(57)【要約】【課題】放射線の高感度化を実現した放射線検出器及びその製造方法を提供すること。【解決手段】放射線検出器は、センサ基板と、シンチレータ層とを具備する。前記センサ基板は、光電変換が可能である。前記シンチレータ層は、付活剤を含む第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有する。また、シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向でシンチレータ層における前記センサ基板側の端部に配置されるように、前記シンチレータ層は前記センサ基板上に設けられている。【選択図】図１
2014020781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換が可能なセンサ基板と、
付活剤を含む第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有し、シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が、前記厚さ方向でシンチレータ層における前記センサ基板側の端部から配置されるように、前記センサ基板上に設けられたシンチレータ層と
を具備する放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器であって、
前記シンチレータ層の厚さは、３００μm以上８００μm以下である
放射線検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線検出器であって、
前記シンチレータ層の蛍光体材料の主剤はＣｓＩであり、前記付活剤はＴｌである
放射線検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの２％以上２０％以下である
放射線検出器。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの５％以上１５％以下である
放射線検出器。
【請求項６】
請求項４に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．１倍以上１．３倍以下である
放射線検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．２倍である
放射線検出器。
【請求項８】
光電変換が可能なセンサ基板と、
前記センサ基板に対向して設けられた対向基板と、
前記センサ基板上に３００μm以上８００μm以下の厚さで前記センサ基板及び前記対向基板の間に設けられたシンチレータ層であって、付活剤を含み１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有し、前記シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向で前記シンチレータ層における前記対向基板側の端部から配置されるように設けられたシンチレータ層と
を具備する放射線検出器。
【請求項９】
光電変換が可能なセンサ基板上に、付活剤を含む第１の領域を形成し、
前記形成された第１の領域上に、前記第１の濃度より高い第２の濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することにより、前記第１及び前記第２の領域を含むシンチレータ層を形成する
放射線検出器の製造方法。
【請求項１０】
対向基板上に、付活剤を含み１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域を形成し、
前記形成された第１の領域上に、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することより、前記第１及び前記第２の領域でなる、３００μm以上８００μm以下の厚さを有するシンチレータ層を形成する
放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、医療や非破壊検査等の放射線撮影に用いられる放射線検出器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の放射線検出装置は、光検出器を有するセンサ基板と、そのセンサ基板上に設けられたシンチレータ層とを備える。シンチレータ層は柱状結晶体の集合体でなり、タリウム（Ｔｌ）等の付活剤（賦活剤）の濃度が、放射線の入射側で高く、光検出器側で低くなるような濃度分布を有している。このような濃度分布を有するシンチレータ層が設けられることにより、発光量が大きくなる（例えば、特許文献１の明細書段落[００３２]、[００３４]及び[００９３]参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５１７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線検出器による放射線の高感度化を実現するためには、放射線検出器の構造にさらなる工夫が必要とされる。
【０００５】
本技術の目的は、放射線の高感度化を実現した放射線検出器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本技術に係る放射線検出器は、センサ基板と、シンチレータ層とを具備する。
前記センサ基板は、光電変換が可能である。
前記シンチレータ層は、付活剤を含む第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有する。また、シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向でシンチレータ層における前記センサ基板側の端部から配置されるように、前記シンチレータ層は前記センサ基板上に設けられている。
【０００７】
センサ基板側に近い第１の領域の付活剤の濃度が、センサ基板から遠い第２の領域の付活剤の濃度より高くなるように、付活剤の濃度分布が設定されることにより、良好な放射線の変換効率の特性を持つシンチレータ層が形成され得る。すなわち、高感度な放射線検出器を実現することができる。
【０００８】
前記シンチレータ層の厚さは、３００μm以上８００μm以下であってもよい。
【０００９】
前記シンチレータ層の蛍光体材料の主剤はＣｓＩであり、前記付活剤はＴｌであってもよい。
【００１０】
前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの２％以上２０％以下であってもよい。あるいは、前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの５％以上１５％以下であってもよい。
【００１１】
前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．１倍以上１．３倍以下であってもよい。あるいは、前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．２倍であってもよい。
【００１２】
本技術に係る他の放射線検出器は、センサ基板と、対向基板と、シンチレータ層とを具備する。
前記センサ基板は、光電変換が可能である。
前記対向基板は、前記センサ基板に対向して設けられている。
前記シンチレータ層は、前記センサ基板上に３００μm以上８００μm以下の厚さで前記センサ基板及び前記対向基板の間に設けられている。前記シンチレータ層は、付活剤を含む、１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有する。また、前記シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向で前記シンチレータ層における前記対向基板側の端部から配置されるように、シンチレータ層は設けられている。
【００１３】
この放射線検出器では、上記放射線検出器の構成とは逆に、対向基板側に近い第１の領域の付活剤の濃度が、対向基板から遠い第２の領域の付活剤の濃度より高くなるように、付活剤の濃度分布が設定されている。この場合、第１の領域の厚さが上記数値範囲に設定されることにより、良好な放射線の変換効率の特性を持つシンチレータ層を実現でき、すなわち、高感度な放射線検出器を実現できる。
【００１４】
本技術に係る放射線検出器の製造方法は、光電変換が可能なセンサ基板上に、付活剤を含む第１の領域を形成することを含む。
前記形成された第１の領域上に、前記第１の濃度より高い第２の濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することにより、前記第１及び前記第２の領域を含むシンチレータ層が形成される。
【００１５】
本技術に係る他の放射線検出器の製造方法は、対向基板上に、付活剤を含み１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域を形成することを含む。
前記形成された第１の領域上に、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することより、前記第１及び前記第２の領域でなる、３００μm以上８００μm以下の厚さを有するシンチレータ層が形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本技術によれば、高感度な放射線検出器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本技術の一実施の形態に係る放射線検出器の断面構造の一部を示す。
【図２】図２は、センサ基板における画素部と、その周辺領域に配設された画素駆動回路の一例を模式的に示す。
【図３】図３は、図２に示した画素駆動回路によって駆動される画素の回路の一例を示す。
【図４】図４は、放射線検出器のうち、主にシンチレータ層を製造するための真空蒸着装置を模式的に示す図である。
【図５】図５は、上記真空蒸着装置を用いた、シンチレータ層の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本技術に係るシンチレータ層の柱状結晶に着目した蒸着初期の様子を模式的に示す。
【図７】図７は、本技術の参考例に係るシンチレータ層の柱状結晶に着目した蒸着初期の様子を模式的に示す。
【図８】図８は、付活剤の濃度分布が一定の場合と、高濃度領域を形成することにより土台が形成された場合の、柱状結晶あるいはシンチレータ層の特性を示す表である。
【図９】図９は、図８に示した各シンチレータ層のうち、２５μmの高濃度領域の厚さを有するシンチレータの、Ｔｌの濃度分布（重量％）を示すグラフである。
【図１０】図１０は、高濃度領域厚さを２５μmに固定し、Ｔｌ濃度比をそれぞれ変えて形成されたシンチレータ層の特性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本技術の一実施の形態に係る放射線検出器の断面構造の一部を示す。
【００２０】
[放射線検出器の構成]
【００２１】
放射線検出器１は、α線、β線、γ線、Ｘ線に代表される放射線を可視光に変換して受光し、放射線に基づく画像情報を電気信号として読み取るパネルであり、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用のＸ線撮像装置として好適に用いられる。この放射線検出器１は、センサ基板１１と、センサ基板１１上に設けられたシンチレータ層１２と、シンチレータ層１２上に設けられた反射層１３とを備える。反射層１３上に図示しない保護膜が形成される場合もある。
【００２２】
（センサ基板）
図１においては、センサ基板１１の構造を簡略化して示している。センサ基板１１は、光電変換が可能な複数の画素ＰＸからなる画素部（後述の画素部１０）を有する。センサ基板１１は、この画素部１０の周辺領域に、画素部１０を駆動するための駆動回路が配設されるようにして構成される。画素部１０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチ素子（後述のトランジスタＴｒ）と、図１に示すように、光電変換素子であるフォトダイオード１６とを画素ＰＸごとに有している。これらの素子の構造及び配置などは、公知の種々の構造及び配置が適用され得る。
【００２３】
センサ基板１１の厚さは、耐久性や軽量化という観点から５０〜１０００μmであることが好ましい。このセンサ基板１１における画素部１０の詳細（画素回路及び断面構造）と周辺回路（画素駆動回路）の構成については後述する。
【００２４】
（シンチレータ層）
シンチレータ層１２は、放射線の照射により蛍光を発する放射線蛍光体を含有する層である。蛍光体材料としては、放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍ〜８００ｎｍの電磁波、すなわち可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）への変換効率が高く、蒸着によって容易に柱状結晶構造を形成しやすい材料が用いられる。後述するように、柱状結晶構造を形成することにより、光ガイド効果による結晶内における可視光線の散乱が抑えられるとともに、シンチレータ層１２の膜厚を厚くすることができ、これにより高い画像分解能（解像度）が得られるためである。
【００２５】
具体的な蛍光体材料としては、主剤としてＣｓＩが用いられ、発光効率等を補うための付活剤（賦活剤）として例えばＴｌが用いられることが好ましい。その他、主剤としてＮａＩが用いられ、付活剤としてＮａが用いられてもよい。
【００２６】
シンチレータ層１２の厚さは、例えば３００μm以上８００μm以下であることが好ましい。
【００２７】
シンチレータ層１２は、このように複数の柱状結晶により構成されている。この柱状結晶については、後に図６を参照して詳しく説明する。
【００２８】
図１に示すように、シンチレータ層１２は、主に２つの層の領域を有している。具体的には、シンチレータ層１２は、付活剤の濃度が比較的高い高濃度領域（第１の領域）１２ａと、高濃度領域に比べて付活剤の濃度が低い低濃度領域（第２の領域）１２ｂを有する。
【００２９】
上記のようにシンチレータ層１２全体の厚さが３００μm以上８００μm以下、例えば５００μmである場合であって、蛍光体材料がＣｓＩ及びＴｌである場合、高濃度領域１２ａの厚さは、１０μm以上１００μm以下（シンチレータ層の厚さの２％以上２０％以下）に設定され得る。好適には、高濃度領域１２ａの厚さは、２５μm以上７５μm以下（シンチレータ層の厚さの５％以上１５％以下）に設定され得る。この割合は、シンチレータ層が５００μmの場合に限られず、一般化、普遍化され得る。
【００３０】
また、高濃度領域１２ａのＴｌ濃度は、好適には、低濃度領域１２ｂのそれの１．１倍以上１．３倍以下に設定され得る。この数値範囲の設定の根拠については、後のシンチレータ層１２の製造方法の説明の際に述べる。
【００３１】
（反射層）
反射層１３は、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｃｕのような金属薄膜、もしくは、ＴｉＯ2、ＢａＣＯ3のような微粒子を樹脂に混ぜたシート等を用いてもよい。
【００３２】
[センサ基板の構成]
【００３３】
（画素部及び周辺回路）
図２は、センサ基板１１における画素部１０と、その周辺領域に配設された画素駆動回路の一例を模式的に示す。このように、センサ基板１１では、画素部１０の周囲に、画素部１０を駆動するための回路部１５が配設されている。画素部１０では、フォトダイオード１６及びトランジスタを含む画素（単位画素）ＰＸがマトリクス状に配置されている。各画素ＰＸは、画素駆動線２７（具体的には、行選択線）及び信号線２８に接続されている。
【００３４】
回路部１５は、例えば行走査部２３、列走査部２５及びシステム制御部２６を有する。行走査部２３は、シフトレジスタ及びアドレスデコーダ等を含んで構成され、画素部１０へ画素駆動線２７を通じて駆動信号を供給することにより、画素部１０を行単位で駆動する。列走査部２５は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成される。列走査部２５は、信号線から出力される、各画素ＰＸに設けられたフォトダイオード１６の受光量に応じた信号を順に受け、これらの信号を外部へ出力する。
【００３５】
なお、これらの行走査部２３、列走査部２５及び水平信号線２９からなる回路部分は、センサ基板１１に集積された回路であってもよいし、あるいはセンサ基板１１に接続された外部制御ＩＣに配設されていてもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【００３６】
システム制御部２６は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取るとともに、放射線検出器１の内部情報などのデータを出力する。システム制御部２６は、また、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有しており、このタイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部２３及び列走査部２５などの駆動を制御する。
【００３７】
図３は、図２に示した画素駆動回路によって駆動される画素ＰＸの回路（画素回路２０）の一例を示す。
【００３８】
画素回路２０は、例えばパッシブマトリクス駆動方式を採用した回路であり、フォトダイオード１６、コンデンサ１３８及びトランジスタＴｒを含む。
【００３９】
フォトダイオード１６は、入射光の光量（受光量）に応じた電荷量の信号電荷を発生するデバイスである。フォトダイオード１６及び容量成分１３８が、基準電位Ｖxrefの供給線１７４に並列に接続されている。つまり、フォトダイオード１６が、供給線１７４と、コンデンサ１３８の一端である蓄積ノードＮとの間に接続されている。
【００４０】
行選択線１７３には、行操作信号（リード信号）Ｖreadが供給される。トランジスタＴｒのゲートは、行選択線１７３に接続され、ソース及びドレインが、蓄積ノードＮ及び信号線２８にそれぞれ接続されている。行操作信号Ｖreadに対応する電圧が、トランジスタＴｒのゲートに印加されることにより、コンデンサ１３８に蓄積された、フォトダイオード１６の受光量に応じた電荷量の信号電荷が、蓄積ノードＮを介して信号線２８に出力される。
【００４１】
[シンチレータ層の製造装置]
【００４２】
図４は、放射線検出器１のうち、主にシンチレータ層１２を製造する製造装置として、真空蒸着装置を模式的に示す図である。
【００４３】
真空蒸着装置１００は、真空チャンバ１２０と、真空チャンバ１２０の排気口１２７を介して接続された真空ポンプ１５０と、真空チャンバ１２０内に所定のガスを導入するガス導入部１６０とを備える。また、真空蒸着装置１００は、真空チャンバ１２０内に配置された、基板（本実施形態ではセンサ基板１１）を保持する基板ホルダ１３０と、真空チャンバ１２０内に配置され蛍光体材料を蒸発させる加熱蒸発部１４０とを備える。
【００４４】
加熱蒸発部１４０は、例えば蛍光材料としてＣｓＩ粉末及びＴｌＩ粉末の各蒸発源１４１及び１４２を含む。蒸発源１４１及び１４２は、典型的にはこれらの粉末がそれぞれの蒸発容器に収容されることで構成される。これら蒸発源１４１及び１４２は、図示しない加熱機構（ヒータや電子ビーム）により、それぞれ独立した温度で加熱されるようになっている。また、センサ基板１１と、蒸発源１４１及び１４２との間には、蛍光材料の飛翔経路を遮断または解放するための図示しないシャッタが設けられている。
【００４５】
基板ホルダ１３０は、回転可能に構成されていてもよい。これにより、基板の面内で均一な膜厚等の膜特性を有するシンチレータ層を形成することができる。
【００４６】
[シンチレータ層の製造方法]
【００４７】
図５は、上記真空蒸着装置を用いた、シンチレータ層の製造方法を示すフローチャートである。
【００４８】
最初、真空蒸着装置１００による動作開始前のセッティングが行われる（ステップ１０１）。セッティングは、基板ホルダ１３０によるセンサ基板１１の保持と、蒸発源１４１及び１４２の投入（ＣｓＩ粉末及びＴｌＩ粉末の蒸発容器への投入）とを含む。
【００４９】
真空チャンバ１２０内が排気される（ステップ１０２）。排気による真空チャンバ１２０内の圧力は、例えば５．０×１０−4Ｐａ以下に設定される。
【００５０】
所定のガスが真空チャンバ１２０内に導入される（ステップ１０３）。例えばＡｒガス（他の不活性ガスでもよい）が導入され、マスフローメータ等によりその流量等が制御されることにより、例えば真空チャンバ１２０内が０．１Ｐａに調整される。
【００５１】
蒸発源１４１及び１４２の温度が蒸着開始に適した温度になるまで、加熱蒸発部１４０における予備加熱が行われる（ステップ１０４）。蒸着開始までは、上記シャッタが閉じられている。
【００５２】
図示しないシャッタが開き、成膜が開始される（ステップ１０５）。そして、所定の膜厚（例えば５００μm）となるまで成膜が行われる。シンチレータ層の形成後、必要に応じて熱処理が行われる。
【００５３】
成膜処理においては、例えば膜厚センサ（例えば、２つの水晶振動子を利用する公知のセンサ）を用いて、ＣｓＩ及びＴｌＩの蒸発レート（成膜レート）がモニタされることにより、形成される膜中のＴｌの濃度が制御される。膜厚センサは、例えば真空チャンバ１２０内の例えば基板ホルダ１３０により保持される基板の周囲に配置され得る。具体的には、それらの蒸発レートが、目標の蒸発レートになるように、各蒸発源１４１及び１４２の加熱機構に加えられる電流値（あるいは電圧値）がそれぞれ制御される。
【００５４】
実際には、水晶振動子の振動の周波数に対して、蒸発レート（膜厚）あるいは濃度の検量線が予め作成される。すなわち、これら周波数、蒸発レート及び濃度は、それぞれ相互に変換可能なテーブルまたは関数で表され、この真空蒸着装置１００の図示しない制御部がそのテーブルまたは関数をメモリに記憶する。蒸着処理時において、制御部は、それらのデータを利用して上記の制御を実行することで、膜厚方向で所望のＴｌの濃度分布を形成することができる。
【００５５】
本実施形態では、上記したように、蒸着初期にＴｌの濃度を高めることにより、シンチレータ層１２の厚さ方向で、シンチレータ層１２におけるセンサ基板１１側の端部（センサ基板１１側に最も近い部分）から、Ｔｌの高濃度領域１２ａを形成することができる。その後、そのＴｌ濃度を低下させるように、蒸着レートが制御されることにより、その高濃度領域１２ａ上にＴｌの低濃度領域１２ｂを形成することができる。これにより、良好な放射線の変換効率の特性を持つシンチレータ層が形成される。すなわち、高感度な放射線検出器を実現することができる。
【００５６】
付活剤の濃度分布の存在による高感度化及び高解像度化を実現する原理は、以下のようなものである。
【００５７】
図６は、柱状結晶に着目した蒸着初期の様子を模式的に示す。図７は、本技術の比較例に係る図であり、付活剤の濃度分布がシンチレータ層の全体で一定である柱状結晶をそれぞれ示す模式図である。
【００５８】
図７に示すように、付活剤の濃度分布が一定の柱状結晶２２５では、成長初期に複数の小さい玉２２５ａが重なるように結晶が形成されるため、光が拡散しやすく、解像度が悪くなる。また、成長初期に存在する結晶性の低い細かい玉の状態の存在や、玉から柱に成長した初期の柱の径が細いことが、輝度が低い原因となる。
【００５９】
これに対して本技術に係る柱状結晶１２５では、結晶の成長初期に玉１２５ａのサイズが大きくなり、１つの柱状結晶と、それに隣接する周囲の柱状結晶との分離性が向上する。これにより、解像度が改善される。 また、初期成長部分が大きくなるため輝度が向上する。
【００６０】
１つの画素ＰＸ（図１参照）の面積内に形成される柱状結晶の数は十分に多いので、１つの柱状結晶１２５とその周囲の柱状結晶１２５との分離性が悪くても、解像度や輝度は低下しないと考えられるが、そうではない。以下の実験例に示すように、隣接する柱状結晶に抜ける光量が少ないほど、解像度が高くなるような好適な、高濃度領域の厚さ（または後述のＴｌ濃度比）の領域が存在するのである。
【００６１】
図８は、高濃度領域が形成されなかった場合（高濃度領域の厚さが０μm、つまり付活剤の濃度分布が一定）と、高濃度領域を形成することにより土台が形成された場合（高濃度領域厚さ２５〜１００μm）の、柱状結晶あるいはシンチレータ層の特性を示す表である。これは本発明者らの実験により得られた結果である。
【００６２】
実験では、蛍光材料の主剤としてＣｓＩ、付活剤としてＴｌが用いられた。シンチレータ層の厚さは５００μmとされた。後にも説明するが、図８に示す表において、高濃度領域のＴｌ濃度（平均Ｔｌ濃度）の、低濃度領域のＴｌ濃度（平均Ｔｌ濃度）に対する比（以下、濃度比という。）は、固定の１．２倍とされた。
【００６３】
また図８では、濃度分布が一定のシンチレータ層の解像度及び輝度を１００％とし、これを基準として、高濃度領域が形成されたシンチレータ層の解像度及び輝度（輝度比）がそれぞれ示されている。
【００６４】
図８において、図６に示した柱状結晶１２５の根元（センサ基板に最も近い端部）及び先端部（センサ基板に最も遠い端部）の直径（幅）ａ及びｂの測定方法は、次の通りである。先端部の測定方法として、本発明者らは、シンチレータ層の成膜後に、そのシンチレータ層の上面（センサ基板１１の反対面）に導電性物質をコーティングし、走査型電子顕微鏡により得られた画像から、サンプルとしてランダムに３０本の柱状結晶を選択し、その直径を測定し、その平均値を算出した。その直径は、円相当直径である。一方、根元の測定方法として、シンチレータ層の成膜後に、センサ基板からシンチレータ層を剥離して剥離面側に導電性物質をコーティングし、走査型電子顕微鏡により得られた画像から、サンプルとしてランダムに３０本の柱状結晶を選択し、その直径を測定し、その平均値を算出した。その直径は、円相当直径である。
また、本発明者らは、１mm厚さのタングステン板を使用し、エッジ法によりＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を算出し、１lp/mmでの解像度を評価した。線質はＲＱＡ５とした。なお、先端部の幅ｂは、この柱状結晶１２５の先端付近のうち直径が最大となる位置での値である。
【００６５】
この実験結果より、高濃度領域が形成されたシンチレータ層の輝度及び解像度が向上していることが分かる。特に、高濃度領域の厚さが２５μm以上５０μm以下の場合、解像度及び輝度が向上した。高濃度領域の厚さが７５μmの場合でも、解像度は９８％であり、濃度分布が一定のシンチレータ層に比べほとんど変わらない。つまり、高濃度領域の厚さは、２５μm以上５０μm以下（シンチレータ層の厚さの５％以上１５％以下）であることが好ましい。
【００６６】
また、濃度分布が一定のシンチレータ層における、柱状結晶の先端部の幅ｂ及び根元の幅ａの比（ｂ／ａ＝５．０／１．１）は、高濃度領域が形成された場合のそれより大きくなる。ここで、その場合、高濃度領域厚さ２５〜７５μmの範囲では、ｂ／ａは次のようになる。
【００６７】
厚さ２５μm：ｂ／ａ＝１．５１４
厚さ５０μm：ｂ／ａ＝１．７５７
厚さ７５μm：ｂ／ａ＝２．６７５
【００６８】
つまり、高濃度領域厚さ２５〜７５μmの範囲では、ｂ／ａ＝１．５〜２．７とされることが好ましい。これに対して、濃度分布が一定の柱状結晶では、ｂ／ａ＝４．５４５である。
【００６９】
図９は、図８に示した各シンチレータ層のうち、２５μmの高濃度領域の厚さを有するシンチレータの、Ｔｌの濃度分布（重量％）を示すグラフである。濃度分布の測定方法は、次の通りである。
【００７０】
ＣＰ法により作製した断面試料にカーボンを蒸着して得られたサンプルを測定対象とした。
ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）により、シンチレータ層の深さ方向（厚さ方向）の断面プロファイルを測定した。
加速電圧を１５kV、照射電圧を１５kV、照射電流を４０nAとした。
計測時間を３０msecとし、ビームサイズを１μmとした。
【００７１】
高濃度領域と低濃度領域のＴｌ濃度の平均値を算出し、これらの比を上記Ｔｌ濃度比とした。高濃度領域の開始点は、本測定装置により信号が検知された最初の位置とし、低濃度領域の終了点は信号が検知されなくなった最初の位置とする。
【００７２】
図１０は、高濃度領域厚さを２５μmに固定し、Ｔｌ濃度比をそれぞれ変えて形成されたシンチレータ層の特性を示す表である。Ｔｌ濃度比が１．０つまり、高濃度領域が形成されないシンチレータ層の、解像度及び輝度を、図８の表と同様に１００％とした。
【００７３】
解像度及び輝度比が両方とも向上した例は、Ｔｌ濃度比が１．１〜１．３のシンチレータ層である。それらのうち、Ｔｌ濃度比が１．２のシンチレータ層が最適であった。このことから、センサ基板１１側で最も高い付活剤濃度（重量％）の位置から、センサ基板から離れる方向に向かって、その１０／１１（約０．９１（１．１の逆数））以下になった最初の位置を、高濃度領域及び低濃度領域との境界として規定することができる。
【００７４】
Ｔｌ濃度比が１．１〜１．３の範囲では、ｂ／ａは次のようになる。
Ｔｌ濃度比１．１μm：ｂ／ａ＝２．３６４
Ｔｌ濃度比１．２μm：ｂ／ａ＝１．５１
Ｔｌ濃度比１．３μm：ｂ／ａ＝１．１８２
【００７５】
つまり、Ｔｌ濃度比が１．１〜１．３の範囲では、ｂ／ａ＝１．２〜２．４とされることが好ましい。
【００７６】
[その他の実施形態]
【００７７】
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【００７８】
放射線検出器は、シンチレータ層上に封止用の対向基板を備えていてもよい。
【００７９】
対向基板が設けられる場合、例えば放射線検出器の製造方法として、例えば対向基板上に、上述した蒸着処理によってシンチレータ層が形成されてもよい。その場合のシンチレータ層の製造方法は、上記したものと同様である。
【００８０】
その場合、その対向基板側に３００μm以上８００μm以下の厚さでシンチレータ層が形成される。付活剤の高濃度領域がシンチレータ層の厚さ方向で、前記シンチレータ層における対向基板側の端部（すなわち蒸着初期）に配置されるように、かつ、その高濃度領域の厚さが１０μm以上１００μm以下で形成されることが好ましい。
【００８１】
本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）光電変換が可能なセンサ基板と、
付活剤を含む第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有し、シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向でシンチレータ層における前記センサ基板側の端部から配置されるように、前記センサ基板上に設けられたシンチレータ層と
を具備する放射線検出器。
（２）（１）に記載の放射線検出器であって、
前記シンチレータ層の厚さは、３００μm以上８００μm以下である
放射線検出器。
（３）（２）に記載の放射線検出器であって、
前記シンチレータ層の蛍光体材料の主剤はＣｓＩであり、前記付活剤はＴｌである
放射線検出器。
（４）（３）に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの２％以上２０％以下である
放射線検出器。
（５）（４）に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の厚さが、前記シンチレータ層の厚さの５％以上１５％以下である
放射線検出器。
（６）（４）または（５）に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．１倍以上１．３倍以下である
放射線検出器。
（７）（６）に記載の放射線検出器であって、
前記第１の領域の前記付活剤の濃度は、前記第２の領域のそれの１．２倍である
放射線検出器。
（８）光電変換が可能なセンサ基板と、
前記センサ基板に対向して設けられた対向基板と、
前記センサ基板上に３００μm以上８００μm以下の厚さで前記センサ基板及び前記対向基板の間に設けられたシンチレータ層であって、付活剤を含み１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域と、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域とを有し、前記シンチレータ層の厚さ方向で前記第１及び前記第２の領域が配置されるように、かつ、前記第１の領域が前記厚さ方向で前記シンチレータ層における前記対向基板側の端部から配置されるように設けられたシンチレータ層と
を具備する放射線検出器。
（９）光電変換が可能なセンサ基板上に、付活剤を含む第１の領域を形成し、
前記形成された第１の領域上に、前記第１の濃度より高い第２の濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することにより、前記第１及び前記第２の領域を含むシンチレータ層を形成する
放射線検出器の製造方法。
（１０）対向基板上に、付活剤を含み１０μm以上１００μm以下の厚さで設けられた第１の領域を形成し、
前記形成された第１の領域上に、前記第１の領域の前記付活剤の濃度より低い濃度の前記付活剤を含む第２の領域を形成することより、前記第１及び前記第２の領域でなる、３００μm以上８００μm以下の厚さを有するシンチレータ層を形成する
放射線検出器の製造方法。
【符号の説明】
【００８２】
１…放射線検出器
１１…センサ基板
１２…シンチレータ層
１３…反射層
１６…フォトダイオード
１００…真空蒸着装置
１２５…柱状結晶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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