JPS63113387A

JPS63113387A - 放射線検出器

Info

Publication number: JPS63113387A
Application number: JP61258352A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori; 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-18

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、入射放射線の強度に応じた電気信号を出力す
る放射線検出器に関し、特にＸ線−光変換を行うシンチ
レータ構造の改良に関する。

（従来の技術）この種の放射線検出器におけるシンチレータの一例とし
て、例えばシンチレータ先の深さ方向に発光量が漸減す
る特性をもったシンチレータを本願出願人か先に提案し
た。

このシンチレータ３２は第７図に示すように、Ｘ線入射
面側に第１のシンチレータ３２ａを、シンチレーション
光の出射端側に第２のシンチレータ３２ｂを配置し、両
シンチレータ３２ａ。

３２ｂ間を光学的接着層２３により接合することにより
構成され、ざらに第２のシンチレータ３２ｂを光学的接
着層３を用いてフォトダイオード２１に接合することに
より放射線検出器としたものである。

ここで前記第１のシンチレータ３２　ａ　Ｇ、ｔＣｄＷ
ｏ４　。

第２のシンチレータ３２ｂはｌ３ｉ４Ｇｅ３０１２でそ
れぞれ形成され、その厚さは各々１ｍｍ厚反となってい
る。

上述した材料から成る第１．第２のシンチレータ３２ａ
、３２ｂのシンチレーション特性としては、次に示す点
で異なっている。

即ち、Ｂ１４Ｇｅ３０１２のシンチレーション・カット
オフ波長が３５０＃であるのに対し、ＣｄΔ０４のシン
チレーション・カットオフ波長は４５０＃となっている
。

一方、前記フォトダイオード３１の感度スペクトルは、
第８図に示すようになっている。同図の横軸は波長（ｎ
ｍ）、縦軸は応答性であり、このダイ°オードのピーク
応答範囲は８８５±５０（ｎｌｎ）となっている。

以上のことから、第１のシンチレータ３２ａの材料であ
るＣｄＷＯ４の発光スペクトルの方が、第２のシンチレ
ータ３２ｂの材料であるＢｒ３　Ｇｅ３０１２の発光ス
ペクトルに比べて、シリコンフｔトダイオード３１の感
度スペクトルにより近いことが分る。また、ＣｄＷＯ４
の方がシンチレーション変換効率も高くなっている。

このような第７図に示すシンチレータは上述した特性か
ら明らかなようにローコントラスト分解能の向上やＳ／
Ｎ比改善を図る点で有効である。

しかしながら、このシンチレータは光学的接着層３３を
接着媒体とした積層構造であるため、光学的接着層２３
の塗布厚の設定や両シンチレータ３２ａ、３２ｂの寸法
精度の設定、位置合せ等の工程が煩雑で製造しにくいと
いう問題がある。

また、第９図に示すように、一定の拡がり角度が必るＸ
線ファンビームの拡がり方向にたとえばＢＧＯ、ＣｄＷ
Ｏ４、ＢＧＯを原料とするブロック状のシンチレータ素
子３４ａ、３４ｂ、３４ａをこれらの間に光学的接着層
３５を介在させつつ接着結合したシンチレータ３６も知
られている。

このシンチレータ３６の場合、Ｘ線ファンビームのへ剣
面が大きいわりに空間分解能がさほど低下しないという
特徴がある。これは第１０図に示すようにＸ線ファンビ
ームの拡がり方向（×方向）の感度分布が入射面の開口
幅全域で平坦でなく、たとえばＣｄＷＯ４を原料とする
シンチレータ素子３４ｂが局所的にピーク値を持つこと
によりこのシンチレータ３６の周波数応答特性が高域ま
で伸びることに暴くものである。

しかし、このシンチレータ３６の場合もやはり接着工程
が必要であることから、第７図に示すものと同様な問題
がある。このシンチレータ３６のような構成としては、
小さい入射面を持つブロック状の多数のシンチレータ素
子を高密度にシンチレータ保持体に実装したもののほう
がより製造が容易となる。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように従来のシンチレータは、いずれも製造工
程上の困難性がある。

そこで本発明は、本願出願人が先に提案した第７図に示
すものと同様な特性を発揮でき、しかも、製造工程の簡
略化を図ることができるシンチレータを具備した放射線
検出器を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、シンチレータ及び光電変換素子を右する放射
線検出器において、前記シンチレータを、少なくとも２
種以上の粉体若しくは粒体原料を用いて、かつ、個々の
成分組成を任意に異ならせた任意数のシンチレータ素子
の加圧成形体により構成したものである。

（作　用）次に、この放射線検出器の作用を説明する。

この放射線検出器におけるシンチレータは、粉体若しく
は粒体を原料とする個々のシンチレータ素子の加圧成形
体であるため、接着工程等を要することなく例えばプレ
ス加工により一挙に製造できる。

また、各シンチレータ素子はその成分組成が任意に異な
るため、シンチレーション特性に勾配を持たせることが
でき、ローコントラスト分解能ヤＳ／Ｎ比の点で良好な
作用を発揮する。

（実施例）以下に本発明の第１の実施例を説明する。

第１図に示す放射線検出器１はＧｄ２０２　Ｓ　：Ｐｒ
の２成分からなり、かつ、Ｐｒの含有率がそれぞれ１０
００１）ｌ）ｍ、　５０　ｐＤｍの第１．第２のシンチ
レータ素子２ａ、２ｂの加圧成形体であるシンチレータ
２と、このシンチレータ２のうち第２のシンチレータ素
子２ｂの底面側に光学的接着層３を介して接合された光
電変換素子としてのフォトダイオード４とを有して構成
されている。そして、第１のシンチレータ素子２ａの上
面をＸ線の入射面としている。

次にこの放射線検出器１におけるシンチレータ２の製造
例を第２図（ａ＞乃至（ｄ＞及び第３図を参照して説明
する。

まず、シンチレータ素子２ａ、２ｂの原料となるＧｄ２
Ｏ２Ｓ：ＰＩ’の粉体若しくは粒体（Ｐｒの含イｊ率は
数百乃至数万ｐ凹）は、これをプレス加工してブロック
状若しくはシート状に一体化できることは既に知られて
いる（特願昭５７−８６２６９号参照）。

また、このようにして成形したＧｄ２０２　Ｓ　：Ｐｒ
の粉体若しくは粒体を原料とするシンチレータは、Ｐｒ
の含有率によりシンチレーション光の発光強度が変るこ
とも知られている。Ｖなわち、第３図に示ずようにｐ、
ｌ；度がｔｏｏｐｐｍ程度で発光強度が最も強く、この
濃度以下若しくは以上では漸減するようになっている。

尚、第３図は横軸にＰｒ濃度、縦軸に発光強ｒｇをとり
、Ｏｐｐｍ、９０　ｐｐｍのＦをパラメータとして表示
したものである。

ざらに、例えばｌ−Ｉ　Ｉ　Ｐ　（ホット　アイソ　ス
タティックプレス）による前記粉体若しくは粒体からの
成形物は、もとの粉体若しくは粒体の巨視的配列をその
まま維持することも知られている。

本実施例における製造例では、上述したような技術を前
提としている。

ヅなわら、まずあらかじめｐｒ含有率１１００ｐｐのＧ
ｄ２０２　Ｓ　：Ｐｒの粉体と、Ｐｒ含有率５０ｐｐｍ
のＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒの粉体とを用意し、これらを第２
図（ａ）に示１ように図示しない加圧用の容器内に交互
に所定の厚さを有するよう散布して合計８層の粉体層１
２ａ乃至１２ｈを積層配置する。

このとき、各扮体層１２ａ乃至１２ｈの境界部に例えば
青色、黄色等の色素１３を付し、これを境界目印とする
。

次に、この８層の粉体層１２ａ乃至１２ｈに対し、ＨＩ
Ｐによる加圧工程を実施し、第２図（’ｂ）に示すよう
な各鈎体層１２ａ乃至１２ｈがそれぞれ加圧工程で圧縮
されてシート状の加圧粉体層１２ａ１乃至１２ｈ１とな
り、かつ、全体として一体化された８層の加圧成形体１
４を得る。

次にこの加圧成形体１４のうち、加圧粉体層１２ａ１及
び１２ｂ１の積層部分のみを切削工程により切り出し、
第２図（Ｃ）に示すような２層構造の加圧成形体１４ａ
を取り出す。

ざらに、この加圧成形体１４ａに対し予め設定された所
定の＼Ｊ法に塞く切削工程を実施し、第２図（ｄ＞に示
すような第１のシンチレータ素子（加圧粉体層１２ａｔ
）２ａと第２のシンチレータ素子２ｂ（加圧粉体層１２
ｂ１）との２層構造からなるシンチレータ２を得る。

そして、このシンチレータ２の第２のシンチレータ素子
２ｂの底面に光学的接着層３を介在させつつフォトダイ
オード４を接着することにより、第１図に示す放射線検
出器１を製造できる。

このような構成のシンチレータ２は、粉体層１２ａ乃至
１２［）に対する加圧工程と、加圧成形体１４に対する
切削工程により製）′Ｍできるので、単結晶の切断、接
着工程等微妙な工程が必凹な従来のものと比較し、製造
工程が簡略化する。

また、全体として一体化されたシンチレータ２のシンチ
レーション特性は、Ｐｒ含有率の相違により第１のシン
チレータ素子２ａと第２のシンチレータ素子２ｂとで異
なるものになり、これにより第７図に示す本願出願人が
先に提案したシンチレータ３０と同等の機能を発揮させ
ることができる。

第４図は、本発明の第２の実施例を示すものであり、こ
のシンチレータ２０が第１図に示づシンチレータ２と相
違する点は、第１．第２のシンチレータ素子２ａ、２ｂ
をファンビームの拡がり方向に横列配置したことである
。そして、この両シンチレータ２ａ、　２ｂの底面に光
学的接着層３を介してフォトダイオード４ａを接合して
放射線検出器１ａを構成している。このような構成のシ
ンチレータ２０によっても、ファンビームの拡がり方向
の感度分布に局所的なピークを持たせることができ、第
１実施例のシンチレータ２と同様な機能を発揮させるこ
とができる。

第５図は本発明の第３の実施例を示すものでおり、第１
実施例の場合と同様な手法により第１゜第２．第３のシ
ンチレータ素子２ａ、２ｂ、２Ｇを切り出してシンチレ
ータ２０ａとするとともに、このシンチレータ２０ａの
第３のシンチレータ素子２Ｃの底面に光学的接着層３を
介してフォトダイオード４を接合することにより放射線
検出器１ｂを構成している。

このような構成のシンチレータ２０ａによっても第１図
に示すものと同様な機能を発揮させることができる。

第６図は本発明の第４の実施例を示すものであり、この
シンチレータ２０ｂは第５図に示すシンチレータ２０と
同様な第１．第２．第３のシンチレータ索子２ａ、　２
ｂ、２Ｃ，をファンビームの拡がり方向に横列配置した
ものである。

そして、これら各シンチレータ素子２ａ、２ｂ。

２Ｃの底面に光学的接着層３を介してフォトダイオード
４ｂを接合することにより、放射線検出器１Ｃを構成し
ている。このような構成のシンチレータ２０ｂによって
も第４図に示すシンチレータ２０と同様な機能を発揮さ
せることができる。

尚、このシンチレータ２０ｂの場合、両シンチレータ索
子２ａ、２ｂ間、両シンチレータ素子２ｂ、２ｃ間にＸ
線遮蔽層を設ければより効果的であり、そのためには第
２図（ａ）に示すような各粉体層１２ａ乃至１２ｈの散
布時にこれら各粉体層１２ａ乃至１２［）の間にＸ線遮
蔽層を形成するための粉体を介在させればよい。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形か可能である。

例えば、上述した実施例では各シンチレータ素子の原料
としてＧｄ２０２　Ｓ　：Ｐｒの粉状体を用いた場合に
ついて説明したが、このほか同一の原料からなる粒状体
を用いてもよい。

また、この原料としてはＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒのほか従来
例で示したＢ１４Ｇｅ３０１２　、ＣｄＷＯａの粉体又
は粒体等各種の原料を用いてもよい。

また、加圧成形体の各成分組成は上述した実施例のほか
任意の値に設定できるとともに、その加圧工程に際して
、粉体又は粒体に透明樹脂のバイブを含ませたり、ある
いは加圧工程後焼結工程を追加することによっても実施
できる。

ざらに、加圧工程としては、上述したＨＩＰのほか、熱
間プレス、冷間プレス等各種のプレス手段を用いて実施
できる。

［発明の効果］以上詳述した本発明によれば、ローコントラスト分解能
やＳ／Ｎ比向上を図りつつ製造工程も簡略化し得るシン
チレータを具備した放射線検出器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図（
ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ第１図に示すシンチレータの
製造工程を示す斜視図、第３図は本実施例におけるＰｒ
濃度と発光感度との関係を示すグラフ、第４図は本発明
の第２の実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第３の
実施例を示す斜視図、第６図は本発明の第４の実施例を
示す斜視図、第７図は従来の放射線検出器を示Ｊ断面図
、第８図は第７図に示す放射線検出器におけるフォトダ
イオードの感度スペクトル分布を示すグラフ、第９図は
従来の放射線検出器の他側を示す斜視図、第１０図は第
９図に示す放射線検出器のファンビームの拡がり方向に
対する感度分布を示ず特性図である。１、ｌａ、１ｂ、’Ｉｃ−・・放射線検出器、２．２０
．２０ａ、２０ｂ−・・シンチレータ、２ａ、　２ｂ、
２Ｇ・・・シンチレータ素子、４．４ａ、４ｂ・・・フ
ォトダイオード、１４．１４８・・・加圧成形体。代理人　弁理士　　則　　近　　憲　　化量　　　　　
　　大　　　胡　　　弗　　　夫×を色ＣＧ）弔　　２２ｈ１（ｂ）図弔２図Ｐと５！ｋｆｌｃｐｐ川）第　　４　図・唱Ｃ（ト滓ト寸ゝ−）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射放射線の強度に応じてシンチレーシヨン光を
出射するシンチレータと、このシンチレータからの出射
光を電気信号に変換する光電変換素子とを有する放射線
検出器において、前記シンチレータは、少なくとも２種
以上の粉体若しくは粒体原料を用い、かつ、個々の成分
組成を任意に異ならせた任意数のシンチレータ素子の加
圧成形体により構成されたことを特徴とする放射線検出
器。
（２）前記シンチレータは、入射放射線の深さ方向に沿
って異なる成分組成を有するシート状若しくはブロック
状のシンチレータ素子の成形体である特許請求の範囲第
１項記載の放射線検出器。
（３）前記シンチレータは、入射放射線の入射面に沿う
方向に配列される成分組成が異なるシンチレータ素子の
成形体である特許請求の範囲第１項記載の放射線検出器
。
（４）前記成形体は、前記粉体若しくは粒体原料ののプ
レス加工により得られるものである特許請求の範囲第１
項乃至第３項のいずれかに記載の放射線検出器。
（５）前記成形体は、前記粉体若しくは粒体原料のプレ
ス加工及び焼結加工により得られるものである特許請求
の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の放射線検出
器。