JPS61127670A - 焼結体の製造方法 - 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］ Ｘ線ＣＴ用シンチレータ素子や一般のシンチレータ素子
して使え、これらは医療機器、科学分析装置等に組込ま
れる。従って、放射線利用技術分野で使用される。

、−３− ［従来の技術］ シンチレータ素子としてはＸｅ電離箱および単結晶が使
用されてきたが、最近では多結晶体も開発されている。

とくに、高精度かつ高速シンチレーション検出が可能な
近代検出機の場合には、単結晶のごとぎ固体検出機が使
用されている。発光を受けるフォトダイオードは増幅作
用が僅少なため、シンチレータ材料の発光出力が重要な
意味をもっている。ＣＴ用単結晶ではＢＧＯ，ＣＷＯ。

Ｎａ　１　・ＴＩ　、　Ｃａ　Ｆ２−Ｅｕ　、　Ｃｓ　
Ｔ・ＴＩ等が使用されている。ＢＧＯは発光効率が低く
、高価である。ＣＷＯ（Ｃ２ＷＯ４）は高価で毒性が強
くへき開性のため加工に難点がある。Ｎａ　Ｔ・ＴＩは
吸湿し易く残光が大ぎい。ＣａＦ２・Ｅ　ｕはシリコン
フォトダイオード等との波長マツチングが悪い。Ｇｓ　
Ｉ・Ｔ１は吸湿性があり、ヒステリシスや残光が大きい
。特開昭５９−２７２８３号公報に記載の希望類酸化物
シンチレータの如く、最近多結晶体が開発されている。

この場合には発光効率がかなり改善されてはいるが、例
えば特願昭５５、−４．− −７９０２５号公報に記載のオキシサルファイド系シン
チレータにくらべて多少発光効率が劣る。上記オキシサ
ルファイド系シンチレータは素子化のためにオキシサル
ファイド微粉を樹脂で固化した状態で使用しているため
にシンチレータ材料の低密度化とシンチレータ素子への
加工で二、三の問題が示される。すなわち、第１図（Ａ
）がこの素子の構造であるが、樹脂による同化層１は低
透光性かつ低密度のために発光強度が小さくこの部分を
肉厚にできないことから、入ｔＪｉＸ線が直接フォトダ
イオード３に達し悪影響を与える。このため、Ｘ線を吸
収させる目的で鉛ガラス２を中間に設けるので構造が複
雑となる。樹脂同化層の加工時の変形も素子化の障害と
なる。

上記の欠点を除くために第２図に示す構造のシンチレー
タ素子も使用されている。シンチレータとして粉末の成
形体を使用する。ガラス６を通過した人１）ＪＸ線はシ
ンチレータ成形体を発光させるが、成形体の場所によっ
てフォトダイオードに達する行路が異なり、さらに側面
で反射する光の影豐も入るとかなり歪んだ光を受光する
結果となり、入射Ｘ線に包含された情報の正確な再現が
困難となる。

上述のＧｄ：＋０２Ｓ系シンチレータ材料は容易に分解
する。

従って、常圧炊結、真空焼結、ホットプレスの各焼結方
法では高温時に容易に分解変質しシンチレータ特性が失
われる。このようなことから焼結体の外周をカプセルで
覆い、分解を抑えるカプセルを使用するＨＩＰが有効で
ある。カプセル材料は高温で変形容易なガラス、金属が
よく、とくにＧｄ２Ｏ２Ｓ系シンチレータ材料用のカプ
セル材には石英、鉄がこれらの軟化点、融点からみて有
用である。ＨＩＰ時のカプセル変形時のカプセル溶接個
所からのリークがあればＧｄ２Ｏ２Ｓから発する分解物
でＨＩＰ用ヒーターを損傷する恐れがあり、これを防ぐ
ためにはカプセルを二重に設けるとよい。減圧下では著
しく分解容易な焼結体材料を使用するときには、カプセ
ル内に多少のガスを封入しておくと分解が抑制できる。

ト１１Ｐ焼結体とカプセル材との接合、相互反応によっ
て焼結体のカプセル材からの分離や焼結体材料の変質が
示される場合がある。この場合にはＢＮ粉等の粉末をカ
プセル材と焼結体との間に充填すると上述の問題が解決
される。

特開昭５５−７９０２５号公報に記載のＧｄ２Ｏ２Ｓ系
樹脂固化シンチレータの場合には波長５５（ｌｎｍ　。

試料肉厚１１ＩＩｌにおけるインライン透過率は１％以
下と低い。第２図に示した同材料の成形体の場合には同
一測定条件においてインライン透過率はほぼ０％である
。樹脂固化Ｇｄ　２０２　Ｓ系シンチレータ材のインラ
イン透過率が２％以上あり、かつ樹脂等で増量されてい
ない焼結体状態であればシンチレータ素子としての有用
性が著しく大きくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ オキシサルファイドのような材料は通常の焼結方法では
分解変質し、王のまま特性が大ぎく変る。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 試料の高温加熱をカプセル内で行い、同時にカ、−／、
− ブセル外壁に高圧を加え焼結体の密度を上げる。

分解変質が著しく起り易い材料については、カプセル内
にもガスを封入し試料の分解を抑える。焼結後、カプセ
ルから試料を分解し易くするために、焼結前にカプセル
内壁と試料間に別材料の粉末を封入する。

［実施例］ （Ｇ’６ｊ４ＱＩＰ「ｏ、ｏｏａＣｅｂＸｔｏｂ）　２
０２　Ｓに９０ｐｐ−のＦを添加した粉末を石英管内に
封入し、さらにこれを鉄パイプ内に封じた後、１３００
℃で４時間、　ｉｓｏ。

気圧下で焼結した。得られた焼結体の透光性および発光
出力を上記の材料で加工のみが異なるものと比較して第
１表に示す。

第１表 ＊試料の組成：　（Ｇｄｘ′、Ｐｒ−、（Ｊｘ′ｘ′；
６）　２０２　Ｓ＋９０１）ｆｉｌ　Ｆ、−８一 本実施例によれば、発光出力を低下させることなく、従
来の樹脂分散固化シンチレータ材料の１０数倍の透光性
が得られたので、第１図（Ｂ）に示すシンチレータ素子
構造を採用することが可能となった。第１図（Ｂ）にお
いて、入射Ｘ線は本発明による透光性シンチレータ焼結
体４を照射し、これによって発生した光は同焼結体を透
過してフォトダイオード５に達する。従来法と本発明法
による発光・受光素子の特性は第２表の通りであり、総
合的に本発明のシンチレータ焼結体がすぐれていること
がわかる。

第２表 ＊　材料組成：　（Ｇｄｘ′旬Ｐ’ｘ′ａｏ＊Ｃｅ６．
ｔｓ’　）　２０２　Ｓ　＋　９０ＤＤ”　Ｆ＊＊入射
Ｘ線強度は同一 ［発明の効果１ 本発明によって、（１）発光出力の低下がみられない高
透光性シンチレータ焼結体が得られた、（２）このシン
チレータ材料を用いたシンチレータ素子はフォト・ダイ
オード出力比１作製の難易およびフォトダイオード出力
画像処理の点において、従来品より優れていることが確
認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はシンチレータ構造を示す。 第１図（Ａ）は従来法の構造を示す図、第１図（Ｂ）は
本発明の材料を用いた素子構造を示す図、第２図は従来
法の構造を示す図である。 １・・・樹脂固化シンチレータ材、２・・・鉛ガラス、
３・・・フォトダイオード、４・・・本発明によるシン
チレータ焼結体、５・・・フォトダイオード、６・・・
ガラス、７・・・入射Ｘ線、８・・・シンチレータ成形
体、９・・・フオ［・ダイオード。 図面の浄２゛（内容（二亥更なし） 第　１　図 （Ａ　）　　　　　　　　（Ｂ） 悴　２　＠ 手続補正書（方式） ％式％ 発明の名称　焼結体の製造方法 正をする者 名　称　　＋５０８１　　日立金属株式会社代表者河野
　典夫 理　　　人 ２−ａ書に最初に添付した図面の浄書 手続補正書（自発） 昭刹６０．祁、１Ｆ２　　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）常圧焼結、真空焼結、ホットプレスの通常の焼結
   方法では加熱時に分解変質する物質を焼結する方法にお
   いて、金属やガラスをカプセル材とする高温静水圧プレ
   ス（Ｈｏｔ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎ以下
   ＨＩＰと略す）を用いることを特徴とする焼結体の製造
   方法。 （２）特許請求の範囲第１項の記載において、ＨＩＰ用
   カプセル材の焼結体と接触する内側の部分に一定量のガ
   スを予め封入しておくことを特徴とする焼結体の製造方
   法。 （３）特許請求の範囲第１項の記載において、ＨＩＰ用
   カプセル材容器の内側と焼結体との中間に焼結体より高
   融点を有し焼結体およびカプセル材との反応が実際的に
   支障のない程度に少ない材料粉末を充填することを特徴
   とする焼結体の製造方法。 （４）特許請求の範囲第１項の記載において、焼結体物
   質してＸ線シンチレータ材料とすることを特徴とする焼
   結体の製造方法。 （５）特許請求の範囲第１項の記載において、焼結体物
   質としてオキシサルファイドからなるシンチレータ材料
   とすることを特徴とする焼結体の製造方法。 （６）特許請求の範囲第１項の記載において、焼結体物
   質としてＬｎがＧｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｌｕの少なくとも一種
   類、ＭがＰｒ、Ｔｂの少なくとも一種類、Ｆが０〜１０
   ００ｐｐｍからなる、 （Ｌｎ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ、Ｍ＿ｘＣｅ＿ｙ）＿２Ｏ
   ＿２Ｓ：（Ｆ）またはＬｎ′がＧｄ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｙの
   少なくとも一種類、ＡがＴｂ、Ｐｒの少なくとも一種類
   、ｘ′が０．００１より大きく０．１より小さい、ｙ′
   が０より大きく１×１０＾４より小さい、 （Ｌｎ′＿１＿−＿ｘ＿′＿−＿ｙ＿′Ｅｕ＿ｘ′Ａ＿
   ｙ′）＿２Ｏ＿２Ｓ（７）特許請求の範囲第６項の記載
   において、カプセル材として鉄、ステンレス、石英ガラ
   スのいずれか一種類の材料とすることを特徴とする焼結
   体の製造方法。 （８）特許請求の範囲第６項の記載において、焼結体に
   直接接触する部分のカプセル材は石英、この石英の外周
   を金属カプセルで覆う二重カプセルとすることを特徴と
   する焼結体の製造方法。 （９）特許請求の範囲第２項の記載において、焼結体材
   料をシンチレータ材とすることを特徴とする焼結体の製
   造方法。 （１０）特許請求の範囲第２項の記載において、焼結体
   材料をＬｎがＧｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｌｕの少なくとも一種類
   、ＭがＰｒ、Ｔｂの少なくとも一種類、Ｆが０〜１００
   ０ｐｐｍとなる、 （Ｌｎ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＭ＿ｘＣｅ＿ｙ）＿２Ｏ＿
   ２Ｓ：（Ｆ）またはＬｎ′がＧｄ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｙの少
   なくとも一種類、ＡがＴｂ、Ｐｒの少なくとも一種類、
   ｘ′が０．００１より大きく０．１より小さい、ｙ′が
   ０より大きく１×１０＾−＾４より小さい、（Ｌｎ′＿
   １＿−＿ｘ＿′＿−＿ｙ＿′Ｅｕ＿ｘ＿′−Ａ＿ｙ＿′
   ）＿２Ｏ＿２Ｓ（１１）特許請求の範囲第３項の記載に
   おいて、焼結体材料をシンチレータ材とすることを特徴
   とする焼結体の製造方法。 （１２）特許請求の範囲第３項の記載において、焼結体
   材料をＬｎがＧｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｌｕの少なくとも一種類
   、ＭがＰｒ、Ｔｂの少なくとも一種類、Ｆが０〜１００
   ０ｐｐｍなる （Ｌｎ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＭ＿ｘＣｅ＿ｙ）＿２Ｏ＿
   ２Ｓ：（Ｆ）またはＬｎ′がＧｄ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｙの少
   なくとも一種類、ＡがＴｂ、Ｐｒの少なくとも一種類、
   ｘ′が０．００１より大きく０．１より小さい、ｙ′が
   ０より大きく１×１０＾−＾４より小さい、（Ｌｎ′＿
   １＿−＿ｘ＿′＿−＿ｙ＿′Ｅｕ＿ｘ＿′Ａｙ＿ｙ＿′
   ）＿２Ｏ＿２Ｓ（１３）特許請求の範囲第６項、第１０
   項および第１２項の記載において、厚さ１ｍｍの焼結体
   の波長５５０ｍｍの光に対するインライン透過率が２％
   以上とすることを特徴とする焼結体の製造方法。