JP6829209B2 - セラミックシンチレータアレイとその製造方法、放射線検出器、および放射線検査装置 - Google Patents
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Description
一般式:RE 2 O 2 S:Pr,A
ここで、REはY、Gd、La、およびLuからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、AはCe、Zr、およびPからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素である、
で表され、主付活剤であるPrの含有量がRE 2 O 2 Sに対して0.001モル%以上10モル%以下であり、共付活剤である元素Aの含有量がRE 2 O 2 Sに対して0.00001モル%以上0.1モル%以下である組成を有し、かつ前記希土類酸硫化物蛍光体における燐酸根の含有量が150ppm以下である。反射層は透明樹脂と、透明樹脂内に分散された反射粒子とを含有する。反射粒子は、酸化チタンとアルミナ、ジルコニア、およびシリカからなる群より選ばれる少なくとも1つの無機物質とを含む。透明樹脂は、その分子構造が脂肪族骨格で二重構造を含まないシクロ構造を有するエポキシ樹脂である。透明樹脂のガラス転移点は50℃以上であり、かつ前記ガラス転移点より高い温度における透明樹脂の熱膨張係数は3.5×10−5/℃以下である。
図1は実施形態のセラミックシンチレータアレイを示す断面図、図2は実施形態のセラミックシンチレータアレイを示す平面図である。これらの図において、1はシンチレータアレイ、2はシンチレータセグメント、3は反射層である。シンチレータアレイ1は複数のシンチレータセグメント2を有している。隣接するシンチレータセグメント2間には、反射層3が介在されている。反射層3は隣接するシンチレータセグメント2に対してそれぞれ接着されている。複数のシンチレータセグメント2は、それらに接着された反射層3で一体化されている。すなわち、シンチレータアレイ1は複数のシンチレータセグメント2を反射層3で一体化した構造を有している。
一般式:RE2O2S:Pr …(1)
(式中、REはY、Gd、La、およびLuからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を示す)
で表される組成を有する希土類酸硫化物蛍光体セラミックス(シンチレータ材料)で構成されることが好ましい。
一般式:(Gd1−x,RE’x)2O2S:Pr …(2)
(式中、RE’はY、La、およびLuからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を示し、xは0≦x≦0.1を満足する数(原子比)である)
で実質的に表される希土類酸硫化物蛍光体セラミックスを、シンチレータセグメント2に使用することが望ましい。
実施形態の放射線検出器は、上述した実施形態のセラミックシンチレータアレイ1を、入射した放射線に応じて光を放射する蛍光発生手段として具備し、さらに蛍光発生手段からの光を受け、光の出力を電気的出力に変換する光電変換手段を具備する。図4は実施形態の放射線検出器の一例であるX線検出器を示している。図4に示すX線線検出器5は、蛍光発生手段としてセラミックシンチレータアレイ1と、光電変換手段としてフォトダイオードのような光電変換素子4とを具備している。
実施形態の放射線検査装置は、被検査体に向けて放射線を照射する放射線源と、被検査体を透過した放射線を検出する放射線検出器とを具備する。放射線検出器には、上述した実施形態の放射線検出器が用いられる。図5は実施形態の放射線検査装置の一例であるX線CT装置10を示している。図5において、10はX線CT装置、11は被検体、12はX線管、13はコンピュータ、14はディスプレイ、15は被検体画像である。X線CT装置10は、実施形態のX線検出器5を備えている。X線検出器5は、例えば被検体11の撮像部位が配置される円筒の内壁面に貼り付けられている。X線検出器5が貼り付けられた円筒の円弧の略中心には、X線を出射するX線管12が設置されている。X線検出器5とX線管12との間には被検体11が配置される。X線検出器5のX線入射面側には、図示しないコリメータが設けられている。
Gd2O2S:Pr(Pr濃度=0.05モル%)の組成を有する蛍光体粉末をラバープレスにより仮成形し、この仮成形体をTa製のカプセル中に脱気密封した後、これをHIP処理装置にセットした。HIP処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1425℃の条件で3時間処理した。このようにして、直径約80mm×高さ約120mmの円柱状の焼結体を作製した。この焼結体から、厚さ0.7mm×幅0.7mm×長さ0.8mmのシンチレータセグメントを、長さ方向に100セグメント、幅方向に30セグメントのマトリクス状に切り出して、実施例および比較例に係るセラミックシンチレータアレイを作製した。
Claims (11)
- 希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータセグメントと、
前記複数のシンチレータセグメントを一体化するように、隣接する前記シンチレータセグメント間に介在された反射層であって、透明樹脂と、前記透明樹脂内に分散された反射粒子とを含有する反射層とを具備するセラミックシンチレータアレイであって、
前記希土類酸硫化物蛍光体は、
一般式:RE 2 O 2 S:Pr,A
ここで、REはY、Gd、La、およびLuからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、AはCe、Zr、およびPからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素である、
で表され、主付活剤であるPrの含有量がRE 2 O 2 Sに対して0.001モル%以上10モル%以下であり、共付活剤である元素Aの含有量がRE 2 O 2 Sに対して0.00001モル%以上0.1モル%以下である組成を有し、かつ前記希土類酸硫化物蛍光体における燐酸根の含有量が150ppm以下であり、
前記反射粒子は、酸化チタンとアルミナ、ジルコニア、およびシリカからなる群より選ばれる少なくとも1つの無機物質とを含み、
前記透明樹脂は、その分子構造が脂肪族骨格で二重構造を含まないシクロ構造を有するエポキシ樹脂であり、
前記透明樹脂のガラス転移点が50℃以上であり、かつ前記ガラス転移点より高い温度における前記透明樹脂の熱膨張係数が3.5×10−5/℃以下である、セラミックシンチレータアレイ。 - 前記セラミックシンチレータアレイを温度50℃、湿度80%RHの雰囲気中に梱包状態で1ヶ月間保管された後のピッチ、反り、および外形寸法の変化量がいずれも0.02mm以下である、請求項1に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 10年分相当のX線曝射量による前記セラミックシンチレータアレイの光出力の低下が25%以内である、請求項1に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 前記透明樹脂は2液型エポキシ樹脂である、請求項1に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 前記反射層は、質量比で15%以上60%以下の前記透明樹脂と、質量比で40%以上85%以下の前記反射粒子とを含有する、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 前記反射粒子は第1の粒径ピークと第2の粒径ピークとを有する粒度分布を備え、前記粒度分布における前記第1の粒径ピークは200nm以上350nm以下の範囲に存在すると共に、前記第2の粒径ピークは750nm以上1000nm以下の範囲に存在する、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 前記反射層の波長512nmの光に対する反射効率が90%以上である、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のセラミックシンチレータアレイ。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のセラミックシンチレータアレイを具備する放射線検出器。
- 請求項8に記載の放射線検出器を具備する放射線検査装置。
- 請求項1に記載のセラミックシンチレータアレイの製造方法であって、
前記セラミックシンチレータアレイを構成するように配列された前記複数のシンチレータセグメント間に、0.2Pa・s以上1Pa・s以下の粘度を有する前記透明樹脂の未硬化物と前記反射粒子との混合物を塗布または充填する工程と、
前記混合物を硬化させて前記反射層を形成することによって、前記複数のシンチレータセグメントを一体化する工程と
を具備するセラミックシンチレータアレイの製造方法。 - 前記透明樹脂として、全光線透過率が85%以上のエポキシ樹脂を用いる、請求項10に記載のセラミックシンチレータアレイの製造方法。
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