JP2017015627A

JP2017015627A - シンチレータアレイとその製造方法、およびそれを用いた放射線検出器と放射線検査装置

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Publication number: JP2017015627A
Application number: JP2015134718A
Authority: JP
Inventors: 克明青木; Katsuaki Aoki; 市川　浩; Hiroshi Ichikawa; 浩市川; 弘康近藤; Hiroyasu Kondo; 一光森本; Kazumitsu Morimoto; 林　誠; Makoto Hayashi; 誠林
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】検出器の小型化、高精細化に対応した、シンチレータ素子間のクロストークを低減して検出器の光出力のばらつきを低減させ、光を検出するフォトダイオードとの位置合わせ精度を高めたセラミックシンチレータアレイとその製造方法を提供する。
【解決手段】希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体の焼結体である複数のセラミックシンチレータ素子と、これら素子を一体化するように設けられた、ガラス転移点を使用温度範囲より高い温度とした樹脂を有する反射層と、を具備するシンチレータアレイであり、反射層と接するシンチレータ素子の面を鏡面仕上げとし、入射したＸ線により発光した光のクロストークが、隣接素子の出力比で２０％以下であり、外形寸法の精度を向上させたセラミックシンチレータアレイである。
【選択図】図１

Description

本発明は、X線などの放射線を可視光線に変換するセラミックシンチレータアレイとその
製造方法、およびそれを用いた放射線検出器と放射線検査装置に関する。

医療診断や工業用非破壊検査などの分野においては、X線断層写真撮影装置（以下、X線CT
装置と記す）などの放射線検査装置を用いた検査が行なわれている。X線CT装置は、扇状
のファンビームX線を照射するX線管(X線源)と、多数のX線検出素子を併設したX線検出器
とを、被検査体の断層面を中央として対向配置して構成されている。X線CT装置において
は、被検査体に対して回転させながらX線管からファンビームX線を照射し、被検査体を透
過したX線吸収データをX線検出器で収集する。この後、このX線吸収データをコンピュー
タで解析することによって、断層像が再生される。
このX線CT装置の放射線検出器には、固体シンチレータを用いた検出素子が広く使用され
ている。固体シンチレータを用いた放射線検出器では、検出素子を小型化してチャンネル
数を増やすことが可能であることから、X線CT装置の解像度をより一層高めることが出来
る。

特許第４５５８４５７号公報

前記の各種固体シンチレータのうち、特に希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物の
いずれか一種の蛍光体セラミックスは、発光効率が高く、シンチレータに好適な特性を有
している。このため、希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体
のセラミックシンチレータとフォトダイオードとを組み合せた放射線検出器が普及しつつ
ある。

このようなセラミックシンチレータ材料（蛍光体セラミックス）は、希土類酸硫化物、
ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体粉末を所定の形状に成形し、これを焼結
することにより作製されている。得られた焼結体から、矩形棒状あるいは平板状のシンチ
レータの板が切り出され、さらにこのシンチレータの板は複数のシンチレータ素子にスラ
イスされる。前記の放射線検出器の検出素子は、例えば複数のシンチレータ素子を集積し
たシンチレータアレイにより構成される。
最近のＸ線ＣＴ装置においては、高解像度化（多チャンネル化）に伴う前記検出素子の小
型化、および、被検査体へのＸ線の低被爆化のために前記検出器の高出力化が求められて
いる。
従来、前記検出素子は、シンチレータの板と反射層との積層構造のブロックにスライサー
などの機械加工にて溝を形成し、その溝部へ反射剤を含む樹脂を充填して製造されるか、
棒状のシンチレータの板を所定の間隙で配置してその間隙へ反射層となる白色PET板を挿
入するか、あるいは反射剤を含む樹脂を充填して製造される。
前記のような検出素子の小型化に伴い、素子の製造方法として、平板状のシンチレータの
直交する２方向にスライサーなどの機械加工にて溝を形成し、その溝部へ反射剤を含む樹
脂を充填して製造することも行なわれている。（例えば、特許文献１を参考。）
このような機械加工によれば、溝の幅が、０．１ｍｍ以下の狭いものまで加工が可能とな
り、精度よく溝部が形成され、したがって溝部に形成される反射層の幅が小さい微小なシ
ンチレータ素子を形成することが可能となった。しかし、反射層部の幅が狭いことから、
シンチレータ素子に入射した放射線により発光した光が隣接するシンチレータ素子へ漏れ
る光漏れであるクロストークが大きくなってしまい、シンチレータアレイのシンチレータ
素子間の出力差が小さくなり、ＣＴ画像とした場合に、コントラストが悪くなり像がぼや
けてしまう。

近年では、さらに検出素子の小型化および高精細化が必要となってきており、それに伴っ
て、焼結工程により得た蛍光体セラミックスシンチレータを例えば幅２０ｍｍ以上、長さ
１００ｍｍ以上、厚み０．５ｍｍ以上というような大きさのシンチレータの板を切り出し
、縦１ｍｍ以下、横１ｍｍ以下、間隙幅（反射層部の幅）０．０８ｍｍ以下の微細なシン
チレータ素子を作成する必要が生じている。
これらの微細なシンチレータ素子から構成されるシンチレータアレイは、前記のような隣
接するシンチレータ素子への光漏れであるクロストークが大きくなってしまうと共に、従
来からシンチレータアレイの寸法ばらつきが大きく、シンチレータアレイで発光した光を
検出するフォトダイオードとの位置合わせ精度が低いという課題がある。

Ｘ線ＣＴ装置の高解像度化などに伴って、被検査体を通過したＸ線吸収データをコンピュ
ータで解析して断層像を再生する際に現れるアーチファクト（疑似画像）が問題となって
いる。アーチファクトはセラミックシンチレータ素子の局所的な感度の不均一性などに起
因して発生する。アーチファクトが出現すると医療診断や非破壊検査の障害となることか
ら、前記と同様にシンチレータ素子の小型化に伴い、さらなる特性ばらつきの低減が望ま
れている。

本発明は上記のような課題に対処するためになされたもので、最近の検出器の更なる小型
化、高精細化などに対応し得る、シンチレータ素子間の隣接素子への光漏れであるクロス
トークを低減して不均一性を抑えて検出器の光出力の面内のばらつきを低減させ、また、
素子で発光した光を検出するフォトダイオードとの位置合わせ精度を高めたセラミックシ
ンチレータアレイとその製造方法を提供することを目的としている。さらに、前記のよう
なセラミックシンチレータアレイを使用することによって、解像度や画像精度を高め、こ
れにより低被爆で医療診断能や非破壊検査精度の向上を図った放射線検出器および放射線
検査装置を提供することを目的としている。

希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体の焼結体である複数の
セラミックシンチレータ素子と、前記複数のシンチレータ素子を一体化するように、前記
複数のシンチレータ素子の間に設けられた反射層と、を具備するシンチレータアレイであ
り、シンチレータ素子の面積をそれを囲む反射層部の幅で割った値が４５００以上であり
、入射したＸ線により発光した光が隣接する前記シンチレータ素子へ光が漏れる（クロス
トーク）ことが、幅０．１ｍｍのスリットをシンチレータ素子上に設置し、スリットを通
過した１２０ｋＶのＸ線にて素子を発光させたときの、隣接素子の出力比が２０％以下で
あることを特徴とするセラミックシンチレータアレイである。
前記シンチレータアレイは、反射層と接する前記シンチレータ素子の面を鏡面仕上げとし
たことを特徴とするセラミックシンチレータアレイである。
前記シンチレータアレイは、反射層と接する前記シンチレータ素子の面を＃８００より細
かい番手の研磨紙、バフ研磨、ダイヤモンド砥石による研磨のいずれかの方法で研磨加工
したことを特徴とするセラミックシンチレータアレイである。
前記シンチレータアレイは、反射層と接する前記シンチレータ素子の面の二乗平均平方根
表面粗さＲｑが５μｍ以下である。
前記シンチレータアレイは、外形寸法ばらつきが外形寸法の±０．０３％以下であること
を特徴とする。
前記シンチレータアレイは、温度による寸法変化率が２．５μｍ／℃以下であることを特
徴とする。好ましくは、２．０μｍ／時間以下である。
前記シンチレータアレイは、高温（２５℃以上）多湿（湿度８０％RH以上）の環境で輸送
や保管されても時間による寸法の変化率が０．２μｍ／時間以下であることを特徴とする
。好ましくは、０．１μｍ／時間以下である。
前記シンチレータアレイは、反射層部を構成する樹脂のガラス転移点を使用温度範囲より
高い温度としたことを特徴とする。
希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体の焼結体であるセラミ
ックシンチレータを複数のピース状に加工し、反射層で構成されたブロックを溝加工した
後、前記シンチレータの複数のピースを前記反射層の溝に挿入して接着することを特徴と
するセラミックシンチレータアレイの製造方法である。
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記シンチレータのピースから作成される
シンチレータ素子の反射層と接する面を鏡面仕上げすることを特徴とするセラミックシン
チレータアレイの製造方法である。
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記シンチレータのピースから作成される
シンチレータ素子の反射層と接する面を＃８００より細かい番手の研磨紙、バフ研磨、ダ
イヤモンド砥石による研磨のいずれかの方法で研磨加工することを特徴とするセラミック
シンチレータアレイの製造方法である。

実施形態にかかるシンチレータアレイの側面の一例を示す図。実施形態にかかるシンチレータアレイの上面の一例を示す図。実施形態にかかるＸ線検出器の一例を示す図。実施形態にかかるＸ線検出器の他の一例を示す図。実施形態にかかるＸ線検査装置の一例を示す図。実施形態にかかるシンチレータアレイの製造工程の一例を示す図。

本発明の実施形態に係るシンチレータアレイは、付活剤としてプラセオジム（Ｐｒ）を
含有する希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（蛍光体セラミックス）からなるものである。希
土類酸硫化物蛍光体材料としては、例えばイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、
ランタン（Ｌａ）、ルテチウム（Ｌｕ）などの希土類元素の酸硫化物が挙げられる。ガー
ネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体も使用される。

本発明の実施形態に係るシンチレータアレイは、複数のシンチレータ素子と、複数のシン
チレータ素子を一体化するように複数のシンチレータ素子の間に設けられた反射層部とを
具備する。本発明の実施形態に係るシンチレータアレイは、前記の付活剤としてプラセオ
ジムを含有する希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体の焼結
体であるセラミックシンチレータを複数のピース状に加工し、反射層で構成されたブロッ
クを溝加工した後、前記シンチレータの複数のピースを前記反射層ブロックの溝に挿入し
て接着することを特徴とするセラミックシンチレータアレイであり、前記反射層の溝に前
記シンチレータの複数のピースを挿入して接着する前にピースの反射層と接する面を鏡面
仕上げすることによって、反射層界面での光の散乱を抑制して素子間のクロストークを小
さくし光出力などの特性の素子間のばらつきを少なくすることを特徴とするセラミックシ
ンチレータアレイである。

前記の反射層を構成する樹脂は、酸化チタンからなる第一金属酸化物と、酸化チタン以
外の金属酸化物からなる第二金属酸化物と、を含有する。さらに、前記反射層を構成する
樹脂は、ガラス転移点をシンチレータアレイの使用温度範囲より高い温度としたことを特
徴とする。

図１に実施形態にかかるシンチレータアレイの側面の一例を示す。また、図２に実施形
態にかかるシンチレータアレイの上面の一例を示す。シンチレータアレイ１は、複数のシ
ンチレータ素子２を有している。複数のシンチレータ素子２の間には、反射層部３が設け
られている。反射層部３は、シンチレータ素子２に直接接着されている。複数のシンチレ
ータ素子２は、反射層部３により一体化されている。すなわち、シンチレータアレイ１は
、複数のシンチレータ素子２と、複数のシンチレータ素子２を一体化するように、複数の
シンチレータ素子２の間に設けられた反射層部３と、を具備する。

シンチレータアレイ１は、一列に並べられた複数のシンチレータ素子２を具備する構造
、または図２に示すように縦方向および横方向に所定の個数ずつ二次元的に並べられた複
数のシンチレータ素子２を具備する構造を有していてもよい。複数のシンチレータ素子２
を二次元的に配列した場合、縦方向および横方向のシンチレータ素子２間にそれぞれ反射
層部３が設けられる。シンチレータ素子２の個数は、Ｘ線検出器の構造や解像度等に応じ
て適宜に設定される。また、シンチレータアレイ１は、多チャンネル構造を有している。
さらに、シンチレータ素子２の反射層部３と接する面は、鏡面仕上げすることによって、
反射層界面での光の散乱を抑制して素子間のクロストークを小さくし光出力などの特性の
素子間のばらつきを少なくする。

シンチレータアレイ１のシンチレータ素子２の反射層部３と接する面は、その表面の二乗
平均平方根粗さＲｑ(JIS B0601:2013による)が５μｍ以下である。

反射層部３は金属酸化物を含む樹脂部で構成される。前記の樹脂部は、酸化チタン（酸
化チタン粒子）からなる第一金属酸化物と、酸化チタン以外の金属酸化物（酸化アルミＡ
ｉ２Ｏ３など）からなる第二金属酸化物と、を含有する。

樹脂部は、例えば熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、およびポリイミド樹脂よりなる群から
選ばれる１種が好ましい。これら樹脂の中では、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂を用
いることがより好ましい。エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂は、光触媒耐性が高いため
好適である。さらに、前記反射層部を構成する樹脂のガラス転移点はシンチレータアレイ
の使用温度範囲より高い温度である。前記のガラス転移点は７０℃以上であることが好ま
しい。

シンチレータ素子２の厚さＴは、０．５〜３ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに
１〜２ｍｍの範囲であることがより好ましい。シンチレータ素子２の厚さＴが０．５ｍｍ
未満であると、シンチレータ素子２を透過するＸ線成分が増加し、光出力が低下するおそ
れがある。シンチレータ素子２の厚さＴが３ｍｍを超えても、それ以上の光出力の改善が
得にくく、製造コストの増加要因となる。図２に示すように、シンチレータ素子２を二次
元的に並べる場合、縦方向および横方向の長さが共に０．５〜２ｍｍの範囲であることが
好ましい。

反射層部３の幅Ｗ（隣り合うシンチレータ素子２間の距離／図１の幅Ｗ）は、１０〜１
００μｍの範囲であることが好ましい。反射層部３の幅Ｗは、後述する光電変換素子の画
素上にシンチレータ素子２が配置される形状であれば特に限定されるものではない。ただ
し、反射層部３の幅Ｗが１０μｍ未満の場合、反射層部３の接着層としての機能が低下し
、反射層部３のシンチレータ素子２に対する接着強度が低下しやすい。これによって、シ
ンチレータアレイ１としての強度が低下するおそれがある。反射層部３の幅が１００μｍ
を超えると、シンチレータアレイ１が必要以上に大型化してしまう。反射層部３の幅Ｗは
２０〜８０μｍの範囲であることがより好ましい。図２に示したシンチレータアレイ１に
おいて、縦方向と横方向で反射層部３の幅Ｗが同じでなくてもよい。シンチレータ素子の
面積をそれを囲む反射層部の幅で割った値が４５００以上である。４５００未満では、ク
ロストークが２０％を超えて大きくなってしまう。

次に、実施形態のＸ線検出器およびＸ線検査装置について、図面を参照して説明する。
図３および図４は実施形態のＸ線検出器の構成を示す図である。シンチレータアレイ１は
Ｘ線照射面となる面１ａを有し、面１ａとは反対側の面１ｂには光電変換素子４が一体的
に設置されている。光電変換素子４としては、例えばフォトダイオードが用いられる。光
電変換素子４は、シンチレータアレイ１を構成するシンチレータ素子２に対応する位置に
配置されている。図４に示すように、シンチレータアレイ１の面１ａに表面反射層６を設
けてもよい。これらによって、Ｘ線検出器５が構成されている。

表面反射層６は、シンチレータアレイ１の面１ａに限られず、光電変換素子４の設置面
である面１ｂに設けられてもよい。さらに、表面反射層６はシンチレータアレイ１の面１
ａおよび面１ｂの両方に設けられてもよい。シンチレータアレイ１に表面反射層６を設け
ることによって、シンチレータ素子２から放射される可視光の反射効率がさらに向上し、
ひいてはシンチレータアレイ１の光出力を高めることができる。表面反射層６には、反射
粒子と透明樹脂との混合物やラッカー系塗料等が用いられる。反射粒子と透明樹脂との混
合物は、反射層部３と同様な反射粒子の分散状態を有していることが好ましい。表面反射
層６の厚さは５０〜２５０μｍの範囲が好ましい。表面反射層６の厚さが５０μｍ未満で
あると、反射効率の向上効果を十分に得ることができない。表面反射層６の厚さが２５０
μｍを超えると、透過するＸ線量が低下して検出感度が低下する。

図５は実施形態のＸ線検査装置の一例であるＸ線ＣＴ装置１０を示している。Ｘ線ＣＴ
装置１０は、実施形態のＸ線検出器５を備えている。Ｘ線検出器５は被検体１１の撮像部
位を安置する円筒の内壁面に貼り付けられている。Ｘ線検出器５が貼り付けられた円筒の
円弧の略中心には、Ｘ線を出射するＸ線管１２が設置されている。Ｘ線検出器５とＸ線管
１２との間には被検体１１が配置される。Ｘ線検出器５のＸ線照射面側には、図示しない
コリメータが設けられている。

Ｘ線検出器５およびＸ線管１２は、被検体１１を中心にしてＸ線による撮影を行いなが
ら回転するように構成されている。被検体１１の画像情報が異なる角度から立体的に集め
られる。Ｘ線撮影により得られた信号（光電変換素子により変換された電気信号）はコン
ピュータ１３で処理され、ディスプレイ１４上に被検体画像１５として表示される。被検
体画像１５は、例えば被検体１１の断層像である。図２に示すように、シンチレータ素子
２を二次元的に配置したシンチレータアレイ１を用いることによって、マルチ断層像タイ
プのＸ線ＣＴ装置１０を構成することも可能である。この場合、被検体１１の断層像が複
数同時に撮影され、例えば撮影結果を立体的に描写することもできる。

図５に示すＸ線ＣＴ装置１０は、実施形態のシンチレータアレイ１を有するＸ線検出器
５を具備している。前述したように、実施形態のシンチレータアレイ１は反射層部３の構
成等に基づいて、シンチレータ素子２から放射される可視光の反射効率が高いため、優れ
た光出力を有している。このようなシンチレータアレイ１を有するＸ線検出器５を用いる
ことによって、Ｘ線ＣＴ装置１０による撮影時間を短くすることができる。その結果、被
検体１１の被ばく時間を短くすることができ、低被ばく化を実現することが可能になる。
実施形態のＸ線検査装置（Ｘ線ＣＴ装置１０）は、人体の医療診断用のＸ線検査に限らず
、動物のＸ線検査や工業用途のＸ線検査等に対しても適用可能である。

実施形態のシンチレータアレイ１は、例えば以下のようにして製造される。以下に実施
形態のシンチレータアレイ１を効率よく製造する方法について述べる。実施形態のシンチ
レータアレイ１の製造方法は、これに限定されるものではない。シンチレータアレイ１は
前述した構成を具備するものであればよく、その製造方法に限定されるものではない。

まず、平均粒径が２μｍ以下の酸化チタン粒子を用意する。酸化チタン粒子は０．２〜
０．３μｍの範囲にピークが存在する粒度分布を有することが好ましい。また、酸化チタ
ン粒子はルチル型構造のものであることが好ましい。

次に、第二金属酸化物となる金属酸化物を用意する。第二金属酸化物を金属酸化物粒子
として添加する場合は、平均粒径２μｍ以下の金属酸化物を用いることが好ましい。また
、酸化チタン粒子に表面被膜を設ける場合は、表面処理工程を行う。表面処理工程は、塩
素法、化学気相成長（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）
法、物理気相成長（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）法
、コロイド法などが挙げられる。また、表面処理工程前の酸化チタン粒子の質量と表面処
理後の表面被膜付き酸化チタン粒子の質量を比較することにより、表面被膜になった第二
金属酸化物量を求めることができる。また、Ｘ線回折（Ｘ−ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉ
ｏｎ：ＸＲＤ）分析により、酸化チタンのピークと第二金属酸化物のピークのピーク比か
らも酸化チタンと第二金属酸化物の質量比を求めることができる。また、蛍光Ｘ線分析（
Ｘ−ｒａｙＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＸＲＦ）による分析も可能である。

次に、酸化チタン粒子と第二金属酸化物の合計を１００質量部としたとき、質量比で酸
化チタン粒子を７０〜８４質量部、第二金属酸化物を３０〜１６質量部とする。第二金属
酸化物を金属酸化物粒子のみで添加する場合は、酸化チタン粒子の質量と第二金属酸化物
粒子の質量を目的とする比率になるように配合する。また、表面被膜付き酸化チタン粒子
と第二金属酸化物粒子の両方を存在させる場合は、予め表面被膜付き酸化チタン粒子にお
ける第二金属酸化物被膜量を求めておき、不足分を第二金属酸化物粒子として配合する。
また、表面被膜付き酸化チタン粒子のみで対応する場合は、表面被膜付き酸化チタン粒子
のみ用意する。

反射層部３内での酸化チタン粒子などの凝集を防ぐために、超音波振動機等で酸化チタ
ン粒子の凝集体を予め粉砕しておくことが好ましい。また、酸化チタン粒子中の不純物成
分量は１質量％以下であることが好ましい。次に、樹脂を用意する。樹脂は前述に記載の
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、二液型エポキシ
樹脂であることがより好ましい。

酸化チタン粒子などの反射粒子とエポキシ樹脂などの樹脂とを混合する。二液型エポキ
シ樹脂の場合は、エポキシ樹脂本剤と酸化チタン粒子などの反射粒子を混合する。反射粒
子（酸化チタン粒子、第二金属酸化物粒子または表面被膜付き酸化チタン粒子）は樹脂中
に均一分散していることが好ましい。均一分散のためには、三本ロールを使用して混合す
ることが好ましい。三本ロールは３本のロールを使って混合する混合機である。３本のロ
ールを同時に動かして混合するため、混合方向が複数方向になり、混合工程中に凝集体が
形成しにくくなる。三本ロールを使用した混合工程は１０時間以上行うことが好ましい。
また、必要に応じて、有機溶媒を混合して透明樹脂の粘性を低下させて混合することも効
果的である。反射粒子を透明樹脂と混合するにあたり、全ての反射粒子を一気に混合する
のではなく、少しずつ（例えば３分の１ずつ）混合することが好ましい。

以下に、実施形態のシンチレータアレイの製造法について図６を参照して説明する。
前記反射粒子を混合した樹脂（樹脂混合物）を所定の寸法に硬化させて反射層ブロック１
６を作成する。反射層ブロック１６を一定の深さまで溝加工して、溝切り反射層ブロック
（１）１７を形成する。焼結体から切り出した複数のシンチレータピース１９を作成し、
各シンチレータピースの反射層部と接する面を鏡面仕上げとした後、溝切り反射層ブロッ
ク１７の溝部（１）１８にはめ込み接着して一体化２０する。一体化２０された後、面積
の大きい上下面を研磨（１）２１し、反射層部がシンチレータアレイ１の表裏を貫通する
形状を有するように加工する。さらに、反射層部に垂直な方向に切断加工を行い、シンチ
レータ素子と反射層とが交互に配列した複数のピースを作成する。そして、溝切り反射層
ブロック（２）を形成し、前記のシンチレータ素子と反射層とが交互に配列した複数のピ
ースの反射層部と接する面を鏡面仕上げとした後、溝切り反射層ブロック（２）２３の溝
部（２）２４にはめ込み接着して一体化（２）２５する。さらに、研磨（２）２６し、反
射層部がシンチレータアレイ１の表裏を貫通する形状を有するように加工する。

前記研磨はシンチレータの片面および両面のいずれに対して行ってもよい。シンチレータ
の研磨は、＃８００より細かい番手の研磨紙、バフ研磨、ダイヤモンド砥石による研磨の
いずれかの方法で研磨加工される。研磨紙を使用する場合は、＃１０００以下の研磨紙が
好ましい。＃２０００以下の研磨紙がさらに好ましい。また、シンチレータの二乗平均平
方根粗さＲｑがＲｑ５μｍ以下となるように行うことが好ましい。

前記研磨後には、研磨加工によるダメージ層を除去するために、エッチング処理を行なう
。このエッチング処理は、水、硫酸、過酸化水素水の混合液で行うことが好ましい。こ
の混合液は、より好ましくは水：硫酸：過酸化水素水＝１０：２：１の体積比の割合で混
合されている。

（実施例１〜３、比較例１〜４）
シンチレータとして、酸硫化ガドリニウム焼結体（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒａ、ａ＝０．０
１）からなる板材（幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）を用意した。次に、前
記焼結体からシンチレータピース個々のサイズが幅３０．０ｍｍ×長さ１．３ｍｍ×厚さ
０．５ｍｍ、となるようにダイサーにて加工を行った。ダイサー加工後、歪取り熱処理を
行った。

次に、反射粒子として酸化チタン粒子を用意した。酸化チタン粒子としては、平均粒径が
０．２μｍ、粒度分布のピークが０．２２μｍのものを用意した。また、酸化チタン粒子
はルチル型のものを用意した。

次に、第二金属酸化物として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ_２）粒子、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）粒子、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粒子を
用意した。また、第二金属酸化物粒子は、いずれも平均粒径０．３μｍのものを用意した
。酸化チタン粒子と第二金属酸化物粒子を混合した。混合粉を超音波振動機にかけて凝集
体を十分粉砕した。

次に、二液型のエポキシ樹脂を用意し、混合粉を添加し、三本ロール混合機で２０〜５
０時間の混合工程を行った。得られた樹脂混合物の粘度は０．５〜２．５Ｐａ・ｓの範囲
内になるように調整した。なお、樹脂混合物において、エポキシ樹脂を１００質量部とし
たとき、反射粒子（酸化チタン粒子と第二金属酸化物粒子の合計）の質量を１．５質量部
とした。

前記反射粒子を混合した樹脂（樹脂混合物）を所定の寸法（幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍ×
厚さ０．８ｍｍ）に硬化させて反射層ブロックを作成する。反射層ブロックを一定の深さ
まで溝加工して、溝切り反射層ブロックを形成した。

前記の通り作成した複数のシンチレータピースの反射層と接する面を＃２０００の研磨紙
で研磨して、鏡面仕上げにした後、所定のエッチング条件（エッチング液；水：硫酸：過
酸化水素水=１０：２：１、エッチング温度=３５℃、エッチング時間=５分）にてエッチ
ング処理を行って、実施例および比較例にかかるシンチレータアレイを作製した。
実施例１〜７および比較例１〜３の作成条件を表１に示す。なお、シンチレータ素子の面
積をそれを囲む反射層部の幅で割った値はいずれも４５００以上とした。

実施例１〜３および比較例１〜４にかかるシンチレータアレイに対し、外形寸法、３０℃
８０％ＲＨに１２０時間保持した後の外形寸法変化、温度５０℃で保持した時の外形寸法
、幅０．１ｍｍのスリットをシンチレータ素子上に設置しスリットを通過した１２０ｋＶ
のＸ線にて素子を発光させたときの隣接素子の出力比を測定した。それらの測定結果を表
２に示す。

表２から分かる通り、実施例にかかるシンチレータアレイは光出力のクロストークが
少なく、外形寸法のばらつきも少くなっている。

以上のように、実施形態にかかるシンチレータアレイは光出力のクロストークが少なく
、外形寸法のばらつきも少なく、従来品である比較例より優れている。そのため、優れた
シンチレータアレイとすることができる。従って、実施形態のシンチレータアレイを用い
たＸ線検出器およびＸ線検査装置において、信頼性を高くすることがわかる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は
、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、
発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範
囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１……シンチレータアレイ
１ａ……シンチレータアレイのＸ線照射面
１ｂ……シンチレータアレイのＸ線照射面の反対側の面
２……シンチレータ素子、Ｔ：素子の厚さ
３……反射層部、Ｗ：反射層部の幅
４……光電変換素子
５……Ｘ線検出器
６……表面反射層
１０……Ｘ線ＣＴ装置
１１……被検体
１２……Ｘ線管
１３……コンピュータ
１４……ディスプレイ
１５……被検体画像
１６……反射層ブロック
１７……溝切り反射層ブロック（１）
１８……溝部（１）
１９……シンチレータピース
２０……一体化（１）
２１……研磨（１）
２２……切断
２３……溝切り反射層ブロック（２）
２４……溝部（２）
２５……一体化（２）
２６……研磨（２）

Claims

希土類酸硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれか一種の蛍光体の焼結体である複数の
セラミックシンチレータ素子と、前記複数のシンチレータ素子を一体化するように、前記
複数のシンチレータ素子の間に設けられた反射層部と、を具備するシンチレータアレイで
あり、シンチレータ素子の面積をそれを囲む反射層部の幅で割った値が４５００以上であ
り、入射したＸ線により発光した光が隣接する前記シンチレータ素子へ光が漏れる（クロ
ストーク）ことが、幅０．１ｍｍのスリットをシンチレータ素子上に設置し、スリットを
通過した１２０ｋＶのＸ線にて素子を発光させたときの、隣接素子の出力比が２０％以下
であることを特徴とするセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、前記シンチレータ素子の反射層と接する面を鏡面仕上げとし
たことを特徴とする請求項１に記載のセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、前記シンチレータ素子の反射層と接する面を＃８００より細
かい番手の研磨紙、バフ研磨、ダイヤモンド砥石による研磨の少なくともいずれか一種の
方法で研磨加工したことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載のセラ
ミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、前記シンチレータ素子の反射層と接する面の二乗平均平方根
表面粗さＲｑが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
に記載のセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、外形寸法ばらつきが外形寸法の±０．０３％以下であること
を特徴とする請求項１に記載のセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、温度による寸法変化率が２．５μｍ／℃以下であることを特
徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、高温（２５℃以上）多湿（湿度８０％RH以上）の環境で輸送
や保管されても時間による寸法の変化率が０．２μｍ／時間以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のセラミックシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、反射層部を構成する樹脂のガラス転移点を使用温度範囲より
高い温度としたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のセラミッ
クシンチレータアレイ。
前記シンチレータアレイは、反射層部を構成する樹脂のガラス転移点を７０℃以上とした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のセラミックシンチレータ
アレイ。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造法において、希土類酸
硫化物、ガーネット、複合硫化物のいずれかの蛍光体の焼結体であるセラミックシンチレ
ータを複数のピース状に加工し、反射層で構成されたブロックを溝加工した後、前記シン
チレータの複数のピースを前記反射層の溝に挿入して接着することを特徴とするセラミッ
クシンチレータアレイの製造方法。
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記シンチレータのピースから作成される
シンチレータ素子の反射層と接する面を鏡面仕上げすることを特徴とする請求項１０に記
載のセラミックシンチレータアレイの製造方法。
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記シンチレータのピースから作成される
シンチレータ素子の反射層と接する面を＃８００より細かい番手の研磨紙、バフ研磨、ダ
イヤモンド砥石による研磨のいずれかの方法で研磨加工することを特徴とする請求項１１
に記載のセラミックシンチレータアレイの製造方法。
前記シンチレータアレイは、前記シンチレータ素子の反射層と接する面の二乗平均平方根
表面粗さＲｑを５μｍ以下と加工することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいず
れか１項に記載のセラミックシンチレータアレイの製造方法。
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記シンチレータのピースから作成される
シンチレータ素子の反射層と接する面をプラズマ処理またはコロナ放電処理の少なくとも
いずれか一方を行なうことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のセラ
ミックシンチレータアレイの製造方法。
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のセラミックシンチレータアレイを具備し、
入射した放射線に応じて前記セラミックシンチレータアレイを発光させる蛍光発生手段と
、前記蛍光発生手段からの光を受け、前記光の出力を電気的出力に変換する光電変換手段
とを具備することを特徴とする放射線検出器。
前記蛍光発生手段は、前記セラミックシンチレータ材料からなるシンチレータプレートを
スライスまたは溝きりの少なくともいずれか一方の加工をして作製した素子を縦横方向に
複数集積して構成したシンチレータアレイを有することを特徴とする請求項１５に記載の
放射線検出器。
前記蛍光発生手段は複数のチャンネルを備え、前記複数のチャンネルはそれぞれ前記シン
チレータ材料をスライスして作製した複数のセグメントを、それぞれ前記複数のチャンネ
ルの配列方向と略直交する方向に集積した構成を有することを特徴とする請求項１５乃至
請求項１６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
被検査体に向けて放射線を照射する放射線源と、前記被検査体を透過した放射線を検出
する、請求項１５乃至請求項１７のいずれか１項に記載の放射線検出器とを具備すること
を特徴とする放射線検査装置。
前記放射線検査装置はＸ線断層写真撮影装置であることを特徴とする請求項１８記載の放
射線検査装置。