JPH051428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、放射線検出装置に関するものであ
り高感度高分解能の装置を得ることを目的とす
る。

本発明において「放射線」とは、ｘ線、α線、
β線、γ線その他シンチレーシヨンを発生し得る
高エネルギーの電磁波または粒子線等を含むもの
とする。

たとえば、ｘ線強度を検出する一つの手法とし
て、シンチレータ（たとえばアルカリ金属ハロゲ
ン化物）にｘ線を浸入させ、その結晶構造の欠陥
に基く螢光を測定する方法がある。この場合その
螢光は多くの場合300〜900nmの波長の光であり
ホトマルチブライヤー（以下「PM」と略称）な
どで計測される。

この方式の従来のｘ線検出器においては、単独
センサーまたは集積形検出器の１単位についてみ
ると、集積化するために、たとえば第１図のよう
に板状のシンチレータ（直方体）１のうすい一断
面１１からｘ線を投入しその反対側の狭い一断面
１２にPM２を配置して光を検出している。

これは、板状シンチレータ（直方体）の広面積
面１３，１４はセンサを集積化する場合に隣接す
るシンチレータと隔膜を経て接合せねばならない
からであるが、受光面が小さくかつ螢光発生点か
らPMまでの光路長は比較的長くなるので、螢光
エネルギーを一部のみがPM出力変換されるのみ
であり、充分満足すべき放射線検出感度が得られ
ない。

なお、従来のセンサでも入射ｘ線を有効に可視
光の螢光に変換し、ホトダイオードに伝達するた
め、隔膜をAlなど反射効率の高いもので構成し
たり、シンチレータの結晶構造をｘ線の方向と平
行な柱状結晶として螢光の進む方向を一方向にす
るなどの提案がなされているが、多数回の反射に
よる光の減衰、光路長の増大等もあり、結局螢光
エネルギーを十分にPM出力に変換することがで
きない。

この発明は、分解能を低下させることなく、高
い感度が得られる放射線検出器を提供しようとす
るものである。

この発明によれば、板状シンチレータにおいて
シンチレータ中を進行する放射線束に接するシン
チレータ側面（以下単にシンチレータの「側面」
という）（単位センサの集積される方向の面）に
蛍光検出素子が配置される。

以下図面に基いて本発明の実施例装置について
説明する。第２図は本発明の放射線検出器の単位
部分を示し、１０は板状（直方体）のシンチレー
タであり、たとえばハロゲン化物（C_sＩ、N_aＩ、
C_dWO₄）で構成される。このシンチレータは単
結晶ブロツクから板状に切り出したもの、蒸着、
スパツタリング等の物理的または化学的薄膜形成
手法により形成したものでもよい。

シンチレータの放射線束方向の寸法は放射線の
エネルギーに応じて適当な値とすればよい。１１
はシンチレータの放射線入射狭面積面、２０はシ
ンチレータ板の広い側面（放射線束に平行な面）
１３，１４の一方の面または両面に配設された広
面積の半導体光検出素子である。

光検出素子２０はシンチレータの両側面１３，
１４の全面を覆うように配置することが望ましい
が、放射線検出エレメントの１単位の厚さを薄く
し、集積度を上げる（分解能向上）点からは、側
面１３，１４の一方の面のみに光検出素子２０を
設けてもよい。

第３図は第２図の検出エレメントを多数集積化
した場合の一実施例を示し、第２図の面１５の方
向からみた状態を表わし、第２図と同じ要素は共
通の番号で示されている。１０はシンチレータ、
２１，２２はシンチレータ１０の側面に密着配置
された広面積で薄形の光検出素子、３は光検出素
子の裏面に配置された放射線非透過性隔膜（重金
属）である。

光検出器のさらに具体的な構成としては、たと
えば薄膜（200μ以下）のウエハー（Siなど）の表
面に広面積の半導体ホトダイオードを形成すれば
薄くかつ広面積の光検出素子を形成できる。また
光検出素子のSiウエハーの反対側面にP_b、Ｗなど
をスパツタリングまたは蒸着等により膜状に形成
し、これを受光面側をシンチレータ１０の広い面
（第２図でいえば１３，１４に該当する面）に向
けてシンチレータに接合すれば、光検出器と隔膜
とを兼用させ両者の層を薄く構成することができ
る。これらの薄形シンチレータ、膜状の光検出
器、放射線隔膜を第３図の如く集積することによ
り、きわめて集積度の高い高感度、高分解能の集
積形放射線検出器を実現することができる。

４１，４２は検出器エレメントとしての出力端
子であり、シンチレータの両側の光検出素子２
１，２２の出力リード線がたとえば並列に接続さ
れている。

５１，５２はC_sＩのように潮解性をもつシンチ
レータの場合の保護膜である。第１の保護膜５１
はｘ線入射窓として作用するので、ｘ線透過性の
プラスチツク膜で構成し、第２の保護膜５２は気
密性を保つのみでよい。

集積形放射線検出装置の各検出器エレメント
Ａ，Ｂ，Ｃ…は、各区域ａ，ｂ，ｃ…それぞれに
入射する放射線の強度に応じた電気信号を各々の
出力端子４１，４２に発生する。

以上のべた本発明の放射線検出器においては、
次のようにきわめて顕著な効果を得ることができ
る。

(1) 放射線エネルギーにより発生した螢光等の強
度を、シンチレータの広い側面（入射した放射
線束に接する側のシンチレータの広い面）（第
１図、第２図の面１３，１４に該当）に配置さ
れた光検出器で受光して、これを電気信号に変
換されることにより、 (イ) 光検出器の受光面積を非常に大きくとるこ
とができ、放射線検出感度を著しく向上でき
る。即ちシンチレータ中に発生する螢光の大
部分が側面方向に向うものであるが（螢光発
生点よりみた立体角の大部分を占めるから）、
この側面方向への螢光を広面積の光検出器で
受光し、全部電気エネルギーに変換すること
ができ、光検出器出力に変換されない螢光エ
ネルギーはごく一部である。

(ロ) 螢光発生点からホトセンサまでの距離が、
従来のように放射線出射側に光検出器を設け
る場合よりはるかに短かくなり、シンチレー
タ材による吸収が極小となるので、光検出器
に到達する螢光の量が増大しそれだけさらに
感度が向上する。

(2) シンチレータの厚みを薄形に形成することと
併せて、シンチレータの側面に配置される光検
出素子を薄形、とくに膜状に形成することによ
り、放射線検出器の１単位当りの厚みを小さく
でき（たとえば500μm前後）、検出器の分解能
を細くすることができ、また検出器の単位を多
数厚み方向に集積する場合の集積度を高めるこ
とができ、さらに放射線非透過性隔膜を介在さ
せているので、シンチレータ内で２次的に発生
した散乱線が他の隣接するシンチレータに漏洩
することや、斜め方向に入射した放射線が他の
隣接するシンチレータに透過していくことを防
止することができる。

(3) 光検出器、放射線不透過性隔膜を薄形に形成
することにより、放射線束の断面積に対するシ
ンチレータへの放射線入射面積の割合を１に近
い値に上げることができ、それだけ上記イ，ロ
の感度向上にさらに付加することができる。

なお上記の実施例では、横リニア（一次元）の
アレイについて説明したが、たとえば第４図のよ
うに各検出エレメントをレンガ積みにしたり、あ
るいは第５図のようにハネカム積みにして、放射
線検出面を２次元に構成したり、さらに３次元面
上に構成するなどの種々の変形が可能である。
（第４図、第５図でA₁，A₂…B₁，B₂…C₁，C₂…
は、シンチレータへの放射線入射面…第１図の面
１１に相当…を示している。）

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射線検出器の構成例図、第２
図はこの発明の放射線検出装置の１実施例図、第
３〜５図はそれぞれ第１図の検出器を集積化した
場合の１実施例図である。 図において、１，１０…シンチレータ、１１…
放射線入射面、２０，２１，２２…光検出素子、
３…隔膜、４１，４２…出力端子、５１，５２…
シンチレータ保護膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射線エネルギーによる発光を用いて放射線
   を検出する装置において、複数の板状シンチレー
   タを、隣接する複数の板状シンチレータ間に、膜
   状の光検出素子と、スパツタリングまたは蒸着等
   により形成された薄膜状の放射線非透過性隔膜と
   を介在させて厚み方向に集積し、各光検出素子の
   出力をとり出すようにしたことを特徴とする放射
   線検出装置。