JPH01202684A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計算機利用Ｘ線断層像撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置
）に用いる複数のシンチレータと光電変換素子からなる
多素子固体放射線検出器に係り、特に素子間の感度均一
性および検出感度向上に好適な検出器構造および製造法
に関する。

〔従来の技術〕

従来の放射線検出器に用いられている隔離板は特願昭５
４−４３０号記載のように退離板表面の反射率を高める
手段としてＢａＳＯ４、ＭｇＯ等を塗布した拡散反射面
、あるいはＡｇ等金属を蒸着した単層膜となっていた。

しかしこれらの表面処理では膜の強度に関しては配慮さ
れておらず、また金属蒸着面の下地鏡面を安定に再現良
く造る手段に特別な配慮がない。さらに隔離板の形状加
工法に特別な配慮がない。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図はシンチレータと半導体受光素子とを組合せた多
素子固体放射線検出器の構造を示す一例で、−次元的に
配列されたシンチレータ１に入射した放射線５はシンチ
レータ１内で可視光（シンチレーション光）に変換され
る。この光は密着して設置された半導体受光素子３の受
光面４に入射し、光電変換され光電流として取り出され
る。シンチレータ１では入射する放射線５の強度に比例
したシンチレーション光が発せられ、また半導体受光素
子３では入射したシンチレーション光の量に比例した光
電流が発生される。したがって半導体受光素子３の光電
流を計測することにより入射する放射線の線量を二次的
に検出する放射線検出器が形成される。

隔離板２は隣接するシンチレータ間の中心に挿入し、入
射する放射線およびシンチレーション光の隔離に用いる
ものである。すなわち入射する放射線５を定められた部
位に区分して互いに干渉することなくシンチレータ１に
確実に導き、かつ各々分離独立したシンチレータ１から
発せられるシンチレーション光が隣接する別のシンチレ
ータ１に漏れ込むことが無いように遮光すると共に、シ
ンチレータ１内からの散乱放射線や特性Ｘ線が光間様、
隣接する別のシンチレータ１に漏れ込まないよう隔離す
る。さらにシンチレータから発するシンチレーション光
を効率よく反射させて半導体受光素子３の受光面４に導
く重要な役割を果すものである。

したがって、隔離板２は放射線の吸収率が高く、表面で
の光の吸収が少ないものでなければならない。また、多
素子検出器では隣接する検出器素子間の諸特性を均質に
することが不可欠であり、高分解能化に伴ない素子の小
型化が進むに連れ隔離板２の寸法精度および光学特性の
均一性の高いものが要求される。

このような観点から前記従来技術を観ると、従来技術は
隔離板２の表面反射膜がＢａＳＯ４やＭｇＯの塗布ある
いはＡｇ蒸着面であるため、機械的強度や劣化に対して
の配慮がされておらず。

傷、剥離あるいは汚れ、劣化による表面反射率の低下や
不均一性が生じるなどの問題があった。

また、隔離板の形状加工法に関しても、機械的に切断す
る場合にはパリが発生し、板厚方向の精度を劣化させ、
レーザー加工、超音波加工、放電加工などでは隔離板の
小型化の際の加エコストアツブになるなどの問題がある
。さらに隔離板素材表面を鏡面に仕上げる場合、一般に
原子番号が大きく、剛性の高い物質、例えばタングステ
ン（Ｗ）、モリブデン（ＭＯ）などは研磨加工が困難で
あるなどの問題があった。

また、多素子放射線検出器では各素子が小形化される。

したがって隔離板の設置間隔が狭くなる。

間隔が広い場合には隔離板の表面を拡散面とした方が素
子内の感度−様性が高くなり検出器の性能が高くなるが
、隔離板の間隔が狭＜　（１０ｍｍ以下）なると隔離板
表面が拡散面であると光の反射回数が増加するため表面
での光吸収が多くなり、素子内での光の利用効率が低下
し、検出感度が低下すると言う問題があった。

そこで本発明の目的は、加工性、安定性、経済性の優れ
た隔離板を得、さらに放射線の利用効率の高い放射線検
出器を得るとの課題を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、隔離板の素材に放射線の吸収率の高い物質
、例えばモリブデン（Ｍｏ）あるいはタングステン（Ｗ
）、タンタル（Ｔａ）等の薄い（０、０５〜０　、２　
ｍ　ｍ厚）板材を用い、樹脂などで目的とする形状の部
分を保護し、その他不要な部分をアルカリ類、酸類、金
属塩類などにより腐蝕させて取り除き、目的形状を得る
所謂ケミカルエツチング法により連続的なパターンに形
状加工する。

ケミカルエツチングにより形状加工を施した板材の表面
に電解鍍金、無電解鍍金により他の金属、例えば銅（Ｃ
ｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）の薄い膜を固
着されて素材表面の凸凹を被って平滑な鏡面とする。

鍍金により得られた鏡面に光の反射率の高い金属例えば
アルミニウム（ＡＱ）、銀（Ａｇ）等を蒸着、スパッタ
リング、イオンブレーティング等の真空鍍金により固着
させた薄膜を形成させる。

さらにこの表面に上述のような真空鍍金によりＭｇＦ２
、ＴｉＯ２の二層薄膜をλ／４の厚さで形成するか、あ
るいは５ｉ０２単層膜をλ／４の厚さで形成させ増反射
処理を行い、光学的反射率を高めると共に化学的、機械
的に安定な状態にすることにより達成される。

〔作用〕

ケミカルエツチングにより形状加工した場合、板厚方向
に対する゛バリが皆無となり、−度に多くの形状加工が
可能となる。

素材表面に鍍金を施すことにより表面を平滑にし鏡面を
得やすくする。

Ａ　Ｑ　、　Ｍ　ｇ　Ｆ　２＋　Ｔ　ｉ　０２ノ組合せ
あるいはＡＱ。

Ｓ　ｉ　０２の組合せによる増反射膜は光の反射率が金
属単層膜よりも高く、さらに化学的にも安定でき機械的
にも表面硬度が高いため傷がつきにくい。

隔離板の表面を鏡面にすると、光の反射に方向性を持た
せることが出来、隔離板の間隔の狭い小形多素子放射線
検出器においても素子内での隔離板表面における反射回
数が減少し光の吸収が減少する。

〔実施例〕

以下２本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第２図は素材となる放射線阻止能の高い金属、例えばタ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔ
ａ）の板（板厚０．０５〜０．２ｍｎ　）をケミカルエ
ツチングによりパターニングした例を示す。パターニン
グが完了した素材は表面を鏡面とするため、メッキを施
す。メッキは用いる素材により異るが、Ｍｏを用いた場
合の一例を第１図に示す。表面に凹凸のあるＭＯ素材２
ｇの表面をストライクＣｕメッキで下地処理した後、青
化銅メッキ２ｆを膜厚５〜２０μｍの厚さで行なう。青
化銅メッキ２ｆ面の表面をパフ研磨により鏡面とした後
光沢Ｎｉメッキを２〜１０μｍの厚さで施す。この工程
はパフ研磨を容易にする為に青化銅メッキ２ｆを厚くし
て青化銅メッキ２ｆ膜面を研磨した後薄い膜厚の光沢Ｎ
ｉメッキ２ｅを施しているが、逆に青化銅メッキ膜２ｆ
を２〜１０μｍ行なった後に５〜２０μｍの光沢Ｎｉメ
ッキ２ｅを施し、光沢Ｎｉメッキ２ｅ面をパフ研磨して
鏡面とすることもある。ただし、光沢Ｎｉメッキ膜は青
化銅メッキ膜に比較して硬度が高くパフ研磨が困難とな
る。反面、青化銅メッキ膜は研磨後の表面が不安定で酸
化され易いと言う欠点がある。したがって設備、工程等
の都合により、研磨をどちらで行うかを決定する。青化
銅メッキはメッキ膜の剥離強度を増す目的で行う。光沢
Ｎｉメッキの代りに光沢硬質Ｃｒメッキを施す方法もあ
るが面の強度、仕上り状確は光沢Ｎｉメッキの方が良い
。光沢Ｎｉメッキ膜２ｅの表面にＣｒ膜２ｄを真空蒸着
又は電解鍍金により設けるが、これは光増反射層膜を用
ける為の下地処理で、光増反射多層膜のＡＱ膜２ｃと光
沢Ｎｉメッキ膜２ｅとは密着強度が低下するためである
。したがってＡＱ以外の物質を蒸着する場合には不要と
なる。

光増反射膜の形成は、真空蒸着、スパッタリング、イオ
ンブレーティング等の手段によるが。

ＡＱ膜２ｃは７００人〜１２００人の膜厚とし、ＭｇＦ
２膜２ｂは蒸着速度、基板温度など蒸着条件により屈折
率に若干の相異が生じるが、８００〜１０００人の膜厚
、ＴｉＯ’２膜２ａは同様に５００〜６００人の膜厚で
形成し、ＭｇＦ２膜２ｂおよびＴｉ○２膜２ａの二層で
λ／４となるようにする。光増反射膜は他に、ＡＱ膜８
００〜１０００人、５ｉｎ２膜λ／４とする手段でもほ
ぼ同じ効果を得ることが可能である。

第３図は隔離板素材にＭｏを用いた場合の表面処理の差
違による表面の分光反射率の測定結果を示す。ｇはＭｏ
素地、ｆはＭＯ素地表面を鏡面研磨したもの、ｅは光沢
Ｃｒメッキ鏡面、ｄはＭ。

素地にＡ　Ｑ　ｇ　Ｍ　ｇ　Ｆ　２ｙ　Ｔ　ｘ　０２に
よる増反射処理を施したもの、Ｃは光沢Ｎｉメッキ鏡面
、ｂは光沢Ｃｒメッキ面にＡＱのみを蒸着した鏡面、ａ
は第１図に示す本発明実施例による増反射多層膜表面で
ある。したがって発実施例により９０％以上の反射率の
実画が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、隔離板の形状加工が一度に多数できる
とともに、板厚方向のパリ発生は皆無となりシンチレー
タの間に挿入した場合にパリによる設定位置誤着が最少
限と出来る。

隔離板表面を鏡面とする加工において入手する素材表面
の状態（面粗度）を特に規定する必要が無く安価となる
。さらに鏡面研磨においても加工時間が８０％以上単縮
でき、加工コストが低減出来る。

隔離表面を鏡面とし増反多層膜を設けることにより鏡面
反射率を９０％以上とすることが可能となり、素材粗地
の状態の隔離板を使用した場合よりも検出器出力は約４
倍となり安定性も一段と向上する。また拡散反射面の隔
離板に比較し、検出器内の隔離板の設置距離が２ｍｎ以
下の場合には、約２０％の検出器出力の増加が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発秋の表面処理の一実施例を示す断面図、第
２図はケミカルエツチングによるパターニングの一例を
示す平面図、第３図は隔離板の表面状態の差による表面
分光反射率の測定結果、第４図は多素放射線検出器の一
般的構造を示す斜視図。 符号の説明 １・・・シンチレータ、２・・・隔離板、２ａ・・・Ｔ
ｉＯ２膜、２ｂ・・・ＭｇＦ２膜、２Ｃ・・・ＡＱ膜、
２ｄ・・・Ｃｒ膜、２ｅ・・・光沢Ｎｉ鍍金膜、２ｆ・
・・資化銅鍍金膜、２ｇ・・・隔離板素材、３・・・半
導体壺光素子、４・・・受光面、訃・・放射線。 茎ｌ田 卆弘図 邦２薗 策′３０ ｊ農　　→駈　（ｎ川）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シンチレータと半導体受光素子とを組合せた多素子
   固体放射線検出器において、隣接する素子間の隔離を行
   なう隔離板を密度の高い金属の板材をケミカルエッチン
   グにより形状加工し、かつ金属表面に異なる金属の光沢
   メッキを施した後、光沢メッキ表面に光多層膜増反射処
   理された高反射率面を具備させた構造とすることを特徴
   とする放射線検出器。 ２、上記隔離板素材に、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａから成る群から
   選択された物を用いることを特徴とする特許請求範囲第
   １項に記載の放射線検出器。 ３、上記隔離板表面に硬質Ｎｉメッキを施すことを特徴
   とする特許請求範囲第１項記載の放射線検出器。 ４、上記隔離板表面に硬質Ｃｒメッキを施すことを特徴
   とする特許請求範囲第１項に記載の放射線検出器。 ５、前記光沢メッキ表面に具備する高反射率面をＡｌ、
   ＭｇＦ＿２、ＴｉＯ＿２による多層膜で形成することを
   特徴とする特許請求範囲第１項に記載の放射線検出器。 ６、前記高反射率面をＡｌ、ＳｉＯ＿２による多層膜で
   形成することを特徴とする特許請求範囲第１項に記載の
   放射線検出器。