WO2011111551A1 - シンチレータ - Google Patents

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WO2011111551A1
WO2011111551A1 PCT/JP2011/054294 JP2011054294W WO2011111551A1 WO 2011111551 A1 WO2011111551 A1 WO 2011111551A1 JP 2011054294 W JP2011054294 W JP 2011054294W WO 2011111551 A1 WO2011111551 A1 WO 2011111551A1
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scintillator
phosphor
ceramic particles
substrate
particles
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PCT/JP2011/054294
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Inventor
健作 高梨
中野　寧
星野　秀樹
Original Assignee
コニカミノルタエムジー株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a radiation detection two-dimensional array type scintillator.
  • Radiographic images such as X-ray image diagnosis
  • radiation imaging systems using radiation detectors have become widespread.
  • image data is acquired as an electrical signal by a two-dimensional radiation detector, and this signal is processed and displayed on a monitor.
  • This consists of a part that converts X-rays into light or an electrical signal that can be detected by the detection element, and an element that detects the converted signal as an electrical signal, and the detection elements are arranged two-dimensionally. You can get an image.
  • Radiation (planar) detectors for obtaining radiation images include direct and indirect methods.
  • the direct method is a method in which X-rays are directly converted into a charge signal by a photoelectric conversion film such as a-Se and led to a charge storage capacitor.
  • the indirect method is a method in which X-rays are converted into visible light by a scintillator layer, and the converted visible light is converted into signal charges by a photodetector and led to a charge storage capacitor.
  • the indirect method is widely used because it does not require high voltage resistance and has high thermal stability compared to the direct method.
  • the light generated in the scintillator layer is scattered before reaching the photodetector, there is a problem that the sharpness is lower than that in the direct method.
  • scintillators mainly used in the indirect method there are a vapor deposition type and a coating type.
  • the vapor deposition type is one in which a phosphor such as CsI: Na is deposited to form a columnar crystal.
  • a phosphor such as CsI: Na is deposited to form a columnar crystal.
  • High sharpness is exhibited by guiding light to the light receiving part while suppressing light scattering to some extent by the optical fiber effect of the columnar crystal.
  • it takes time to produce a columnar crystal having a film thickness sufficient for X-ray absorption by vapor deposition On the other hand, if the film thickness is too thick, light scattering increases and sharpness decreases.
  • the coating type is one in which phosphor fine particles such as Gd 2 O 2 S: Tb are coated with a resin binder and a solvent and applied to a substrate. Light scattering is suppressed by using reflection between particles, but light scattering is large and sharpness is low as compared with the vapor deposition type.
  • the indirect method has a problem that sharpness is lowered due to light scattering in the scintillator layer.
  • a two-dimensional array type in which the scintillator layer is divided by a partition wall in units of detection elements has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • adjacent scintillator elements are separated by a light-shielding partition, and one scintillator element and a plurality of photodetectors may be combined, or a plurality of scintillator elements
  • one photo detector may be combined, one having a pixel formed so that one scintillator element and one photo detector correspond can be advantageously used.
  • the conventional two-dimensional array type scintillator has a problem that cracks and cracks are generated on the surface of the scintillator element in contact with the light receiving portion with respect to an impact assumed when incorporated in a radiation imaging apparatus.
  • an object of the present invention is to provide a scintillator that prevents cracks and cracks when a load is applied in a partitioned two-dimensional array type scintillator.
  • the scintillator elements are two-dimensionally arranged at a pitch of 350 ⁇ m or less, and the phosphor inside the scintillator element
  • the ratio of the thickness to the area on the substrate side is 0.0075 or more, and the taper angle ( ⁇ ) of the phosphor side surface is 80 to 89 degrees or 91 to 100 degrees with respect to the substrate.
  • a scintillator characterized in that ceramic particles having an average particle diameter of 1 to 20 ⁇ m exist at a depth of 10 ⁇ m and do not exist at a depth exceeding 10 ⁇ m from the phosphor surface.
  • the present invention it is possible to obtain a highly sharp scintillator that does not crack or crack on the surface where the scintillator element is in contact with the light receiving portion even when it is incorporated into a radiation imaging apparatus, and therefore does not have a decrease in luminance. .
  • FIG. 1 shows an example of an embodiment of a two-dimensional array type scintillator 1 of the present invention.
  • the scintillator has a configuration in which a plurality of columnar scintillator elements 3 are arranged in a (two-dimensional) lattice pattern. 5 is divided into five sections of the partition wall 6 provided on the surface 5, and all four surfaces in contact with the partition wall 6 on the side surface of the phosphor portion 9 are provided with the reflection layer 7, and the partition wall 6 of the phosphor portion 9 is provided on the partition wall 6.
  • the light receiving element 4 provided on the two-dimensional array type light receiving unit 2 is disposed on one surface orthogonal to the four side surfaces in contact therewith.
  • the reflective layer 7 is also supported and provided by a part of the partition wall 6 in a section of a surface (opposing surface) parallel to the surface on which the light receiving element 4 is provided.
  • the figure shows a part of the radiation detector, and shows three scintillator elements 3 arranged at predetermined intervals by a partition wall 6 in one direction (paper surface, lateral direction).
  • a plurality of scintillator elements 3 are arranged in the same structure in a direction perpendicular to the sheet (a direction perpendicular to the paper surface) (FIG. 1).
  • the radiation detector of the present invention is a two-dimensional array type scintillator in which the scintillator elements 3 partitioned in five directions are two-dimensionally arranged, and the scintillator elements 3 are two-dimensional at a pitch of 350 ⁇ m or less.
  • the ratio of the thickness of the phosphor part 9 of the scintillator element 3 to the area on the substrate side is 0.0075 or more, and the phosphor part 9 is 80 to 89 degrees with respect to the substrate, or 91 Having a wall with a taper angle ( ⁇ ) of ⁇ 100 degrees, ceramic particles 8 of 1 ⁇ 20 ⁇ m are present at a depth of 1 ⁇ 10 ⁇ m from the surface of the side surface (wall) of the phosphor portion 9, and It is characterized by not existing at a depth exceeding 10 ⁇ m from the phosphor surface.
  • the pitch is 350 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less. If it exceeds 350 ⁇ m, a predetermined resolution as a scintillator cannot be obtained, and if it is 20 ⁇ m or more, the accuracy required for processing and the like becomes more realistic and preferable.
  • the thickness of the phosphor part (distance between the light receiving element 4 and the surface facing it) is preferably in the range of 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m, and the area of the surface of the phosphor part in contact with the light receiving element is 20 ⁇ 20 ⁇ m to A range of 350 ⁇ 350 ⁇ m is preferred.
  • the thickness of the phosphor portion is too thin, a predetermined sensitivity cannot be obtained. If the phosphor portion is too thick, the X-ray absorption or more does not contribute to light emission, so there is no effect.
  • the ratio of the opening area on the light receiving element side of the phosphor portion to the thickness has a value greater than or equal to a predetermined value, and it is preferable in terms of sensitivity that the thickness of the phosphor portion is greater than or equal to the area.
  • the ratio of the area and thickness of the phosphor portion on the substrate side is 0.0075 or more, preferably 0.009 or more. If it is too large, it becomes difficult in terms of strength and processing, so the upper limit is preferably 0.12 or less.
  • the phosphor portion 9 in the scintillator element 3 generates light by receiving X-rays or ⁇ rays, and is made of a known phosphor material such as a rare earth phosphor.
  • the phosphor material applicable to the present invention may be any known material, but can be arbitrarily selected according to the required characteristics of the scintillator.
  • Specific examples of the phosphor material matrix include CsI, Gd 2 O 2 S, Lu 2 O 2 S, Y 2 O 2 S, CeBr 3 , LaCl 3 , LaBr 3 , LaILuSiO 5 , Ba (Br, F, I ) And the like, but are not limited thereto.
  • the activator material applicable to the present invention may be any known material, but can be arbitrarily selected according to required characteristics such as emission wavelength. Specific examples include compounds such as In, Tl, Li, K, Rb, Na, Eu, Cu, Ce, Zn, Ti, Gd, Tb, and Pr.
  • CsI: Tl, CeBr 3 , LaBr 3 : Ce, Gd 2 O 2 S: Tb, Pr, Eu, and Ce can be preferably used from the viewpoint of X-ray absorption and emission luminance.
  • Any existing method may be used to create the phosphor.
  • a method of producing by processing from a plate-like phosphor is preferable.
  • a phosphor is first formed and processed into a plate shape, and then a groove for forming a partition wall is formed on the phosphor plate by slicing, dicing or the like. After the groove processing, the partition wall is formed using the partition wall material.
  • any known process such as chemical etching, photoresist, photosensitive glass, matt, screen printing, sand blasting, dicing, etc. can be used for the groove processing (for partition walls) that separates the phosphor plates. Using these, the above processing is performed so that the side surface of the phosphor portion has a structure having a taper with respect to the substrate. 1 shown in FIG. 1 is a taper angle.
  • a two-dimensional array type scintillator can be formed using a method of embedding a partition material. Any known material such as metal or resin can be used as the partition wall material.
  • the reflective material paint described later may be used as the partition material at the same time to form the partition and the reflective layer at the same time.
  • the taper angle ⁇ can be set at 80 ° ⁇ ⁇ 100 °.
  • 90 ° ⁇ can be produced by embedding a reflective material in the groove portion of the partition structure as described above, forming a reflective layer on the opposite side of the substrate, and peeling the substrate and the phosphor portion.
  • FIG. 2 shows an example of a scintillator (element) structure created by this method.
  • a partition is embedded in the formed groove to produce a two-dimensional array type scintillator.
  • the partition 6 is made of a reflective material.
  • 8 is the ceramic particle arrange
  • the present invention is characterized in that ceramic particles are arranged on the side surface of the phosphor portion 9.
  • the scintillator element partition wall surface (or the phosphor part side surface) has a taper structure with respect to the substrate. Decreases, and the amount of phosphor per unit volume of the scintillator is greatly reduced. Therefore, the phosphor portion needs to have a taper angle ( ⁇ ) of 80 to 89 degrees or 91 to 100 degrees with respect to the substrate. If the taper is less than 80 degrees or more than 100 degrees, the volume of the phosphor portion is reduced, the amount of the phosphor per unit volume of the scintillator is greatly reduced, and cracks, cracks, etc. are liable to occur and the strength is lowered. .
  • ceramic particles (with an average particle size of 1 to 20 ⁇ m) are applied to the side of the grooved phosphor portion separating the phosphor with an air gun, spray gun, etc. Use and spray at a certain pressure. As a result, ceramic particles enter the phosphor to some extent from the surface of the phosphor portion side surface. When the particle size of the ceramic particles is large (when it exceeds 20 ⁇ m), the phosphor may be damaged, and when it is smaller than 1 ⁇ m, it cannot enter the phosphor.
  • the average particle diameter is the number average particle diameter, and means the diameter (equivalent circle diameter) when the projected area of the ceramic particles is converted into a circle image of the same area. It is determined from the average of 1000 particles using a scanning electron microscope.
  • Ceramic particles are preferably arranged at a depth of 1 to 10 ⁇ m from the phosphor surface. Disposing at a depth of 1 to 10 ⁇ m means that at least the tip of ceramic particles penetrates from the surface to a depth of 1 to 10 ⁇ m in the depth direction of the phosphor and exists at a depth exceeding 10 ⁇ m from the phosphor surface. Point to not.
  • the phosphor itself may be damaged, resulting in a decrease in sensitivity. Moreover, the intensity
  • the ceramic particles are arranged after the ceramic particles are arranged. This can be confirmed by slicing the phosphor section and observing with a scanning electron microscope (for example, a laser microscope (VK-8500, manufactured by Keyence Corporation)).
  • a scanning electron microscope for example, a laser microscope (VK-8500, manufactured by Keyence Corporation)
  • Ceramic particles may be either completely embedded in the phosphor or partially embedded. In many cases, it is preferable that the surface of the ceramic particle is partially embedded in the phosphor surface, but the point is that there is no ceramic particle having the particle tip (or a part of the particle) intruded beyond 10 ⁇ m.
  • the state of intruding to a depth of 1 ⁇ m means a state in which particles are adhered (fixed) to the phosphor surface, and means that the particles cannot be held on the surface below 1 ⁇ m. There is no adhesion (fixation) to the side of the body.
  • the ceramic particles are distributed to a very deep position, for example, when the particles enter the inside of the phosphor more than 10 ⁇ m from the phosphor surface and are distributed (that is, a part of the particles are applied to the inside deeper than 10 ⁇ m and the ceramic particles are distributed).
  • the particles enter as described above, it is necessary to prevent the ceramic particles from entering the interior deeper than at least 10 ⁇ m in order to reduce the phosphor intensity.
  • the fact that ceramic particles do not penetrate (do not exist) at a depth exceeding 10 ⁇ m from the phosphor surface means that 98% or more of the ceramic particles exist at a depth of 1 to 10 ⁇ m. This can be confirmed by observing 100 to 1000 ceramic particles by cross-sectional observation and counting the number.
  • the ceramic particles are preferably present at a ratio of 1 to 1000 particles / 10000 ⁇ m 2 on the surface constituting the side surface of the phosphor portion. However, if the amount is too large, the strength is lowered. Therefore, the number is preferably 100 / 10,000 ⁇ m 2 or less.
  • the distribution of the ceramic particles on the surface constituting the phosphor side surface can also be counted by observing the phosphor surface with a scanning electron microscope.
  • the ceramic particles used are known ceramics that are chemically inert to the phosphor, such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , SiC, WC, TiN, BN, SiN, ZnO. Any thing may be used.
  • the means for arranging the ceramic particles any known means capable of performing spraying or the like using a predetermined pressure, such as the air gun, the spray gun, or the spraying may be used.
  • any known substrate may be used as the substrate for holding the scintillator element 3, and as the flat substrate, for example, a carbon substrate or a glass substrate can be used.
  • a reflection layer 7 is provided on the scintillator element partition wall 6.
  • Examples of the reflective agent that forms the reflective layer 7 include an organic resin containing an inorganic compound powder as a reflective material.
  • an inorganic compound powder that is a white material such as titanium oxide, zinc oxide, alumina, zirconium oxide, barium sulfate, which can ensure a light reflectance of 90% or more at a wavelength of around 535 nm and has little deterioration due to radiation irradiation.
  • the inorganic compound powder preferably has a small particle size and a narrow particle size distribution. Specifically, an average particle size of 3 ⁇ m or less and a particle size distribution (standard deviation) of 2 ⁇ m or less, more preferably an average particle size of 1 ⁇ m or less and a particle size distribution of 1 ⁇ m or less are preferred.
  • the content of the reflecting material is preferably in the range of 30 to 80% by mass in terms of the mass ratio (%) of the reflecting material / (reflecting material + resin).
  • an ultraviolet curable resin having an acryloyl group can be used in addition to a colorless transparent resin such as an epoxy resin, a polyester resin, an acrylic resin, and a phenol resin.
  • a white resin that does not absorb strongly visible light in the vicinity of 500 to 600 nm can be used.
  • a reflective material paint containing these reflective materials and resins may be used as the partition wall material.
  • the reflective layer 7 may be formed by forming a vapor deposition film of a highly reflective material such as a metal such as Ag, Au, Al, or Ni on the partition wall surface (or phosphor surface). May be used.
  • a highly reflective material such as a metal such as Ag, Au, Al, or Ni
  • the reflective layer may be provided in advance on the substrate 5, and the above materials are used as the reflective layer.
  • the phosphor part was processed and prepared from a phosphor plate, but the phosphor part may be formed on a substrate as a powder after forming the phosphor by baking, as a paste,
  • the scintillator element phosphor part may be formed by using a method in which a partition wall is first formed on a substrate and then a phosphor paste is poured.
  • a partition wall structure is formed on the substrate in advance.
  • a resin that is a partition wall structure material is processed using a known method such as chemical etching, screen printing, photoresist, sand blasting, photosensitive glass, dicing, and the like.
  • the above process is performed so that the side wall of the partition wall has a taper with respect to the substrate.
  • the groove pattern may be formed using photosensitive glass, photosensitive resin, or the like.
  • partition wall material Any known material such as metal or resin can be used as the partition wall material.
  • any known substrate for holding the scintillator element may be used.
  • a carbon substrate or a glass substrate may be used as the flat substrate.
  • the light receiving element 4 a known photodetector such as a photomultiplier tube, a photodiode, or a PIN photodiode can be used. It is preferable to join the scintillator elements of the two-dimensional array type scintillator so as to correspond to the plurality of light receiving elements of the photodetector.
  • the scintillator element 3 and the light receiving element 4 may be joined directly or via an adhesive layer, and UV curable resin, thermosetting resin, hot melt resin, or the like can be used for the adhesive layer.
  • Each scintillator element is preferably joined so as to correspond to each of the plurality of light receiving elements of the photodetector.
  • a scintillator element divided by light-shielding partition walls is used as a two-dimensional array type scintillator.
  • a plurality of photodetectors may be combined, or a plurality of scintillator elements and one photodetector may be combined.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the scintillator.
  • the plate was polished with a commercially available paper file (manufactured by Sankyo Co., Ltd.) to obtain a plate having a thickness of 500 ⁇ m (thickness).
  • a groove was formed in a lattice pattern using a slicer (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) with a groove width of 30 ⁇ m (on the substrate side), a groove depth of 500 ⁇ m, a groove pitch of 150 ⁇ m, and a taper angle ( ⁇ ) of 88 degrees (groove opening). Part has a groove width of 40 ⁇ m).
  • alumina (Al 2 O 3 ) particles (White Morundum # 800 (average particle size: 20 ⁇ m) manufactured by Showa Denko KK) are used as ceramic particles. ) was sprayed at an air pressure of 0.5 MPa from a direction perpendicular to the substrate.
  • ceramic particles were arranged on the side surface of the phosphor portion 9 at a depth of about 1 ⁇ m from the surface so as to have an average density of 1000 particles / 10000 ⁇ m 2 .
  • the arrangement of the ceramic particles in the depth direction on the phosphor surface was performed by observation of a cross section of the phosphor portion with a laser microscope (VK-8500, manufactured by Keyence Corporation).
  • the particle distribution (density (number / ⁇ m 2 )) on the phosphor part surface was counted by observing the phosphor part surface with a scanning electron microscope.
  • a partition wall 6 (also serving as a reflection layer) was formed by pouring titanium oxide paint (manufactured by Ishihara Sangyo) as a partition wall material. After the partition wall (reflective layer) was formed, the upper surface was polished again, and the phosphor portion 9 was taken out to obtain a scintillator (radiation detector).
  • Example 1 Comparative Example 1 (no taper processing)
  • a scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the partition wall width was set to 30 ⁇ m and the taper angle ( ⁇ ) was set to 90 degrees during groove processing.
  • the taper angle ( ⁇ ) is 90 degrees, the ceramic particles are not easily attached to the side surface of the scintillator element, and it is difficult to arrange the ceramic particles on the side surface.
  • Comparative Example 2 (without ceramic particles) A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that ceramic particles were not arranged.
  • Comparative example 3 (disposing ceramic particles deep) A scintillator was produced in the same manner as in Example 1 except that the spraying pressure when placing the ceramic particles was increased and the ceramic particles were placed to a depth of 20 ⁇ m.
  • Example 2 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that alumina particles (AO-509 (manufactured by Admatechs Co., Ltd.) (average particle size: 10 ⁇ m)) were used as ceramic particles.
  • alumina particles AO-509 (manufactured by Admatechs Co., Ltd.) (average particle size: 10 ⁇ m)
  • Example 3 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that TiO 2 particles (average particle size 20 ⁇ m) prepared by classifying with ceramic particles # 800 instead of alumina were used.
  • Example 4 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that ZrO 2 (zirconium oxide) particles (manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industries, Ltd. (particle size: 7 to 10 ⁇ m)) were used instead of alumina particles.
  • ZrO 2 zirconium oxide particles
  • Example 5 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that SiC particles (Green Denstic # 800 (average particle size: 20 ⁇ m) manufactured by Showa Denko) were used instead of alumina.
  • SiC particles Green Denstic # 800 (average particle size: 20 ⁇ m) manufactured by Showa Denko
  • Example 6 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that WC (tungsten carbide) powder (manufactured by Shin Nippon Metal Co., Ltd., WC-90 (particle size: 7.5 to 12 ⁇ m)) was used instead of the ceramic particles.
  • WC tungsten carbide
  • Example 7 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that TiN particles (average particle size 20 ⁇ m) prepared by classification using a # 800 filter instead of ceramic particles were used.
  • Example 8 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that ceramic particles were replaced with alumina and BC particles (average particle size 20 ⁇ m) prepared by classification using a # 800 filter were used.
  • Example 9 A scintillator was prepared in the same manner as in Example 1 except that ZnO particles (LPZINC-5 (average particle size: 5 ⁇ m) manufactured by Sakai Chemical Industry) were used instead of the ceramic particles.
  • ZnO particles LZINC-5 (average particle size: 5 ⁇ m) manufactured by Sakai Chemical Industry
  • the phosphor portion (side surface) has a taper structure and the ceramic particles are present at a depth within 1 to 10 ⁇ m from the surface, the chip and crack of the phosphor portion are greatly improved.
  • Example 10 After mixing 100 g of LaBr 3 (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 1.01 g of CeBr 3 , it was melted by heating at 800 ° C. for 1 hour in an electric furnace under an inert gas atmosphere, and 3.7 ° C./hr. To obtain a LaBr 3 : Ce plate. The obtained plate material was cut into a 60 mm square with a cutter, and then adhered to an alkali-free glass substrate (AN100, manufactured by Asahi Glass Glass Co., Ltd.) on which an Ag reflective layer with a polyester resin protective layer was formed with an adhesive (epoxy resin). .
  • AN100 alkali-free glass substrate
  • This plate was planarly polished using a commercially available paper file (manufactured by Sankyo Co., Ltd.) to obtain a 300 ⁇ m (thickness) plate. After polishing, a groove was processed in a lattice pattern using a slicer (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) with a groove width of 40 ⁇ m (groove opening side), a groove depth of 300 ⁇ m, a groove pitch of 150 ⁇ m, and a taper angle ( ⁇ ) of 88 degrees.
  • a slicer manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.
  • ceramic particles alumina particles (White Morundum # 800 (average particle size 20 ⁇ m) manufactured by Showa Denko KK)) were applied to the phosphor portion using a small direct pressure (pressurized tank) air gun with an air pressure of 0. Sprayed as 5 MPa.
  • Example 1 A test was applied in the same manner as in Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3. However, the presence of ceramic particles at a depth of 1 to 10 ⁇ m from the side surface of the phosphor also caused fluorescence in the LaBr 3 phosphor. The effect similar to Example 1 was confirmed with respect to chipping and cracks on the surface of the body in contact with the light receiving element.
  • Example 11 Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, except that the phosphor plate was made of Gd 2 O 2 S phosphor (Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F) instead of CsI phosphor A scintillator was created and tested with each load applied. The presence of ceramic particles of 1 to 20 ⁇ m at a depth of 1 to 10 ⁇ m from the side surface of the phosphor gave Gd 2 O 2 as in the case of the CsI phosphor. In the S phosphor, the effect was confirmed as in Example 1.
  • Gd 2 O 2 S phosphor Gd 2 O 2 S: Pr, Ce, F

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Abstract

　本発明は、区画化された二次元アレイ型シンチレータにおいて、荷重がかかった際のヒビや割れを防止したシンチレータを提供する。本発明のシンチレータは、五方を区画で仕切られたシンチレータ素子が二次元に配置された二次元アレイ型のシンチレータであって、該シンチレータ素子が３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、該シンチレータ素子内部の蛍光体の基板側の面積と深さの比が０．００７５以上であり、蛍光体側面のテーパ角（θ）が基板に対し８０～８９度または９１～１００度となっており、蛍光体側面から１～１０μｍの深さに平均粒径で１～２０μｍのセラミックス粒子が存在し、且つ、蛍光体表面から１０μｍを超える深さに存在しないことを特徴とする。

Description

シンチレータ
　本発明は、放射線検出用二次元アレイ型のシンチレータに関する。
　Ｘ線画像診断のごとき放射線画像による診断は医療現場において広く用いられており、近年、放射線検出器を用いた放射線イメージングシステムが普及している。このシステムは二次元の放射線検出器にて画像データを電気信号として取得し、この信号を処理することでモニタ上に表示させる。
　放射線イメージングシステムとして近年、特にＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の開発が進んでいる。
　これは、検出素子によって、Ｘ線を、検出素子が検出可能な光或いは電気信号に変換する部分と、変換されたものを電気信号として検出する素子からなり、検出素子を二次元に配置することで画像がえられる。
　放射線画像を得るための放射線（平面）検出器には直接方式と間接方式がある。直接方式はＸ線をａ－Ｓｅ等の光電変換膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。
　一方、間接方式はシンチレータ層によりＸ線を可視光に変換し、変換された可視光を光検出器により信号電荷に変換して、電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。
　間接方式は、直接方式に比して、耐高電圧特性を必要としない、熱的安定性が高いなどにより、広く用いられている。しかしながらシンチレータ層で発生した光が光検出器へと到達する迄に散乱が生じるため、直接方式に比して鮮鋭性が低くなるという課題がある。
　間接方式において主に用いられているシンチレータとしては、蒸着型と塗布型がある。
　蒸着型は、例えばＣｓＩ：Ｎａのような蛍光体を蒸着して柱状結晶を作成して用いるものである。柱状結晶の光ファイバー効果により光散乱をある程度抑制して受光部へ導くことで高い鮮鋭性を示す。しかしながら、蒸着でＸ線吸収に十分な膜厚の柱状結晶を作製するには時間がかかるという課題がある。また、膜厚を厚くしすぎると光散乱が大きくなり鮮鋭性が低下する。
　一方、塗布型は、例えばＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂのような蛍光体微粒子を樹脂バインダと溶媒で塗料化し、基板へと塗布して用いるものである。粒子間での反射を利用して光散乱を抑制しているが、蒸着型に比して光散乱が大きく鮮鋭性は低くなっている。
　上記のように間接方式ではシンチレータ層での光散乱のため鮮鋭性が低下する課題がある。これに対し、シンチレータ層を検出素子単位で隔壁等により区切った、二次元アレイ型のものが提案されている（例えば、特許文献１）。
　二次元アレイ型のシンチレータ層としては、隣り合うシンチレータ素子同士が遮光性の隔壁で区切られており、１つのシンチレータ素子と複数の光検出器とが組み合わさっても良く、また、複数のシンチレータ素子と１つの光検出器が組み合わさっても良いが、１つのシンチレータ素子と１つの光検出器が対応するように画素が形成されているものが有利に用いられる。
　この様な二次元アレイ型のシンチレータ層を作成するには特開平５－１８８１４８号公報に記載のシリコン隔壁構造体に蛍光体を埋め込む方法や、特許文献２に記載の紫外線硬化樹脂やガラスペースト、金属の隔壁構造体に蛍光体を埋め込む方法、或いは、特許文献３や特許文献４に記載の、蛍光体を溝加工して隔壁を埋め込む方法が提案されている。結晶や粉体のシンチレータ材料を用いることが提案されており、例えば、前記特許文献２ではＧｄ2Ｏ2ＳやＹ2Ｏ2Ｓ、ＺｎＳ、ＣｓＩ粉体、を隔壁構造体に充填、特許文献５ではＧｄ2Ｏ2Ｓを溝加工、前記特許文献４ではＧｄ2Ｏ2ＳやＣｓＩ、ＣａＷＯ4粒子を樹脂バインダと溶媒で塗料化して塗布後、溝加工を行い、隔壁を埋め込む方法をとっている。
　この区画化シンチレータにおいて、シンチレータ素子の受光部と対向する面は、欠けやヒビがあると受光部へと適切に光が導かれなくなるため、輝度の低下に繋がり、輝度バラツキや画欠につながる。
　Ｘ線撮像装置に組み込んだ際には人体からかかる荷重や移動時・使用時にかかる荷重、衝撃に耐える必要がある。しかしながら、従来の二次元アレイ型シンチレータにおいては、放射線撮像装置に組み込んだ際に想定される衝撃に対して、シンチレータ素子の受光部と接する面において、ヒビや割れが発生するという問題があった。
特開平５－１８８１４８号公報 特開２００２－２２８７５７号公報 特開２００４－６１４９２号公報 特開２００４－１６３１６９号公報 特開２００３－１４８５３号公報
　従って、本発明の目的は、区画化された二次元アレイ型シンチレータにおいて、荷重がかかった際のヒビや割れを防止したシンチレータを提供することにある。
　我々は鋭意検討の結果、二次元アレイの型シンチレータにおいて、上記課題は以下の手段により達成されることを見出した。
　１．五方を区画で仕切られたシンチレータ素子が二次元に配置された二次元アレイ型のシンチレータにおいて、該シンチレータ素子が３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、該シンチレータ素子内部の蛍光体の基板側の面積に対する厚さの比が０．００７５以上であり、蛍光体側面のテーパ角（θ）が基板に対し８０～８９度または９１～１００度となっており、蛍光体側面から１～１０μｍの深さに平均粒径で１～２０μｍのセラミックス粒子が存在し、且つ、蛍光体表面から１０μｍを超える深さに存在しないことを特徴とするシンチレータ。
　２．前記蛍光体の母体がＣｓＩであることを特徴とする前記１に記載のシンチレータ。
　３．前記蛍光体の母体がＬａＢｒ3であることを特徴とする前記１に記載のシンチレータ。
　４．前記蛍光体の母体がＧｄ2Ｏ2Ｓであることを特徴とする前記１に記載のシンチレータ。
　５．前記セラミックス粒子が１～１０００個／１００００μｍ2の割合で蛍光体側面に存在することを特徴とする前記１～４のいずれか１項に記載のシンチレータ。
　本発明により、放射線撮像装置に組み込んだ際の衝撃に対しても、シンチレータ素子が受光部と接する面においてヒビや割れが発生することなく、従って輝度の低下がない鮮鋭性の高いシンチレータが得られる。
本発明による放射線検出器（シンチレータ）の実施形態の一例を示す。 本発明による放射線検出器（シンチレータ）の実施形態の別の一例を示す。
　以下、本発明の放射線検出器（二次元アレイ型シンチレータ）及びその製造方法について、以下、図を用いて説明する。
　図１に、本発明の二次元アレイ型シンチレータ１の実施形態の一例を示す。このシンチレータは、複数の柱状のシンチレータ素子３が（二次元）格子状に配列した構成であり、柱状のシンチレータ素子３は、柱状の蛍光体部９と、蛍光体部９の側面四区画、基板５上に設けられた隔壁６の五区画で仕切られ、蛍光体部９の側面の隔壁６に接した四面には全て反射層７が備えられており、また、蛍光体部９の隔壁６に接する側面四面と直交する一方の面には、同じく二次元アレイ型受光部２上に設けられた受光素子４が配置される。また、受光素子４が設けられた面と平行な面（対向面）の一区画にも反射層７が隔壁６の一部で支持され設けられている。
　尚、図は放射線検出器の一部であって、一つの方向（紙面、横方向）に隔壁６により所定の間隔で隔てられ配列した３個のシンチレータ素子３を示しているが、この方向と直交する方向（紙面に直交する方向）にも複数のシンチレータ素子３が同様の構造で配列している（図１）。
　本発明の放射線検出器は、前記五方を区画で仕切られたシンチレータ素子３が二次元に配置された二次元アレイ型のシンチレータであって、該シンチレータ素子３が、３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、該シンチレータ素子３の蛍光体部９の基板側の面積に対する厚さの比が０．００７５以上であり、且つ、蛍光体部９が基板に対し８０～８９度、または９１～１００度のテーパ角（θ）をもった壁を有しており、蛍光体部９の側面（壁）の表面から１～１０μｍの深さに１～２０μｍのセラミックス粒子８が存在し、且つ、蛍光体表面から１０μｍを超える深さには存在しないことを特徴とする。
　所定の解像度を得るためには、二次元アレイ型の配置において、ピッチは、３５０μｍ以下であり、２０μｍ以上、３５０μｍ以下であることが好ましい。３５０μｍを超えるとシンチレータとしての所定の解像度が得られず、また、２０μｍ以上とすることで、加工等に必要な精度がより現実的なレベルとなり好ましい。
　また、シンチレータ素子において蛍光体部の厚さ（受光素子４とこれに対向する面との距離）は１００μｍ～３０００μｍの範囲が好ましく、蛍光体部の受光素子と接する面の面積は２０×２０μｍ～３５０×３５０μｍの範囲であることが好ましい。
　蛍光体部の厚みが余りに薄い場合所定の感度が得られず、また厚すぎても、Ｘ線吸収分以上は発光に寄与しないため効果がない。
　蛍光体部の受光素子側の開口面積と厚さの比は、所定以上の値をもっており、蛍光体部の厚さが面積に対し所定以上ある方が感度の点で好ましい。
　そのため、蛍光体部の基板側の面積と厚さの比（厚さ（μｍ）／面積（μｍ2）＝アスペクト比）は、０．００７５以上、好ましくは、０．００９以上である。また、余りに大きい場合には、強度や加工の面で困難となるため、上限としては０．１２以下であることが好ましい。
　シンチレータ素子３における蛍光体部９は、Ｘ線やγ線などを受光することにより光を発生するもので、希土類系蛍光体等の公知の蛍光体材料からなる。
　本発明に適用可能な蛍光体材料は、公知のいかなるものでも構わないが、シンチレータへの要求特性に合わせて任意に選択できる。蛍光体材料母体としては具体的には、ＣｓＩ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｌｕ2Ｏ2Ｓ、Ｙ2Ｏ2Ｓ、ＣｅＢｒ3、ＬａＣｌ3、ＬａＢｒ3、ＬａＩＬｕＳｉＯ5、Ｂａ（Ｂｒ，Ｆ，Ｉ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明に適用可能な賦活剤原料としては、公知のいかなるものでも構わないが、発光波長等の要求特性に合わせて任意に選択できる。具体的には、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｅｕ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｐｒ等の化合物が挙げられる。特にＣｓＩ：Ｔｌや、ＣｅＢｒ3、ＬａＢｒ3：Ｃｅ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ，Ｐｒ，Ｅｕ，ＣｅがＸ線吸収と発光輝度の観点から好適に用いることが出来る。
　蛍光体の作成には既存のいかなる方法を用いても構わない。
　本発明において、テーパ構造をもつ蛍光体部側面にセラミックス粒子を配置するには、板状の蛍光体からの加工により作成する方法が好ましい。
　二次元アレイ型シンチレータのシンチレータ素子の作成の一例においては、蛍光体を先ず、板状に形成・加工した後、蛍光体板に、スライシング、ダイシング等によって隔壁形成用の溝加工を行う。溝加工の後、隔壁材料を用いて隔壁を形成する。
　蛍光体板を区切る溝加工（隔壁用）には、ケミカルエッチングや、フォトレジスト、感光性ガラス、まｔ、スクリーン印刷、サンドブラスト、ダイシングなど公知のいかなるものを用いることができる。これらを用いて、蛍光体部側面が基板に対しテーパをもった構造となるよう上記加工を行う。図１に記載のθがテーパ角である。
　溝加工により、区画構造を作成した後、隔壁材料を埋め込む方法を用いて二次元アレイ型シンチレータを形成することができる。隔壁材料としては、金属、樹脂等、公知のいかなるものも用いることができる。後述の反射材料塗料を同時に隔壁材料として用い隔壁の形成と反射層の形成を一度に行ってもよい。
　なお、テーパ角θは８０°＜θ＜１００°で設定できる。９０°＜θは、上記のように区画構造の溝部に反射材料を埋め込んだ後、基板と反対側に反射層を形成し、基板と蛍光体部を剥離する事で作製できる。
　図２に、この方法により作成したシンチレータ（素子）構造の一例を示す。
　反射層７付き基板５上に蛍光体部９が形成され、溝加工を基板反射層が露出するまで行った後、形成された溝に隔壁を埋め込み二次元アレイ型シンチレータを作成する。ここでは隔壁６を反射材料で構成している。なお、８は蛍光体部側面に配置されたセラミックス粒子また４は受光素子を示す。
　本発明は、蛍光体部９側面にセラミックス粒子を配置することを特徴とする。
　蛍光体部９側面へセラミックス粒子を配置するにはシンチレータ素子隔壁面（乃至蛍光体部側面）が基板に対しテーパをもった構造とすることがよいが、テーパが強すぎると蛍光体部分の体積が減少し、シンチレータ単位体積当たりの蛍光体量が大きく減少してしまう。従って、蛍光体部が基板に対して、８０～８９度、または、９１～１００度のテーパ角（θ）をもつ必要がある。８０度未満、また１００度を超えるとテーパの場合、蛍光体部分の体積が減少し、シンチレータ単位体積当たりの蛍光体量が大きく減少してしまうほか、割れ、ヒビ等が起こりやすく強度が低下する。
　蛍光体板に側面がテーパ構造をもった溝加工を行った後、蛍光体を区切る溝加工された蛍光体部側面に、セラミックス粒子（平均粒径１～２０μｍの）をエアーガン、スプレーガン等を用いて所定の圧力で吹きつける。これにより、セラミックス粒子が蛍光体部側面の表面から蛍光体内にある程度侵入する。セラミックス粒子の粒径が大きいと（２０μｍを超えた場合）、蛍光体に損傷を与えることがあり、また１μｍより小さい場合には、蛍光体中に入り込むことができない。
　ここにおいて、平均粒径は数平均粒径であり、セラミックス粒子の投影面積を同面積の円像に換算したときの直径（円相当径）をいう。走査型電子顕微鏡を用い１０００個の粒子の平均から求める。
　セラミックス粒子は、好ましくは、蛍光体表面から１～１０μｍの深さまでに配置する。１～１０μｍの深さに配置するとは、少なくとも、セラミックス粒子の粒子先端が蛍光体の深さ方向に表面から１～１０μｍの深さに侵入し、蛍光体表面から１０μｍを超える深さには存在しないことを指す。
　エアーガン或いはスプレーガン等の吹きつけ圧が高いほど、セラミックス粒子は蛍光体の内部まで侵入する。通常、０．００５～１．５ＭＰａの範囲で吹きつける。粒子径が大きいほど吹きつけ圧力は小さくても良い。
　１０μｍの深さを超えて入り込む粒子がある場合には蛍光体自身の損傷画起こる場合があり感度低下がおこる。また蛍光体の強度の低下がおこり耐久性に問題が生じる。
　セラミックス粒子が、蛍光体部側面の表面から蛍光体深さ方向にどの程度侵入しているか、また１０μｍを超えて侵入している粒子があるかは、セラミックス粒子配置後に、セラミックス粒子が配置された蛍光体部断面をスライスして、走査型電子顕微鏡（例えばレーザー顕微鏡（ＶＫ－８５００、キーエンス社製））で観察することで、確認することができる。
　セラミックス粒子は蛍光体に完全に埋まって配置されても一部が埋まって配置されてもどちらでも構わない。多くはセラミックス粒子表面が蛍光体表面に一部埋まって侵入した状態にあることが好ましいが、要は粒子先端（或いは粒子の一部）が１０μｍを超えて侵入したセラミックス粒子がないことである。
　また、１μｍの深さに侵入している状態とは粒子が蛍光体面に付着（固着）している状態であり、１μｍ未満では粒子が表面に保持できない状態を意味し、実質的に粒子の蛍光体側面への付着（固着）がない。
　余り深い位置までセラミックス粒子が分布する場合、例えば、蛍光体表面から１０μｍを超えて内部に粒子が侵入し分布する状態となる場合（即ち、１０μｍよりも深い内部に粒子の一部がかかってセラミックス粒子が侵入するとき）には、前記のように、蛍光体強度の低下に繋がるため、少なくとも１０μｍよりも深い内部にセラミックス粒子が入り込まないことが必要とされる。
　蛍光体表面から１０μｍを超える深さにセラミックス粒子が侵入しない（存在しない）ということは、セラミックス粒子の９８％以上が１～１０μｍの深さに存在するということをいう。断面観察によりセラミックス粒子１００～１０００個を観察し個数をカウントすることで確認できる。
　また、セラミックス粒子は、蛍光体部側面を構成する表面に１～１０００個／１００００μｍ2の割合で存在するのがよい。但し、これも多すぎるとかえって強度の低下に繋がるため、好ましくは１００個／１００００μｍ2以下である。
　蛍光体部側面を構成する表面におけるセラミックス粒子の分布についても、蛍光体部表面を走査型電子顕微鏡にて観察しカウントすることが出来る。
　本発明において、このように、蛍光体部側面を構成する表面にセラミックス粒子を存在させることが何故に荷重がかかった際のヒビや割れを防止出来るのかは不明であるが、蛍光体表面（１～１０μｍの深さ）にセラミックス粒子による微少な割れ多数形成させることで荷重がかかったときの応力を分散し抑制でき大きな割れや欠けをなくすことが出来るものと考えている。
　本発明において、用いられるセラミックス粒子としてはＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＺｎＯなど、蛍光体に対し化学的に不活性なセラミックスであれば公知のいかなるものを用いても構わない。セラミックス粒子を配置する手段は前記のエアーガン、スプレーガンや、熔射など、所定の圧を用いて、吹きつけ等を行うことの出来る公知のいかなる手段を用いてもよい。
　シンチレータ素子３を保持する基板は公知のいかなるものを用いてもよく、平坦な基板としては例えば、カーボン基板やガラス基板を用いることが出来る。
　シンチレータ素子隔壁６上には反射層７が設けられている。
　反射層７形成する反射剤としては、有機樹脂中に無機化合物粉末を反射材として含有せしめたものがあげられる。
　反射剤としては、５３５ｎｍ前後の波長で光反射率が９０％以上確保でき、しかも放射線照射による劣化の少ない、酸化チタンや酸化亜鉛、アルミナ、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム等の白色材料である無機化合物粉末が好ましい。無機化合物粉末は粒子径が小さく且つ粒子径分布が狭いものが好ましい。具体的には、平均粒子径３μｍ以下、粒子径分布（標準偏差）２μｍ以下、より好ましくは平均粒子径１μｍ以下、粒子径分布１μｍ以下のものが好ましい。反射材の含有量は、反射材／（反射材＋樹脂）の質量比（％）で３０～８０質量％の範囲が好ましい。
　有機樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの無色透明樹脂のほか、アクリロイル基を有する紫外線硬化樹脂が使用できる。また、５００～６００ｎｍ付近の可視光に強い吸収のない白色の樹脂を用いることができる。
　またこれらの反射材料および樹脂を含有する反射材料塗料を隔壁材料として用いてもよい。
　また反射層７としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ等の金属など、高反射率の材料の蒸着膜等を隔壁表面（或いは蛍光体表面）に形成し構成してもよく、公知のいかなるものを用いても構わない。
　また、光検出器が設けられた面と平行な面に設けられる反射層の場合には、基板５上に予め設けられた反射層であってもよい、反射層としては前記の材料が用いられる。
　蛍光体部は、蛍光体板から加工し作成する例を挙げたが、蛍光体部は、焼成により蛍光体を作成後、粉体とし、ペースト状として、基板上に形成してもよく、また、例えば、先ず、基板上に隔壁を形成したのち、蛍光体ペーストを流し込み作成する方法を用いてシンチレータ素子蛍光体部を作成してもよい。
　この場合には予め基板上に隔壁構造を形成する。隔壁の形成には、隔壁構造材料である例えば、樹脂を、前記同様に、ケミカルエッチングやスクリーン印刷、フォトレジスト、サンドブラスト、感光性ガラス、ダイシングなど公知の方法を用い加工する。この場合隔壁側面が基板に対しテーパをもった構造となるよう上記加工を行う。また、感光性ガラス、感光性樹脂等を用いて溝パターンを形成してもよい。
　隔壁材料としては、金属、樹脂等、公知のいかなるものも用いることが出来る。
　シンチレータ要素（素子）を保持する基板は公知のいかなるものを用いてもよく、平坦な基板としては例えば、カーボン基板やガラス基板を用いることが出来る。
　受光素子４としては、光電増培管、フォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード等の公知の光検出器を用いることができる。二次元アレイ型のシンチレータの各シンチレータ素子を、光検出器の複数の各受光素子とそれぞれ対応するように接合することが好ましい。シンチレータ素子３と受光素子４の接合は直接でも接着剤層を介してでもよく、接着剤層はＵＶ硬化樹脂や熱硬化樹脂、ホットメルト樹脂などを用いることが出来る。
　各シンチレータ素子を、光検出器の複数の各受光素子とそれぞれ対応するように接合することが好ましい形態であるが、二次元アレイ型のシンチレータとしては、遮光性の隔壁で区切られたシンチレータ素子と複数の光検出器とが組み合わさっても良く、また、複数のシンチレータ素子と１つの光検出器が組み合わさっても良い。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。
　実施例１
　以下によりシンチレータを作成した。図２にシンチレータの構成を模式的に示した。
　ＣｓＩ（関東化学　特級）１００ｇを電気炉にて６５０℃で１時間加熱して溶融後、３．９ｇのＴｌＩを添加し、熱分解処理後３．７℃／ｈｒで室温まで冷却し、ＣｓＩ：ＴｌＩ板材を得た。得られた板材を６０ｍｍ角に断裁機にて切断後、ポリエステル樹脂保護層付きのＡｇ反射層７が形成された基板５（アモルファスカーボン・黒鉛複合体基板（三菱鉛筆社製））に接着剤（エポキシ樹脂）で貼り付けた。この板を市販の紙ヤスリ（三共社製）を用いて平面研磨し５００μｍ（厚み）の板とした。研磨後、スライサー（東芝機械社製）を用いて溝幅３０μｍ（基板側で）、溝深さ５００μｍ、溝ピッチ１５０μｍ、テーパ角（θ）８８度で格子状に溝加工を行った（溝開口部は溝幅４０μｍ）。
　溝加工後、セラミックス粒子として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粒子（昭和電工社製ホワイトモランダム＃８００（平均粒径２０μｍ））を用い、これを蛍光体部に、エアスプレー（小型直圧式エアーガン）を用いて、基板に対し垂直方向から、エアー圧力０．５ＭＰａで吹きつけた。
　これにより蛍光体部９の側面に表面から１μｍ程度の深さで、セラミックス粒子を平均１０００個／１００００μｍ2の密度となるよう配置した。セラミックス粒子の蛍光体表面への深さ方向の配置は蛍光体部断面のレーザー顕微鏡（ＶＫ－８５００、キーエンス社製）観察にて行った。また蛍光体部表面の粒子の分布（密度（個／μｍ2））については蛍光体部表面を走査型電子顕微鏡で観察しカウントした。
　セラミックス粒子を配置後、隔壁材料として、酸化チタン塗料（石原産業製）を流し込むことで隔壁６（反射層を兼ねる）を形成した。隔壁（反射層）形成後、上面を再度研磨し蛍光体部９を出すことでシンチレータ（放射線検出器）とした。
　比較例１（テーパ加工なし）
　実施例１において、溝加工の際、隔壁幅を３０μｍとし、テーパ角（θ）を９０度とした以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。テーパ角（θ）９０度の場合、セラミックス粒子のシンチレータ素子側面への付きが悪く、側面に配置することが困難であった。
　比較例２（セラミックス粒子なし）
　セラミックス粒子を配置しない以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　比較例３（セラミックス粒子を深い位置に配置）
　セラミックス粒子を配置する際の吹きつけ圧力をあげ、２０μｍの深さにまで配置した以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例２
　セラミックス粒子として、アルミナ粒子（（株）アドマテックス製ＡＯ－５０９（平均粒径１０μｍ））を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例３
　セラミックス粒子をアルミナに代えて＃８００番のフィルタにより分級し作成したＴｉＯ2粒子（平均粒径２０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例４
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、ＺｒＯ2（酸化ジルコニウム）粒子（第一希元素化学工業社製（粒径７～１０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例５
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、ＳｉＣ粒子（昭和電工製グリーンデンシック＃８００（平均粒径２０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例６
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、ＷＣ（タングステンカーバイド）粉（新日本金属社製、ＷＣ－９０（粒径７．５～１２μｍ）を使用した以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例７
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、＃８００番のフィルタを用いて分級して調製したＴｉＮ粒子（平均粒径２０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例８
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、＃８００番のフィルタを用い分級して調製したＢＣ粒子（平均粒径２０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　実施例９
　セラミックス粒子をアルミナに代えて、ＺｎＯ粒子（堺化学製ＬＰＺＩＮＣ－５（平均粒径５μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてシンチレータを作成した。
　（評価）
　作成した、各シンチレータに対し、可搬型シンチレータでの使用を想定し、２．４５×１０-1ＭＰａの荷重を５分間かける操作を１００回繰り返した後、蛍光体内の欠けやヒビの評価を顕微鏡観察にて行った。シンチレータの受光素子と接する面について、シンチレータ素子１０００個についてヒビや欠けを評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　蛍光体部（側面）がテーパ構造をもち、その表面から１～１０μｍ以内の深さにセラミックス粒子が存在する本発明のシンチレータは、蛍光体部の欠けやヒビが大きく改良されることが分かる。
　実施例１０
　ＬａＢｒ3（高純度化学研究所社製）１００ｇと１．０１ｇのＣｅＢｒ3を混合後、不活性ガス雰囲気下で電気炉にて８００℃で１時間加熱して溶融し、３．７℃／ｈｒで室温まで冷却して、ＬａＢｒ3：Ｃｅ板材を得た。得られた板材を６０ｍｍ角にカッターにて切断後、ポリエステル樹脂保護層付きのＡｇ反射層が形成された無アルカリガラス基板（ＡＮ１００、旭硝子ガラス社製）に接着剤（エポキシ樹脂）で貼り付けた。この板を市販の紙ヤスリ（三共社製）を用いて平面研磨し３００μｍ（厚み）の板とした。研磨後、スライサー（東芝機械社製）を用いて溝幅４０μｍ（溝開口部側）、溝深さ３００μｍ、溝ピッチ１５０μｍ、テーパ角（θ）８８度で格子状に溝加工を行った。
　溝加工後、セラミックス粒子（アルミナ粒子（昭和電工社製ホワイトモランダム＃８００（平均粒径２０μｍ）））を蛍光体部に小型直圧式（加圧タンク式）エアーガンを用いて、エアー圧力０．５ＭＰａとして吹きつけた。
　前記実施例１、また比較例１、２、３と同様に荷重をかける試験を行ったが、蛍光体側面から１～１０μｍの深さにセラミックス粒子が存在することでＬａＢｒ3蛍光体においても蛍光体の受光素子と接する面の欠け、ヒビに対し実施例１と同様の効果が確認された。
　実施例１１
　ＣｓＩ蛍光体に代えてＧｄ2Ｏ2Ｓ蛍光体（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ、Ｃｅ、Ｆ）で蛍光体板を作成した以外は前記実施例１、また比較例１～３と同様にそれぞれシンチレータを作成し、荷重をかけてそれぞれ試験を行ったが、蛍光体側面から１～１０μｍの深さに１～２０μｍのセラミックス粒子が存在することで、ＣｓＩ蛍光体と同様に、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ蛍光体においても実施例１と同様に効果が確認された。
　以上、ＬｕＢｒ3蛍光体、またＧｄ2Ｏ2Ｓ蛍光体においても、蛍光体側面がテーパ角をもち、また、蛍光体側面から１～１０μｍの深さにセラミックス粒子が存在するシンチレータにおいて、欠けやヒビが大きく改良されることが確認された。
　１　二次元アレイ型シンチレータ
　２　二次元アレイ型受光部
　３　シンチレータ素子
　４　受光素子
　５　基板
　６　隔壁
　７　反射層
　８　セラミックス粒子
　９　蛍光体部

Claims (5)

  1. 　五方を区画で仕切られたシンチレータ素子が二次元に配置された二次元アレイ型のシンチレータにおいて、該シンチレータ素子が３５０μｍ以下のピッチで二次元に配置されており、該シンチレータ素子内部の蛍光体の基板側の面積と厚さの比が０．００７５以上であり、蛍光体側面のテーパ角（θ）が基板に対し８０～８９度または９１～１００度となっており、蛍光体側面から１～１０μｍの深さに平均粒径で１～２０μｍのセラミックス粒子が存在し、且つ、蛍光体表面から１０μｍを超える深さに存在しないことを特徴とするシンチレータ。
  2. 　前記蛍光体の母体がＣｓＩであることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータ。
  3. 　前記蛍光体の母体がＬａＢｒ3であることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータ。
  4. 　前記蛍光体の母体がＧｄ2Ｏ2Ｓであることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータ。
  5. 　前記セラミックス粒子が１～１０００個／１００００μｍ2の割合で蛍光体側面に存在することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のシンチレータ。
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