(57)【要約】【課題】  シリンダー相を構成する材料がシンチレータ材料であり、且つ、マトリックス相を構成する材料よりも屈折率が高い相分離シンチレータであって、ＮａＩ−ＲｂＩの結晶体よりも潮解性が低い結晶体で構成される相分離シンチレータ結晶体を提供すること。【解決手段】  シンチレータ結晶体は、複数の第１の結晶相１１と、複数の第１の結晶相の周りに位置する第２の結晶相１２とを備える。複数の第１の結晶相のそれぞれは、ＣｓＩとＲｂＩの少なくともいずれかを含む柱状晶である。また、第２の結晶相は、ＮａＮＯ３を含む結晶相である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の結晶相と、前記複数の第１の結晶相の周りに位置する第２の結晶相とを備え、
前記複数の第１の結晶相のそれぞれは、ＣｓＩとＲｂＩの少なくともいずれかを含む柱状晶であり、
前記第２の結晶相は、ＮａＮＯ３を含む結晶相であることを特徴とするシンチレータ結晶体。
【請求項２】
前記第１の結晶相を構成する材料と、前記第２の結晶相を構成する材料とが、共晶組織を形成することを特徴とする請求項１に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項３】
前記第１の結晶相と前記第２の結晶相との組成比は、前記第１の結晶相と前記第２の結晶相との共晶組成比の±５ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項４】
互いに同一面上に位置しない第１の面と第２の面とを有し、
前記複数の第１の結晶相は、前記第１の面から前記第２の面まで連続して存在し、前記第２の結晶相は、前記第１の面から前記第２の面まで連続して存在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項５】
前記第１の結晶相はＣｓｘＲｂ１−ｘＩからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体。
但し、０≦Ｘ≦１である。
【請求項６】
前記複数の第１の結晶相はＣｓｘＲｂ１−ｘＩからなることを特徴とする請求項５に記載のシンチレータ結晶体。
但し、０．００≦Ｘ＜０．１５又は、０．８５＜Ｘ≦１．００
【請求項７】
前記複数の第１の結晶相はＣｓｘＲｂ１−ｘＩからなることを特徴とする請求項５に記載のシンチレータ結晶体。
但し、０．８５＜Ｘ≦１．００
【請求項８】
前記複数の第１の結晶相は、発光中心としてＣｓｘＲｂ１−ｘＩ以外の元素を含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項９】
前記複数の第１の結晶相はＣｓｘＲｂ１−ｘＩからなり、前記第１の結晶相を構成するＣｓｘＲｂ１−ｘＩのうち一部のＣｓとＲｂの少なくともいずれかが、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉの少なくともいずれかに置換されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項１０】
前記第２の結晶相は、ＮａＮＯ３からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項１１】
前記第２の結晶相は、ＮａＮＯ３以外の硝酸塩を含むことを特徴とする請求項１０に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項１２】
前記第２の結晶相は、ＮａＮＯ２を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のシンチレータ結晶体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のシンチレータ結晶体と、
前記シンチレータ結晶体からの光を検出する光検出器とを備える放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線により発光するシンチレータ結晶体に関し及びそのシンチレータ結晶体を用いた放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場等で用いられているＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置では、被写体を通過したＸ線をシンチレータで受け、そのシンチレータが発した光を光検出器で検出している。特許文献１には、複数の柱状晶（シリンダー相）と、その柱状晶の周りに位置する結晶相（マトリックス相）から構成される相分離構造を有するシンチレータ結晶体（相分離シンチレータ結晶体）が記載されている。このシンチレータ結晶体において、シリンダー相を構成する材料とマトリックス相を構成する材料とは、屈折率が異なる。これにより、このシンチレータ結晶体は光導波の機能を有する。光導波の機能を有するシンチレータは、光導波の機能を有さないシンチレータと比較してクロストークを低減することができる。
【０００３】
特許文献１に記載の相分離シンチレータの中でも、シリンダー相を構成する材料がシンチレータ材料であり、且つ、マトリックス相を構成する材料よりも屈折率が高い相分離シンチレータは、特にクロストークの低減効果が高い。特許文献１には、そのような相分離シンチレータとして、ＮａＩ−ＲｂＩの結晶体が開示されている。この結晶体では、シリンダー相を構成するＮａＩがシンチレータとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３１９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＮａＩは、潮解性が高いことが知られている。そこで本発明は、シリンダー相を構成する材料が、シンチレータ材料で、且つ、マトリックス相を構成する材料よりも屈折率が高い相分離シンチレータであって、ＮａＩ−ＲｂＩよりも潮解性が低い相分離シンチレータ結晶体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】
【０００６】
本発明の一側面としてのシンチレータ結晶体は、複数の第１の結晶相と、前記複数の第１の結晶相の周りに位置する第２の結晶相とを備え、前記複数の第１の結晶相のそれぞれは、ＣｓＩとＲｂＩの少なくともいずれかを含む柱状晶であり、前記第２の結晶相は、ＮａＮＯ３を含む結晶相であることを特徴とする。
【０００７】
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、シリンダー相を構成する材料が、シンチレータ材料で、且つ、マトリックス相を構成する材料よりも屈折率が高い相分離シンチレータであって、ＮａＩ−ＲｂＩよりも潮解性が低い相分離シンチレータ結晶体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る相分離シンチレータ結晶体の模式断面図
【図２】実施形態に係る相分離シンチレータ結晶体を作製する装置の模式断面図
【図３】本実施形態に係る相分離シンチレータ結晶体の光学透過画像
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態のシンチレータ結晶体は、複数の第１の結晶相と、複数の第１の結晶相の周りに位置する第２の結晶相とを備える相分離構造を有する。複数の第１の結晶相のそれぞれは、ＣｓＩとＲｂＩの少なくともいずれかを含む柱状晶であり、シリンダー相とも呼ばれる。また、第２の結晶相は、ＮａＮＯ３を含み、マトリックス相とも呼ばれる。ＣｓＩとＲｂＩは放射線により励起されて発光するため、第１の結晶相はシンチレータ相として機能することができる。尚、本明細書及び本発明において、放射線により発光するという表現は、通常のシンチレーション（放射線照射による発光）に加えて、輝尽蛍光（放射線照射により生じたキャリアのトラップサイトを光の照射によって励起して発光する）するものも含む。また、輝尽蛍光するものも、シンチレータと呼ぶ。
【００１１】
ＮａＮＯ３は、ＣｓＩとＲｂＩよりも低屈折率であるため、第１の結晶相で発光した光の一部は、第１の結晶相と第２の結晶相との境界で全反射し、第１の結晶相内で導波される。尚、相分離構造を有するシンチレータのことを、相分離シンチレータと呼ぶことがある。
【００１２】
以下、図面を用いて本実施形態について説明する。
【００１３】
［相分離シンチレータ結晶体の構成］
図１に本実施形態の相分離シンチレータ結晶体の模式的構造を示す。
【００１４】
本実施形態の相分離シンチレータ結晶体は、一方向性を有する柱状晶である第１の結晶相１１と、第１の結晶相１１の側面を埋めるように、第１の結晶相の周りに位置する第２の結晶相１２を備える。第１の結晶相１１の形状は円柱に限らず、例えば、複数の結晶面を有する多角柱でも良い。この場合、多角柱は正多角柱に限定されない。また、第１の結晶相は、円柱（多角柱）同士が複数連なったような構造をとっても良い。
【００１５】
第１の結晶相１１を構成する材料は、第２の結晶相を構成する材料よりも屈折率が高い。そのため、第１の結晶相で発生した光の一部が第２の結晶相との境界で全反射し、第１の結晶相内を導波されながら進む。よって、第１の結晶相の少なくとも一部が、第１の面（上面）１７から第２の面（下面）１８へ連続して存在していることが好ましい。但し、第１の結晶相が、途中で途切れたり、枝分かれや融合が生じていたり、直径が変化したり、一直線でなく曲がったりした部分が含まれていたりしても良い。尚、図１では第１の面１７と第２の面１８は平行であるが、凝固界面の方向を適宜制御することで、あえて第１の結晶相１１を曲げることも可能である。よって、第１の面１７と、第２の面１８は互いに同一面上に位置しなければよい。あくまでも図１は模式図である。
【００１６】
第１の面において、第１の結晶相の直径１３が５０ｎｍ以上３０μｍ以下の範囲であることが好ましい。また、第１の結晶相の周期１４は、５００ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。尚、第１の結晶相の周期とは、第１の面における、ある第１の結晶相とその第１の結晶相に最も近い第１の結晶相とに注目したときの周期とする。第１の結晶相の周期が一定でない場合、周期の平均値が５００ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲であれば、第１の結晶相の周期１４が、５００ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲であるとみなすこととする。尚、周期は厳密に計測する必要はなく、例えば幅１ｍｍの間に存在する第１の結晶相の数を数え、その数で１ｍｍを割れば第１の結晶相の周期を概算することができる。尚、第１の結晶相が円柱でない場合は、第１の結晶相の最短直径が５０ｎｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。また、最長直径と最短直径の比の平均値が１０以下であることが好ましい。これ以上では、第１の結晶相は柱状相でなく、ラメラ構造とするのが適切である。しかし、幾つかの柱状晶のみが１０以上の値を有したとしても、平均値が下回っていれば良い。尚、最短直径とは、シンチレータ結晶体の断面（光を導波する方向と垂直な断面）における、柱状晶の重心を通り、且つ、柱状晶の輪郭同士を結ぶ線分のうち最も短い線分の長さを示す。また、最長直径とは、同様に、柱状晶の重心を通り、且つ、柱状晶の輪郭同士を結ぶ線分のうち最も長い線分の長さを示す。本実施形態のシンチレータ結晶体を検出器ないし検出器アレイと組み合わせて放射線検出器を構成する場合、検出器の１つの画素の受光領域上に、複数の第１の結晶相が配置されるよう構造を有するシンチレータ結晶体を用いることが好ましい。言い換えると、第１の結晶相の周期が、検出器が有する画素の受光領域の幅の半分以下であることが好ましい。例えば、受光領域が正方形で一辺が２０μｍであった場合、柱状晶の直径が５μｍ、周期が８μｍという構造をシンチレータ結晶体が有しているなどである。従って、受光領域のサイズに合わせて、上記構造サイズの範囲にとらわれず、構造サイズの小さいものを組み合わせることが好ましい。
【００１７】
シンチレータ結晶体の厚み１５は、製法にも依存するが、任意の厚みに調整することが可能である。
【００１８】
第１の結晶相は、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）とＲｂＩ（ヨウ化ルビジウム）の少なくともいずれかを含み、放射線照射によって励起されて発光を示す。そのため、シンチレータ相として機能することができる。尚、ＣｓＩとＲｂＩを所望の比率で混晶化させた結晶体を第１の結晶相としても良い。特に、ＣｓｘＲｂ１−ｘＩ（０≦Ｘ≦１）の表記において、Ｘの範囲が０．００≦Ｘ＜０．１５であるか、又は、０．８５＜Ｘ≦１．００であることが好ましい。尚、Ｘ＝０又はＸ＝１の場合、ＣｓＩとＲｂＩは混晶化しておらず、第１の結晶相は、ＣｓＩ（Ｘ＝０）またはＲｂＩ（Ｘ＝１）の結晶を含む。更に、第１の結晶相は、ＣｓｘＲｂ１−ｘＩ以外の元素を含んでいても良い。具体的には、Ｃｓ又はＲｂの一部が、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｌｉ（リチウム）のすくなくともいずれかに置換されていてもよい。また、Ｃｓの一部とＲｂの一部とが、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｌｉ（リチウム）のすくなくともいずれかに置換されていてもよい。但し、これらの元素に置換される割合は、ＣｓとＲｂの合計量の１ｍｏｌ％未満であることが好ましい。また、Ｉ（ヨウ素）の一部が、Ｂｒ（臭素）、Ｃｌ（塩素）、Ｆ（フッ素）のすくなくともいずれかで置換されていてもよい。但し、これらの元素に置換される割合は、Ｉの１ｍｏｌ％未満であることが好ましい。
【００１９】
第１の結晶相に、発光中心として微量の元素を添加してもよい。発光中心としては、輝度や発光波長、発光減衰時間などの要求に対して適宜選択することが可能で、単一ないし複数の元素を添加してよい。例えばアルカリハライド中で電子配置が（ｎｓ）２タイプとなり得るＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉや、希土類元素のＣｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕから選択することが好ましい。また、Ｎａも選択肢としてよい。高輝度という観点でより好ましくは、シンチレータ結晶体の発光中心としてＴｌ，Ｉｎ，Ｇａの少なくとも一つを含有することが好ましい。尚、発光中心は第１の結晶相だけでなく、第２の結晶相に添加してもよい。尚、複数の第１の結晶相の全てが同じ組成の物でなくても良い。例えば、複数の第１の結晶相のうちの一部がＣｓ０．０５Ｒｂ０．９５Ｉで、その他の結晶相がＲＣｓ０．１４Ｒｂ０．８６Ｉであっても良い。但し、組成の違いが大きいと、第２の結晶相との屈折率比にムラが生じやすくなるため、複数の第１の結晶相同士の組成は同じであることが好ましい。
【００２０】
第２の結晶相は、ＮａＮＯ３（硝酸ナトリウム）を含む結晶相である。尚、ＮａＮＯ３以外の硝酸塩を含んでいても良い。具体的には、ＮａＮＯ２を含んでいてもよい。但し、ＮａＮＯ２の割合が、ＮａＮＯ３の１ｍｏｌ％未満であることが好ましい。また、第２の結晶相は、Ｎａを含まない硝酸塩、例えばＣｓＮＯ３、ＲｂＮＯ３、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３などを含んでいても良い。但し、Ｎａを含まない硝酸塩の割合が、ＮａＮＯ３の１ｍｏｌ％未満であることが好ましい。
【００２１】
また、第２の結晶相１２も放射線の照射を受けて発光を呈しても良い。
【００２２】
本実施形態の相分離シンチレータ結晶体は、第１の結晶相を構成する材料と第２の結晶相を構成する材料とが共晶して共晶組織を形成することにより相分離構造が形成される。共晶により形成される相分離構造のことを、本明細書では共晶相分離構造と呼ぶ。シンチレータ結晶体が共晶相分離構造をとるためには、第１の結晶相と第２の結晶相のそれぞれを構成する材料間の組成比が以下の表１に示す共晶組成をとる組成比（共晶組成比）であることが好ましい。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１のように、第１の結晶相を構成する材料がＣｓＩまたは、ＲｂＩの場合、第２の結晶相を構成するＮａＮＯ３との共晶組成比は２０：８０ｍｏｌ％である。そのため、第１の結晶相がＣｓＩとＲｂＩとの混晶で構成される場合も、同一の組成範囲でＮａＮＯ３との共晶組織を形成することができる。
【００２５】
図１に示す模式図のような相分離構造を有するシンチレータ結晶を得るためには、概ね表１で示した組成でシンチレータ結晶を作製することが好ましい。この組成は共晶点に対応している。ただし、共晶組成比に対して±５ｍｏｌ％の範囲であれば、構造形成において各相間が共晶関係をとることができる。つまり、共晶組成比に対して±５ｍｏｌ％の範囲程度にずれた組成あっても、図１のような共晶相分離構造が形成されることもある。その他の組成範囲、つまり共晶組成比から±５ｍｏｌ％以上逸脱している場合では、一方の相が先に析出し構造形成の観点からは構造を乱す要因となる。
【００２６】
本実施形態の相分離シンチレータの特性として、光を導波するということが挙げられる。光を導波する特性は、第１の結晶相１１を構成する材料と、第２の結晶相１２を構成する材料との屈折率が異なることにより、第１の結晶相からの光の一部が第２の結晶相との境界で全反射することにより生じる。尚、第１の結晶相１１を構成する材料の屈折率のことを第１の結晶相の屈折率、第２の結晶相１２を構成する材料の屈折率のことを、第２の結晶相の屈折率と呼ぶことがある。本実施形態の相分離シンチレータにおける第１の結晶相と第２の結晶相の屈折率の一例を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
尚、屈折率は、波長依存性や添加物による変化などがあるため厳密なものではなく、第１の結晶相の方が第２の結晶相よりも屈折率が高いことを示すためのものである。
【００２９】
スネルの法則によれば、屈折率の異なる材質間では高屈折率媒質から低屈折率へ光がある角度（臨界角）で入射すると全反射が生じ、それより小さな角度で入射すると反射と屈折が生じているはずである。したがって、本実施形態の相分離シンチレータにおいて表２に示すように屈折率に差が生じていることは、高屈折率媒質において全反射により光が広がらない状況があるということを示している。つまり屈折や反射を繰り返し、高屈折率媒質の方が比較的光を閉じ込めて伝播することになる。よって、屈折率比（低屈折率の結晶相／高屈折率の結晶相）が１より小さい相分離シンチレータは、屈折率比が１のシンチレータよりも光を導波する特性が高い。屈折率比は１より小さければ良いが、０．９９以下であることが好ましく、０．９５以下であることがより好ましく、０．９０以下であることが更に好ましい。本実施形態の相分離シンチレータは、第１の結晶相の方が第２の結晶相よりも屈折率が高い。そのため、柱状晶である第１の結晶相で生じた光の少なくとも一部が、第１の結晶相内で導波される。尚、表２に示したように、ＣｓＩの方がＮａＮＯ３よりも屈折率が高い。そのため、屈折率比もＣｓＩ−ＮａＮＯ３の方が、ＲｂＩ−ＮａＮＯ３よりも小さい。よって、第１の結晶相は、ＣｓｘＲｂ１−ｘＩ（０．８５＜Ｘ≦１．００）で示される材料で構成されることが好ましい。また、柱状晶である第１の結晶相が、シンチレータとして機能するＣｓＩやＲｂＩを含むため、シンチレータ相が柱状晶の周囲を取り囲むように配置される相分離シンチレータと比較して、導波性能が向上する。これは、柱状晶内で効率よく全反射が生じることによる。
【００３０】
ＮａＩは潮解性が高い。そのため、製造時のハンドリングが難しかったり、吸湿を防ぎながら使用する必要があったりするという課題が生じる。ＣｓＩとＲｂＩは、ＮａＩと比較して潮解性が低いシンチレータ材料とされる。そのため、ＣｓＩまたはＲｂＩと硝酸塩の組み合わせは、特許文献１（特開２０１２−１３１９６４号公報）に記載の相分離シンチレータ（ＮａＩ−ＲｂＩ）よりも潮解性が低い相分離シンチレータをして機能することが期待される、有望な組み合わせである。
【００３１】
［相分離シンチレータ結晶体の製造］
本実施形態のシンチレータ結晶体は、第１の結晶相を構成する材料と第２の結晶相を構成する材料とが共晶相分離構造を形成することを利用して製造される。第１の結晶相と第２の結晶相とが共晶相分離構造を形成するためには、共晶組成をとる材料系を一方向性を持たせて熔融凝固させればよい。特に、固液界面を平らにするよう温度勾配を制御することが要求され、３０℃／ｍｍ程度ないしそれ以上の温度勾配があることが好ましい。ただし、結晶への熱応力によるクラック等を解消するために、上述の各実施形態の構造形成に支障ない範囲で温度勾配を低下させてもよい。また、すでに結晶体となった部分を溶融しない程度に再加熱してクラック等を抑制することを行うことも望ましい。また、共晶相分離構造が形成可能な組成範囲と温度勾配と凝固速度の間には材料系固有の相間関係が成り立ち、いわゆるＥｕｔｅｃｔｉｃ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｚｏｎｅと称される範疇で本件の結晶体は作製されるべきである。
【００３２】
図２に示すようにブリッジマン法では、材料が酸化しないよう円筒状の石英管等に封じた試料を縦型に配置し、ヒーターないし試料を一定速度で移動させることにより凝固界面の位置を制御できるので、本発明の相分離シンチレータを作製することが可能である。特に、装置は図２（Ａ）のように試料２３の長さに匹敵するヒーター部２１と固液界面の３０℃／ｍｍを実現するための水冷部２２から構成される。また、図２（Ｂ）のように水冷部２２が上下にあり、ヒーター部２１が試料２３の一部の領域にしか対応していない場合でも構わない。さらに、同等の手段を講じる製法でも可能である。
【００３３】
また、チョクラルスキー法のように融液からの結晶引上げでも同様に作製可能である。この場合は、ブリッジマン法における試料容器内での凝固ではないために、容器壁面の影響を受けずに固液界面を形成できる点でより好ましいとも言える。さらに、フローティングゾーン法でも作製可能である。
【００３４】
特にブリッジマン法においては、凝固速度は試料の固液界面がなるべく平面になるように設定されなければならないが、熱のやり取りが試料側面からが主であるので、試料の直径に依存する。つまり、試料の直径が大きければ熱の出入りに時間がかかり凝固速度を低速にしなければ、固液界面はかなり湾曲し、試料のほとんどの領域で第１の結晶相１１である柱状晶が曲がって形成されることになる。これは、柱状晶の成長方向が固液界面にほぼ垂直となるからである。さらに、試料サイズに対して凝固速度がより速い場合には、固液界面が平坦でないだけでなく、固液界面を平滑に保つことができず、ミクロに起伏が生じて樹枝状結晶の発生を伴う状況に至るので、これも避けることが重要である。従って、十分固液界面の温度勾配をとると同時に試料の凝固速度（装置では、試料の引き下げ速度）８５０ｍｍ／時以下で行うことが好ましい。より好ましくは、５００ｍｍ／時以下であり、さらには３００ｍｍ／時以下である。
【００３５】
また、相分離シンチレータ結晶体の第１の結晶相１１の直径やその周期は、凝固速度に依存し、特に柱状晶の周期に関しては次式の相関があるとされる。周期をλとし、凝固速度をｖとすれば、λ２・ｖ＝一定である。したがって、所望の構造周期があれば、必然的に凝固速度が大まかに制限される関係である。逆に、製法上の制限として固液界面を平面かつ平滑に制御できる凝固速度があるため、周期λの範囲は５００ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲となる。また、それに対応して柱状晶の最短直径も５０ｎｍ以上３０μｍ以下の範囲となる。最後に、作製するシンチレータ結晶の原材料の仕込み組成について述べる。上記の相分離シンチレータの組成比率は表１に示す値±５ｍｏｌ％であるが、仕込み組成に関しては±５ｍｏｌ％以上に逸脱していても構わない。つまり、ブリッジマン法の場合は試料全体を熔融した状態から一方向凝固させるようにすれば、凝固初期に共晶組成から逸脱している分の材料が先に析出することになり、残された融液が共晶組成となるからである。また、チョクラルスキー法では、引上げ初期に共晶組成からの逸脱分が引きあがるため、予め引き上げて逸脱分を凝固させ、融液が共晶組成になってから再度引き上げても良い。結晶体作製後に不要部分は切り離せばよい。
【００３６】
［相分離シンチレータの利用］
本実施形態の相分離シンチレータ結晶体は、光検出器と組み合わせることで医療用・産業用・高エネルギー物理用・宇宙用等の放射線検出器として用いることが可能である。特に、隔壁等を設けずとも光の導波機能を有しているために、検出器に向けて特定の方向に光を導波する必要がある状況に適用することが好ましい。また、隔壁形成が必要なＸ線ＣＴ装置での使用や、Ｘ線フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）のＣｓＩ針状結晶の代替においても有効である。この場合、検出器の受光感度特性に適合するようにシンチレータの発光波長を調整することもできる。発光波長の調整は、第１の結晶相への多材料添加や発光中心の添加により行うことができる。
【００３７】
光検出器と相分離シンチレータ結晶体とが直接接するように、光検出器と相分離シンチレータ結晶体を配置して良い。また、光検出器の保護や反射防止等の機能を有した膜や層を介して光検出器と相分離シンチレータ結晶体とが配置されても良い。
【実施例１】
【００３８】
本実施例は、相分離シンチレータへの作製に関する。
【００３９】
まず、ＣｓＩとＲｂＩに対してそれぞれ８０ｍｏｌ％のＮａＮＯ３を混合した粉末を準備し、それらを個別に石英管に真空封じ、試料とした。次に、それらを図２（Ａ）の模式図のようなブリッジマン炉に導入し、３３０℃まで昇温させ試料全体が溶解した後３０分保持してから、各々の試料を引き下げて試料下部より逐次凝固するようにした。このようにして作製した試料２種を切り出し、透過配置にて光学顕微鏡にて構造観察を行った。その結果、図３に示すようにＣｓＩ−ＮａＮＯ３系は、凝固方向に垂直面の構造が図３（Ａ）であり、良好な構造を形成していた。同様に、ＲｂＩ−ＮａＮＯ３  系でも凝固方向に垂直面の構造が図３（Ｂ）良好な構造を形成していた。また、追加でこれら試料を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、凝固方向に平行方向の構造において柱状晶が長く伸びていることを確認した。さらに、ＳＥＭに付属している組成分析により各々の試料にて柱状晶はＣｓＩ及びＲｂＩで構成されており、その周辺部はＮａＮＯ３で構成されていることが判明した。このように、多数の柱状晶が一方向性を有して、その周辺部をＮａＮＯ３が取り囲む構造が形成可能であることが示された。また、これら図３は、透過光による像であるから、高屈折率媒質のＣｓＩ及びＲｂＩの領域が明るく観察されており、想定の通り光が導波されていることも確認できた。
【００４０】
また、発光中心としてＴｌ，Ｉｎ，ＧａをドープしたＣｓＩ及びＲｂＩ系においては、単結晶のＣｓＩやＲｂＩに添加した場合とほぼ同様の発光波長を示し、高輝度を維持していることが確認された。
【００４１】
以上から、本発明の柱状晶である第１の結晶相がＣｓＩ及びＲｂＩから構成される相分離シンチレータが構造として成り立っていることを示した。
【実施例２】
【００４２】
本実施例は、上述の実施例で説明した相分離シンチレータを用いた放射線検出に関する。
【００４３】
本発明の材料系から、ＣｓＩ−ＮａＮＯ３系を選択し、厚み０．５ｍｍに切り出した相分離シンチレータ結晶体を光検出器アレイの上に、ＣｓＩ柱状晶が概ね垂直に配置されるように設置し、放射線検出器を構成した。そして、比較例としてＮａＣｌが柱状晶を構成するＣｓＩ−ＮａＣｌ系を準備した。これら放射線検出器の相分離シンチレータ結晶体にＸ線をφ５０μｍのスポットで照射した場合、ＣｓＩ−ＮａＣｌ系に比べてＣｓＩ−ＮａＮＯ３系の光の広がりが抑制されており、発光分布の半値幅において、約３割狭い値を得た。よって、柱状晶が高輝度シンチレータで構成される場合には、光導波性能がさらに向上することが判明した。
【００４４】
さらに、ＣｓＩ−ＮａＮＯ３相分離シンチレータ結晶体と光検出器アレイの接合において、樹脂を用いて接合した場合でも光の広がりが抑制された状態を保持していることが確認できた。これにより、本実施形態の相分離シンチレータ結晶体と光検出器アレイとの間に、他の材質の層を介しても放射線検出器を構成可能であることが示せた。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  第１の結晶相
１２  第２の結晶相
【図１】
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【図２】
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【図３】
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