WO2007105288A1

WO2007105288A1 - 放射線検出装置とその製造方法

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Publication number: WO2007105288A1
Application number: PCT/JP2006/304866
Authority: WO
Inventors: Shinji Furuichi; Hideo Nitta
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Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-20
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Abstract

　高精細で高分解能なＣＴ撮影像を得ることのできるマルチチャネルアレー放射線検出装置を開示している。放射線検出装置は、長さ方向と幅方向とに半導体光検出素子がマトリックス状に並んだ半導体光検出素子アレーと、その上にシンチレータ素子が半導体光検出素子と１対１になるように並んでいる。シンチレータ素子側面には、薄い金属光反射材層が形成されており、隣接する金属光反射材層間には重金属元素粒子を樹脂に混練した放射線遮蔽材層が充填されている。

Description

明細書

放射線検出装置とその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は放射線 CT装置、特に X線 CT装置に用いるのに適したマルチチャネルァレー放射線検出装置、特にそのシンチレータの構造に関する。

背景技術

[0002] 放射線 CT装置は MRIや PET (Positron Emission Tomography)に比べて短時間で断層撮影像が得られる。この特長を更に伸ばし、画像の高精度化、分解能を上げるためにマルチチャネルアレーの放射線検出装置が用いられつつある。放射線 CT装置では、被撮影物に関して放射線発生源と反対側に複数の放射線検出装置が円弧状に配置されている。シングルチャネルアレー放射線検出装置では、各放射線検出装置の中に長さ方向あるいは幅方向に放射線検出器が 8個ある、は 16個並んでいる。マルチチャネルアレー放射線検出装置では、例えば長さ方向に 64個と幅方向に 16個の放射線検出器がマトリックス状に並んでいる。放射線検出器が 1列に並んで、るシングルチャネルアレーを放射線検出器が m列に並んで!/、る mマルチチャネルアレーの放射線検出装置とすることによって、検査時間の短縮とともに高分解能で高精細化した断層像が得られる。

[0003] マルチチャネルアレー放射線検出装置では、 1台の放射線検出装置あたり、例えば 1024個の放射線検出器が 16列 X 64行に並んでいるので、用いられる放射線検出器の大きさが小さくなる。また、隣接する放射線検出器同士の間隔が小さくなる。そのために、各放射線検出器のシンチレータ素子が小さくなり隣接するシンチレータ素子の間隙が小さくなる。

[0004] マルチチャネルアレー放射線検出装置では個々の放射線検出器が小さくなるので、シンチレータ素子で生じた光がシンチレータ素子側面を通って放出するのを防ぎ出力の低下を防ぐためにシンチレータ素子側面に高い光反射率を持った光反射材を設ける必要がある。また、隣接するシンチレータ素子を通過した放射線が他のシンチレータ素子に入ることによる画像のブロードィ匕を防いで画像を高精細にするには放射線遮蔽材をシンチレータ素子側面近くに設ける必要がある。

[0005] シンチレータ素子が小さくなるとともに隣接するシンチレータ素子間の間隙が小さくなったので、シンチレータ素子側面に設けた光反射材の間に放射線遮蔽板を設けることが困難となってきた。

[0006] 放射線検出装置ではシンチレータ素子間にクロストークを防ぐために、タングステンや鉛など重金属元素板カゝらなる放射線遮蔽板が挿入されている。更に、シンチレ一タ素子と放射線遮蔽板との間に、光反射材が充填されてシンチレータ素子で発生した光のうちシンチレータ素子周辺へ漏れた光をシンチレータ素子へ返して検出効率を上げている。

[0007] 光反射材としては通常酸ィ匕チタン粉末などの白色顔料をエポキシ、ポリエステルなどの樹脂に混練したものが用いられており、光反射材は 90%前後の光反射率である。しかし、シンチレータ素子で発生した光がシンチレータ素子側面から放出されて光反射材に入ると、光反射材に含まれている榭脂によって減衰する。減衰のために、放射線検出装置の検出感度が低くなり、その減衰を補償するために更に光反射率の高、白色顔料を用いる必要があった。

[0008] また、白色顔料を榭脂に混練した光反射材はその厚さがかなり厚く少なくとも 100 μ mあるので、光反射材の厚さだけ放射線遮蔽板がシンチレータ素子側面力離れている。放射線遮蔽板がシンチレータ素子側面力も離れているために、低角度 (シンチレータ素子側面に対して小さな角度)で入射した放射線が放射線遮蔽板で遮蔽されて光反射材のみを通ってシンチレータ素子に入射することがあった。

[0009] 低角度で入射した放射線を遮蔽するためにシンチレータ素子間の間隙の幅に近い厚さをした重金属元素板力なる放射線遮蔽板を用いると、光反射材の厚みが薄くなり光反射材で放射線遮蔽板の反りを吸収できなくなる。そのために、シンチレータ素子を小さな間隙を介して精度よく長さ方向と幅方向とに並べて組み立てるのが困難となる。この問題は、マルチチャネルアレー放射線検出装置のようにシンチレータ素子間隙が狭い場合は顕著となる。

[0010] 放射線遮蔽材として、重金属元素板に代えて、重金属元素粉末を混練した榭脂を用いることが、特許文献 1、特許文献 2、特許文献 3、特許文献 4に提案されている。重金属元素粉末を混練した榭脂を放射線検出装置のシンチレータ素子間に挿入した放射線遮蔽材に用いることを検討して本発明に至った。

特許文献 1：特開平 5 - 264789号公報

特許文献 2：特開平 8 - 122492号公報

特許文献 3：特開 2002— 365393号公報

特許文献 4：特開 2003 - 28986号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] この発明の目的は、シンチレータ素子間隙が小さく放射線 CT用のマルチチャネルアレー放射線検出装置に適した放射線検出装置構造を提供する。

[0012] また、この発明の目的は、シンチレータ素子間の間隙中でシンチレータ素子側面に極めて近いところに放射線遮蔽材が挿入されたシンチレータ素子側面力入る放射線量を少なくした放射線検出装置を提供する。

[0013] 更に、本発明は、シンチレータ素子で発生した光の反射効率の高い反射材層がシンチレータ素子の側面に設けてあるので検出効率が向上した放射線検出装置を提供する。

[0014] 更に、本発明は、シンチレータ素子を精度よく並べることのできる放射線検出装置の製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明の放射線検出装置は、長さと幅方向とに平板状に並べられた複数の半導体光検出素子を持つ半導体光検出素子アレーと、

半導体光検出素子アレー上で各半導体光検出素子にその底面を取り付けて並んで V、る複数のシンチレータ素子と、

シンチレータ素子の底面力反対の上面を覆っている第一の光反射材層と、シンチレータ素子側面を覆っている金属膜からなる第二の光反射材層と、隣り合って並べられているシンチレータ素子側面を覆っている第二の光反射材層の間に充填した、重金属元素粒子を混練した榭脂からなる放射線遮蔽材層とを有する [0016] 前記本発明の放射線検出装置で、第二の光反射材層が、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金力もできていることが好ましい。また、第二の光反射材層の厚みが 0. 05〜5 mであることが好ましい。そして、第二の光反射材層がスパッタリングあるいは蒸着によってシンチレータ素子側面上に形成されていることが好ましい。また、第二の光反射材層の可視光に対する反射率が 88%超であることが好ましい。

[0017] 前記本発明の放射線検出装置で、放射線遮蔽材層が、周期律表の Nbから Biまで力も選ばれた重金属元素粒子を 90重量％以上と残部が実質的に榭脂であることが好ましい。そして、互いに隣り合つている 2つのシンチレータ素子の側面を覆っている隣接した 2つの第二の光反射材層間に挿入されている領域にある放射線遮蔽材層が含んでいる重金属元素粒子は、それら 2つの第二の光反射材層の間隙から ± 3 m以内の直径をした重金属元素粒子を少なくとも 3個と、残りがその重金属元素粒子よりも小さな直径の重金属元素粒子とからなることが好ましい。

[0018] 前記本発明の放射線検出装置で、第一の光反射材層は、酸化チタン粉末を混練した榭脂であることができる。

[0019] 本発明による放射線検出装置の製造方法は、長さと幅方向とに平板状に並べられた複数の半導体光検出素子を持つ半導体光検出素子アレーと、

半導体光検出素子アレーにある半導体光検出素子の長さと幅寸法のうち一方の寸法に相当する厚さを持ち、半導体光検出素子の長さと幅寸法のうち他方の寸法よりも大きな長さと完成させるべきシンチレータ素子高さよりも大きな幅を持つシンチレータ板複数枚とを用意し、

シンチレータ板の両面に金、銀、銅、アルミニウムあるいはそれらの合金をスパッタぁるいは蒸着して 0. 05〜5 m厚をした第二の光反射材層を形成し、

シンチレータ板の両面にある第二の光反射材層の一方の上に重金属元素粒子を混練した榭脂からなる放射線遮蔽材を塗布し、

放射線遮蔽材を塗布したシンチレ一タ板をシンチレータ板と放射線遮蔽材とが交互になるように積層し、その放射線遮蔽材を硬化して放射線遮蔽材層として、半導体光検出素子アレーの長さと幅寸法のうち一方の寸法に相当する厚さをしたシンチレータ板ブロックを形成し、シンチレータ板ブロックを、半導体光検出素子の長さと幅寸法のうち他方の寸法に相当する長さで完成させるべきシンチレータ素子高さよりも大きな厚さをした切断片に切断し、

シンチレータ板ブロック力作った切断片の両面にある切断面に金、銀、銅、アルミ- ゥムあるいはそれらの合金をスパッタあるいは蒸着して 0. 05〜5 μ m厚をした他の第二の光反射材層を形成し、

切断片の両面にある他の第二の光反射材層の一方の上に重金属元素粒子を混練した榭脂からなる放射線遮蔽材を塗布し、

放射線遮蔽材を塗布した切断片を切断片と放射線遮蔽材とが交互となるように積層し、その放射線遮蔽材を硬化して放射線遮蔽材層として、半導体光検出素子アレーの長さと幅寸法のうち他方の寸法に相当する長さをしたシンチレータ素子ブロックを形成し、

シンチレータ素子ブロックの厚さ方向両端面を研磨して完成させるべきシンチレータ素子高さとし、シンチレータ素子ブロックの研磨した両端面の一方を半導体光検出素子アレー上で各シンチレータ素子が各半導体光検出素子と対向させて接着するステップとを有する。

[0020] 前記放射線検出装置の製造方法が、シンチレータ素子ブロックの両端面を研磨した後で、半導体光検出素子アレーに接着している面を除いてシンチレータ素子プロックの面に酸ィ匕チタン粉末を混練した榭脂からなる第一の光反射材を塗布して、それを硬化させて第一の光反射材層を形成するステップを更に有することができる。

[0021] シンチレータ素子に入射する放射線には、シンチレータ素子上面力入射するものとシンチレータ素子側面力も入射するものとがある。シンチレータ素子上面力も入射する放射線のみをシンチレータ素子が受けてシンチレーシヨンし、シンチレータ素子側面カゝら入射する放射線を遮蔽することができるように放射線遮蔽材層がシンチレ一タ素子側面に形成されて、ることが好ま、。シンチレータ素子の側面から入射する放射線には、そのシンチレータ素子に隣接するシンチレータ素子を通過してそのシンチレータ素子に入射してシンチレーシヨンを起こすものと、シンチレータ素子と放射線遮蔽材との間に設けられた光反射層の上面力入ってシンチレータ素子側面に入るものとに分けることができる。隣接するシンチレータ素子を通過して当該シンチレ一タ素子に入射してシンチレーシヨンを起こす放射線による当該シンチレータ素子のシンチレーシヨンの増分を通常「クロストーク」と呼ばれて、る。光反射層の上面から入つてシンチレータ側面に入る放射線をここでは「低角度入射放射線」と呼ぶ。これらシンチレータ素子側面から入射する放射線は何れも CT装置の撮影像をブロードにするので画像を高精細化して高分解能を得る上で有害である。

[0022] 本発明の放射線検出装置で、放射線遮蔽材層に含まれる重金属元素粒子として、周期律表で Nb力 Bほでにある固体金属元素は放射線遮蔽効果が大きいので用いること力 Sでき、特に、 Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, W, Au, Pb, Bi力 ^適して!/ヽる。放射線遮蔽材層は 90重量％以上の重金属元素粒子を残余の榭脂 (熱可塑性榭脂、熱硬化性榭脂）に混練した混合物なので、放射線遮蔽材層に入射した放射線は含まれている重金属元素粒子によって 90%あるいはそれ以上減衰するので、隣接するシンチレータ素子を通過して入射することによって生じるクロストークを低くすることができる

[0023] 本発明の放射線検出装置で、シンチレータ素子側面と放射線遮蔽材層との間に設けた光反射材層は 0. 05〜5 /ζ πι厚で、従来用いられていた酸ィ匕チタン粉末などの白色顔料を榭脂に混練した光反射材と比べると、きわめて薄い。そのために、放射線遮蔽材層をシンチレータ素子側面にきわめて近接して設けられているので、低角度入射放射線を遮蔽することができる。本発明の放射線検出装置はシンチレータ素子側面から入射する放射線を遮蔽するので、放射線 CT装置に用いると分解能が高く精細な画像を得ることができる。

[0024] 放射線遮蔽材層に含まれてヽる重金属元素粒子は粗ヽ粒子と微細な粒子とが混合されていて、粗い粒子がシンチレータ素子 1個あたり少なくとも 3個あることが好ましい。粗い重金属元素粒子は隣接する第二の光反射材層間隙から ± 3 ;ζ ΐη以内の直径をしていることで、シンチレータ素子間隙を一様な大きさにすることができる。

[0025] シンチレータ素子の側面に 0. 05〜5 μ m厚の金、銀、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金力もなる第二の光反射材層が蒸着あるいはスパッタで形成されている。シンチレータ素子側面に直接第二の光反射材層が形成されているので、シンチレ一タ素子側面力出た光は光反射材層に従来含まれて、た榭脂で吸収を受けて減衰することがないので、第二の光反射材層の光反射率が 90%未満であっても十分性能を満足し、光反射率が 88%超であればよい。

[0026] この第二の光反射材層が蒸着あるいはスパッタで形成されているので、その厚さも正確に管理することができる。

[0027] 第二の光反射材層の厚さが正確に管理することができ、放射線遮蔽材層の厚さをそれに含まれているシンチレータ素子 1個あたり少なくとも 3個の粗い重金属元素粒子の粒径で決めることができることとあわせて、シンチレータ素子間隙を好ましい精度でもって本発明の放射線検出装置を作ることができる。そのために、複数のシンチレータ素子が長さ方向と幅方向とにょい精度をもって並んだ放射線検出装置を得ることができる。

発明の効果

[0028] 本発明の放射線検出装置は、シンチレータ素子側面に形成された光反射材層の厚さが薄く厚さの精度が正確であり、また隣り合った光反射材層間に設けられた放射線遮蔽材層の厚さも正確に管理することができるので、放射線 CT用のシンチレータ素子間隙が小さいマルチチャネルアレー放射線検出装置に適した構造をもつ。

[0029] また、本発明の放射線検出装置は、シンチレータ素子側面に形成された光反射材層の厚さが極めて薄ぐ放射線遮蔽材層がシンチレータ素子側面に極めて接近して設けられているので、クロストーク及び低角度入射放射線をともに少なくすることができ高精細で分解能の高い CT撮影像を得ることができる。

[0030] 更に、光反射率の高い金属光反射材層がシンチレータ素子側面に直接に形成されているので、放射線検出装置の検出効率を向上した。

[0031] 更に、シンチレータ素子間に形成する光反射材層及び放射線遮蔽材層の厚さを正確に管理できるので、本発明の製造方法によればシンチレータ素子をマトリックス状に長さ方向と幅方向とに並べることができる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]図 1は、本発明の実施例 1の放射線検出装置を示す平面図で、第一の光反射材層を取り除いて示す放射線検出装置の上面図である。 [図 2]図 2は、図 1に示している本発明の実施例 1の放射線検出装置を一部拡大した上部平面図である。

[図 3]図 3は、図 2に示している拡大した放射線検出装置の縦断面図である。

[図 4]図 4は、種々の光反射材層における光反射率を光の波長との関係で示すグラフである。

[図 5]図 5は、低角度入射放射線を測定する装置の説明図で、図 5Aは低角度入射放射線のみを測定する装置で、図 5Bはシンチレータ素子上面力入射する放射線と低角度入射放射線との合計を測定する装置である。

[図 6]図 6は、低角度入射放射線による出力比率を第二の光反射材層厚さとの関係で示すグラフである。

[図 7]図 7は、図 1に示している本発明の実施例 1の放射線検出装置の製造工程を示す図面で、図 7Aはシンチレータ板の斜視図、図 7Bは第二の光反射材層の上に第一の放射線遮蔽材を塗布したシンチレータ板の斜視図、図 7Cは一方の第二の光反射材層の上に第一の放射線遮蔽材層を塗布して積層して形成したシンチレータ板ブロックの斜視図、図 7Dは図 7Cに示しているシンチレータ板ブロックのスライス方向を説明するための斜視図、図 7Eはシンチレータ板ブロックをスライスして形成した切断片の斜視図、図 7Fは両面に第二の光反射材層を形成してその一方の面に第二の放射線遮蔽材層を塗布した切断片の斜視図、図 7Gは第二の放射線遮蔽材層を塗布した切断片を積層して形成したシンチレータ素子ブロックの斜視図、そして図 7 Hは図 7Gのシンチレータ素子ブロックを半導体光検出素子アレーに接着してシンチレータ素子ブロックの周囲の面に第一の光反射材を塗布して形成した放射線検出装置を第一の光反射材層を透過して示す斜視図である。

符号の説明

10 半導体光検出素子アレー

15 半導体光検出素子

20 シンチレータ板

20a シンチレータ板ブロック

20b 切断片 20c シンチレータ素子ブロック

22 シンチレータ素子

24 底面

26 上面

28 側面

30 第一の光反射材層

40 第二の光反射材層

50、 50aゝ 50b 放射線遮蔽材層

50a' 、 50b' 放射線遮蔽材

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下に図面を参照しながら本発明の実施例の放射線検出装置を詳しく説明する。

図 1〜図 3は本発明の実施例 1の放射線検出装置を示し、図 1は上部にある第一の光反射材層を取り除いて示す放射線検出装置の上面平面図で、図 2は図 1に示した放射線検出装置の一部を拡大した上部平面図で、図 3は放射線検出装置の部分拡大縦断面図である。図 4は、種々の光反射材層における光反射率を光の波長との関係で示すグラフである。図 5は、重金属元素粒子を混練した榭脂からなる放射線遮蔽材層を用いた放射線検出装置で、低角度入射放射線を測定する装置の説明図で、図 6は、図 5に示した低角度入射放射線を測定する装置で測定した低角度入射放射線による出力比率を第二の光反射材層厚さとの関係で示すグラフである。図 7は、実施例 1で説明する本発明の放射線検出装置の製造工程を説明する図である。

実施例 1

[0035] 図 1〜図 3を参照して、本発明の放射線検出装置 100は、長さ方向と幅方向とに平板状に並べられた半導体光検出素子 15を持つ半導体光検出素子アレー 10を持つ。放射線検出装置 100は、例えば、 75mm長で 23mm幅の寸法をしており、長さ方向に 64列、幅方向に 16行のマトリックス状に 1024個の半導体光検出素子 15が並んでいる。半導体光検出素子アレー 10上に各半導体光検出素子 15にその底面 24が接着されてヽる複数のシンチレータ素子 22が並んで!/ヽる。シンチレータ素子 22は G d O S : Pr (Ce, F)で作られており、主に 512nm波長の光を発生する。シンチレータ素子 22と半導体光検出素子 15とは 1対 1になっているので、シンチレータ素子も長さ方向に 64列、幅方向に 16行のマトリックス状に 1024個並んでいる。ここで、シンチレータ素子 22は長さ方向に 1. 07mm、幅方向に 1. 14mmで、シンチレータ素子 22 間隙が長さ方向に約 100 m、幅方向に 297 mで、シンチレータ素子高さは 1. 5 mmである。

[0036] シンチレータ素子 22の底面 24に反対の上面 26を、酸化チタン粉末を混練したポリエステル榭脂からなる第一の光反射材層 30で覆って、る。シンチレータ素子 22それぞれの側面 28は純アルミニウムをスパッタで 2 μ m厚に着けた第二の光反射材層 40 で覆われている。第二の光反射材層 40の可視光に対する光反射率は約 90%であつた。

[0037] シンチレータ素子 22の側面 28に設けた第二の反射材層 40の間には、重金属元素粒子 (例えば、ニオブ粒子）を混練したポリエステル榭脂が放射線遮蔽材層 50として充填されている。ここで、放射線検出装置 100の長さ方向に延びている放射線遮蔽材層 50を第一の放射線遮蔽材層 50a、放射線検出装置 100の幅方向に延びている放射線遮蔽材層 50を第二の放射線遮蔽材層 50bと呼ぶ。

[0038] 第一の放射線遮蔽材層 50aは 75mm長 X 293 μ m厚 X 1. 5mm高である。第一の放射線遮蔽材層 50aは、シンチレータ素子 1個あたり 5個の 290〜296 μ m直径をしたニオブ粒子 52となるように、放射線遮蔽材層 1枚あたり 320個のニオブ粒子（39 mg)と、それよりも小さい直径をしたニオブ粒子 151mgとで、合計 190mgのニオブ粒子を約 10mgのポリエステル榭脂中に混練したもので、第一の放射線遮蔽材層中のニオブ粒子量は 93〜96重量％である。

[0039] 第二の放射線遮蔽材層 50bは、 23mm長 X 96 m厚 X 1. 5mm高である。第二の放射線遮蔽材層 50bは、シンチレータ素子 1個あたり 5個の 93〜99 /z m直径をしたニオブ粒子 52となるように、放射線遮蔽材層 1枚あたり 80個のニオブ粒子 (0. 36 mg)と、それよりも小さい直径をしたニオブ粒子 20. 24mgとで、合計 20. 6mgの- ォブ粒子を約 1. lmgのポリエステル榭脂中に混練したもので、第二の放射線遮蔽材層中のニオブ粒子量は 93〜96重量％である。

[0040] 放射線遮蔽材層中では、重金属元素粒子が榭脂中に 90重量％以上含まれてヽる。金属ニオブの比重は 8. 56でポリエステル榭脂の比重が約 1. 5なので、ニオブ粒子をポリエステル榭脂中に 90重量％含まれてヽる場合、体積比ではニオブ粒子が約 60%となる。そのために、放射線遮蔽材層に入射した放射線は、そこに含まれている重金属元素粒子によって 90%以上減衰するので、クロストークが小さくなる。

[0041] 放射線遮蔽材層中に重金属元素粒子ができるだけ多く含まれてヽることが、放射線を遮蔽する効果が高くなる。しかし、榭脂を少なくとも 1重量％含有することが好ましい。榭脂の含有量が 1重量％未満となると放射線遮蔽材を第二の光反射材層上に塗布するのが困難となる。

[0042] 放射線遮蔽材層中の重金属元素粒子は一様な粒度よりもむしろ粗!ヽ粒子と微細な粒子とが混ざって、ることが好ま、。重金属元素粒子のうち粗!、粒子がシンチレ一タ素子 1個あたり少なくとも 3個あることが好ましい。粗い重金属元素粒子は隣接する第二の光反射材層間隙よりも 2 m以内小さい直径をしていることが好ましい。少なくとも 3個の粗い重金属元素粒子が隣接するシンチレータ素子の第二の光反射材層間にあることによって、一様なシンチレータ素子間隙を確保することができる。そして、残余の重金属元素粒子は粗い重金属元素粒子よりも小さな直径を持ち、粗い重金属元素粒子の間隙に残余の重金属元素粒子が位置して、放射線遮蔽効果を上げている。

[0043] 本発明の放射線検出装置では、シンチレータ素子側面に薄い金属光反射材層を設け、隣接する光反射材層の間に重金属元素粒子を混練した放射線遮蔽材層が設けられている。光反射材層は好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金カゝらできた、 0. 05〜5 /ζ πι厚である。光反射材層がこのように薄いので、放射線遮蔽材層がシンチレータ素子側面にきわめて近いところに設けることができ、低角度入射放射線に対しても遮蔽効果が大きヽ。

[0044] 光反射材層を構成している金、銀、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金のうちアルミニウムをのぞいた金属元素は比較的原子番号の大きな元素で放射線吸収効果が大きい。そのために、光反射材層もまた放射線遮蔽材として働く。放射線遮蔽能力の小さな材料であっても、光反射材層厚みが薄いので、重金属元素粒子を混練した放射線遮蔽材層がシンチレータ素子のすぐ隣に設けられているので、低角度入射放射線を遮蔽することができる。

[0045] また、光反射材層を構成して!/、る金、銀、銅、アルミニウム、ある!/、はそれらの合金は後で説明するように、可視光に対する光反射率が 88%を超えているのでシンチレータ素子で生じた光のうちシンチレータ素子側面力外部に放出された光の 88%超がシンチレータ素子に戻されて、半導体光検出素子に入って電気信号に変換される

[0046] 上に述べたように、本発明の放射線検出装置では、放射線遮蔽材で不要な放射線を遮蔽する能力が高くクロストークが小さい。また、シンチレータ素子側面の光反射材層による光反射効率が高いために信号出力が高い。そのために、本発明の放射線検出装置を放射線 CTに用いると、分解能が高く精細な画像を得ることができる。

[0047] また、光反射材層を蒸着あるいはスパッタで形成して!/ヽるので、正確な厚さとなる。

そして、放射線遮蔽材層の厚みを粗！ヽ重金属元素粒子の直径に合わせて制御するので、正確な厚さにすることができる。そのために、シンチレータ素子間隙を正確に作ることができる。

実施例 2

[0048] 本発明の放射線検出装置に用いることができる第二の光反射材層の光反射率について検討した。第二の光反射材層として、金、銀、銅、アルミニウム、 A1— 50重量 %Agそれぞれの蒸着膜を用いた場合と、光反射材層が酸化チタン粉末 (平均粒度： 0. 3 m)をポリエステル榭脂中に重量比率で 3： 1に含む場合との光反射率を光の波長との関係で図 4に示す。金属光反射材層の場合厚さが 1 μ mとなるように真空蒸着で形成した。なお、 A1— 50重量％Agを真空蒸着したときに金属の蒸気圧の関係で Agが AUりも先にシンチレータ素子面に付着してシンチレータ素子側力も光反射材層を見たときには Ag層と同じとなる。また、酸ィ匕チタン粉末を混練したポリエステル榭脂の光反射材は厚さを 100 μ mとした。

[0049] シンチレータ素子に用いられるシンチレ一タ材は CdWO (CWOと呼ばれることが

4

ある）， Gd O S : Pr (Ce, F) (GOSと呼ばれることがある）及び (Y, Gd) O ： Eu (YG

2 2 2 3 oと呼ばれることがある）で、これらシンチレ一タ材が発生するシンチレーシヨン光の波長がそれぞれ 460nm、 51211111及び61011111で可視光でぁる。 380〜770nmの波長範囲の可視光に対して金、銀、銅、アルミニウム、およびこれらの合金で作った膜は 8 8%超の光反射率を持つ。金と銅とはその色のために 600nmよりも短、波長の光に対して光反射率が急激に低下して、るので、 600nm以上のシンチレーシヨン光を生じるシンチレータ材との組み合わせで使用する必要がある。

[0050] 酸ィ匕チタン粉末を混練したポリエステル榭脂の光反射材にお、ても 100 μ m厚であれば、光反射率が 90%を超える。しかし、ポリエステル榭脂に入ったシンチレーシヨン光が樹脂に吸収されて減衰するので、戻ってくる光の量を光反射率だけでは評価できない。更に、酸化チタン粉末を混練したポリエステル榭脂は 100 m未満の厚さの膜にすると一様な厚さに形成することができない。実施例 1で説明した放射線検出装置のようにシンチレータ素子間隙が 100 mの場合には、 100 mを超えた厚さの光反射材層を形成することができな、。

[0051] それに対して、本発明で用いている金属光反射材層である第二の光反射材層は、 0. 05 m超の厚さにすれば一様に形成することができる。

実施例 3

[0052] 本発明の放射線検出装置で、シンチレータ素子側面に形成した第二の光反射材層を厚くすると第二の光反射材層上面力第二の光反射材層を通ってシンチレータ素子に入射する低角度入射放射線の量が増える。低角度入射放射線の量を測定するために、図 5Aに示すように、放射線検出装置のシンチレータ素子 22の上面 26に約 200 m厚をした金属鉛板 60を取り付けて、上部から X線を照射して放射線検出装置の出力 Vを測定した。次に図 5Bに示すように、放射線検出装置のシンチレータ素子 22の上面 26から金属鉛板 60を取り除いて、上部から同じ強度の X線を照射して放射線検出装置の出力 Vを測定した。図 5Bの装置では、シンチレータ素子 22上

0

面に入射する X線強度とシンチレータ素子 22の側面につけた第二の光反射材層 40 を通して入射した X線強度との合計による出力 Vを測定しており、図 5Aの装置では

0

、シンチレータ素子 22上面に入射する X線は金属鉛板で遮蔽されるので、シンチレータ素子 22の側面に着けた第二の光反射材層 40を通して入射した低角度入射 X線による出力 Vを測定している。

[0053] 図 6に低角度入射 X線の出力比率（出力 Vの出力 Vに対する百分率)を第二の光反射材層厚さ m)との関係で示している。図 6から明らかなように、第二の光反射材層厚さが大きくなるにつれて低角度入射放射線による出力が増えるが、第二の光反射材層厚さが 5 mまでならば低角度入射放射線による出力が 2%未満である。そこで、第二の光反射材層厚さを 5 mあるいはそれ未満とするとよいことが判る。また、第二の光反射材層厚さを 3 μ m未満とすれば低角度入射放射線による出力を 1% 以下にすることができるが、スパッタゃ蒸着で金属光反射材層を形成する場合 2 m 以下の厚さとするのが膜形成時間との関係で好ましい。スパッタゃ蒸着で金属光反射材層を形成する場合、その厚さを 0. 05 m超とすれば一様な厚さの金属膜を形成できてそれ以上の厚さでは光反射率に大きな変化はない。そこで、第二の光反射材層は 0. 05〜5 μ m厚とし、好ましくは 0. 05〜3 μ m厚である。

実施例 4

[0054] 実施例 1で説明した放射線検出装置を次に説明する工程で作った。長さ寸法 75m mで幅寸法 23mmの半導体光検出素子アレー 10を準備した。このアレー 10には、図 1と図 3に示すように、長さ方向に 64列、幅方向に 16行で 1024個の半導体光検出素子 15が平面状に並んでいる。各半導体光検出素子 15の寸法は、長さ方向約 1 . 07mm,幅方向約 1. 14mmで、半導体光検出素子間隔は長さ方向約 100 m、幅方向約 297 mであった。

[0055] 図 7Aに示す Gd O S : Pr (Ce, F)で作られたシンチレータ板 20 (1. 14mmt)を 16

2 2

枚用意して、その両面にアルミニウムを 2 m厚さにスパッタリングで形成し、両面に第二の光反射材層 40を持つシンチレータ板 20を作った（図 7B参照)。なお、ここで用いたシンチレータ板 20の厚さ約 1. 14mmは、半導体光検出素子アレー 10が持つ各半導体光検出素子の幅寸法に相当する。

[0056] 第二の光反射材層 40を持つ 16枚のシンチレータ板 20それぞれの一方の第二の光反射材層 40の上に、ニオブ粒子約 95重量％をポリエステル榭脂に混練した第一の放射線遮蔽材 50 を一様に塗布した。第一の放射線遮蔽材 50 は 290〜29 6 m直径をしたニオブ粒子と、それよりも小さな直径をしたニオブ粒子とを重量比で 39 : 151含んでいた。

[0057] 第一の放射線遮蔽材 50 を塗布した 16枚のシンチレータ板 20をシンチレータ板 20と第一の放射線遮蔽材 50 とが交互になるように積層して、 80°Cで 2時間加熱してポリエステル榭脂を硬化して図 7Cに示すように、シンチレータ板ブロック 20aを形成した。シンチレータ板ブロック 20aは、第一の放射線遮蔽材 50 を硬化した厚さ約 293 μ mの放射線遮蔽材層 50aをシンチレータ板 20の第二の光反射材層 40間に持ち、厚さが約 23mmで、半導体光検出素子アレー 10の幅寸法とほぼ同じであつた。

[0058] 図 7Dにあるように、シンチレータ板ブロック 20aを、幅方向にスライスして、厚さが半導体光検出素子 15の長さ寸法 (約 1. 07mm)となるようにして切断板とした。更に、図 7Dに示すように、切断板を前にスライスした方向と直角方向にスライスして、完成したシンチレータ素子 22の高さ（1. 5mm)よりも大きな寸法 (約 2mm)をした切断片 20bとした。なお、図 7Dでスライス位置を二点鎖線で示している。

[0059] ここでは、シンチレータ板ブロック 20aを半導体光検出素子 15の長さ寸法に相当する厚さをした切断板とした後で、完成したシンチレータ素子 22の高さよりも大きな寸法をした切断片 20bとした力順序を逆にして、シンチレータ板ブロック 20aをスライスして完成したシンチレータ素子 22の高さよりも大きな寸法をした切断板とした後で、半導体光検出素子 15の長さ寸法に相当した寸法の切断片 20bとしてもよい。

[0060] このようにして、製作する放射線検出装置 1個あたり 64本の切断片 20bを準備した（図 7E参照)。半導体光検出素子 15の長さ寸法に相当する間隔 (約 1. 07mm)になつてヽる切断片 20bの両端面（23mm X 2mmの大きさ）にアルミニウムをスパッタして 2 m厚さのアルミニウム力もなる第二の光反射材層 40を形成した（図 7F参照)。

[0061] 各切断片 20bのアルミニウム力なる第二の光反射材層 40の一方の上に、ニオブ粒子約 95重量％をポリエステル榭脂に混練した第二の放射線遮蔽材 501/ を一様に塗布した（図 7F参照)。第二の放射線遮蔽材 501/ は、 93〜99 μ m直径をした- ォブ粒子と、それよりも小さ、直径をしたニオブ粒子とを混合重量比率で 36： 2024 に含んでいた。

[0062] 第二の放射線遮蔽材 501/ を塗布した 64本の切断片 20bを切断片 20bと第二の放射線遮蔽材 501/ とが交互になるように積層して、 80°Cに 2時間加熱して図 7Gにあるようにシンチレータ素子ブロック 20cを形成した。シンチレータ素子ブロック 20cは第二の放射線遮蔽材 501/ を硬化した厚さ約 96 μ mの放射線遮蔽材層 50bを切断片 20b上の第二の光反射材層 40間に持ち、全体の長さが約 75mmで、その幅寸法は半導体光検出素子アレー 10の幅とほぼ同じであった。

[0063] シンチレータ素子ブロック 20cの両端面を研磨して完成させるべきシンチレータ素子の高さ 1. 5mmにして、シンチレータ素子ブロック 20cの研磨した両端面のうち一方を半導体光検出素子アレー 10上に各シンチレータ素子 22が各半導体光検出素子 15と対向するようにしてエポキシ榭脂で接着をした。

[0064] シンチレータ素子ブロック 20cの半導体光検出素子アレー 10と対向していない面すべて（上面も含む）に酸化チタン粉末 (平均粒度： 0. 3 m)をポリエステル榭脂に重量比で 3 : 1に混練した第一の光反射材を塗布して硬化させて、第一の光反射材層 30を持った放射線検出装置 100 (図 7H参照)を得た。

産業上の利用可能性

[0065] 本発明の放射線検出装置は、放射線 CT装置、特に X線 CT装置のマルチチヤネルアレー放射線検出装置として用いることのできる高精細で高分解能の撮影像を得るのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 長さと幅方向とに平板状に並べられた複数の半導体光検出素子を持つ半導体光検出素子アレーと、

半導体光検出素子アレー上で各半導体光検出素子にその底面を取り付けて並んで

V、る複数のシンチレータ素子と、

シンチレータ素子の底面力反対の上面を覆っている第一の光反射材層と、シンチレータ素子側面を覆っている金属膜からなる第二の光反射材層と、隣り合って並べられているシンチレータ素子側面を覆っている第二の光反射材層の間に充填した、重金属元素粒子を混練した榭脂からなる放射線遮蔽材層とを有する放射線検出装置。

[2] 第二の光反射材層は、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金力もできている請求項 1記載の放射線検出装置。

[3] 第二の光反射材層の厚みが 0. 05〜5 μ mである請求項 2記載の放射線検出装置。

[4] 第二の光反射材層がスパッタリングあるいは蒸着によってシンチレータ素子側面上に形成されている請求項 3記載の放射線検出装置。

[5] 第二の光反射材層の可視光に対する反射率が 88%超である請求項 4記載の放射線検出装置。

[6] 放射線遮蔽材層は、周期律表の Nb力も Bほで力も選ばれた重金属元素粒子を 90 重量％以上と残部が実質的に榭脂である請求項 1記載の放射線検出装置。

[7] 互、に隣り合って、る 2つのシンチレータ素子の側面を覆って、る隣接した 2つの第二の光反射材層間に挿入されて！ヽる領域にある放射線遮蔽材層が含んで!/ヽる重金属元素粒子は、それら 2つの第二の光反射材層の間隙から ± 3 m以内の直径をした重金属元素粒子を少なくとも 3個と、残りがその重金属元素粒子よりも小さな直径の重金属元素粒子とからなる請求項 6記載の放射線検出装置。

[8] 放射線遮蔽材層は、周期律表の Nb力も Bほで力も選ばれた重金属元素粒子を 90 重量％以上と残部が実質的に榭脂である請求項 3記載の放射線検出装置。

[9] 互、に隣り合って、る 2つのシンチレータ素子の側面を覆って、る隣接した 2つの第二の光反射材層間に挿入されて！ヽる領域にある放射線遮蔽材層が含んで!/ヽる重金属元素粒子は、それら 2つの第二の光反射材層の間隙から ± 3 m以内の直径をした重金属元素粒子を少なくとも 3個と、残りがその重金属元素粒子よりも小さな直径の重金属元素粒子とからなる請求項 8記載の放射線検出装置。

[10] 第一の光反射材層は、酸ィ匕チタン粉末を混練した榭脂である請求項 1記載の放射線検出装置。

[11] 長さと幅方向とに平板状に並べられた複数の半導体光検出素子を持つ半導体光検出素子アレーと、

放射線遮蔽材を塗布したシンチレ一タ板をシンチレータ板と放射線遮蔽材とが交互になるように積層し、その放射線遮蔽材を硬化して放射線遮蔽材層として、半導体光検出素子アレーの長さと幅寸法のうち一方の寸法に相当する厚さをしたシンチレータ板ブロックを形成し、

シンチレータ板ブロックを、半導体光検出素子の長さと幅寸法のうち他方の寸法に相当する長さで完成させるべきシンチレータ素子高さよりも大きな厚さをした切断片に切断し、

シンチレータ素子ブロックの厚さ方向両端面を研磨して完成させるべきシンチレータ素子高さとし、シンチレータ素子ブロックの研磨した両端面の一方を半導体光検出素子アレー上で各シンチレータ素子が各半導体光検出素子と対向させて接着する放射線検出装置の製造方法。

シンチレータ素子ブロックの両端面を研磨した後で、半導体光検出素子アレーに接着して、る面を除、てシンチレータ素子ブロックの面に酸ィ匕チタン粉末を混練した榭脂からなる第一の光反射材を塗布して、それを硬化させて第一の光反射材層を形成することを更に有する、請求項 11記載の放射線検出装置の製造方法。