JPS6263881A - Radiation detector - Google Patents
Radiation detectorInfo
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- JPS6263881A JPS6263881A JP20587885A JP20587885A JPS6263881A JP S6263881 A JPS6263881 A JP S6263881A JP 20587885 A JP20587885 A JP 20587885A JP 20587885 A JP20587885 A JP 20587885A JP S6263881 A JPS6263881 A JP S6263881A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＸ線その他の放射線を検出する放射線検出器に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a radiation detector that detects X-rays and other radiation.
Ｘ線やγ線などの位置検出器、Ｘ線ＣＴアレーセンサま
たはＸ線イメージ検出器その他に使用される放射線検出
器として、例えば第１２図に示した検出器がすでに知ら
れている。For example, the detector shown in FIG. 12 is already known as a radiation detector used as a position detector for X-rays or γ-rays, an X-ray CT array sensor, an X-ray image detector, or the like.
図において、３０はアルミニウム製の筒状のケースで、
その両開口部がガラス板３１．３２で閉鎖され、その内
部にガラス板３１３２と接する面を光学研磨したＮａｌ
（Ｔ ｌ ）の結晶がシンチレータ３３として封入さ
れ、かつこのシンチレータ３３とケース３０の間に酸化
マグネシウムの粉末層３４が介在させである。In the figure, 30 is a cylindrical case made of aluminum.
Both openings are closed with glass plates 31 and 32, and the inside thereof is coated with optically polished Na
A crystal of (T l ) is enclosed as a scintillator 33, and a powder layer 34 of magnesium oxide is interposed between the scintillator 33 and the case 30.
そして、ガラス板３２の外面に接してＰＭＴ （光電増
倍管）３５が配置されている。A PMT (photomultiplier tube) 35 is arranged in contact with the outer surface of the glass plate 32.
この検出器は、ガラス板３１を透過して放射線がシンチ
レータ３３に入射されると、４２０ｎｍをピークとする
螢光をシンチレータ３３が発するから、これをＰＭＴ３
５で検出して電気信号に変換し、入射された放射線を計
測するものである。In this detector, when radiation passes through the glass plate 31 and enters the scintillator 33, the scintillator 33 emits fluorescent light with a peak wavelength of 420 nm.
5 and converts it into an electrical signal to measure the incident radiation.
上記従来の放射線検出器は、シンチレータ３３として、
Ｎａ１（Ｔ／）結晶が使用されているが、これは潮解性
があるから、ケース３０内の防湿処理を十分にすること
が必要で、Ｎａ１（Ｔ ｌ ）結晶の加工性が悪い問題
がある。このように加工性などに問題を有するＮａ１（
７４り結晶をシンチレータとして使用せざるを得ないの
は、ＰＭＴ３５の波長特性がＮａ１（ＴＯの結晶のそれ
とほぼ一致しているから、ＰＭ７３５の感度を生かすこ
とに適していることによるものである。The conventional radiation detector described above includes, as the scintillator 33,
Na1 (T/) crystal is used, but since it is deliquescent, it is necessary to provide sufficient moisture-proofing treatment inside the case 30, and there is a problem that Na1 (T l ) crystal has poor workability. . As mentioned above, Na1 (
The reason why it is necessary to use the 74 crystal as a scintillator is that the wavelength characteristics of PMT35 almost match those of the Na1 (TO crystal), making it suitable for taking advantage of the sensitivity of PM735.
しかし、ＰＭＴ３５は真空管であるから、小型化や集積
化及び軽量化をすることが困難であるとともに、高圧電
源を必要とする問題がある。However, since the PMT 35 is a vacuum tube, it is difficult to make it smaller, more integrated, and lighter, and it also requires a high-voltage power supply.
潮解性がわずかで、加工性にすぐれ、シート状、キャピ
ラリー状、ファイバー状などのほぼ任意の形状にするこ
とができるシンチレータとしてＣｓ１（Ｔ ｇ ）の結
晶が知られている。しかし、Ｃｓ１（Ｔｊりの螢光スペ
クトルのピークは５５０ｎｍであるから、Ｃ５Ｉ（Ｔ
Ｉｔ ）とＨ丁とを使用すると、両者の波長特性のピー
クのずれが大きくなり、検出感度が低くなる問題が生じ
る。Crystals of Cs1 (T g ) are known as scintillators that have slight deliquescent properties, are excellent in processability, and can be formed into almost any shape such as a sheet, capillary, or fiber. However, since the peak of the fluorescence spectrum of Cs1(Tj) is 550 nm, C5I(T
When using It) and H-T, a problem arises in that the peak deviation of the wavelength characteristics of the two becomes large and the detection sensitivity becomes low.
本発明は、加工性にすぐれたＣ５Ｉ（ＴＪ）の結晶その
他任意の結晶体からなるシンチレータの使用を可能にす
るとともに、これらのシンチレータを使用して検出感度
及び測定精度が高く、かつ小型、軽量化することが可能
な放射線検出器を得ることを目的とする。The present invention enables the use of scintillators made of C5I (TJ) crystals with excellent workability and other arbitrary crystals, and also enables the use of these scintillators to achieve high detection sensitivity and measurement accuracy, as well as small size and light weight. The aim is to obtain a radiation detector that can be
本発明の放射線検出器は、結晶体からなるシンチレータ
と半導体製の光センサとを、この先センサの波長特性に
近い波長特性の螢光材料を混入した接着剤層で接着した
ことを特徴とする。The radiation detector of the present invention is characterized in that a scintillator made of a crystalline body and an optical sensor made of a semiconductor are bonded together using an adhesive layer containing a fluorescent material having wavelength characteristics close to those of the sensor.
本発明の放射線検出器は、シンチレータに放射線が入射
されて、シンチレータが螢光を発すると、その光で接着
剤層に混入された螢光材料を発光させる。この螢光材料
が発した光を光センサで検出し、それを電気信号に変換
して放射線を測定するもので、接着剤層の螢光材料の波
長特性と光センサの波長特性が近くなっているから、光
センサによる検出感度を向上させることができる。In the radiation detector of the present invention, when radiation is incident on the scintillator and the scintillator emits fluorescent light, that light causes the fluorescent material mixed in the adhesive layer to emit light. The light emitted by this fluorescent material is detected by an optical sensor and converted into an electrical signal to measure radiation.The wavelength characteristics of the fluorescent material in the adhesive layer and the optical sensor are close to each other. Therefore, the detection sensitivity of the optical sensor can be improved.
本発明の放射線検出器の第１実施例を第１図について説
明する。図において、１はＣｓ１（ＴｊｌＯ単結晶から
なるシンチレータ、２はシンチレータ１が発した光を検
出する単結晶シリコン光センサで、これらが透明のシリ
コンに螢光材料としてＤＴＴＣ（３゜３ ′−ｄｉｅｔ
ｈｙ−１ｔｈｒｉｃａｒｂｏ−Ｃｙａｎｉｎｅ １ｏｄ
ｉｄｅ）を混入した接着剤層３で互いに接着されている
。A first embodiment of the radiation detector of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a scintillator made of Cs1 (TjlO single crystal), 2 is a single-crystal silicon optical sensor that detects the light emitted by scintillator 1, and these are made of transparent silicon coated with DTTC (3°3'-diet) as a fluorescent material.
hy-1thricarbo-Cyanine 1od
They are bonded to each other with an adhesive layer 3 mixed with ide).
４はシンチレータ１の接着剤層３と接した面を除いた全
表面に蒸着などで形成された金属膜で、これによってシ
ンチレータ１内に、その外部から光線がはいることを防
ぐとともに、シンチレータ１が発した光を反射して接着
剤Ｎ３の螢光材料の発光を確実化するもので、アルミニ
ウムで形成されている。５は金属膜４の全表面を被覆し
たアクリル樹脂製などの防湿層である。4 is a metal film formed by vapor deposition on the entire surface of the scintillator 1 except for the surface in contact with the adhesive layer 3, which prevents light rays from entering the scintillator 1 from the outside and protects the scintillator 1 from entering. It reflects the light emitted by the adhesive N3 to ensure that the fluorescent material of the adhesive N3 emits light, and is made of aluminum. 5 is a moisture-proof layer made of acrylic resin or the like that covers the entire surface of the metal film 4.
６．７はシリコン光センサ２の電極で、アルミニウムな
どで形成され、その一方の電極６から出力信号がプリア
ンプ８に出力される。９はバイアス電圧用の端子、１０
はＳｉＯ□からなるパッシベーション膜である。Reference numeral 6.7 denotes an electrode of the silicon photosensor 2, which is made of aluminum or the like, and an output signal is outputted from one electrode 6 to the preamplifier 8. 9 is a terminal for bias voltage, 10
is a passivation film made of SiO□.
なお、単結晶シリコン光センサ２としてはｐｉｎ接合形
、ｎｐ接合形、ｐｎ接合形などの任意のものが使用可能
である。Note that as the single crystal silicon optical sensor 2, any one such as a pin junction type, an np junction type, a pn junction type, etc. can be used.
上記の放射線検出器において、そのシンチレータｌに放
射線が入射されると、シンチレータ１が螢光を発し、そ
れが金属膜４で反射されるなどして、接着剤層３に混入
された螢光材料を発光させる。前記螢光材料が発した光
を光センサ２が検出し、それを電気信号として電極６か
ら出力して放射線を測定するものである。In the radiation detector described above, when radiation is incident on the scintillator 1, the scintillator 1 emits fluorescent light, which is reflected by the metal film 4, etc., and the fluorescent material is mixed into the adhesive layer 3. to emit light. An optical sensor 2 detects the light emitted by the fluorescent material, and outputs it as an electrical signal from an electrode 6 to measure radiation.
ここで、Ｃｓ１（Ｔ１）の結晶からなるシンチレータ１
が発する螢光の波長特性の最大感度は５５０ｎｍで、シ
リコン光センサ２のそれが８００ｎ鏑であって、これら
の波長特性の間にはかなり大きなずれがある。Here, scintillator 1 made of crystal of Cs1 (T1)
The maximum sensitivity of the wavelength characteristics of the fluorescent light emitted by the silicon optical sensor 2 is 550 nm, and that of the silicon optical sensor 2 is 800 nm, and there is a considerable difference between these wavelength characteristics.
しかし、シンチレータ１とシリコン光センサ２間に介在
させた接着剤層３に混入したＤＴＴＣの波長特性の最大
感度は８１０ｎｍであって、これはシリコン光センサ２
の波長特性とほぼ一敗しているから、接着剤層３に混入
した螢光材料が発した光をシリコン光センサ２は効率よ
く検出することができ、シリコン光センサ２の感度を十
分に活用できるから、その検出感度を高くすることがで
きる。However, the maximum sensitivity of the wavelength characteristic of DTTC mixed in the adhesive layer 3 interposed between the scintillator 1 and the silicon optical sensor 2 is 810 nm, which is
The silicon optical sensor 2 can efficiently detect the light emitted by the fluorescent material mixed in the adhesive layer 3, and the sensitivity of the silicon optical sensor 2 can be fully utilized. Therefore, the detection sensitivity can be increased.
すなわち、Ｃ５ＴＣ丁ｌ）からなるシンチレータ１とシ
リコン光センサ２の波長特性の最大感度には大きな差が
あるから、シンチレータ１が発した光は接着剤層３の螢
光材料を発光させることのみに使用し、前記接着剤層３
の螢光材料が発した光をシリコン光センサ２で検出させ
ることで、その検出感度を向上させるものである。In other words, since there is a large difference in the maximum sensitivity of the wavelength characteristics of the scintillator 1 made of C5TC and the silicon optical sensor 2, the light emitted by the scintillator 1 only causes the fluorescent material of the adhesive layer 3 to emit light. using the adhesive layer 3
By detecting the light emitted by the fluorescent material with the silicon optical sensor 2, the detection sensitivity is improved.
第２図は第２実施例である。図において、ｌはＣ３■（
ＴＩ）の単結晶で形成された板状の複数枚のシンチレー
タで、各シンチレータ１が、それらの厚さ方向に並べら
れ、かつ透明シリコンに螢光材料としてＤＤＴＣを混合
した接着剤層３ａで接着されている。そして、前記シン
チレータｌがそれらの端面側で、表面障壁形のシリコン
光センサ２に、前記接着剤層３ａと同じ接着剤層３ｂで
接着されている。FIG. 2 shows a second embodiment. In the figure, l is C3■(
Each scintillator 1 is arranged in the thickness direction and bonded with an adhesive layer 3a made of transparent silicon mixed with DDTC as a fluorescent material. has been done. The scintillator l is bonded to the surface barrier type silicon photosensor 2 on its end surface side using an adhesive layer 3b that is the same as the adhesive layer 3a.
４はアルミニウム製の金属膜、５はアクリル樹脂等で形
成した防湿層、６，７は電橋、１０はＳｉｎｇからなる
バッジベージタン膜で、他の構成は第１実施例と同じで
ある。4 is a metal film made of aluminum, 5 is a moisture-proof layer formed of acrylic resin or the like, 6 and 7 are electric bridges, and 10 is a badge-based tan film made of Sing, and the other configurations are the same as in the first embodiment.
この実施例による放射線の検出も、前記第１実施例と同
じであるが、シンチレータ１と接着剤層３ａとが層状に
重なって、それらの接触面積が大きくなっているから、
シンチｌ／−夕１の螢光で接着剤Ｎ３ａの螢光材料を一
層確実に発光させて、それを接着剤層３ｂに導くことで
シリコン光センサ２による螢光の検出をより確実化でき
る。Detection of radiation according to this embodiment is also the same as in the first embodiment, but since the scintillator 1 and the adhesive layer 3a overlap in a layered manner and the contact area between them is large,
By causing the fluorescent material of the adhesive N3a to emit light more reliably using the fluorescent light from the scintillator 1/-1 and guiding it to the adhesive layer 3b, detection of the fluorescent light by the silicon optical sensor 2 can be made more reliable.
第３図は第３実施例である６図において、ｌはＣｓ１（
ＴＩりの結晶で形成したシンチレータ、２は単結晶シリ
コン光センサで、これらがＤＴＴＣを混入した透明のシ
リコンからなる接着剤層３で互いに接着されている。１
２は合成樹脂製のベースプレートで、これにシリコン光
センサ２が固着され、その上に１ｉｌｆしたアルミニウ
ム製のケース１３内に、前記シンチレータ１とシリコン
光センサ２とが収容されている。１４はケース１３の一
部に設けた窓孔で、これはベリリウム類の窓板１５で閉
鎖され、ケース１３内にＡｒ、 Ｎｔ等の不活性ガスが
封入されている。FIG. 3 shows the third embodiment. In FIG. 6, l is Cs1 (
A scintillator 2 made of TI crystal is a single-crystal silicon photosensor, and these are bonded together with an adhesive layer 3 made of transparent silicon mixed with DTTC. 1
Reference numeral 2 denotes a base plate made of synthetic resin, to which the silicon optical sensor 2 is fixed, and the scintillator 1 and the silicon optical sensor 2 are housed in an aluminum case 13 mounted on the base plate. Reference numeral 14 denotes a window hole provided in a part of the case 13, which is closed with a beryllium window plate 15, and the case 13 is filled with an inert gas such as Ar or Nt.
１６はシリコン光センサ２の信号出力用のリード線であ
る。16 is a lead wire for signal output of the silicon optical sensor 2.
この検出器による放射線の検出も、前記の各実施例と同
様で、シンチレー・夕１の螢光で接着剤層３の螢光材料
を発光させ、それをシリコン光センサ２で検出するもの
である。そして、この実施例では、シンチレータｌの厚
さを、たとえば１５ｍのように厚くすることも容易で、
γ線のようにエネルギーが大きい放射線も確実に捕捉し
検出することが可能であり、かつγ線用などに使用すれ
ば、そのエネルギーが大きいから、ベリリウム類の窓板
１５の透過時に放射線の一部が窓板１５で吸収されても
、シンチレータ１を十分に発光させることができ、確実
にγ線の検出ができる。Detection of radiation by this detector is the same as in each of the above embodiments, in which the scintillator light 1 causes the fluorescent material of the adhesive layer 3 to emit light, which is detected by the silicon optical sensor 2. . In this embodiment, the thickness of the scintillator l can be easily increased to, for example, 15 m.
It is possible to reliably capture and detect radiation with high energy such as gamma rays, and when used for gamma rays, the energy is large, so when the radiation passes through the beryllium window plate 15, one part of the radiation can be detected. Even if some of the rays are absorbed by the window plate 15, the scintillator 1 can be made to emit sufficient light, and gamma rays can be reliably detected.
第４図は第４実施例を示す断正面図である。１はＣｓ１
（Ｔ７りの結晶製のシンチレータ、２はシリコン光セン
サで、これらが透明のシリコンに螢光材料としてＤＴＴ
Ｃを混入した接着剤層３で接着されている。４はアルミ
ニウム製の金属膜、５は透明のアクリル樹脂などで形成
した防湿膜で、これでシンチレータ１とシリコン光セン
サ２の全外周を被覆して、シリコン光センサ２部の光リ
ークをなくしている。他の構成は、第３実施例と同じで
ある。FIG. 4 is a sectional front view showing the fourth embodiment. 1 is Cs1
(T7 crystal scintillator, 2 is a silicon optical sensor, these are transparent silicon with DTT as a fluorescent material.
It is bonded with an adhesive layer 3 containing C. 4 is a metal film made of aluminum, and 5 is a moisture-proof film made of transparent acrylic resin, etc., which covers the entire outer periphery of the scintillator 1 and the silicon photosensor 2, eliminating light leakage from the silicon photosensor 2. There is. The other configurations are the same as in the third embodiment.
第５図は第５實施例の正面図、第６図は側面図である。FIG. 5 is a front view of the fifth practical example, and FIG. 6 is a side view.
この実施例は、第３図に示した第３実施例における、ケ
ース１３の窓孔１４を閉鎖した窓板１５を除き、ケース
１３に比してかなり大きな板状にしたＣ５Ｉ（Ｔ ｌ
）の結晶で形成したシンチレータ１の一部を窓孔１４か
らケース１３内に挿入し、かつ接着剤層３で単結晶シリ
コン光センサ２に接着したもので、シンチレータｌの表
面は、弯着によるアルミニウムなどの反射用金属Ｍ（図
示省略）で被覆されるとともに、その外面が合成樹脂膜
（図示省略）で被覆されている。In this embodiment, C5I (T l
) is inserted into the case 13 through the window hole 14 and bonded to the single crystal silicon photosensor 2 with the adhesive layer 3, and the surface of the scintillator 1 is It is coated with a reflective metal M (not shown) such as aluminum, and its outer surface is coated with a synthetic resin film (not shown).
第７図は前記第５実施例におけるシンチレータｌをファ
イバ状にした第６実施例で、他の構成は第５実施例と同
じである。第７図のシンチレータ１は直線状にするなど
任意である。FIG. 7 shows a sixth embodiment in which the scintillator l in the fifth embodiment is made into a fiber shape, and the other configurations are the same as in the fifth embodiment. The scintillator 1 shown in FIG. 7 may be formed into any shape such as a straight line.
この第５〜６実施例における放射線の検出も、第１〜３
実施例のそれと同じであるが、第５〜６実施例のシンチ
レータ１はケース１３から突出しかつ長いから、放射線
の発生源と検出器の設置場所とが、たとえば壁体などで
区画されているような場合に有効である。すなわち、前
記壁体の隙間などからその内側にシンチレータ１を挿入
すれば、それに放射線が入射されて螢光を発すると、そ
れがシンチレータ１で伝送されて接着剤層３の螢光材料
を発光させるから、その放射線の検出ができる。The radiation detection in the fifth and sixth embodiments is also carried out in the first to third embodiments.
Although it is the same as that of the embodiment, since the scintillator 1 of the fifth and sixth embodiments protrudes from the case 13 and is long, it is likely that the source of radiation and the location where the detector is installed are separated by, for example, a wall. It is effective in such cases. That is, if the scintillator 1 is inserted inside the wall through a gap or the like, when radiation is incident thereon and emits fluorescence, it is transmitted by the scintillator 1 and causes the fluorescent material of the adhesive layer 3 to emit light. The radiation can then be detected.
第８図は第７実施例を示す断面図である。 Ｃｓ１（Ｔ
／ ）からなるシンチレータ１が中空にされ、その内
部に螢光材料を含む接着剤層３が充填されたもので、シ
ンチレータエと接着剤層３の接触面積を大キ＜シて、シ
ンチレーションによる接着剤層３の発光を確実化してい
る。４は金属膜、５は防湿膜である。FIG. 8 is a sectional view showing the seventh embodiment. Cs1(T
A scintillator 1 consisting of a hollow scintillator (1) is made hollow and an adhesive layer 3 containing a fluorescent material is filled inside the scintillator 1, and the contact area between the scintillator and the adhesive layer 3 is increased to achieve adhesion by scintillation. This ensures that the agent layer 3 emits light. 4 is a metal film, and 5 is a moisture-proof film.
第９図はアレー型放射線検出器の製造工程の一例を示す
図である。図において、Ｃｓｌ （Ｔ １ ）をブリッ
ジマン方式で単結晶化したインゴットを、シンチレータ
として適する厚さにスライシングした基板２０の表面を
光学研磨し、第９図（Ａ）に示したように、合成樹脂製
などの下地板２１に接着する。次に、第９図（Ｂ）に示
したように、シリコン光センサ２の有感部分に相応し７
た面積、間隔に基板２０をグイシングして、複数個のシ
ンチレータｌを構成する。各シンチレータ１は下地板２
１に接着されて、定間隔で並んだ状態を維持しているか
ら、この状態で各シンチレータ１の下地板２１に接着し
た面取外の全表面を、軽油と研磨砂で順次研磨し、次に
ピッチ仮か研磨バッド上で酸化セリウム系又は酸化ジル
コニウム系研磨剤と無水アルコールで研磨し光学研磨面
とする。FIG. 9 is a diagram showing an example of the manufacturing process of an array type radiation detector. In the figure, an ingot obtained by single-crystallizing Csl (T 1 ) using the Bridgman method is sliced to a thickness suitable for a scintillator. The surface of the substrate 20 is optically polished, and as shown in FIG. It is adhered to a base plate 21 made of resin or the like. Next, as shown in FIG. 9(B), a 7.
A plurality of scintillators 1 are constructed by arranging the substrate 20 in the area and interval. Each scintillator 1 has a base plate 2
In this state, the entire surface of each scintillator 1 other than the chamfered surface bonded to the base plate 21 is sequentially polished with light oil and abrasive sand, and then Then, polish the surface with a cerium oxide or zirconium oxide polishing agent and anhydrous alcohol on a pitch polishing pad to obtain an optically polished surface.
各シンチレータ１の全表面のエツチングが終わってから
、第９図（Ｃ）に示したように、各シンチレータ１の全
表面に、莢着によって１０００〜５０００人の厚さの光
が不透過で光学反射が可能な金属膜４を形成する０次に
、アクリル系のｔＪＶ硬化用ペーストで、スクリーン印
刷によって各シンチレータ１の表面を被覆すると共に、
前記ペーストを各シンチレータ１の間に充填硬化させて
、第９図（Ｄ）に示したように、各シンチレータＩの全
表面を防湿層５で被覆する。After the etching of the entire surface of each scintillator 1 is completed, as shown in FIG. Next, the surface of each scintillator 1 is coated with an acrylic tJV curing paste by screen printing to form a reflective metal film 4.
The paste is filled between each scintillator 1 and cured, so that the entire surface of each scintillator I is covered with a moisture-proof layer 5, as shown in FIG. 9(D).
前記防湿層５を形成する工程が終了すると、各シンチレ
ータ１は防湿層５で互いに連結され一体状になっている
から、ここで第９図（Ｅ）で示したように、下地板２１
を剥離し、その各シンチレータ１の面を光学研磨する。When the step of forming the moisture-proof layer 5 is completed, the scintillators 1 are connected to each other by the moisture-proof layer 5 and are integrated, so as shown in FIG. 9(E), the base plate 21
is peeled off, and the surface of each scintillator 1 is optically polished.
下地板２１を剥離し、研磨した前記各シンチレータｌの
表面に、第９図（Ｆ）に示したように、Ｃｓ１（ＴＪ）
の屈折率１．８とＳｉＯ□の屈折率１．４５８の間の屈
折率を調整又は選択した透明のシリコン樹脂に螢光材料
としてＤＴＴＣを溶融し分散させた接着剤をスクリーン
印刷で塗布して接着剤層３を形成し、かつこの接着剤層
３の周囲、すなわち、防湿層５の部分に光遮断１ｉ２２
をスクリーン印刷で形成する。As shown in FIG. 9(F), Cs1 (TJ) is applied to the surface of each scintillator l after peeling off the base plate 21 and polishing.
An adhesive prepared by melting and dispersing DTTC as a fluorescent material is applied by screen printing to a transparent silicone resin whose refractive index is adjusted or selected between the refractive index of 1.8 and the refractive index of SiO□ of 1.458. An adhesive layer 3 is formed, and a light shielding layer 1i22 is provided around the adhesive layer 3, that is, in the moisture-proof layer 5.
is formed by screen printing.
次に、第９図（Ｇ）に示したように、各シンチレータ１
を、前記接着剤Ｎ３によって、光センサとしてのＰＩＮ
型ホトダイオードアレー２に固着し、このホトダイオー
ドアレー２に対するワイヤボンデングその他の必要な処
置をして、第９図（Ｈ）に平面図として示したように、
アレー型の放射線検出器を得る。Next, as shown in FIG. 9(G), each scintillator 1
, by the adhesive N3, the PIN as an optical sensor
The photodiode array 2 is fixed to the molded photodiode array 2, and the photodiode array 2 is subjected to wire bonding and other necessary treatments, as shown in the plan view in FIG. 9(H).
Obtain an array type radiation detector.
この放射線検出器は、シンチレータ１と光センサ２とを
、螢光材料を混入した接着剤で接着し構成しているから
、上記のような方法で製造することが可能で、この製造
方法によれば、複数の検出器を同時にうろことができる
から、量産が面単にでき、アレー化することも容易であ
る。また、第２図に示した複数のシンチレータ１を組合
わせた検出器も、上記の製法で容易に製造することがで
きる。This radiation detector is constructed by bonding the scintillator 1 and the optical sensor 2 with an adhesive containing a fluorescent material, so it can be manufactured by the method described above. For example, since a plurality of detectors can be used simultaneously, mass production is simple and it is easy to form an array. Further, a detector in which a plurality of scintillators 1 shown in FIG. 2 are combined can also be easily manufactured by the above manufacturing method.
上記の製造方法では、−列に並べたアレー型検出器を示
したが、複数列に並べたアレー型検出器も同様にして製
造することができる。基板２０はインゴットをスライシ
ングしたものを示したが、加熱押出しくロール）方式で
多結晶シート状にしたものなど、任意の手段で形成した
基板２０が使用できる。そして、基板２０の厚さとして
は、検出する放射線に応じて、たとえばＩＮないしＬｏ
ｏｍ程度のものを研磨して所要の厚さにすればよく、さ
らに、ＩＮよりも薄く、１０００よりも厚くすることも
できる。In the above manufacturing method, an array type detector arranged in a negative row is shown, but an array type detector arranged in a plurality of rows can also be manufactured in the same manner. Although the substrate 20 is shown as being obtained by slicing an ingot, it is also possible to use a substrate 20 formed by any method, such as a polycrystalline sheet formed by heating extrusion (rolling). The thickness of the substrate 20 is determined depending on the radiation to be detected, for example, from IN to LO.
It is sufficient to polish a material with a thickness of approximately 100 mm to the required thickness, and it is also possible to make it thinner than IN and thicker than 1000 mm.
金属膜４は蒸着で形成した例を示したが、これはスパッ
タ法などの任意の方法で形成することができ、かつ金属
膜４の厚さは前記の１０００〜５０００人よりもさらに
厚くまたは薄くすることも可能である。防湿層５はアク
リル系の合成樹脂を示したが、これはシリコン系の合成
樹脂など、使用目的に応じた任意の材料が使用できる。Although the example in which the metal film 4 is formed by vapor deposition is shown, it can be formed by any method such as sputtering, and the thickness of the metal film 4 may be thicker or thinner than the above-mentioned 1000 to 5000. It is also possible to do so. Although the moisture-proof layer 5 is made of acrylic synthetic resin, it can be made of any material depending on the purpose of use, such as silicone-based synthetic resin.
また、防湿層５はスクリーン印刷で形成しているが、こ
れも他の任意の手段によることができる。Furthermore, although the moisture-proof layer 5 is formed by screen printing, it can also be formed by any other method.
単一の検出器を製造する場合は、上記の製法で一体に形
成した複数の検出器を切断分離してもよい。また、第１
０図に示したアレー型横出器は、シンチレータエの厚さ
が異なる複数の検出器をアレー化して、たとえばＸ線、
α線、β線、γ線の各放射線を検出可能にしたもので、
この場合は、単一の検出器を並べて一体化してもよいが
、前記の製造方法において、その基板２０の片面を傾斜
させておくことによっても容易に製造できる。When manufacturing a single detector, a plurality of detectors integrally formed by the above manufacturing method may be cut and separated. Also, the first
The array type horizontal detector shown in Figure 0 is an array of multiple detectors with different scintillator thicknesses, for example, X-ray,
It is capable of detecting α-rays, β-rays, and γ-rays.
In this case, a single detector may be arranged and integrated, but it can also be easily manufactured by tilting one side of the substrate 20 in the manufacturing method described above.
各実施例に示した単一の放射線検出器は、シリコン光セ
ンサを使用しているから小型化が可能である。第１）図
はハイブリ、ド■Ｃ化した実施例を示すものである。図
において、２３はヘースプレートで、これにハイブリッ
ドＩｃ回路２４と放射線検出器２５が取付けられ、かつ
この両者が電気的に接続されている。２６はヘースプレ
ート２３に設けたターミナルである。Since the single radiation detector shown in each embodiment uses a silicon optical sensor, it can be miniaturized. Figure 1) shows an example of hybridization and de-C conversion. In the figure, reference numeral 23 denotes a hair plate, to which a hybrid IC circuit 24 and a radiation detector 25 are attached, and both are electrically connected. 26 is a terminal provided on the head plate 23.
シンチレータ１としては、前記各実施例では、Ｃｓ１（
Ｔ６）の結晶について示したが、その他Ｎａ１（ＴＩ）
、Ｋｌ（Ｔｌ））、ＺｎＳ （Ｃｕ）、ＣｄＷＯａ、Ｂ
ＧＯ，ＢａＦｇなどの任意の結晶体からなるシンチレー
タが使用できる。As the scintillator 1, in each of the above embodiments, Cs1 (
Although the crystals of T6) are shown, other Na1(TI)
, Kl (Tl)), ZnS (Cu), CdWOa, B
A scintillator made of any crystal such as GO or BaFg can be used.
半導体光センサとしては、単結晶光センサを示したが、
アモルファスシリコン光センサなと任意のものが使用で
きる。たとえば、シリコンを素材とするＪ −Ｆ［！Ｔ
やＭＯＳＦＥＴ 、シリコン以外の素材として、Ｇｅ、
■−■族、ｍ−ｖ族化合物半導体材料であるＧａＡｓ
、 ＣｄＴｅ、 ＩｎＰ、 ＺｎＳ、、ＣｄＳなどから
なる半導体光センサを挙げることができる。Although a single crystal optical sensor was shown as a semiconductor optical sensor,
Any amorphous silicon optical sensor can be used. For example, J-F [! T
and MOSFET, materials other than silicon include Ge,
GaAs, which is a ■-■ group, m-v group compound semiconductor material
, CdTe, InP, ZnS, , CdS, and the like.
前記接着剤層３に混入する螢光材料としては、使用され
る半導体光センサの波長特性に合った任意のものが使用
できる。たとえば、単結晶シリコン光センサの波長特性
に合ったものとしては、前記ＤＴＴＣ以外に、
ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ
７６１ｎｓ３＋ ３’ −ｄｉｅｔｈｙｌ ｔｈｉ
ａｔｒｉｃａｒｂｏｃｙａｎｉｎｅｂｒｏｍｉｄｅ
８３５ｎｍ１．１°−ｄｉｅｔｈｙｌ−２＋ ２
’ −ｑｕｉｎｏｔｒｉｃａｒｂｏ−ｃｙａｎｉｎｅ
１ｏｄｉｄｅ ８９８ｎｍが
ある。As the fluorescent material mixed into the adhesive layer 3, any material that matches the wavelength characteristics of the semiconductor optical sensor used can be used. For example, in addition to the above-mentioned DTTC, phthalocyanine is suitable for the wavelength characteristics of a single-crystal silicon optical sensor.
761ns3+ 3'-diethyl thi
atricarbocyanine bromide
835nm1.1°-diethyl-2+ 2
'-quinotricarbo-cyanine
There is 1 odide 898nm.
アモルファスシリコン光センサに対しては、その波長特
性の最大感度が５００ｒ＋ｍであるから、４−ｍｅｔｈ
ｙｌ ｕｍｂｅｌｌｉｆｅｒｏｎｅ
４５４ｎｍ７−ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−４−ｎｅｔ
ｈｙｌ ｃｏｕｍａｒｉｎ ４６０ｎｍＦｌｕｏ
ｒｅｓｃｅｉｎ ５５０
ｎｍＲｈｏｄａｍｉｎｅ ６Ｇ
５８５ｎｓＲｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ
６１０ｎｍＡｃｒｉｄｉｎｅ
Ｒｅｄ ６０１ｒｉｓを挙げ
ることができる。その他たとえば、２．５−ｄｉｐｈｅ
ｎｙｌ−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＰＤ）
３４８ｎｍ２−Ｐｈｅｎｙｌ−５（４−ｂｉｐｈｅｎ
ｙｌｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢ
Ｄ） ３６２ｎ＋５Ｐ−ｂｉ
ｓ ｆ２−（５−Ｐｈｅｎｙｌｏｘａｚｏｌｙｌ））
ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）
４１９ｎ＋ｍもある。For an amorphous silicon optical sensor, the maximum sensitivity of its wavelength characteristics is 500r+m, so 4-meth
yl umbelliferone
454nm 7-diethylamino-4-net
hyl coumarin 460nmFluo
Rescein 550
nmRhodamine 6G
585nsRhodamine B
610nm Acridine
Red 601ris can be mentioned. Others, for example, 2.5-diphe
nyl-1,3,4-oxadiazole (PPD)
348nm 2-Phenyl-5 (4-biphen
ylyl)-1,3,4-oxadiazole (PB
D) 362n+5P-bi
s f2-(5-Phenyloxazolyl))
benzene (POPOP)
There is also 419n+m.
上記各実施例では、接着剤Ｎ３に使用する接着剤として
は、透明シリコンを示しているが、その他たとえばエポ
キシ、アクリル、ウレタンなどの可視光を透過する任意
の合成樹脂が使用できる。In each of the above embodiments, transparent silicone is shown as the adhesive used for the adhesive N3, but any other synthetic resin that transmits visible light, such as epoxy, acrylic, or urethane, can be used.
シンチレータ１を被覆する金属膜４として、前記実施例
では、アルミニウムを示したが、半導体光センサが感度
を持つ波長領域（可視領域）で光を遮断できるＡｕまた
はＡ ７！ ｔＯ，、Ｚｎ０２ＴｉＯなどの酸化物、Ｓ
ｔ、 Ｇｅなどの赤外透明材料も使用可能である。The metal film 4 covering the scintillator 1 is made of aluminum in the above embodiment, but Au or A 7!, which can block light in the wavelength region (visible region) to which a semiconductor optical sensor is sensitive, is used. tO, oxides such as Zn02TiO, S
Infrared transparent materials such as T, Ge, etc. can also be used.
したがって、上記各実施例では、シンチレータ１として
ＣｓＩ （Ｔ １ ）の結晶と単結晶シリコン光センサ
２の組み合わせのみを示したが、この単結晶シリコン光
センサ２にＮａｌ （Ｔ Ｉ！ ）の結晶をシンチレー
タ１として組み合わせることも可能である。また、Ｎａ
１（Ｔｉ’）の結晶に対してアモルファスシリコン光セ
ンサとＮａ１（Ｔ６）の結晶を組み合わせることも、接
着剤１ｉ１３に混入する螢光物質を選択することで可能
である。すなわち、検出器の用途または構成などに応し
て、シンチレータ１としての結晶体と、半導体光センサ
の種類を適宜に選択して組み合わせることが可能である
から、用途その他の条件に適応した放射線検出器をうろ
ことが可能である。Therefore, in each of the above embodiments, only a combination of a CsI (T 1 ) crystal and a single-crystal silicon photosensor 2 is shown as the scintillator 1, but a Nal (T I!) crystal is used for this single-crystal silicon photosensor 2. It is also possible to combine them as a scintillator 1. Also, Na
It is also possible to combine an amorphous silicon optical sensor and a Na1 (T6) crystal for the 1 (Ti') crystal by selecting a fluorescent substance to be mixed into the adhesive 1i13. In other words, it is possible to appropriately select and combine the crystal as the scintillator 1 and the type of semiconductor optical sensor depending on the use or configuration of the detector, so radiation detection that is suitable for the use or other conditions can be achieved. It is possible to move around the vessel.
たとえば、上記実施例に示したシンチレータｌとしての
Ｃｓ１（ＴＯの結晶は加工性に優れ、０．０１ｍ程度に
薄くすることが可能であり、かつ逆に厚くするときはほ
ぼ任意にできるから、Ｘ線、α線、β線、Ｔ線の任意の
放射線に対する検出器を容易にうることができる。For example, the crystal of Cs1 (TO) as the scintillator l shown in the above example has excellent workability and can be made as thin as about 0.01 m, and conversely, it can be made thick almost arbitrarily; Detectors for any radiation such as rays, α-rays, β-rays, and T-rays can be easily obtained.
本発明は上記のように、結晶体からなるシンチレータと
半導体光センサとを、螢光材料を混入した接着剤層で接
着して構成し、かつ前記螢光材料と光センサとの波長特
性をほぼ合わせている。したがって、はぼ任意のシンチ
レータと半導体光センサとを使用することが可能である
とともに、接着剤層の螢光材料によって前記光センサの
感度を十分に活用して、シンチレータが発した光を検出
することが可能であるから、検出感度と測定精度が高い
放射線検出器をうろことができる。As described above, the present invention is constructed by bonding a scintillator made of a crystal and a semiconductor optical sensor with an adhesive layer containing a fluorescent material, and the wavelength characteristics of the fluorescent material and the optical sensor are approximately the same. It's matching. Therefore, it is possible to use almost any scintillator and semiconductor light sensor, and the sensitivity of said light sensor can be fully exploited by the fluorescent material of the adhesive layer to detect the light emitted by the scintillator. Therefore, radiation detectors with high detection sensitivity and measurement accuracy can be used.
そして、シンチレータは結晶体で構成しているから、加
工性に優れたシンチレータを使用すれば、シート状やフ
ァイバ状などの任意の形態になしうるとともに、その厚
さや大きさを任意にできるから、たとえば、Ｘ線、α線
、β線、β線の任意の放射線に対応する各種の用途の検
出器をうろことができる。また、加工性のよい結晶シン
チレータが使用できるから、製造に対する制約も少なく
なり製造能率の向上が容易であり、かつ半導体光センサ
でシンチレータの光を検出するから、低電圧電源で駆動
でき、検出器の全体を小型、軽量化することが可能であ
る。Furthermore, since the scintillator is composed of a crystal, if a scintillator with excellent workability is used, it can be made into any shape such as a sheet or fiber, and its thickness and size can be made into any desired shape. For example, detectors for various uses that correspond to any radiation such as X-rays, α-rays, β-rays, and β-rays can be used. In addition, since a crystal scintillator with good processability can be used, there are fewer restrictions on manufacturing, making it easier to improve manufacturing efficiency.Also, since the light from the scintillator is detected with a semiconductor optical sensor, it can be driven with a low voltage power supply, and the detector It is possible to make the entire structure smaller and lighter.
第１図は本発明の放射線検出器の第１実施例を示す断面
図、第２図は第２実施例を示す断面図、第３図は第３実
施例を示す断面図、第４図は第４実施例を示す断面図、
第５図は第５実施例を示す断正面図、第６図は同側面図
、第７図は第６実施例を示す正面図、第８図は第７実施
例を示す断面図、第９図は製造工程を示す図、第１０図
はアレー型検出器を示す正面図、第１）図はバイブリフ
ト化した検出器を示す平面図、第１２図は従来の放射線
検出器を示す断面図である。
１・・・シンチレータ、２・・・シリコン光センサ、３
・・・接着剤層。
特許出願人 株式会社堀場製作所
代理人 弁理士 藤本英夫
第１図
第２図FIG. 1 is a sectional view showing the first embodiment of the radiation detector of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the second embodiment, FIG. 3 is a sectional view showing the third embodiment, and FIG. 4 is a sectional view showing the third embodiment. A sectional view showing the fourth embodiment,
5 is a sectional front view showing the fifth embodiment, FIG. 6 is a side view of the same, FIG. 7 is a front view showing the sixth embodiment, FIG. 8 is a sectional view showing the seventh embodiment, and FIG. The figure shows the manufacturing process, Figure 10 is a front view of an array type detector, Figure 1) is a plan view of a vibe-lifted detector, and Figure 12 is a cross-sectional view of a conventional radiation detector. It is. 1...Scintillator, 2...Silicon optical sensor, 3
...Adhesive layer. Patent applicant Horiba Ltd. Representative Patent attorney Hideo Fujimoto Figure 1 Figure 2
Claims (3)
サとを、この光センサの波長特性に近い波長特性を有す
る螢光材料を混入した接着剤層で接着したことを特徴と
する放射線検出器。(1) A radiation detector characterized in that a scintillator made of a crystal and an optical sensor made of a semiconductor are bonded together with an adhesive layer containing a fluorescent material having wavelength characteristics close to those of the optical sensor.
た特許請求の範囲第（１）項記載の放射線検出器。(2) The radiation detector according to claim (1), wherein the scintillator is composed of a CsI (Tl) crystal.
特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の放射
線検出器。(3) The radiation detector according to claim (1) or (2), wherein the optical sensor is a single-crystal silicon optical sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587885A JPS6263881A (en) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | Radiation detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587885A JPS6263881A (en) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | Radiation detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263881A true JPS6263881A (en) | 1987-03-20 |
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ID=16514227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20587885A Pending JPS6263881A (en) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | Radiation detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6263881A (en) |
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1985
- 1985-09-14 JP JP20587885A patent/JPS6263881A/en active Pending
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