JPH11258351A - 放射線検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積のシンチレータ板を使うことなく揃っ
た諸特性が得られる放射線検出器の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 上記課題は、シンチレータ３を複数のシ
ンチレータ板で構成し、これらの複数のシンチレータ板
の接合面を、フォトダイオード２の一方の配列方向のフ
ォトダイオード２のチャンネル間の不感部分と位置合わ
せして接着する工程を有したことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシンチレータと複数
チャンネルの光検出素子を２次元方向に配列してなる放
射線検出器の製造方法に係り、特にシンチレータ板のサ
イズの大型化をすることなく、２次元放射線検出器を製
造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置にシンチレータを用
いた固体放射線検出器が用いられるようになってきた。
この種の固体放射線検出器は、入射してきたＸ線を光に
変換するシンチレータと、このシンチレータで変換され
た光を検出して電気信号として出力するフォトダイオー
ドなどの光電変換素子を、Ｘ線源を中心として円弧状に
複数個のチャンネルを配列してなる。

【０００３】ところで最近のＸ線ＣＴ装置では、計測の
スループット向上のために１スキャンあたりに要する時
間の短縮化が望まれており、その短縮化の方法として
（１）一回転あたりに要する時間の短縮化，（２）一回
転あたりに撮影できる断層像の増加，の２つが挙げられ
ている。

【０００４】一方の（１）に関しては、スキャナの回転
速度を速くすることで達成されつつある。他方、（２）
に関しては、例えばこれまで被検体の断層像を得る面
（スライス面）の方向（チャンネル方向）へ一次元的に
配列されていた放射線検出器を、被検体の体軸方向（ス
ライス厚方向）に２列以上配置することにより達成され
る。このようにスライス厚方向に複数列配置した放射線
検出器は、従来の一列に配列した放射線検出器に比較す
るとＸ線管から放射されるＸ線の利用効率が高くなると
いう利点がある。

【０００５】しかし、スライス厚方向に複数の放射線検
出素子列を配列する場合、放射線検出素子列間の不感部
分（境界部）の幅が広いと、Ｘ線の利用効率を低下し感
度が悪化すると共に、前記境界部の診断情報が欠落して
しまうおそれがあるから、その配列位置を精度良く密に
並べなければならない。もし、スライス厚方向のチャン
ネル位置がずれてしまうと放射線検出素子列間で被検体
の異なるスライス位置の透過データを計測することにな
り、画像再構成時にデータの食い違いが生じアーチファ
クトが発生してしまう可能性が大きい。そこで、放射線
検出器ではスライス厚方向の位置合わせを高精度で行う
ことが重要となる。

【０００６】また、通常のＣＴ装置では被検体の最大の
撮影範囲としては４００〜５００ｍｍの円形の領域を想
定しているため、放射線検出器のサイズはＸ線管焦点か
ら前記撮影範囲を通過してきたＸ線を全て入射できるサ
イズが必要となるため１０００ｍｍ程度のサイズとな
る。これだけのサイズの物を一体型の放射線検出素子列
として製造することは実際に困難であり、通常は加工・
組立に適したサイズの放射線検出素子アレイを製造し、
この放射線検出素子アレイを必要数だけ配置することに
より全体として１０００ｍｍ程度のサイズの放射線検出
器を組み上げている。このように組み上げた放射線検出
素子アレイで良好な画像を得るためには各放射線検出素
子アレイ間のばらつきが少なく、光学的，電気的等の諸
特性が揃っていることが必要である。

【０００７】また、各放射線検出素子アレイの諸特性が
揃っていても、その配列時の位置精度が悪いと放射線検
出素子個々の光学的特性に影響してしまい、結果的には
画質の劣化を招くことになるため、放射線検出素子アレ
イ間の位置合わせ精度も放射線検出器の性能を左右する
重要な項目となる。

【０００８】また、放射線検出素子は入射Ｘ線を受けて
その強度に応じて発光するシンチレータと、そのシンチ
レータの発する光を受けて電気信号に変換するフォトダ
イオードなどの光電変換素子を組み合わせて作られてい
る。放射線検出素子をアレイ状に製造するには所定面積
のシンチレータと複数チャンネルのフォトダイオードア
レイなどを組み合わせることになる。シンチレータは個
々のチャンネル，スライス厚の寸法に仕上げたものをフ
ォトダイオードアレイの受光面位置に合わせて並べて接
着固定し、各シンチレータ間にクロストークを防止する
ための隔壁板を挿入する方法でも製造可能であるが、個
々のシンチレータを高精度で位置決めすることは困難な
ことである。なぜならば、スライス厚方向およびチャン
ネル方向の位置合わせは±０．０５ｍｍ以下の精度が求
められるからである。この位置決めの問題を解決する一
方法として、チャンネル方向には連続したシンチレータ
板をスライス毎にフォトダイオード受光面に固定し、チ
ャンネル方向に溝加工により分離するという折衷案が提
案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記折
衷案であってもスライス厚方向のシンチレータ板位置合
わせを±０．０５ｍｍ程度の精度で行わなければならな
いという問題は解消されないので、依然として位置合わ
せすることが困難であるという問題点がある。

【００１０】一般的な接着固定時の位置決め精度は使用
する接着剤などの種類によって異なるが、０．１ｍｍ程
度までの精度はそれほど困難なく達成できるが、それ以
上の精度を確保するには使用部品や組立法の管理を厳重
に行わなければならず、その位置合わせはかなりの工数
を要することになる。

【００１１】また、位置合わせ精度が不十分だと複数の
放射線検出素子列間の諸特性がばらつき、これらの放射
線検出素子列により形成される放射線検出器で被検体の
Ｘ線透過量を計測し、これらＸ線透過量から被検体の断
層像を画像再構成すると、その断層像にアーチファクト
が生じるという問題点がある。

【００１２】この位置決めの問題を解消するために最初
にフォトダイオードアレイの全体の面積に対応する大型
シンチレータ板を受光部に接着し、その後スライスおよ
び各チャンネル毎に溝加工によりシンチレータを分離
し、その溝に隔壁板を挿入固定するという方法が考えら
れる。この際、溝加工をフォトダイオードのチャンネル
や信号電極パターンを基準に行えば、チャンネルおよび
スライスを分離する溝は±０．０３ｍｍ以下の高精度に
位置合わせできる。

【００１３】しかし、このような溝加工による分離を行
う場合、最初に全スライスに対応するサイズのシンチレ
ータ板を用意する必要がある。このシンチレータ板の材
料が単結晶であっても、焼結した粉末蛍光体等の多結晶
の材料であっても、寸法の大きなものを均質に作ること
は困難である。

【００１４】また、シンチレータの中に一部でも欠陥部
分があればシンチレータの寸法のサイズに拘らず不良材
料となるため、２倍の寸法のシンチレータ板を同じ歩留
まりで作るためには欠陥発生率を１／２にしなければな
らない。このため大型寸法のシンチレータ板を製造する
に当たり、寸法が大きくなればなるほど歩留まりが悪く
なり、相対的なコストアップの要因となる。

【００１５】本発明は、上記問題点の少なくとも一つを
解決するためになされたものであり、その目的は、大面
積のシンチレータ板を使うことなく揃った諸特性が得ら
れる放射線検出器の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、放射線に曝
されると発光する所定の寸法のシンチレータ板と、この
シンチレータ板が発する光を電気信号に変換する複数チ
ャンネルの光検出素子をプリント基板上に２次元方向に
配列して形成した光検出器とを接着した後、前記シンチ
レータ板を各光検出素子に対応して切断し２次元放射線
検出器を製造する放射線検出器の製造方法において、前
記シンチレータ板を複数のシンチレータ板で構成し、こ
れらの複数のシンチレータ板の接合面を、前記光検出器
の一方の配列方向の前記光検出素子のチャンネル間の不
感部分と位置合わせして接着する工程を有したことを特
徴とする放射線検出器の製造方法によって達成される。

【００１７】また、放射線検出素子の一つあるいは複数
の開口幅に対応した寸法の材料を貼り合わせ一体化した
シンチレータを複数チャンネルをもつ光検出素子アレイ
と組み合わせシンチレータ・光検出素子アレイ間を接着
した後にシンチレータの貼り合わせ位置に対応する放射
線素子境界部を溝加工によりシンチレータを分離したこ
とを特徴とする放射線検出器の製造方法によって達成さ
れる。

【００１８】大型シンチレータの製造は、小寸法のシン
チレータ板を貼り合わせて大型寸法のシンチレータ板に
することで可能である。しかし、それぞれの貼り合わせ
部分を均一に加工することは難しく、良好な諸特性のシ
ンチレータ板とならない問題がある。この問題を回避す
るために、貼り合わせ部分とスライス厚方向のフォトダ
イオードのチャンネル間の不感領域（スライス厚方向境
界部）とが重なるように位置合わせして、フォトダイオ
ード受光面に接着固定し、その後スライス境界部を隔壁
板を挿入するための溝加工により分離することで解決で
きる。貼り合わせ部分は溝加工により除去されるため、
小寸法のシンチレータ板を張り合わせて大型寸法のシン
チレータ板を形成したものであっても、直接製造した大
型寸法のシンチレータ板を隔壁板を挿入するための溝加
工により分離するものと同等の機能を有するシンチレー
タ板が得られることとなる。この溝加工時の溝幅を略
０．１５ｍｍとすれば、貼り合わせで形成した大型シン
チレータ板は、貼り合わせ部分のスライス厚方向境界部
への位置合わせが０．１ｍｍ程度の精度で行えば良いこ
ととなり、この精度での位置決めは比較的に容易に達成
できる。

【００１９】また、溝加工がフォトダイオードのチャン
ネルや信号電極のパターンを基準に位置決めを行われる
ため、溝加工後の分離部の位置精度は±０．０３ｍｍ以
下に向上できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。本発明の放射線検出器を採用するＸ
線ＣＴ装置（図示しない）は、ベッドに乗せた被検体に
Ｘ線を照射するＸ線源と，被検体を挿んで対向配置され
被検体の透過Ｘ線を検出する放射線検出器と，前記Ｘ線
源と前記放射線検出器の対向位置関係を維持しながら被
検体の周りを回転するスキャナと，スキャナで多方向の
前記被検体の透過Ｘ線を得て前記被検体の断層像を画像
再構成する手段を有している。

【００２１】本発明の放射線検出器は、図１に示される
放射線検出素子アレイを前記Ｘ線源の焦点を中心として
円弧上に複数個配列することで形成される。図１は本発
明の放射線検出器の製造方法で製造した放射線検出素子
アレイの外観を示した図である。プリント基板１の上に
は複数チャンネルのフォトダイオード２が搭載されてい
て、それぞれのフォトダイオード２の受光部にはシンチ
レータ３が透明な接着剤によって固定されている。シン
チレータ３はスライス，チャンネルの境界部をフォトダ
イオード２に達する溝により分離され、その溝にはスラ
イス厚方向の隔壁板４およびチャンネル方向の隔壁板５
が挿入され固定されている。プリント基板１の他端には
外部への信号取り出し用のコネクタ６が取り付けられて
いる。Ｘ線がシンチレータ３に入射すると、そのＸ線強
度に応じてシンチレータ３が発光する。シンチレータ３
から発する光は接着されているフォトダイオード２の受
光面に入射され電気信号に変換される。スライス厚方向
の隔壁板４およびチャンネル方向の隔壁板５は隣接する
スライス，チャンネル間での外光や散乱Ｘ線などによる
シンチレータ３の発光によるクロストークを防止すると
共に、シンチレータ３の発する光が効率よくフォトダイ
オードの受光面に届くように、スライス厚方向の隔壁板
４およびチャンネル方向の隔壁板５は表面の光反射率を
高めるためにアルミニウム等の光反射材を蒸着したモリ
ブデンやタングステンなどが使われている。また、モリ
ブデンやタングステンを使用することにより光だけでな
くＸ線のクロストークも効果的に防止することができ
る。この放射線検出素子のスライス厚方向の位置合わせ
は、後で説明するように、プリント基板１上の電極や信
号配線のパターンを基準と位置決めしている。

【００２２】このような放射線検出素子の内部構造につ
いて、図２を用いて説明する。図２は図１のＡ部のスラ
イス厚方向の断面を示した図である。スライス厚方向の
隔壁板４は透明接着剤７によりシンチレータ３に接着さ
れている。シンチレータ３の分離溝はフォトダイオード
２に達する深さまで切り込み、スライス厚方向の隔壁板
４を挿入することでクロストークを防止することができ
る。溝８はフォトダイオード２のうちのシンチレータ３
の光を感じる部分（有感部２ａ）を除いた光を感じない
部分（不感部２ｂ）に位置することになる。

【００２３】上記放射線検出素子は、例えば図３に示す
ステップａ〜ｈの各ステップで製造される。図３は本発
明の放射線検出素子アレイの製造工程を示す図である。
スライス幅に対応した板状のシンチレータ３をスライス
数分用意する（ステップａ）。そのシンチレータ３の端
に接着剤を塗布し全体が一枚の板のシンチレータ３とな
るように接着固定する（ステップｂ）。プリント基板１
の上には複数チャンネルのフォトダイオード２が搭載さ
れている（ステップｃ）。フォトダイオード２はスライ
ス厚方向およびチャンネル方向にそれぞれチャンネル毎
に分離されている。このように分離されたスライス厚方
向境界部に貼り合わせ部分が合うようにシンチレータ３
を位置合わせしてフォトダイオードアレイ２の受光面に
透明接着剤で接着固定する（ステップｄ）。このとき、
シンチレータ３の貼り合わせ部分とフォトダイオード２
のスライス厚方向の位置合わせは０．１ｍｍ程度の精度
で合うようにする。接着が完了した後、フォトダイオー
ド２のスライス厚方向にシンチレータ３を分離する溝８
を設ける（ステップｅ）。このとき、貼り合わせたシン
チレータ６の端からわずかに露出しているフォトダイオ
ード２の電極や信号配線のパターンを基準とすることで
溝８の位置はフォトダイオード２に対して高精度な位置
決めが可能となる。溝８の幅を０．１〜０．１５ｍｍ程
度とすることで、前工程でのシンチレータの貼り合わせ
部分は溝加工によって削り取られてしまうことになる。
このスライス分離部に設けた溝８にスライス厚方向の隔
壁板４を挿入する（ステップｆ）。スライス厚方向の隔
壁板４の挿入時に透明接着剤を溝８に注入することによ
りスライス厚方向の隔壁板４とシンチレータ２を固定す
る（ステップｇ）。さらに、チャンネル方向に対しても
溝加工によりチャンネル分離を行い、その溝にチャンネ
ル方向の隔壁板５を挿入し固定する（ステップｈ）。こ
のチャンネル方向の溝加工についてもシンチレータ端か
らわずかに露出しているフォトダイオードのパターンを
基準に加工を行うことで高精度に位置決めが可能とな
る。そして、図示していないが信号取り出し用のコネク
タ６を取付ける。このようにしてスライス厚方向，チャ
ンネル方向に分離された放射線検出素子アレイが完成す
る。

【００２４】このように構成された放射線検出器は、図
４に示すように、Ｘ線源であるＸ線管１１と対向配置さ
れる放射線検出器１２としてＸ線ＣＴ装置のスキャナに
組み込まれる。

【００２５】図４は本発明の放射線検出器をスキャナに
搭載した状態を示した図である。スキャナ内の回転板１
６の上に放射線検出素子アレイ９は検出容器１０内に所
定数量をＸ線管１１の焦点を中心とした円弧上にポリゴ
ン配置された放射線検出器が配置されている。検出容器
１０内の検出素子アレイ９の前面には散乱線の入射を防
止するための散乱線防止コリメータ１２が設けられてい
る。Ｘ線管１１から照射されたＸ線はコリメータ装置１
３によりファン状のビームにされ被検体１４を透過した
後放射線検出器１０に入射される。放射線検出器１０は
被検体１４による減弱に対応した強度の信号を後置され
た増幅装置１５に送る。これらのＸ線管１１，コリメー
タ装置１３，検出器１０，増幅装置１５などは回転板１
６に固定され、この回転板１６を回転させながら被検体
１４の各方向からのＸ線減弱量の計測を行い、このデー
タを基に断層像を作成することが可能となる。このと
き、放射線検出素子アレイは、図１に示すように、同時
に複数のスライスデータの計測が行えるため、一回のス
キャンにより複数の断層像が得られることになる。

【００２６】以上説明した実施の形態によれば、複数ス
ライスを同時計測するマルチスライス放射線検出器では
大面積で諸特性の揃ったシンチレータが必要となるが、
本発明を実施することにより、複数の小面積シンチレー
タを使用してシンチレータの位置をフォトダイオードに
対して高精度に合わせることが可能となる。これによ
り、１回のスキャンで複数の断層像を良好な画質で取得
できる前記諸特性の揃った良好な放射線検出器を歩留ま
り良く安価に実現できる。

【００２７】また、上記説明は、スライス厚方向に適用
する例を説明したが、チャンネル方向に適用する場合
も、またスライス厚方向及びチャンネル方向を組み合わ
せて適用する場合も、本発明に含まれる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、大面積のシンチレータ板を使
うことなく揃った諸特性が得られる放射線検出器の製造
方法を提供するという効果を奏する。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検出器の製造方法で製造した放
射線検出素子アレイの外観を示した図。

【図２】図１のＡ部のスライス厚方向の断面を示した
図。

【図３】本発明の放射線検出素子アレイの製造工程を示
す図。

【図４】本発明の放射線検出器をスキャナに搭載した状
態を示した図。

【符号の説明】

２ フォトダイオード ３ シンチレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線に曝されると発光する所定の寸法
   のシンチレータ板と、このシンチレータ板が発する光を
   電気信号に変換する複数チャンネルの光検出素子をプリ
   ント基板上に２次元方向に配列して形成した光検出器と
   を接着した後、前記シンチレータ板を各光検出素子に対
   応して切断し２次元放射線検出器を製造する放射線検出
   器の製造方法において、前記シンチレータ板を複数のシ
   ンチレータ板で構成し、これらの複数のシンチレータ板
   の接合面を、前記光検出器の一方の配列方向の前記光検
   出素子のチャンネル間の不感部分と位置合わせして接着
   する工程を有したことを特徴とする放射線検出器の製造
   方法。