(57)【要約】      （修正有）【課題】希土類オキシ硫化物セラミックスよりも短残光で高い光出力を有しそのばらつきが少なく、高精細な解像度を有し、かつカドミウムような有害物質を含まないシンチレータアレイ、並びにそれを用いた放射線検出器並びに放射線検査装置、および前記シンチレータアレイの製造方法を提供する。【解決手段】ガーネット構造酸化物の多結晶体からなる縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ２．５ｍｍ以下の複数のシンチレータ素子を厚さが８０μｍ以下の反射層を介して一体化したシンチレータアレイであり、多結晶体の平均結晶粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、ばらつきが小さいことを特徴とするシンチレータアレイ、並びにそれを用いた放射線検出器並びに放射線検査装置、および前記シンチレータアレイの製造方法。【選択図】図１
2018194396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式で表わされるシンチレータ材料であるガーネット構造酸化物の多結晶体からな
る固体シンチレータから作成した複数のシンチレータ素子を反射層を介して一体化したシ
ンチレータアレイであり、
前記シンチレータ素子の１個の寸法が、縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ２．
５ｍｍ以下であり、
前記シンチレータ素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下であり、
前記ガーネット構造酸化物の多結晶体の平均結晶粒径は、２μｍ以上５０μｍ以下であり
、前記多結晶体の平均結晶粒径のばらつきは、平均結晶粒径の最大値と最小値の差が５μ
ｍ以下である、
ことを特徴とするシンチレータアレイ。
一般式：（Ｇｄ１−α−β−γＴｂαＬｕβＣｅγ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）ａＯｂ
０≦α≦０．５５
０＜β≦０．５５
０．０００１≦γ≦０．１
α+β+γ＜1
０＜ｘ＜１
４．８≦ａ≦５．２
１１．６≦ｂ≦１２．４
【請求項２】
前記シンチレータアレイにおいて、前記シンチレータアレイに入射したＸ線による光出力
が最強に発光させたときを１００％として、光出力の残光の減衰が５％になるまでの時間
が、４ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータアレイ。
【請求項３】
前記シンチレータアレイにおいて、前記シンチレータアレイに入射したＸ線による光出力
のＸ線入射面内のばらつきとして、光出力の最大値と最小値との差が５％以下であること
を特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のシンチレータアレイ。
【請求項４】
前記シンチレータアレイにおいて、前記ガーネット構造酸化物のＢａ含有量が１０〜４０
０質量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシ
ンチレータアレイ。
【請求項５】
前記シンチレータアレイにおいて、前記ガーネット構造酸化物の一般式におけるα、βが
０≦α≦０．４８、０．００１≦β≦０．４９、０．０１≦ｘ≦０．８であることを特徴
とする請求項１または請求項４のいずれか１項に記載のシンチレータアレイ。
【請求項６】
前記シンチレータアレイにおいて、前記ガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シ
ンチレータをＸＲＤ分析したときに、ガーネット相の最強ピークをＩＧ、ペロブスカイト
相の最強ピークをＩＰと表したとき、ＩＰ／ＩＧ比が０．０１以下（ゼロ含む）であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシンチレータアレイ。
【請求項７】
前記シンチレータアレイにおいて、前記ガーネット構造酸化物のＦ含有量が３００質量ｐ
ｐｍ以下（ゼロ含む）であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
記載のシンチレータアレイ。
【請求項８】
前記シンチレータアレイにおいて、Ｘ線で励起したとき、５３０〜５６０ｎｍに最強の発
光ピークを具備することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のシ
ンチレータアレイ。
【請求項９】
前記シンチレータアレイにおいて、６８０ｎｍに発光ピークを有する光の透過度が５０％
以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のシンチレー
タアレイ。
【請求項１０】
前記シンチレータアレイにおいて、前記ガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シ
ンチレータの相対密度が９９．５％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項９
のいずれか１項に記載のシンチレータアレイ。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のシンチレータアレイを搭載したことを
特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１１記載の放射線検出器を搭載したことを特徴とする放射線検査装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造方法におい
て、
前記のガーネット構造酸化物の粉末を焼結中に粉末粒子同士が焼結して結晶粒となる焼結
法で焼結体として製造し、
前記焼結体の加工時に前記焼結体に前記焼結体の降伏応力以上の応力がかからない機械加
工で前記シンチレータ素子の１個の寸法が、縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ
２．５ｍｍ以下となる形状に加工し、
前記シンチレータ素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下となるよう反射層を形成すること
を特徴とするシンチレータアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記焼結体は、加圧しながら前記のガーネット構造酸化物の粉末内部を発熱させて焼結す
る焼結法により製造されることを特徴とする請求項１３に記載のシンチレータアレイの製
造方法。
【請求項１５】
前記シンチレータアレイの製造方法において、焼結法が放電プラズマ焼結法であることを
特徴とする請求項１３ないし請求項１４いずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造
方法。
【請求項１６】
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記焼結体を機械加工する時に、刃のボン
ド材の材質が超硬合金製またはサーメット製のいずれか1種で構成される切断刃を使用し
て切断加工することを含むことを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のいずれか１項
に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項１７】
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記焼結体を機械加工する時に、刃の厚さ
が６０μｍ以下の切断刃を使用して切断加工することを含むことを特徴とする請求項１３
ないし請求項１６のいずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項１８】
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記焼結体を機械加工する時に、刃の厚さ
が４０μｍ以下の切断刃を使用して切断加工することを含むことを特徴とする請求項１３
ないし請求項１７のいずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項１９】
前記シンチレータアレイの製造方法において、前記焼結体を機械加工する時に、前記切断
刃を超音波振動させて切断加工することを含むことを特徴とする請求項１３ないし請求項
１８のいずれか１項に記載のシンチレータアレイの製造方法。
【請求項２０】
前記シンチレータアレイの製造方法において、反射層として、粘度２００〜１０００ｃｐ
ｓのエポキシ樹脂に反射粒子を混合し、予め並べられたシンチレータ素子間に減圧下で含
浸させることを特徴とする請求項１３ないし請求項１９のいずれか１項に記載のシンチレ
ータアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、シンチレータアレイ、並びにそれを用いた放射線検出器並びに放
射線検査装置、およびシンチレータアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断や工業用検査などの分野においてはＸ線断層写真撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）な
どの放射線検査装置を用いた検査が行われている。このＸ線ＣＴ装置は扇状のファンビー
ムＸ線を照射するＸ線管（Ｘ線源）と多数のＸ線検出素子を併設したＸ線検出器とを、被
検体の断層面を中央として対向配置して構成されている。このようなＸ線ＣＴ装置におい
てはＸ線検出器に向けてＸ線管からファンビームＸ線を照射し、１回照射を行う毎に断層
面に対して例えば角度を１度ずつ変えてゆくことによってＸ線吸収データを収集した後、
このデータをコンピュータで解析することによって断層面の個々の位置のＸ線吸収率を算
出し、その吸収率に応じた画像を構成するものである。
Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器では、Ｘ線の刺激により発光して可視光線等を放射する固体
シンチレータを使用したシンチレータアレイが用いられている。固体シンチレータとは、
シンチレータ材料からなる多結晶セラミックスシンチレータもしくは単結晶シンチレータ
のことであり、シンチレータアレイとはこの固体シンチレータを加工して複数のシンチレ
ータ素子を作製し、反射層を介してこれらシンチレータ素子を一体化したものである。こ
のシンチレータアレイとフォトダイオードとを組み合わせた検出器の開発が進められてい
る。このシンチレータアレイを用いた検出器では、検出素子を小型化し、チャンネル数を
増やすことが容易であることから、高解像度のＸ線ＣＴ装置を得ることが可能となる。
従来、Ｘ線などの放射線検出器に用いられる固体シンチレータとしては、例えばタング
ステン酸カドミウム（ＣｄＷＯ４）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（Ｃ
ｓＩ）等の単結晶体、特開昭５９−４５０２２号公報（特許文献１）に示される塩化弗化
バリウム：ユーロピウム（ＢａＦＣｌ：Ｅｕ）、ランタンオキシ臭化物：テルビウム（Ｌ
ａＯＢｒ：Ｔｂ）、ヨウ化セシウム：タリウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）、タングステン酸カルシ
ウム（ＣａＷＯ４）およびタングステン酸カドミウム（ＣｄＷＯ４）の多結晶セラミック
ス、特開昭５９−２７２８３号公報（特許文献２）に示される立方晶系希土類酸化物セラ
ミックス、特開昭５８−２０４０８８号公報（特許文献３）に示されるガドリニウムオキ
シ硫化物：プラセオジウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ）セラミックス等が知られている。
【０００３】
（Ｇｄ１−ｘＰｒｘ）２Ｏ２Ｓ、（Ｇｄ１−ｘ−ｙＰｒｘＣｅｙ ）２Ｏ２Ｓ等の式で
表される希土類オキシ硫化物セラミックスをシンチレータ材料として使用した固体シンチ
レータは、Ｘ線吸収係数が大きく、発光の残光時間が短いことからＸ線検出器用シンチレ
ータとして望ましい。
さらに、特許第５４９８９０８号（特許文献４）に示されたようなガーネット構造酸化物
の多結晶体からなる固体シンチレータも開示されている。ガーネット構造酸化物の多結晶
体からなる固体シンチレータは、前記の希土類オキシ硫化物セラミックスをシンチレータ
材料として使用した固体シンチレータよりも同等以上の光出力で、発光の残光時間がより
短い（残光の減衰がより早い）。
しかし、これら固体シンチレータは、組成を制御することにより、光出力（発光強度）の
向上は見られるものの、Ｘ線ＣＴ装置では患者へのさらなる低被ばく線量が望まれており
、このためにはさらなる光出力の高強度化（高感度化）によるＸ線照射量の削減、および
高速スキャンによる照射時間の削減のための短残光（残光の減衰が早い）特性が要求され
ている。さらに、Ｘ線ＣＴ装置の画像は、微細組織などの撮影画像の画質のさらなる高解
像度化や心臓などの動く臓器の動画撮影のための高精細高画質化も要求されている。
また、昨今、注目されているテロ防止として空港での手荷物検査装置などのセキュリテ
ィ分野で、最も多く使われている固体シンチレータはタングステン酸カドミウム（ＣｄＷ
Ｏ４）単結晶であるが、カドミウム（Ｃｄ）は有害性物質であり、環境面での問題が残る
。
【０００４】
前記のガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シンチレータは、ガーネット構造酸
化物粉末を適当な形状に成形し、これを焼結することにより作製されている。得られた前
記のガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シンチレータの焼結体から、矩形棒状
あるいは平板状のシンチレータプレートが切り出され、さらにこのシンチレータプレート
は複数の直方体のシンチレータ素子にスライスされる。前記のシンチレータアレイを用い
た検出素子は、例えば前記の複数のシンチレータ素子を約８０μｍの幅の反射層を介して
集積したシンチレータアレイにより構成される。
最近のＸ線ＣＴ装置においては、高解像度化のための多チャンネル化に伴い、検出素子の
小型化などが求められている。さらには、微細な組織の撮影のために、検出素子のシンチ
レータ素子当たりのサイズを従来の１／２以下と微細化した検出器も開発されている。
【０００５】
このような検出素子の小型化、シンチレータ素子の微細化などに伴って、焼結工程により
得た前記の固体シンチレータの焼結体から例えば幅２０ｍｍ以上、長さ３０ｍｍ以上、厚
み０．５ｍｍ以上というような大きさのシンチレータプレートを切り出し、このシンチレ
ータプレートからＸ線が入射する面に相当する面の面積が縦１ｍｍ以下、横１ｍｍ以下、
さらには縦０．５ｍｍ以下、横０．５ｍｍ以下の直方体の複数の微細なシンチレータ素子
を作成する必要が生じている。
そして、これらの微細シンチレータ素子を集積するシンチレータアレイでは、反射層の幅
も８０μｍ以下と従来の約１００μｍより狭くなってきている。しかしながら、前記のガ
ーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シンチレータは、前記の希土類オキシ硫化物
セラミックスをシンチレータ材料として使用した固体シンチレータよりも硬度が高く（例
えば、ビッカース硬度で希土類オキシ硫化物セラミックスは約５００Ｈｖに対して、ガー
ネット構造酸化物は、約１３００Ｈｖと約２．５倍の硬度である）、前記の希土類オキシ
硫化物セラミックスをシンチレータ材料として使用した固体シンチレータよりも微細加工
が難しい。
【０００６】
従来の前記固体シンチレータの焼結体は、多結晶体であり、その結晶粒の分布については
、特段の注意は払われていなかった。しかし、シンチレータ素子は、固体シンチレータの
大きな焼結体であるインゴットから切り出して製造している。インゴット内に粗大粒と微
小な結晶粒との混在領域が存在していると個々のシンチレータ素子の光出力低下になり易
く、その結果、前記の複数のシンチレータ素子を反射層を介して集積したシンチレータア
レイの光出力バラツキにつながっていた。
例えば結晶粒の分布が粗大な結晶粒(粗大粒)と微小な結晶粒とが混在する状態あるいは平
均結晶粒径のばらつきが大きい状態では、前記のようにシンチレータ素子を微細化しても
、シンチレータ素子内およびシンチレータ素子間の結晶粒の平均結晶粒径が一定でないた
め、前記のシンチレータアレイの光出力や光の透過度などの特性のバラツキが大きくなり
やすい。特に、前記シンチレータ素子のサイズがＸ線が入射する面に相当する面の面積で
縦１ｍｍ以下、横１ｍｍ以下、さらには縦０．５ｍｍ以下、横０．５ｍｍ以下のように小
型化、微細化になると、従来のように粗大粒と微小な結晶粒との混在領域が存在した場合
、微小な結晶粒の多いシンチレータ素子と粗大な結晶粒の多いシンチレータ素子とが一つ
のシンチレータアレイ内に混在することとなり、このためシンチレータアレイとして光出
力や光の透過度などの特性のバラツキを大きくしてしまうことが分かった。平均結晶粒径
のばらつきが大きい場合も同様に、光出力や光の透過度などの特性のバラツキを大きくし
てしまうことが分かった。特に、前記の複数のシンチレータ素子を反射層を介して縦横に
２次元的に並べるシンチレータアレイでは部分的にシンチレータ素子の光出力が低下する
と、シンチレータアレイとしての感度バラツキが大きくなるといった問題が生じていた。
さらに、ガーネット構造酸化物は、前記の通り硬度が高いため、粗大粒と微小な結晶粒
との混在領域が存在していると、特に粗大粒が存在する部分では加工が難しく、したがっ
て微細な加工をすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−４５０２２号公報
【特許文献２】特開昭５９−２７２８３号公報
【特許文献３】特開昭５８−２０４０８８号公報
【特許文献４】特許第５４９８９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は以上の課題に鑑みてなされたものであり、特性面で高い光出力を有
し短残光であり、さらに微細組織の撮影に最適な高精細な解像度を有し、かつ有害物質を
含まないシンチレータアレイ、並びにそれを用いた放射線検出器並びに放射線検査装置、
および前記シンチレータアレイの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態であるシンチレータアレイは、
下記一般式で表わされるシンチレータ材料であるガーネット構造酸化物の多結晶体からな
る固体シンチレータから作成した複数のシンチレータ素子を反射層を介して一体化したシ
ンチレータアレイであり、
前記シンチレータ素子の１個の寸法が、縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ２．
５ｍｍ以下であり、
前記シンチレータ素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下であり、
前記ガーネット構造酸化物の多結晶体の平均結晶粒径は、２μｍ以上５０μｍ以下であり
、前記多結晶体の平均結晶粒径のばらつきは、平均結晶粒径の最大値と最小値の差が５μ
ｍ以下である、
ことを特徴とするシンチレータアレイである。
一般式：（Ｇｄ１−α−β−γＴｂαＬｕβＣｅγ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）ａＯｂ
０≦α≦０．５５
０＜β≦０．５５
０．０００１≦γ≦０．１
α+β+γ＜1
０＜ｘ＜１
４．８≦ａ≦５．２
１１．６≦ｂ≦１２．４
さらに、０≦α≦０．４８、０．００１≦β≦０．４９、０．０１≦ｘ≦０．８であるこ
とが好ましい。また、Ｂａ含有量が１０〜４００質量ｐｐｍであることが好ましい。Ｆ含
有量が３００ｐｐｍ質量以下（ゼロ含む）であることが好ましい。
前記ガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シンチレータをＸＲＤ分析したとき、
ガーネット相の最強ピークをＩＧ、ペロブスカイト相の最強ピークをＩＰとしたとき、Ｉ
Ｐ／ＩＧ比が０．０１以下（ゼロ含む）であることが好ましい。
また、Ｘ線で励起したとき、５３０〜５６０ｎｍに最強の発光ピークを具備することが好
ましい。
さらに、前記シンチレータアレイに入射したＸ線による光出力のばらつきとして、光出力
の最大値と最小値の差が５％以下であることが好ましい。
また、６８０ｎｍの発光ピークを有する光の透過度が５０％以上であることが好ましい。
また、前記シンチレータアレイに入射したＸ線による光出力が最強に発光させたときを
１００％として、光出力の残光の減衰が５％になるまでの時間が、４ｍｓ以下であること
が好ましい。前記多結晶体からなる固体シンチレータの相対密度が９９．５％以上である
ことが好ましい。
このような固体シンチレータから作製したシンチレータ素子を反射層を介して一体化し
たシンチレータアレイは、放射線検出器並びにそれを用いた放射線検査装置に好適である
。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、ガーネット構造酸化物の組成や不純物、平均結晶粒径の分
布などを制御し、微細加工を可能にすることにより、高い光出力でそのばらつきを低減し
た固体シンチレータを使用した複数の微細なシンチレータ素子を含むシンチレータアレイ
を提供することができる。また、カドミウムのような有毒物質を使わないので環境負荷も
低減できる。このようなシンチレータアレイを用いた放射線検出器並びに放射線検査装置
は、優れた特性を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の放射線検出器の一例を示す図。
【図２】本発明の放射線検査装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態であるシンチレータアレイは、下記一般式で表わされるガーネット構
造酸化物からなるシンチレータ材料を使用する。なお、シンチレータ材料とは、固体シン
チレータの原料となる蛍光体のことである。
一般式：（Ｇｄ１−α−β−γＴｂαＬｕβＣｅγ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）ａＯｂ
０≦α≦０．５５
０＜β≦０．５５
０．０００１≦γ≦０．１
α+β+γ＜1
０＜ｘ＜１
４．８≦ａ≦５．２
１１．６≦ｂ≦１２．４
【００１３】
ガーネット構造酸化物は、その基本構造がＲ３Ａ５Ｏ１２（Ｒ：希土類元素、Ａ：Ａｌ、
Ｇａ）で表される。なお、「Ｏ」は酸素である。
前記のＲ元素は希土類元素であり、上記一般式ではＧｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テル
ビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｃｅ（セリウム）である。また、これ以外の希土類元素
は５０質量ｐｐｍ以下含有していてもよい。
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌｕは４配位のサイトを占める元素である。Ｘ線管ではＸ線管ターゲット
の電子線照射面が、タングステンまたはタングステン合金（Ｒｅ−Ｗ合金）でできている
ことがほとんどである。タングステン（またはタングステン合金）からなる電子照射面に
電子線があたるとＸ線が発生する仕組みである。
Ｇｄはタングステンから発生するＸ線の吸収係数が最も高いため、発光材料の構成元素
として好ましい。そのためＧｄ量は、１−α−β−γ＞０である。
Ｔｂは発光にも寄与する元素である。Ｔｂ量を示すα値は、０≦α≦０．５５である。
好ましくは０≦α≦０．４８であり、この範囲であれば短残光特性が向上する。α値が０
．５５を超えると、これ以上の効果が得られないだけでなく、他の成分の割合が減るので
光出力が低下する。
Ｌｕは異相の析出を抑える元素である。異相としては、ペロブスカイト相（Ｒ（ＡｌＧ
ａ）Ｏ３で例えばＧｄＡｌＯ３；Ｒは希土類元素）やモノクリニック相（例えば一般式Ｒ
４（ＡｌＧａ）２Ｏ９で表され、具体例としてＧｄ４Ａｌ２Ｏ９；Ｒは希土類元素）が挙
げられる。特にペロブスカイト相ができ易く、Ｌｕの存在は重要である。Ｌｕ量を示すβ
値は０＜β≦０．５５である。好ましくは０．００１≦β≦０．４９である。一方、β値
が０．５５を超えると光出力が低下する。
【００１４】
また、Ｃｅは発光させるための元素であり、その量を示すγ値は０．０００１≦γ≦０
．１である。この範囲外では、光出力が弱くなる。
α＋β＋γ＜１である。
Ａｌ（アルミニウム）およびＧａ（ガリウム）はガーネット構造を構成する必須の元素
である。これらは、いずれも単一元素でもガーネット構造を形成するが、Ａｌ単独では不
純物（例えばＢａ）が取り込まれ易く、一方Ｇａ単独では光出力が弱くなると共にコスト
高になるおそれがある。従って、０＜ｘ＜１である。好ましくは、０．０１≦ｘ≦０．８
であり、さらに好ましくは０．１≦ｘ≦０．６である。
【００１５】
なお、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｌｕ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｇａの定量分析はアルカリ融解−ＩＣＰ発光分
光法で行うものとする。また、酸素量の定量分析は不活性ガス融解−赤外線吸収法により
行うものとする。
また、本来ガーネット構造はＲ３Ａ５Ｏ１２（Ｒ：希土類元素、Ａ：Ａｌ，Ｇａ）で表
されるが、化学量論組成から外れても十分な特性は得られる。具体的には、原子比で希土
類元素Ｒの原子比３に対して、Ａの原子比ａ、Ｏの原子比ｂは、４．８≦ａ≦５．２、１
１．６≦ｂ≦１２．４である。この比を超えると、異相、例えばペロブスカイト相などが
必要以上に析出する。なお、希土類元素量を求めるときは、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｌｕ、Ｃｅの原
子比の合計値を「３」とする。他の希土類元素成分が存在していたとしてもそれぞれ５０
質量ｐｐｍ以下と少量なのでカウントしなくてもよい。
【００１６】
また、Ｂａ含有量が１０〜４００質量ｐｐｍであることが好ましい。また、Ｆ含有量が
３００質量ｐｐｍ以下（ゼロ含む）であることが好ましい。Ｂａが４００質量ｐｐｍを超
えると固体シンチレータの透明性や光出力のバラツキが生じやすい。同様に、Ｆが３００
質量ｐｐｍを超えると固体シンチレータの透明性や光出力のバラツキが生じやすい。
ＢａはＢａＦとして液相を生じやすく、反応を活性化させる効果があり、異相を形成さ
せず均質なガーネット構造を形成するのに効果的である。一方、ＢａはＡｌと反応し易く
、あまり多いとガーネット構造を形成する前にＢａとＡｌの反応が促進して異相が形成さ
れる原因となるおそれがある。そのため、Ｂａ含有量は１０質量ｐｐｍ以上であり、好ま
しくは１０〜２００質量ｐｐｍである。また、Ｆはゼロ（検出限界以下）であることが好
ましい。なお、Ｂａ含有量はアルカリ融解−ＩＣＰ発光分光法で行うものとし、Ｆ含有量
は熱加水分解分離−イオンクロマトグラフ法で行うものとする。
【００１７】
ガーネット構造型酸化物からなるシンチレータ材料を製造する際、反応促進剤としてフ
ッ化バリウム（ＢａＦ２）やフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）などのフラックスを使用す
ることが好ましい。特に、ＢａＦ２は本発明の実施形態である固体シンチレータ用のシン
チレータ材料の製造には有効である。一方でＢａ（バリウム）やＦ（フッ素）は、Ａｌの
みのガーネット酸化物では粒成長しやすく、その過程で粒子内部に取り込まれやすい。ま
た、ＢａやＦはＡｌと反応し易く、特にＢａＡｌＯｘ化合物（主にｘ＝３）を生成し易い
。本発明の実施形態ではＡｌとＧａを併用しているのでシンチレータ材料に必要以上にＢ
ａやＦが取り込まれるのを防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の実施形態であるシンチレータアレイを構成する固体シンチレータをＸＲ
Ｄ分析したとき、ガーネット相の最強ピークをＩＧ、ペロブスカイト相の最強ピークをＩ
Ｐとしたとき、ＩＰ／ＩＧ比が０．０１以下（ゼロ含む）であることが好ましい。０．０
１を超えると異相の割合が大きいことから光の散乱が発生し、シンチレータとしての光出
力が低下する。ＸＲＤ分析（Ｘ線回折分析）は、ターゲットＣｕ、電圧４０ｋＶ、電流値
４０ｍＡ、スキャンスピード１．０°／ｍｉｎで行うものとする。ＸＲＤ分析したときの
ガーネット相の最強ピーク高さＩＧとペロブスカイト相の最強ピーク高さＩＰの比（ＩＰ
／ＩＧ）が０．０１以下（ゼロ含む）ということは、異相であるペロブスカイト相が非常
に少ないことを示している。また、これ以外のすべての異相（モノクリニック相など）に
ついても同様にガーネット相との最強ピーク比を比較すると、０．０１以下、好ましくは
ゼロ（検出限界以下）である。つまり、ガーネット相以外の相、つまりは異相が無いこと
が好ましい。異相が無いことまたはほとんど無いことにより、光出力や透明性（光の透過
度）が向上する。
【００１９】
また、本発明の実施形態であるシンチレータアレイを構成する固体シンチレータをＸ線
で励起したとき、５３０〜５６０ｎｍに最強の発光ピークを具備することが好ましい。こ
の発光ピークはＴｂのシャープな発光スペクトルであり、Ｔｂが発光に寄与していること
が分かる。本発明の実施形態である固体シンチレータはＴｂのシャープな発光スペクトル
とＣｅのブロードな発光スペクトルの両方を使うことにより、高光出力（高い発光強度）
かつ短残光（残光の減衰が早い）の固体シンチレータを提供することができる。また、こ
の範囲に発光ピークを有するということは、ガーネット構造酸化物として異相がなく、安
定した結晶構造を有することを示すことである。また、この範囲に発光ピークが存在する
ことにより、シンチレータアレイとして放射線検出器を構成したときに光電変換素子であ
るフォトダイオードとのマッチング性がよく、検出器の感度が上がる。
【００２０】
本発明の実施形態であるシンチレータアレイは、前記一般式で表わされるシンチレータ
材料であるガーネット構造酸化物の多結晶体からなる固体シンチレータからなる複数のシ
ンチレータ素子を反射層を介して一体化したシンチレータアレイであり、前記シンチレー
タ素子の１個の寸法が、縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ２．５ｍｍ以下であ
り、前記シンチレータ素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記の固体シンチレータの多結晶体の平均結晶粒径は、２μｍ以上５０μｍ以
下であり、前記多結晶体の平均結晶粒径のばらつきは、平均結晶粒径の最大値と最小値の
差が５μｍ以下である。平均結晶粒径が２μｍ未満のように結晶粒径が小さいと粒界の割
合が増えて光の透過度が低下する。一方、５０μｍを超えて大きいと多結晶体の強度が低
下しクラックなどの欠陥が発生するおそれがある。さらには、平均結晶粒径は５〜２０μ
ｍが好ましい。平均結晶粒径の最大値と最小値の差が５μｍを越えて大きい場合は、光出
力のばらつきが大きくなってしまい、解像度を上げられない。
平均結晶粒径の測定方法は、単位面積２００μｍ×２００μｍの拡大写真として倍率２０
００倍以上のＳＥＭ写真（二次電子像）を用いて線インターセプト法により測定する。つ
まり、２００μｍの直線（線幅０．５ｍｍ以下）を引き、その直線上に存在する粒子数を
カウントする。そして、「２００μｍ／直線２００μｍ上に存在する粒子数」の式により
平均の結晶粒径を求める。この作業を３回行った結果の平均値を「平均結晶粒径」とする
。なお、拡大写真として単位面積２００μｍ×２００μｍとしたが、粒界が判別し難いと
きは「単位面積５０μｍ×５０μｍ」×４を一つの単位面積として、この作業を３回（単
位面積５０μｍ×５０μｍを計１２枚）行う方法としてもよい。
【００２２】
多結晶体の相対密度は９９．５％以上であることが好ましい。より好ましくは９９．９
％以上１００％以下である。相対密度の測定方法は、アルキメデス法による実測値を、格
子定数から求めた理論値で割ったもので、（実測値／理論値）×１００（％）で求められ
る。
【００２３】
光出力のばらつきは、光出力の最大値と最小値の差が５％以下であることが好ましい。光
出力の最大値と最小値の差が５％を越えて大きい場合は、光出力のばらつきが大きいため
、シンチレータアレイとしての光出力が低下し解像度を上げられない。
【００２４】
６８０ｎｍの発光ピークを有する光の透過度が５０％以上であることが好ましい。本発
明の実施形態である固体シンチレータは波長６８０ｎｍでは発光しない。そのため、透過
度を測定するには有効な波長である。透過度が５０％以上であるということは、透明性が
高いことを意味している。平均結晶粒径を制御することおよび相対密度を制御することに
より、透過度を６０％以上にすることができる。これは透過度を低下させる気孔がほとん
どないためである。本発明の実施形態である固体シンチレータは緻密な多結晶体とするこ
とができるので粒界が透過度低下の要因となり難いためである。なお、透過度の測定には
厚さ１ｍｍの固体シンチレータを用いるものとする。
【００２５】
前記シンチレータアレイに入射したＸ線による光出力が、最強に発光させたときを１０
０％として、残光の減衰が５％になるまでの時間が４ｍｓ以下であることが好ましい。本
発明の実施形態である固体シンチレータは、ＴｂとＣｅを併用している。このため、高い
光出力と残光の減衰が早い（短残光）固体シンチレータを提供することができる。残光の
減衰とは、光出力の最大値を１００％としたとき、スイッチオフ後その最大値が５％にな
るまでの時間を示す。残光の減衰が５％になるまでの時間が４ｍｓ以下であるということ
は光の減衰時間が短時間であることを意味するものである。短時間で減衰できると放射線
検査装置のスイッチのオンオフを短時間でできるので高速スキャンのような効率的な測定
ができる。
【００２６】
本発明の実施形態おけるシンチレータ素子のサイズは、縦１．０ｍｍ以下、横１．０ｍ
ｍ以下、深さ２．５ｍｍ以下の直方体が挙げられる。このような直方体としても、前述の
光出力、透過度、残光の減衰などで優れた特性を示す。前記のシンチレータアレイは、前
記の複数のシンチレータ素子を素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下となるよう一体化し
たものである。
【００２７】
次に放射線検出器を説明する。図１に放射線検出器の一例を示した。図中、１はシンチ
レータ素子、２は反射層、３はシンチレータアレイ、４は光電変換素子、５は放射線検出
器、である。シンチレータ素子１は反射層２を介して２次元的に並べられる。一体化した
ものはシンチレータアレイ３となる。シンチレータアレイ３の下に光電変換素子４を一体
化して放射線検出器５となる。光電変換素子４はフォトダイオードが使われている。また
、シンチレータアレイ１に光電変換素子４からの電気信号配線（図示しない）やコリメー
タ（図示しない）を付けて放射線検出器５となる。
【００２８】
また、図２に放射線検査装置の一例を示した。図２は放射線検査装置の一例であるＸ線
ＣＴ装置の概略図である。図中、５は放射線検出器、６はＸ線ＣＴ装置、７は被検体、８
はＸ線管、９はコンピュータ、１０はモニタ、１１は被検体画像、である。Ｘ線管８から
照射されたＸ線は被検体７を透過して、複数個並べられた放射線検出器５に到達する。放
射線検出器５ではシンチレータ素子１で透過したＸ線に応じた発光を示し、それを光電変
換素子４にて電気信号に変換される。変換された電気信号をコンピュータ９にて再構成し
、モニタ１０に被検体画像１１を映し出すことができる。また、Ｘ線ＣＴ装置６では、被
検体７の周囲をＸ線管８を動かしながら角度を変えて測定することにより、被検体画像１
１を立体的に映し出すことができる。
【００２９】
本発明の放射線検出器は、透明度が高く、異相が極めて少なく、さらに粒界や気孔を制
御した固体シンチレータを使っているので光出力が高く、短残光の放射線検出器を提供す
ることができる。そのため、それを用いた放射線検査装置は、高速スキャン撮影ができる
ので被験体のＸ線の被ばく量を低減できると共に感度を向上させることができる。なお、
図２ではＸ線ＣＴ装置を例示したが、本発明の放射線検査装置はＸ線ＣＴ装置に限定され
るものではなく、荷物検査装置などの人体以外の検査装置にも有効である。
【００３０】
次に、本発明の実施形態のシンチレータアレイに使用されるシンチレータ材料および固
体シンチレータの製造方法について説明する。その製造方法は特に限定されるものではな
いが、効率よく得るための方法として次の方法が挙げられる。
まず、原料となる酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）粉末、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７
）粉末、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）粉末、酸化セリウム（ＣｅＯ２）粉末、酸化アル
ミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末を目的とする組成範囲になるように混合して、混合原料粉末
を調製する。原料粉末は、効率よくガーネット構造酸化物とするには前記のように原料粉
末が酸化物粉末であることが好ましい。
【００３１】
次に、混合原料粉末に反応促進剤としてフッ化バリウム（ＢａＦ２）などのフラックス
を混合する。フラックスはフッ化バリウムであることが好ましい。フッ化バリウムは、異
相の少ないガーネット構造酸化物を得やすく、さらに緻密化にも有効なフラックスである
。反応促進剤を混合した原料混合粉末は造粒してもよい。また、フラックスの添加量は原
料粉末の合計を１００質量部としたとき、２〜６質量部が好ましい。２質量部未満ではフ
ラックスの添加の効果が小さく、６質量部を超えるとフラックスが多すぎて異相が形成さ
れ易い。
反応促進剤を混合した後、１２００〜１８００℃で焼成する。１２００℃未満では反応
が不十分となるおそれがあり、１８００℃を超えると温度が高すぎてフッ化バリウムが気
化し易く異相が形成され易い。また、焼成雰囲気は、Ａｒガスなどの不活性雰囲気が好ま
しい。また、場合によっては真空中（１０−２Ｐａ以下）または還元性雰囲気で行っても
よい。また、焼成時間は１〜８時間が好ましい。
【００３２】
焼成後は、ガーネット構造酸化物粉末となっている。しかしながら、焼成後のガーネッ
ト構造酸化物粉末は、反応促進剤が多く残存している。例えば、反応促進剤としてＢａＦ
２を使った場合、焼成後のガーネット構造酸化物粉末には、Ｂａ（バリウム）とＦ（フッ
素）が多く残存している。そのため、焼成後のガーネット構造型酸化物粉末を洗浄して残
存する反応促進剤を洗い流すことが重要である。洗浄を効率的に行うために焼成後のガー
ネット構造酸化物粉末を、必要に応じ、粉砕、篩分けして平均粒径を０．５〜２０μｍに
することも効果的である。
【００３３】
洗浄工程は、純水（イオン交換樹脂にて不純物を除去した水）と酸洗浄とを組み合わせ
た洗浄を行うことが好ましい。酸洗浄は希塩酸が好ましい。希塩酸で洗浄後、純水で洗浄
を行う、この作業を数回繰り返すことによって、残存する反応促進剤を除去することがで
きる。また、洗浄後の純水がｐＨ６以上になるまで行うものとする。例えば、反応促進剤
としてＢａＦ２を使った場合、残存する元素はＢａとＦになる。このとき、洗浄容器の容
積の５〜３０ｖｏｌ％の割合でガーネット構造酸化物粉末を入れて希塩酸または純水を追
加して洗浄する。一定時間攪拌後、希塩酸または純水を捨てる。この作業を数回繰り返す
。
Ｆは水と反応し易い元素であるから、比較的除去し易く３００質量ｐｐｍ以下になる。ま
た、洗浄工程を５回以上行えばＦ量はゼロ（検出限界以下）にできる。一方、ＢａはＡｌ
に取り込まれ易い元素であるため、ゼロ（検出限界以下）にするには、かなりの回数洗浄
が必要である。また、Ｂａ含有量が１０ｐｐｍ未満となると、一度取り込まれたＢａが除
去されることになるので小さな気孔や欠陥となり透明性を低下させる原因となる。洗浄工
程は５回以上１０回以下が好ましい。洗浄後のガーネット構造酸化物粉末を乾燥して、シ
ンチレータ材料（蛍光体粉末）となる。
【００３４】
本発明の実施形態のシンチレータアレイの製造方法は、 前記のシンチレータ材料(蛍光
体粉末)であるガーネット構造酸化物の粉末粒子同士が焼結して結晶粒となる焼結法で固
体シンチレータである焼結体を製造し、
前記固体シンチレータである焼結体から複数のシンチレータ素子を加工する時に前記固体
シンチレータである焼結体に前記焼結体の降伏応力以上の応力がかからない機械加工でシ
ンチレータ素子の１個の寸法が、縦１．０ｍｍ以下×横１．０ｍｍ以下×深さ２．５ｍｍ
以下となる形状に加工し、
前記シンチレータ素子間の反射層の厚さが８０μｍ以下となるよう反射層を形成すること
を特徴とするシンチレータアレイの製造方法である。
【００３５】
前記で得られたシンチレータ材料（蛍光体粉末）を成形、焼結して固体シンチレータであ
る焼結体を製造する。
焼結方法は、ホットプレス法、ＨＩＰ法（熱間静水圧プレス法）、真空焼結法、ＳＰＳ（
放電プラズマ焼結）法、ミリ波加熱による焼結法などが挙げられる。また、焼結温度は１
４００〜１７００℃、焼結時間は１〜１０時間が好ましい。
また、付加する圧力は２０ＭＰａ以上であることが好ましい。焼結雰囲気は、Ａｒなどの
不活性雰囲気中または真空中（１０−２Ｐａ以下）であることが好ましい。焼結後の焼結
体は多結晶体となる。すなわち固体シンチレータは、多結晶体の焼結体である。なお、成
形工程は、金型プレス、ラバープレス、ＣＩＰ（冷間静水圧プレス）法などにより行うこ
とが好ましい。
また、ガーネット構造酸化物粉末の平均粒径を０．５〜２０μｍにしておけば、得られ
る多結晶体である焼結体の固体シンチレータの平均結晶粒径は２〜５０μｍに調整し易い
。
前記焼結体は、加圧しながら前記のガーネット構造酸化物の粉末内部を発熱させて焼結す
る焼結法により製造されることが好ましい。また、焼結法がＳＰＳ（放電プラズマ焼結）
法であることがさらに好ましい。また、焼結法がミリ波加熱による焼結法であることも好
ましい。
【００３６】
次に、得られた多結晶体である焼結体の固体シンチレータのサイズが、そのままシンチ
レータ素子として使える場合は、そのまま使ってもよいが、サイズが大きいときは必要な
サイズに機械加工で所定の形状寸法に加工されて使うことも可能である。言い換えれば、
大きなサイズの板状多結晶体を製造した後、機械加工で個々のシンチレータ素子にしても
よい。機械加工の工程は、マルチワイヤソー、ダイサーなどの切断加工が含まれる。その
際、前記焼結体に前記多結晶体である焼結体の固体シンチレータの降伏応力以上の応力が
かからない機械加工で加工することが望ましい。そのために、所定のチップ形状に加工す
るダイサーのブレード刃などを固体シンチレータの割れやクラックやチッピングや剥離な
どの欠陥が生じにくい切断刃として、刃厚を薄くしたり、刃のボンド剤の材質を超硬合金
製あるいはサーメット製などの剛性の高い材質にしたり、ダイサーの駆動時に超音波振動
を発生させて切断したりすることによって、加工による前記の欠陥の発生を抑制すること
ができる。特に、刃の厚さが６０μｍ以下の切断刃を使用して切断加工することが好まし
い。さらに好ましくは、４０μｍ以下の切断刃である。刃の厚さが６０μｍを超えると、
切断加工時に焼結体に前記多結晶体である焼結体の固体シンチレータの降伏応力以上の応
力がかかり易くなり、前記の欠陥が発生し易い。また、ダイサーの駆動時に超音波振動を
発生させて切断することによって、加工時の切粉による目詰まりを削減したり、潤滑冷却
液の流動性を改善するため、切断加工時に焼結体に前記多結晶体である焼結体の固体シン
チレータの降伏応力以上の応力がかかりにくく、加工時の応力負荷を低減できる。 さら
に、ダイサーによる切断加工時の切断刃の回転数および送り速度などの条件を適正化する
ことによって、切断箇所の切断曲りおよび切断箇所の溝幅のばらつきを大幅に改善するこ
とができる。ひいては、これらの切断加工で作成したシンチレータ素子を反射層を介して
集積したシンチレータアレイのピッチズレや反射層幅のばらつきを低減することができる
。適正なダイサーによる切断条件としては、例えば回転数１００００ｒｐｍで送り速度１
．０ｍｍ／ｓで加工するのが好ましい。 
【００３７】
また、得られた多結晶体である焼結体の固体シンチレータを熱処理する熱処理工程を行
うことが好ましい。焼結工程後や切り出し工程後の歪取りや結晶粒径の均質化を目的とし
て１０００〜１４００℃、２〜６時間の熱処理を行うことが好ましい。また、必要に応じ
、表面研磨加工を施すものとする。
【００３８】
前記シンチレータアレイの製造方法において、反射層は、粘度２００〜１０００ｃｐｓの
エポキシ樹脂などの透明樹脂に反射粒子を混合し、予め並べられたシンチレータ素子間に
減圧下で含浸させることが好ましい。反射粒子は酸化チタンを含み、かつＡｌ２Ｏ３、Ｚ
ｒＯ２、ＳｉＯ２のいずれか１種類の無機物質とで構成されることが好ましい。
【００３９】
（実施例１〜６、比較例１〜４）
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例１〜６、比較例１について、原料粉末として、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）粉
末、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）粉末、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）粉末、酸化セリ
ウム（ＣｅＯ２）粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末を用意し、表１に示す組成
となるよう、ＢａＦ２フラックスと混合した。ＢａＦ２フラックスの添加量は、原料粉末
の合計量を１００質量部としたとき、４〜５質量部とした。
その後、Ａｒ雰囲気中で１４００℃×３時間焼成することにより、表１に示す組成のガ
ーネット構造酸化物からなるシンチレータ材料（蛍光体粉末）を得た。これを粉砕、篩分
けして平均粒径５〜１５μｍの粉末にした。この粉末を希塩酸と純水を交互に使って洗浄
した。洗浄工程は、洗浄容器の２０ｖｏｌ％になるように蛍光体粉末を入れて、攪拌洗浄
を行った。洗浄工程後、乾燥することにより実施例１〜６および比較例１に組成を示すシ
ンチレータ材料（蛍光体粉末）とした。また、いずれも最後の純水の洗浄後はｐＨ６以上
であった。
【００４０】
実施例１〜６および比較例１に組成を示すシンチレータ材料に関しては、Ｂａ含有量、
Ｆ含有量を調べた。
次に、ＸＲＤ分析により、ガーネット相の最強ピークをＩＧ、ペロブスカイト相の最強ピ
ークをＩＰとしたときの（ＩＰ／ＩＧ比）を調べた。また、Ｘ線で励起させたときの、最
強の発光ピークの波長を調べた。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2018194396.tif 000003
【００４２】
表から分かる通り、実施例１〜６および比較例１に組成を示すシンチレータ材料（蛍光体
粉末）は、Ｂａ含有量が１０〜４００質量ｐｐｍ、Ｆ含有量が３００質量ｐｐｍ以下（ゼ
ロ含む）の範囲内であった。また、Ｌｕを添加しているので異相であるペロブスカイト相
が検出されなかった。なお、ＸＲＤ分析の結果ではペロブスカイト相以外の異相も検出さ
れておらず、異相がない状態であることが分かった。
【００４３】
実施例１〜６、比較例１、２に組成を示すシンチレータ材料（蛍光体）粉末を使って、
固体シンチレータである焼結体を製造した。比較例３は組成ＣｄＷＯ４、比較例４は組成
ＣｓＩの各シンチレータ材料を使用して固体シンチレータである結晶体を作製した。
焼結工程は、実施例１〜６は、１６００℃×３時間、圧力５０ＭＰａにてＨＩＰ処理を行
った。比較例１は、１３５０℃×３時間、圧力５０ＭＰａにてＨＩＰ処理を行った。比較
例２は１３７５℃×３時間でＨＩＰ処理を行った。比較例３、比較例４はチョクラルスキ
ー法で製造した。得られた固体シンチレータから、実施例１〜３、比較例３〜４は６０μ
ｍ刃厚の切断刃（ブレード）（実施例１〜３はボンド剤材質がサーメットであり、比較例
３〜４はボンド剤材質がＮｉである）を使用し超音波振動を加えたダイサーにて縦１．０
ｍｍ×横１．０ｍｍ×深さ２．５ｍｍ（実施例１〜３）、縦１．０ｍｍ×横１．０ｍｍ×
深さ１．５ｍｍ（比較例３〜４）のシンチレータ素子に切り出し、実施例４〜６、比較例
２は４０μｍ刃厚の切断刃（ブレード）（実施例４〜６はボンド剤材質がサーメットであ
り、比較例２はボンド剤材質がＮｉである）を使用し超音波振動を加えたダイサーにて縦
０．５ｍｍ×横０．５ｍｍ×深さ２．５ｍｍ（実施例４〜５）、縦０．５ｍｍ×横０．５
ｍｍ×深さ１．５ｍｍ（比較例２）のシンチレータ素子に切り出し、比較例１は８０μｍ
刃厚の切断刃（ブレード）（比較例１はボンド剤材質がＮｉである）を使用したダイサー
にて縦１．０ｍｍ×横１．０ｍｍ×深さ２．５ｍｍのシンチレータ素子に切り出した。そ
の後、全てのシンチレータ素子に１２００℃×３時間の熱処理を施した。また、得られた
固体シンチレータのＢａ含有量、Ｆ含有量、（ＩＰ／ＩＧ比）、Ｘ線で励起したときの最
強発光ピーク（ｎｍ）はシンチレータ材料のときと同じであった。
【００４４】
得られた固体シンチレータである多結晶体に関して、相対密度（％）、多結晶体の平均
結晶粒径（μｍ）を測定した。相対密度は、（アルキメデス法により測定した実測値／格
子定数から求めた理論密度）×１００（％）により求めた。
透過度は６８０ｎｍの光を照射したとき、裏面に透過した光の強度の割合（％）で求めた
。
多結晶体の平均結晶粒径は単位面積２００μｍ×２００μｍの拡大写真（３枚）を使って
線インターセプト法により求めた。前記多結晶体の平均結晶粒径のばらつきは、平均結晶
粒径の最大値と最小値の差として求めた。
これらの結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2018194396.tif 000004
【００４６】
また、各固体シンチレータから切り出したシンチレータ素子を反射層を介して一体化し
て約２０ｍｍ×約４０ｍｍ×約２．５ｍｍのシンチレータアレイとし、前記シンチレータ
アレイを使って放射線検出器を作製した。各固体シンチレータから機械加工したシンチレ
ータ素子を格子状に並べて反射層を介して一体化し、フォトダイオード上に配置して放射
線検出器を作成した。このような放射線検出器に、１２０ＫｖｐのＸ線を、軟Ｘ線を遮断
するために２０ｍｍのＡｌフィルタを通した後、シンチレータアレイ表面に照射し、各シ
ンチレータ素子でＸ線により発光した光によりフォトダイオードに流れる電流値を光出力
として求めた。このとき、比較例２のＣｄＷＯ4 単結晶シンチレータの光出力を１００（
％）としたときの比で示した。１００（％）より高い数値は光出力が高いことを示すもの
である。
光出力ばらつきは、Ｘ線を全面に照射し受光素子サイズが50μm×50μmのフラットパネル
ディテクター（ＦＰＤ）で各部の光出力を測定し、各部の光出力をシンチレータアレイ全
体の平均光出力に対する百分率として求め、この各光出力百分率の最大値と最小値との差
として求めた。光出力のばらつきは、小さいほうがばらつきは少ない。
さらに、実施例１〜６、比較例１〜４の組成の固体シンチレータからなるシンチレータア
レイを使用した放射線検出器を用いて、残光の減衰が５％になるまでの時間を調べた。測
定は、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線源となるＸ線管（電子線照射面はＲｅ−Ｗ合金）を使ってＸ線
を照射し、最強に発光させたときを１００％とし、その光出力が５％にまで減衰するまで
の時間を測定した。
これらの結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】
2018194396.tif 000005
【００４８】
表３から分かる通り、実施例にかかるシンチレータアレイは優れた特性を示すことが分か
った。
【００４９】
以上のことから本発明の実施例に係るシンチレータアレイは、従来の希土類オキシ硫
化物セラミックスよりも高い光出力を有し短残光であり、さらに従来のガーネット構造酸
化物からなるシンチレータアレイよりも光出力のばらつきが少なく、従来のガーネット構
造酸化物からなるシンチレータアレイよりも微細組織の撮影に最適な高精細な解像度を有
し、かつタングステン酸カドミウム単結晶シンチレータのようにカドミウムのような有害
物質を含まないシンチレータ材料を使用した固体シンチレータからなる複数の微細シンチ
レータ素子を含むシンチレータアレイ、並びにそれを用いた放射線検出器並びに放射線検
査装置、および前記シンチレータアレイの製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…シンチレータ素子、
２…反射層、
３…シンチレータアレイ、
４…光電変換素子、
５…放射線検出器、
６…Ｘ線ＣＴ装置、
７…被検体、
８…Ｘ線管、
９…コンピュータ、
１０…モニタ、
１１…被検体画像
【図１】
2018194396.tif 000006
【図２】
2018194396.tif 000007