JPWO2015052977A1 - 放射線検出器および放射線検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の放射線検出器は、シンチレータブロック３を構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と側周部２５との面同士が対向するように、シンチレータブロック３とライトガイド５は光学的に結合される。そのためシンチレータブロック３の側端部で発生したシンチレータ光は、より確実に側周部２５へ入射される。その結果、本発明に係る放射線検出器１はＤＯＩ検出において求められる分解能の高さを実現できる。また、複数のブロックからなる側周部２５は樹脂の硬化により一体に作成されるので、ライトガイド５の製造の際に複雑な組み立て工程を行う必要がない。そのためライトガイド５の製造が容易になるので、本発明に係る放射線検出器の製造コストを安価にできる。

Description

本発明は、シンチレータ、ライトガイド、受光素子の順に光学的に結合された放射線検出器およびその製造方法に関する。

医療分野において、被検体に投与されて関心部位に局在した放射線薬剤から放出された放射線を検出し、被検体の関心部位における放射線薬剤分布の断層画像を得る放射線断層撮影装置（ＥＣＴ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が使用されている。ＥＣＴには、主なものとして、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などが知られている。

例としてＰＥＴ装置について説明する。ＰＥＴ装置とは、陽電子放出核種で標識された放射性薬剤の被検体内における分布を示すＰＥＴ画像を生成する装置である。図１６に示すように、ＰＥＴ装置５１は、被検体Ｍをリング状に囲むように配置された複数の放射線検出器５３を備えている。被検体に投与された放射性薬剤は関心部位に蓄積され、蓄積された薬剤から陽電子が放出される。放出された陽電子は、電子と対消滅を起こし、１個の陽電子に対して２個のγ線、すなわちγ線Ｎ１およびγ線Ｎ２を放出する。γ線Ｎ１とγ線Ｎ２とは、互いに正反対の運動量を有しているので、互いに逆方向へ放出され、それぞれ放射線検出器５３によって同時に検出される。

そして、検出されたγ線の位置情報に基づいて、対消滅が発生した位置、すなわち放射性薬剤の位置が算出され、位置情報として蓄積される。そして、蓄積された位置情報に基づいて、関心部位における放射性薬剤の分布を示す画像がＰＥＴ装置によって提供される（例えば特許文献１、非特許文献１）。

また、近年はＰＥＴ装置の他にも、ＴＯＦ−ＰＥＴ（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）装置による診断も行われている。ＴＯＦ−ＰＥＴ装置では、２個のγ線について、放射位置から両放射線検出器による検出位置までの飛行時間差を測定することによってγ線の発生位置を特定する。ＴＯＦ−ＰＥＴ装置では時間差に係る情報を用いるため、通常のＰＥＴ装置よりもノイズの少ない放射性薬剤の分布画像を取得できる。

このようなＰＥＴ装置に用いられる放射線検出器には、放射線検出器に設けられたシンチレータの深さ方向の位置弁別が可能な構成となっているものが搭載される場合がある（例えば特許文献２，３）。図１７は従来の放射線検出器の構成を説明する斜視図である。従来の放射線検出器１００は、シンチレータブロック１０１と、ライトガイド１０３と、固体光検出器１０５が上述の順番で積層されている。

シンチレータブロック１０１は、直方体のシンチレータ結晶が二次元的に集積されて形成されたシンチレータ結晶層１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄによって構成されている。シンチレータ結晶層１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの各々はｚ方向、すなわちシンチレータブロック１０１の深さ方向に積層されており、被検体から放出されたγ線を吸収して発光する。なお、シンチレータブロック１０１において発光された光をシンチレータ光とする。

ライトガイド１０３は、シンチレータブロック１０１、および固体光検出器１０５とそれぞれ光学的に結合しており、シンチレータ光を固体光検出器１０５へと伝送する。固体光検出器１０５は、受光素子の一例として二次元的に配列されたＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）素子などが用いられており、ライトガイド１０３によって伝送されたシンチレータ光を検出し、電気信号に変換する。そして、変換された電気信号に基づいて、関心部位における陽電子放出核種の分布を示す断層画像が取得される。このような構成により、相互作用を起こした深さ方向の光源位置（ＤＯＩ：Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）を弁別できるようになっている。

特表２００８−５２５１６１号公報 特開２００４−２７９０５７号公報 国際公開第２００９／１４７７３９号

"Design and Performance of a New Pixelated-LSO/PSPMT Gamma-Ray Detector for High Resolution PET Imaging"、Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007. NSS '07. IEEE (Volume:5 )

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来例に係る放射線検出器はＤＯＩ検出を可能とする構造を有する場合、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光の位置を正確に弁別することは困難である。シンチレータ光を発したシンチレータ結晶がシンチレータブロック１０１の中心部に位置している場合、シンチレータ光は固体光検出器１０５の受光部１０７に対して一様に広がって入射される。入射されたシンチレータ光は固体光検出器１０５によって検出され、電気信号に変換される。

一方、シンチレータブロック１０１の側端部から発生したシンチレータ光の一部はシンチレータブロックの外壁において散乱または反射する。また図１８（ａ）に示すように、固体光検出器１０５の受光部１０７は端部まで達していないので、固体光検出器の端部ではシンチレータ光を検出できない。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光を検出する受光部１０７の範囲はより狭くなる。さらに、受光部１０７に入射されるシンチレータ光は弱く、かつ不均一なものとなる。その結果、出力の低下や不完全な重心演算などにより、側端部における分解能が極端に劣化する。特に、高い分解能が要求されるＴＯＦ―ＰＥＴ装置に、従来例に係る放射線検出器を適用させることは困難である。

また、従来例に係る放射線検出器１００において、図１８（ｂ）に示すようにライトガイドの１０３の内部に反射材格子１０９を封入させる場合がある。反射材格子１０９は図１８（ｃ）に示すように板状の光反射材を格子状に組み合わせた構成を有している。反射材格子１０９の高さはライトガイド１０３の高さに合わせている。すなわち、ライトガイド１０３は反射材格子１０９によって、複数のライトガイドブロック１０３ａに画定される。

この場合、シンチレータ光の減衰による出力の低下を防ぐため、ライトガイド１０３を構成する各々のライトガイドブロック１０３ａを構成する光学的部材として、透明性に優れる光学的材料を用いることが望ましい。光学的部材の中でも特に透明性に優れる材料の一例としては、アクリル樹脂や石英ガラスなどが挙げられる。しかしながら、全てのライトガイドブロック１０３ａをアクリル樹脂などで構成させる場合、面積の小さいライトガイドブロック１０３ａを１つずつ研磨し、反射材格子と接合させて組み立てなければならない。従って、反射材格子との接合組み立ての作業が複雑かつ困難となるので、放射線検出器の製造コストが高くなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＤＯＩの検出を可能とする構成を有し、側端部における高い分解能の実現を低コストで可能とする放射線検出器、および放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、
三次元的に配列されたブロック状のシンチレータ結晶によって構成され、入射した放射線を検出して発光するシンチレータブロックと、前記シンチレータブロックに光学的に結合され、前記シンチレータから発光された光を伝送するライトガイドと、前記ライトガイドと光学的に結合され、前記ライトガイドから伝送された光を電気信号に変換させる固体光検出器と、前記ライトガイドに埋設され、光を反射させる反射手段とを備え、前記ライトガイドは、前記反射手段によって中央部と側周部とに画定される構成を有し、前記側周部は前記シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と面同士が対向するように光学的に結合されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、ライトガイドは反射手段によって中央部と側周部に画定されている。そして、側周部はシンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と面同士が対向するように光学的に結合されている。

シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光は、より確実に側周部へ入射されるので、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく放射線画像の分解能をより高めることができる。従って、本発明に係る放射線検出器はＤＯＩ検出において求められる分解能の高さを実現することが可能となる。本発明に係る放射線検出器をＴＯＦ−ＰＥＴ装置に適用することにより、ＤＯＩ検出を可能とするＴＯＦ−ＰＥＴ装置の実現が可能となる。

また、上述した発明において、前記中央部は、前記シンチレータブロックと結合する面から固定光検出器と結合する面に向かうに従って面積が小さくなる形状を有していることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、中央部はシンチレータブロックと結合する面から固定光検出器と結合する面に向かうに従って面積が小さくなる形状を有している。そのためシンチレータブロックの側端部から発生したシンチレータ光を検出する受光部の面積がより広くなる。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく電気信号の出力がより高くなる。

さらに、本発明に係る放射線検出器においてシンチレータ光を検出する受光部の面積が広くなるので、受光部に入射されるシンチレータ光に対してより完全な重心演算が可能となる。従って、側端部におけるシンチレータ光に基づく放射線画像情報の分解能をより高めることができる。

また、上述した発明において、前記中央部および前記側周部はいずれも同一の光学的部材で構成されており、前記中央部と前記反射手段と前記側周部の各々は、前記光学的部材が硬化することにより接着されていることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、中央部および側周部は同一の光学的部材で構成され、ライトガイドを構成する中央部、反射手段、および側周部の各々は、光学的部材の硬化によって接着される。すなわち、光学的部材の硬化によってライトガイドは容易に一体として形成される。そのためライトガイドの製造工程において、中央部、反射手段、および側周部を組み立てる工程を行う必要がないので、ライトガイドの製造工程が簡易になる。従って、本発明に係る放射線検出器は製造効率を向上させ、製造コストを安価にすることができる。

また、上述した発明において、前記光学的部材はエポキシ樹脂、シリコン樹脂またはアクリル樹脂のいずれかであることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、ライトガイドの中央部および側周部は、いずれも同一の透明な樹脂によって構成される。従って、ライトガイドによって伝送されるシンチレータ光の減衰を抑制し、放射線検出器の出力の低下を回避することができる。

また、上述した発明において、前記中央部および前記側周部はそれぞれ異なる光学的部材で構成されており、前記中央部を構成する光学的部材は、前記側周部を構成する光学的部材より透明度が高く、前記側周部と前記反射手段は、前記側周部を構成する光学的部材の硬化により接着されていることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、反射材格子によって画定されるライトガイドの中央部および側周部について、それぞれ異なる光学的部材で構成される。すなわち、ライトガイドの大面積を占める中央部はより透明度の高い光学的部材で構成される。中央部は光透過性に優れた材料で構成されるので、ライトガイドに入射されたシンチレータ光の減衰はより好適に抑えられる。従って、放射線検出器の出力は高い状態に維持され、分解能の高い放射線画像を取得することができる。

一方、側周部および反射手段は側周部を構成する光学的部材の硬化によって接着されるので、側周部が反射手段によって多数のブロックに画定される場合であっても、反射手段が接着された側周部が一体に形成される。そのためライトガイドの製造工程において、側周部を構成する多数のブロックと反射手段とを組み立てる工程を行う必要が無い。また、中央部はライトガイドの大部分を占めるので、中央部を構成する光学的部材の表面は容易に加工・研磨される。従って、低廉なコストで容易に放射線検出器を製造できる。

また、上述した発明において、前記中央部を構成する光学的部材はアクリル樹脂または石英ガラスであることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、ライトガイドの大部分を占める中央部はアクリル樹脂または石英ガラスで構成される。アクリル樹脂および石英ガラスはいずれも非常に優れた透明性を有する光学的部材であるので、ライトガイドに入射されたシンチレータ光の減衰は最小限に抑えられる。従って、放射線検出器の出力はより高い状態に維持されるので、分解能の高い放射線画像を取得することができる。

また、上述した発明において、前記側周部を構成する光学的部材はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂であることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、ライトガイドの側周部はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂で構成される。エポキシ樹脂およびシリコン樹脂はいずれも透明な熱硬化性樹脂である。そのため、液体状の樹脂に反射手段を埋没させた後、樹脂を加熱硬化させることによって、反射手段が接着された側周部を容易に形成できる。従って、より低廉なコストで容易に放射線検出器を製造できる。

また、上述した発明において、前記固体光検出器を構成する受光素子はＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子であることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、受光素子としてＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子が用いられる。これらの素子は磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ装置）から発生される磁場によって受ける影響が小さい。そのため、本発明に係る放射線検出器を陽電子放出断層撮影−磁気共鳴断層撮影複合装置（ＰＥＴ−ＭＲ）に利用することができる。すなわち、分解能の高い放射線画像を取得することができ、製造コストの低い放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとってもよい。
すなわち、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に前記反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、前記格子はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで前記反射材格子を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させて前記反射材格子が封入されたライトガイドを製造する樹脂硬化工程と、前記樹脂硬化工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、前記ライトガイドの側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドを光学的に結合させることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶とライトガイドの側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドは光学的に結合される。そのためシンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光は、より確実にライトガイドの側周部へ入射される。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく放射線画像の分解能をより高めることができる。本発明に係る放射線検出器をＴＯＦ−ＰＥＴ装置に適用することにより、ＤＯＩ検出を可能とするＴＯＦ−ＰＥＴ装置の実現が可能となる。

さらに流し込み工程により載置槽に硬化性樹脂が流し込まれて、反射材格子は硬化性樹脂に埋没され、樹脂硬化工程により反射材格子が封入されたライトガイドが製造される。すなわちライトガイドを構成する中央部および側周部の各々は同一の硬化性樹脂で構成される。そして、ライトガイドを構成する中央部、反射手段、および側周部の各々は、光学的部材の硬化によって接着される。すなわち、光学的部材の硬化によってライトガイドは容易に一体として形成される。そのためライトガイドの製造工程において、中央部、反射手段、および側周部を組み立てる工程を行う必要がないので、ライトガイドの製造工程が簡易になる。従って、本発明に係る放射線検出器は製造効率を向上させ、製造コストを安価にすることができる。

また、上述した発明は、前記格子はめ込み工程において、前記反射材格子を構成する光反射材の各々を、各光反射材の上辺の位置よりも下辺の位置が格子の中心側に位置するように、載置槽の底面に向かって内側に傾斜した状態ではめ込ませることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、格子はめ込み工程において、反射材格子を構成する光反射材の各々を、各光反射材の上辺の位置よりも下辺の位置が格子の中心側に位置するように、載置槽の底面に向かって内側に傾斜した状態ではめ込む。すなわち、製造される放射線検出器において、ライトガイドはシンチレータブロックと結合する面から固定光検出器と結合する面に向かうに従って、埋設された反射手段が内側へ傾斜するように構成されている。そのためシンチレータブロックの側端部から発生したシンチレータ光を検出する受光部の面積がより広くなる。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく電気信号の出力がより高くなる。

また、シンチレータ光を検出する受光部の面積が広くなるので、受光部に入射されるシンチレータ光に対してより完全な重心演算が可能となる。従って、側端部におけるシンチレータ光に基づく放射線画像情報の分解能をより高めることができる。

また、上述した発明において、前記硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、またはアクリル樹脂のいずれかであることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、ライトガイドの中央部および側周部は、いずれも同一の透明な硬化性樹脂によって構成される。従って、ライトガイドによって伝送されるシンチレータ光の減衰を抑制し、放射線検出器の出力の低下を回避することができる。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとってもよい。
すなわち、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、前記格子はめ込み工程の後、反射材格子の内部に光学的部材をはめ込む中央部はめ込み工程と、前記中央部はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで反射材格子および光学的部材を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させ、中央部、反射材格子、および側周部の各々が接着されたライトガイドを形成させる樹脂硬化工程と、前記樹脂硬化工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、光学的部材は硬化性樹脂より透明度が高く、前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、ライトガイドを構成する側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドを光学的に結合させることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、ライトガイドの中央部は予め中央部はめ込み工程によって反射材格子の内部にはめ込まれる。そしてライトガイドの側周部は、流し込み工程によって載置槽に流し込まれた硬化性樹脂が樹脂硬化工程において硬化することによって形成される。すなわち中央部および側周部はそれぞれ異なる材料で構成される。ライトガイドの中央部はより透明度の高い光学的部材で構成される。中央部は光透過性に優れた材料で構成されるので、ライトガイドに入射されたシンチレータ光の減衰はより好適に抑えられる。従って、放射線検出器の出力はより高い状態に維持され、より分解能の高い放射線画像を取得することができる。

一方、側周部および反射手段は側周部を構成する光学的部材の硬化によって接着されるので、側周部が反射手段によって多数のブロックに画定される場合であっても、反射手段が接着された側周部が一体に形成される。そのためライトガイドの製造工程において、側周部を構成する多数のブロックと反射手段とを組み立てる工程を行う必要が無い。また、中央部はライトガイドの大部分を占めるので、中央部を構成する光学的部材の表面は容易に加工・研磨される。従って、低廉なコストと簡便な工程で放射線検出器を製造できる。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとってもよい。
すなわち、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、前記格子はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで反射材格子を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させて反射材格子と側周部が接着された仮組体を形成させる樹脂硬化工程と、前記樹脂硬化工程の後、仮組体の中央に形成された凹部に、硬化性樹脂より透明度の高い光学的部材をはめ込んで接着させ、ライトガイドを形成させる中央部はめ込み工程と、前記中央部はめ込み工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、前記格子はめ込み工程において、載置槽に設けられた凸部の側壁を被覆するように前記反射材格子をはめ込ませ、前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、ライトガイドを構成する側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドとを光学的に結合させることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、樹脂硬化工程の後に中央部はめ込み工程を行う。すなわち、一連の製造工程を通じて、中央部の入射面と熱硬化性樹脂とが触れることはない。従って、中央部の入射面は光学研磨された状態に保たれるので、より好適な光学的性能を発揮できる放射線検出器の製造が可能となる。また、ライトガイドの大部分を占める中央部はより透明性に優れる光学材料で構成され、側周部は硬化性樹脂で構成される。そのため、本発明に係る製造方法で製造された放射線検出器はシンチレータブロックの側端部についても高分解能を実現でき、かつ製造コストを低廉にすることが可能である。

また、上述した発明において、前記格子はめ込み工程において、載置槽に設けられた凸部はテーパ状であることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、載置槽に設けられた凸部はテーパ状である。そのため、形成されるライトガイドにおいて、中央部はシンチレータブロックと結合する面から固定光検出器と結合する面に向かうに従って面積が小さくなる形状を有することとなる。そのためシンチレータブロックの側端部から発生したシンチレータ光を検出する受光部の面積がより広くなる。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく電気信号の出力がより高くなる。

さらに、本発明に係る放射線検出器においてシンチレータ光を検出する受光部の面積が広くなるので、受光部に入射されるシンチレータ光に対してより完全な重心演算が可能となる。従って、側端部におけるシンチレータ光に基づく放射線画像情報の分解能をより高めることができる。

また、上述した発明において、前記中央部を構成する光学的部材はアクリル樹脂または石英ガラスであることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、ライトガイドの大部分を占める中央部はアクリル樹脂または石英ガラスで構成される。アクリル樹脂および石英ガラスはいずれも非常に優れた透明性を有する光学的部材であるので、ライトガイドに入射されたシンチレータ光の減衰は最小限に抑えられる。従って、放射線検出器の出力はより高い状態に維持され、より分解能の高い放射線画像を取得することができる。

また、上述した発明において、前記側周部を構成する光学的部材はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂であることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、ライトガイドの側周部はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂で構成される。エポキシ樹脂およびシリコン樹脂はいずれも熱硬化性樹脂であるので、液体状の樹脂に反射手段を埋没させた後、樹脂を加熱硬化させることによって、反射手段が接着された側周部を容易に形成できる。従って、より低廉なコストとより簡便な工程で放射線検出器を製造できる。

また、上述した発明において、前記固体光検出器を構成する受光素子はＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子であることが好ましい。

［作用・効果］本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、受光素子としてＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子が用いられる。これらの素子はＭＲ装置から発生される磁場によって受ける影響が小さいので、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに利用することができる。すなわち、分解能の高い放射線画像を取得することができ、製造コストの低い放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。

本発明に係る放射線検出器および放射線検出器の製造方法によれば、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶とライトガイドの側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドは光学的に結合される。そのためシンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光は、より確実にライトガイドの側周部へ入射される。従って、シンチレータブロックの側端部で発生したシンチレータ光に基づく放射線画像の分解能をより高めることができる。その結果、本発明に係る放射線検出器はＤＯＩ検出に求められる分解能の高さを実現することが可能となる。

また、ライトガイドの製造の際に、中央部、反射手段、および側周部を組み立てる工程を行う必要がないので、ライトガイドの製造が容易になる。そのため、本発明に係る放射線検出器の製造効率を向上させ、製造コストを安価にすることができる。従って、本発明に係る放射線検出器をＴＯＦ−ＰＥＴ装置に適用することにより、製造コストが低廉で、ＤＯＩ検出を可能とするＴＯＦ−ＰＥＴ装置の実現が可能となる。

実施例１に係る放射線検出器の構成を示す概略図である。（ａ）は放射性検出器の全体構成を示す縦断面図であり、（ｂ）はシンチレータ結晶層の構成を示す平面図である。 実施例１に係る受光素子アレイの概略構成を示す平面図である。 （ａ）は実施例１に係る反射材格子の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は実施例１に係るライトガイドの概略構成を示す平面図であり、（ｃ）は実施例１に係るライトガイドの概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る放射線検出器の製造方法を説明するフローチャートである。 実施例１に係る格子形成工程を説明する概略図である。（ａ）は反射材格子を組み合わせる前の反射材を示す斜視図であり、（ｂ）は組み合わせ後の反射材格子を示す斜視図である。 実施例１に係る放射線検出器の製造方法を説明する縦断面図である。（ａ）は実施例１に係る型枠の構成を説明する縦断面図である。（ｂ）は実施例１に係る格子はめ込み工程を説明する縦断面図である。（ｃ）は実施例１に係る流し込み工程を説明する縦断面図である。 実施例１に係る放射線検出器の製造方法を説明する縦断面図である。（ａ）は実施例１に係る整形部材の構成を説明する縦断面図である。（ｂ）は実施例１に係る整形部材載置工程を説明する縦断面図である。（ｃ）は実施例１に係る樹脂硬化工程を説明する縦断面図である。 実施例１に係る結合工程を説明する図である。（ａ）はシンチレータブロック、ライトガイド、および固体光検出器の各々を結合させる位置の関係を説明する縦断面図である。（ｂ）はシンチレータブロックとライトガイドを結合させる位置の関係を説明する平面図である。左はシンチレータ結晶層、右はライトガイドの平面図である。 実施例１と従来例の各々に係る放射線検出器を比較する縦断面図である。 （ａ）は従来例、（ｂ）は実施例１に係る放射線検出器である。 （ａ）は実施例２に係る放射線検出器の製造方法を説明するフローチャートであり、（ｂ）は実施例３に係る放射線検出器の製造方法を説明するフローチャートである。 実施例２に係る放射線検出器の製造方法を説明する縦断面図である。（ａ）は実施例２に係る中央部はめ込み工程を説明する縦断面図である。（ｂ）は実施例２に係る流し込み工程を説明する縦断面図である。（ｃ）は実施例２に係る整形部材載置工程を説明する縦断面図である。 実施例３に係る型枠の構成を説明する縦断面図である。 実施例３に係る放射線検出器の製造方法を説明する縦断面図である。（ａ）は実施例３に係る格子はめ込み工程を説明する縦断面図である。（ｂ）は実施例３に係る流し込み工程を説明する縦断面図である。（ｃ）は実施例３に係る整形部材載置工程を説明する縦断面図である。 実施例３に係る放射線検出器の製造方法を説明する縦断面図である。（ａ）は実施例３に係る樹脂硬化工程を説明する縦断面図である。（ｂ）は実施例３に係る中央部はめ込み工程を説明する縦断面図である。 変形例に係る放射線検出器の概略構成を説明する縦断面図である。 従来例に係るＰＥＴ装置の概略構成を示す縦断面図である。 従来例に係る放射線検出器の概略構成を説明する斜視図である。 （ａ）は従来例に係る固体光検出器の構成を示す平面図であり、（ｂ）は従来例に係るライトガイドの概略構成を示す斜視図であり、（ｃ）は従来例に係る反射材格子の概略構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
＜全体構成の説明＞
実施例１に係る放射線検出器１は、図１（ａ）に示すように、シンチレータブロック３と、ライトガイド５と、固体光検出器７が上述した順番で上から積層され、各々は光学的に結合されている構成を有している。図１（ａ）はｘｚ平面の断面図であるが、ｙｚ平面の断面も同様の構成となっている。

シンチレータブロック３は、被検体から放出されたγ線を吸収してシンチレータ光を発光するシンチレータ結晶が三次元的に配列されて構成されている。すなわち、シンチレータ結晶が二次元的に配列されたシンチレータ結晶層３ａ，３ｂ，３ｃ、３ｄの各々がｚ方向に積層されてシンチレータブロック３が構成されている。ｚ方向とはシンチレータブロック３の深さ方向である。シンチレータ結晶層３ａはシンチレータブロック３におけるγ線の入射面となっている。各々のシンチレータ結晶層３ａ，３ｂ，３ｃ、３ｄは光学的に結合している。シンチレータ結晶としては、例えばＬＹＳＯやＬＳＯ、ＮａＩなどの無機結晶が用いられる。

シンチレータ結晶層３ａ，３ｂ，３ｃ、３ｄの各々の構成について説明する。シンチレータ結晶層３ａは、これを平面視した図１（ｂ）に示されるように、ブロック状のシンチレータ結晶がシンチレータ結晶３ａ（１，１）を基準としてｘｙ方向に８行×８列配列された構成となっている。すなわち、シンチレータ結晶３ａ（１，１）〜シンチレータ結晶３ａ（１，８）がｘ方向に配列してシンチレータ結晶アレイを形成する。そして、このシンチレータ結晶アレイがｙ方向に８本配列してシンチレータ結晶層３ａが形成される。なお、シンチレータ結晶層３ｂ，３ｃ，および３ｄについてもシンチレータ結晶３ｂ（１，１）、３ｃ（１，１）、および３ｄ（１，１）の各々を基準として、シンチレータ結晶がｘｙ方向に８行×８列配列された構成となっている。

ライトガイド５は、反射材格子１１が内部に封入されており、シンチレータブロック３から発光されたシンチレータ光を固体光検出器７へと伝送する。ライトガイド５は透明度の高い光学的部材によって構成されている。ライトガイド５を構成する光学的部材の例としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、実施例１においてはエポキシ樹脂を用いることとする。なお、シンチレータブロック３と接する面について、以下「入射面」と称し、固体光検出器７と接する面については、「伝送面」と称することとする。

固体光検出器７には、受光素子アレイ１３と、基板部１５が設けられている。受光素子アレイ１３は、図２に示されるように、受光素子１７がｘｙ方向に４行×４列配列された構成を有している。基板部１５は受光素子アレイ１３の下部に設けられており、受光部１９において変換された電気信号の処理を行う。

受光素子１７の、ライトガイド５側の表面には受光部１９が設けられている。受光部１９において、ライトガイド５によって伝送されたシンチレータ光は検出され、電気信号に変換される。なお、受光素子１７として、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）素子が用いられている。

次にライトガイド５、および反射材格子１１の構成について具体的に説明する。反射材格子１１は図３（ａ）に示されるように、短冊状の光反射材を格子状に組み合わせた構成を有している。光反射材の一例としては、３Ｍ（商標）製のＥＳＲフィルム（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、白色プラスチックなどが挙げられる。なお、反射材格子１１のｚ方向の高さはライトガイド５のｚ方向の高さに合わせている。すなわち、ライトガイド５は反射材格子１１によって、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示されるように、中央部２３と、網点を付して示される側周部２５とに画定される。なお、反射材格子１１は本発明における反射手段に相当する。

反射材格子１１を構成する各々の光反射材は、図３（ｃ）に示されるように、入射面側の辺（上辺）よりも伝送面側の辺（下辺）が格子の中心側に位置するように、内側へ向けて傾斜して構成されている。すなわち、中央部２３はライトガイド５の入射面から伝送面に向かって横断面が小さくなるようなテーパ状の構造を有している。そして、側周部２５はライトガイド５の入射面から伝送面に向かってその幅が拡大するようなテーパ状の構造を有している。

シンチレータブロック３とライトガイド５との位置関係について更に説明する。図１（ａ）に示されるように、ライトガイド５の入射面において、平面視で「ロ」の字状に配置されている側周部２５は、シンチレータ結晶層３ｄのうち、側端部に位置する各々のシンチレータ結晶と光学的に結合されている。図１（ｂ）を用いて具体的に説明すると、側周部２５は、網点を付して示されているシンチレータ結晶３ｄ（１，１）〜３ｄ（１，８），３ｄ（２，１），３ｄ（２，８），…，３ｄ（８，１）〜３ｄ（８，８）の各々と、入射面において光学的に結合されている。一方、中央部２３は側端部にあるシンチレータ結晶の内側領域に位置するシンチレータ結晶３ｄ（２，２）〜３ｄ（２，７），３ｄ（３，２）〜３ｄ（３，７），…，３ｄ（７，２）〜３ｄ（７，７）の各々と、入射面において光学的に結合されている。

以上のような構成を有する、実施例１に係る放射線検出器を製造する方法について説明する。図４は実施例１に係る放射線検出器の製造方法を説明するフローチャートである。

ステップＳ１（格子形成工程）
まず、図５（ａ）に示すように、反射材格子１１を形成するために２枚の第１反射材１１ａをｙ方向に配列し、２枚の第２反射材１１ｂをｘ方向に配列する。第１反射材１１ａは、光反射材で構成された短冊状の部材であり、その長手方向はｘ方向に沿っている。そして第１反射材１１ａは、その上辺よりも下辺が格子の中心側に位置するように内側に向けて傾斜している。また、各々の第１反射材１１ａには第２反射材１１ｂと組み合わせるための溝２７ａが設けられている。

第２反射材１１ｂも第１反射材１１ａと同様、光反射材で構成された短冊状の部材である。そして、その長手方向はｙ方向に沿っている。また、第２反射材１１ｂは内側に向けて傾斜している。さらに、各々の第２反射材１１ｂには溝２７ｂが設けられている。溝２７ａおよび溝２７ｂを互いに嵌合させることにより、第１反射材１１ａと第２反射材１１ｂは一体となる。そして、図５（ｂ）に示すように、各々の反射材が格子状に組み合わされた反射材格子１１が形成される。

ステップＳ２（格子はめ込み工程）
反射材格子１１が形成された後、格子はめ込み工程を開始する。なお型枠２９は図６（ａ）に示すように、ｚ方向上向きに開口した、平面視で矩形状の載置槽３１が設けられている。そして載置槽３１のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の各々の寸法は、ライトガイド５のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の各々の寸法と略同一となっている。

格子はめ込み工程においては、図６（ｂ）に示すように、載置槽３１に反射材格子１１をｚ方向からはめこむ。このとき、載置槽３１のｘ方向の長さは、第１反射材１１ａの長手方向の長さと略同一であり、載置槽３１のｙ方向の長さは、第２反射材１１ｂの長手方向の長さと略同一となっている。従って、反射材格子１１が載置槽３１にはめ込まれると、反射材格子１１の各々の側端部は載置槽３１の側端面に当接したものとなっている。なお、硬化後の熱硬化性樹脂を離脱させるため、予め載置槽３１に離型剤を塗布させてもよい。

ステップＳ３（流し込み工程）
反射材格子１１が載置槽３１にはめ込まれた後、流し込み工程を開始する。すなわち、図６（ｃ）に示すように載置槽３１の全面に熱硬化性樹脂３３を流し込む。流し込み工程において、熱硬化性樹脂３３は硬化前の液体状のものが用いられる。そのため、液体状の熱硬化性樹脂３３は容易に載置槽３１を満たし、反射材格子１１の両面に熱硬化性樹脂３３が浸潤する。そして載置槽３１にはめ込まれた反射材格子１１は、流し込み工程において熱硬化性樹脂３３に埋没することとなる。反射材格子１１を熱硬化性樹脂３３に埋没させた後、熱硬化性樹脂３３に対して十分に真空脱泡を行う。なお、熱硬化性樹脂３３は透明度の高い材料が用いられ、実施例１では熱硬化性樹脂３３としてエポキシ樹脂が用いられる。

ステップＳ４（整形部材載置工程）
熱硬化性樹脂３３が載置槽３１に流し込まれた後、まず型枠２９の載置槽３１を被覆するように整形部材３５を載置させる。整形部材３５は、図７（ａ）に示すように平面状の底面３５ａを有している。底面３５ａのｘ方向の長さは、第１反射材１１ａの長手方向における長さよりも長くなっている。同様に、底面３５ａのｙ方向の長さは、第２反射材１１ｂの長手方向における長さよりも長くなっている。すなわち、底面３５ａは載置槽３１よりも大きくなるように構成されている。また、整形部材３５は底面３５ａからｚ方向に向かって先細りとなるテーパ状の構造を有している。

上述した通り、底面３５ａは載置槽３１よりも大きくなるように構成されている。そのため整形部材載置工程において、整形部材３５を載置させることにより、図７（ｂ）に示されるように、載置槽３１に満たされた熱硬化性樹脂３３の液面は、全面にわたって底面３５ａによって被覆される。この被覆作業においては、気泡が熱硬化性樹脂３３の液面と、底面３５ａとの間に浸入しないように、十分な時間をかけて整形部材３５を載置させることが望ましい。なお、底面３５ａは平面状となっているので、熱硬化性樹脂３３の液面も平坦なものとなる。なお、硬化後の熱硬化性樹脂３３を離脱させるために、整形部材３５の底面３５ａに予め離型剤を塗布してもよい。

ステップＳ５（樹脂硬化工程）
整形部材３５を載置槽３１に載置させた後、樹脂硬化工程を開始させる。すなわち、整形部材３５を載置させた状態で、型枠２９を所定温度に保たれたオーブンに入庫させ、熱硬化性樹脂３３を硬化させる。熱硬化性樹脂３３は硬化すると、透明度の高い固形樹脂となる。上述した通り、ステップＳ３に係る流し込み工程において、載置槽３１の全面に熱硬化性樹脂３３が流し込まれ、反射材格子１１は熱硬化性樹脂３３に埋没する。そのため熱硬化性樹脂３３の硬化により、硬化後の熱硬化性樹脂３３に反射材格子１１が埋め込まれたライトガイド５が形成されることとなる。すなわち、実施例１において形成されるライトガイド５は、中央部２３および側周部２５が一体に形成され、かついずれも熱硬化性樹脂３３によって構成されることとなる。

ライトガイド５の形成後、図７（ｃ）に示されるように、整形部材３５をｚ方向に型枠２９から離反させる方向に持ち上げる。形成されたライトガイド５は整形部材３５に伴って載置槽３１から引き抜かれ、型枠２９から離脱される。なお離脱後にライトガイド５における、整形部材に接していた面と、載置槽３１に接していた面の両面を必要に応じて研磨してもよい。ライトガイド５の離脱および研磨によって樹脂硬化工程は終了し、ライトガイド５の製造に係る一連の工程は完了する。なお、図５〜図７に示される各々の図はｘｚ平面の断面図であるが、ｙｚ平面の断面も同様の構成となっている。

ステップＳ６（結合工程）
樹脂硬化工程の終了後、結合工程を開始させる。すなわち、図８（ａ）に示すように、製造されたライトガイド５に対して、シンチレータブロック３および固体光検出器７の各々を光学的に結合させる。このとき、ライトガイド５の上下面において、中央部２３がより広い面の側を入射面５ａとし、中央部２３がより狭い面の側を伝送面５ｂとする。そしてライトガイド５の入射面５ａと、シンチレータブロック３を構成するシンチレータ結晶槽３ｄとを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。また、ライトガイド５の伝送面５ｂと固体光検出器７とを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。

入射面５ａとシンチレータ結晶層３ｄとを結合させる際に、シンチレータ結晶層３ｄの側端部に位置する各々のシンチレータ結晶と、ライトガイド５の側周部２５とを光学的に結合させる。すなわち図８（ｂ）の左側において網点を付して示されているシンチレータ結晶３ｄ（１，１）〜３ｄ（１，８），３ｄ（２，１），３ｄ（２，８），…，３ｄ（８，１）〜３ｄ（８，８）の各々と、図８（ｂ）の右側において網点を付して示されている側周部２５の入射面５ａとが対向するように、各々を光学的に結合させる。なお、側周部２５は反射材格子１１によって画定されている。一方、側端部のシンチレータ結晶の内側領域に位置するシンチレータ結晶３ｄ（２，２）〜３ｄ（２，７），３ｄ（３，２）〜３ｄ（３，７），…，３ｄ（７，２）〜３ｄ（７，７）の各々と、中央部２３の入射面５ａとを光学的に結合させる。ライトガイド５、シンチレータブロック３、および固体光検出器７の各々を光学的に結合させることにより実施例１に係る工程は全て終了し、放射線検出器１は完成する。

＜実施例１の構成による効果＞
以上のように、実施例１に係る放射線検出器の製造方法によれば、シンチレータブロックの側端部についても高分解能を実現させた放射線検出器の製造が可能となる。以下、図９を用いて実施例１に係る構成による効果について説明する。

従来例に係る放射線検出器において、図９（ａ）に示すように、反射材格子３４はライトガイド５の入射面および伝送面の各々に対して垂直となるように設けられている。この場合、図１８（ａ）に示すように、受光素子１７において、受光部１９は受光素子１７の端部まで達していない。そのため、シンチレータブロック３の側端部から発生したシンチレータ光Ｌを検出する受光部１９の面積Ｓは、シンチレータブロック３の中央部から発生したシンチレータ光を検出する受光部１９の面積と比べて狭くなる。従って、シンチレータブロック３の側端部から発生したシンチレータ光に基づく電気信号の出力は低いものとなる。

また、シンチレータブロック３の側端部から発生したシンチレータ光の一部はシンチレータブロック３の外壁において散乱または反射する。そのため、受光部１９に入射されるシンチレータ光はより不均一なものとなる。従って、シンチレータ光から電気信号への変換において行われる重心演算はより不完全なものとなる。出力の低さと不完全な重心演算により、シンチレータブロック３の側端部におけるシンチレータ光に基づく放射線画像の分解能は低いものとなる。そのため、従来例に係る放射線検出器ではＤＯＩ検出において求められる分解能の高さを実現させることが困難である。

一方、実施例１に係る放射線検出器において、反射材格子１１は図９（ｂ）に示すようにライトガイド５の入射面から伝送面に向かうに従って、内側へ傾斜するように設けられている。そのためシンチレータブロック３の側端部から発生したシンチレータ光Ｌを検出する受光部１９の面積Ｓは、従来例の場合より広くなる。従って、シンチレータブロック３の側端部で発生したシンチレータ光Ｌに基づく電気信号の出力がより高くなる。

さらに、実施例１に係る放射線検出器においてシンチレータブロック３の側端部から発生したシンチレータ光を検出する受光部１９の面積が広くなるので、受光部１９に入射されるシンチレータ光に対してより完全な重心演算が可能となる。従って、側端部におけるシンチレータ光に基づく放射線画像情報の分解能をより高めることができる。その結果、実施例１に係る放射線検出器はＤＯＩ検出において求められる分解能の高さを実現することが可能となる。

実施例１に係る放射線検出器において、ライトガイド５は反射材格子１１によって中央部２３と側周部２５に画定されている。そして、側周部２５はシンチレータ結晶層３ｄのうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と対向するように結合されている。そのため、シンチレータブロック３の側端部において発生したシンチレータ光をより確実に側周部２５へ入射させることができる。側周部２５はライトガイド５の伝送面から入射面に向かって幅広となるテーパ状の構造を有しているので、側周部２５に入射されたシンチレータ光は、より広い範囲の受光部１９に対して入射されることとなる。

一方、中央部２３と側周部２５は反射材格子１１によって光学的に隔絶されているので、中央部２３に入射されるシンチレータ光は側周部２５へと入射されることはない。従って実施例１に係る放射線検出器において、シンチレータブロック３の側端部で発生したシンチレータ光に基づく放射線画像の分解能をより高めることができる。そのため実施例に係る放射線検出器はＴＯＦ−ＰＥＴ装置に適用できるので、ＤＯＩ検出を可能とするＴＯＦ−ＰＥＴ装置の実現が可能となる。

さらに、実施例１に係る放射線検出器において、樹脂硬化工程により、ライトガイド５を構成する中央部２３および側周部２５は容易に一体として形成される。そのため、ライトガイド５の製造工程において、中央部２３および側周部２５を組み立てる工程を行う必要がない。ライトガイドの製造工程において煩雑な組み立て工程が短縮されているので、放射線検出器の製造効率を向上させ、より安価な放射線検出器を提供することができる。

次に、図を参照して本発明の実施例２に係る放射線検出器について説明する。なお、実施例２に係る放射線検出器の全体構成は実施例１に係る放射線検出器の全体構成と同様である。但し、実施例１では中央部２３および側周部２５を構成する光学的部材は同一であるが、実施例２では異なる光学的部材によって構成されている。

実施例２に係る放射線検出器において、中央部２３を構成する光学的部材は、側周部２５を構成する光学的部材と比べて、より透明度の高い光学的部材が用いられる。中央部２３を構成する光学的部材の例として、アクリル樹脂や石英ガラスなどが挙げられる。そして側周部２５を構成する光学的部材の例として、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などが挙げられる。なお実施例２の説明において、中央部２３を構成する光学的部材としてアクリル樹脂を用い、側周部２５を構成する光学的部材としてエポキシ樹脂を用いることとする。

次に、実施例２に係る放射線検出器を製造する方法について説明する。なお、実施例１に係る放射線検出器と共通する工程については詳細な説明を省略する。図１０（ａ）は実施例２に係るフローチャートである。実施例２に係るフローチャートは、ステップＳ１に係る格子形成工程、およびステップＳ２に係る格子はめ込み工程について実施例１と共通している。

ステップＳ３（中央部はめ込み工程）
実施例２では、格子はめ込み工程によって図６（ｂ）に示すように反射材格子１１が載置槽３１にはめ込まれた後、中央部はめ込み工程を開始する。すなわち、図１１（ａ）に示すように、載置槽３１にはめ込まれた反射材格子１１に対して、予め四角錐台状に加工された中央部２３をｚ方向からはめこむ。

中央部２３のｚ方向の高さは反射材格子１１のｚ方向の高さと略同一である。そして、中央部２３の各々の側面の形状は、中央部２３が反射材格子１１にはめ込まれると、中央部２３の各々の側面が反射材格子１１と当接するように加工されている。中央部２３の底面は載置槽３１の表面と当接するよう、平面状に光学研磨されている。そして、中央部２３の上面も底面と同様に、平滑な平面状に光学研磨されている。なお、実施例２において中央部２３を構成する光学的材料として、固体状のアクリル樹脂を用いることとするが、アクリル樹脂の他に石英ガラスを用いてもよい。

ステップＳ４（流し込み工程）
中央部２３が反射材格子１１にはめ込まれた後、流し込み工程を開始する。すなわち、図１１（ｂ）に示すように載置槽３１の全面に熱硬化性樹脂３３を流し込む。流し込み工程において、熱硬化性樹脂３３は硬化前の液体状のものが用いられる。そのため、液体状の熱硬化性樹脂３３は容易に載置槽３１を満たし、反射材格子１１と中央部２３が当接する面にも熱硬化性樹脂３３が浸潤する。そして載置槽３１にはめ込まれた反射材格子１１および中央部２３は、流し込み工程において熱硬化性樹脂３３に埋没することとなる。反射材格子１１および中央部２３を熱硬化性樹脂３３に埋没させた後、熱硬化性樹脂３３に対して十分に真空脱泡を行う。なお、熱硬化性樹脂３３は製造されるライトガイド５において、側周部２５に相当する。実施例２では実施例１と同様に、熱硬化性樹脂３３としてエポキシ樹脂が用いられる。

ステップＳ５（整形部材載置工程）
熱硬化性樹脂３３が載置槽３１に流し込まれた後、実施例１と同様に型枠２９の載置槽３１を被覆するように整形部材３５を載置させる。整形部材３５を載置させることにより、図１１（ｃ）に示されるように、熱硬化性樹脂３３の液面、および中央部２３の上面は、全面にわたって底面３５ａによって被覆される。上述したように、中央部２３の上面は平滑な平面であり、中央部２３のｚ方向の高さは載置槽３１のｚ方向の高さと略同一である。そのため、底面３５ａは中央部２３の上面と当接することとなる。

ステップＳ６（樹脂硬化工程）
整形部材３５を載置槽３１に載置させた後、樹脂硬化工程を開始させる。すなわち、整形部材３５を載置させた状態で、型枠２９を所定温度に保たれたオーブンに入庫させ、熱硬化性樹脂３３を硬化させる。熱硬化性樹脂３３は硬化すると、透明度の高い固形樹脂となる。

上述した通り、ステップＳ４に係る流し込み工程において、載置槽３１の全面に熱硬化性樹脂３３が流し込まれ、反射材格子１１と中央部２３が当接する面に熱硬化性樹脂３３が浸潤する。そのため熱硬化性樹脂３３の硬化により、中央部２３と反射材格子１１が接着されることとなる。従って、熱硬化性樹脂３３の硬化により、熱硬化性樹脂３３と中央部２３とが反射材格子１１を介して一体となったライトガイド５が形成される。すなわち、実施例２においてライトガイド５は、中央部２３によって構成される中央部２３、および熱硬化性樹脂３３によって構成される側周部２５が一体となって形成されることとなる。

ライトガイド５の形成後、実施例１と同様に、整形部材３５をｚ方向に型枠２９から離反させる方向に持ち上げる。形成されたライトガイド５は整形部材３５に伴って載置槽３１から引き抜かれ、型枠２９から離脱される。なお離脱後にライトガイド５における、整形部材に接していた面と、載置槽３１に接していた面の両面を必要に応じて研磨してもよい。ライトガイド５の離脱および研磨によって樹脂硬化工程は終了し、ライトガイド５の製造に係る一連の工程は完了する。

ステップＳ７（結合工程）
樹脂硬化工程の終了後、実施例１と同様に、結合工程を開始させる。すなわち、図８（ａ）に示すように、製造されたライトガイド５の入射面５ａと、シンチレータブロック３を構成するシンチレータ結晶槽３ｄとを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。また、ライトガイド５の伝送面５ｂと固体光検出器７とを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。ライトガイド５、シンチレータブロック３、および固体光検出器７の各々を光学的に結合させることにより、実施例２に係る工程は全て終了する。

以上のように、実施例２に係る放射線検出器の製造方法によれば、シンチレータブロックの側端部についても高分解能を実現させた放射線検出器をより低廉なコストで製造することが可能となる。アクリル樹脂や石英ガラスは極めて透明性に優れているので、ライトガイドを構成する光学的部材として用いることにより、シンチレータ光の減衰は最小限に抑えられ、放射線検出器における出力をより高めることができる。

しかし、ライトガイドが反射材格子によって多数のブロックに画定される場合、従来例に係る放射線検出器は以下のような問題が懸念される。すなわち、全てのブロックをアクリル樹脂や石英ガラスで構成させると、放射線検出器の製造コストが高くなる。なぜならば、これらの材料は固体であるので、面積の小さい各々のブロックを１つずつ研磨し、研磨したブロックを反射材格子と接合させて組み立てなければならず、製造作業が複雑かつ困難となるからである。

これに対して、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などは液体状の樹脂を加熱硬化させることにより、ライトガイドが多数のブロックに画定される場合であっても、ライトガイドを一体として形成できる。従って、複雑な組み立て工程を必要としないので、低廉なコストで、かつ簡便な工程で放射線検出器を製造できる。しかしエポキシ樹脂やシリコン樹脂は、アクリル樹脂や石英ガラスと比べて光の透過性が低い。そのため、全てのブロックをエポキシ樹脂やシリコン樹脂で構成させると、従来例に係る放射線検出器において出力が低くなる。

実施例２に係る放射線検出器は、反射材格子によって画定されるライトガイドの中央部および側周部について、それぞれ異なる光学的部材で構成される。すなわち、大面積を占める中央部はアクリル樹脂や石英ガラスで構成され、多数のブロックで構成される側周部は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂で構成される。大面積を占める中央部は光透過性に優れた材料で構成されるので、光の減衰は最小限に抑えられる。従って、放射線検出器の出力は高い状態に維持され、分解能の高い放射線画像を取得することができる。

一方、側周部は加熱によって硬化する樹脂で構成されるので、側周部が多数のブロックに画定される場合であっても、液体状の樹脂を加熱硬化させることにより、側周部を一体に形成できる。さらに樹脂硬化工程において、熱硬化性樹脂の硬化によって中央部と側周部とは反射材格子を介して接着される。そのためライトガイドの製造工程において複雑な組み立て工程を行う必要が無い。また、中央部は大面積を占めるので、これを構成するアクリル樹脂などの部材に対して、容易に表面を加工・研磨することができる。従って、実施例２に係る製造方法により、低廉なコストで、かつ簡便な工程で放射線検出器を製造できる。

また実施例１と同様に、実施例２に係る放射線検出器において、側周部２５はシンチレータ結晶層３ｄのうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と対向するように結合されている。すなわち側周部は中央部に比べてライトガイドに占める面積が狭いので、比較的光透過性の低い光学的材料を用いて側周部を構成させる場合であっても、放射線検出器の出力に与える影響は軽微である。従って実施例２に係る製造方法により、製造コストが低廉で、かつ分解能の高い放射線画像を取得できる放射線検出器の実現が可能となる。

次に、実施例３に係る放射線検出器について説明する。実施例３に係る放射線検出器の全体構成は実施例２に係る放射線検出器の全体構成と同様である。すなわち、ライトガイド５は反射材格子１１によって、アクリル樹脂で構成される中央部２３と、エポキシ樹脂で構成される側周部２５に画定されている。なお、中央部２３は石英ガラスで構成させても良い。また、側周部２５はシリコン樹脂で構成させてもよい。

次に、実施例３に係る放射線検出器の製造方法について説明する。なお、他の実施例と共通する工程については詳細な説明を省略する。図１０（ｂ）は実施例３に係る放射線検出器の製造方法に係るフローチャートである。実施例３に係るフローチャートは、ステップＳ１に係る格子形成工程については、実施例１および実施例２と共通している。

ステップＳ２（格子はめ込み工程）
反射材格子１１が形成された後、格子はめ込み工程を開始する。なお実施例３において用いられる型枠２９Ａの構成について説明する。型枠２９Ａには図１２に示されるように、ｚ方向上向きに開口した、載置槽３１が設けられている。そして載置槽３１の中央には凸部３７が設けられている。凸部３７は底辺３７ａ、上辺３７ｂ、および側面３７ｃを備えており、底辺３７ａは載置槽３１に接している。

載置槽３１はｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のいずれの方向から見て矩形となっている。そして載置槽３１のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の各々の寸法は、ライトガイド５のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の各々の寸法と略同一となっている。

凸部３７はｚ方向に向かって先細りとなるテーパ状の構造を有している。すなわち底辺３７ａから上辺３７ｂに向かって先細りとなっている。底辺３７ａのｘ方向、およびｙ方向の各々の寸法は、入射面における中央部２３のｘ方向、およびｙ方向の寸法と略同一となっている。そして上辺３７ｂのｘ方向、およびｙ方向の各々の寸法は、伝送面における中央部２３のｘ方向、およびｙ方向の寸法と略同一となっている。従って、側面３７ｃの寸法は、中央部２３の側面の寸法と略同一となっている。そして凸部３７のｚ方向の高さは中央部２３のｚ方向の高さと略同一となっている。すなわち、凸部３７の寸法は中央部２３の寸法と略同一である。なお、凸部３７は本発明におけるテーパ部に相当する。

格子はめ込み工程においては、図１３（ａ）に示すように、凸部３７の側面３７ｃを被覆させるように、反射材格子１１を載置槽３１にｚ方向からはめこむ。反射材格子１１が載置槽３１にはめ込まれると、反射材格子１１の各々の側端部は載置槽３１の側端面に当接する。上述した通り、凸部３７の寸法は中央部２３の寸法と略同一であるので、はめ込まれた反射材格子１１は、内側の側面の各々が側面３７ｃに当接することとなる。

ステップＳ３（流し込み工程）
反射材格子１１が載置槽３１にはめ込まれた後、流し込み工程を開始する。すなわち、図１３（ｂ）に示すように載置槽３１の全面に液体状の熱硬化性樹脂３３を流し込む。流し込まれた熱硬化性樹脂３３は容易に載置槽３１を満たし、反射材格子１１は熱硬化性樹脂３３に埋没する。反射材格子１１を熱硬化性樹脂３３に埋没させた後、熱硬化性樹脂３３に対して十分に真空脱泡を行う。なお、熱硬化性樹脂３３は製造されるライトガイド５において、側周部２５に相当する。実施例３では他の実施例と同様に、熱硬化性樹脂３３としてエポキシ樹脂が用いられる。

ステップＳ４（整形部材載置工程）
熱硬化性樹脂３３を載置槽３１に流し込んだ後、実施例１と同様に型枠２９Ａの載置槽３１を被覆するように整形部材３５を載置させる。整形部材３５を載置させることにより、図１３（ｃ）に示されるように、熱硬化性樹脂３３の液面、および凸部３７は、全面にわたって底面３５ａによって被覆される。

ステップＳ５（樹脂硬化工程）
整形部材３５を載置槽３１に載置させた後、樹脂硬化工程を開始させる。すなわち、整形部材３５を載置させた状態で、型枠２９を所定温度に保たれたオーブンに入庫させ、熱硬化性樹脂３３を硬化させる。熱硬化性樹脂３３は硬化すると、透明度の高い固形樹脂となる。熱硬化性樹脂３３の硬化により、熱硬化性樹脂３３と反射材格子１１は接着されて一体となる。すなわち樹脂硬化工程により、熱硬化性樹脂３３によって構成される側周部２５と、反射材格子１１とが一体となった、複合体３９が形成されることとなる。

複合体４１の形成後、図１４（ａ）に示されるように、整形部材３５をｚ方向に、型枠２９Ａから離反させる方向へ持ち上げる。形成された複合体３９は整形部材３５に伴って載置槽３１から引き抜かれ、型枠２９Ａから離脱される。

ステップＳ６（中央部はめ込み工程）
複合体３９を型枠２９Ａから離脱させた後、中央部はめ込み工程を開始する。すなわち、図１４（ｂ）に示すように、複合体３９に対して、中央部２３を矢印で示された方向からはめ込み、中央部２３と反射材格子１１とを光学接着剤を介して接着させる。中央部２３と反射材格子１１との接着によって中央部はめ込み工程は終了し、ライトガイド５の製造に係る一連の工程は完了する。

ステップＳ７（結合工程）
樹脂硬化工程の終了後、実施例１および実施例２と同様に、結合工程を開始させる。すなわち、図８（ａ）に示すように、製造されたライトガイド５の入射面５ａと、シンチレータブロック３を構成するシンチレータ結晶槽３ｄとを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。また、ライトガイド５の伝送面５ｂと固体光検出器７とを、光学接着剤を介して光学的に結合させる。ライトガイド５、シンチレータブロック３、および固体光検出器７の各々を光学的に結合させることにより、実施例３に係る工程は全て終了する。

以上のように、実施例３に係る放射線検出器の製造方法によれば、シンチレータブロックの側端部についても高分解能を実現させた放射線検出器をより低廉なコストで製造することが可能となる。すなわち、実施例２と同様に、大面積を占める中央部を透明性に優れるアクリル樹脂などで構成させるので、放射線検出器の出力を高めることができる。そして多数のブロックから構成される側周部を、加熱によって硬化するエポキシ樹脂などで構成させるので、複雑な組み立て工程を行うことなく、簡便な工程による放射線検出器の製造が可能となる。

さらに実施例３に係る放射線検出器の製造方法によれば、樹脂硬化工程の後に中央部はめ込み工程を行う。すなわち実施例２と異なり、実施例３では一連の製造工程を通じて、中央部の入射面と熱硬化性樹脂とが触れることはない。従って、中央部の入射面は光学研磨された状態に保たれるので、実施例３に係る放射線検出器は、より好適な光学的性能を発揮できる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、シンチレータブロック３は、シンチレータ結晶がｘ方向およびｙ方向に８行×８列配列されて構成されたシンチレータ結晶層がｚ方向に４段に配列されているが、これに限られない。すなわち、各々の方向におけるシンチレータ結晶の数については特に限定されない。

（２）上述した各実施例では、受光素子アレイ９は、受光素子１１がｘ方向およびｙ方向に４行×４列配列されて構成されているが、これに限られない。すなわち、各々の方向における受光素子１１の数については特に限定されない。

（３）上述した各実施例では、受光素子１１としてＳｉＰＭ素子を用いているが、これに限られない。すなわち、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）素子や、光電子増倍管（ＰＭＴ）などを用いてもよい。特にＳｉＰＭ素子やＡＰＤ素子は磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ装置）から発生される磁場によって受ける影響が小さい。そのため、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに適用させることが可能となる。

（４）上述した各実施例において、反射材格子１１を構成する各々の反射部材が、ライトガイド５の入射面に対して垂直となる構成としてもよい。

（５）上述した各実施例において、図１５に示すように、受光部１９が設けられていない受光素子１７の表面を、反射マスク４１で被覆させる構成としてもよい。受光部１９以外の受光素子１７に向かうシンチレータ光は全て反射マスク４１によって反射され、最終的に受光部１９に入射されることとなる。従って、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させることができる。

１ …放射線検出器
３ …シンチレータブロック
５ …ライトガイド
７ …固体光検出器
１１ …反射材格子（反射手段）
１７ …受光素子
１９ …受光部
２３ …中央部
２５ …側周部
２９ …型枠
３１ …載置槽
３３ …硬化性樹脂
３５ …整形部材
３７ …凸部

Claims (18)

1. 三次元的に配列されたブロック状のシンチレータ結晶によって構成され、入射した放射線を検出して発光するシンチレータブロックと、
   前記シンチレータブロックに光学的に結合され、前記シンチレータから発光された光を伝送するライトガイドと、
   前記ライトガイドと光学的に結合され、前記ライトガイドから伝送された光を電気信号に変換させる固体光検出器と、
   前記ライトガイドに埋設され、光を反射させる反射手段とを備え、
   前記ライトガイドは、前記反射手段によって中央部と側周部とに画定される構成を有し、
   前記側周部は前記シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち、側端部に位置するシンチレータ結晶と面同士が対向するように光学的に結合されていることを特徴とする放射線検出器。
2. 請求項１に記載の放射線検出器において、
   前記中央部は、前記シンチレータブロックと結合する面から固定光検出器と結合する面に向かうに従って面積が小さくなる形状を有していることを特徴とする放射線検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
   前記中央部および前記側周部はいずれも同一の光学的部材で構成されており、
   前記中央部と前記反射手段と前記側周部の各々は、前記光学的部材が硬化することにより接着されていることを特徴とする放射線検出器。
4. 請求項３に記載の放射線検出器において、
   前記光学的部材はエポキシ樹脂、シリコン樹脂またはアクリル樹脂のいずれかであることを特徴とする放射線検出器。
5. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
   前記中央部および前記側周部はそれぞれ異なる光学的部材で構成されており、
   前記中央部を構成する光学的部材は、前記側周部を構成する光学的部材より透明度が高く、
   前記側周部と前記反射手段は、前記側周部を構成する光学的部材の硬化により接着されていることを特徴とする放射線検出器。
6. 請求項５に記載の放射線検出器において、
   前記中央部を構成する光学的部材はアクリル樹脂または石英ガラスであることを特徴とする放射線検出器。
7. 請求項５または請求項６に記載の放射線検出器において、
   前記側周部を構成する光学的部材はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂であることを特徴とする放射線検出器。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記固体光検出器を構成する受光素子はＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子であることを特徴とする放射線検出器。
9. 光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、
   前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に前記反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、
   前記格子はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで前記反射材格子を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、
   前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させて前記反射材格子が封入されたライトガイドを製造する樹脂硬化工程と、
   前記樹脂硬化工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、
   前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、前記ライトガイドの側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドを光学的に結合させることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
10. 請求項９に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記格子はめ込み工程において、前記反射材格子を構成する光反射材の各々を、各光反射材の上辺の位置よりも下辺の位置が格子の中心側に位置するように、載置槽の底面に向かって内側に傾斜した状態ではめ込ませることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、またはアクリル樹脂のいずれかであることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
12. 光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、
    前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、
    前記格子はめ込み工程の後、反射材格子の内部に光学的部材をはめ込む中央部はめ込み工程と、
    前記中央部はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで反射材格子および光学的部材を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、
    前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させ、中央部、反射材格子、および側周部の各々が接着されたライトガイドを形成させる樹脂硬化工程と、
    前記樹脂硬化工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、
    光学的部材は硬化性樹脂より透明度が高く、
    前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、ライトガイドを構成する側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドを光学的に結合させることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
13. 請求項１２に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記格子はめ込み工程において、前記反射材格子を構成する光反射材の各々を、各光反射材の上辺の位置よりも下辺の位置が格子の中心側に位置するように、載置槽の底面に向かって内側に傾斜した状態ではめ込ませることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
14. 光反射材を組み合わせて反射材格子を形成させる格子形成工程と、
    前記格子形成工程の後、型枠に設けられた載置槽に反射材格子をはめ込ませる格子はめ込み工程と、
    前記格子はめ込み工程の後、載置槽に硬化性樹脂を流し込んで反射材格子を硬化性樹脂に埋没させる流し込み工程と、
    前記流し込み工程の後、硬化性樹脂を硬化させて反射材格子と側周部が接着された仮組体を形成させる樹脂硬化工程と、
    前記樹脂硬化工程の後、仮組体の中央に形成された凹部に、硬化性樹脂より透明度の高い光学的部材をはめ込んで接着させ、ライトガイドを形成させる中央部はめ込み工程と、
    前記中央部はめ込み工程の後、形成されたライトガイドをシンチレータブロックおよび固体光検出器の各々に光学的に結合させる結合工程を備え、
    前記格子はめ込み工程において、載置槽に設けられた凸部の側壁を被覆するように前記反射材格子をはめ込ませ、
    前記結合工程において、シンチレータブロックを構成するシンチレータ結晶のうち側端部に位置するシンチレータ結晶と、ライトガイドを構成する側周部との面同士が対向するように、シンチレータブロックとライトガイドとを光学的に結合させることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
15. 請求項１４に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記格子はめ込み工程において、載置槽に設けられた凸部はテーパ状であることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
16. 請求項１２ないし請求項１５のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法において、
    光学的部材はアクリル樹脂または石英ガラスであることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
17. 請求項１２ないし請求項１６のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法において、
    硬化性樹脂はエポキシ樹脂またはシリコン樹脂であることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
18. 請求項９ないし請求項１７のいずれかに記載の放射線検出器において、
    前記固体光検出器を構成する受光素子はＳｉＰＭ素子またはＡＰＤ素子であることを特徴とする放射線検出器の製造方法。

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