放射線檢測器的制造方法
【專利摘要】放射線檢測器(1)具有：三維層疊閃爍體(12)，其以成為柱體的方式將多個閃爍塊(13)三維排列成矩陣狀，在多個閃爍塊(13)各自之間的邊界面中的沿著與柱體的高度方向垂直的方向延伸的邊界面存在夾設層(15)，在沿著與柱體的高度方向平行的方向延伸的邊界面中的至少一部分邊界面存在遮光層(14)，其中，夾設層(15)具有與閃爍塊(13)不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射閃爍體發(fā)出的光的一部分的特性，遮光層(14)對閃爍塊發(fā)出的光的透過進行遮蔽。
【專利說明】放射線檢測器
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及放射線檢測器。
【背景技術】
[0002]放射線檢測器例如應用于PET (Positron Emission Tomography:正電子發(fā)射斷層掃描技術)、SPECT (Single photon emission computed tomography:單光子發(fā)射計算機斷層成像術)、伽瑪照相機等的核醫(yī)學成像裝置。這些核醫(yī)學成像裝置是如下的裝置，即，利用若對被檢測體投入正電子放射線同位素(RI)標志的藥劑則釋放湮沒伽馬射線的性質，使用放射線檢測器對湮沒伽馬射線進行檢測，從而獲得被檢測體內的RI (RadioactiveIsotopes:放射性同位素)分布圖像的裝置。
[0003]就用于上述用途的放射線檢測器而言，為了實現(xiàn)空間分辨率的進一步提高，期望存在對放射線檢測器在深度方向(長度方向)上的發(fā)光位置進行檢測的技術。
[0004]在專利文獻I中公開了以下的放射線入射位置三維檢測器。該放射線入射位置三維檢測器具有多個柱狀閃爍體和連接于多個柱狀閃爍體的每一個的底面的受光元件。多個柱狀閃爍體沿上下方向堆積具有規(guī)定的形狀的多個閃爍體單元塊而成。多個柱狀閃爍體配置為彼此的側面相鄰，在相鄰的側面內的一部分設置有反射片，并且為了使彼此的光往來，至少在最上層的閃爍體單元塊的側面的一部分不設置反射片。此外，上述放射線入射位置三維檢測器利用光電倍增管來作為受光元件。而且，受光元件僅設置于沿上下方向堆積了多個閃爍體單元塊的結構體的一面。
[0005]在專利文獻2中公開了以下的放射線位置檢測器。該放射線位置檢測器將閃爍體元件三維排列而構成大致長方體狀的塊。而且，在上述大致長方體的2面以上例如在整個面上連接受光元件。即，上述技術以使閃爍體元件發(fā)出的光三維地擴散為前提。
[0006]在專利文獻3中公開了以下的放射線檢測器。上述放射線檢測器具有:閃爍晶體、光檢測器以及光減少部。閃爍晶體形成為細長形狀，放射線從一端入射。光檢測器配置于閃爍晶體的另一端，檢測熒光的強度。光減少部位于閃爍晶體的外側面的局部，減少在內部傳播的熒光的強度。該放射線檢測器利用光電倍增管來作為光檢測器。而且，光檢測器僅設置于閃爍晶體的一端。
[0007]在專利文獻4中公開了以下的放射線三維位置檢測裝置。該放射線三維位置檢測裝置具有閃爍單元與受光元件。閃爍單元能夠通過如下方式獲得，即將多個閃爍體單元塊層疊成層狀，將折射率與上述閃爍體單元塊不同的較薄的透明板插入各閃爍體單元塊之間而形成多層閃爍體，將兩個多層閃爍體并排配置，在這兩個多層閃爍體之間插入一部分不包含反射材料的較薄的透明板，并對這些部件進行結合。受光元件與多層閃爍體的一端部連接。
[0008]在專利文獻5中公開了將板狀或者柱狀閃爍體與光檢測器結合的放射線位置檢測器。該放射線位置檢測器將閃爍體層疊成多層，在多層之間以光學方式結合，從而檢測向入射閃爍體的放射線入射位置與閃爍體中的發(fā)光點的深度位置。[0009]在專利文獻6中公開了一種放射線三維位置檢測器，該放射線三維位置檢測器以多個閃爍體元件的中心位置偏向與光位置檢測器的受光面平行的方向的方式在光位置檢測器上層疊該多個閃爍體元件，并使來自光位置檢測器的輸出光的空間分布的重心位置在所層疊的每個閃爍體元件中都不同，由此，基于重心位置運算，確定放射線入射并發(fā)出熒光的閃爍體元件。此外，該技術的本質在于層疊熒光衰減時間常數(shù)不同的第一閃爍體陣列以及第二閃爍體陣列。
[0010]在專利文獻7中公開了以下的三維放射線位置檢測器。該三維放射線位置檢測器具備閃爍單元、受光元件以及運算部。閃爍單元設置在受光元件的光入射面上，沿著與該光入射面垂直的方向按順序層疊有四個閃爍體陣列。各閃爍體陣列二維地排列有8X8個的閃爍體單元塊。而且，某層的閃爍體陣列所包含的閃爍體單元塊與其他層的閃爍體陣列所包含的閃爍體單元塊的至少一個相同側面的光學條件彼此不同。
[0011]另外，相關的技術被非專利文獻I公開。其中，在非專利文獻I中記載到在現(xiàn)有技術中的位置分辨性能為Imm左右。
[0012]專利文獻1:日本特開平11-142523號公報
[0013]專利文獻2:日本特開2011-149883號公報
[0014]專利文獻3:日本特開2009-31132號公報
[0015]專利文獻4:日本特開昭63-47686號公報
[0016]專利文獻5:日本特公平5-75990號公報
[0017]專利文獻6:日本特開2003-21682號公報
[0018]專利文獻7:日本特開2004-279057號公報
[0019]非專利文獻1:獨立行政法人放射線醫(yī)學綜合研究所，“開發(fā)面向接近理論界限的PET分辨率的實現(xiàn)的三維放射線檢測器”，在線(online)，平成23年12月7日檢索，互聯(lián)網(wǎng)URL:http://www.nirs.g0.jp/information/press/2011/10_05.shtml

【發(fā)明內容】

[0020]發(fā)明要解決的問題
[0021]就現(xiàn)有的技術而言，閃爍體深度方向的位置分辨性能均不充分。另外，不得不說的是，在作為裝置進行量產方面，仍舊存在構造復雜且組裝較難、獲取或讀取波形的電路復雜等較多的課題。
[0022]本發(fā)明的課題在于提供一種以比較簡單的結構來實現(xiàn)與以往相比更高的閃爍體深度方向的位置分辨性能的放射線檢測器。
[0023]用于解決問題的手段
[0024]根據(jù)本發(fā)明，提供一種放射線檢測器，其三維層疊閃爍體，其以成為柱體的方式將多個閃爍塊三維排列成矩陣狀，在所述多個閃爍塊各自之間的邊界面中的沿著與所述柱體的高度方向垂直的方向延伸的所述邊界面存在夾設層，在沿著與所述柱體的高度方向平行的方向延伸的所述邊界面中的至少一部分邊界面存在遮光層，其中，所述夾設層具有與所述閃爍塊不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射所述閃爍塊發(fā)出的光的一部分的特性，遮光層對所述閃爍塊發(fā)出的光的透過進行遮蔽；以及受光元件，其成對地設置在所述三維層疊閃爍體的所述柱體的高度方向兩端面，接收所述閃爍塊發(fā)出的光并轉換成電信號。[0025]發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種以比較簡單的構造來實現(xiàn)與以往相比閃爍體深度方向的位置分辨性能更高的放射線檢測器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]上述的目的以及其他的目的、特征以及優(yōu)點通過以下敘述的優(yōu)選的實施方式、以及以下的附圖變得更加清楚。
[0028]圖1是示意性地示出了本實施方式的放射線檢測器的結構的一個例子的圖。
[0029]圖2是提取三維層疊閃爍體的一部分的圖。
[0030]圖3是提取三維層疊閃爍體的一部分的圖。
[0031]圖4是位置確定部的功能框圖的一個例子。
[0032]圖5是示意性地示出了本實施方式的放射線檢測器的一部分的結構的圖。
[0033]圖6是用于說明本實施方式的放射線檢測器的效果的圖。
[0034]圖7是示意性地示出了本實施方式的放射線檢測器的結構的一個例子的圖。
[0035]圖8是用于說明本實施方式的放射線檢測器的效果的圖。
[0036]圖9是用于說明本實施方式的放射線檢測器的效果的圖。
[0037]圖10是示意性地示出了本實施方式的放射線檢測器的結構的一個例子的圖。
[0038]圖11是用于說明本實施方式的放射線檢測器的效果的圖。
[0039]圖12是第一比較例的數(shù)據(jù)。
[0040]圖13是第一比較例的數(shù)據(jù)。
[0041]圖14是第二比較例的數(shù)據(jù)。
[0042]圖15是第二比較例的數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0043]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。其中，在所有的附圖中，對相同的構成要素標注相同的附圖標記，并適當?shù)厥÷哉f明。
[0044]圖1示意性地示出本實施方式的放射線檢測器I的結構。如圖所示，放射線檢測器I具有:三維層疊閃爍體12、受光元件10以及受光元件11、位置確定部16。在圖1中，受光元件10以及受光元件11與三維層疊閃爍體12分離，但實際上，受光元件10以及受光元件11與三維層疊閃爍體12光學結合。此外，本實施方式的放射線檢測器I也可以呈不具有位置確定部16的狀態(tài)。即，也可以構成為位置確定部16設置于其他的裝置內，并連接該裝置與放射線檢測器I。以下，對各結構要素進行說明。
[0045]三維層疊閃爍體12以成為柱體的方式將多個閃爍塊13三維排列成矩陣狀。
[0046]首先，對閃爍塊13進行說明。閃爍塊13的材料只要是吸收放射線并發(fā)光的材料即可，沒有限定，能夠以與現(xiàn)有的閃爍體有關的技術為基準選擇所有的材料。
[0047]閃爍塊13的形狀只要呈柱體即可，除了圖示的長方體之外，能夠形成立方體、底面形狀為其他的多邊形的多棱柱、圓柱、底面形狀為其他的形狀的柱體等。
[0048]從提高位置分辨率的觀點來看，優(yōu)選大小較小的閃爍塊13。例如，高度(圖1的z方向)的上限可以為50mm，底面(與圖1的x-y平面平行的面)的長徑的上限也可以為50mmo
[0049]此外，在本實施方式中，層疊多個相同結構(材料、形狀、大小等)的閃爍塊13，從而能夠形成三維層疊閃爍體12。因此，在量產性方面很優(yōu)越。
[0050]接下來，對三維排列進行說明。
[0051]首先，在三維層疊閃爍體(柱體)12的高度方向(圖1所示的z方向(H方向))上，將多個閃爍塊13層疊成一條直線。即，三維層疊閃爍體12能夠為沿著X方向以及y方向(參照圖1)并排排列多個的特定構件的結構，其中，特定構件是指，將多個閃爍塊13沿著z方向(參照圖1)排列成一條直線的構件(以下，稱為“z方向層疊單元”)。在從z方向(參照圖1)觀察z方向層疊單元的情況下，多個閃爍塊13幾乎完全重疊。此外，即使稍微錯開也沒什么問題，所謂“幾乎完全”是包括這種狀態(tài)的概念。
[0052]另外，優(yōu)選以盡可能縮小X方向之間的間隙以及y方向之間的間隙的方式排列多個閃爍塊13。從這種觀點來看，閃爍塊的形狀優(yōu)選形成三棱柱、四棱柱、六棱柱等多棱柱。另外，優(yōu)選以使這些柱體的底面以及上表面與χ-y平面平行的方式排列柱體。
[0053]此外，多個閃爍塊13在X方向以及y方向(參照圖1)也可以不必排列成一條直線。另外，多個Z方向層疊單元也可以在Z方向上彼此錯開。即，多個Z方向層疊單元各自的端部在Z方向上的位置可以彼此錯開。但是，優(yōu)選地，如圖1所示，以在X方向、y方向以及Z方向的任一方向上都成為一條直線,并且多個Z方向層疊單兀各自的端部在Z方向上的位置對齊的方式，規(guī)則準確地排列多個閃爍塊13。在該情況下，三維層疊閃爍體12的結構簡單，在量產性方面優(yōu)越。
[0054]三維排列的多個閃爍塊13的個數(shù)沒有特別的限制，例如，可以將2個以上1000個以下的閃爍塊13沿著z方向層疊成一條直線來形成z方向層疊單元，并且沿著X方向以及Y方向并排排列4個以上10000000000個以下的z方向層疊單元。
[0055]此處，如圖1所示，三維層疊閃爍體12在多個閃爍塊13各自之間的邊界面(以下，稱為“閃爍塊邊界面”)具有夾設層15以及遮光層14。
[0056]遮光層14具有遮擋(吸收/反射)閃爍體(閃爍塊13)發(fā)出的光的透射的功能。此外，遮光層14優(yōu)選具有對閃爍體發(fā)出的光進行反射的功能。只要具有這種功能即可，遮光層14的結構沒有特別的限制。例如，遮光層14可以構成為包括光反射膜。遮光層14所使用的光反射膜優(yōu)越光反射率較高的材料，例如可以是氟樹脂膜、硫酸鋇等光反射材料含有膜、ESR(Enhanced Specular Reflector:增強型鏡面反射)膜等。另外，也可以由含有硫酸鋇、氧化鈦等光反射材料的粘合劑構成遮光層14。
[0057]這種遮光層14位于閃爍塊邊界面中的、沿著與三維層疊閃爍體12 (柱體)的高度方向H平行的方向延伸的邊界面14a(參照圖2)的至少一部分。例如，遮光層14也可以設置在沿著與高度方向H平行的方向延伸的整個邊界面14a(參照圖2)上。此外，作為遮光層14位于邊界面14a (參照圖2)的一部分的例子，能夠考慮以下幾種情況:遮光層14位于兩個閃爍塊13之間的邊界面14a中的一部分；遮光層14位于第一閃爍塊13以及第二閃爍塊13之間的整個邊界面14a，而遮光層14不位于第三閃爍塊13以及第四閃爍塊13之間的邊界面14a上，另外，還考慮有將這些情況進行組合的狀態(tài)等。此外，除了位于上述邊界面14a的至少一部分之外，遮光層14也可以位于三維層疊閃爍體12的側面(外周面)的至少一部分，例如可以位于整個側面，覆蓋三維層疊閃爍體12的側面的至少一部分，例如，可以覆蓋整個側面。
[0058]上述的遮光層14抑制如下的情況，即從第一 z方向層疊單元所包含的第一閃爍塊13發(fā)出的光沿X方向以及y方向(參照圖1)擴散，進入其他的z方向層疊單元所包含的其他的閃爍塊13、或朝外部空間泄漏。其結果為，X方向以及y方向的位置分辨率提高。另外，在遮光層14包含光反射材料的情況下，遮光層14除了上述作用之外，還具有將從第一z方向層疊單元所包含的第一閃爍塊13發(fā)出的光向z方向(參照圖1)引導的功能。其結果為，能夠將從閃爍體發(fā)出的光有效地傳播到位于z方向層疊單元在高度方向H(z方向)的兩端部的受光元件10以及受光元件11。從上述的觀點來看，遮光層14優(yōu)選設置于沿與高度方向H平行的方向延伸的整個邊界面14a(參照圖2)上。但是，即使設置于一部分，程度雖與設置于整個面上的情況不同，也能夠實現(xiàn)上述作用效果。
[0059]夾設層15具有與閃爍塊13不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射閃爍體發(fā)出的光的一部分的特性。此外，夾設層15只要具有上述的特性即可，沒有特別的限制，在其結構(材質、厚度等)方面存在自由度。例如，夾設層15也可以是空氣等氣體、水/潤滑脂/油脂等液體、或者玻璃、聚乙烯、環(huán)氧系粘合劑、硅系粘合劑等固體。另外，夾設層15也可以是上述的組合。
[0060]上述夾設層15位于閃爍塊邊界面中的、沿與三維層疊閃爍體12(柱體)的高度方向H垂直的方向延伸的邊界面15a (參照圖3)。即，z方向層疊單元是將多個閃爍塊13以使夾設層15夾在各閃爍塊13之間的方式沿z方向(參照圖1)排列成一條直線的單元。
[0061]在此，有時從第一 z方向層疊單元所包含的第一閃爍塊13發(fā)出的光會在到達位于z方向層疊單元的兩端部的受光元 件10以及受光元件11的任一方之前的期間，橫穿閃爍塊13之間進行移動。在橫穿鄰接的閃爍塊13之間時，光通過夾設層15。與光通過閃爍塊13的情況相比，夾設層15使通過自身層的光的光量減少。即，從閃爍塊13發(fā)出的光在到達受光元件10以及受光元件11的任一方之前的期間，光量會因通過夾設層15而減少。在第一閃爍塊13發(fā)光后，橫穿閃爍塊13之間移動的次數(shù)(通過夾設層15的次數(shù))越多，則到達受光元件10以及受光元件11的任一方之前的期間內光量的減少的程度越大。而且，從發(fā)光的位置到受光元件10以及受光元件11各自的距離越長，則橫穿閃爍塊13之間移動的次數(shù)(通過夾設層15的次數(shù))越具有增多的趨勢。因此，在從發(fā)光的第一閃爍塊13到受光元件10以及受光元件11各自的距離不同的情況下，會明確體現(xiàn)出到達受光元件10的光的光量與到達受光元件11的光的光量的差。其結果為，提高了以下進行說明的位置確定部16確定發(fā)光位置的處理的精度。
[0062]返回圖1，受光元件10以及受光元件11接受閃爍體(閃爍塊13)發(fā)出的光，并轉換成電信號。在三維層疊閃爍體12(柱體)的高度方向H的兩端面設置一對受光元件10以及受光元件11。在圖1中，受光元件10以及受光元件11與三維層疊閃爍體12分離，但實際上受光元件10以及受光元件11與三維層疊閃爍體12光學結合。作為受光元件10以及受光元件11，例如能夠使用硅光電倍增管、使用了電荷耦合元件(CCD)元件等的光電轉換器、光電倍增管、雪崩光電二極管、光電二極管等。
[0063]位置確定部16從作為一對的兩個受光兀件10以及受光兀件11接收電信號，并基于已接收的電信號，對發(fā)出成為該電信號的基礎的光的位置進行確定。
[0064]首先，對在位置確定部16確定發(fā)光的位置時，確定深度方向上的位置(z方向的位置)的原理進行說明。
[0065]如上所述，在具備了遮光層14的本實施方式的三維層疊閃爍體12的情況下，將從第一閃爍塊13發(fā)出的光引導為朝z方向(兩個方向)擴散，以到達受光兀件10以及受光元件11的任一方。
[0066]在此，從第一閃爍塊13發(fā)出的光的光量因吸收/反射/擴散等的影響，而在到達受光元件10或者受光元件11之前減少。從發(fā)光的第一閃爍塊13到受光元件10或者受光元件11的距離越長，上述減少的程度越增大。另外，由于存在夾設層15，所以如上所述，從發(fā)光的第一閃爍塊13到受光元件10或者受光元件11的距離越長，從第一閃爍塊13發(fā)出的光的光量越具 有減少的趨勢。因此，就受光元件10以及受光元件11分別接收的受光量(受光元件接收的光的總能量)而言，越靠近發(fā)光的第一閃爍塊13的位置則比較大，相反越遠離則比較小。
[0067]位置確定部16基于上述前提，利用以下的計算式(1)，對深度方向的發(fā)光位置(發(fā)光的閃爍塊13在z方向上的位置)進行確定。
[0068](深度位置)I=(三維層疊閃爍體12的高度)X (入射至受光元件10的光的總能量)/{(入射至受光元件11的光的總能量)+ (入射至受光元件10的光的總能量)}---------(I)
[0069]此外，能夠以現(xiàn)有技術為基準來實現(xiàn)確定與x-y平面平行的方向上的發(fā)光位置。
[0070]在此，圖4表示位置確定部16的功能框圖的一個例子。從受光元件10以及受光元件11輸出的信號分別在重心運算電路22以及重心運算電路23中轉換成具有各受光元件10以及受光元件11在面內方向(x-y平面方向)上的位置信息以及波高信息的信號，此后兩個信號分支，信號的一方分別通過延遲電路27以及延遲電路28輸入模數(shù)轉換器(ADC) 30。進一步，從重心運算電路22以及重心運算電路23分支的另一方的信號通過鑒相器24以及鑒相器25，接下來在進行與(AND)邏輯(與電路26)后，生成門(Gate)信號(模數(shù)轉換器門29 (ADC Gate))，在模數(shù)轉換器30中取得三個信號的同步，由此來去掉放射線自身的信號以外的成分。通過對來自延遲電路27以及延遲電路28的信號進行重心運算來決定面內方向(x-y平面方向)以及深度方向(z方向)的位置信息，另外，根據(jù)由延遲電路27以及延遲電路28的信號的和來決定能量信息。
[0071]此外，確定深度方向的發(fā)光位置的方法不限于計算式(I)以及上述的電路，也可以采用利用發(fā)光位置與受光元件所接收的受光量(受光元件接收的光的總能量)的不同之類的其他的方法。
[0072]接下來，對三維層疊閃爍體12的制作方法的一個例子進行說明。
[0073]<制作方法1>
[0074]首先，準備多個表面進行了光學研磨的、具有規(guī)定形狀(例:縱3mmX橫3mmX高3mm的立方體)的閃爍晶體(閃爍塊13)。然后，在玻璃板上隔開規(guī)定間隔(例:0.2mm)，以M行XN列(例:4行X4列)配置并固定閃爍塊13。此后，當在玻璃板上利用具有規(guī)定的高度的圍欄包圍M行XN列的閃爍塊組的周圍的狀態(tài)下，向多個閃爍塊13之間的間隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例:硫酸鋇/水/粘合劑/分散劑的混合溶液)。此后，對其進行加熱以使其固化(例:在50°C的烤箱內加熱并干燥24小時)，形成遮光層14。此時，當在多個閃爍塊13之間的間隙的一部分配置例如透明板后，滴下/填充上述混合液，由此還能夠僅在一部分形成遮光層14。然后，通過剝離玻璃板，能夠獲得遮光層14的厚度為
0.2mm且將4個X4個的閃爍塊沿x-y平面方向(參照圖1)排列的閃爍體陣列。
[0075]同樣地，在制作規(guī)定個數(shù)(例:4個)的閃爍體陣列后，以使閃爍塊13的上下位置一致的方式，對多個閃爍體陣列進行層疊(圖1的z方向)。在層疊時，在陣列之間，利用空氣、粘合劑等設置夾設層15，該夾設層15具有與閃爍塊13不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射閃爍體發(fā)出的光的一部分。在本制作法中，能夠在空氣中使陣列彼此單純地層疊，在這種情況下，由于閃爍體元件的表面加工精度的極限，在閃爍體陣列之間自然地填充數(shù)μ m~數(shù)10 μ m左右的空氣層。然后，通過在已層疊的閃爍體陣列的側面粘貼鐵氟龍(注冊商標)膠帶反射材料固定已層疊的閃爍體陣列，能夠獲得三維層疊閃爍體12。
[0076]然后，在三維層疊閃爍體12的上下兩面(z方向兩端部的面)光學結合受光元件10以及受光元件11。例如，使用光學潤滑脂將受光面積為3X3mm2的4行X4列的受光元件的MPPC (Multi Pixel Photon Counter:多像素光子計數(shù)器)陣列粘合于三維層疊閃爍體12。
[0077]<制作方法2>
[0078]首先，準備多個表面進行了光學研磨的、具有規(guī)定形狀(例:縱3mmX橫3mmX高3mm的立方體)的閃爍晶體(閃爍塊13)。此后，例如使用光反射膜，按照閃爍塊13的x方向以及y方向(參照圖1)的形狀制作格柵。接下來，將閃爍塊13以成為規(guī)定的層數(shù)的方式放入并層疊在上述格柵中，制作沿z方向(參照圖1)層疊的層疊陣列。此時，可以向閃爍塊13與光反射膜(遮光層14)之間填充粘合劑(例:光反射材料含有粘合劑)等而使來進行固定。另外，在多個閃爍塊13之間配置具有規(guī)定的厚度的空氣層或者供閃爍光透過的粘合劑、透光板等材料，來作為夾設層15。
[0079]同樣地，在制作規(guī)定個數(shù)的層疊陣列后，通過并排配置這些層疊陣列，能夠獲得三維層疊閃爍體12。此后，與制作方法I相同。
[0080]<制作方法3>
[0081]首先，準備多個表面進行了光學研磨的、具有規(guī)定形狀(例:縱3mmX橫3mmX高3mm的立方體)的閃爍晶體(閃爍塊13)。此后，一邊夾著夾設層15 (規(guī)定的厚度的空氣層或者供閃爍光透過的粘合劑、透光板等)，一邊將多個閃爍塊13沿z方向(參照圖1)層疊，從而獲得第二層疊陣列。
[0082]同樣地，在制作規(guī)定個數(shù)的第二層疊陣列后，隔開規(guī)定間隔(例:0.2mm)，以M行XN列(例:4行X4列)將這些第二層疊陣列配置并固定在玻璃板上。此后，當在玻璃板上利用具有規(guī)定的高度的圍欄包圍M行XN列的第二層疊陣列組的周圍的狀態(tài)下，向多個第二層疊陣列之間的間隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例:硫酸鋇/水/粘合劑/分散劑的混合溶液)。接下來，對其進行加熱以使其固化(例:在50°C的烤箱內加熱并干燥24小時)，形成遮光層14。此時，當在多個閃爍塊13之間的間隙的一部分配置例如透明板后，滴下/填充上述混合液，由此還能夠僅在一部分形成遮光層14。然后，通過剝離玻璃板，能夠獲得遮光層14的厚度為0.2mm且將4個X 4個的閃爍塊沿x-y平面方向(參照圖1)排列的閃爍體陣列。
[0083]<制作方法4>
[0084] 首先，準備多個表面進行了光學研磨的、具有規(guī)定形狀(例:縱3mmX橫3mmX高3mm的立方體)的閃爍晶體。此后，通過照射激光等來生成夾設層15(具有吸收或者散射閃爍體發(fā)出的光的一部分的特性的夾設層，例:相對于12_的高度，以3_為間隔共設置三處)，從而獲得第二層疊陣列。
[0085]同樣地，在制作規(guī)定個數(shù)的第二層疊陣列后，隔開規(guī)定間隔(例:0.2mm)，以M行XN列(例:4行X4列)將這些第二層疊陣列配置并固定在玻璃板上。此后，當在玻璃板上利用具有規(guī)定的高度的圍欄包圍M行XN列的第二層疊陣列組的周圍的狀態(tài)下，向多個第二層疊陣列之間的間隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例:硫酸鋇/水/粘合劑/分散劑的混合溶液)。接下來，對其進行加熱以使其固化(例:在50°C的烤箱內加熱并干燥24小時)，形成遮光層14。此時，在多個第二層疊陣列之間的間隙的一部分配置例如透明板后，通過滴下/填充上述混合液，還能夠僅在一部分形成遮光層14。然后，剝離玻璃板，從而能夠獲得三維層疊閃爍體12。
[0086]《實施例》
[0087]<第一實施例>
[0088]在第一實施例中，如圖5所示，制作了將閃爍塊13沿z方向層疊的放射線檢測器。圖5是第一實施例的放射線檢測器的剖面示意圖。
[0089]閃爍塊13 是摻雜了鈰的 Ce =GAGG(Ce =Gd3Al2Ga3O12)(以下，稱為 “Ce:GAGG” )結晶。形狀為縱3mmX橫3mmX高3mm的立方體形狀。
[0090]沿著z方向， 一邊夾著厚度10 μ m的空氣層(夾設層15), —邊層疊五個上述閃爍塊13。接下來，利用厚度為1mm的氟樹脂膜(遮光層14)覆蓋上述層疊體的側面外周全部。然后，在上述層疊體的z方向兩端部以光學方式結合受光面為3mmX3mm的娃光電倍增管(受光元件10以及受光元件11)，從而制作放射線檢測器。
[0091]對上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線，在使用計算式(I)對從各娃光電倍增管(受光兀件10以及受光兀件11)輸出的電壓脈沖信號進行分析后，能夠獲得圖6所示的位置分辨光譜。Z方向的位置分辨性能達到能夠以FWHM(脈沖的半高寬度)=0.3_的分辨率區(qū)分厚度為3_的閃爍塊13的位置，能量分辨率為8.3%。
[0092]以上，可知通過并排地排列多個第一實施例的放射線檢測器而獲得的本實施方式的放射線檢測器，在深度方向(z方向)的位置分辨性能很優(yōu)越。
[0093]<第二實施例>
[0094]在第二實施例中，如圖7所示，制作了三維排列(4X4X4)閃爍塊13的放射線檢測器。圖7是第二實施例的放射線檢測器的剖面示意圖。
[0095]閃爍塊13是Ce:GAGG結晶。形狀為縱3_X橫3_X高3_的立方體形狀。夾設層15形成厚度IOym的空氣層。遮光層14的厚度為0.2mm，并含有硫酸鋇。此外，遮光層14設置于閃爍塊邊界面中的、沿與三維層疊閃爍體12(柱體)的高度方向H(在圖7中，為z方向)平行的方向延伸的全部邊界面上。另外，利用遮光層14覆蓋通過三維排列(4X4X4)閃爍塊13而獲得的三維層疊閃爍體12的外周側面全部。而且，受光元件10以及受光元件11形成受光面為3_X3_的硅光電倍增管。
[0096]向上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線。然后，使用圖4所示的結構的位置確定部16，確定發(fā)光位置。圖8表示獲得的三維圖。根據(jù)該圖，可知能夠明確地獲得了三維位置信息。深度方向(z方向)的位置分辨性能達到能夠以FWHM=0.3mm的分辨率區(qū)分厚度為3mm的閃爍塊的位置的性能。另外，能量分辨率為8.6 %@ 662keV。
[0097]<第三實施例>
[0098]在第三實施例中，作為閃爍塊13，使用了摻雜了鈰的LYS0(Ce:(Lu、Y)2Si05)(以下，稱為“Ce:LYS0”)結晶。其他的結構與第一實施例的放射線檢測器相同。
[0099]向上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線，在使用計算式(I)對從各硅光電倍增管輸出的電壓脈沖信號進行分析后，能夠獲得圖9所示的位置分辨光譜。z方向的位置分辨性能達到能夠以FWHM = 0.4mm的分辨率區(qū)分厚度為3_的閃爍塊的位置的性能，能量分辨率為11.3%。
[0100]以上，可知通過并排地排列多個第三實施例的放射線檢測器而獲得的本實施方式的放射線檢測器，在深度方向(Z方向)的位置分辨性能很優(yōu)越。
[0101]〈第四實施例〉
[0102]圖10是第四實施例的放射線檢測器的剖面示意圖。在第四實施例中，在沿著與三維層疊閃爍體12 (柱體)的高度方向H(在圖10中，為z方向)平行的方向延伸的邊界面的一部分設置遮光層14。其他的結構與第二實施例的放射線檢測器相同。此外，在未設置有遮光層14的邊界面配置了透光板17。如圖10所示，透光板17僅設置于閃爍塊13a以及閃爍塊13b之間。
[0103]向上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線。然后，使用圖4所示的結構的位置確定 部16，確定了發(fā)光位置。圖11表示獲得的二維圖。根據(jù)該圖可知，就從在其間配置了透光板17的閃爍塊13a以及閃爍塊13b發(fā)出的光的發(fā)光位置信息(在圖11中，參照B)而言，圖形發(fā)送變形，xy方向的位置分辨特性劣化。但是，可知明確地獲得了從其他的閃爍塊13發(fā)出的光的發(fā)光位置信息。即，可知，配置在閃爍塊13a以及閃爍塊13b之間的透光板17的影響僅限于周邊，在其他的區(qū)域中明確地獲得了發(fā)光位置信息。
[0104]〈第一比較例〉
[0105]在比較例中，制作了三維排列(4X4X4)有閃爍塊的放射線檢測器。閃爍塊13是Ce:GAGG結晶。將由供閃爍體光透過的硅系粘合劑構成的、厚度為100 μ m的夾設層設置在全部的閃爍塊邊界面上。另外，利用遮光層覆蓋通過三維排列(4X4X4)閃爍塊13而獲得的三維層疊閃爍體的側面全部。而且，受光元件為受光面3mmX3mm的硅光電倍增管。
[0106]向上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線，使用計算式(I)對從各硅光電倍增管輸出的電壓脈沖信號進行了分析。圖12表示獲得的二維圖。與通過第四實施例獲得的圖11的二維圖相比，xy方向的位置分辨光譜朝向中心變形，位置區(qū)分特性劣化。
[0107]圖13是在第一比較例中獲得的深度方向(z方向)的位置分辨光譜?？芍?，與通過第三實施例獲得的圖9的光譜相比，相鄰的位置分辨光譜彼此接近，位置分解特性劣化。
[0108]〈第二比較例〉
[0109]在第二比較例中，制作了三維排列(4X4X4)有閃爍塊的放射線檢測器。閃爍塊13是Ce=GAGG結晶。閃爍塊邊界面全部設置有作為夾設層的厚度為10 μ m的空氣層。另外，利用遮光層覆蓋通過三維排列(4X4X4)閃爍塊13而獲得的三維層疊閃爍體的側面全部。而且，受光兀件為受光面3mmX3mm的娃光電倍增管。[0110]向上述放射線檢測器照射來自銫137放射線源的662keV的伽馬射線，使用計算式
(I)對從各硅光電倍增管輸出的電壓脈沖信號進行了分析。圖14表示已獲得的二維圖。與通過第四實施例獲得的圖11的二維圖相比，位置分辨光譜朝向中心變形，位置區(qū)分特性劣化。
[0111]圖15是在第二比較例中獲得的深度方向(z方向)的位置分辨光譜。
[0112]針對將作為位置分辨性能的指標的“峰值間的距離/脈沖的半高寬度(FWHM) ”以及作為位置分辨性能的信噪(S/N)比的指標的“峰值的最大計數(shù)值/峰值的谷間的計數(shù)值”，將第一比較例、第二比較例以及第三實施例進行比較，則有如表1的深度方向(z方向)上的位置分辨特性。
[0113][表1]
[0114]
【權利要求】
1.一種放射線檢測器，其特征在于， 具有: 三維層疊閃爍體，其以成為柱體的方式將多個閃爍塊三維排列成矩陣狀，在所述多個閃爍塊各自之間的邊界面中的沿著與所述柱體的高度方向垂直的方向延伸的所述邊界面存在夾設層，在沿著與所述柱體的高度方向平行的方向延伸的所述邊界面中的至少一部分邊界面存在遮光層，其中，所述夾設層具有與所述閃爍塊不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射所述閃爍塊發(fā)出的光的一部分的特性，所述遮光層用于遮蔽所述閃爍塊發(fā)出的光以防止透過；以及 受光元件，其成對地設置在所述三維層疊閃爍體的所述柱體的高度方向兩端面，用于接收所述閃爍塊發(fā)出的光來轉換成電信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的放射線檢測器，其特征在于， 所述三維層疊閃爍體在沿著與所述柱體的高度方向平行的方向延伸的全部所述邊界面上都存在所述遮光層。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的放射線檢測器，其特征在于， 所述三維層疊閃爍體具有多個層疊單元，所述層疊單元是將多個所述閃爍塊沿著所述柱體的高度方向排列成一條直線而成的。
4.根據(jù)權利要求1~3中任一項所述的放射線檢測器，其特征在于， 所述遮光層具有對所述閃爍塊發(fā)出的光進行反射的功能。
5.根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的放射線檢測器，其特征在于， 還具有位置確定部，所述位置確定部從成對的兩個所述受光元件接收所述電信號，并基于所接收的所述電信號，確定發(fā)出作為所述電信號的根源(基礎？)的光的位置。
【文檔編號】G01T1/20GK104024887SQ201280064604
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2011年12月28日
【發(fā)明者】片岡淳, 岸本彩, 鐮田圭 申請人:學校法人早稻田大學, 古河機械金屬株式會社