JP2014153213A - 放射線検出器および放射線検出器の製造方法 - Google Patents

放射線検出器および放射線検出器の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ＰＥＴ−ＭＲにおいて、ＳｉＰＭ素子を２次元マトリクス状に配列しても、強固な光学的結合を有する放射線検出器を提供する。
【解決手段】この発明に係る放射線検出器１によれば、間隙部１５、および開口部２５を高粘性接着剤で充填させるので、第１の接着層２１および第２の接着層２３に対する気泡の混入を防止できる。その結果、シンチレータ光は気泡によって散乱されないので、より正確な画像情報を取得できる。また、気泡の混入が防止されるので、放射線検出器１における光学的結合が弱まることを回避できる。従って、間隙部１５を備えるＳｉＰＭ素子を組み込んだ放射線検出器において、光学的結合が弱まることがない。ＳｉＰＭ素子はＭＲ装置から発生される強い磁場の影響を受けないので、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに利用できる。すなわち、光学的結合がより強固な放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、核医学画像及び磁気共鳴画像を同時に得るための、陽電子放出断層撮影−磁気共鳴断層撮影複合装置に用いられる放射線検出器に関する。
従来、医療用撮像法として、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ、Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が知られている。陽電子放出断層撮影装置、すなわちＰＥＴ装置とは、陽電子放出核種で標識された放射性薬剤の被検体内における分布を示すＰＥＴ画像を生成する装置である。
図２２に示すように、ＰＥＴ装置４１は、被検体Ｍをリング状に囲むように配置された複数の放射線検出器４３を備えている。被検体に投与された放射性薬剤は関心部位に蓄積され、蓄積された薬剤から陽電子が放出される。放出された陽電子は、電子と対消滅を起こし、１個の陽電子に対して２個のγ線、すなわちγ線Ｎ１およびγ線Ｎ２を放出する。γ線Ｎ１とγ線Ｎ２とは、互いに正反対の運動量を有しているので、互いに逆方向へ放出され、それぞれ放射線検出器４３によって同時に検出される。
そして、検出されたγ線の情報に基づいて、対消滅が発生した位置、すなわち放射性薬剤の位置が算出され、位置情報として蓄積される。そして、蓄積された位置情報に基づいて、関心部位における放射性薬剤の分布を示す画像がＰＥＴ装置によって提供される。
ＰＥＴ装置において一般的に用いられる放射線検出器５１の構成について、図２３を用いて説明する。放射線検出器５１は、シンチレータブロック５３と、ライトガイド５５と、固体光検出器５７が上述の順番で積層されている。シンチレータブロック５３は、光反射材で区画されたシンチレータ５９が２次元的に配置されており、被検体から放出されたγ線を吸収して発光する。なお、シンチレータ５９において発光された光をシンチレータ光とする。ライトガイド５５は、シンチレータブロック５３、および固体光検出器５７とそれぞれ光学的に結合しており、シンチレータ光を固体光検出器５７へと伝送する。固体光検出器５７は、受光素子の一例として光電子増倍管などが用いられており、ライトガイド５５によって伝送されたシンチレータ光を受光し、電気信号に変換する。そして、変換された電気信号に基づいて、関心部位における陽電子放出核種の分布を示す断層画像が取得される。このように、ＰＥＴ装置によって、特定器官や腫瘍などについて、生化学的作用または生理機能の診断に適した画像が取得される。
一方、ＰＥＴ装置と並ぶ医療用撮像装置として、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ装置）が知られており、ＭＲ装置によって取得される画像は、解剖学的診断に適している。近年では、生理機能的診断および解剖学的診断の双方に適した画像を取得するため、ＰＥＴ装置に磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ装置）を複合させ、陽電子放出断層撮影−磁気共鳴断層撮影複合装置（ＰＥＴ−ＭＲ）を実現させる試みが行われている。
しかし、従来の放射線検出器に用いられていた光電子増倍管は、ＭＲ装置から発生する磁場の影響を受けやすいので、光電子増倍管を備えた放射線検出器はＰＭＴ−ＭＲに使用することができない。
そこで、光電子増倍管に代わって、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）や、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）といった素子が注目されている。ＳｉＰＭ素子やＡＰＤ素子はＭＲ装置の発生する強い磁場に影響を受けないので、受光素子として、ＡＰＤ素子などを用いたＰＥＴ−ＭＲについて報告されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００８−５２５１６１号公報
しかしながら、このような構成を有する従来例において、次のような問題がある。
すなわち、図２３に示すように、シンチレータブロック５３において、ライトガイド５５と接している面（以下、「発光面」という）の面積と、固体光検出器５７において、ライトガイド５５と接している面（以下、「受光面」という）の面積とは略等しい。そのため、固体光検出器５７を構成する素子は、発光面の面積に応じた、広い受光面を有する必要がある。
しかし、面積の広い光電子増倍管の製作は比較的容易であるのに対し、ＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子については、面積の広いものを製作することは非常に困難である。そのため、固体光検出器に単一のＳｉＰＭ素子などを用いる場合、シンチレータブロックの発光面に応じた、十分に広い受光面を確保することができない。
この問題を解消するためにとられる、従来例に係る放射線検出器６０の構成について、図２４を用いて説明する。放射線検出器６０を構成する固体光検出器６１は、ＳｉＰＭアレイ６３と、基板部６５を備えている。ＳｉＰＭアレイ６３には、複数のＳｉＰＭ素子６７が２次元マトリクス状に配列されている。ＳｉＰＭ素子６７は受光部６９が設けられており、受光部６９において、シンチレータ光は検出され、電気信号に変換される。基板部６５はＳｉＰＭアレイ６３の下部に設けられており、受光部６９において変換された電気信号の処理を行い、画像情報を出力させる。固体光検出器６１の上部にはライトガイド７１が備えられており、ライトガイド７１の上部にはシンチレータブロック７３が備えられている。固体光検出器６１とライトガイド７１、およびライトガイド７１とシンチレータブロック７３は光学的に結合されている。
すなわち、受光面積の小さいＳｉＰＭ素子６７を多数集めてＳｉＰＭアレイ６３を形成させることにより、固体光検出器６１において、シンチレータブロック７３の発光面に応じた広さの受光面が確保される。
しかし、多数のＳｉＰＭ素子６７を２次元的に配列させるので、ＳｉＰＭ素子６７同士の間に間隙部７５が存在する。そのため、ライトガイド７１と固体光検出器６１とを光学的に結合させる際に、粘性の低い接着剤７７を用いる場合、図２５に示すように、接着剤７７は粘性が低いので、間隙部７５を通じて基板部６５の内部へと浸透する。そして、浸透した低粘性接着剤７７が基板部６５の導電性を阻害するので、基板部６５において電気信号の処理が正常に行われなくなる。その結果、放射線検出器６０の性能が著しく低下する。
そこで、一般的には光学的に結合させる接着剤として、シリコン系の高粘性接着剤７９が用いられる。この場合、図２６に示すように、高粘性接着剤７９は基板部６５の内部へ浸透することはないが、放射線検出器６０において新たな問題が発生する。すなわち、固体光検出器６１とライトガイド７１とを結合させる高粘性接着剤７９の内部に気泡Ａが発生する。そのため、ライトガイド７１を介して伝送されたシンチレータ光Ｌは、気泡Ａによって散乱される。シンチレータ光Ｌが散乱されると、対消滅の発生位置について正確な情報を得られなくなるので、放射線検出器６０において取得される画像情報の精度が低下する。また、混入された気泡によって、高粘性接着剤７９の接着力が低下するので、固体光検出器６１とライトガイド７１の結合が弱くなるという問題も懸念される。
また、従来例に係る放射線検出器６０において、図２７に示すように、ＳｉＰＭ素子６７の上部に反射マスク８１を設けることが一般的である。なぜならば、ＳｉＰＭ素子６７において、受光部６９に入射されたシンチレータ光は電気信号に変換されるのに対して、受光部以外の部分（以下、「不感部」という）に入射されたシンチレータ光は電気信号に変換されない。
図２８で示すように、反射マスク８１には２次元マトリクス状に配列された複数の開口部８３が設けられており、開口部８３の配置および大きさは、各々の受光部６９に一致するように設計されている。すなわち、開口部８３は各々の受光部６９の上部に位置することとなるので、受光部６９に向かうシンチレータ光は開口部８３を透過し、受光部６９へ入射される。一方、不感部に向かうシンチレータ光は反射マスク８１によって全て反射され、最終的に受光部６９へと入射される。従って、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させることができる。
しかし、図２７に示す構成において、固体光検出器６１と反射マスク８１を結合させる高粘性接着剤８５のみならず、反射マスク８１とライトガイド７１とを結合させる高粘性接着剤８７の内部にも多くの気泡Ａが発生する。多数発生する気泡Ａによってシンチレータ光は散乱されるので、取得される画像情報の精度がより低下する。また、開口部８３が放射線検出器の内部において空隙となるので、反射マスク８１とライトガイド７１との接着面、および固体光検出器６１と反射マスク８１の接着面は狭い範囲に限定される。その結果、固体光検出器６１と反射マスク８１とライトガイド７１との結合が非常に弱くなるので、これらが容易に剥離するという問題が懸念される。
ＳｉＰＭ素子などを受光素子として放射線検出器に用いる場合、受光素子において発生するノイズを抑制させるため、例えば−２０℃〜＋２５℃の温度範囲で放射線検出器を使用することが想定される。すなわち、温度差による熱膨張によって、部品同士の接着力が低下しやすくなる条件で放射線検出器は使用されることとなる。従って、ＳｉＰＭ素子を組み込んだ放射線検出器、すなわちＰＥＴ−ＭＲに用いられる放射線検出器において、それぞれの部品同士は非常に強固に結合されることが要求される。しかしながら、従来の構成を有する放射線検出器において、上述の要求に応えることは困難である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＰＥＴ−ＭＲにおいて、ＳｉＰＭ素子を２次元マトリクス状に配列しても、強固な光学的結合を有する放射線検出器、および放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、入射した放射線を検出して発光するシンチレータブロックと、前記シンチレータブロックに光学的に結合され、前記シンチレータから発光された光を伝送するライトガイドと、前記ライトガイドから伝送された光を電気信号に変換させる複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されるとともに、前記ライトガイドと光学的に結合された固体光検出器と、前記ライトガイドと前記固体光検出器との間に設けられ、前記受光素子の受光部に対向する部位に開口部を有しており、光を反射させる反射手段とを備え、前記反射手段と前記固体光検出器とを接着させる第１の接着層と、前記受光素子同士の間隙部を充填させる第１の充填層と、前記ライトガイドと前記反射手段とを接着させる第２の接着層と、前記反射手段に設けられた開口部を充填させる第２の充填層とをさらに備えるものである。
［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、固体光検出器を構成する複数の受光素子は２次元マトリクス状に配置されており、配置された受光素子同士の間隙部には第１の充填層が設けられている。一般的に、広い受光面を有する単一の受光素子を作製できない場合、複数の受光素子を２次元的に配列させ、受光素子の集合体として広い受光面を確保させる。しかし、従来例に係る放射線検出器において、受光素子を２次元的に配列させた場合、接着剤を用いて固体光検出器と反射手段を結合させる際に、接着剤に気泡が混入されやすい。混入された気泡によって、シンチレータ光は散乱されやすくなるので、対消滅の発生位置について正確な情報を得られなくなる。その結果、放射線検出器において取得される画像情報の精度が低下する。
一方、本発明に係る放射線検出器において、間隙部は第１の充填層によって完全に塞がれているので、間隙部を介して第１の接着層へと気泡が混入されることを回避できる。すなわち、第１の接着層において、気泡によるシンチレータ光の散乱が防止されるので、正確な対消滅の発生位置を検出し、精度の高い画像情報を取得することができる。また、気泡の混入が防止されるので、第１の接着層における接着力が気泡によって低下することが回避される。従って、２次元的に配列された受光素子を有する構成であっても、固体光検出器と反射手段は強固に結合されることとなる。
さらに、本発明に係る放射線検出器は、反射手段に設けられた開口部を充填させる第２の充填層を備えている。一般的に、シンチレータ光を効率よく検出させるため、受光素子の不感部を被覆させる位置に、光を反射させる反射手段が設けられる。反射手段には２次元マトリクス状に配列された複数の開口部が設けられている。そして、各々の開口部は、反射手段が固体光検出器上に配置された場合、各々の受光部の上部に配置されるように設計されている。そのため、受光部へ向かうシンチレータ光は開口部を通過して受光部に入射され、不感部へと向かうシンチレータ光は反射されて再度受光部へ入射される。すなわち、シンチレータ光はより効率よく受光部に入射されて電気信号に変換されるので、放射線検出器が出力する電気信号はより大きなものとなる。
しかし、従来例に係る放射線検出器において、反射手段を設けた場合、反射手段とライトガイドを接着剤で結合させる際に、より多くの気泡が接着剤に混入されることとなる。この場合、シンチレータ光は気泡によってより散乱されやすくなるので、放射線検出器において取得される画像情報の精度が低下する。また、開口部が放射線検出器の内部で空隙となるので、開口部において、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固体光検出器は接着できない。すなわち、反射手段は開口部を除いた狭い範囲でしかライトガイドおよび固体光検出器と接着できないので、ライトガイドと反射手段と固体光検出器の接着力は非常に弱くなる。その結果、放射線検出器において、ライトガイドと反射手段と固体光検出器が容易に剥離するという問題も懸念される。
一方、本発明に係る放射線検出器は、第２の充填層は反射手段に備えられた開口部を完全に充填させるので、開口部から第２の接着層へと空気が混入することが回避される。そのため、第２の接着層に気泡が発生することを防止できるので、シンチレータ光が気泡によって散乱されることがない。また、第２の充填層を構成する接着剤は、第２の接着層を介してライトガイドと接着されるとともに、第１の接着層を介して固体光検出器と接着される。すなわち、反射手段とライトガイドの接着面、および反射手段と固体光検出器の接着面は第２の充填層の分だけ広くなる。また、第１の接着層、第１の充填層、第２の接着層、第２の充填層は光学的結合に用いられる高粘性接着剤によって構成される。従って、ライトガイドと反射手段と固体光検出器は光学的、かつ強固に結合されることとなる。その結果、高いシンチレータ光の変換効率と強固な光学的結合の両方を有する放射線検出器を実現させることが可能となる。
また、上述した放射線検出器において、光学的結合に用いられる接着剤によって構成され、前記第１の接着層の側周部および前記第２の接着層の側周部を密着被覆する接着層被覆部と、前記シンチレータブロック、前記ライトガイド、前記固体光検出器、および前記接着層被覆部を密着被覆するとともに、光を反射させる反射材とをさらに備えることが好ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線検出器は接着層被覆部および反射材を備えている。そして、接着層被覆部によって、第１の接着層および第２の接着層に、外部から空気または水分などが浸入することは回避される。すなわち、第１の接着層および第２の接着層における接着力の低下が防止されるので、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固定光検出器が剥離することをより確実に防止できる。また、接着層被覆部は接着剤によって構成されるので、接着層被覆部自身の有する接着力によって、ライトガイドと反射手段、反射手段と固定光検出器の結合はより強固なものとなる。従って、接着力がより低下しやすい条件の下でも部品同士が剥離することのない放射線検出器を実現することが可能となる。
さらに、放射線検出器の外周部は反射材によって覆われているので、放射線検出器の外部へと向かうシンチレータ光は、反射材によって放射線検出器の内部へと反射される。内部へと反射されたシンチレータ光は受光部によって検出され、電気信号に変換される。すなわち、シンチレータ光が放射線検出器の外部へ出て行くことを防止され、シンチレータ光は効率よく電気信号に変換される。その結果、放射線検出器において出力される電気信号はより大きなものとなる。
また、上述した放射線検出器において、前記シンチレータブロックの側周部及び上面部、並びに前記ライトガイドの側周部を密着被覆するとともに、光を反射させる反射材をさらに備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、あらかじめシンチレータブロックとライトガイドを光学的に結合させてシンチレータ複合体を形成させ、シンチレータ複合体の側周部および上面部を、光を反射させる反射材で覆わせる。すなわち、反射材はシンチレータ複合体に密着された状態となるので、シンチレータ光が放射線の外部へ出て行くことをより確実に防止できる。従って、シンチレータ光をより効率よく電気信号に変換させることが可能となる。
また、上述した放射線検出器において、光学的結合に用いられる接着剤によって構成され、前記第１の接着層、前記第２の接着層、および前記反射材のそれぞれの側周部を密着被覆する接着層被覆部をさらに備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、接着層被覆部によって、第１の接着層および第２の接着層に、外部から空気および水分などが浸入することが回避される。すなわち、第１の接着層および第２の接着層における接着力の低下が防止されるので、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固定光検出器が剥離することをより確実に防止できる。従って、接着力がより低下しやすい条件の下でも部品同士が剥離することのない放射線検出器を実現させることが可能となる。
また、上述した放射線検出器において、前記反射材の側周部を密着被覆し、光学的結合に用いられる接着剤と接着される接着強化材をさらに備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、反射材の側周部に接着強化材を備えている。接着強化材は、光学的結合に用いられる接着剤と強固に接着されるので、反射材と接着層被覆部は接着強化材を介してより強固に接着される。従って、放射線検出器における光学的結合の強固さを、より高めることが可能となる。
また、上述した放射線検出器において、前記反射材は、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料であることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、反射材自体が、光学的結合に用いられる接着剤と強固に接着される材質であるので、反射材と接着層被覆部は直接かつ、より強固に接着される。従って、放射線検出器における光学的結合の強固さは、一層高いものとなる。
また、上述した放射線検出器において、前記受光素子はＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子であることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線検出器を構成する受光素子として、ＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子が用いられる。これらの素子はＭＲ装置から発生される磁場による影響を受けないので、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに利用することができる。すなわち、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させるのみならず、部品同士の光学的結合がより強固である放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。
なお、本明細書は、次のような放射線検出器の製造方法に係る発明も開示している。
すなわち、固体光検出器を構成する受光素子同士の間に設けられた間隙部を光学的結合に用いられる接着剤により充填させる間隙部充填工程と、前記間隙部充填工程の後に、固体光検出器の表面上に残った接着剤を除去させる接着剤除去工程と、前記接着剤除去工程の後に、受光素子の受光部に対向する部位に開口部が設けられた反射マスクを固体光検出器の表面上に設置させる反射マスク設置工程と、前記反射マスク設置工程の後に、反射マスクに設けられた開口部を光学的結合に用いられる接着剤により充填させるとともに、固体光検出器と反射マスクとを結合させる開口部充填工程と、前記開口部充填工程の後に、ライトガイドと反射マスクを結合させるライトガイド結合工程と、前記ライトガイド結合工程の後に、シンチレータブロックをライトガイドに光学的に結合させるシンチレータ結合工程とを備えるものである。
［作用・効果］本発明に係る放射線検出器によれば、固体光検出器には受光素子が２次元マトリクス状に配置されており、間隙部充填工程において、配置された受光素子同士の間隙部は光学的結合に用いられる接着剤によって充填される。間隙部充填工程の後、間隙部は完全に塞がっているので、間隙部から接着剤に対する気泡の混入を防止できる。すなわち、気泡によるシンチレータ光の散乱が防止されるので、正確な対消滅の発生位置を検出し、精度の高い画像情報を取得することができる。そのため、２次元マトリクス状に配列された受光素子によって構成される固体光検出器を用いた場合でも、精度の高い画像情報を取得できる放射線検出器を実現させることが可能となる。
接着剤除去工程では、間隙部充填工程において固体光検出器を構成する受光素子の表面に残存した接着剤を除去するので、受光素子の表面は平坦な状態となる。従って、反射マスク設置工程において反射マスクは受光素子の表面上により安定な状態で設置される。
反射マスク設置工程では、接着剤除去工程において平坦となった受光素子の表面上に反射マスクを設置させる。反射マスクに設けられた開口部は、受光素子に設けられた受光部と一致するように設計されているので、反射マスク設置工程によって、開口部は受光部の直上に位置される。そして、受光素子における受光部以外の部分、すなわち不感部は反射マスクによって覆われることとなる。従って、受光部へ向かうシンチレータ光は開口部を通過して受光部に入射され、不感部へと向かうシンチレータ光は反射マスクによって反射されて最終的に受光部へ入射される。すなわち、シンチレータ光はより効率よく受光部に入射されて電気信号に変換されるので、放射線検出器が出力する電気信号はより大きなものとなる。
開口部充填工程では、光学的結合に用いられる接着剤によって、開口部を充填させる。開口部充填工程の後、開口部は接着剤によって完全に充填されているので、反射マスクとライトガイドを接着させる接着剤に対して開口部から気泡が混入されることが回避される。すなわち、気泡によるシンチレータ光の散乱が防止されるので、反射マスクを備えた構成を有する放射線検出器において、正確な対消滅の発生位置を検出し、精度の高い画像情報を取得することができる。
また、開口部は光学的結合に用いられる接着剤で充填されるので、反射マスクとライトガイドの接着面、および反射マスクと固体光検出器の接着面が広くなる。また、反射マスクとライトガイドと固体光検出器は光学的結合に用いられる高粘性接着剤によって結合される。そのため、ライトガイドと反射マスクと固体光検出器は光学的、かつ強固に結合されることとなる。
ライトガイド結合工程では、上方から気泡の混入が発生しないかどうかを目視しつつ、ライトガイドを反射マスクと光学的に結合させる。従って、ライトガイドと反射マスクを結合させる接着剤に対する気泡の混入をより確実に回避することができる。
シンチレータ結合工程では、シンチレータブロックをライトガイドと光学的に結合させる。その結果、シンチレータ光は、より効率よくライトガイドによって固体光検出器へと伝送され、電気信号へと変換されるので、放射線検出器が出力する電気信号はより大きなものとなる。
上述した通り、本発明に係る放射線検出器の製造方法により、２次元的に配置される受光素子、および開口部を有する反射手段を備える放射線検出器において、ライトガイドと反射マスクと固体光検出器はより強固に結合される。すなわち、高いシンチレータ光の変換効率と強固な光学的結合を有する放射線検出器を実現させることが可能となる。
また、上述した放射線検出器の製造方法において、前記シンチレータ結合工程の後、ライトガイドと反射マスクと固体光検出器とのそれぞれの側周部にはみ出した接着剤の少なくとも一部を残留させ、シンチレータブロック、ライトガイド、固体光検出器、および残留させた接着剤のそれぞれの側周部を、光を反射させる反射材によって被覆させる反射材被覆工程をさらに備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、ライトガイド結合工程、およびシンチレータ結合工程において、ライトガイドと反射手段と固体光検出器とを接着させる接着剤の一部が放射線検出器の側周部へとはみ出される。反射材被覆工程において、少なくともライトガイドと反射手段の接着面、および反射手段と固体光検出器との接着面を側周部から被覆する程度に接着剤を残留させる。そして、シンチレータブロックの側周部および上面部、ライトガイドの側周部、固体光検出器の側周部、並びに接着剤を、光を反射させる反射材によって被覆させる。
放射線検出器の側周部に残された接着剤は、ライトガイドと反射手段の接着面、および反射手段と固体光検出器との接着面に外部から空気または水分などが浸入することを防止する。そのため、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固定光検出器が剥離することをより確実に回避できる。また、放射線検出器の外周部は反射材によって覆われているので、放射線検出器の外部へと向かうシンチレータ光は、反射材によって放射線検出器の内部へと反射される。内部へと反射されたシンチレータ光は受光部によって検出され、電気信号に変換される。従って、シンチレータ光が放射線検出器の外部へ漏れ出すことを防止し、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させることが可能となる。
さらに、除去されずに側周部に残された接着剤によって、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固体光検出器とを接着させている接着剤の層に、空気または水分などは浸入できなくなる。そのため、ライトガイドと反射手段、反射手段と固定光検出器の接着力が空気や水分の混入によって低下することが回避される。また、側周部に残された接着剤自身の有する接着力によって、ライトガイドと反射手段、反射手段と固定光検出器の結合はより強固になる。従って、接着力がより低下しやすい条件の下でもライトガイドと反射手段と固定光検出器が剥離することのない放射線検出器を実現させることが可能となる。
また、上述した放射線検出器の製造方法において、前記ライトガイド結合工程、および前記シンチレータ結合工程に代えて、シンチレータブロックとライトガイドとを光学的に結合させ、シンチレータブロックの側周部及び上面部、並びにライトガイドの側周部を、光を反射する反射材で被覆させてシンチレータ複合体を作成させる複合体形成工程と、前記開口部充填工程および前記複合体形成工程の後に、シンチレータ複合体を反射マスクに結合させる複合体結合工程とを備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、複合体形成工程によって、シンチレータブロックとライトガイドは光学的に結合されてシンチレータ複合体を形成する。そして、形成されたシンチレータ複合体の側周部および上面部は、光を反射させる反射材で密着被覆される。従って、放射線検出器の外部へ向かうシンチレータ光はより確実に反射材によって放射線検出器の内部へと反射され、最終的に受光素子によって電気信号へと変換される。すなわち、シンチレータ光を放射線検出器の外部へと漏れ出すことをより確実に回避できるので、シンチレータ光をより効率よく電気信号に変換させることが可能となる
また、上述した放射線検出器の製造方法において、シンチレータ複合体、反射マスク、および固体光検出器のそれぞれの側周部にはみ出した接着剤の少なくとも一部を残留させることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、除去されずに側周部に残された接着剤によって、ライトガイドと反射手段、および反射手段と固体光検出器とを接着させている接着剤の層に、外部から空気または水分などが浸入することが防止される。そのため、ライトガイドと反射手段、反射手段と固定光検出器が剥離することをより確実に防止できる。また、側周部に残された接着剤自身の有する接着力によって、ライトガイドと反射手段、反射手段と固定光検出器の結合はより強固になる。従って、接着力がより低下しやすい条件の下でもライトガイドと反射手段と固定光検出器が剥離することのない放射線検出器を実現することが可能となる。
また、上述した放射線検出器の製造方法において、シンチレータ複合体の側周部に、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料をさらに備えることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、反射材の側周部に接着剤と強固に接着される材料を備えているので、除去されずに側周部に残された接着剤は、反射材とより強固に接着される。従って、放射線検出器における光学的結合の強固さを、より高めることが可能となる。
また、上述した放射線検出器の製造方法において、反射材は、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料であることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、反射材自身が光学的結合に用いられる接着剤と強固に接着されるので、除去されずに側周部に残された接着剤は、反射材と直接かつ、より強固に接着される。従って、放射線検出器における光学的結合の強固さは、一層高いものとなる。
また、上述した放射線検出器の製造方法において、受光素子はＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子であることが望ましい。
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線検出器を構成する受光素子として、ＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子が用いられる。これらの素子はＭＲ装置から発生される磁場による影響を受けないので、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに利用することができる。すなわち、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させるのみならず、部品同士の光学的結合がより強固である放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。
この発明に係る放射線検出器、および放射線検出器の製造方法によれば、２次元的に配列された受光素子の間隙部、および反射手段に設けられた開口部を高粘性接着剤で充填させる。その結果、接着層を構成する接着剤に気泡が混入することを防止できる。すなわち、受光部へと入射されるシンチレータ光は気泡によって散乱されないので、より正確な画像情報を取得することができる。また、固定光検出器と反射マスクとライトガイドとの接着力が気泡の混入によって低下することは回避される。そのため、２次元的に配置される必要のあるＳｉＰＭ素子を受光素子として用いる放射線検出器において、固定光検出器と反射マスクとライトガイドは光学的に、かつ強固に結合されることとなる。ＳｉＰＭ素子はＭＲ装置から発生される強い磁場の影響を受けないので、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ−ＭＲに利用することができる。すなわち、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させるのみならず、部品同士の光学的結合がより強固である放射線検出器を有するＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。
また、上述したように、ＳｉＰＭ素子などを受光素子として放射線検出器に用いる場合、受光素子において発生するノイズを抑制させるため、例えば−２０℃〜＋２５℃の温度範囲で放射線検出器を使用することが想定される。すなわち、温度差による熱膨張の影響により、部品同士の接着力が低下しやすくなる条件で放射線検出器は使用されることとなる。本発明に係る放射線検出器は、非常に強固な光学的結合を有しているので、部品同士の接着力が低下しやすくなる条件においても使用することが可能である。従って、ＰＥＴ−ＭＲを温度差の大きい条件で使用することで、ノイズの発生がより少ないＰＥＴ−ＭＲを実現させることが可能となる。
実施例１に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る反射マスクの概略構成を示す斜視図である。 実施例１に係る放射線検出器の製造方法に係る工程を示すフローチャートである。 実施例１に係る固体光検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る間隙部充填工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る接着剤除去工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る反射マスク設置工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る開口部充填工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係るライトガイド結合工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係るシンチレータ結合工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係るシンチレータ結合工程後において、接着層被覆部が形成された放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る反射材被覆工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２に係る放射線検出器の製造方法に係る工程を示すフローチャートである。 実施例２に係る複合体形成工程におけるシンチレータ複合体の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２に係る複合体結合工程における放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２に係る複合体結合工程後において、接着層被覆部が形成された放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る放射線検出器におけるシンチレータ光の動作を示す縦断面図である。 実施例２に係る放射線検出器におけるシンチレータ光の動作を示す縦断面図である。 実施例２に係る変形例において、粘着材を備えるシンチレータ複合体の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２に係る変形例において、粘着材を備える放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 一般的なＰＥＴ装置の概略構成を示す縦断面図である。 一般的な放射線検出器の概略構成を示す斜視図である。 従来例に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 従来例に係る放射線検出器の製造方法において、低粘性接着剤を用いた場合の概略を示す縦断面図である。 従来例に係る放射線検出器の製造方法において、高粘性接着剤を用いた場合の概略を示す縦断面図である。 反射マスクを備えた、従来例に係る放射線検出器の製造方法において、高粘性接着剤を用いた場合の概略を示す縦断面図である。 従来例に係る反射マスクの概略構成を示す斜視図である。
＜全体構成の説明＞
実施例１に係る放射線検出器１は、図１に示すように、シンチレータブロック３と、ライトガイド５と、固体光検出器７が上述した順番で上から積層された構成を有している。シンチレータブロック３は、被検体から放出されたγ線を吸収して発光する。ライトガイド５は、シンチレータブロック３と、高粘性接着剤を介して光学的に結合しており、シンチレータブロック３から発光された光を固体光検出器７へと伝送する。固体光検出器７には、受光素子アレイ９と、基板部１１が設けられている。
受光素子アレイ９は、複数の受光素子１０が、２次元マトリクス状に配列された構成を有している。受光素子１０の、ライトガイド５側の表面には受光部１３が設けられている。受光部１３において、ライトガイド５によって伝送された光は検出され、電気信号に変換される。なお、受光素子１０にはＳｉＰＭ素子が用いられている。基板部１１は受光素子アレイ９の下部に設けられており、受光部１３において変換された電気信号の処理を行う。各々の受光素子１０の間には、幅０．２ｍｍ程度の間隙部１５が設けられており、間隙部１５の上層は間隙部充填層１７によって充填されている。なお、間隙部充填層１７は、本発明における第１の充填層に相当する。
ライトガイド５と固体光検出器７の間には反射マスク１９、第１の接着層２１、および第２の接着層２３が設けられている。反射マスク１９は例えば３Ｍ（商標）製のＥＳＲフィルム（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）のような、光を反射させる素材で構成されている。反射マスク１９は、第１の接着層２１を介して固体光検出器７と接着され、第２の接着層２３を介してライトガイド５と接着されている。また図２に示すように、反射マスク１９には２次元マトリクス状に配列された複数の開口部２５が設けられている。各々の開口部２５の位置および広さは、各々の受光部１３の位置および広さに一致するように設計されている。すなわち、図１において、開口部２５は各々の受光部１３の上部に位置することとなる。そして、開口部２５は、開口部充填層２７によって充填されている。なお、反射マスク１９は本発明における反射手段に相当し、開口部充填層２７は、本発明における第２の充填層に相当する。
ライトガイド５、固体光検出器７、および反射マスク１９のそれぞれの側周部には接着層被覆部２９が設けられている。接着層被覆部２９はライトガイド５と反射マスク１９との接合、および固体光検出器７と反射マスク１９との接合を強化させる。シンチレータブロック３の側周部および上面部、ライトガイド５の側周部、および接着層被覆部２９の側周部は反射材３１によって被覆されている。反射材３１は、光を反射させる素材、例えばフッ素系樹脂などで構成されており、シンチレータブロック３から発光され、放射線検出器１の外部へと向かう光を、放射線検出器１の内部へと反射させる。
なお、間隙部充填層１７、第１の接着層２１、第２の接着層２３、開口部充填層２７および接着層被覆部２９、すなわち図１において斜線で示される部位は高粘性接着剤によって構成される。高粘性接着剤は光学的結合に用いられるシリコン系の高粘性接着剤であり、例えばＲＴＶゴム（ＫＥ−４２、信越化学工業）が用いられる（ＲＴＶ：Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）。すなわち、ライトガイド５と受光部１３とは第１の接着層２１、第２の接着層２３、および開口部充填層２７を介して光学的に結合している。従って、ライトガイド５を介して伝送されたシンチレータ光は効率よく受光部１３へ入射され、電気信号へと変換される。
本発明において、ＲＴＶゴムを例とするシリコン系の高粘性接着剤が用いられる理由は以下の通りである。
第１に、シリコン系の高粘性接着剤は非常に高い粘性を有するので、０．２ｍｍ程度の幅を有する間隙部１５を充填させる場合、間隙部１５の上層に留まった状態で硬化する。そのため、接着剤が間隙部１５を通じて基板部１１へと浸透することがない。従って、基板部１１において、接着剤に起因する電気的な接続不良が発生することを回避できる。
第２に、シリコン系の高粘性接着剤は常温で硬化することができる。放射線検出器に用いられる受光素子は耐熱性が高くないので、検出器を用いる際の環境温度に制限が課される。例えば、ＳｉＰＭ素子は６０℃以下で用いられなければならないので、ＳｉＰＭ素子が組み込まれている放射線検出器１は６０℃以下で製造、または使用されなければならない。そのため、硬化温度が８０℃以上であるシリコン系の低粘性接着剤などは、放射線検出器１の製造に適さない。従って、常温で硬化するシリコン系高粘性接着剤は、ＳｉＰＭ素子を用いる放射線検出器１の製造に適した接着剤である。
第３に、シリコン系高粘性接着剤はエポキシ系の接着剤と比べて柔らかい。そのため、放射線検出器の製造工程において部品同士の接合に失敗した場合、放射線検出器に損傷を与えることなく、接合に失敗した部品を分解し、再接合を行うことが可能である。従って、製造工程において、部品の損失および不良製品の製造を、より好適に回避することができる。
＜工程の説明＞
次に、上述したように構成された放射線検出器１の製造方法に係る全工程について、図３〜図１２を用いて説明する。図３は実施例１に係る放射線検出器の製造方法における工程を説明するフローチャートであり、図４〜図１２は、各工程における実施例１に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。
まず、図４に示すように、固体光検出器７を準備する。上述したように、固体光検出器７を構成する受光素子アレイ９は、ＳｉＰＭによって構成される複数の受光素子１０が、２次元マトリクス状に配列された構成を有している。ＳｉＰＭは、面積の大きいものを一体的に製造することは非常に困難であるので、面積の小さい受光素子１０をアレイ状に集合させ、大きな面積を有する受光素子アレイ９を形成させている。そのため、１つ１つの受光素子１０同士の間に間隙部１５が形成されることとなる。
ステップＳ１（間隙部充填工程）
図５に示すように、固体光検出器７に対して、高粘性接着剤ＰとスキージーＳを用いて間隙部１５を充填させていく。図５に示す矢印は、スキージーＳを動かす方向である。高粘性接着剤Ｐは例えばＲＴＶゴムであり、流動性が非常に低い。そのため、間隙部１５を充填した高粘性接着剤Ｐは間隙部１５の上層に留まり間隙部充填層１７を形成するので、間隙部１５を通じて高粘性接着剤Ｐが基板部１１の内部へ浸透することはない。従って、基板部１１において、高粘性接着剤Ｐに起因する電気的な接続不良は発生しない。受光素子アレイ９に設けられた間隙部１５の全てに間隙部充填層１７を形成させることによって、間隙部充填工程は終了する。
ステップＳ２（接着剤除去工程）
間隙部充填工程が終了すると、高粘性接着剤Ｐは、間隙部１５のみならず受光素子アレイ９の表面を覆うので、固体光検出器７の表面に凹凸が生じた状態となる。凹凸が生じた状態で固体光検出器７に反射マスクを接着させると、凹凸によって接着面は不安定になっているので、固体光検出器７と反射マスクとの接着力は弱くなる。その結果、後に固体光検出器７と反射マスクが剥離する可能性が高くなるので、放射線検出器１の信頼性が著しく低下する。
そこで図６に示すように、高粘性接着剤の硬化が始まる前に、溶剤を用いて受光素子アレイ９の表面を覆う高粘性接着剤のみを除去させ、固体光検出器７の表面を平坦にさせる。間隙部充填層１７を構成する高粘性接着剤は接着剤除去工程によって除去されることはなく、速やかに硬化する。従って、間隙部１５の上層は間隙部充填層１７によって完全に充填されることとなる。
ステップＳ３（反射マスク設置工程）
接着剤除去工程が終了した後、図７に示すように、両面テープなどの粘着材を用いて、平坦となった固体光検出器７の表面上に反射マスク１９を設置させる。図２に示すように、反射マスク１９には複数の開口部２５が設けられており、各々の開口部２５の位置は、各々の受光部１３に一致するように設計されている。すなわち、反射マスク１９が固体光検出器７の表面上に設置されると、開口部２５は各々の受光部１３の直上に位置することとなる。そのため、反射マスク１９は受光素子アレイ９の表面のうち、受光部１３以外の領域を覆うこととなる。反射マスク１９を設置させることにより、反射マスク設置工程は終了する。
このとき、反射マスク１９の表面は平坦ではなく、開口部２５の部分が凹部となる。このまま反射マスク１９の上にライトガイドを結合させる場合、反射マスク１９とライトガイドとの結合が不安定となることが懸念される。すなわち、反射マスク１９は開口部２５を除く狭い部分でしかライトガイドと接着できないので、ライトガイドと反射マスクの接着力は非常に弱くなる。その結果、反射マスク１９とライトガイドが容易に剥離する。
ステップＳ４（開口部充填工程）
そこで反射マスク設置工程の終了後、図８に示すように、スキージーＳを用いて開口部２５を高粘度接着剤Ｐで充填させる。図５に示す矢印は、スキージーＳを動かす方向である。高粘度接着剤Ｐは光学的結合が可能な接着剤であり、例えばＲＴＶゴムが用いられる。高粘度接着剤Ｐは開口部２５を充填させて開口部充填層２７を形成させるとともに、固体光検出器７と反射マスク１９の間に浸透し、第１の接着層２１を形成させる。反射マスク設置工程において、接着力の弱い粘着材によって接着されていた固体光検出器７と反射マスク１９は第１の接着層２１を介して強固に結合されることとなる。第１の接着層２１の下部に位置している間隙部１５は、間隙部充填層１７によって充填されているので、間隙部１５を介して空気が通ることはない。そのため、間隙部１５から第１の接着層２１に対する気泡の混入は回避される。すなわち、受光部１３へ入射されるシンチレータ光は混入された気泡によって散乱されることなく、受光素子１０によって検出され、電気信号へと変換される。また、第１の接着層２１が有する接着力は気泡の混入によって低下することはないので、固体光検出器７と反射マスク１９が剥離することを回避できる。
開口部充填工程により、開口部２５において、開口部充填層２７が高粘度接着剤によって形成される。すなわち、凹部となっていた開口部２５は開口部充填層２７によって充填されるので、開口部充填工程の終了後、反射マスク１９の表面は平坦となる。固体光検出器７と反射マスク１９の間の隙間、および開口部２５を高粘度接着剤Ｐで充填させることで開口部充填工程は終了する。
ステップＳ５（ライトガイド結合工程）
開口部充填工程の終了後、開口部充填層２７を構成する高粘性接着剤の硬化が始まる前にライトガイド結合工程を開始させる。すなわち、図９に示すように、ライトガイド５と反射マスク１９とを高粘性接着剤で結合させる。高粘度接着剤は光学的結合を可能とする接着剤であり、例えばＲＴＶゴムが用いられる。高粘性接着剤によって、ライトガイド５の下部に第２の接着層２３が形成され、ライトガイド５と反射マスク１９は第２の接着層２３を介して強固に接着される。第２の接着層２３の下部に位置している開口部２５は、開口部充填層２７によって充填されているので、開口部２５から第２の接着層２３対して気泡は混入されない。
また、ライトガイド５は透明であるので、第２の接着層２３に気泡が混入されないことを、図９に示される符号Ｅの方向から目視等によって確認することができる。従って、第２の接着層２３に対する気泡の混入をより確実に回避できる。すなわち、受光部１３へ入射されるシンチレータ光は混入された気泡によって散乱されることなく、受光素子１０によって検出され、電気信号へと変換される。また、第２の接着層２３が有する接着力は気泡の混入によって低下することはないので、反射マスク１９とライトガイド５が剥離することをより確実に回避できる。ライトガイド５と反射マスク１９とを結合させることにより、ライトガイド結合工程は終了する。
ステップＳ６（シンチレータ結合工程）
ライトガイド結合工程の終了後、図１０で示すように、シンチレータブロック３とライトガイド５とを光学的に結合させる。シンチレータブロック３とライトガイド５は光学的に結合されるので、シンチレータブロック３において発生したシンチレータ光は、損失されることなくライトガイド５によって伝送され、受光部１３へと入射される。シンチレータブロック３とライトガイド５と光学的に結合させることにより、シンチレータ結合工程は終了する。
なお、ライトガイド結合工程およびシンチレータ結合工程において、シンチレータブロックの重みなどによって、高粘性接着剤に対して上方から力がかかる。従って、高粘性接着剤の一部は上方からかかる力によって、放射線検出器１の側周部へとはみ出される。そしてはみ出された高粘性接着剤によって、ライトガイド５の側周部、反射マスク１９の側周部、および固定光検出器７の側周部に接着層被覆部２９が形成される。第１の接着層２１、および第２の接着層２３は、接着層被覆部２９によって外部の空気および水分などから保護されるので、接着力が低下することが回避される。また、ライトガイド５と反射マスク１９の接着力、および反射マスク１９と固定光検出器７の接着力は、接着層被覆部２９自身が有する接着力によってより強固なものとなる。従って、接着層被覆部２９によってライトガイド５と反射マスク１９と固定光検出器７が剥離することはより確実に防止される。そこで、接着層被覆部２９を完全に除去させず、少なくとも第１の接着層２１および第２の接着層２３を覆うことができる程度に接着層被覆部２９を残しておく。
ステップＳ７（反射材被覆工程）
シンチレータ結合工程の終了後、図１２に示すように、シンチレータブロック３の側周部および上面部、ライトガイド５の側周部、並びに接着層被覆部２９の側周部を、反射材３１を用いて覆わせる。反射材３１は光を反射させる素材、例えばフッ素系樹脂で構成されており、放射線検出器１の外部へと向かうシンチレータ光を放射線検出器１の内部へと反射させる。放射線検出器１の内部へと反射されたシンチレータ光は、最終的に受光部１３によって検出され、電気信号へと変換される。すなわち、シンチレータ光が放射線検出器１の外部へ失われることが回避されるので、反射材３１によって、シンチレータ光を効率よく電気信号に変換させることができる。
反射材３１による被覆の完了によって反射板被覆工程は終了する。そして、反射板被覆工程の終了によって、実施例１に係る一連の工程は全て終了する。
＜実施例１の構成による効果＞
従来例に係る放射線検出器において、受光素子を２次元的に配列させる構成をとる場合、接着剤の粘度が低いと、受光素子同士間に形成される間隙部を介して接着剤が基板部に浸透し、電気的な接続不良が発生する。従って、低粘性接着剤を用いて製造した放射線検出器は使用に耐えることができない。一方、高粘度の接着剤を使用すると、固定光検出器と反射マスクを結合させる接着剤、および反射マスクとライトガイドを結合させる接着剤に気泡が混入する。接着層に気泡が混入すると、シンチレータ光が気泡によって散乱されるので、受光部においてシンチレータ光を効率よく電気信号へと変換させることができない。また、気泡が混入によって固定光検出器と反射マスクとライトガイドの結合が弱くなるので、剥離が発生しやすい条件の下で放射線検出器を使用することができないという問題も懸念されていた。
しかし、実施例１に係る放射線検出器は、間隙部充填工程において、２次元的に配列された受光素子同士の間に形成される間隙部はＲＴＶゴムを例とする、光学的結合に用いられる高粘性接着剤によって充填される。そのため、間隙部を介して基板部に接着剤が浸透することがないので、接着剤に起因する電気的な接続不良は発生しない。また、間隙部は高粘性接着剤によって充填されているので、空気が間隙部を通過することができない。従って、固定光検出器と反射マスクを結合させる第２の接着層に気泡が混入されることがなくなる。すなわち、第２の接着層を介して受光部へと入射されるシンチレータ光は気泡によって散乱されることがないので、より正確な画像情報を取得することができる。また、第２の接着層が有する接着力は気泡の混入によって低下することがないので、固定光検出器と反射マスクが剥離することをより確実に防止することができる。
また、接着剤除去工程によって、受光素子の表面に残った余分な高粘性接着剤は除去されるので、固体光検出器の表面は平坦な状態となる。従って、反射手段配置工程において反射マスクを固体光検出器の上に、より安定な状態で配置させることができる。
さらに、反射手段配置工程において反射マスクを固体光検出器の上に配置させる。反射マスクは受光部以外の部分を覆うように配置されるので、受光部に入射されるシンチレータ光は電気信号へと変換され、受光部以外へと向かうシンチレータ光は反射される。反射されたシンチレータ光は最終的に受光部へと入射されることとなるので、反射マスクによって、シンチレータ光を効率よく電気信号へと変換させることが可能となる。
また、開口部充填工程では、反射マスクの開口部は第２の充填層、すなわち光学的結合に用いられる高粘性接着剤によって充填される。
従来例に係る放射線検出器の製造方法では、開口部を充填させることなく、反射マスクとライトガイドを結合させる。この場合、反射マスクの開口部はライトガイドと接着されないので、反射マスクとライトガイドとの接着面が狭くなる。その結果、反射マスクとライトガイドとの接着力は弱くなるので、反射マスクとライトガイドの間で剥離が発生しやすい。また、従来例の製造方法では、反射マスクとライトガイドとを結合させる接着層に気泡が混入されやすいので、気泡によってシンチレータ光が散乱されるという問題も発生する。
一方、実施例１に係る放射線検出器の製造方法では、開口部充填工程によって開口部は第２の充填層によって充填される。この場合、開口部充填工程の終了後、反射マスクの表面は平坦な状態となるので、ライトガイドは反射マスクの全面と接することとなる。すなわち、反射マスクとライトガイドとの接着面が広くなるので、ライトガイド結合工程において、反射マスクとライトガイドはより強固に結合される。従って、剥離が発生しやすい条件においても、信頼性の高い放射線検出器を製造することが可能となる。
また、開口部は第２の充填層によって充填されるので、開口部充填工程以後は、開口部に空気が入ることはない。従って、ライトガイド結合工程において、開口部を介して第１の接着層へ気泡が混入されることをより確実に回避できる。すなわち、第１の接着層を介して受光部へと入射されるシンチレータ光が、気泡によって散乱されることを防止できるので、より正確な画像情報を取得することができる。また、第１の接着層の有する接着力は気泡の混入によって低下することがないので、反射マスクとライトガイドが剥離することをより確実に防止することができる。
さらに、ライトガイド結合工程では、第２の接着層、すなわち光学的結合に用いられる高粘性接着剤を介してライトガイドと反射マスクを結合させる。この際に、高粘性接着剤は反射マスクと固体光検出器との隙間に浸透して第１の接着層が形成されるので、反射マスクと固体光検出器は強固に結合される。第１の接着層、第２の充填層、および第２の接着層は光学的結合に用いられる高粘性接着剤によって構成されるので、ライトガイドと受光部とは光学的に結合された状態となる。従って、ライトガイドを介して伝送されたシンチレータ光は、より確実に受光部において検出され、電気信号へと変換される。
また、シンチレータ結合工程では、シンチレータとライトガイドを光学的に結合させるので、シンチレータで変換された光信号は、より確実に受光部において検出され、電気信号へと変換される。さらに、ライトガイド結合工程およびシンチレータ結合工程において、高粘性接着剤が放射線検出器の側周部へとはみ出し、はみ出した接着剤によって接着層被覆部が形成される。従来例において、製品の見栄えや、寸法の調整などの点から、はみ出された接着剤は完全に除去されることが一般的である。
一方、実施例１において、少なくとも第１の接着層の側周部と第２の接着層の側周部を覆うことができる程度に接着層被覆部を残しておく。接着層被覆部によって、第１の接着層および第２の接着層に外部から空気または水分が浸入することが防止される。従って、第１の接着層および第２の接着層の接着力が低下することが回避される。また、ライトガイドと反射マスクの結合、および反射マスクと固定光検出器の結合は、接着層被覆部の有する接着力によって、より強固なものとなる。すなわち、接着層被覆部を残すことによって、ライトガイドと反射マスクと固体光検出器が剥離することを防止できるので、放射線検出器の信頼性をより高めることができる。
さらに、反射材被覆工程では、放射線検出器の外周部を、光を反射させる反射材で覆わせる。反射材は、放射線検出器の外部へ向かうシンチレータ光を放射線検出器の内部へと反射させる。放射線検出器１の内部へと反射されたシンチレータ光は、最終的に受光部において検出され、電気信号へと変換される。従って、シンチレータ光は放射線検出器の外部へ失われることなく、効率よく電気信号に変換させることができる。
上述したように、実施例１に係る発明により、ＳｉＰＭ素子が組み込まれた放射線検出器において、放射線検出器の光学的結合をより強固とする効果を得ることができる。すなわち、複数のＳｉＰＭ素子を２次元的に配置させることによって、検出器の光学的結合が弱くなるので、容易に剥離が発生するという従来の問題が解決される。
ＳｉＰＭ素子を受光素子として用いる場合、受光素子において発生するノイズを抑制させるため、例えば−２０℃〜＋２５℃の温度範囲で放射線検出器を使用することが想定される。すなわち、温度差による熱膨張の影響により、接着力が低下し、部品同士が容易に剥離する条件で放射線検出器は使用されることとなる。
本発明に係る放射線検出器は、非常に強固な光学的結合を有しているので、上述したような、接着力の低下が想定される条件においても使用することが可能である。ＳｉＰＭ素子はＭＲ装置から発生される強い磁場の影響を受けないので、本発明に係る放射線検出器はＰＥＴ−ＭＲに利用することができる。従って、強固な光学的結合を有し、ノイズの少ない条件でも使用できるＰＥＴ−ＭＲの実現が可能となる。
次に、図面を参照してこの発明の実施例２に係る放射線検出器１Ａ、および放射線検出器１Ａの製造方法について説明する。なお、放射線検出器１Ａにおいて、上述した放射線検出器１と同じ構成については同符号を付し、詳細な説明は省略する。
＜実施例２の特徴的な構成＞
実施例２に係る放射線検出器１Ａは、図１３に示すように、シンチレータブロック３と、ライトガイド５と、反射マスク１９と、固体光検出器７が、上述した順番で上から積層された構成を有している。シンチレータブロック３の側周部および上面部、およびライトガイド５の側周部は光を反射させる反射材３１Ａによって密着被覆されている。反射材３１Ａは、シンチレータブロック３から発光され、放射線検出器１の外部へと向かう光を、放射線検出器１の内部へと反射させる。
反射材３１Ａ、固体光検出器７、および反射マスク１９の側周部には接着層被覆部２９Ａが設けられている。接着層被覆部２９ＡはＲＴＶゴムを例とする高粘性接着剤によって構成されており、ライトガイド５と反射マスク１９と固体光検出器７の光学的結合をより強固なものとさせる。
＜実施例２の特徴的な工程の説明＞
次に、上述したように構成された放射線検出器１Ａの製造方法に係る工程について、図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は実施例２に係る放射線検出器の製造方法における各工程を説明するフローチャートであり、図１５〜図１７は、実施例２に係る放射線検出器の製造方法において特徴的な工程における概略構成を示す縦断面図である。
なお、図３および図１４に示されるように、実施例２に係る工程のうち、ステップＳ１からステップＳ４までの工程は、上述した実施例１に係る工程と共通している。従って、ステップＳ１からステップＳ４までの工程については詳細な説明を省略し、実施例２において特徴的な、ステップＳ５ＡおよびステップＳ６Ａの工程について説明する。
ステップＳ５Ａ（複合体形成工程）
ステップＳ４、すなわち開口部充填工程により、図８に示すように、開口部２５は、開口部充填層２７によって充填され、反射マスク１９の表面は平坦となっている。上述したように、実施例１では、開口部充填工程の終了後にライトガイド結合工程を行う。
一方、実施例２では、開口部充填工程の終了後に複合体形成工程を行う。すなわち、図１５に示すように、まずライトガイド５とシンチレータブロック３とを高粘性接着剤を用いて光学的に結合させる。ライトガイド５とシンチレータブロック３は光学的に結合されるので、シンチレータブロック３から発光されたシンチレータ光は、効率よくライトガイド５によって伝送される。
そして、シンチレータブロック３の側周部及び上面部、並びに前記ライトガイドの側周部を、反射材３１Ａで被覆させる。複合体形成工程によって形成されるシンチレータブロック３、ライトガイド５、および反射材３１Ａの複合体を以下、シンチレータ複合体３３とする。反射材３１Ａは光を反射させる素材、例えばフッ素系樹脂で構成されており、シンチレータブロック３から発光されて放射線検出器１の外部へと向かう光を放射線検出器１の内部へと反射させる。シンチレータ複合体３３の形成によって、シンチレータ複合工程は終了する。
ステップＳ６Ａ（複合体結合工程）
開口部充填工程および複合体形成工程の終了後、図１６に示すように、シンチレータ複合体３３のライトガイド５側の面と、反射マスク１９とを高粘性接着剤を用いて結合させる。高粘性接着剤によって、ライトガイド５の下部に第２の接着層２３が形成され、ライトガイド５と反射マスク１９は第２の接着層２３を介して強固に接着される。第２の接着層２３の下部に位置している開口部２５は、開口部充填層２７によって充填されているので、開口部２５から第２の接着層２３に気泡が混入することはない。その結果、気泡の混入に起因する接着力の低下が起こらないので、ライトガイド５と反射マスク１９が剥離することを防止できる。
そして、ライトガイド５と受光部１３とは、第１の接着層、第２の接着層および開口部充填層２７を形成する高粘性接着剤によって光学的に結合される。そのため、ライトガイド５によって伝送されたシンチレータ光はより確実に受光部１３によって検出され、電気信号に変換される。
複合体結合工程において、図１７に示すように、シンチレータ複合体３３の重みなどによって高粘性接着剤の一部が放射線検出器１Ａの側周部へとはみ出される。そしてはみ出された高粘性接着剤によって、反射材３１Ａ、反射マスク１９、および固定光検出器７のそれぞれの側周部に接着層被覆部２９Ａが形成される。第１の接着層２１、および第２の接着層２３は、接着層被覆部２９Ａによって外部の空気および水分などから保護される。また、ライトガイド５と反射マスク１９の結合、および反射マスク１９と固定光検出器７の結合は、接着層被覆部２９Ａの有する接着力によって、より強固なものとなる。
そこで、少なくとも第１の接着層２１および第２の接着層２３の側周部を覆う程度に接着層被覆部２９Ａを残しておく。シンチレータ複合体３３と反射マスク１９とを結合させて接着層被覆部２９Ａを形成させることにより、複合体結合工程は終了する。そして、複合体結合工程の終了によって、放射線検出器１Ａの製造方法に係る一連の工程は全て終了する。
＜実施例２の特徴的な工程の効果＞
このように、実施例２に係る放射線検出器の製造方法によれば、複合体形成工程によって、あらかじめライトガイド、シンチレータブロック、反射材を結合させてシンチレータ複合体を形成させる。そして、複合体結合工程において、反射マスクを設置させた固定光検出器とシンチレータ複合体とを光学的に結合させて放射線検出器を完成させる。
実施例１に係る放射線検出器の製造方法によれば、反射材被覆工程は接着層被覆部が形成された後に行われるので、反射材は接着層被覆部の外側を覆う構成となる。すなわち、反射材はライトガイドを密着被覆しておらず、ライトガイドと反射材の間に接着層被覆部が存在する。そのため、図１８に示すように、シンチレータ光の一部（符号Ｌで示す）は反射材３１によって反射されることなく、接着層被覆部２９を介して放射線検出器１の外部へと漏れ出してしまう。
しかし、実施例２に係る放射線検出器では、接着層被覆部が形成される前に、複合体形成工程によって反射材をライトガイドに密着被覆させる。従って、図１９に示すように、放射線検出器１Ａの外部へと向かうシンチレータ光Ｌは全て反射材３１Ａによって反射される。すなわち、シンチレータ光Ｌは全て最終的に受光部１３へと入射されて電気信号へと変換される。従って、実施例２に係る放射線検出器では、より効率よくシンチレータ光を電気信号へと変換させることが可能となる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した各実施例では、反射材３１，３１Ａの材料としてフッ素系樹脂が用いられたがこれに限られない。例えば白色プラスチックフィルムなど、光を反射させる性質とともに、光学的結合を行わせる高粘性接着剤と強固に接着される性質を有する材料が用いられてもよい。反射材３１，３１Ａとして高粘性接着剤と強固に接着される材料が用いられることにより、高粘性接着剤で構成される接着層被覆部２９，２９Ａと反射材３１，３１Ａとの接着はより強固なものとなる。従って、実施例１に係る放射線検出器１、または実施例２に係る放射線検出器１Ａの信頼性を高めることができる。
（２）上述した各実施例では、受光素子１０において、ＳｉＰＭ素子を用いたが、これに限られず、ＡＰＤ素子を用いてもよい。ＡＰＤ素子はＳｉＰＭ素子と同様、磁場による影響を受けにくいので、ＡＰＤ素子を受光素子１０に用いたＰＥＴ装置はＭＲ装置と複合させてＰＥＴ−ＭＲとすることができる。そしてＰＥＴ−ＭＲを用いて、生理機能的診断および解剖学的診断の双方に適した被検体の画像を取得することが可能となる。
（３）上述した実施例２では、シンチレータ複合体３３は、シンチレータブロック３、およびライトガイド５が反射材３１Ａで被覆される構成をとっていたが、これに限られない。すなわち、図２０に示すように、反射材３１Ａの外側を、さらに接着強化材３５で被覆してもよい。接着強化材３５は、光学的結合に用いられる高粘性接着剤Ｐに対して強固に接着される材料である。そのため、図２１に示すように、シンチレータ複合体３３と反射マスク１９とを結合させると、高粘性接着剤で構成される接着層被覆部２９Ａは、接着強化材３５を介して反射材３１Ａとより強固に接着される。従って、放射線検出器１Ａの光学的結合はより強固なものとなる。
（４）上述した実施例２では、開口部充填工程の後に複合体形成工程を行い、シンチレータ複合体を形成させたが、これに限られない。複合体結合工程の前にシンチレータ複合体が形成されているのであれば、複合体形成工程は、いつ行われてもよい。複合体形成工程を適切なタイミングで行うことにより、本発明に係る各工程を、より効率よく実行させることができる。
１，１Ａ…放射線検出器
３ …シンチレータブロック
５ …ライトガイド
７ …固定光検出器
１７ …間隙部充填層（第１の充填層）
１９ …反射マスク（反射手段）
２５ …開口部
２７ …開口部充填層（第２の充填層）
２９ …接着層被覆部

Claims (14)

  1. 入射した放射線を検出して発光するシンチレータブロックと、
    前記シンチレータブロックに光学的に結合され、前記シンチレータから発光された光を伝送するライトガイドと、
    前記ライトガイドから伝送された光を電気信号に変換させる複数の受光素子が２次元マトリクス状に配列されるとともに、前記ライトガイドと光学的に結合された固体光検出器と、
    前記ライトガイドと前記固体光検出器との間に設けられ、前記受光素子の受光部に対向する部位に開口部を有しており、光を反射させる反射手段とを備え、
    前記反射手段と前記固体光検出器とを接着させる第１の接着層と、
    前記受光素子同士の間隙部を充填させる第１の充填層と、
    前記ライトガイドと前記反射手段とを接着させる第２の接着層と、
    前記反射手段に設けられた開口部を充填させる第２の充填層とをさらに備える放射線検出器。
  2. 請求項１に記載の放射線検出器において、
    光学的結合に用いられる接着剤によって構成され、前記第１の接着層の側周部および前記第２の接着層の側周部を密着被覆する接着層被覆部と、
    前記シンチレータブロック、前記ライトガイド、前記固体光検出器、および前記接着層被覆部を密着被覆するとともに、光を反射させる反射材とをさらに備える放射線検出器。
  3. 請求項１に記載の放射線検出器において、
    前記シンチレータブロックの側周部及び上面部、並びに前記ライトガイドの側周部を密着被覆するとともに、光を反射させる反射材をさらに備える放射線検出器。
  4. 請求項３に記載の放射線検出器において、
    光学的結合に用いられる接着剤によって構成され、前記第１の接着層、前記第２の接着層、および前記反射材のそれぞれの側周部を密着被覆する接着層被覆部をさらに備える放射線検出器。
  5. 請求項３または請求項４に記載の放射線検出器において、
    前記反射材の側周部を密着被覆し、光学的結合に用いられる接着剤と接着される接着強化材をさらに備える放射線検出器。
  6. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
    前記反射材は、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料である放射線検出器。
  7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器において、
    前記受光素子はＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子である放射線検出器。
  8. 固体光検出器を構成する受光素子同士の間に設けられた間隙部を光学的結合に用いられる接着剤により充填させる間隙部充填工程と、
    前記間隙部充填工程の後に、固体光検出器の表面上に残った接着剤を除去させる接着剤除去工程と、
    前記接着剤除去工程の後に、受光素子の受光部に対向する部位に開口部が設けられた反射マスクを固体光検出器の表面上に設置させる反射マスク設置工程と、
    前記反射マスク設置工程の後に、反射マスクに設けられた開口部を光学的結合に用いられる接着剤により充填させるとともに、固体光検出器と反射マスクとを結合させる開口部充填工程と、
    前記開口部充填工程の後に、ライトガイドと反射マスクを結合させるライトガイド結合工程と、
    前記ライトガイド結合工程の後に、シンチレータブロックをライトガイドに光学的に結合させるシンチレータ結合工程とを備える放射線検出器の製造方法。
  9. 請求項８に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記シンチレータ結合工程の後、ライトガイドと反射マスクと固体光検出器とのそれぞれの側周部にはみ出した接着剤の少なくとも一部を残留させ、シンチレータブロック、ライトガイド、固体光検出器、および残留させた接着剤のそれぞれの側周部を、光を反射させる反射材によって被覆させる反射材被覆工程をさらに備える放射線検出器の製造方法。
  10. 請求項８に記載の放射線検出器の製造方法において、
    前記ライトガイド結合工程、および前記シンチレータ結合工程に代えて、
    シンチレータブロックとライトガイドとを光学的に結合させ、シンチレータブロックの側周部及び上面部、並びにライトガイドの側周部を、光を反射する反射材で被覆させてシンチレータ複合体を作成させる複合体形成工程と、
    前記開口部充填工程および前記複合体形成工程の後に、シンチレータ複合体を反射マスクに結合させる複合体結合工程とを備える放射線検出器の製造方法。
  11. 請求項１０に記載の放射線検出器の製造方法において、
    シンチレータ複合体、反射マスク、および固体光検出器のそれぞれの側周部にはみ出した接着剤の少なくとも一部を残留させる放射線検出器の製造方法。
  12. 請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法において、
    シンチレータ複合体の側周部に、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料をさらに備える放射線検出器の製造方法。
  13. 請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法において、
    反射材は、光学的結合に用いられる接着剤に対して接着される材料である放射線検出器の製造方法。
  14. 請求項８ないし請求項１３のいずれかに記載の放射線検出器の製造方法において、
    受光素子はＳｉＰＭ素子、またはＡＰＤ素子である放射線検出器の製造方法。
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