射板ＲＸと反射板ＲＹの挿入位置が互いに異なるものとなっている。図４，図５を通じて（２，２）に位置するシンチレータ結晶ｃ（２，２）（図４，図５中に斜線で示す）に注目すると、４領域における反射板ＲＸ，ＲＹの挿入方向は、互いに異なったものとなっている。シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光は、ｘ，およびｙ方向に広がりながらＳｉＰＭＡ３に到達するが、反射板ＲＸ，ＲＹを設けることによって、その広がり方に方向性が付加される。しかも、ｘ，ｙの位置が同一な各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で発した蛍光の各々を比較すれば、それらが広がる方向は互いに異なったものとなっている。つまり、シンチレータ２のｚ方向における蛍光発生位置の違いは、蛍光のｘ，ｙ方向の位置の違いに変換されることになる。ＳｉＰＭＡ３は、このｚ方向の位置の違いに起因する蛍光のｘ，ｙ方向のわずかなずれを検知し、そこから蛍光のｚ方向に関する発生位置が各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の中のどこかを割り出すことができる。

（４）シンチレータ反射板Ｓについて
直方体となっているシンチレータ２は６つの面を有する。そのうち１つの面は、ライトガイド４と結合している蛍光の出射面となっている。シンチレータ２が有する６つの面のうち出射面以外の５つの面の各々には、図６に示すように、各面を覆うようにシンチレータ反射板Ｓが設けられている。シンチレータ反射板Ｓは、シンチレータ結晶ｃの隙間に設けられた反射板ＲＸ，ＲＹと同じ材質で構成され、シリコン樹脂が硬化した透過材ｔを介してシンチレータ２と一体化している。このシンチレータ反射板Ｓは、シンチレータ２で生じた蛍光が出射面以外の面から散逸してしまうことを防止する目的で設けられている。このように、シンチレータ反射板Ｓは、ＳｉＰＭＡ３に蛍光を集光させる役割を担っている。

（５）シンチレータ結晶ｃの表面の構成について：本発明における最も特徴的な構成
続いて本発明における最も特徴的な構成について説明する。すなわち、本発明は、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃの構成に特徴がある。シンチレータ結晶ｃは、図７に示すように直方体となっており、６つの面を有している。本発明のシンチレータ結晶はｃは、６つの面のいずれもが粗面となっているのである。粗面とは、表面が研磨処理された平滑面よりも粗いザラついた面をいい、見た目としては磨りガラスのような質感となっている。なお、平滑面とは、結晶の内部が透けて見える程度に研磨された面である。図７においては、シンチレータ結晶ｃの表面が粗面となっている様子を網掛けで表している。このように、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃが有する面のうち隣のシンチレータ結晶ｃに対向する面が粗面となっている。したがって実施例１の構成によれば、粗面同士が透過材ｔを介して結合することによりシンチレータ結晶ｃの光学的な結合がなされることになる。

シンチレータ結晶ｃが有する粗面の粗さの程度は、シンチレータ結晶ｃの表面を１００番以上６００番以下の研磨紙で研削した程度となっている。したがって、シンチレータ結晶ｃが有する粗面の粗さの程度は、光学研磨したシンチレータ結晶ｃの表面よりも粗く、ケミカルエッチング処理をしたシンチレータ結晶ｃの表面よりも粗いものとなっている。

シンチレータ結晶ｃの表面が粗面となっている理由について説明する。従来のシンチレータ結晶ｃの表面には、平滑面とするような磨き加工がなされている。この様な磨き加工を行う理由としては、組み立ての容易性や、シンチレータ結晶ｃから出射する蛍光の減衰を防ぐことなどがある。しかし、シンチレータ結晶ｃの表面を平滑面としてしまうと、シンチレータ結晶表面で蛍光の一部が反射するという問題点が起こる。

この問題点について説明する。
シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃには、透過材ｔを介して反射板ＲＸ，ＲＹに接している部分と、透過材ｔを介して隣のシンチレータ結晶ｃに接している部分とがある。従って、いずれの部分も透過材ｔに接していることになる。この透過材ｔの屈折率は、シンチレータ結晶ｃの屈折率よりも小さいものとなっている。このようなシンチレータ結晶ｃと透過材ｔとの間で見られる屈折率の違いは、蛍光の一部が反射を引き起こす原因となる。

すなわち、屈折率の大きいシンチレータ結晶ｃの内部を進む蛍光が屈折率の小さな透過材ｔに突入するときに、蛍光成分の一部が透過材ｔに進入できずに反射してしまう場合があるのである。すなわち、図８に示すように、シンチレータ結晶ｃの内部を進む蛍光成分がシンチレータ結晶ｃの屈折率と透過材ｔの屈折率で決まる臨界角よりも大きい入射角θで透過材ｔに向かうと、この蛍光成分は、シンチレータ結晶ｃの表面で全反射し、シンチレータ結晶ｃから出射できずにシンチレータ結晶ｃの表面で折り返してしまい、透過材ｔに入射しない。この反射光は、透過材ｔに入射していった透過光とは異なる経路を辿ってＳｉＰＭＡ３で検出されることにはなる。したがって、反射光も検出されるのだから、界面で蛍光の全反射が起こっても特に問題はないのではないかとも思われる。しかし、このような反射は、本来想定されているものではなく、次のような問題を引き起こす。すなわち、シンチレータ結晶ｃの内側で蛍光の反射が起こると、透過材ｔを介して光学的に結合された２つのシンチレータ結晶ｃの間で光学的な環境の差が想定よりも大きく異なってしまう。

本発明のように、シンチレータ結晶ｃの表面が粗面であると、図９に示すように、シンチレータ結晶ｃの蛍光が透過材ｔに向けて臨界角よりも大きい入射角θで入射したとしても、シンチレータ結晶ｃの表面で全反射が起こりにくなる。このように結晶表面で反射が抑えられる理由としては、シンチレータ結晶ｃの内部と透過材ｔとの間にザラついたシンチレータ結晶ｃの表層があると、この表層がシンチレータ結晶ｃと透過材ｔとの間にあった屈折率の不連続性を緩和し、結晶と透過材との間の屈折率の相違による特性が薄れるというメカニズムが考えられる。

＜高さ方向についての空間分解能の改善について＞
本発明によれば、放射線検出器１の高さ方向についての空間分解能が改善されるのでこれについて説明する。この説明に先立って、まずは、従来通りのシンチレータ２における高さ方向の位置弁別の原理について詳細する。従来通りとは、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃが平滑面となっている場合のことである。図１０は、シンチレータ２の中心付近を描写している。図中の符号Ｇは、シンチレータ２の中心点であり、ｘ方向とｙ方向の両方についてシンチレータ２の中心となっている。シンチレータ２は、この中心点Ｇを囲む符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す４つのシンチレータ結晶ｃを有している。以降、この４つのシンチレータ結晶ｃが蛍光を発した場合について考える。

図１１は、４つのシンチレータ結晶ｃの第１層Ｌ１〜第４層Ｌ４で蛍光が発生した場合を示している。４つのシンチレータ結晶ｃが蛍光が生じたとすると、シンチレータ結晶ｃの各々が蛍光を生じる。ＳｉＰＭＡ３は、その発生した蛍光の重心を算出し、この蛍光がどのシンチレータ結晶ｃに由来するかを識別することができる。

図１１の左上は、４つのシンチレータ結晶ｃの第１層Ｌ１で蛍光が発生した場合を示している。シンチレータ結晶ｃで蛍光が生じＳｉＰＭＡ３がそれを検出したとすると、ＳｉＰＭＡ３が識別する重心の位置は、シンチレータ結晶ｃの中央に現れるはずである。しかし、第１層Ｌ１には、図１２の左上に示すように反射板ＲＸ，ＲＹが設けられている。したがって、シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光の広がり方が偏る。ＳｉＰＭＡ３が検出する重心の位置は、蛍光が生じたシンチレータ結晶ｃの中央からわずかにずれる。

図１１の左上は、４つのシンチレータ結晶ｃの第１層Ｌ１で蛍光が発生した場合、ＳｉＰＭＡ３が検出する蛍光の重心の位置を示している。図１１の左上における○印に示すように、シンチレータ２の中心点Ｇから見て左上に位置するシンチレータ結晶Ａの第１層Ｌ１で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ａの中心から左上にずれた位置に現れる。また、シンチレータ２の中心点Ｇから見て右上に位置するシンチレータ結晶Ｂの第１層Ｌ１で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｂの中心から右上にずれた位置に現れる。同様に、シンチレータ２の中心点Ｇから見て左下に位置するシンチレータ結晶Ｃの第１層Ｌ１で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｃの中心から左下にずれた位置に現れる。また、シンチレータ２の中心点Ｇから見て右下に位置するシンチレータ結晶Ｄの第１層Ｌ１で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｄの中心から右下にずれた位置に現れる。

第２層Ｌ２〜第４層Ｌ４も反射板ＲＸ，ＲＹが設けられていることからすると、これら第２層Ｌ２〜第４層Ｌ４で蛍光が発生してもＳｉＰＭＡ３がシンチレータ結晶ｃの中央からわずかにずれた位置を蛍光の重心として検出することには変わりはない。ただし、第２層Ｌ２〜第４層Ｌ４における反射板ＲＸ，ＲＹの挿入位置は第１層Ｌ１と異なるので、第２層Ｌ２〜第４層Ｌ４で蛍光が発生した場合における蛍光の重心のずれ方は第１層Ｌ１と相違する。

図１１の右上は、４つのシンチレータ結晶ｃの第２層Ｌ２で蛍光が発生した場合を示している。シンチレータ結晶ｃで蛍光が生じＳｉＰＭＡ３がそれを検出したとすると、ＳｉＰＭＡ３が識別する重心の位置は、シンチレータ結晶ｃの中央に現れるはずである。しかし、第２層Ｌ２には、図１２の右上に示すように反射板ＲＸ，ＲＹが設けられている。したがって、シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光の広がり方が偏る。ＳｉＰＭＡ３が検出する重心の位置は、蛍光が生じたシンチレータ結晶ｃの中央からわずかにずれる。

すなわち、図１１の右上における△印に示すように、シンチレータ結晶Ａの第２層Ｌ２で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ａの中心から左下にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｂの第２層Ｌ２で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｂの中心から右下にずれた位置に現れる。同様に、シンチレータ結晶Ｃの第２層Ｌ２で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｃの中心から左上にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｄの第２層Ｌ２で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｄの中心から右上にずれた位置に現れる。

図１１の左下は、４つのシンチレータ結晶ｃの第３層Ｌ３で蛍光が発生した場合を示している。シンチレータ結晶ｃで蛍光が生じＳｉＰＭＡ３がそれを検出したとすると、ＳｉＰＭＡ３が識別する重心の位置は、シンチレータ結晶ｃの中央に現れるはずである。しかし、第３層Ｌ３には、図１２の左下に示すように反射板ＲＸ，ＲＹが設けられている。したがって、シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光の広がり方が偏る。ＳｉＰＭＡ３が検出する重心の位置は、蛍光が生じたシンチレータ結晶ｃの中央からわずかにずれる。

すなわち、図１１の左下における×印に示すように、シンチレータ結晶Ａの第３層Ｌ３で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ａの中心から右上にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｂの第３層Ｌ３で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｂの中心から左上にずれた位置に現れる。同様に、シンチレータ結晶Ｃの第３層Ｌ３で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｃの中心から右下にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｄの第３層Ｌ３で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｄの中心から左下にずれた位置に現れる。

図１１の右下は、４つのシンチレータ結晶ｃの第４層Ｌ４で蛍光が発生した場合を示している。シンチレータ結晶ｃで蛍光が生じＳｉＰＭＡ３がそれを検出したとすると、ＳｉＰＭＡ３が識別する重心の位置は、シンチレータ結晶ｃの中央に現れるはずである。しかし、第４層Ｌ４には、図１２の右下に示すように反射板ＲＸ，ＲＹが設けられている。したがって、シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光の広がり方が偏る。ＳｉＰＭＡ３が検出する重心の位置は、蛍光が生じたシンチレータ結晶ｃの中央からわずかにずれる。

すなわち、図１１の右下における□印に示すように、シンチレータ結晶Ａの第４層Ｌ４で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ａの中心から右下にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｂの第４層Ｌ４で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｂの中心から左下にずれた位置に現れる。同様に、シンチレータ結晶Ｃの第４層Ｌ４で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｃの中心から右上にずれた位置に現れる。また、シンチレータ結晶Ｄの第４層Ｌ４で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ｄの中心から左上にずれた位置に現れる。

図１３は、図１１で示した各層Ｌ１〜Ｌ４に係る重心の位置をひとまとめに重ねて描いたものである。ここで注目すべきは、各層に係る蛍光は、重心が互いに重なり合っていないことである。従って、ＳｉＰＭＡ３は、これら重心を区別して検出することができる。同じシンチレータ結晶の各層Ｌ１〜Ｌ４で生じた蛍光は、区別することはできないはずである。しかし、同じシンチレータ結晶であっても、蛍光は発生した層に応じて異なる広がり方で広がってＳｉＰＭＡ３に検出される。したがって、蛍光がシンチレータ結晶の中心からどの方向にシフトしたかを区別すれば、蛍光が発生したのはどの層なのかを区別することができる。

この時に問題となるは、重心のシフト量である。重心のシフト量が小さいと、各層Ｌ１〜Ｌ４で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶の中心からわずかにしか移動しないということになる。図１３に示すように○△×□で示す各層Ｌ１〜Ｌ４由来の蛍光の重心がシンチレータ結晶の中心付近に集まったような状態だと、蛍光の発生した層がどの層かを区別するのが難しくなってしまう。

本発明によれば、蛍光の高さ方向についての空間分解能が改善されるので、その詳細を説明する。図１４は、本発明に係るシンチレータ２が粗面のシンチレータ結晶ｃで構成されている場合である。図１４は、従来構成における図１１に対応している。例えば、図１４の左上における○印に示すように、シンチレータ２の中心点Ｇから見て左上に位置するシンチレータ結晶Ａの第１層Ｌ１で生じた蛍光の重心はシンチレータ結晶Ａの中心から左上にずれた位置に現れる。このように本発明のシンチレータ２における蛍光の重心のずれる方向は、従来のシンチレータ２と同じになる。

しかし、本発明に係る構成によれば、重心のシフト量が大きくなる。図１５の左側は、図１４で示した各層Ｌ１〜Ｌ４に係る重心の位置をひとまとめに重ねて描いたものであり、従来構成の図１６に対応している。図１５の左側を参照すれば、○△×□で示す各層Ｌ１〜Ｌ４由来の蛍光の重心が互いに大きく移動しており、各重心を互いに見分けるのが容易となっている。蛍光の重心がバラけた様子は図１５の右側において比較のため再掲している従来構成の対応図を参照すれば容易に理解できる。

本発明のこのような効果が生じる原理について説明する。図１６は、例として、シンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの第４層Ｌ４で生じる蛍光に注目する。第４層Ｌ４におけるシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、結晶同士の間に反射板ＲＸ，ＲＹが設けられておらず、シンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを１まとめとして見たときの四辺が反射板ＲＸ，ＲＹに囲まれているような状況となっている。図１６の左上側は、従来通りシンチレータ結晶ｃが平滑面となっている場合である。この場合、図１６の左上側に示すように、縦２列横２列に配列された４つのシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表面では蛍光の反射が盛んに起こっている。この結晶の表面でおこる反射により各シンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが光学的に隔絶されている。

従来構成においては、結晶の表面で起こる反射によりシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが光学的に隔絶されている。したがって、ＳｉＰＭＡ３は、図１６の右上側における□印で示すように各結晶由来の蛍光の重心が図１０の中心点Ｇから互いに離れるように配置する。

シンチレータ２に反射板ＲＸ，ＲＹを設ける理由は、シンチレータ２内で生じる蛍光の広がり方に偏りを生じさせる必要性からであった。しかし、シンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表面で蛍光の反射が生じてしまうと、反射板ＲＸ，ＲＹが作り出そうとしている蛍光広がり方の偏りがシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表面では蛍光の反射により一部キャンセルされてしまう。このような事情から図１６の右上側の□で示す重心の位置は、反射板ＲＸ，ＲＹに逆らい、それぞれのシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心の位置に戻ろうとするのである。

従って、従来構成においては、シンチレータで生じた蛍光がどのシンチレータ結晶で生じたかを区別することはできるとしても、蛍光がどの層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で生じたものかを区別するのは難しい構成となっている。各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で生じた蛍光に由来する重心がマップ上で近い位置に配置されるからである。

図１６の下側は、本発明に係るシンチレータ結晶ｃが粗面となっている場合である。この場合、図１６の左下に示すように、互いに隣り合うシンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表面では蛍光の反射が抑えられる。結晶の表面で起こる反射がないだけ各シンチレータ結晶Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが光学的に近い関係にある。シンチレータ結晶ｃの表面を粗面としたことにより、第４層由来の４つの重心は、マップ上で互いに近づけられて配置される。

このような事情は、高さ方向の蛍光の発生位置の区別をする点で有利となるのでこれについて説明する。本発明に係る粗面化したシンチレータ結晶は、反射板ＲＸ，ＲＹが有する蛍光の広がりに偏りを持たせる効果を強化する働きがある。したがって、それだけ同じ結晶で異なる層由来の重心同士が互いに引き離されるのである。つまり、マップ上におけるシンチレータ結晶Ａで生じた各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で生じた蛍光由来の重心○△×□のそれぞれが互いに離れた位置に配置されることになり、シンチレータ結晶のどの層で蛍光が発生したのかが区別しやすくなる。このような原理に基づいて本発明に係る放射線検出器１は、空間分解能が向上することになる。

なお、隣接するシンチレータ結晶に跨って隣接する各重心○△×□が近づくことにより各重心の区別はつきにくくはなるが、各重心○△×□は、異なるシンチレータ結晶に由来しているので、マップ上において十分に離れた位置に出現する性質があり、本来的に区別されやすい。したがって、結晶の表面を粗面とすることでマップ上で各重心○△×□が近づいても空間分解能が悪化することはない。この事情は他の層由来の重心でも同様である。

このような空間分解能の向上は、特にマップの端部で顕著である。シンチレータ２の端部では、重心が混み合う。重心がシンチレータ２の端部で混み合う理由は、シンチレータ２の端部で生じた蛍光が広がることにできる空間がシンチレータ２の中央部で生じた蛍光のものよりも狭いことにある。このようなシンチレータ２端部は、重心が重なりやすく、それだけ蛍光の発生位置を正確に特定するのが難しい。本発明に係る放射線検出器１のようにシンチレータ結晶ｃの表面を粗面とすれば、マップの端部において重なり合った重心が分散し、より空間分解能が向上する。

＜シンチレータ２とライトガイド４との結合について＞
シンチレータ２における蛍光がＳｉＰＭＡ３に向けて出射する出射面は、透過材ｔを介してライトガイド４に光学的に接続されている。シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは、６面が粗面となっているから、シンチレータ２の出射面もまた粗面となっている。出射面に結合している透過材ｔの屈折率は、シンチレータ結晶の屈折率よりも小さい。

以上のように、本発明の放射線検出器のシンチレータ結晶ｃの表面は粗面となっている。これにより、シンチレータ結晶ｃの間で起こる予期しない蛍光の一部が反射することを抑制することができ、シンチレータ２で発生する蛍光の広がりを理想通りとすることができる。したがって、本発明によれば、蛍光の発生位置を正確に弁別できる放射線検出器を提供することができる。

また、実施例の構成のように屈折率の小さい透過材ｔを屈折率の大きい２つのシンチレータ結晶ｃで挟みこむことで、結晶同士が光学的に結合されている構成となっていると、シンチレータ結晶ｃから透過材ｔに向けて進む蛍光の一部が結晶表面で反射してしまう。本発明によれば、シンチレータ結晶ｃの表面が粗面となっているので、結晶表面における蛍光の一部が反射することを抑制することができる。

また、シンチレータ２のＳｉＰＭＡ３に接続されている面が粗面となっていれば、シンチレータ２で発生した蛍光がシンチレータ２の表面で反射することなく確実にＳｉＰＭＡ３に入射するので、シンチレータ２とＳｉＰＭＡ３が理想通りに光学的に結合することになる。上述の構成は、放射線検出器の蛍光の正確な測定に寄与するものである。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）実施例１におけるシンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは全て同じ構成となっていたが、本発明はこの構成に限られない。図１７に示すようにシンチレータ２の端部に位置するシンチレータ結晶ｃが平滑面を有する構成としてもよい。図１７における太線で示すシンチレータ結晶ｃの面は、平滑面となっている。平滑面とは、シンチレータ結晶ｃの表面に光学研磨処理を施したりケミカルエッチング処理を施して得られる滑らかな平面である。本変形例に係るシンチレータ２の端部に位置するシンチレータ結晶ｃは、直方体となっており、６つの平面を有する。この６つの平面のいずれも平滑化処理された平滑面となっている。

本発明におけるシンチレータ２が有する面のうちＳｉＰＭＡ３が光学的に結合されている面を底面としたとき、シンチレータ２の側面を構成するシンチレータ結晶ｃは、全ての面が平滑面となっている。

本変形例によれば、シンチレータ結晶ｃが集合して構成されているシンチレータ２の表面が平滑面となっているので、シンチレータ２で発生した蛍光がシンチレータ２の側面に向かうと、蛍光の一部は、シンチレータ２の側面で反射しシンチレータ２に戻される。このときシンチレータ２を出射してしまった蛍光は、シンチレータ反射板Ｓにより全反射し、これもシンチレータ２に戻される。このように、上述の構成に係るシンチレータ２の側面は、シンチレータ反射板Ｓの機能を手助けする構成となっている。また、シンチレータ２の側面が平滑面となっていると、蛍光がシンチレータ２の側面から出射しシンチレータ反射板Ｓで反射して再びシンチレータ２の側面に入射するまでに蛍光が減衰することがない。したがって、本変形例の構成は、放射線検出器の蛍光の正確な測定に寄与するものである。シンチレータ結晶ｃの６面が平滑面となっていると、シンチレータ２を組み立てる際にシンチレータ結晶ｃの向きを気にしないでよくなり、シンチレータ２の製造が容易となる。

（２）また、本発明は、図１８に示すようにシンチレータ２の端部に位置するシンチレータ結晶ｃが平滑面を有する構成としてもよい。図１８における太線で示すシンチレータ結晶ｃの面は、平滑面となっている。本変形例に係るシンチレータ２の端部に位置するシンチレータ結晶ｃは、直方体となっており、６つの平面を有する。この６つの平面のうち、透過材ｔを介してシンチレータ反射板Ｓに結合している面（シンチレータ２の端面をなす面）が平滑化処理された平滑面となっており、残りの５面は粗面となっている。また、シンチレータ２の角部に位置する４つのシンチレータ結晶ｃについては、透過材ｔを介してシンチレータ反射板Ｓに結合している面（シンチレータ２の端面をなす面）が２つあるので、この２つの面が平滑化処理された平滑面となっており、残りの４面は粗面となっている。すなわち、本変形例によれば、シンチレータ２が有する面のうちＳｉＰＭＡ３が光学的に結合されている面を底面としたとき、シンチレータ結晶ｃが有する面のうちシンチレータ２の側面をなす面のみが平滑面となっている。

本変形例においても上述の（１）の変形例と同様な効果を得ることができる。シンチレータ結晶ｃの一部の面が平滑面となっていると、隣の結晶との光学的な結合が理想通りとなり、正確な蛍光の測定ができる放射線検出器が提供できる。

（３）上述の実施例では、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃが研磨紙で研磨されたものであると説明しているが、本発明はこの構成に限らない。すなわち、ＬＧＳＯ結晶インゴットから切り出されたシンチレータ結晶ｃの表面を無加工のまま組み立ててシンチレータ２を構成するようにしてもよい。シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは、円筒形状のＬＹＳＯインゴットをワイヤーソーやダイジングソーで切り分けて製造される。切り分けられた直後のシンチレータ結晶ｃは、６面とも粗面となっている。そこで、表面が粗面のままとなっているシンチレータ結晶を組み立ててシンチレータ２を製造すれば、隣り合うシンチレータ結晶同士の光学的な結合面で反射が抑制されることになる。本変形例によれば、本発明の効果を有するシンチレータ２が得られる。さらに、本変形例によれば、シンチレータ結晶ｃの表面を研磨する工程が必要でないので、製造工程が短縮され低コストな放射線検出器が提供できる。

（４）上述の実施例では、シンチレータ２は、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４までに跨る一体もののシンチレータ結晶ｃから構成されていたが、この構成に変えて、図１９のようにシンチレータ２を第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨るシンチレータ結晶と、第３層Ｌ３と第４層Ｌ４とに跨るシンチレータ結晶とによって構成するようにしてもよい。本変形例におけるシンチレータ２に配列されているシンチレータ結晶ｃには、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に跨って設けられているものと、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に跨って設けられているものとの二種類がある。このように本発明は、様々な態様の放射線検出器に適用することができる。

（５）上述の実施例では、反射板ＲＹａ，ＲＹｂがシンチレータ２の２層に跨っている構成となっていたが、本発明はこれに代えて、反射板ＲＹａ，ＲＹｂの一方または両方がシンチレータ２の各層で分割された構成とした放射線検出器に適用することができる。

（６）上述の実施例では、結晶の材料としてＬＧＳＯを用いていたが本発明はこれに限られず、Ｌｕ_{（１−ｘ）}Ｙ_２ｘＳｉＯ_５（ＬＹＳＯ），ＧＳＯなどの他の材料を用いてもよい。また、光検出器としてＳｉＰＭＡ以外の他のデバイスを用いてもよい。

以上のように、本発明の放射線検出器は、医用分野に適している。

ｃ シンチレータ結晶
ｔ 透過材
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｌ４ 第４層
ＲＸ，ＲＹ 反射板
Ｓ シンチレータ反射板
２ シンチレータ
３ ＳｉＰＭＡ（光検出器）

Claims (9)

1. 放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横に配列し、高さ方向に第１層ないし第４層の４つの層を有するシンチレータと、前記シンチレータに光学的に接続された光検出器とを備えた放射線検出器であって、
   互いに隣接する前記シンチレータ結晶の隙間に蛍光を反射する横方向または縦方向に伸びた複数の反射板を有し、
   第１層および第２層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しているとともに、
   第２層および第３層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、
   第３層および第４層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、
   第１層および第２層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列しているとともに、
   第２層および第３層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列しており、
   第３層および第４層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列していており、
   前記シンチレータが有する面のうち前記光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、前記シンチレータ結晶が有する面のうち前記シンチレータの側面をなす面が平滑面となっており、
   前記シンチレータ結晶が有する面のうち隣のシンチレータ結晶に対向する面が前記平滑面よりも粗く磨りガラス状の粗面となっていることを特徴とする放射線検出器。
2. 請求項１に記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータを構成する互いに隣接する前記シンチレータ結晶は、屈折率が前記シンチレータ結晶を構成する材料よりも小さい透過材により光学的に結合されていることを特徴とする放射線検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータにおける前記光検出器に接続されている面が前記平滑面よりも粗く磨りガラス状の粗面となっていることを特徴とする放射線検出器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器を製造するための放射線検出器の製造方法において、
   前記シンチレータ結晶が有する前記磨りガラス状の粗面は、前記シンチレータ結晶の表面を１００番以上６００番以下の研磨紙で研削されて形成されていることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータに配列されている前記シンチレータ結晶は、第１層ないし第４層に跨って設けられていることを特徴とする放射線検出器。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータに配列されている前記シンチレータ結晶には、第１層および第２層に跨って設けられているものと、第３層および第４層に跨って設けられているものとの二種類があることを特徴とする放射線検出器。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータが有する面のうち前記光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、前記シンチレータの側面および上面を覆うように設けられたシンチレータ反射板を備え、
   前記シンチレータの側面を構成する前記シンチレータ結晶は、全ての面が平滑面となっていることを特徴とする放射線検出器。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記シンチレータが有する面のうち前記光検出器が光学的に結合されている面を底面としたとき、前記シンチレータの側面および上面を覆うように設けられたシンチレータ反射板を備え、
   前記シンチレータ結晶が有する面のうち前記シンチレータの側面をなす面のみが平滑面となっていることを特徴とする放射線検出器。
9. 放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横に配列し、高さ方向に第１層ないし第４層の４つの層を有するシンチレータと、前記シンチレータに光学的に接続された光検出器とを備えた放射線検出器を製造するための放射線検出器の製造方法であって、
   互いに隣接する前記シンチレータ結晶の隙間に蛍光を反射する横方向または縦方向に伸びた複数の反射板を有し、
   第１層および第２層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しているとともに、
   第２層および第３層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、
   第３層および第４層に備えられた反射板のうち横方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列しており、
   第１層および第２層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列しているとともに、
   第２層および第３層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列しており、
   第３層および第４層に備えられた反射板のうち縦方向に伸びるものは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列していており、
   前記シンチレータ結晶は、表面が結晶インゴットを切り出した状態のまま未加工となっていることを特徴とする放射線検出器の製造方法。

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