JP4134993B2

JP4134993B2 - Ｘ線検出装置

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Publication number: JP4134993B2
Application number: JP2005086849A
Authority: JP
Inventors: 英雄新田; 山口　　聡
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP2006266936A

Description

本発明は、Ｘ線のエネルギーを吸収して発光するシンチレータ粉末を用いて作製したＸ
線検出体およびＸ線検出装置に関する。

Ｘ線のエネルギーを吸収して発光するシンチレータは、Ｘ線検出装置（以降、検出装置
と称す）のＸ線検出体（以降、検出体と称す）に用いられている。このような検出装置は
、検出体の発光をフォトダイオードなどの光検出器で電流に変換することで、Ｘ線の量を
測定している。検出体の発光強度や発光波長はシンチレータ材料に依存するので、用途に
応じた適切な材料を選択することが必要になる。

Ｘ線を検出するシンチレータには、Ｇｄ_２Ｏ_２ＳやＣｄＷＯ_４などのセラミックスがあ
る。セラミックスシンチレータは、原料粉末をホットプレスやＨＩＰなどの焼結や、チョ
クラルスキー法などの単結晶化でバルクにされる。セラミックスシンチレータの検出体は
Ｘ線の照射に対して発光強度が強く、感度良くＸ線が検出できるので、Ｘ線ＣＴ装置をは
じめとする多くの医療装置に用いられている。

セラミックスシンチレータは、粉末の状態でもＸ線のエネルギーを吸収し発光する。こ
の性質を利用して、セラミックスシンチレータの粉末（以下、シンチレータ粉末と称す）
と樹脂との混合材から検出体を作製することが、特許文献１や特許文献２などに開示され
ている。

特開２００１−１８８０８５特開２００４−３２５１７８

特許文献１は、シンチレータ粉末とエポキシ樹脂からなる混合材より作製した検出体を
、Ｘ線検出装置に用いた例である。光カプラと検出体の熱膨張差を小さくすることで、光
カプラと検出体との界面に剥離が生じるのが防止されるとしている。

特許文献２は、マトリックス状に配した複数のフォトダイオード上に、シンチレータ粉
末と樹脂からなる混合材より検出体を形成した例である。混合材に分散材を添加すること
で、シンチレータ粉末の均一充填が可能になり、放射線検出装置の輝度斑が低減されると
している。

焼結では大面積かつ一体物の検出体を作製しようとしても、焼結装置の処理室以上に大
きい検出体は作製できない。シンチレータ粉末と樹脂からなる混合材で検出体を作製すれ
ば、大きな型を用意するだけで、容易に大面積で一体物の検出体を作製できる。

シンチレータ粉末にはＧｄやＧａ、Ｂｉなどの重金属が含まれる。これら重金属は比較
的高価であると同時に、流出による生体や環境への悪影響が懸念される。従って、検出体
に含まれる重金属はできるだけ少ないほうが好ましい。シンチレータ粉末と樹脂の混合材
より作製される検出体は、バルクに比べてシンチレータ粉末の使用量が少なく、重金属量
の少ない検出体にすることができる。

しかし、検出体に含まれる重金属量を少なくするため、単純にシンチレータ粉末量を少
なくすると、検出体の発光強度が大きく低下してしまい、発光強度の強い検出体を作製す
るのが困難であった。

本発明は上記問題を鑑み、検出体の発光強度を大きく低下させることなく、重金属を含
んだシンチレータ粉末の使用量を低減することが可能な、検出体および検出体を用いたＸ
線検出装置を提供するものである。

本発明における検出装置は、シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練し硬化させた検出体
と、光を電気に変換する光検出器を有し、シンチレータ粉末の充填度が検出体厚み方向で
ほぼ連続的に変化し、光検出器側の充填度Ａが反対面側の充填度Ｂより大きく、充填度Ａ
と充填度Ｂの比率Ａ／Ｂが１．１以上５．０以下であることが好ましい。

シンチレータ粉末と透光性樹脂を混錬し硬化させた検出体は、型に流し込み固化するこ
とで検出体素材が作製できるので、大面積で一体物の検出体を容易にかつ安価に作製でき
る。本発明に用いる透光性樹脂は溶剤に溶かして、シンチレータ粉末と混練し混合材とす
る。溶剤の量は適宜調整して、扱い易い粘度にすることができる。また、シンチレータ粉
末と透光性樹脂の混合材は予め硬化前に脱泡処理をして、空気の巻き込まれを除去するこ
とが好ましい。検出体に空気が巻き込まれると、検出体に発光強度斑が生じるので好まし
くない。

本発明の検出体は、シンチレータ粉末の充填度が検出体厚み方向でほぼ連続的に変化し
、光を電気に変換する光検出器側の充填度Ａが反対面側の充填度Ｂより大きいので、検出
体の発光強度を大きく下げることがない。光検出器から近い部位に比べ、離れた部位のシ
ンチレータ粉末からの発光は、光検出器の総受光量への寄与分は小さい。シンチレータ粉
末の充填度を光検出器側で大きくすることで、反対面側を小さくしても、検出体の発光強
度は大きく下がらない。また、シンチレータ粉末の充填度を連続的に変化させることで、
硬化した検出体が歪な形状になることを防ぐことができる。

本発明におけるシンチレータ粉末の充填度は、顕微鏡などで検出体組織を観察し、観察
面積に占めるシンチレータ粉末面積を百分率で示す。例えば、充填度Ａの部分を顕微鏡で
観察し、観察面積に占めるシンチレータ粉末の面積が５０％であれば、充填度Ａは５０％
とする。観察面積に占めるシンチレータ粉末の面積百分率は、検出体の顕微鏡写真に縦横
格子状の線を引き、シンチレータ粉末が含まれる格子をカウントして比率を計算する。縦
横格子間隔が小さいほど、正確な充填度が計算できるのは言うまでない。また、これら一
連の作業は、コンピュータを用いた画像処理などによって算出しても良い。

シンチレータ粉末の充填度を光検出器側から反対面側にほぼ連続的に変化させる方法と
しては、例えば、シンチレータ粉末を透過性樹脂中で沈降させながら硬化させる方法があ
る。重金属を含むシンチレータ粉末は透光性樹脂より比重が大きいため、透光性樹脂中で
沈降し易いので、充填度がほぼ連続的に変化した状態にできる。沈降は自然放置して重力
で沈降させても良いし、強制的な加速度、例えば遠心力などを用いて沈降させても良い。
充填度の検出体厚み方向の変化は、透光性樹脂の種類、硬化温度などで変えることができ
る。また、透光性樹脂に分散材を添加することでも充填度の検出体厚み方向の変化を変え
ることができる。

シンチレータ粉末の充填度比率Ａ／Ｂは、１．１未満では検出体にシンチレータ粉末が
ほぼ均一に含まれた状態に近くなり、シンチレータ粉末の使用量を少なくできない。また
、充填度比率Ａ／Ｂが５．０を超えると、検出体の発光強度が大きく低下し、光検出器か
らの出力が小さくなるので好ましくない。本発明の検出体における光検出器側の充填度Ａ
と反対面側の充填度Ｂの比率Ａ／Ｂは、１．１以上５．０以下であることが好ましく、よ
り好ましい充填度の比率Ａ／Ｂは、１．５以上３．０以下である。

本発明におけるシンチレータ粉末は、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ（以降、ＧＯＳと称す）もしくは、
Ｇｄ_３Ｇａ_２Ａｌ_３Ｏ_１２、（以降、ＧＧＡＯと称す）ＣｄＷＯ_４（以降、ＣＷＯと称す
）、ＣｓＩ（以降、ＣＩと称す）、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２（以降、ＢＧＯと称す）から選ば
れる化合物で、平均粒径が１０〜１００μｍであることが好ましい。

セラミックシンチレータはＸ線に対して発光強度が強く、本発明の検出体に用いる粉末
には好ましい材料である。ＧＯＳやＧＧＡＯ、ＣＷＯ、ＣＩ、ＢＧＯは、可視光領域の発
光強度が大きい材料である。これらセラミックスシンチレータの粉末は、原料の混合物を
一次焼成後、水洗浄や酸洗浄した材料で良く、焼結や単結晶化でバルクになったものを再
度微粉砕したものでも良い。バルクを再度微粉砕して粉末にする方法は、バルク材を加工
等した際に発生した端材や不要になった材料を使用できるので、資源の再利用およびコス
トの面で大変好ましい方法である。バルクの微粉砕には、ボールミルやスタンプミルを用
いることができる。シンチレータ粉末の粒径分布は分級などでシャープな分布にするのが
好ましい。ブロードな粒度分布では検出体に発光強度斑が生じ易く、均一な発光強度の検
出体を得るのが困難である。

本発明におけるシンチレータ粉末の平均粒径は、レーザー式粒度分布測定器で測定した
値とする。平均粒径を大きくすれば検出体の発光強度を強くできるが、平均粒径を大きく
しすぎると検出体に発光強度斑が生じ易くなる。平均粒径を小さくすればシンチレータ粉
末の透光性樹脂への分散が良くなり、検出体の発光強度斑が生じ難くなる。しかし、平均
粒径を小さくするには粉砕や分級に手間が掛かる上、長時間粉砕による不純物が混入する
等の悪影響も生じ、発光強度を低下させる原因になるので好ましくない。安定した発光強
度の検出体を得るには、シンチレータ粉末の平均粒径は１０μｍ以上１００μｍ以下にす
ることが好ましく、より好ましい平均粒径は１０μｍ以上５０μｍ以下である。

本発明における透光性樹脂は、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲で、８５％以上の光透過
率である樹脂が好ましい。例えば、エポキシやポリエステル、アクリル、シリコンゴム、
ビニールなどの透光性樹脂を用いることができる。

本発明では、検出体の発光波長領域を光検出器の分光感度範囲内とすることで、効率良
くＸ線を検出できる。シンチレータ粉末は可視波長領域で発光強度の大きい材料が好まし
い。シンチレータ粉末からの発光を効率良く透過させる為に、透光性樹脂も可視波長領域
である波長４５０〜６５０ｎｍの光を効率良く透過する材料が好ましい。透光性樹脂の光
透過率は８５％以上が好ましく、より好ましい光透過率は９０％以上である。

本発明における検出体は、検出体厚み方向の平均充填度が３５％以上６０％以下である
ことが好ましい。

本発明における検出体厚み方向の平均充填度は、検出体を厚み方向に切断して、充填度
Ａから充填度Ｂの厚み方向で等間隔に充填度を測定し算術的に求めた平均値をいう。測定
間隔が小さいほど、正確に充填度を計算できるのは言うまでもない。平均充填度が３５％
未満であると、検出体に含まれるシンチレータ粉末量が少なく、発光強度が小さい検出体
になるので好ましくない。平均充填度が６０％を超えると、透光性樹脂の量が少なく機械
的強度の弱い検出体になるので好ましくない。十分な発光強度と機械的強度の検出体にす
るには、平均充填度は３５％以上６０％以下であることが好ましく、より好ましい平均充
填度は４５％以上６０％以下である。

本発明におけるＸ線検出装置は、検出体のシンチレータ粉末の充填度が大きい面側に光
検出器が、充填度が小さい面側に光反射率８０％以上の光反射材が、波長４５０〜６５０
ｎｍの範囲で８５％以上の光透過率を有する透光性樹脂で固着されていることが好ましい
。

光検出器には、フォトダイオードやＣＣＤ等を用いることができる。特に、フォトダイ
オードは小型で安価なので、本発明のＸ線検出装置に用いるには好適な光検出器である。

光反射材には、ＴｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２などの白色の光反射材を用いるのが好
ましい。光反射材はバルクもしくは粉末と樹脂の混合材を用いることができる。特にルチ
ル型ＴｉＯ_２からなる光反射材は光反射効率に優れ、より好ましい光反射材である。光反
射材の光反射率は、光検出器の受光効率を高めるために８０％以上であることが好ましく
、より好ましい光反射率は９０％以上である。

検出体と光検出器、もしくは検出体と光反射材の固着用透光性樹脂には、エポキシやポ
リエステル、アクリル、シリコン、ゴム、ビニールなどが主成分の樹脂を用いることがで
きる。固着用透光性樹脂を、検出体の透光性樹脂と同じ材料にすれば、検出体と固着用透
光性樹脂との熱膨張差が小さくなり、検出体と光検出器、もしくは検出体と光反射材間の
剥がれを防止できるので好ましい。固着用透光性樹脂も、検出体の透光性樹脂と同様、波
長４５０〜６５０ｎｍの範囲の光を効率良く透過することが好ましく、８５％以上の光透
過率であることが好ましい。

本発明における検出装置は、シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練した混合材が、光を
電気に変換する光検出器上に塗布、硬化されている。混合材に含まれる透光性樹脂でシン
チレータ粉末と光検出器が一体化されており、光検出器と反対側面であるシンチレータ粉
末の充填度が小さい面に、光反射率８０％以上の光反射材が設けられていることが好まし
い。

本発明の検出装置は、シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練した混合材を光検出器上に
塗布、硬化して、一括して複数の検出体を作製できる。一作業で複数の検出装置を作製で
きるのでコスト的に有利である。また、マトリックス状に検出体を配した検出装置とする
こともできる。さらに、本発明は検出体を容易に薄くできる構造であり、検出装置の薄型
化に寄与することもできる。

本発明の線検出装置は、シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練して硬化させた検出体と
光を電気に変換する光検出器を有し、検出体の厚み方向でシンチレータ粉末の充填度を連
続的に変化させ、充填度の大きい面側に光検出器を配したことに特徴がある。検出体の発
光強度を大きく低下させることなく、重金属を含むシンチレータ粉末の使用量が少ない、
検出体および検出体を用いた検出装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。実施例１は
、検出体の詳細な製造方法と、充填度比率Ａ／ＢとＣＣＤセンサ受光強度との関係を示す
。実施例２は、シンチレータ材料および粉末の平均粒径とＣＣＤセンサ受光強度ばらつき
との関係を示す。実施例３に、透光性樹脂の光透過率とＣＣＤセンサ受光強度との関係を
示す。実施例４は、検出体厚み方向の平均充填度とＣＣＤセンサ受光強度との関係を示す
。実施例５には、検出体に光反射材と光検出器が透光性樹脂で固着されたＸ線検出装置の
例を示す。実施例６には、シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練した混合材が光検出器上
に塗布、硬化されたＸ線検出装置の例を示す。

本発明の実施例として、異なる充填度比率Ａ／Ｂの検出体を作製した例を示す。本発明
の検出装置の模式図を図１に示す。検出体１はシンチレータ粉末３と透光性樹脂４からな
り、光検出器２側の充填度Ａが反対面側の充填度Ｂより大きいことが特徴である。

本実施例ではシンチレータ粉末にＧＯＳを用い、ＧＯＳ粉末は次の手順で作製した。Ｇ
ｄ_２Ｏ_３とＳ、Ｐｒ_６Ｏ_１１の原料粉末とフラックス成分であるＮａ_４Ｐ_２Ｏ_７とＮａＣ
Ｏ_３を所定量秤量して混合した。この混合物を坩堝に充填し、１３００〜１４００℃の大
気炉中で７〜９時間焼成してＧＯＳ粗粉末を生成した。ＧＯＳ粗粉末中に含まれるフラッ
クスや不純物は塩酸と温水を用いて除去した。ＧＯＳ粗粉末は、ボールミルを用いて更に
微粉砕した後、分級機でシャープな粒径分布のＧＯＳ粉末とした。ＧＯＳ粉末の平均粒径
はレーザー式粒度分布測定器で測定したところ約５０μｍであった。ＧＯＳ粉末は溶剤に
溶かした透光性エポキシ樹脂と混練してペースト状の混合体にした。

検出体１の作製手順を図２に示す。図２ａ）に示す、平均粒径３０μｍのＧＯＳ粉末５
０ｇと透光性エポキシ樹脂５０ｇからなるペースト状の混合体５を、図２ｂ）に示す枡形
状のアルミニウム型６に流し込んで８０℃で硬化させ硬化体１”を得た。硬化時、混合材
中のＧＯＳ粉末を自重により一部沈降させ、深さ方向のＧＯＳ粉末充填度をほぼ連続的に
変化させた。図２ｃ）に示すように、約１．２ｍｍ厚に硬化した硬化体１”をアルミニウ
ム型６から外し、厚さ１ｍｍまで研磨して硬化体１’を得た。研磨した面は、アルミニウ
ム型６の内底と接する面と反対の自由硬化面である。１ｍｍ厚に研磨した硬化体１’を、
図２ｄ）に示すように１０ｍｍ×１０ｍｍの細目状に切断して検出体１とした。

該検出体１の充填度Ａと充填度Ｂの比率Ａ／Ｂは、シンチレータ粉末量と透光性のエポ
キシ樹脂量の比率、樹脂の硬化温度条件等の要件により変えることができる。これらの要
件を変えて製作した検出体１の充填度の変化を図３に示す。充填度をほぼ連続的に変化さ
せ得る事を説明するのが目的であるため、変化させた要件の詳細説明は省いている。図３
の充填度は、検出体厚み方向に対する垂直断面を観察し、光検出器と反対面側の充填度Ｂ
を１とする相対値で表した。本実施例の検出体１は、図３に示すようにシンチレータ粉末
の充填度が厚み方向にほぼ連続的に変化し、光検出器側の充填度Ａが反対面側の充填度Ｂ
より大きい検出体である。

図４に、充填度比率Ａ／ＢとＣＣＤセンサ受光強度、粉末使用量との関係を示す。硬化
前のＧＯＳ粉末と樹脂の比率、硬化温度、表面研磨量を変え、光検出器側の充填度Ａを約
３５％で一定となるようにし、充填度比率Ａ／Ｂが異なる検出体１を作製した。Ａ／Ｂ＝
１の検出体は、通常の２倍近い約２．１ｍｍ厚の硬化体１”を作製し、充填度Ａ側の部分
を主に使用して作製した。充填度Ａと充填度Ｂは、各面のシンチレータ粉末の面積比から
算出し、充填度Ａを充填度Ｂで除することで充填度比率Ａ／Ｂを算出した。

検出体の発光強度は、エリアイメージングセンサとＸ線照射装置からなる測定系で評価
した。エリアイメージングセンサは、画素サイズ０．２ｍｍ×０．２ｍｍのＣＣＤセンサ
を平面マトリックス状に配したもので、画素毎に発光強度を測定できる。本実施例では、
検出体の充填度Ａの面とエリアイメージングセンサ面が相対するように配置し、充填度Ｂ
の面側からＸ線を照射して検出体の発光強度を評価した。検出体の発光強度は、検出体と
相対する各ＣＣＤセンサの平均受光強度により代表した。本実施例では、各条件それぞれ
１０個づつの試料を測定し、測定値の平均をとった。

検出体におけるシンチレータ粉末の使用量Ａは、水中置換法で測定した検出体の比重ｂ
、検出体の重量ｃ、シンチレータ粉末の密度ｄ、エポキシ樹脂の密度ｅから算出した。シ
ンチレータ粉末の使用量Ａ＝（ｂ−ｅ）×ｃ／（ｄ−ｅ）で求めた。

図４に、ＣＣＤセンサの受光強度およびシンチレータ粉末の使用量を、充填度比率Ａ／
Ｂ＝１の検出体の値を１００とする相対値で示す。検出体の充填度比率Ａ／Ｂが５．０以
下では、検出体の発光強度であるＣＣＤセンサの受光強度は９３％以上である。しかし、
充填度比率Ａ／Ｂが５．０を超え５．６位になると、ＣＣＤセンサの受光強度は約８０％
まで急激に低下してしまう。また、検出体のシンチレータ粉末使用量は、充填度比率Ａ／
Ｂを１．１以上にすることで、直線的に減少させることができる。充填度Ａと充填度Ｂの
比率Ａ／Ｂを１．１以上５．０以下にすることで、発光強度を大きく低下させることなく
、シンチレータ粉末の使用量を少なくした検出体が作製できた。

本発明の他の実施例として、図５と図６にシンチレータ材料および粉末の平均粒径とＣ
ＣＤセンサ受光強度ばらつきとの関係を示す。本実施例に用いたシンチレータ材料はＧＯ
ＳとＧＧＡＯ、ＣＷＯ、ＣＩ、ＢＧＯである。焼結や単結晶などのシンチレータバルク材
の端材や残材をボールミルで微粉砕した後、分級し平均粒径が６．１μｍから１２２μｍ
のシンチレータ粉末を得た。シンチレータ粉末の平均粒径を５μｍ未満にすることも試み
たが、収率が悪く、検出体を作製するには至らなかった。得られたシンチレータ粉末を溶
剤に溶かした透光性エポキシ樹脂と混合し、実施例１と同様の方法で検出体を作製した。
検出体の充填度比率Ａ／Ｂは、２．５以上３．５以下の範囲に合わせ、検出体は１０ｍｍ
×１０ｍｍ×１ｍｍの寸法に加工した。

検出体の発光強度は、実施例１と同様に、Ｘ線用のエリアイメージングセンサとＸ線照
射装置からなる測定系で評価した。検出体の充填度Ａの面とエリアイメージングセンサ面
が相対するように配置し、充填度Ｂの面側からＸ線を照射して検出体の発光強度をＣＣＤ
センサの受光強度で測定した。シンチレータ粉末の平均粒径の最適値を得るため、受光強
度の絶対値ではなく受光強度のばらつきで評価を行った。受光強度ばらつきは、検出体と
相対するＣＣＤセンサの受光強度値から、最大受光強度値と最低受光強度値の差の半分を
平均受光強度値で除し、百分率で求めた。

図５と図６に評価結果を示す。図５は、シンチレータ材料と平均粒径、検出体の充填度
比率Ａ／Ｂ、ＣＣＤセンサの受光強度ばらつき（％）の関係を示している。図６は、ＣＣ
Ｄセンサの受光強度ばらつきとシンチレータ粉末の平均粒径の関係を示したものである。
図５と図６から、シンチレータ粉末の平均粒径が６．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲で
は、ＣＣＤセンサの受光強度ばらつきは約５％以下であり、検出体の発光強度が安定して
いる。言い換えると、検出体に発光強度斑がない良質な検出体であると言える。シンチレ
ータ粉末の平均粒径が１００μｍを超えると、ＣＣＤセンサの受光強度ばらつきは急激に
大きくなってしまう。平均粒径が１００μｍを超えると、受光強度ばらつきは１０％を超
えた値となり、発光強度斑のため検出体として使用することは難しいことが確認できた。

本発明の他の実施例として、図７に透光性樹脂の光透過率とＣＣＤセンサ受光強度との
関係を示す。本実施例には、ＧＯＳのシンチレータ粉末を用いた。ＧＯＳ材の端材や残材
をボールミルで粉砕した後、分級して平均粒径５５μｍのシンチレータ粉末とした。シン
チレータ粉末は溶剤に溶かした透光性樹脂と混合し、実施例１と同様の方法で検出体を作
製した。本実施例では、透光性樹脂に光透過率が約７５％から約９５％のものを用いた。
検出体は、充填度比率を２．８以上３．２以下、平均充填度を約５５％となるようにした
。検出体は１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの寸法に加工した。

検出体の発光強度は、実施例１と同様に、エリアイメージングセンサとＸ線照射装置か
らなる測定系で評価した。本実施例では、検出体の充填度Ａの面とエリアイメージングセ
ンサ面が相対するように配置し、充填度Ｂの面側からＸ線を照射して検出体の発光強度を
評価した。検出体の発光強度は、検出体と相対する各ＣＣＤセンサの受光強度値を平均し
て用いた。検出体の発光強度は、同寸法のバルク材である焼結検出体の発光強度との相対
値で表し、本実施例検出体の受光強度をバルク材検出体の受光強度で除し、百分率表示と
した。

図７より、透光性樹脂の光透過率を８５％以上とすることで、ＣＣＤセンサの受光強度
を６５％以上とすることができた。透光性樹脂の光透過率が８０％では、ＣＣＤセンサの
受光強度は約５０％と大きく低下することが判った。低下度合いは大きく、透光性樹脂の
光透過率を８５％から５ポイント下がるだけで、ＣＣＤセンサの受光強度は約５０％と１
５ポイントも下がってしまうことが判る。図７は、透光性樹脂にエポキシ樹脂とポリエス
テル樹脂を用いたが、アクリル、シリコンゴム、ビニールなどを用いた場合でも同様の結
果が得られた。

本発明の他の実施例として、図８にＸ線検出体厚み方向の平均充填度とＣＣＤセンサ受
光強度との関係を示す。本実施例には、実施例３と同じＧＯＳのシンチレータ粉末を用い
、実施例１と同様の方法で検出体を作製した。透光性樹脂に光透過率が約９３％のエポキ
シ樹脂およびポリエステル樹脂を用い、充填度比率を２．８以上３．２以下となるように
し、平均充填度を３０％から５５％まで変化させた。検出体は１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍ
ｍの寸法に加工した。検出体の発光強度は、エリアイメージングセンサとＸ線照射装置か
らなる測定系で評価した。評価方法及びデータの比較は、実施例３と同様の方法で行った
。

図８から、ＧＯＳ粉末の平均充填度が３５％以上では、ＣＣＤセンサの受光強度は６０
％以上と、高い発光強度が得られることが判った。ＧＯＳ粉末の平均充填度が３５％未満
では、ＣＣＤセンサの受光強度が急激に低下することが判った。低下度合いは大きく、平
均充填度が３５％から５ポイント下がるだけで、ＣＣＤセンサの受光強度は約５１％と１
０ポイント近く下がってしまうことが判る。図８は、透光性樹脂にエポキシ樹脂とポリエ
ステル樹脂を用いたが、アクリル、シリコンゴム、ビニールなどを用いた場合でも同様の
結果が得られた。ＧＯＳ粉末の平均充填度が６０％を超える試料の作製を行ったが、検出
体が脆くなってしまい、測定準備中に角が欠損したりして安定した測定を行うことができ
なかった。

本発明の他の実施例として、図９にシンチレータ粉末と透光性樹脂とを混合した検出体
に、光反射材７と光検出器２を固着用透光性樹脂８で固着した検出装置９の模式を示す。
本実施例の検出体には、実施例３と同じＧＯＳのシンチレータ粉末を実施例１と同様の方
法で作製した。透光性樹脂には、光透過率が約９３％のエポキシ樹脂を用い充填度比率を
３．１とした。検出体の寸法は、１１ｍｍ×１１ｍｍ×１ｍｍとした。光検出器２にはフ
ォトダイオードを用いた。

光反射材７には、光反射率が８０％以上のＴｉＯ_２、固着用透光性樹脂８には、波長４
５０〜６５０ｎｍの範囲で光透過率が８５％以上のエポキシ樹脂を用い、各々の組合せで
検出装置を作製した。作製した検出装置にはＸ線を照射して、フォトダイオードの出力電
流を測定した。ＧＯＳバルク材を用いた比較用の検出装置を作製し、本実施例と比較した
。光反射材７の光反射率が大きく、固着用透光性樹脂８の光透過率が大きいほど、フォト
ダイオードの出力電流が大きくなる。光反射材７の光反射率が９０％以上、固着用透光性
樹脂８の波長４５０〜６５０ｎｍの範囲での光透過率が９５％以上で、ＧＯＳバルク材を
用いた比較用検出装置の出力の７０％以上の値が得られた。

本発明の他の実施例として、図１０にシンチレータ粉末と透光性樹脂を混練した混合材
を光検出器上に塗布、硬化した検出装置の例を示す。実施例５の検出体１と光検出器２を
接着する固着用透光性樹脂８を、省略できる検出装置である。図１０に本実施例の検出装
置を示す。検出装置９は、支持体１０に開けた穴部に光検出器２と検出体１が設けられ、
同一平面に加工された検出体１と支持体１０の面には、透光性樹脂８を介して光反射材７
が設けられている。光検出器２の出力である受光電流は、支持体１０に設けられた貫通孔
を通して外部に出力される。検出体１には、実施例３と同じＧＯＳのシンチレータ粉末を
用い、透光性樹脂には光透過率が約９３％のエポキシ樹脂を用いた。

図１１を用いて、本実施例で用いた検出装置の作製手順を説明する。図１１ａ）に示す
、支持体１０は厚さ６ｍｍのガラスエポキシ板で、１１ｍｍ×１１ｍｍ×深さ３ｍｍの穴
が２ｍｍ間隔を持って形成されている。支持体１０の穴部に光検出器２としてフォトダイ
オードを樹脂で固着した。図２ｂ）に示すように、ＧＯＳ粉末と透光性樹脂からなる混合
体５を、穴部に充填するように塗布する。温度や時間を制御しながら硬化させ、ＧＯＳ粉
末の充填度を光検出器２表面からほぼ連続的に変化させた。図１１ｃ）に示すように、検
出体１の表面を研磨して、支持体１０の表面と同一平面とした。図１１ｄ）に示すように
、支持体１０と検出体１の表面にエポキシ樹脂からなる固着用透光性樹脂８を、２０μｍ
厚に塗布した。ルチル型ＴｉＯ_２からなる２００μｍ厚の光反射材７を、接着して図１１
ｅ）に示す検出装置を得た。

本発明の検出体及びＸ線検出装置は、生体内部を検査する医療用途、手荷物検査等の業
務用途、異物混入検査装置等の工業用途等において利用できる。

本発明の実施例１のＸ線検出装置の模式図である。本発明の実施例１の検出体の作製手順を示す図である。本発明の実施例１の検出体の厚み方向の充填度比率Ａ／Ｂを示す図である。本発明の実施例２の検出体の充填度比率Ａ／ＢとＣＣＤセンサ受光強度、粉末使用量の関係を示す図である。本発明の実施例２のシンチレータ材料と平均粒径、充填度比率Ａ／Ｂ、受光強度ばらつきの関係を示す図である。本発明の実施例２のＣＣＤセンサ受光強度ばらつきとシンチレータ粉末の平均粒径の関係を示す図である。本発明の実施例３のＣＣＤセンサ受光強度と透光性樹脂の光透過率の関係を示す図である。本発明の実施例４のＣＣＤセンサ受光強度とシンチレータ粉末平均充填度の関係を示す図である。本発明の実施例５のＸ線検出装置の模式図である。本発明の実施例６のＸ線検出装置の模式図である。本発明の実施例６のＸ線検出装置の作製手順を示す図である。以上

符号の説明

１検出体、１’ 研磨した硬化体、１” 硬化した硬化体、２光検出器、
３シンチレータ粉末、４透光性樹脂、５混合体、６アルミニウム型、
７光反射材、８固着用透光性樹脂、９Ｘ線検出装置、１０支持体。

Claims

シンチレータ粉末と透光性樹脂を混練し硬化させたＸ線検出体と、光を電気に変換する
光検出器を構成要素とするＸ線検出装置であって、シンチレータ粉末の充填度がＸ線検出
体厚み方向でほぼ連続的に変化し、光検出器側の充填度Ａが反対面側の充填度Ｂより大き
く、充填度Ａと充填度Ｂの比率Ａ／Ｂが１．１以上５．０以下であることを特徴とするＸ
線検出装置。
シンチレータ粉末はＧｄ_２Ｏ_２Ｓもしくは、Ｇｄ_３Ｇａ_２Ａｌ_３Ｏ_１２、ＣｄＷＯ_４、
ＣｓＩ、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２から選ばれる化合物で、平均粒径が１０〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出装置。
透光性樹脂は波長４５０〜６５０ｎｍの範囲で、８５％以上の光透過率であることを特
徴とする請求項１に記載のＸ線検出装置。
Ｘ線検出体厚み方向のシンチレータ粉末の平均充填度が３５％以上６０％以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出装置。