JPH05209969A - 放射線検出器 - Google Patents

放射線検出器

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JPH05209969A
JPH05209969A JP1946392A JP1946392A JPH05209969A JP H05209969 A JPH05209969 A JP H05209969A JP 1946392 A JP1946392 A JP 1946392A JP 1946392 A JP1946392 A JP 1946392A JP H05209969 A JPH05209969 A JP H05209969A
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Yasuo Tsukuda
康夫 佃
Ryohei Nakamura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面に対して平滑にする加工を施さなくても
発光手段と光電変換手段との接合面の発光手段面の粗さ
に起因する悪影響を防止することが可能なX線CT用検出
器を提供する。 【構成】 本発明の放射線検出器の発光手段は光路長が
長い多結晶質材料であるを用いると共に面粗さを0.5〜1
00μmに調製したので、発光手段と光電変換手段との接
合面で光が乱反射することに起因する光のむらは光電変
換手段に達するまでの間に緩和され殆ど消滅するものと
解され、同時に接合面が粗いことにより全反射による光
のシンチレータ内への再入光量が減少して光電変換手段からの
出力を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光手段と光電変換手段
とを組み合わせてなる放射線検出器に関し、特に発光手
段と光電変換手段との接合面の発行手段側の面粗さを調
整してなる放射線検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば特開平1-221485号によれば図1に
示すような放射線検出器が提案されている。図に示す放
射線検出器では、X線源5より発生したX線ヒ゛ーム6を被検体
7に照射し、被検体7内部の情報をもつ透過X線を得る。
この透過X線を例えばシンチレータ等の発光手段4に照射すると
X線の強弱に応じた強度の光が発生し、発生した光が光
電変換手段1によって光電変換されて電気的情報として
取り出される。第3世代のX線CTを例にとると、X線検出
器素子が数百から千数百個X線源と反対側に並び、X線源
と検出器素子群とは、被検体を中心に回転し、被検体内
部の情報を取り込み、画面にその断層像を写し出す。
【0003】以上の従来のX線CT用検出器にあっては、発光
手段4の特性に厳しい均一性が要求されるため発光手段4
の表面はラッヒ゜ンク゛を施すことにより平滑にされると共
に、発光手段4内において発生した光が隣接の発光手段
に拡散することによって映像が不鮮明になることを防止
するために、発光手段4は隔壁2によって区分され、区分
された各発光手段素子4がアレー状に数100個から数1000個
配置されて発光手段4が構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし以上の従来の放
射線検出器については次のような問題があった。すなわ
ち上述した放射線検出器にあっては、発光手段4と光電
変換手段1との接合面の発光手段面の平滑度が悪い場合
には、発光手段4を透過してその粗い面に入射した光が
その平滑度が悪い接合面において乱反射し、その乱反射
した光が発光手段4内部で発生する光が光電変換手段に
伝播することに影響を及ぼし、その結果として光電変換
手段からの出力分布のハ゛ラツキと光の損失が大きくなる。
【0005】したがってこの様な悪影響を防止する為には、
発光手段4と光電変換手段1との接合面を平滑にする必要
があり、そのため従来は発光手段4と光電変換手段1との
接合面の発光手段面の凹凸をラッヒ゜ンク゛を施すことにより
平滑にして取り除くようにしていた。
【0006】しかしそのようにラッヒ゜ンク゛を施すことにより平
滑化する加工を行う場合には、加工費が嵩むという問題
があった。
【0007】したがってこの発明は、以上の従来技術におけ
る問題点に鑑みてなされたものであって、表面に対して
ラッヒ゜ンク゛を施して平滑にする等の加工を施さなくても、
発光手段と光電変換手段との接合面の発光手段面の粗さ
に起因する悪影響を防止することが可能なX線CT用検出
器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】従来から放射線検出器に
用いられてきた単結晶発光手段では光電変換手段との接
合面にラッヒ゜ンク゛が行われていた。したがって、多結晶質
材料からなる発光手段を用いる場合についても一般に単
結晶発光手段を用いる場合に習い光電変換手段との接合
面にラッヒ゜ンク゛をすることが行われていた。
【0009】しかし本発明者等は、多結晶質材料からなる発
光手段を用いる場合には発光手段と光電変換手段との接
合面に凹凸があってもそれが100μm以下であれば、発光
手段と光電変換手段との接合面でX線が乱反射すること
に起因する発光手段内部で発生する光への悪影響は、光
が光電変換手段に達するまでの間に結晶粒界、気孔、不
純物等の異相との境界面で反射と屈折を繰返すことによ
って緩和され実質的な問題は生じないことを見出し本発
明を完成するに至った。
【0010】すなわちこの発明の放射線検出器は、発光手段
と光電変換手段とを組み合わせてなる放射線検出器にお
いて、前記多結晶質材料からなる発光手段と前記光電変
換手段との接合面における前記発光手段の面粗さを0.5
〜100μmに調製してなることを特徴とするものである。
【0011】本発明において発光手段として多結晶質材料を
用いるのは、多結晶質材料ではその内部に無数の結晶粒
界や気孔が存在し、その結晶粒界や気孔によって発光手
段内における光路長が増大させられ、発光手段の光電変
換手段に対する接合部分において乱反射したX線によっ
て、発光手段内部において発生した光に及ぼされる悪影
響が無視できる程度に緩和されると考えられるからであ
る。
【0012】この多結晶質材料としては例えばGd2O2S:Pr系
焼結セラミックスが好適である。 このGd2O2S:Pr系焼結セラミック
スとしては、Gd2O2S:Pr焼結セラミックス、Gd2O2S:Pr,F焼結セラミ
ックス、Gd2O2S:Pr,Ce,F焼結セラミックス等を用いることができ
る。さらに前記多結晶質材料としてはGd2O2S:Tb系焼結セ
ラミックスを用いることもできる。
【0013】本発明において特にこれらの多結晶質材料が用
いられるのは、これらの材料は放射線検出器の発光材料
として好適だからである。
【0014】したがって本発明に用いられる材料はこれらに
限定されるものではなく、放射線検出器の発光材料とし
て適するものであれば、本発明の材料として適用するこ
とができる。
【0015】本発明にいう光電変換手段としてはシリコンフォトタ゛イ
オート゛又は非晶質シリコンフォトタ゛イオート゛が好適である。但し、本
発明の光電変換手段は特にシリコンフォトタ゛イオート゛に限られるも
のではなく、本発明が適用される放射線検出器の用途に
応じて種々の光電変換材料を選択することができる。
【0016】本発明では触針法によって表面のフ゜ロファイルを描
き、上下面が等しくなるよう平均表面線を引き、多数の
平均表面線からの高さを測定して、平均高さを得、これ
を面粗さとした。
【0017】ここで発光手段の面粗さを0.5μm以上とするの
は、特に平滑化する加工を施すことなく工業的に得られ
る面粗さだからである。
【0018】また発光手段の面粗さを100μm以下とするの
は、100μmを越える場合には面粗さがロンク゛レンシ゛となり、
感度分布のばらつきが大きくなるからである。
【0019】
【作用】発光手段にX線が入射することによって発光手
段内部において発生した光は、発光手段内の結晶粒界、
気孔、異相との境界面等で反射と屈折を繰返して発光手
段と光電変換手段との接合面に達する。この発光素子材
料の内部に無数に存在する結晶粒界、気孔、異相との境
界面等による光の反射や屈折によって発光手段内部にお
いて発生した光の不均一は緩和される。即ち、発光素子
が単結晶の材料により形成されている場合には発光手段
内部において発生した光は、光電変換手段との接合面に
達するまでに、異相との境界面のみで反射し、結晶粒界
や気孔における反射による光路長の増加がないことか
ら、光電変換手段の接合面に達するまでの全体としての
光路長の増加はそれ程大きいものではない。しかし、本
発明の放射線検出器の発光手段では多結晶質材料である
Gd2O2S:Pr,Ce,F焼結セラミックスを用いるので、かかる多結晶
質材料は無数の結晶からなり内部に無数の結晶粒界や気
孔が存在するため、この結晶粒界における反射や屈折に
よる光路長の増加が著しい。したがってこのように光路
長が長い多結晶質材料であるGd2O2S:Pr,Ce,F焼結セラミックス
等を用いることにより、発光手段と光電変換手段との接
合面で光が乱反射することに起因する光のむらは光電変
換手段に達するまでの間に緩和され、殆ど消滅するもの
と解される。
【0020】また、本発明のように発光手段の光電変換面に
接する面が粗いと、Gd2O2S:Pr系焼結セラミックスの如く高屈
折率シンチレータの場合には全反射による光のシンチレータ内への再
入光量が減少するため光電変換手段の出力が当該面が平
滑なものに比べて大きくなるという効果をも有す。
【0021】これを図4に基づき説明する。図4(b)は発光手
段の光電変換面に接する面が平滑面である場合の当該界
面における光屈折状況を模式的に示した拡大図である。
【0022】発光手段と光電変換手段は接合されているが、
この界面には極微量の空気(屈折率n=1)が存在する。
したがって、発光手段としてGd2O2S(屈折率n=2.2)系
焼結体シンチレータを用いた場合、光電変換手段に入光する光
は数式1より図4(b)の斜線内の入射角(臨時角)を持つ
光であり、これ以外の入射角の光は全反射してしまう。
したがって、光電変換手段への入射光量が減少する。
【0023】 θ=sin-1(n空気/nシンチレータ)=sin-1(1/2.2)=27゜・・・・・・・(数式1)
【0024】これに対し、図4(a)に示すように発光手段の光
電変換手段に接する面が平滑でなく凹凸がある場合に
は、斜線外の入射角を持つ光は図4(b)と同様一旦は反射
するが、この反射を繰り返しているうちに、前記臨界角
内に入る機会が生じ、光電変換手段へ入射される。
【0025】したがって、本発明のように発光手段の光電変
換手段に接する面に凹凸がある場合には、ラッヒ゜ンク゛を施
した平滑面に比べて光電変換手段からの出力を向上する
ことができる。
【0026】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。実施例1 図1に示す形状で100μm以下の種々の面粗さを有し、1.3
×30×1.1mmに調製されたGd2O2S:Pr,Ce,F発光焼結体素
子3を複数用意し、その各々を光電変換手段としてのシリコ
ンフォトタ゛イオート゛1と接合して放射線検出器を形成すると共
に、前記焼結体素子のアレー上に管電圧120kV、幅2mmのX線
ヒ゛ーム6をX線源5を長手方向に移動させながら照射した。
このときのシリコンフォトタ゛イオート゛1の長手方向両端から5mm以内
を除いた出力分布を求めた。
【0027】比較例1 他は実施例1と同様にして表面にラッヒ゜ンク゛による平滑化処
理を施した1.3×30×1.1mmのGd2O2S:Pr,Ce,F発光焼結体
素子のアレー上に管電圧120kV、幅2mmのX線ヒ゛ーム4を長手方
向に移動させながら照射した。このときのシリコンフォトタ゛イオー
ト゛1の長手方向両端から5mm以内を除いた出力分布を求め
た。
【0028】比較例2 他は実施例1と同様にして、100μmを越える種々の面粗
さを有する複数のGd2O2S:Pr,Ce,F発光焼結体素子につき
実施例1と同様にして出力分布を求めた。以上の実施例1
及び比較例1,2についての出力分布の測定結果を表1に示
す。また表面の面粗さと出力分布のばらつきとの関係を
図2に示す。
【0029】
【表1】
【0030】表1及び図2に示されるように、実施例1-1から
実施例1-10のものは表面の面粗さが100μm以下であり、
出力分布のばらつきも2.2%以下とラッヒ゜ンク゛を施した比較
例1のものと同程度の均一性を示す。これに対し表面の
粗さが100μmを越える比較例2-1から比較例2-2のもの
は、出力分布のばらつきが10を越え、実用的な問題が生
じることが分かる。また、実施例1-6と比較例1の出力を
検討したところ、実施例1-6の方が6%高かった。
【0031】実施例2 1.2×30×1.2mmのGd2O2S:Pr発光焼結体素子のアレー上に管
電圧110kV;幅1.5mmのX線ヒ゛ームを長手方向に移動させなが
ら照射した。このときのシリコンフォトタ゛イオート゛の長手方向両端
から5mm以内を除いた出力分布を求めた。
【0032】比較例3 他は実施例2と同様にして表面にラッヒ゜ンク゛を施した1.3×3
0×1.1mmのGd2O2S:Pr,Ce,F発光焼結体素子のアレー上に管
電圧120kV、幅2mmのX線ヒ゛ーム4を長手方向に移動させなが
ら照射した。このときのシリコンフォトタ゛イオート゛1の長手方向両
端から5mm以内を除いた出力分布を求めた。
【0033】比較例4 他は実施例2と同様にして、100μmを越える種々の面粗
さを有する複数のGd2O2S:Pr発光焼結体素子につき実施
例2と同様にして出力分布を求めた。以上の実施例2及び
比較例3,4についての出力分布の測定結果を表1に示す。
また表面の面粗さと出力分布のばらつきとの関係を図3
に示す。
【0034】
【表2】
【0035】表2及び図3に示されるように、実施例2-1から
実施例2-10のものは表面の面粗さが100μm以下であり、
出力分布のばらつきも2.2%以下とラッヒ゜ンク゛を施した比較
例3のものと同程度の均一性を示す。これに対し表面の
粗さが100μmを越える比較例4-1から比較例4-2のもの
は、出力分布のばらつきが10%を越え、実用的な問題が
生じることが分かる。また、実施例2-7と比較例3の出力
を検討したところ、実施例2-7の方が5%高かった。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明の放射線検出器によ
れば、前記発光手段と光電変換手段との接合面における
前記発光手段の面粗さを0.5〜100μmに調製するように
したので、発光手段の表面に対してラッヒ゜ンク゛を施して平
滑にする等の加工を施さなくても、発光手段と光電変換
手段との接合面の粗さに起因する悪影響を防止して出力
分布の不均一を無くすることが可能な放射線検出器を提
供することができ、従来高コストであった放射線検出器素
子材料であるGd202S:Pr,Ce,F発光焼結体の加工コストを大
幅に低減できるという優れた効果が奏される。更に、発
光手段の光電変換面に接する部分を粗面のままで使用す
ることにより、Gd2O2Sの如く高屈折率シンチレータの場合には
全反射による光のシンチレータ内への再入光量が減少するため
に、光電変換手段の出力が若干大きくなるというメリットも
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発光手段の表面の面粗さとX線CT検出器の出力
分布のばらつきとの関係を調べる為に用いたX線CT検出
器の模式図である。
【図2】 発光手段の表面の面粗さとX線CT検出器の出力
分布のばらつきとの関係を示す図である。
【図3】 同じく発光手段の表面の面粗さとX線CT検出器
の出力分布のばらつきとの関係を示す他の図である。 3 発光手段 1 光電変換手段
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】 同じく発光手段の表面の面粗さとX線CT検出
器の出力分布のばらつきとの関係を示す他の図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】追加
【補正内容】
【図4】 (a)は発光手段の光電変換面に接する面に
凹凸がある場合の当該界面における光屈折状況を模式的
に示した拡大図であり、(b)は発光手段の光電変換面
に接する面が平滑面である場合の当該界面における光屈
折状況を模式的に示した拡大図である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【符号の説明】 3 発光手段 1 光電変換手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多結晶質材料からなる発光手段と光電変
    換手段とを組み合わせてなる放射線検出器において、前
    記発光手段と前記光電変換手段との接合面における前記
    発光手段の面粗さを0.5〜100μmに調製してなることを
    特徴とする放射線検出器。
  2. 【請求項2】 発光手段と光電変換手段とを組み合わせ
    てなる放射線検出器において、前記発光手段としてGd2O
    2S:Pr系焼結セラミックスを用いると共に、前記発光手段と前
    記光電変換手段との接合面における前記発光手段の面粗
    さを0.5〜100μmに調製してなることを特徴とする放射
    線検出器。
  3. 【請求項3】 前記Gd2O2S:Pr系焼結セラミックスとしてGd2O
    2S:Pr焼結セラミックス、Gd2O2S:Pr,F焼結セラミックス、Gd2O2S:Pr,
    Ce,F焼結セラミックスのいずれかを用いる請求項2記載の放射
    線検出器。
  4. 【請求項4】 発光手段と光電変換手段とを組み合わせ
    てなる放射線検出器において、前記発光手段としてGd2O
    2S:Tb系焼結セラミックスを用いると共に、前記発光手段と前
    記光電変換手段との接合面における前記発光手段の面粗
    さを0.5〜100μmに調製してなることを特徴とする放射
    線検出器。
  5. 【請求項5】 光電変換手段として、結晶質シリコンホトタ゛イオー
    ト゛又は非晶質シリコンホトタ゛イオート゛を用いることを特徴とする
    請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4に記載した
    放射線検出器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014074715A (ja) * 2012-10-02 2014-04-24 Toshiba Corp 取り出し方法及びガンマ線検出器
JP2016524135A (ja) * 2013-05-08 2016-08-12 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. ガンマ線検出装置
JP2017116532A (ja) * 2015-11-25 2017-06-29 シーメンス メディカル ソリューションズ ユーエスエー インコーポレイテッドSiemens Medical Solutions USA,Inc. ガーネット インターフェイスの製造方法及びそれから得られたガーネットを含有する物品

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JP2017116532A (ja) * 2015-11-25 2017-06-29 シーメンス メディカル ソリューションズ ユーエスエー インコーポレイテッドSiemens Medical Solutions USA,Inc. ガーネット インターフェイスの製造方法及びそれから得られたガーネットを含有する物品

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