JP6424136B2 - Scintillator body, radiation detector and method for manufacturing scintillator body - Google Patents

Scintillator body, radiation detector and method for manufacturing scintillator body Download PDF

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Description

本発明は、シンチレータ体、放射線検出器及びシンチレータ体の製造方法に関する。   The present invention relates to a scintillator body, a radiation detector, and a method for manufacturing the scintillator body.

放射線検出器に用いられるシンチレータ体として、シンチレータ部材と、シンチレータ部材の外表面のうち、光検出器が取り付けられる面以外の表面を覆う光反射部材と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。   As a scintillator body used in a radiation detector, a scintillator member and a light reflecting member that covers a surface other than the surface to which the photodetector is attached among the outer surfaces of the scintillator member are known (for example, (See Patent Documents 1 and 2).

特開平３−２３８３８７号公報JP-A-3-238387 特開平５−２７０４１号公報JP-A-5-27041

上述したような放射線検出器においては、放射線の検出感度を向上させるために、光検出器のサイズよりもシンチレータ体のサイズが大きくなる場合がある。そのような場合には、シンチレータ部材の外表面のうち光検出器が取り付けられる面にも、光検出器の受光部に対向する領域を除いて、光反射部材を設ける必要がある。しかし、放射線の吸収によってシンチレータ部材で発生した光の検出効率を低下させないように、光検出器の受光部に対向する領域を除いて光反射部材を精度良く設けることは、煩雑な作業を伴い、困難であることから、結果として、放射線検出器として放射線の検出効率が低下するおそれがある。   In the radiation detector as described above, the size of the scintillator body may be larger than the size of the photodetector in order to improve the radiation detection sensitivity. In such a case, it is necessary to provide a light reflecting member on the surface of the scintillator member on which the photodetector is attached, except for the region facing the light receiving portion of the photodetector. However, in order not to reduce the detection efficiency of the light generated by the scintillator member due to the absorption of radiation, providing the light reflecting member accurately except for the region facing the light receiving part of the photodetector involves complicated work, Since it is difficult, as a result, there exists a possibility that the detection efficiency of a radiation may fall as a radiation detector.

本発明は、放射線検出器に用いられたときに放射線の検出効率の低下を防止することができるシンチレータ体、そのようなシンチレータ体を備える放射線検出器、及びそのようなシンチレータ体の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a scintillator body that can prevent a decrease in radiation detection efficiency when used in a radiation detector, a radiation detector including such a scintillator body, and a method for manufacturing such a scintillator body. The purpose is to do.

本発明に係るシンチレータ体は、第１表面、及び第１表面以外の第２表面からなる外表面を有するシンチレータ部材と、シンチレータ部材における第１表面の内側に第１表面に沿って形成された改質層からなり、開口部を有する光反射層と、第２表面上に設けられた光反射部材と、を備える。   A scintillator body according to the present invention includes a scintillator member having an outer surface composed of a first surface and a second surface other than the first surface, and a modification formed along the first surface inside the first surface of the scintillator member. A light reflection layer made of a quality layer and having an opening, and a light reflection member provided on the second surface.

このシンチレータ体では、放射線の吸収によってシンチレータ部材で発生した光（シンチレーション光）は、光反射層の開口部に向かって進行したり、光反射層及び／又は光反射部材によって反射されたりすることで、光反射層の開口部を介して第１表面から出射する。そのため、光反射層の開口部に受光部を対向させた状態で、シンチレータ部材の第１表面に光検出器を取り付けることで、放射線検出器を構成することができる。ここで、開口部を有する光反射層は、シンチレータ部材における第１表面の内側に第１表面に沿って形成された改質層からなる。これにより、例えば、開口部を有する光反射部材をシンチレータ部材の第１表面上に設ける場合に比べ、開口部を有する光反射層を容易に且つ精度良く設けることができ、光検出器におけるシンチレーション光の検出効率の低下を防止することができる。よって、このシンチレータ体によれば、放射線検出器に用いられたときに放射線の検出効率の低下を防止することができる。   In this scintillator body, the light (scintillation light) generated by the scintillator member due to the absorption of radiation travels toward the opening of the light reflecting layer and is reflected by the light reflecting layer and / or the light reflecting member. The light is emitted from the first surface through the opening of the light reflection layer. Therefore, a radiation detector can be comprised by attaching a photodetector to the 1st surface of a scintillator member in the state which made the light-receiving part oppose the opening part of a light reflection layer. Here, the light reflection layer having the opening is formed of a modified layer formed along the first surface inside the first surface of the scintillator member. Thereby, for example, compared with the case where the light reflecting member having the opening is provided on the first surface of the scintillator member, the light reflecting layer having the opening can be provided easily and accurately, and the scintillation light in the photodetector can be provided. Decrease in detection efficiency can be prevented. Therefore, according to this scintillator body, it is possible to prevent a decrease in radiation detection efficiency when used in a radiation detector.

本発明に係るシンチレータ体では、第１表面は、鏡面であってもよい。これにより、シンチレーション光を第１表面から効率良く出射させることができる。また、第１表面を入射面としてレーザ光を照射することにより、光反射層を構成する改質層を精度良く形成することができる。   In the scintillator body according to the present invention, the first surface may be a mirror surface. Thereby, scintillation light can be efficiently emitted from the first surface. Further, by irradiating laser light with the first surface as the incident surface, it is possible to accurately form the modified layer constituting the light reflecting layer.

本発明に係るシンチレータ体では、改質層は、シンチレータ部材において周囲と異なる屈折率を有する改質領域からなってもよい。これにより、改質層を光反射層として好適に機能させることができる。   In the scintillator body according to the present invention, the modified layer may be formed of a modified region having a refractive index different from that of the surrounding in the scintillator member. Thereby, a modified layer can be functioned suitably as a light reflection layer.

本発明に係るシンチレータ体では、光反射層は、第１表面に垂直な方向において並設された複数の改質層からなってもよい。これにより、複数の改質層を光反射層として好適に機能させることができる。   In the scintillator body according to the present invention, the light reflection layer may include a plurality of modified layers arranged in parallel in a direction perpendicular to the first surface. Thereby, a some modification | reformation layer can be functioned suitably as a light reflection layer.

本発明に係るシンチレータ体では、改質層は、レーザ光の照射によって形成された改質領域からなってもよい。これにより、改質層を光反射層として好適に機能させることができる。   In the scintillator body according to the present invention, the modified layer may comprise a modified region formed by laser light irradiation. Thereby, a modified layer can be functioned suitably as a light reflection layer.

本発明に係る放射線検出器は、上記シンチレータ体と、シンチレータ体におけるシンチレータ部材の第１表面に取り付けられ、シンチレータ体における光反射層の開口部に対向する受光部を有する光検出器と、を備える。
この放射線検出器によれば、先に説明したシンチレータ体を備えているので、放射線の検出効率の低下を防止することができる。 A radiation detector according to the present invention includes the scintillator body, and a photodetector having a light receiving portion attached to a first surface of a scintillator member in the scintillator body and facing an opening of a light reflection layer in the scintillator body. .
According to this radiation detector, since the scintillator body described above is provided, it is possible to prevent a decrease in radiation detection efficiency.

本発明に係る放射線検出器では、第１表面に垂直な方向から見た場合に、受光部の外縁は、開口部の外縁の外側に位置し、且つ第１表面の外縁の内側に位置していてもよい。これにより、光反射層の開口部を介して第１表面から出射したシンチレーション光を光検出器の受光部に確実に入射させることができる。   In the radiation detector according to the present invention, when viewed from a direction perpendicular to the first surface, the outer edge of the light receiving unit is located outside the outer edge of the opening and inside the outer edge of the first surface. May be. Thereby, the scintillation light emitted from the first surface through the opening of the light reflecting layer can be reliably incident on the light receiving portion of the photodetector.

本発明に係るシンチレータ体の製造方法は、２次元に配列された複数のシンチレータ部分を含むシンチレータウェハの第１主面を入射面としてレーザ光を照射することにより、シンチレータウェハにおける第１主面の内側に第１主面に沿って改質層を形成し、シンチレータ部分ごとに、開口部を有する光反射層を設ける第１工程と、第１工程の後に、シンチレータ部分ごとに、シンチレータウェハを切断する第２工程と、を備える。   The method of manufacturing a scintillator body according to the present invention irradiates the first main surface of the scintillator wafer by irradiating the first main surface of the scintillator wafer including a plurality of scintillator portions arranged in two dimensions with the first main surface as an incident surface. First, a modified layer is formed along the first main surface on the inside, and a light reflecting layer having an opening is provided for each scintillator portion. After the first step, the scintillator wafer is cut for each scintillator portion. And a second step.

このシンチレータ体の製造方法によれば、シンチレータ部分ごとにシンチレータウェハが切断されることで得られたシンチレータ部材に、開口部を有する光反射層を容易に且つ精度良く設けることができる。   According to this method of manufacturing a scintillator body, a light reflecting layer having an opening can be easily and accurately provided on a scintillator member obtained by cutting a scintillator wafer for each scintillator portion.

本発明に係るシンチレータ体の製造方法では、第２工程は、シンチレータウェハを第１主面で支持する第３工程と、第３工程の後に、シンチレータ部分ごとに、シンチレータウェハを切断し、隣り合うシンチレータ部分の間に溝を形成する第４工程と、第４工程の後に、切断されたシンチレータウェハの第２主面上及び溝の内側に光反射部材を設ける第５工程と、第５工程の後に、溝に沿って光反射部材を切断する第６工程と、を有してもよい。これにより、先に説明したシンチレータ体を効率良く製造することができる。   In the method for manufacturing a scintillator body according to the present invention, the second step includes a third step of supporting the scintillator wafer with the first main surface, and a cut of the scintillator wafer for each scintillator portion after the third step. A fourth step of forming a groove between the scintillator portions, a fifth step of providing a light reflecting member on the second main surface of the cut scintillator wafer and inside the groove after the fourth step, and a fifth step And a sixth step of cutting the light reflecting member along the groove. Thereby, the scintillator body demonstrated previously can be manufactured efficiently.

本発明によれば、放射線検出器に用いられたときに放射線の検出効率の低下を防止することができるシンチレータ体、そのようなシンチレータ体を備える放射線検出器、及びそのようなシンチレータ体の製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, a scintillator body capable of preventing a decrease in radiation detection efficiency when used in a radiation detector, a radiation detector including such a scintillator body, and a method of manufacturing such a scintillator body Can be provided.

本発明の一実施形態に係る放射線検出器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the radiation detector which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のII−II線に沿った放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector along the II-II line | wire of FIG. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の製造工程を示す第１図である。FIG. 2 is a first view showing a manufacturing process of a scintillator body used in the radiation detector of FIG. 1. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の製造工程を示す第２図である。FIG. 3 is a second view showing a manufacturing process of a scintillator body used in the radiation detector of FIG. 1. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の製造工程を示す第３図である。FIG. 3 is a third view showing a manufacturing process of a scintillator body used in the radiation detector of FIG. 1. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の製造工程を示す第４図である。FIG. 4 is a fourth view showing a manufacturing process of the scintillator body used in the radiation detector of FIG. 1. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の製造工程を示す第５図である。FIG. 5 is a fifth diagram illustrating a manufacturing process of a scintillator body used in the radiation detector of FIG. 1. 比較例の放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector of a comparative example. 図１の放射線検出器に用いられるシンチレータ体の光反射層の変形例の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the modification of the light reflection layer of the scintillator body used for the radiation detector of FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図面における寸法、形状は実際のものとは必ずしも同一ではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The dimensions and shapes in the drawings are not necessarily the same as actual ones.

図１及び図２に示されるように、放射線検出器１は、シンチレータ体１０と、光検出器２０と、を備えている。シンチレータ体１０では、放射線の吸収によってシンチレーション光が発生し、光検出器２では、シンチレータ体１０で発生したシンチレーション光が検出される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation detector 1 includes a scintillator body 10 and a photodetector 20. In the scintillator body 10, scintillation light is generated by absorption of radiation, and in the photodetector 2, scintillation light generated in the scintillator body 10 is detected.

シンチレータ体１０は、シンチレータ部材１１と、光反射層１２と、光反射部材１３と、を備えている。シンチレータ部材１１は、例えばＣｅがドープされたＧｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）等のシンチレータ結晶からなり、直方体状の形状を有している。シンチレータ部材１１は、第１表面１５ａ、及び第１表面１５ａ以外の第２表面１５ｂからなる外表面１５を有している。シンチレータ部材１１の第１表面１５ａは、鏡面である。なお、図１及び図２では、シンチレータ部材１１の上面が第１表面１５ａであり、シンチレータ部材１１の下面及び４つの側面が第２表面１５ｂである。 The scintillator body 10 includes a scintillator member 11, a light reflection layer 12, and a light reflection member 13. The scintillator member 11 is made of a scintillator crystal such as Gd 2 SiO 5 (GSO), Lu 2 SiO 5 (LSO), Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO) doped with Ce, and has a rectangular parallelepiped shape. ing. The scintillator member 11 has an outer surface 15 composed of a first surface 15a and a second surface 15b other than the first surface 15a. The first surface 15a of the scintillator member 11 is a mirror surface. 1 and 2, the upper surface of the scintillator member 11 is the first surface 15a, and the lower surface and the four side surfaces of the scintillator member 11 are the second surface 15b.

光反射層１２は、シンチレータ部材１１における第１表面１５ａの内側に第１表面１５ａに沿って形成された改質層１４からなる。光反射層１２は、矩形状の開口部１２ａを有している。光反射部材１３は、第２表面１５ｂ上に設けられている。つまり、光反射部材１３は、第１表面１５ａを除いたシンチレータ部材１１の外表面１５上に設けられている。光反射部材１３は、例えばＴｉＯ２を含むエポキシ樹脂等の樹脂からなる。 The light reflection layer 12 includes a modified layer 14 formed along the first surface 15 a inside the first surface 15 a of the scintillator member 11. The light reflecting layer 12 has a rectangular opening 12a. The light reflecting member 13 is provided on the second surface 15b. That is, the light reflecting member 13 is provided on the outer surface 15 of the scintillator member 11 excluding the first surface 15a. The light reflecting member 13 is made of a resin such as an epoxy resin containing TiO 2 , for example.

光検出器２０は、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに光学接着剤３０によって取り付けられている。光検出器２０は、光反射層１２の開口部１２aに対向する矩形状の受光部２１、及び電気信号入出力用の複数のリードピン２２を有している。第１表面１５ａに垂直な方向から見た場合に、受光部２１の外縁は、開口部１２aの外縁の外側に位置し、且つ第１表面１５ａの外縁の内側に位置している。なお、光学接着剤３０の厚さは、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度である。   The photodetector 20 is attached to the first surface 15 a of the scintillator member 11 with an optical adhesive 30. The photodetector 20 includes a rectangular light receiving portion 21 that faces the opening 12a of the light reflecting layer 12, and a plurality of lead pins 22 for inputting and outputting electrical signals. When viewed from a direction perpendicular to the first surface 15a, the outer edge of the light receiving portion 21 is located outside the outer edge of the opening 12a and is located inside the outer edge of the first surface 15a. The thickness of the optical adhesive 30 is, for example, about 100 μm to 200 μm.

ここで、光反射層１２の形成位置について説明する。光反射層１２は、シンチレータ部材１１内において第１表面１５ａに比較的近い領域（表面近傍の領域）に改質層１４が形成されることにより、設けられる。より具体的には、光反射層１２は、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向において、少なくとも改質領域の長さ（シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向における改質領域の長さ、例えば２０〜３０μｍ程度）と同程度の距離だけ第１表面１５ａから離間している。また、光反射層１２は、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向におけるシンチレータ部材１１の厚さの１／３程度の距離を超えて第１表面１５ａから離間することはない。   Here, the formation position of the light reflection layer 12 will be described. The light reflecting layer 12 is provided in the scintillator member 11 by forming the modified layer 14 in a region relatively close to the first surface 15a (region near the surface). More specifically, the light reflecting layer 12 has at least the length of the modified region in the direction perpendicular to the first surface 15a of the scintillator member 11 (the modified region in the direction perpendicular to the first surface 15a of the scintillator member 11). The first surface 15a is separated from the first surface 15a by a distance equivalent to the length of the first surface 15a (eg, about 20 to 30 μm). Further, the light reflecting layer 12 is not separated from the first surface 15a beyond the distance of about 1/3 of the thickness of the scintillator member 11 in the direction perpendicular to the first surface 15a of the scintillator member 11.

仮に、改質層１４を第１表面１５ａに露出するように形成すると、第１表面１５ａの平滑性が維持されず、第１表面１５ａにおいてシンチレーション光が吸収されてしまい、光反射層１２の機能が実現されなくなる。また、光検出器２０を第１表面１５ａに取り付ける際に用いられる光学接着剤３０が改質層１４に馴染んで、光反射層１２の機能が低下する。また、仮に、上記シンチレータ部材１１の厚さの１／３程度の距離を超えて第１表面１５ａから離間した位置に改質層１４を形成すると、シンチレータ部材１１においてシンチレーション光を発生させ得る有効部分が小さくなってしまう。   If the modified layer 14 is formed so as to be exposed on the first surface 15a, the smoothness of the first surface 15a is not maintained, and the scintillation light is absorbed on the first surface 15a, so that the function of the light reflecting layer 12 is achieved. Will not be realized. Moreover, the optical adhesive 30 used when attaching the photodetector 20 to the 1st surface 15a adjusts to the modification layer 14, and the function of the light reflection layer 12 falls. Further, if the modified layer 14 is formed at a position separated from the first surface 15a beyond the distance of about 1/3 of the thickness of the scintillator member 11, an effective portion capable of generating scintillation light in the scintillator member 11. Will become smaller.

次に、改質層１４について説明する。改質層１４を構成する改質領域は、シンチレータ部材１１において周囲と異なる屈折率を有している。改質層１４を構成する改質領域は、シンチレータ部材１１に対するレーザ光の照射によって形成される。   Next, the modified layer 14 will be described. The modified region constituting the modified layer 14 has a refractive index different from the surroundings in the scintillator member 11. The modified region constituting the modified layer 14 is formed by irradiating the scintillator member 11 with laser light.

より具体的には、パルスレーザ光を出力する光源部、及びその光源部とシンチレータ部材１１との間に配置された集光光学系を使用し、パルスレーザ光の時間幅をフェムト秒オーダとすることによりパルスレーザ光をシンチレータ部材１１に照射する。   More specifically, a light source unit that outputs pulse laser light and a condensing optical system disposed between the light source unit and the scintillator member 11 are used, and the time width of the pulse laser light is set to the femtosecond order. Thus, the scintillator member 11 is irradiated with pulsed laser light.

そして、集光光学系によってフェムト秒パルスレーザ光をシンチレータ部材１１の内部に集光し、その集光部分においてシンチレータ部材１１を改質（例えば、アモルファス化）させることで、シンチレータ部材１１において周囲と異なる屈折率を有する改質領域（例えば、屈折率が周囲より小さい領域、光を散乱する領域、及び回折型レンズを構成する領域のうち少なくとも１つ）をシンチレータ部材１１の内部に形成する。   Then, the femtosecond pulse laser beam is condensed inside the scintillator member 11 by the condensing optical system, and the scintillator member 11 is modified (for example, made amorphous) at the condensing portion, so that A modified region having a different refractive index (for example, at least one of a region having a refractive index smaller than that of the surroundings, a region that scatters light, and a region constituting a diffractive lens) is formed inside the scintillator member 11.

なお、本実施形態では、１パルスのレーザ光の照射によって改質した領域を改質領域といい、シンチレータ部材１１における第１表面１５ａの内側に第１表面１５ａに沿って形成された複数の改質領域を改質層１４という。   In the present embodiment, a region modified by irradiation with one pulse of laser light is referred to as a modified region, and a plurality of modifications formed along the first surface 15a inside the first surface 15a of the scintillator member 11 are provided. The quality region is referred to as a modified layer 14.

以上、説明したように、放射線検出器１では、シンチレータ体１０で発生したシンチレーション光は、光反射層１２の開口部１２ａに向かって進行したり、光反射層１２及び／又は光反射部材１３によって反射されたりすることで、光反射層１２の開口部１２ａを介して第１表面１５ａから出射する。このとき、光反射層１２の開口部１２ａに受光部２１が対向した状態で、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに光検出器２０が取り付けられているため、シンチレータ体１０から出射したシンチレーション光は、光検出器２０で検出される。ここで、開口部１２ａを有する光反射層１２は、シンチレータ部材１１における第１表面１５ａの内側に第１表面１５ａに沿って形成された改質層１４からなる。これにより、例えば、開口部を有する光反射部材（光反射部材１３と同様の部材）をシンチレータ部材１１の第１表面１５ａ上に設ける場合に比べ、開口部１２ａを有する光反射層１２を容易に且つ精度良く設けることができ、光検出器２０におけるシンチレーション光の検出効率の低下を防止することができる。よって、放射線検出器１によれば、放射線の検出効率の低下を防止することができる。また、シンチレータ体１０によれば、放射線検出器１に用いられたときに放射線の検出効率の低下を防止することができる。   As described above, in the radiation detector 1, the scintillation light generated in the scintillator body 10 travels toward the opening 12 a of the light reflecting layer 12, or by the light reflecting layer 12 and / or the light reflecting member 13. By being reflected, the light is emitted from the first surface 15a through the opening 12a of the light reflecting layer 12. At this time, since the photodetector 20 is attached to the first surface 15a of the scintillator member 11 with the light receiving portion 21 facing the opening 12a of the light reflecting layer 12, the scintillation light emitted from the scintillator body 10 is , And is detected by the photodetector 20. Here, the light reflecting layer 12 having the opening 12 a is formed of the modified layer 14 formed along the first surface 15 a inside the first surface 15 a in the scintillator member 11. Thereby, for example, the light reflecting layer 12 having the opening 12a can be easily formed as compared with the case where the light reflecting member having the opening (similar to the light reflecting member 13) is provided on the first surface 15a of the scintillator member 11. In addition, it can be provided with high accuracy, and a decrease in scintillation light detection efficiency in the photodetector 20 can be prevented. Therefore, according to the radiation detector 1, it is possible to prevent a decrease in radiation detection efficiency. Further, according to the scintillator body 10, it is possible to prevent a decrease in radiation detection efficiency when used in the radiation detector 1.

シンチレータ体１０では、第１表面１５ａが鏡面である。これにより、シンチレーション光を第１表面１５ａから効率良く出射させることができる。また、第１表面１５ａを入射面としてレーザ光を照射することにより、光反射層１２を構成する改質層１４を精度良く形成することができる。   In the scintillator body 10, the first surface 15a is a mirror surface. Thereby, scintillation light can be efficiently emitted from the first surface 15a. Moreover, the modified layer 14 constituting the light reflecting layer 12 can be formed with high accuracy by irradiating laser light with the first surface 15a as the incident surface.

シンチレータ体１０では、改質層１４が、シンチレータ部材１１において周囲と異なる屈折率を有する改質領域からなり、改質層１４が、レーザ光の照射によって形成された改質領域からなる。これらにより、改質層１４を光反射層１２として好適に機能させることができる。   In the scintillator body 10, the modified layer 14 is composed of a modified region having a refractive index different from that of the surroundings in the scintillator member 11, and the modified layer 14 is composed of a modified region formed by laser light irradiation. Thus, the modified layer 14 can be suitably functioned as the light reflecting layer 12.

放射線検出器１では、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向から見た場合に、光検出器２０の受光部２１の外縁が、光反射層１２の開口部１２ａの外縁の外側に位置し、且つ第１表面１５ａの外縁の内側に位置していている。これにより、光反射層１２の開口部１２ａを介して第１表面１５ａから出射したシンチレーション光を光検出器２０の受光部２１に確実に入射させることができる。   In the radiation detector 1, when viewed from a direction perpendicular to the first surface 15 a of the scintillator member 11, the outer edge of the light receiving unit 21 of the photodetector 20 is positioned outside the outer edge of the opening 12 a of the light reflecting layer 12. And located inside the outer edge of the first surface 15a. Thereby, the scintillation light emitted from the first surface 15 a through the opening 12 a of the light reflecting layer 12 can be reliably incident on the light receiving unit 21 of the photodetector 20.

ここで、図８を参照しつつ、比較例の放射線検出器について説明する。図８の（ａ）は、第１比較例の放射線検出器の断面図であり、図８の（ｂ）は、第２比較例の放射線検出器の断面図である。   Here, the radiation detector of the comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view of the radiation detector of the first comparative example, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the radiation detector of the second comparative example.

図８の（ａ）に示されるように、第１比較例の放射線検出器は、シンチレータ体７０と、光検出器２０と、を備えている。光検出器２０は、先に説明した放射線検出器１が備えるものと同じである。シンチレータ体７０は、開口部を有する光反射部材７２がシンチレータ部材７１の第１表面７１ａ上に設けられている点で、先に説明したシンチレータ体１０と相違している。第１比較例の放射線検出器では、光反射部材７２の開口部の外縁と光検出器２０の外縁との間に隙間が形成され、その隙間からシンチレーション光が漏れるのを防止する観点で、第１表面７１ａに垂直な方向から見た場合に、光検出器２０の外縁が、光反射部材７２の開口部の外縁の外側に位置させられている。   As shown in FIG. 8A, the radiation detector of the first comparative example includes a scintillator body 70 and a photodetector 20. The photodetector 20 is the same as that included in the radiation detector 1 described above. The scintillator body 70 is different from the scintillator body 10 described above in that a light reflecting member 72 having an opening is provided on the first surface 71 a of the scintillator member 71. In the radiation detector of the first comparative example, a gap is formed between the outer edge of the opening of the light reflecting member 72 and the outer edge of the photodetector 20, and from the viewpoint of preventing scintillation light from leaking from the gap, When viewed from a direction perpendicular to the first surface 71 a, the outer edge of the photodetector 20 is positioned outside the outer edge of the opening of the light reflecting member 72.

しかし、このような構成では、シンチレータ部材７１の第１表面７１ａと光検出器２０の受光部２１との距離が光反射部材７２の厚さ分だけ大きくなることから、光学接着剤３０の量が増加し、光学接着剤３０中にボイド８０が発生する可能性が高まる。ボイド８０が発生すると、ボイド８０によってシンチレーション光が不要に反射したり屈折したりするため、結果として、放射線の検出効率が低下してしまう。   However, in such a configuration, since the distance between the first surface 71a of the scintillator member 71 and the light receiving portion 21 of the photodetector 20 is increased by the thickness of the light reflecting member 72, the amount of the optical adhesive 30 is reduced. This increases the possibility that the void 80 is generated in the optical adhesive 30. When the void 80 is generated, the scintillation light is unnecessarily reflected or refracted by the void 80, and as a result, the radiation detection efficiency is lowered.

図８の（ｂ）に示されるように、第２比較例の放射線検出器は、シンチレータ体７５と、光検出器２０と、を備えている。光検出器２０は、先に説明した放射線検出器１が備えるものと同じである。シンチレータ体７５は、シンチレータ部材７１の第１表面７１ａ上に設けられた光反射部材７３の開口部が大きい点で、第１比較例の放射線検出器と相違している。第２比較例の放射線検出器では、シンチレータ部材７１の第１表面７１ａと光検出器２０の受光部２１との距離が大きくなるのを防止する観点で、第１表面７１ａに垂直な方向から見た場合に、光検出器２０の外縁が、光反射部材７３の開口部の外縁の内側に位置させられている。   As shown in FIG. 8B, the radiation detector of the second comparative example includes a scintillator body 75 and a photodetector 20. The photodetector 20 is the same as that included in the radiation detector 1 described above. The scintillator body 75 is different from the radiation detector of the first comparative example in that the opening of the light reflecting member 73 provided on the first surface 71a of the scintillator member 71 is large. In the radiation detector of the second comparative example, from the viewpoint of preventing the distance between the first surface 71a of the scintillator member 71 and the light receiving unit 21 of the photodetector 20 from increasing, the radiation detector is viewed from a direction perpendicular to the first surface 71a. In this case, the outer edge of the photodetector 20 is positioned inside the outer edge of the opening of the light reflecting member 73.

しかし、このような構成では、光反射部材７３と光検出器２０との間の領域Ｒ１，Ｒ２に隙間が生じ、シンチレーション光がその隙間から外部に漏れるため、結果として、放射線の検出効率が低下してしまう。なお、光反射部材７３は、例えばエポキシ樹脂の塗布及び硬化によって形成されるため、領域Ｒ１，Ｒ２に隙間が生じないように光反射部材７３の開口部の外縁と光検出器２０の外縁とを一致させることは、煩雑な作業を伴い、極めて困難である。   However, in such a configuration, gaps are generated in the regions R1 and R2 between the light reflecting member 73 and the photodetector 20, and scintillation light leaks outside through the gaps. As a result, the radiation detection efficiency decreases. Resulting in. Since the light reflecting member 73 is formed by, for example, application and curing of an epoxy resin, the outer edge of the opening of the light reflecting member 73 and the outer edge of the photodetector 20 are formed so that no gap is generated in the regions R1 and R2. It is extremely difficult to make them coincide with each other with complicated work.

これらに対し、放射線検出器１では、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向から見た場合に、光検出器２０の受光部２１の外縁を、光反射層１２の開口部１２ａの外縁の外側に位置させ、且つ第１表面１５ａの外縁の内側に位置させることで、第１比較例及び第２比較例の放射線検出器のそれぞれに生じる問題を解決している。特に、レーザ光の照射によって光反射層１２を形成するため、光検出器２０の受光部２１に対して開口部１２ａを精度良く（例えば、受光部２１の一辺の長さに対して開口部１２ａの一辺の長さを１００μｍ〜２００μｍ程度小さくするように）形成することができる。   On the other hand, in the radiation detector 1, when viewed from a direction perpendicular to the first surface 15 a of the scintillator member 11, the outer edge of the light receiving portion 21 of the photodetector 20 is the outer edge of the opening portion 12 a of the light reflecting layer 12. In addition, the problem that occurs in each of the radiation detectors of the first comparative example and the second comparative example is solved by being located outside and the inner edge of the first surface 15a. In particular, since the light reflection layer 12 is formed by laser light irradiation, the opening 12a is accurately formed with respect to the light receiving portion 21 of the photodetector 20 (for example, the opening 12a with respect to the length of one side of the light receiving portion 21). Can be formed so that the length of one side is reduced by about 100 μm to 200 μm).

次に、図３〜図７を参照して、シンチレータ体１０の製造方法について説明する。まず、図３に示されるように、柱状のシンチレータインゴット４０から、シンチレータウェハ４１を切り出す。シンチレータウェハ４１は、２次元に配列された複数のシンチレータ部分を含む。シンチレータ部分は、先に説明したシンチレータ部材１１に対応する。   Next, a method for manufacturing the scintillator body 10 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3, a scintillator wafer 41 is cut out from a columnar scintillator ingot 40. The scintillator wafer 41 includes a plurality of scintillator portions arranged two-dimensionally. The scintillator portion corresponds to the scintillator member 11 described above.

続いて、図４に示されるように、シンチレータウェハ４１の第１主面４１ａを研磨する等により、第１主面４１ａを鏡面とする。シンチレータウェハ４１の外側の部分の一部をカットし、直交関係にある基準面Ｓ１，Ｓ２を形成する。基準面Ｓ１，Ｓ２を基準とすることで、シンチレータウェハ４１の第１主面４１ａに沿った位置を正確に把握することができる。基準面Ｓ１，Ｓ２を基準として、シンチレータウェハ４１の第１主面４１ａを入射面としてレーザ光を照射することにより、シンチレータウェハ４１における第１主面４１ａの内側に第１主面４１ａに沿って改質層１４を形成し、シンチレータ部分４２ごとに、開口部１２ａを有する光反射層１２を設ける（第１工程）。なお、図４において、（ａ）は、シンチレータウェハ４１の第１主面４１ａ側の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´線に沿ったシンチレータウェハ４１の断面図である。   Subsequently, as shown in FIG. 4, the first main surface 41a is made a mirror surface by polishing the first main surface 41a of the scintillator wafer 41 or the like. A part of the outer part of the scintillator wafer 41 is cut to form the reference surfaces S1 and S2 that are orthogonal to each other. By using the reference surfaces S1 and S2 as a reference, the position along the first main surface 41a of the scintillator wafer 41 can be accurately grasped. By irradiating a laser beam with the first main surface 41a of the scintillator wafer 41 as an incident surface with reference surfaces S1 and S2 as a reference, the first main surface 41a of the scintillator wafer 41 is aligned along the first main surface 41a. The modified layer 14 is formed, and the light reflecting layer 12 having the opening 12a is provided for each scintillator portion 42 (first step). 4A is a plan view of the scintillator wafer 41 on the first main surface 41a side, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the scintillator wafer 41 along the line AA ′ in FIG. It is.

続いて、図５に示されるように、シンチレータウェハ４１の第１主面４１ａにダイシングテープ５０を貼り、シンチレータウェハ４１を第１主面４１ａで支持する（第２工程、第３工程）。その状態で、ダイシングテープ５０を切断せずに、シンチレータ部分４２ごとに、シンチレータウェハ４１を切断し、隣り合うシンチレータ部分４２の間に溝５１を形成する（第２工程、第４工程）。このとき、基準面Ｓ１，Ｓ２を基準として溝５１の形成を行うことによって、精度良く溝５１を形成することができる。例えば、開口部１２ａが各シンチレータ部分４２の中央に位置するような高精度な加工を容易に実現することができる。なお、図５において、（ａ）は、シンチレータウェハ４１の第２主面４１ｂ側の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´線に沿ったシンチレータウェハ４１の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の拡大断面図である。   Subsequently, as shown in FIG. 5, a dicing tape 50 is attached to the first main surface 41a of the scintillator wafer 41, and the scintillator wafer 41 is supported by the first main surface 41a (second step and third step). In this state, the scintillator wafer 41 is cut for each scintillator portion 42 without cutting the dicing tape 50, and a groove 51 is formed between the adjacent scintillator portions 42 (second step and fourth step). At this time, the groove 51 can be formed with high accuracy by forming the groove 51 using the reference surfaces S1 and S2 as a reference. For example, highly accurate processing such that the opening 12a is located at the center of each scintillator portion 42 can be easily realized. 5A is a plan view of the scintillator wafer 41 on the second main surface 41b side, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the scintillator wafer 41 along the line AA ′ in FIG. (C) is an enlarged sectional view of (b).

続いて、図６に示されるように、切断されたシンチレータウェハ４１の第２主面４１ｂ上、及び溝５１の内側に光反射部材１３を設ける（第２工程、第５工程）。光反射部材１３は、例えば、ＴｉＯ２を含むエポキシ樹脂を塗布して硬化させることによって設けられる。なお、図６において、（ａ）は、シンチレータウェハ４１の第２主面４１ｂ側の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´線に沿ったシンチレータウェハ４１の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の拡大断面図である。 Subsequently, as shown in FIG. 6, the light reflecting member 13 is provided on the second main surface 41 b of the cut scintillator wafer 41 and inside the groove 51 (second step, fifth step). The light reflecting member 13 is provided, for example, by applying and curing an epoxy resin containing TiO 2 . 6A is a plan view of the scintillator wafer 41 on the second main surface 41b side, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the scintillator wafer 41 along the line AA ′ in FIG. (C) is an enlarged sectional view of (b).

続いて、図７に示されるように、溝５１に沿って光反射部材１３を切断し（第２工程、第６工程）、複数のシンチレータ体１０を得る。このとき、溝５１の内側に設けられた光反射部材１３が均等に分断されるように、光反射部材１３を切断する。基準面Ｓ１，Ｓ２を基準とすることで、溝５１内に設けられた光反射部材１３を精度良く切断することができる。その後、ダイシングテープ５０に紫外光を照射することによって、或いは、ダイシングテープ５０を加熱することによって、ダイシングテープ５０の粘着力を弱め、各シンチレータ体１０をダイシングテープ５０から取り外す。なお、図７において、（ａ）は、シンチレータウェハ４１の第２主面４１ｂ側の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´線に沿ったシンチレータウェハ４１の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の拡大断面図である。   Subsequently, as shown in FIG. 7, the light reflecting member 13 is cut along the groove 51 (second step, sixth step) to obtain a plurality of scintillator bodies 10. At this time, the light reflecting member 13 is cut so that the light reflecting member 13 provided inside the groove 51 is equally divided. By using the reference surfaces S1 and S2 as a reference, the light reflecting member 13 provided in the groove 51 can be accurately cut. Thereafter, by irradiating the dicing tape 50 with ultraviolet light or heating the dicing tape 50, the adhesive strength of the dicing tape 50 is weakened, and each scintillator body 10 is removed from the dicing tape 50. 7A is a plan view of the scintillator wafer 41 on the second main surface 41b side, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the scintillator wafer 41 along the line AA ′ in FIG. (C) is an enlarged sectional view of (b).

以上、説明したように、シンチレータ体１０の製造方法によれば、シンチレータ部分４２ごとにシンチレータウェハ４１が切断されることで得られたシンチレータ部材１１に、開口部１２ａを有する光反射層１２を容易に且つ精度良く設けることができ、シンチレータ体１０を効率良く製造することができる。   As described above, according to the method of manufacturing the scintillator body 10, the light reflecting layer 12 having the opening 12 a can be easily formed on the scintillator member 11 obtained by cutting the scintillator wafer 41 for each scintillator portion 42. In addition, the scintillator body 10 can be manufactured efficiently.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光反射層１２は、シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向において並設された複数の改質層１４からなっていてもよい。これにより、複数の改質層１４を光反射層１２として好適に機能させることができる。図９に示される例では、光反射層１２は、２層の改質層１４からなっている。シンチレータ部材１１の第１表面１５ａに垂直な方向から見た場合に、第１表面１５ａに近い改質層１４を構成する各改質領域１６は、第１表面１５ａから遠い改質層１４を構成する各改質領域１６の間に位置している。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the light reflecting layer 12 may be composed of a plurality of modified layers 14 arranged in parallel in a direction perpendicular to the first surface 15 a of the scintillator member 11. Thereby, the some modified layer 14 can be functioned suitably as the light reflection layer 12. In the example shown in FIG. 9, the light reflecting layer 12 includes two modified layers 14. When viewed from a direction perpendicular to the first surface 15a of the scintillator member 11, each modified region 16 constituting the modified layer 14 close to the first surface 15a constitutes the modified layer 14 far from the first surface 15a. Between the reforming regions 16 to be operated.

１…放射線検出器、１０…シンチレータ体、１１…シンチレータ部材、１２…光反射層、１２ａ…開口部、１３…光反射部材、１４…改質層、１５…外表面、１５ａ…第１表面、１５ｂ…第２表面、２０…光検出器、２１…受光部、４１…シンチレータウェハ、４１ａ…第１主面、４１ｂ…第２主面、４２…シンチレータ部分、５１…溝。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radiation detector, 10 ... Scintillator body, 11 ... Scintillator member, 12 ... Light reflection layer, 12a ... Opening part, 13 ... Light reflection member, 14 ... Modified layer, 15 ... Outer surface, 15a ... First surface, 15b ... second surface, 20 ... photodetector, 21 ... light receiving portion, 41 ... scintillator wafer, 41a ... first main surface, 41b ... second main surface, 42 ... scintillator portion, 51 ... groove.

Claims (9)

第１表面、及び前記第１表面以外の第２表面からなる外表面を有するシンチレータ部材と、
前記シンチレータ部材における前記第１表面の内側に前記第１表面に沿って形成された改質層からなり、開口部を有する光反射層と、
前記第２表面上に設けられた光反射部材と、を備える、シンチレータ体。 A scintillator member having an outer surface comprising a first surface and a second surface other than the first surface;
A light reflecting layer comprising an improved layer formed along the first surface inside the first surface of the scintillator member, and having an opening;
A scintillator body comprising: a light reflecting member provided on the second surface. 前記第１表面は、鏡面である、請求項１記載のシンチレータ体。   The scintillator body according to claim 1, wherein the first surface is a mirror surface. 前記改質層は、前記シンチレータ部材において周囲と異なる屈折率を有する改質領域からなる、請求項１又は２記載のシンチレータ体。   The scintillator body according to claim 1, wherein the modified layer includes a modified region having a refractive index different from that of the surrounding in the scintillator member. 前記光反射層は、前記第１表面に垂直な方向において並設された複数の前記改質層からなる、請求項１〜３のいずれか一項記載のシンチレータ体。   The scintillator body according to any one of claims 1 to 3, wherein the light reflecting layer includes a plurality of the modified layers arranged in parallel in a direction perpendicular to the first surface. 前記改質層は、レーザ光の照射によって形成された改質領域からなる、請求項１〜４のいずれか一項記載のシンチレータ体。   The scintillator body according to any one of claims 1 to 4, wherein the modified layer includes a modified region formed by laser light irradiation. 請求項１〜５のいずれか一項記載のシンチレータ体と、
前記シンチレータ体における前記シンチレータ部材の前記第１表面に取り付けられ、前記シンチレータ体における前記光反射層の前記開口部に対向する受光部を有する光検出器と、を備える、放射線検出器。 A scintillator body according to any one of claims 1 to 5,
A radiation detector comprising: a light detector attached to the first surface of the scintillator member in the scintillator body and having a light receiving portion facing the opening of the light reflecting layer in the scintillator body. 前記第１表面に垂直な方向から見た場合に、前記受光部の外縁は、前記開口部の外縁の外側に位置し、且つ前記第１表面の外縁の内側に位置している、請求項６記載の放射線検出器。   The outer edge of the light receiving unit is located outside the outer edge of the opening and is located inside the outer edge of the first surface when viewed from a direction perpendicular to the first surface. The radiation detector described. ２次元に配列された複数のシンチレータ部分を含むシンチレータウェハの第１主面を入射面としてレーザ光を照射することにより、前記シンチレータウェハにおける前記第１主面の内側に前記第１主面に沿って改質層を形成し、前記シンチレータ部分ごとに、開口部を有する光反射層を設ける第１工程と、
前記第１工程の後に、前記シンチレータ部分ごとに、前記シンチレータウェハを切断する第２工程と、を備える、シンチレータ体の製造方法。 By irradiating a laser beam with the first main surface of the scintillator wafer including a plurality of scintillator portions arranged in two dimensions as an incident surface, the first main surface of the scintillator wafer extends along the first main surface. Forming a modified layer and providing a light reflecting layer having an opening for each scintillator portion;
After the first step, a scintillator body manufacturing method comprising: a second step of cutting the scintillator wafer for each scintillator portion. 前記第２工程は、
前記シンチレータウェハを前記第１主面で支持する第３工程と、
前記第３工程の後に、前記シンチレータ部分ごとに、前記シンチレータウェハを切断し、隣り合う前記シンチレータ部分の間に溝を形成する第４工程と、
前記第４工程の後に、切断された前記シンチレータウェハの第２主面上及び前記溝の内側に光反射部材を設ける第５工程と、
前記第５工程の後に、前記溝に沿って前記光反射部材を切断する第６工程と、を有する、請求項８記載のシンチレータ体の製造方法。 The second step includes
A third step of supporting the scintillator wafer on the first main surface;
After the third step, for each scintillator portion, a fourth step of cutting the scintillator wafer and forming a groove between the adjacent scintillator portions;
After the fourth step, a fifth step of providing a light reflecting member on the second main surface of the cut scintillator wafer and inside the groove;
The scintillator body manufacturing method according to claim 8, further comprising a sixth step of cutting the light reflecting member along the groove after the fifth step.
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