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KR100638915B1 - 광학소자 및 이것을 사용한 방사선 검출기 - Google Patents

광학소자 및 이것을 사용한 방사선 검출기 Download PDF

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KR100638915B1
KR100638915B1 KR1020017007382A KR20017007382A KR100638915B1 KR 100638915 B1 KR100638915 B1 KR 100638915B1 KR 1020017007382 A KR1020017007382 A KR 1020017007382A KR 20017007382 A KR20017007382 A KR 20017007382A KR 100638915 B1 KR100638915 B1 KR 100638915B1
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scintillator
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radiation detector
adhesive
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구스야마유타카
노나카가츠토시
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

방사선 검출기(10)는 입사단면(12a, 14a, 16a)이 대략 동일 평면 상에 배치되도록 배열된 3장의 광학 부재(12, 14, 16)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 입사단면(12a, 14a, 16a) 상에 설치된 신틸레이터(18)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출력되는 광 이미지를 촬상하는 복수의 CCD(20)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출력되는 광 이미지를 CCD(20)로 유도하는 복수의 도광용 광학 부재(22)를 구비하여 구성된다. 각 광학 부재(12, 14, 16)는 광 흡수 특성을 갖는 접착제(24)에 의해 접착 고정되며, 그 간격은 10 내지 15μm으로 되어 있다. 또한, 신틸레이터(18) 상에는 보호막(26)이 설치되어 있다.
신틸레이터, 보호막, 접착제, 방사선 검출기, 광학 소자

Description

광학 소자 및 이것을 사용한 방사선 검출기{Optical element and radiation detector using the same}
본 발명은 광학 소자 및 이것을 사용한 방사선 검출기에 관한 것이며, 특히, 대면적 수광부를 갖는 방사선 검출기 및 이에 사용되는 광학 소자에 관한 것이다.
의료, 공업 등의 분야에 있어서, 방사선 이미지를 신속하고 또한 고정밀도로 검출, 촬상하는 방사선 검출기의 필요성이 높아지고 있다. 이러한 필요성에 부응하도록 예를 들면, 방사선 이미지를 광 이미지로 변환하는 신틸레이터, 이러한 광 이미지를 촬상하는 촬상 소자 및 신틸레이터로부터 출력된 광 이미지를 촬상 소자로 유도하는 도광용 광학 부재를 구비한 방사선 검출기가 알려져 있다.
또한, 상기 도광용 광학 부재로서, 수백만 개/cm2의 광 파이버를 서로 평행하게 배치하여 일체 성형한 광학 부재가 사용되는 것이 많다. 이러한 광학 부재는 그 입사단면에 입사한 광 이미지를 분해능이 높은 상태에서 그 출사단면까지 전송하여, 출사단면으로부터 출사시킬 수 있기 때문이다.
더욱이, 수광면을 크게 하여, 비교적 광범위에 걸치는 방사선 이미지의 검출, 촬상을 행할 수 있는 방사선 검출기로서, 예를 들면, 특개평 7-211877호 공보에 개시된 방사선 검출기가 알려져 있다. 이러한 방사선 검출기는 서로 직교하는 입사단면과 출사단면을 갖는 상기 광학 부재의 입사단면에 신틸레이터를 설치하여 출사단면에 촬상 소자를 설치한 방사선 검출 유닛을 복수 개 배열한 구성으로 되어 있다.
그러나, 상기 방사선 검출기에는 이하에 도시하는 바와 같은 문제점이 있었다. 즉, 상기 방사선 검출기는 특수 형상(삼각 기둥 형상)의 상기 광학 부재를 포함하는 복수의 방사선 검출 유닛을 그 수광면이 동일 평면 상에 배치되도록 배열할 필요가 있기 때문에, 수광면을 대면적화하는 것은 용이하지 않다. 또한, 촬상 소자의 배치 상의 제약 등으로부터 수광면의 대면적화에는 한도가 있어, 의료, 공업 등의 용도로부터 생기는 요청을 만족할 정도의 충분한 대면적화를 도모할 수 없다.
본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 수광면을 용이하고 또한 충분히 크게 할 수 있는 광학 소자 및 방사선 검출기를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 광학 소자는 복수의 광 파이버를 서로 평행하게 배치하여 일체 성형되고, 서로 대략 평행한 입사단면, 출사단면을 갖는 평판 형상의 광학 부재를 복수 가지며, 상기 광학 부재는 상기 입사단면 각각이 대략 동일 평면 상에 배치되도록 배열되며, 서로 인접하는 상기 광학 부재의 측면 각각은 접착제에 의해 접착되며, 상기 측면을 접착됨으로써 일체화된 상기 입사단 면에는 방사선 입사에 따라 광을 발하는 신틸레이터가 퇴적되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본 발명의 방사선 검출기는 상기 광학 소자와, 상기 광학 부재의 상기 출사단면으로부터 출력되는 광 이미지를 촬상하는 촬상 소자를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
복수의 상기 광학 부재를 입사단면이 대략 동일 평면 상에 배치되도록 배열하고, 서로 인접하는 광학 부재 측면을 접착제에 의해 접착하여, 일체화된 상기 입사단면에 신틸레이터를 성장시킴으로써, 방사선 검출기의 수광면을 용이하고 또한 충분히 크게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 검출기의 사시도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 일부 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 소자의 사시도.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 방사선 검출기에 대해서 도면을 참조로, 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수, 형상은 실제의 것과는 반드시 동일하지 않으며, 이해를 용이하게 하기 위해 과장하고 있는 부분이 있다.
우선 본 실시예에 따른 방사선 검출기의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 방사선 검출기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 일부 확대 단면도이다. 또한, 본 발명의 광학 소자는 본 실시예에 따른 방사선 검출기에 포함되는 것으로, 본 실시예에 따른 방사선 검출기로부터 분리하여 나타내면, 도 3에 도시하는 바와 같이 된다.
본 실시예에 따른 방사선 검출기(1O)는 입사단면(12a, 14a, 16a)이 대략 동일 평면 상에 배치되도록 배열된 3장의 광학 부재(12, 14, 16)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 입사단면(12a, 14a, 16a) 상에 성장된 신틸레이터(18)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출력되는 광 이미지를 촬상하는 복수의 CCD(20)(촬상 소자)와, 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출력되는 광 이미지를 CCD(20)로 유도하는 복수의 도광용 광학 부재(22)를 구비하여 구성된다. 이하, 상세하게 설명한다.
광학 부재(12, 14, 16)는 각각 동일한 형상을 갖기 때문에, 이하, 광학 부재(12)에 대해서만 설명한다. 광학 부재(12)는 수백만 개/cm2의 광 파이버(직경 약 6μm 정도)를 서로 평행하게 배치하여 일체 성형하여 구성되며, 해당 광 파이버의 축과 거의 수직으로 교차함과 동시에 서로 대략 평행한 입사단면(12a) 및 출사단면(12b)을 갖고 있다. 즉, 입사단면(12a)에 입사한 광 이미지는 광학 부재(12)를 구성하는 상기 각 광 파이버 내를 전파하여, 출사단면(12b)으로부터 출력된다.
광학 부재(12)의 입사단면(12a) 및 출사단면(12b)은 짧은 변이 63mm 정도, 긴 변이 270mm 정도의 직사각 형상으로 되어 있으며, 입사단면(12a)과 출사단면(12b)과의 간격은 4mm 정도로 되어 있다. 따라서, 광학 부재(12)는 63mm×27Omm 정도의 직사각 형상의 바닥면을 가지며, 두께가 4mm 정도의 평판 형상 으로 되어 있다.
3장의 광학 부재(12, 14, 16)는 입사단면(12a, 14a, 16a)이 거의 동일 평면 상에 배치되도록 배치된다. 보다 구체적으로는, 광학 부재(12, 14, 16)의 긴 변측의 측면(12c, 14c, 16c)이 서로 인접하도록 배열된다.
3장의 광학 부재(12, 14, 16)가 서로 인접하는 측면(12c, 14c, 16c)은 접착제(24)에 의해 접착, 고정되어 있다. 여기서, 접착제(24)로서는 신틸레이터(18) 내에서 생겨 접착제(24)에 입사하는 광을 흡수할 수 있는 것이 사용되며, 특히, 신틸레이터(18) 내에서 생겨 접착제(24)에 입사하는 광 중 5O% 이상을 흡수할 수 있는 것이 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 접착제(24)의 일례를 들면, EPOXY TECHNOLOGY사 제품인 EPO-TEK353ND(상품명) 등을 사용하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 배열함으로써, 입사단면(12a, 14a, 16a)을 일체화하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 배열, 접착하고, 그 외주면을 연마함으로써, 실질적으로 186mm×248mm 정도의 대면적 입사단면이 형성된다. 여기서, 대량의 광 파이버를 일체 성형함으로써, 대면적 입사단면을 갖는 광학 부재를 처음부터 형성하는 것도 생각할 수 있지만, 일체 성형하는 광학 부재의 입사단면이 커짐에 따라서, 그 균질성의 제어 등도 곤란해지기 때문에, 상기한 바와 같이 비교적 소면적의 입사단면을 갖는 광학 부재를 복수 배열시켜 대면적의 입사단면을 형성하는 방법은 극히 실제적이고 또한 경제적이다.
또한, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)가 서로 인접하는 측면(12c, 14c, 16c) 사이에는 접착제(24)가 주입되어 있기 때문에, 이러한 접착제(24)가 주입된 부분은 입사단면 측으로부터 출사단면 측에 광 이미지를 전파할 수 없는 데드 스페이스로서 작용한다. 따라서, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)가 서로 인접하는 측면(12c, 14c, 16c)의 간격, 즉, 접착제(24)가 주입된 영역의 폭은 가능한 한 좁은 편이 바람직하다. 본 실시예에 따른 방사선 검출기(1O)에 있어서는 접착제(24) 주입에 의해 생기는 데드 스페이스의 폭과 접착제(24)의 접착 능력을 비교 고량하여, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)가 서로 인접하는 측면(12c, 14c, 16c)의 간격, 즉, 접착제(24)가 주입된 영역의 폭을 1O 내지 15μm으로 하고 있다. 또한, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)의 측면(12c, 14c, 16c) 중 서로 인접하지 않는 측면(12c, 14c, 16c), 즉, 외부로 노출하는 측면에는 광 투과율이 5O% 이하인 차광재(25)가 도포에 의해 형성되어 있다(도 1(도 3도 동일)에 있어서는 일부 절단하여 도시되어 있다).
3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 배열함으로써 일체화된 입사단면(12a, 14a, 16a) 상에는 X선 등의 방사선의 입사에 따라 가시광을 발하는 신틸레이터(18)가 기상 성장에 의해 형성되어 있다. 신틸레이터(18)는 CsI로 형성됨과 동시에 입사단면(12a, 14a, 16a)으로부터 대략 수직 방향으로 600μm 정도 연장되는 기둥 형상 구조체의 배열로서 형성되어 있다.
또한, 신틸레이터(18) 상에는 신틸레이터(18)를 기계적으로 보호함과 동시에 신틸레이터(18)를 형성하는 CsI 의 조해(潮解)를 방지하는 보호막(26)이 형성되어 있다. 보호막(26)은 신틸레이터(18) 상에 제 1 층(28)(내습 보호층), 제 2 층(30), 제 3 층(32)을 순차 적층한 3층 구조로 되어 있다. 보다 상세하게는 보호막(26)은 신틸레이터(18) 상 만이 아니라 신틸레이터(18)의 측면 및 광학 부재(12, 14, 16)의 측면(12c, 14c, 16c)까지를 덮도록 형성되어 있다.
제 1 층(28)은 폴리파라키실렌 수지로 이루어지며, 신틸레이터(18)에 접하도록 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, CsI의 기둥 형상 구조체의 틈(間隙)을 채움과 동시에, 해당 둘레 형상 구조체의 최정상부로부터 더욱 10μm 정도 성장하여 형성된다. 이러한 폴리파라키실렌 수지로서는 스리본드사 제품인 파릴렌(상품명) 등이 존재한다. 폴리파라키실렌 수지는 수증기 및 가스의 투과가 극히 적으며, 발수성, 내약품성도 높은 것 외에, 박막에서도 뛰어난 전기 절연성을 가지며, 방사선, 가시 광선에 대한 투명성 등, 신틸레이터(18)를 보호하는 데 적합한 우수한 특징을 갖고 있다.
폴리파라키실렌에 의한 코팅의 상세함에 대해서는 스리본드·테크니컬 뉴스(1992년 4년 9월 23일 발행)에 기술되어 있으며, 여기서는 그 특징을 서술한다.
폴리파라키실렌은 금속의 진공 증착과 마찬가지로 진공 중에서 지지체 상에 증착하는 화학적 증착(CVD)법에 의해 코팅할 수 있다. 이것은 원료가 되는 디파라키실렌 모너머를 열 분해하며, 생성물을 톨루엔, 벤젠 등의 유기 용매 중에서 급냉하여 다이머라 불리는 파라키실렌을 얻는 공정과, 이 다이머를 열 분해하여, 안정된 래디컬 파라키실렌 가스를 생성시키는 공정과, 발생한 가스를 소재 상에 흡착, 중합시켜 분자량 약 50만의 폴리파라키실렌 막을 중합 형성시키는 공정으로 이루어진다.
폴리파라키실렌 증착과 금속의 진공 증착에는 2가지 큰 차이가 있다. 우선, 폴리파라키실렌 증착 시의 압력은 금속 진공 증착인 경우의 압력 0.001토르에 비해 높은 0.1 내지 0.2토르인 것, 그리고, 폴리파라키실렌 증착의 적응 계수가 금속 증착의 적응 계수 1에 비해 2자리수에서 4자리수 낮은 것이다. 이 때문에, 증착 시에는 단분자막이 피착물 전체를 덮은 후, 그 위에 폴리파라키실렌이 증착해 간다. 따라서, 0.2μm 두께로부터의 박막을 핀홀이 없는 상태에서 균일한 두께로 생성할 수 있으며, 액상에서는 불가능하던 예각부나 에지부, 마이크론 오더가 좁은 틈으로의 코팅도 가능하다. 또한, 코팅 시에 열 처리 등을 필요로 하지 않고, 실온에 가까운 온도에서의 코팅이 가능하기 때문에, 경화에 따르는 기계적 응력이나 열 왜곡이 발생하지 않아, 코팅 안정성에도 뛰어나다. 더욱이, 대개의 고체 재료로의 코팅이 가능하다.
제 2 층(3O)은 Al으로 이루어지며, 제 1 층(28) 상에 0.25μm 정도의 두께를 가지고 형성되어 있다. Al은 방사선을 투과시켜, 가시광을 반사시키는 성질을 갖기 때문에, 신틸레이터(18)에서 발생한 광이 외부로 새는 것을 막아, 방사선 검출기(1O) 감도를 향상시킬 수 있다.
제 3 층(32)은 제 1 층(28)과 마찬가지로 폴리파라키실렌 수지로 이루어지며, 제 2 층(3O) 상에 10μm 정도의 두께를 가지고 형성되어 있다. 제 2 층(30)을 형성하는 Al은 공기 중에서 부식하기 쉽지만, 제 2 층(30)이 폴리파라키실렌 수지로 이루어지는 제 1 층(28) 및 제 3 층(32)에 끼워져 있는 것으로, 해당 Al이 부식으로부터 지켜지고 있다.
도광용 광학 부재(22)도 광학 부재(12) 등과 마찬가지로, 수백만 개/cm2의 광 파이버를 서로 평행하게 배치하여 일체 성형하여 구성되며, 상기 광 파이버의 축과 교차하는 입사단면(22a) 및 출사단면(22b)을 갖고 있다. 단, 도광용 광학 부재(22)는 입사단면(22a)과 비교하여 출사단면(22b)이 작아지는 듯한 테이퍼 형상을 갖고 있다. 따라서, 입사단면(22a)에 입사한 광 이미지는 도광용 광학 부재(22)를 구성하는 상기 각 광 파이버 내를 전파하여, 축소되어 출사단면(22b)으로부터 출력된다.
각각의 도광용 광학 부재(22)의 입사단면(22a)은 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)에 접하고 있다. 여기서, 각각의 도광용 광학 부재(22)는 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b) 각각에 대응하여 설치되어 있지 않아도 되며, 3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 배열함으로써 일체화된 출사단면(12b, 14b, 16b)을 임의로 분할한 에이리어마다 설치되어 있어도 된다. 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)에 있어서는 3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 배열함으로써 일체화된 출사단면(12b, 14b, 16b)을 세로 방향으로 3개, 가로 방향으로 4개, 합계 12개의 에이리어로 분할하여, 각 에이리어에 1개씩의 도광용 광학 부재(22)가 설치되어 있다. 따라서, 합계 12개의 도광용 광학 부재(22)가 설치되어 있게 된다.
각각의 도광용 광학 부재(22)의 출사단면(22b)에는 CCD(20)가 접속되어 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)는 12개의 CCD(20)를 구비하고 있다.
계속해서, 본 실시예에 따른 방사선 검출기의 작용 및 효과에 대해서 설명한다. 신틸레이터(18)에 방사선 이미지가 입사하면, CsI의 방사선-가시광 변환 작용에 의해, 입사한 방사선 이미지에 상당하는 가시광의 이미지(이하 광 이미지라 한다)가 신틸레이터(18) 내부에서 생성된다.
신틸레이터(18) 내부에서 생성된 광 이미지는 광학 부재(12, 14, 16)의 입사단면(12a, 14a, 16a)으로부터 그 내부로 입사하며, 상기 광학 부재(12, 14, 16) 내를 전파하여 그 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출사된다.
광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출사된 광 이미지는 복수의 부분(본 실시예에 있어서는 12개의 부분)으로 분할되며, 각각 대응하는 위치에 배치된 도광용 광학 부재(22)의 입사단면(22a)에 입사한다.
도광용 광학 부재(22)의 입사단면(22a)에 입사한 분할된 광 이미지는 도광용 광학 부재(22)의 작용에 의해 각각 축소되고, 도광용 광학 부재(22)의 출사단면(22b)으로부터 출사되며, 각각의 도광용 광학 부재(22)의 출사단면(22b)에 접속된 CCD(20)에 의해 촬상된다. 그 후, 각각의 CCD(20)에 의해 촬상된 촬상 화상을 화상 처리 등에 의해 재배치함으로써, 입사한 방사선 이미지의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
여기서, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)는 3장의 광학 부재(12, 14, 16)를 그들 입사단면(12a, 14a, 16a)이 대략 동일 평면 상에 배치되도록 배열하고, 그들이 인접하는 측면(12c, 14c, 16c)을 접착제(24)로 접착 고정하고 있음으로써, 용이하게 입사단면(12a, 14a, 16a)을 일체화하여, 대면적의 수광면를 얻는 것이 가능해진다. 그 결과, 극히 광범위에 걸치는 방사선 이미지를 촬상하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(1O)는 각각의 광학 부재에 신틸레이터를 형성하여 그 후에 배열한 것과 달리, 배열에 의해 일체화된 입사단면(12a, 14a, 16a)에 신틸레이터(18)를 성장시키고 있다. 따라서, 신틸레이터를 구성하는 CsI 성장의 불균일 등에 기인하여 광학 부재의 가장자리부에 형성되는 데드 스페이스의 발생을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 각각의 광학 부재에 신틸레이터를 형성하여 그 후에 배열한 것은 각각의 광학 부재 가장자리부에 상기 데드 스페이스가 발생하기 때문에, 이러한 광학 부재를 배열한 경우는 그 수광면에 격자 형상의 데드 스페이스가 발생한다. 이에 대해, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)와 같이, 배열에 의해 일체화된 입사단면(12a, 14a, 16a)에 신틸레이터(18)를 성장시킨 경우는 일체화된 수광면의 최외곽의 가장자부에만 데드 스페이스가 생기며, 격자 형상의 데드 스페이스는 생기지 않는다. 그 결과, 데드 스페이스를 극히 작게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)에 있어서, 접착제(24)는 방사선의 입사에 따라 신틸레이터(18) 내에서 생겨 상기 접착제(24)에 입사하는 광을 흡수하는 특성, 특히, 방사선의 입사에 따라 신틸레이터(18) 내에서 생겨 상기 접착제(24)에 입사하는 광의 50% 이상을 흡수하는 특성을 갖고 있다. 광학 부재(12, 14, 16)를 구성하는 광 파이버는 그 입사단면(12a, 14a, 16a)에 거의 수직으로 배열되는 것이 많지만, 반드시 완전 수직이라고는 한정하지 않으며, 광 파이버의 코어가 측면(12c, 14c, 16c)에 노출하는 경우도 있으며, 해당 측면(12c, 14c, 16c)으로부터 광이 누설하는 경우도 있다. 이러한 누설 광은 촬상 화상에 대해 노이즈가 되며, 방사선 검출기의 S/N비를 저하시키는 원인이 된다. 여기서, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)에 있어서는 광학 부재(12, 14, 16)의 측면(12c, 14c, 16c)으로부터 누설하는 누설 광을 접착제(24)가 흡수함으로써, S/N비를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 접착제(24)는 유색인 경우가 많으며, 제조 시에 있어서의 불량품의 육안 검사가 용이해진다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)는 서로 인접하는 광학 부재(12, 14, 16)의 간격을 10 내지 15μm으로 하고 있다. 접착제(24)가 삽입된 서로 인접하는 광학 부재(12, 14, 16)의 틈은 입사단면 측으로부터 출사단면 측에 광 이미지를 전파할 수 없는 데드 스페이스로서 작용한다. 또한, 서로 인접하는 광학 부재(12, 14, 16)의 틈에 삽입된 접착제(24)는 광학 부재(12, 14, 16)의 입사단면(12a, 14a, 16a)에서 보아 오목 형상이 되는 경우가 많다. 이러한 오목 형상의 발생에 의해 신틸레이터(18)를 균일하게 퇴적할 수 없거나, 오목부로의 불순물의 혼입이 신틸레이터(18)의 박리를 야기시키는 원인이 되는 경우가 있다. 더욱이, 접착제(24)의 간격이 넓어지면 넓어질수록, 오목부의 깊이는 커지기 때문에, 박리가 보다 일어나기 쉬워져버린다. 따라서, 서로 인접하는 광학 부재(12, 14, 16)의 간격은 가능한 한 좁은 편이 바람직하다.
표 1은 광학 부재(12, 14, 16)의 간격(표 중에서는 간단히 간격이라 한다)을 변화시킨 경우에, 신틸레이터(18)의 박리가 발생하지 않는 비율, 즉 양품율을 도시하고 있다.
Figure 112003047273482-pct00005
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 광학 부재(12, 14, 16)의 간격을 50μm 이하로 함으로써, 67% 이상의 양품율을 얻는 것이 가능해지며, 더욱이 20μm 이하로 함으로써, 거의 1O0%의 양품율을 얻는 것이 가능해진다.
여기서, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)는 광학 부재(12, 14, 16)의 간격을 10 내지 15μm으로 하고 있다. 따라서, 서로 인접하는 광학 부재(12, 14, 16) 사이에서 생기는 데드 스페이스의 폭이 20 내지 30μm으로 극히 작아짐과 동시에, 신틸레이터(18)의 박리를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출기(10)는 신틸레이터(18) 상에 폴리파라키실렌 수지로 이루어지는 제 1 층(28), Al로 이루어지는 제 2 층(30), 폴리파라키실렌 수지로 이루어지는 제 3 층을 적층한 보호막(26)을 설치하고 있다. 여기서, 폴리파라키실렌 수지로 이루어지는 제 1 층(28)은 수증기 등을 배제함으로써 신틸레이터(18)를 구성하는 CsI의 조해를 방지하여, 신틸레이터(18)의 방사선-광 변환 특성을 양호하게 유지한다. 또한, Al으로 이루어지는 제 2 층(30)은 방사선의 입사에 따라 신틸레이터(18) 내에서 발생한 광을 감금하여, 방사선 검출기(10)의 검출 감도를 향상시킨다. 또한, 폴리파라키실렌 수지로 이루어지는 제 3 층(32)은 수증기 등을 배제함으로써 제 2 층(3O)을 구성하는 Al 부식을 방지한다.
또한, 본 실시예에 따른 방사선 검출기는 CCD(20)를 설치함으로써, 신틸레이터(18)에 입사한 방사선 이미지를 효과적으로 촬상하는 것이 가능해진다. 더욱이, 도광용 광학 부재(22)를 구비함으로써, 광학 부재(12, 14, 16)의 출사단면(12b, 14b, 16b)으로부터 출사한 광 이미지를 효율 좋게 CCD(20)로 유도하는 것이 가능해진다.
상기 실시예에 따른 방사선 검출기(10)에 있어서는 보호막(26)을 구성하는 제 1 층(28), 제 3 층(32)을 폴리파라키실렌 수지에 의해 형성했었지만, 이것은 폴리파라클로로키실렌 수지에 의해 형성해도 된다. 제 1 층(28), 제 3 층(32)을 폴리파라클로로키실렌 수지로 형성해도 CsI의 조해, Al 부식을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다. 여기서, 폴리파라클로로키실렌 수지의 일례로서는 스리본드사 제품인 파릴렌 C(상품명) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 실시예에 따른 방사선 검출기(10)에 있어서는 X선의 입사에 따라 가시 광을 발하는 신틸레이터(18)를 사용했었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, X선의 입사에 따라 자외 광을 발하는 신틸레이터여도 된다. 이 경우는 자외 광의 파장 영역에 감도를 갖는 촬상 소자를 사용함으로써, 방사선 이미지를 촬상하는 것이 가능해진다.
본 발명의 광학 소자 및 방사선 검출기는 예를 들면, 의료용 혹은 공업용 등의 분야에서 사용되는 대면적의 수광부를 필요로 하는 방사선 검출기에 이용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 복수의 광 파이버를 서로 평행하게 배치하여 일체로 성형되고, 서로 평행한 입사단면, 출사단면을 갖는 평판 형상의 광학 부재를 복수 가지며,
    상기 광학 부재는 상기 입사단면 각각이 동일 평면 상에 배치되도록 배열되며,
    서로 인접하는 상기 광학 부재의 측면 각각은 접착제에 의해 접착되며,
    상기 측면을 서로 접착함으로써 복수의 광학 부재가 일체화되고, 복수의 광학 부재의 상기 입사단면과 그것들을 접착하는 접착제를 포함하여 형성된 동일 평면상에, 방사선의 입사에 따라 광을 발하는 신틸레이터가 퇴적되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신틸레이터는 기상 성장에 의해 성장되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신틸레이터는 기둥 형상으로 성장된 기둥 형상 구조체의 배열로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신틸레이터는 X선의 입사에 따라 가시 광을 발산하는 신틸레이터인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신틸레이터는 X선의 입사에 따라 자외 광을 발산하는 신틸레이터인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신틸레이터는 CsI를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 방사선의 입사에 따라 상기 신틸레이터에서 생기며, 상기 접착제에 입사하는 광을 흡수하는 접착제인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 상에 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호막은 상기 신틸레이터에 접하도록 형성된 폴리파라키실렌으로 이루어지는 내습 보호층을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호막은 상기 신틸레이터에 접하도록 형성된 폴리파라클로로키실렌으로 이루어지는 내습 보호층을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자와, 상기 광학 부재의 상기 출사단면으로부터 출력되는 광 이미지를 촬상하는 촬상 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광학 부재의 상기 출사단면으로부터 출력되는 광 이미지를 상기 촬상 소자로 유도하는 도광용 광학 부재를 부가로 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
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