JPH01191087A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計算機利用Ｘ線断層像撮影袋！　（Ｘ線ＣＴ装
置）に用いる複数のシンチレータと光電変換素子からな
る多素子固体放射線検出器に係り、特にシンチレータか
らの光の有効活用および検出器感度−様性向上に好適な
検出器構造に関する。

〔従来の技術〕

従来の多結晶質シンチレータを用いた放射線検出器では
特願昭５３−１４２４０８号に記載のようにシンチレー
タ表面は粗面の状態もしくはある程度鏡面に近く処理さ
れてはいるが、シンチレータ表面での光の有効利用に関
しては特に配慮されていなかった。

【発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は多結晶質シンチレータ表面の特別な処理
が施されて居らず、光の有効利用に関しての配慮がされ
ていない、したがって一般に屈折率の高いシンチレータ
からの発光は空気中には放射されに＜＜、また放射され
た場合でもその光は散乱して拡散してしまうため受光素
子への集光率が下り放射線検出器としての効率が低下す
ると言う問題があった。

本発明のＲＩＭは多結晶質シンチレータの表面での光損
失を極力少なくシ、シンチレータからの発光を有効に利
用し、放射線検出器の効率を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、第１図に示すように、非晶質シンチレータ
（１）の表面を鏡面もしくは鏡面に近くなるように研磨
し平滑とした後、多結晶質シンチレータの粒界の凹部が
埋まり、かつ最外面が平滑になる程度の厚さの透明な膜
２を形成し、さらにその表面に光反射膜３を形成するこ
とにより達成される。

〔作用〕

第１図に示す非晶質の凝結シンチレータ１からの光は屈
折率がシンチレータ１よりも小さく、空気よりも大きな
光透明膜２を設けることによりシンチレータ粒子から放
射されやすくなり、光透明膜２に導かれる。この光透明
膜２は凝結シンチレータ１の粒子界面を埋めてその外側
が平滑になる程度の厚さであり膜の表面はほぼ鏡面に近
い状態となっているため、外側表面に光反射率の高い金
属反射膜３で被われるとシンチレータ側は光反射鏡とな
る。したがって上記光透明膜２に導かれた光６は間膜２
を透過し、金属反射膜と光透明膜との界面で反射され、
再びシンチレータ１へ戻される。これによりシンチレー
タ１からの光６の光路を選定させることが可能となる。

このようにして再びシンチレータ１の方向へ戻された光
は、シンチレータの光取出し面４へと導かれ、光取出し
面λ に設けられたー厚の光透明膜４から集光されて放射され
る。さらに光取出し面以外に設けられた金属反射膜３は
外部からの光７がシンチレータ内部へ入るのを防いでい
る。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。シン
チレータ粒子１を樹脂（ポリスチレン樹脂、エポキシ樹
脂、メチルメタアクリレート樹脂等）により凝結、また
は加圧焼結（熱間加圧、熱間静水圧加圧等）した多結品
質シンチレータの表面を研磨し、平滑な面とする。この
場合、非晶質であるため表面は複数のシンチレータ粒子
１の界面が存在することにより完全な鏡面を得ることは
困難である。したがって不完全鏡面に直に光反射膜３を
設けても光が散乱し光反射膜本来の役割を果せない、そ
こで本発明においてはシンチレータ粒子１間の界面の凹
凸を被い平滑な面を得るために、光学的に透明な膜２を
形成する。この膜は、通常シンチレータ材は光屈折率が
１．８〜３と大きい物質が多く臨界角が小さいため、発
光した光はシンチレータ界面で全反射され再びシンチレ
ータ内に戻ってしまう確率が高くシンチレータから空気
中には出にくいと言う間層を解決すべく設、けるもので
、その屈折率はシンチレータと空気との中間の値、すな
わち１〜２程度の物質が望ましい。

（例えば、ＳｉＯ２＋　ＭｇＦ　２１エポキシ樹脂。

メチルメタアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂等）、
膜の形成法としては蒸着、スパッタリング。

イオンブレーティング、スピニングコート。

ＣＶＤ法、ディッピング法１等があるが、いずれの場合
にも膜形成後の膜の表面が平滑な鏡面となることか望ま
しい、膜の厚さは界面の凹部の深さにより異なるが、光
の取出し面４を除く他の面では１〜３０μｍ程度とし、
光の取出し面４においλ では−とする、これらの膜の表面には光を反射させる光
反射膜３を設ける。光反射膜３はＡＱ。

Ａ　ｇ　ｅ　Ａ　ｕなどの金属を用い、膜厚５００人〜
１５００人の厚さに蒸着（スパッタリング、イオンブレ
ーティングを含む）により形成する。金属は物質により
不安定なものも有るのでさらにその表面をＳｉＯ２，Ｔ
ｉＯ２などの膜で保護すれば酸化、硫化等の化学変化を
防止できる。このようにして形成された形成体を第２図
に示すようにＳｉフォトダイオード８上に光取出し面４
とＳｉフォトダイオードの受光面９が密着するように設
置して固体放射線検出器を形成する。Ｓｉフォトダイオ
ード８がアレイ状の物の場合には受光面９と上記シンチ
レータ成形体の光取り出し面４との間を３０μｍ以下と
なるように密着すると隣接する素子間へのクロストーク
は減少させることが出来る。

また、受光素子はＳｉフォトダイオード以外の光電管、
光電子増倍管、マルチチャンネルプレート、その他生導
体受光素子を含む光電変換素子にも応用できる。

Ｘ線光子５は光反射膜３および光透明膜２を透過してシ
ンテレ−。夕粒子１に当るとシンチレータ粒子１からは
Ｘ線光子５に比例した量の可視光６が発せられる。Ｇ　
ｄ　ｘ○２Ｓ　：　Ｐｒ、Ｆ、Ｃｅの場合、５００ｎｍ
〜９００ｎｍの範囲内の波長のスペクトル分布を示す光
を発する。この光６は４π方向に放射され直接光取出し
面４′に向うものと、シンチレータ凝結体の中を透過し
て周囲を被っている光透過膜２に達するものがある。こ
の光透過膜２は、シンチレータ粒子１間の界面を埋め、
かつシンチレータ粒子１の研磨表面に密着されている。

光透過膜２はＭｇＦＩｉｔ　Ｓｉｏ２．エポキシ樹脂な
どの光屈折率が１．５〜２．０程度の透明膜で膜の厚さ
１μｍ〜３０μｍとなっている。

この膜がシンチレータに密着されているとシンチレータ
内の光の臨界角が大きくなり、シンチレータから外に出
やすくなる。シンチレータを飛び出した光６は光透明膜
２を透過し膜の外側を被った光反射率の高いＡＱ、Ａｇ
などの金属光反射膜３と透明膜２との界面で反射され再
びシンチレータ１側に戻される。このようにしてシンチ
レータ１からの発光６は最終的には全て光取出し面４′
に集光される。光取出し面の研磨により平滑な鏡面とし
た表面に設けられた透明膜４は光屈折率が１．５〜１．
８程度の範囲内の透明な物質１例えば、ＭｇＦ　２，５
ｉ０２などの膜で、その厚さはシンチレータ１からの発
光スペクトル波長に対しλ／４の値となる厚さとし、シ
ンチレータ１からの光を最も外へ導きやすい状態となっ
ているため、集光された光６は効率よく光取出し面から
外部に放射される。放射された光６は第２図に示すよう
にＳｉフォトダイオード８の受光面９に導かれ光感変換
され電流として取り出される。したがってこの電流はシ
ンチレータに入射するＸ線の強度に比　・倒した量とな
り放射線検出器が形成される。

第３図は上記検出器の長平方向の各部位における感度の
分布を測定したもので曲線■はシンチレータ表面に上記
のような光透明膜２および光反射膜３が無い場合の測定
結果であり１曲線■は本発明による上記光透明膜２．光
反射膜３および光取出し面の光透明膜４を設けた場合の
測定結果を示す。

曲線■では均−感度部がほとんど無いのに対し１本発明
による構造では曲線■に示すように、感度の均一部が広
がり、検出器端の感度も高くなっている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放射線検出器内の感度の一様性範囲が
２〜３倍広がり、絶対感度も約３０％向上すると共に多
素子検出器の素子間の感度、感度均一性の向上が図れる
ため、Ｘ線ＣＴ装置に用いた場合、特にアーチファクト
の少ない画像が得られると言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシンチレータの断面図、第
２図はシンチレータと受光素子とを組合わせた放射線検
出器の一実施例を示す一部欠斜視図、第３図は本発明に
よる放射線検出器の検出器内感度−様性の実測値を示す
図である。 １・・・シンチレータ粒子、２・・・光透明膜、３・・
・光反射膜、４・・・光透明膜、４′・・・光透明膜付
光取出し面、５・・・Ｘ線光子、６・・・光、７・・・
外光、８・・・受光素子、９・・・受光素子受光面、１
０・・・基板。 第７目 ＄２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シンチレータと半導体受光素子とを組み合わせた放
   射線多素子固体検出器において、シンチレータ多面体の
   先取り出し面を除くその他の多面表面に光学的に透明で
   光屈折率がシンチレータ材料よりも小さな物質からなる
   ３μｍ厚以上の膜を設け、シンチレータ表面の凹凸を被
   い、上記透明膜の表面を鏡面とし、さらに上記透明膜鏡
   面表面上に金属膜の光反射面を設けることおよび上記シ
   ンチレータ多面体の光取り出し面を鏡面とし、表面に上
   記光学的に透明で光屈折率がシンチレータ材料よりも小
   さな物質の薄膜をλ／４の厚さで設けたことを特徴とす
   る放射線検出器。 ２、前記シンチレータとしてＧｄ＿２Ｏ＿２Ｓ：Ｐｒ、
   Ｃｅ、Ｆの凝結体を用いる事を特徴とする特許請求の範
   囲１項記載の放射線検出器。 ３、前記シンチレータＧｄ＿２Ｏ＿２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、
   Ｆを凝結する手段として熱間静水圧加圧法 （ＨＩＰ）を用いる事を特徴とする特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項記載の放射線検出器。 ４、前記シンチレータＧｄ＿２Ｏ＿２Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、
   Ｆを凝結する手段として、透明な樹脂をバインダーとし
   て用いる事を特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項記載の放射線検出器。 ５、前記透明膜にＳｉＯ＿２、ＭｇＦ＿２を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線検出器
   。 ６、前記金属膜の光反射面にＡｌ、Ａｇ、Ａｕを用いる
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の放射線検
   出器。 ７、前記金属膜の厚さを７５０Å〜１５００Åとするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第６項記
   載の放射線検出器。