(57)【要約】【課題】希土類酸硫化物蛍光体の焼結体を用いたセラミックシンチレータにおいて、良好な光出力などを維持しつつ、アーチファクトの出現を再現性よく抑制する。【解決手段】セラミックシンチレータ１は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体などの希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータ単位素子、例えば複数のシンチレータチップ２を具備する。複数のシンチレータ単位素子は、各シンチレータ単位素子の線質応答特性のうち、最大値をＡ、最小値をＢとしたとき、［｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×100（％）］の式から求められる線質応答特性分布が0.5％以内とされている。放射線検出器および放射線検出装置は、セラミックシンチレータ１を蛍光発生手段として有する。【選択図】      図１
2004204053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータ単位素子を具備するセラミックシンチレータであって、
前記複数のシンチレータ単位素子は、各シンチレータ単位素子の線質応答特性のうち、最大値をＡ、最小値をＢとしたとき、［｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×100（％）］から求められる線質応答特性分布が0.5％以内であることを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項２】
請求項１記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記シンチレータ単位素子の線質応答特性は、Ｘ線照射方向に対する厚さが2mmの試料に対して、Ｘ線管電圧が120kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ120、Ｘ線管電圧が80kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ80としたとき、これら発光出力の比（Ｉ120／Ｉ80）で示される値であることを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記希土類酸硫化物蛍光体の焼結体は0.1〜100ppmの範囲のリンを含有し、かつフッ素および塩素の合計含有量が100ppm以下であることを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項４】
希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなるシンチレータ単位素子を具備するセラミックシンチレータであって、
前記希土類酸硫化物蛍光体の焼結体は0.1〜100ppmの範囲のリンを含有し、かつフッ素および塩素の合計含有量が100ppm以下であることを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記希土類酸硫化物蛍光体は付活剤としてプラセオジムを含有することを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項６】
請求項５記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記希土類酸硫化物蛍光体は、
一般式：（ＲＥ1-aＰｒa）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＲＥはＧｄ、Ｌｕ、ＬａおよびＹから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、ａは5×10-5≦ａ≦1×10-2を満足する数である）
で実質的に表される組成を有することを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記シンチレータ単位素子は放射線の照射方向に対する厚さが1.2mm以上であることを特徴とするセラミックシンチレータ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のセラミックシンチレータを具備し、入射した放射線に応じて前記セラミックシンチレータを発光させる蛍光発生手段と、
前記蛍光発生手段からの光を受けて、前記光の出力を電気的出力に変換する光電変換手段と
を具備することを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出する、請求項８記載の放射線検出器と
を具備することを特徴とする放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線を可視光線に変換するセラミックシンチレータとそれを用いた放射線検出器および放射線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療診断や工業用非破壊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が用いられている。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線検出素子を並列配置したＸ線検出器とを、被検体の断層面が中央にくるように対向配置した構造を有している。Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体に対してＸ線管からファンビームＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線吸収データをＸ線検出器で収集した後、これらＸ線吸収データをコンピュータで解析（断層面の個々の位置におけるＸ線吸収率の算出、およびＸ線吸収率に応じた画像の再構成）することによって、被検体の断層像を再生している。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器には、Ｘ線の刺激により可視光線を放射する固体シンチレータを用いた検出器が多用されるようになってきている。固体シンチレータを用いたＸ線検出器では、Ｘ線検出素子を小型化してチャンネル数を増やすことが容易であることから、Ｘ線ＣＴ装置の解像度をより一層高めることができる。固体シンチレータとしては種々の物質が知られているが、特にＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒのような希土類酸硫化物の焼結体からなるセラミックシンチレータ（特許文献１〜４参照）は、Ｘ線吸収係数が大きく発光効率に優れ、また残光（アフターグロー）が短いことから、Ｘ線検出器用シンチレータとして好適である。
【０００４】
ところで、セラミックシンチレータを構成する希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（蛍光体セラミックス）については、光出力の向上、また焼結体の高密度化や機械的強度の向上などに関して種々の提案がなされている。例えば、特許文献１や特許文献４には、ＰＯ4を100ppm以下の範囲で含有するＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒなどの希土類酸硫化物蛍光体、およびそれを用いたセラミックシンチレータが記載されている。ここでは、セラミックシンチレータの光出力を高める上で、ＰＯ4の含有量を例えば100ppm以下としている。
【０００５】
また、特許文献２には希土類酸硫化物粉末にＬｉＦ、Ｌｉ2ＧｅＦ6、ＮａＢＦ4のようなフッ化物を焼結助剤として添加することで、蛍光体セラミックスを高密度化させることが記載されている。ここでは、蛍光体セラミックスを高密度化することによって、シンチレータの光出力の向上などを図っている。さらに、特許文献３には光出力（発光強度）を向上させるために、フッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素を2〜1000ppmの範囲で含有させた希土類酸硫化物蛍光体（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ）が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（蛍光体セラミックス）を構成する結晶粒構造を制御（不定多角形の粗大結晶粒と細長い微細結晶粒とが混在した焼結組織）することによって、セラミックシンチレータの優れた光出力を維持した上で、検出器の小型化などに対応し得る強度を焼結体（蛍光体セラミックス）に付与している。
【０００７】
上述したように、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒなどの希土類酸硫化物蛍光体を用いたセラミックシンチレータについては従来から種々の提案がなされており、光出力などに関しては改善効果が得られている。しかし、最近のＸ線ＣＴ装置では高解像度化（多チャンネル化）などに伴って、Ｘ線吸収データをコンピュータで解析して断層像を再生する際に現れるアーチファクトが問題となっている。アーチファクトとは被検体の断面、特に身体頭頂部の断面などを画像処理する際に生じるリング状の虚像であり、このようなアーチファクトが出現すると医療診断や非破壊検査の精度を低下させてしまう。
【０００８】
アーチファクトの原因としては、セラミックシンチレータを構成するシンチレータ単位素子（例えばシンチレータチップ）内の特性の不均一化や、複数のシンチレータ単位素子間における特性の不均一化などが考えられている。例えば、特許文献５にはアーチファクトの出現を抑制するために、複数のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ系シンチレータ単位素子を、隣接する単位素子間の線質応答特性Ｑの差が3.0以内となるように配列することが記載されている。ここでは、シンチレータ単位素子の線質応答特性Ｑを、Ｑ＝7000×logＩ120／Ｉ100（Ｉ120はＸ線管電圧が120kVのときのシンチレータ素子（厚さは1.14mmに統一）の発光出力、Ｉ100はＸ線管電圧が100kVのときの発光出力である）と定義すると共に、このような線質応答特性Ｑのシンチレータ単位素子間の最大差が3.0以上であることを前提としている。
【０００９】
線質応答特性とは、Ｘ線管電圧（線質）が異なる2種類のＸ線（特許文献５では管電圧が120kVのＸ線と管電圧が100kVのＸ線）をシンチレータ単位素子に照射したときに、それぞれのＸ線による発光出力（感度）の比で表されるものである。Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源から出射されたＸ線が人体などの被検体を通過すると、人体の各組織毎にＸ線の吸収係数が異なるため、各シンチレータ単位素子には線質の異なるＸ線が入射する。よって、セラミックシンチレータを構成するシンチレータ単位素子には線質応答特性の均一性を高めることが求められ、特許文献５ではシンチレータ単位素子の配列を調整することで特性差の低減を図っている。
【００１０】
しかしながら、特許文献５に記載されているセラミックシンチレータ、すなわち隣接するシンチレータ単位素子間の線質応答特性Ｑの差が3.0以内となるように配列したセラミックシンチレータにおいては、シンチレータ全体として見た場合の線質応答特性Ｑに最大で3.0以上の差が存在していることから、チャンネル数の増加などに伴って、アーチファクトの出現を必ずしも良好に抑制することができないことが懸念される。
【００１１】
また、各シンチレータ単位素子の線質応答特性Ｑに応じて、多数のシンチレータ単位素子を配列しなければならないため、セラミックシンチレータの作製に要する製造工数や製造コストの増加が避けられない。特に、最近では1つのシンチレータチップをさらに複数のセグメントにスライスし、これら多数のシンチレータセグメントを集積したシンチレータブロックでＸ線検出器を構成したマルチ断層像タイプのＸ線ＣＴ装置などの実用化も進められている。このようなＸ線ＣＴ装置では、多数のシンチレータセグメントがそれぞれ縦横方向に集積されるため、隣接するシンチレータ単位素子（セグメント）間の線質応答特性Ｑの差が3.0以内となるように配列するには多大な工数を要することになる。
【００１２】
【特許文献１】特開平7-188655号公報
【特許文献２】特公平5-16756号公報
【特許文献３】特許第2989184号公報
【特許文献４】特開2001-89762号公報
【特許文献５】特許第3303994号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の希土類酸硫化物蛍光体を用いたセラミックシンチレータにおいては、アーチファクトの出現を抑制するために、隣接するシンチレータ単位素子間の線質応答特性Ｑの差が3.0以内となるように配列することなどが行われているが、このような構成では必ずしも十分なアーチファクトの抑制効果が得られなかったり、またシンチレータ（シンチレータブロック）の製造工数や製造コストの増加が避けられないというような問題を招いている。また、従来から希土類酸硫化物蛍光体の特性を改善するために種々の提案がなされてきたが、アーチファクトの抑制に対して必ずしも効果的な対策は見出されていない。
【００１４】
また、人体などの生物をＸ線ＣＴ装置などで検査する場合、Ｘ線の照射量が過剰になると人体に悪影響を与えることがある。人体への悪影響を低減するためには、Ｘ線の照射時間を短くするか、あるいはＸ線強度（管電圧）を低くして被爆量を少なくすることが必要である。しかしながら、人体の部位によってはＸ線強度（管電圧）が小さいと良好な画質（診察に必要な画質）が得られない場合もあり、このような場合は人体に悪影響がでない範囲で、ある程度Ｘ線強度を大きくしなければならない。一方、生物以外の検査、例えば空港の荷物検査装置においてもＸ線検査装置が用いられている。近年の社会情勢により各種の検査はより厳しいものになってきており、厳しい検査を行うためにはＸ線強度（管電圧）を大きくすることが必要になる。
【００１５】
このように、各種放射線検査装置においては、使用状況などに応じて管電圧を上下させなければならない。特に、近年は医療技術の進歩や社会情勢の変化などに応じて、管電圧の上下幅がより広くなる傾向にある。このような点に対して、上述した従来のシンチレータでは必ずしも要求を満たすものが得られていないのが現状である。そこで、より広い範囲で管電圧を変化させた場合においても、線質応答特性に優れたシンチレータが求められている。
【００１６】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、良好な光出力（発光効率）などを維持しつつ、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することを可能にしたセラミックシンチレータ、さらにそのようなセラミックシンチレータを使用することによって、解像度や画像精度を高め、これにより医療診断能や非破壊検査精度の向上を図った放射線検出器および放射線検査装置を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記した目的を達成するために、複数のシンチレータ単位素子（希土類酸硫化物蛍光体の焼結体）を具備するセラミックシンチレータを用いた際のアーチファクト（リング状の虚像）の発生率とシンチレータ単位素子の線質応答特性との関係について調査した結果、アーチファクトの抑制に対しては複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性のばらつきの低減が有効であること、さらにはアーチファクトの出現を実用的に抑制する上で、線質応答特性のばらつき（線質応答特性分布）の許容し得る範囲を見出した。
【００１８】
本発明はこのような知見に基づいて成されたものである。すなわち、本発明のセラミックシンチレータは、請求項１に記載したように、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータ単位素子を具備するセラミックシンチレータであって、前記複数のシンチレータ単位素子は、各シンチレータ単位素子の線質応答特性のうち、最大値をＡ、最小値をＢとしたとき、
式：［｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×100（％）］  …(1)
から求められる線質応答特性分布が0.5％以内であることを特徴としている。
【００１９】
本発明におけるシンチレータ単位素子の線質応答特性は、請求項２に記載したように、Ｘ線照射方向に対する厚さが2mmの試料に対して、Ｘ線管電圧が120kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ120、Ｘ線管電圧が80kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ80としたとき、これら発光出力の比（Ｉ120／Ｉ80）で示される値であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の他のセラミックシンチレータは、請求項４に記載したように、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなるシンチレータ単位素子を具備するセラミックシンチレータであって、前記希土類酸硫化物蛍光体の焼結体は0.1〜100ppmの範囲のリンを含有し、かつフッ素および塩素の合計含有量が100ppm以下であることを特徴としている。
【００２１】
本発明のセラミックシンチレータにおいては、複数のシンチレータ単位素子の線質応答特性分布、すなわち線質応答特性のばらつき自体を抑制している。具体的には、上記した(1)式で表される線質応答特性分布を0.5％以内としている。このように、複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性の均一性を高めることによって、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することができる。言い換えると、アーチファクトに対する線質応答特性分布の許容範囲は0.5％以内であり、このような条件を満足させることでアーチファクトの出現を再現性よく抑制することが可能となる。
【００２２】
また、複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性のばらつきを低減する上で、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体に0.1〜100ppmの範囲のリンを含有させると共に、フッ素および塩素の合計含有量を100ppm以下とすることが有効である。リンは希土類酸硫化物焼結体の高密度化に寄与し、これによって光出力を高めることができると共に、透光性などの向上に伴って線質応答特性のばらつきを低減することができる。また、フッ素や塩素などの不純物としてのハロゲン元素は、直接的に希土類酸硫化物焼結体の発光特性、すなわち線質応答特性の均一性低下要因となるため、これらフッ素と塩素の合計含有量は100ppm以下とすることによって、線質応答特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００２３】
本発明の放射線検出器は、請求項８に記載したように、上記した本発明のセラミックシンチレータを具備し、入射した放射線に応じて前記セラミックシンチレータを発光させる蛍光発生手段と、前記蛍光発生手段からの光を受けて、光出力を電気的出力に変換する光電変換手段とを具備することを特徴としている。また、本発明の放射線検査装置は、請求項９に記載したように、被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する、上記した本発明の放射線検出器とを具備することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態によるセラミックシンチレータの概略構成を示す斜視図である。同図に示すセラミックシンチレータ１は、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータチップ２、２…を集積したシンチレータブロック３を有している。図１に示すセラミックシンチレータ１においては、各シンチレータチップ２、２…がシンチレータ単位素子を構成している。なお、図１において、符号４はシリコンフォトダイオードなどの光電変換素子であり、セラミックシンチレータ１と光電変換素子４とで放射線検出器５が構成されている。放射線検出器５については後に詳述する。
【００２５】
本発明のセラミックシンチレータ１は、図１に示したような複数のシンチレータチップ２、２…を集積したシンチレータブロック３を有するものに限られるものではない。例えば図２に示すように、矩形棒状のシンチレータチップ２、２…を複数のセグメント６、６…にスライスし、これらシンチレータセグメント６、６…を多数縦横方向に集積したシンチレータブロック７でセラミックシンチレータ１を構成することも可能である。この場合には、各シンチレータセグメント６、６…がシンチレータ単位素子となる。なお、本発明のシンチレータ単位素子としては、上記したシンチレータチップ２やシンチレータセグメント６に限られるものではなく、シンチレータチップ２やシンチレータセグメント６として組み込む前の所定形状に切り出した希土類酸硫化物焼結体をも含むものである。
【００２６】
上述したシンチレータチップ２やシンチレータセグメント６などのシンチレータ単位素子は、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなるものである。このようなシンチレータ単位素子を構成する希土類酸硫化物蛍光体としては、例えば付活剤としてプラセオジム（Ｐｒ）を含有する酸硫化ガドリニウム蛍光体や酸硫化ルテチウム蛍光体などが挙げられる。希土類酸硫化物蛍光体の母体を構成する希土類元素は、ガドリニウム（Ｇｄ）やルテチウム（Ｌｕ）に限られるものではなく、ランタン（Ｌａ）やイットリウム（Ｙ）などを使用してもよく、またこれらＬａやＹなどはＧｄやＬｕの一部を置換する元素として用いてもよい。
【００２７】
上述したように、本発明のセラミックシンチレータにおいては、付活剤としてプラセオジムを含有する希土類酸硫化物蛍光体を使用することが好ましく、このような希土類酸硫化物蛍光体の具体例としては、
一般式：（ＲＥ1-aＰｒa）2Ｏ2Ｓ  …(1)
（式中、ＲＥはＧｄ、Ｌｕ、ＬａおよびＹから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、ａは5×10-5≦ａ≦1×10-2を満足する数である）
で実質的に表される組成を有する蛍光体が挙げられる。
【００２８】
Ｐｒ付活希土類酸硫化物蛍光体は、Ｘ線吸収係数が大きく、優れた光出力が得られることから、放射線検出器の蛍光発生手段として有効である。付活剤としてのＰｒの含有量は0.005〜1モル％の範囲（上記した(1)式のａの値として5×10-5〜1×10-2の範囲）とすることが好ましい。Ｐｒ含有量が0.005モル％未満では付活剤としての効果を十分に得ることができず、セラミックシンチレータの発光効率が低下する。一方、Ｐｒ含有量が1モル％を超えても発光効率が低下する。Ｐｒ含有量は0.01〜0.3モル％の範囲とすることがより好ましい。なお、上記した希土類酸硫化物蛍光体には、主付活剤としてのＰｒに加えて、残光の抑制などに効果を示すＣｅを共付活剤として微量含有させてもよい。
【００２９】
上述したような希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなるシンチレータ単位素子は、リン（Ｐ）を0.1〜100ppm（質量比）の範囲で含有することが好ましい。ＰＯ4のような燐酸根は希土類酸硫化物焼結体の密度向上に寄与することから、シンチレータ単位素子の光出力を高めることができる。さらに、希土類酸硫化物焼結体の高密度化に伴って体色の低下（薄色化など）や透光性の向上などが図れることから、複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性のばらつきを低減することができる。
【００３０】
このようなリン（Ｐ）による効果を得る上で、シンチレータ単位素子を構成する希土類酸硫化物焼結体は0.1ppm以上のＰを含有することが好ましい。希土類酸硫化物焼結体のＰ含有量が0.1ppm未満であると、焼結体密度を十分に高めることができず、光出力の低下や線質応答特性のばらつきの増大などが生じる。また、焼結体の強度も低下して矩形棒状の長尺なシンチレータチップなどを安定して作製することができなくなる。一方、希土類酸硫化物焼結体のＰ含有量が多すぎると、逆に焼結体の体色が黒色化（もしくは灰色化）するなどして、シンチレータ単位素子の光出力が低下してしまう。よって、希土類酸硫化物焼結体のＰ含有量は100ppm以下であることが好ましい。希土類酸硫化物焼結体のＰ含有量は10〜60ppmの範囲であることがより好ましい。
【００３１】
ところで、上述した希土類酸硫化物焼結体中のＰは、例えば希土類酸硫化物蛍光体粉末を合成する際に、希土類元素の混合酸化物粉末に硫黄（Ｓ）粉末などの硫化剤と共に添加するリン酸系フラックス、すなわちＡ3ＰＯ4（ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも1種の元素）の残留成分を利用することができる。希土類酸硫化物蛍光体粉末のＰ含有量は、希土類酸硫化物蛍光体の合成処理（焼成処理）を行った後に、塩酸（ＨＣｌ）などの酸液を用いて酸洗浄する際の条件（例えば洗浄回数）を調整することによって、Ｐ含有量を0.1〜100ppmの範囲に制御することができる。このようなＰ含有量が0.1〜100ppmの範囲の希土類酸硫化物蛍光体粉末を使用することによって、希土類酸硫化物焼結体のＰ含有量を0.1〜100ppmの範囲に制御することができる。
【００３２】
希土類酸硫化物焼結体中のＰ含有量を0.1〜100ppmの範囲に制御する上で、合成処理後の希土類酸硫化物蛍光体粉末に対して塩酸（ＨＣｌ）などによる酸洗浄を実施することが有効である。ただし、酸洗浄に用いた塩酸を十分に洗い流さないと、希土類酸硫化物蛍光体粉末中に塩素（Ｃｌ）が残留してしまう。塩素はフッ素（Ｆ）と共に希土類酸硫化物焼結体の発光特性、すなわち線質応答特性の均一性を直接的に低下させる原因となる。このため、希土類酸硫化物蛍光体粉末中に残留する塩素量がフッ素との合計量として100ppm以下となるように、酸洗浄後に十分な水洗を施すことが好ましい。このような希土類酸硫化物蛍光体粉末を用いることによって、希土類酸硫化物焼結体のフッ素と塩素の合計含有量を100ppm以下とすることができる。
【００３３】
上述したように、シンチレータ単位素子を構成する希土類酸硫化物焼結体は、フッ素と塩素の合計含有量が100ppm（質量比）以下であることが好ましい。希土類酸硫化物焼結体のフッ素と塩素の合計含有量が100ppmを超えると、複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性のばらつきが増大し、前述した(1)式で表される線質応答特性分布が0.5％を超えるおそれが大きくなる。このため、本発明のシンチレータを用いて放射線検出器や放射線検査装置を構成した際に、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することができなくなる。希土類酸硫化物焼結体中のフッ素と塩素の合計含有量は50ppm以下とすることがより好ましい。なお、フッ素および塩素の合計含有量は零であってもよいが、零になるまで洗浄を続けることは製造工程を複雑にし、製造コストの増大に繋がることから、希土類酸硫化物焼結体中の合計含有量として0.1ppm以上の範囲で含むことが製造性の観点から好ましい。
【００３４】
フッ素と塩素はそれぞれシンチレータ単位素子間の線質応答特性のばらつきを増大させる要因となるため、希土類酸硫化物焼結体中のフッ素量と塩素量はこれらの元素の合計含有量として100ppm以下とすることが好ましい。ただし、フッ素と塩素は線質応答特性に及ぼす影響力が異なるため、希土類酸硫化物焼結体のフッ素含有量は0.1ppm以上10ppm未満の範囲とすることがより好ましく、また塩素含有量は0.1ppm以上10ppm未満の範囲とすることがより好ましい。なお、フッ素含有量は焼結助剤として添加するフッ素化合物、例えばＬｉＦ、Ｌｉ2ＧｅＦ6、ＮａＢＦ4などの量を調整することによって、希土類酸硫化物焼結体中のフッ素量を塩素の合計含有量として100ppm以下に制御することができる。なお、本発明はフッ素と塩素の合計含有量で規定しているものであり、どちらか一方が零である場合を除外するものではない。
【００３５】
上記したＰ含有量が0.1〜100ppmの範囲であると共に、フッ素と塩素の合計含有量が100ppm以下の希土類酸硫化物焼結体は、同様なＰ含有量およびフッ素と塩素の合計含有量を満足する希土類酸硫化物蛍光体粉末を用い、さらにフッ素化合物からなる焼結助剤量を調整することで得ることができる。なお、希土類酸硫化物焼結体中の他の不純物元素、例えばナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ金属や臭素（Ｂｒ）などの不純物元素は、その合計含有量が1000ppm以下（さらに好ましくは100ppm以下）の範囲であれば含んでいてもよい。また、希土類酸硫化物焼結体の具体的な焼結体密度は、真密度に対する相対密度で99.5％以上であることが好ましい。
【００３６】
上述したようなシンチレータ単位素子を構成する希土類酸硫化物焼結体は、例えば以下のようにして製造される。まず、Ｐｒ付活酸硫化ガドリニウム蛍光体などの希土類酸硫化物蛍光体の原料粉末を作製する。すなわち、ＧｄやＰｒなどの各希土類元素を所定量秤量し、これらを十分に混合する。この際、各出発原料には例えば酸化ガドリニウムや酸化プラセオジムなどの酸化物が用いられる。これら各出発原料の混合物としては、シュウ酸共沈塩などを焼成（例えば900〜1000℃）することで得られる均一な混合酸化物を用いることが好ましい。
【００３７】
次いで、上記したような希土類元素の混合酸化物粉末に、硫黄（Ｓ）粉末などの硫化剤と、Ａ3ＰＯ4やＡ2ＣＯ3（ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも1種の元素）などのフラックスとを配合して十分に混合する。このような混合粉末を1000〜1300℃の温度で5〜10時間焼成した後、塩酸などの酸液および純水で洗浄することによって、希土類酸硫化物蛍光体粉末を得る。この際、焼成後の酸洗浄および純水洗浄の条件を制御することによって、Ｐ含有量が0.1〜100ppmの範囲であると共に、フッ素と塩素の合計含有量が100ppm以下の希土類酸硫化物蛍光体粉末を作製する。
【００３８】
このようにして得た希土類酸硫化物蛍光体粉末に、必要に応じてＬｉＦ、Ｌｉ2ＧｅＦ6、ＮａＢＦ4などのフッ素化合物を焼結助剤として添加する。フッ素化合物の添加量は希土類酸硫化物焼結体中のフッ素量が塩素との合計含有量として100ppm以下となるように調整する。希土類酸硫化物蛍光体粉末の平均粒子径は特に限定されるものではないが、平均粒子径があまり小さいと大型形状の焼結体の作製が困難となり、一方あまり大きいと焼結時により高温にする必要が生じることから、例えば1〜20μmの範囲の平均粒子径を有する希土類酸硫化物蛍光体粉末を使用することが好ましい。
【００３９】
次に、上記した希土類酸硫化物蛍光体粉末を焼結して、セラミックシンチレータの構成材料となる希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（希土類酸硫化物焼結体）を作製する。希土類酸硫化物蛍光体粉末を焼結するにあたっては、ホットプレスやＨＩＰなどの公知の焼結法を適用することができるが、特に高密度の希土類酸硫化物焼結体を容易に得ることが可能であることから、ＨＩＰ法を適用して焼結工程を実施することが好ましい。
【００４０】
ＨＩＰ法を適用した焼結工程は、まず希土類酸硫化物蛍光体粉末をラバープレスで適当な形に成形した後、金属容器などに充填封入してＨＩＰ処理を施すことにより実施する。この際のＨＩＰ条件は、ＨＩＰ温度を1400〜1600℃とし、ＨＩＰ圧力は98MPa以上、ＨＩＰ時間は2〜7時間の範囲とすることが好ましい。このような条件下でＨＩＰ処理を行うことによって、例えば相対密度が99.5％以上の希土類酸硫化物焼結体を再現性よく得ることができる。焼結体の相対密度が99.5％未満であると、セラミックシンチレータに求められる光透過性や光出力などの特性を満足させることができない。また、Ｔａなどの高融点金属製カプセルを用いたＨＩＰ処理は、リン、塩素、フッ素の含有量のより一層の低減に効果を示すものである。
【００４１】
次に、得られた高密度の希土類酸硫化物焼結体をブレードソーやワイヤーソーなどにより所望の形状および寸法に切り出すことによって、シンチレータチップやシンチレータセグメントなどのシンチレータ単位素子を作製する。なお、希土類酸硫化物焼結体から所望形状に切り出した後に、光出力の回復や着色の除去などを目的として熱処理を施してもよい。この熱処理工程は、例えば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中、もしくは酸素や硫黄などの反応性ガスを含む雰囲気中にて900〜1600℃の範囲の温度で実施することが好ましい。このような熱処理工程はリン、塩素、フッ素の低減にも効果を示す。
【００４２】
本発明のセラミックシンチレータは、上述したような希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（希土類酸硫化物焼結体）からなるシンチレータ単位素子を複数具備するものである。具体的な形状および構成としては、例えば図１に示したように矩形棒状の複数のシンチレータチップ２、２…を集積したシンチレータブロック３を具備するセラミックシンチレータ１、また図２に示したように多数のシンチレータセグメント６、６…を縦横方向に集積したシンチレータブロック７を有するセラミックシンチレータ１などが挙げられる。
【００４３】
上述したシンチレータチップ２やシンチレータセグメント６などのシンチレータ単位素子を有するセラミックシンチレータ１においては、複数のシンチレータ単位素子間の線質応答特性分布が0.5％以内とされている。線質応答特性分布は、複数のシンチレータ単位素子の線質応答特性を測定した際に、各素子の線質応答特性値のうちの最大値をＡ、最小値をＢとしたとき、
式：［｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×100（％）］  …(1)
により求められる値を示すものである。
【００４４】
このように、複数のシンチレータ単位素子間の線質応答特性の均一性を高める（線質応答特性分布を0.5％以内）とすることによって、セラミックシンチレータ１を用いて放射線検出器や放射線検査装置を構成した際に、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することができる。すなわち、アーチファクトと呼ばれるリング状の虚像の出現を実用的に再現性よく抑制する上で、複数のシンチレータ単位素子間における線質応答特性分布の許容範囲は0.5％以内となる。
【００４５】
言い換えると、複数のシンチレータ単位素子間の線質応答特性分布が0.5％を超えると、アーチファクトの出現率が顕著に増加する。従って、この許容範囲内に線質応答特性のばらつきを抑えることによって、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することが可能となる。複数のシンチレータ単位素子間の線質応答特性分布は0.3％以内とすることがより好ましく、さらに好ましくは0.2％以内である。このような条件を満足するセラミックシンチレータ１は、上述したようにＰ含有量が0.1〜100ppmの範囲であると共に、フッ素と塩素の合計含有量が100ppm以下の希土類酸硫化物焼結体で各シンチレータ単位素子を構成することにより得ることができる。
【００４６】
ここで、本発明で規定するシンチレータ単位素子の線質応答特性は、Ｘ線照射方向に対する厚さが2mmの試料（希土類酸硫化物焼結体）に対して、Ｘ線管電圧が120kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ120、Ｘ線管電圧が80kVのＸ線を照射したときの発光出力をＩ80としたとき、これら発光出力の比（Ｉ120／Ｉ80）で示される値とする。このような条件下で測定された各シンチレータ単位素子の線質応答特性値（＝Ｉ120／Ｉ80）に基づいて線質応答特性分布を求めることが重要である。
【００４７】
すなわち、図３（線質応答特性の測定状態の模式図）に示すように、管電圧が小さいＸ線（Ｘ80）はシンチレータ単位素子（測定試料）８に対する侵入深さが浅いため、Ｘ80線の照射に基づく発光（Ｉ80）は測定試料８内の比較的長い距離を通過して出力される。一方、管電圧が大きいＸ線（Ｘ120）はシンチレータ単位素子（測定試料）８に対する侵入深さが深いため、Ｘ120線の照射に基づく発光（Ｉ120）は測定試料８内の比較的短い距離を通過して出力される。これらのうち、Ｘ80線の照射に基づく発光出力Ｉ80は測定試料８の厚さｔに大きく影響され、厚さｔが厚くなるほど発光出力Ｉ80が小さくなる傾向がある。また当然ながら、Ｘ線（Ｘ80）の管電圧が小さいほど発光出力Ｉ80が小さくなり、Ｘ120線による発光出力Ｉ120との差が大きくなる傾向がある。
【００４８】
上述したように、線質応答特性分布を測定する際の条件に関しては、測定試料８の厚さｔが厚くなるほど、さらに低電圧Ｘ線の管電圧が小さくなるほど、線質応答特性のばらつきが増大する傾向を示す。一方、測定試料８（シンチレータ）の厚さが小さいと、シンチレータ単位素子間の特性のばらつきは生じにくいが、Ｘ線阻止能が低下してしまう。Ｘ線阻止能が低下するとシンチレータにてＸ線を十分に吸収することができず、一部がそのまま透過（通過）してしまいフォトダイオードに悪影響を与えてしまうことになる。特に、近年のＸ線検査装置はＸ線強度（管電圧）を大きくして高画質化することも検討されていることから、Ｘ線阻止能が高いシンチレータの開発も求められている。Ｘ線阻止能を向上させるためには、シンチレータの厚さを厚くすることが有効である。
【００４９】
本発明は上記のような条件下で測定した線質応答特性分布を0.5％以内としたものであり、実用レベルでのアーチファクトの出現をより再現性よく抑制することを可能にしたものである。言い換えれば、幅広い管電圧を使用するＸ線ＣＴ装置などの放射線検査装置を構成する上で必要とされる比較的厚いシンチレータ、具体的には厚さ1.2mm以上のシンチレータ単位素子を具備するセラミックシンチレータであったとしても、優れた線質応答特性を示すシンチレータを開発したものである。ここで言うシンチレータ単位素子の厚さとは、放射線の照射方向に対して平行な方向の厚さである。シンチレータ単位素子の厚さは、さらに2mm以上であることがより好ましい。なお、本発明のセラミックシンチレータを厚さ1.2mm未満で用いてもよいことは言うまでもない。
【００５０】
本発明のセラミックシンチレータ１は、上述したように光出力に優れると共に、複数のシンチレータ単位素子間の線質応答特性分布が小さい、言い換えると線質応答特性のばらつきが小さく抑えられていることから、そのようなセラミックシンチレータ１を放射線検出器の蛍光発生手段として使用することによって、放射線の検出感度の向上を図った上で、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の放射線検出器および放射線検査装置の実施形態について説明する。図１に示した放射線検出器５は本発明の一実施形態であり、具体的にはＸ線検出器を構成している。同図に示すＸ線検出器５は、蛍光発生手段としてセラミックシンチレータ１を有している。セラミックシンチレータ１は、上述した希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなる複数のシンチレータチップ２、２…を集積して構成したシンチレータブロック３を有している。
【００５２】
また、シンチレータブロック３の各シンチレータチップ（チャンネル）２、２…の前方には、例えば図４に示すように、Ｘ線の入射方向を規制するコリメータ９を設けてもよい。コリメータ９は斜め方向から入射するＸ線を遮断して、垂直に入射するＸ線のみを各シンチレータチップ（チャンネル）２、２…に導くものである。コリメータ９は、各シンチレータチップ（チャンネル）２、２…毎にＸ線の入射方向を規制するように配置されている。
【００５３】
シンチレータブロック３の後方には、光電変換部としてフォトダイオード４などの光電変換素子が設けられている。フォトダイオード４はシンチレータブロック３の各シンチレータチップ２、２…に対応させて配置されている。また、図２に示したように、複数のシンチレータセグメント６、６…を縦横方向に多数集積して構成したシンチレータブロック７を用いる場合には、各シンチレータセグメント６、６…に対応させてフォトダイオード４が配置される。
【００５４】
上述したＸ線検出器５においては、セラミックシンチレータ１にＸ線が入射し、この入射したＸ線量に応じてセラミックシンチレータ１の各シンチレータ単位素子（シンチレータチップ２またはシンチレータセグメント６）が発光する。各シンチレータ単位素子から放射された光は、フォトダイオード４でそれぞれ検出される。すなわち、入射したＸ線量に基づいて発光する光の出力は、フォトダイオード４により電気的出力に変換され、これにより入射Ｘ線量が測定される。
【００５５】
図５は本発明の放射線検査装置を適用したＸ線ＣＴ装置の一実施形態の概略構成を示す図である。同図に示すＸ線ＣＴ装置１０は、上述した実施形態のＸ線検出器５を有している。Ｘ線検出器５は、被験者１１の撮像部位を安置する円筒の内壁に張り付けられている。Ｘ線検出器５が張り付けられた円弧の略中心には、Ｘ線を出射するＸ線管１２が配置されている。Ｘ線検出器５とＸ線管１２との間には、固定された被験者１１が配置される。
【００５６】
Ｘ線検出器５とＸ線管１２は、被験者１１を中心にして、Ｘ線による撮影を行いながら回転するように構成されている。そして、被験者１１の画像情報が異なる角度から立体的に集められる。Ｘ線撮影により得られた信号（フォトダイオード４により変換された電気信号）はコンピュータ１３で処理され、ディスプレイ１４上に被験者画像１５として表示される。被験者画像１５は、例えば被験者１１の断層像である。また、図２に示したようなセラミックシンチレータ１を用いることによって、マルチ断層像タイプのＸ線ＣＴ装置を構成することも可能である。この場合には、被験者１１の断層像が複数同時に撮影され、例えば撮影結果を立体的に描写することもできる。マルチ断層像タイプのＸ線ＣＴ装置には、線質応答特性分布が0.2％以下のものが好適である。
【００５７】
このようなＸ線ＣＴ装置１０においては、Ｘ線検出器５の蛍光発生手段として、複数のシンチレータ単位素子（シンチレータチップ２またはシンチレータセグメント６）間の線質応答特性分布を低減したセラミックシンチレータ１を適用しているため、Ｘ線の検出感度を向上させた上で、アーチファクト（疑似画像）の出現を有効かつ再現性よく防ぐことができる。さらに、セラミックシンチレータ１からの出力も高いため、解像度の向上などを図ることができる。これらによって、Ｘ線ＣＴ装置１０による医療診断能を大幅に高めることが可能となる。
【００５８】
なお、本発明の放射線検査装置は、医療診断用のＸ線検査装置に限らず、工業用途のＸ線非破壊検査装置などに対しても適用可能である。本発明はＸ線非破壊検査装置による検査精度の向上などに対しても寄与するものである。
【００５９】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００６０】
実施例１
まず、平均粒子径が10μmのＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を用意した。Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末は、ＧｄとＰｒの混合酸化物粉末（Ｐｒ4Ｏ11を含むＧｄ2Ｏ3粉末）に、適量の硫黄粉末とフラックスとしてＬｉ3ＰＯ4粉末とＮａ2ＣＯ3粉末を加えて十分に混合し、この混合粉末を1100〜1300℃×4〜8時間の条件で焼成した後に、希塩酸での洗浄と純水洗浄（10回以上）を実施することにより得たものである。このＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は80ppmで、かつＣｌ含有量は2.6ppmであった。Ｆ含有量は検出限界（0.1ppm）以下であった。
【００６１】
このようなＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末をラバープレスにより成形し、この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1500℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００６２】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は40ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は検出限界（0.1ppm）以下であった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００６３】
実施例２
まず、平均粒子径が10μmのＬｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を用意した。Ｌｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末は、実施例１のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末と同様にして作製したものである。このＬｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は90ppmで、かつＣｌ含有量は3.3ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００６４】
このようなＬｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末をラバープレスにより成形し、この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1450℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｌｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００６５】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｌｕ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は46ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は検出限界以下であった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００６６】
実施例３
まず、平均粒子径が10μmのＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を用意した。Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末は、実施例１のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末と同様にして作製したものである。このＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は75ppmで、かつＣｌ含有量は2.1ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００６７】
このようなＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末をラバープレスにより成形し、この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1460℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００６８】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は36ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は検出限界以下であった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００６９】
実施例４
まず、平均粒子径が10μmのＹ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を用意した。Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末は、実施例１のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末と同様にして作製したものである。このＹ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は70ppmで、かつＣｌ含有量は1.8ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００７０】
このようなＹ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末をラバープレスにより成形し、この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1550℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００７１】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は28ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は検出限界以下であった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００７２】
実施例５
実施例１と同様のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.01質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００７３】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は40ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は36ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００７４】
実施例６
実施例１と同様のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.021質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００７５】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は40ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は82ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００７６】
実施例７
まず、平均粒子径が10μmのＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を用意した。Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末は、ＧｄとＰｒの混合酸化物粉末（Ｐｒ4Ｏ11を含むＧｄ2Ｏ3粉末）に、適量の硫黄粉末とフラックスとしてＫ3ＰＯ4粉末を加えて十分に混合し、この混合粉末を1100〜1300℃×4〜8時間の条件で焼成した後に、希塩酸での洗浄と純水洗浄（3回）を実施することにより得たものである。このＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は116ppmで、かつＣｌ含有量は78ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００７７】
このようなＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.015質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００７８】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は60ppm、Ｃｌ含有量は42ppm、Ｆ含有量は37ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００７９】
比較例１
実施例１と同様のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.05質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００８０】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は40ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は147ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００８１】
比較例２
実施例１と同様にして作製したＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.05mol％）蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.1質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理して、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００８２】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は40ppm、Ｃｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は290ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００８３】
比較例３
ＧｄとＰｒの混合酸化物粉末（Ｐｒ4Ｏ11を含むＧｄ2Ｏ3粉末）に、適量の硫黄粉末とフラックスとしてＮａ3ＰＯ4粉末を加えて十分に混合し、この混合粉末を1150℃×5時間の条件で焼成した後に、希塩酸での洗浄と純水洗浄（1回）を実施することによって、平均粒子径が10μmのＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を作製した。このＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は320ppmで、かつＣｌ含有量は240ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００８４】
このようなＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末をラバープレスにより成形し、この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1500℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００８５】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は230ppm、Ｃｌ含有量は128ppm、Ｆ含有量は検出限界以下であった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００８６】
比較例４
ＧｄとＰｒの混合酸化物粉末（Ｐｒ4Ｏ11を含むＧｄ2Ｏ3粉末）に、適量の硫黄粉末とフラックスとしてＮａ3ＰＯ4粉末を加えて十分に混合し、この混合粉末を1150℃×5時間の条件で焼成した後に、希塩酸での洗浄と純水洗浄（2回）を実施することによって、平均粒子径が10μmのＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末を作製した。このＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末のＰ含有量は210ppmで、かつＣｌ含有量は120ppmであった。Ｆ含有量は検出限界以下であった。
【００８７】
このようなＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末に、焼結助剤としてＬｉ2ＧｅＦ6を0.015質量％の割合で添加し、十分に混合した後、ラバープレスにより成形した。この成形体をＴａ製カプセル中に密封した後、これをＨＩＰ処理装置にセットした。ＨＩＰ処理装置にアルゴンガスを加圧媒体として封入し、圧力147MPa、温度1100℃の条件で3時間処理した。得られた焼結体から長さ30mm×幅1mm×厚さ2mmの棒状材料を切り出した後、微量の酸素とＳＯxを含む窒素ガス雰囲気中にて1100℃で熱処理することによって、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体からなる複数のシンチレータチップを作製した。
【００８８】
このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は120ppm、Ｃｌ含有量は62ppm、Ｆ含有量は63ppmであった。得られた複数のシンチレータチップは後述する特性評価に供した。
【００８９】
上記した実施例１〜７および比較例１〜４による各シンチレータチップをそれぞれ100本用意し、各シンチレータチップ２（厚さ＝2mm）に管電圧120kVのＸ線と管電圧80kVのＸ線を順に照射し、これら各Ｘ線照射時の発光出力から前述した(1)式に基づいて線質応答特性分布を求めた。実施例１〜７および比較例１〜４による各セラミックシンチレータの線質応答特性分布を表２に示す。なお、各実施例の蛍光体組成と焼結助剤の有無は表１に示す通りであり、各シンチレータチップのＰ含有量およびハロゲン元素含有量は表２に示す通りである。
【００９０】
次に、上記した実施例１〜７および比較例１〜４による各シンチレータチップを用いて、図１に示したＸ線検出器５（シンチレータチップの数＝20本）をそれぞれ作製し、これらＸ線検出器５を使用してＸ線ＣＴ装置をそれぞれ構成した。これら各Ｘ線ＣＴ装置の管電圧を80〜120kVの範囲で変化させて、約800ch（チャンネル）においてアーチファクトの出現の有無を測定した。表２にアーチファクトが確認されたチャンネル数を示す。
【００９１】
【表１】
2004204053.tif 000003
【００９２】
【表２】
2004204053.tif 000004
【００９３】
表２から明らかなように、実施例１〜７による各セラミックシンチレータは、複数のシンチレータチップ間の線質応答特性分布が0.5％以内に抑えられていることが分かる。そして、このようなセラミックシンチレータを用いて構成したＸ線検出器によれば、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することが可能となる。一方、比較例１〜４による各セラミックシンチレータは、複数のシンチレータチップ間の線質応答特性分布が0.5％を超えており、これによってアーチファクトがかなりの確率で出現することが分かる。
【００９４】
実施例８〜１１、比較例５〜７
上述した実施例１において、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末の作製時におけるフラックス（Ｌｉ3ＰＯ4粉末）の添加量および焼成後の洗浄条件を変更し、Ｐ含有量を調整する以外は、実施例１と同様にしてＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ（Ｐｒ濃度＝0.1mol％）蛍光体粉末（実施例８〜１１、比較例５〜７）をそれぞれ作製した。なお、比較例５〜７はＰ含有量を本発明の範囲外に調整したものである。
【００９５】
上述した各Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末を用いて、それぞれ実施例１と同様にしてシンチレータチップ（長さ30mm×幅1mm×厚さ2mm）を作製した。このようにして得た複数のシンチレータチップ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ焼結体）のＰ含有量、Ｃｌ含有量、Ｆ含有量を測定したところ、Ｐ含有量は表２に示す通りであり、またＣｌ含有量は0.7ppm、Ｆ含有量は検出限界（0.1ppm）以下であった。このようなシンチレータチップを具備するセラミックシンチレータをそれぞれ以下に示す特性評価に供した。なお、比較例５のＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｐｒ蛍光体粉末については、長さ30mmのチップ形状を維持することができなかったため、特性評価は行っていない。
【００９６】
上記した実施例８〜１１および比較例６〜７による各セラミックシンチレータの線質応答特性分布を、前述した方法にしたがって求めた。さらに、管電圧120kVのＸ線を照射した際の光出力を、実施例１１の光出力を100としたときの相対値として求めた。これらの測定結果を表３に示す。
【００９７】
【表３】
2004204053.tif 000005
【００９８】
表３から明らかなように、実施例８〜１１による各セラミックシンチレータは、線質応答特性分布が0.5％以内に抑えられていることに加えて、優れた光出力を有していることが分かる。一方、Ｐ含有量が100ppmを超えるシンチレータチップを具備する比較例６、７のセラミックシンチレータは、光出力が劣るだけでなく、線質応答特性のばらつきも大きいことが分かる。
【００９９】
実施例１Ａ〜１Ｂ、参考例１Ａ〜１Ｂ
上述した実施例１および比較例１と同様の希土類酸硫化物焼結体を用いて、厚さ2mmのシンチレータ（実施例１Ａおよび参考例１Ａ）と、厚さ1.1mmのシンチレータ（実施例１Ｂおよび比較例１Ｂ）をそれぞれ作製した。これら各シンチレータについて、管電圧Ｉ120／Ｉ80の条件での線質応答特性分布（％）と管電圧Ｉ120／Ｉ100の条件での線質応答特性分布（％）をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表４に示す。
【０１００】
【表４】
2004204053.tif 000006
【０１０１】
表４から明らかなように、シンチレータの厚さが1.1mmと薄いときには線質応答特性分布の差が小さいのに対して、シンチレータの厚さが1.2mm以上と厚くなれば線質応答特性分布の差が大きくなることが分かる。また、線質応答特性分布の測定条件に関しても、Ｉ120／Ｉ80とＩ120／Ｉ100とを比較すると管電圧の幅が広い方ほど、線質応答特性分布のばらつきが大きくなることが分かる。言い換えれば、本発明の実施例によるシンチレータは、厚さが厚くなった場合においても、さらに管電圧の幅が広くなった場合においても、優れた線質応答特性分布を示すと言える。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセラミックシンチレータは、良好な光出力を有することに加えて、線質応答特性のばらつきが小さいことから、そのようなセラミックシンチレータを用いて放射線検出器、さらには放射線検査装置を構成した際に、アーチファクトの出現を再現性よく抑制することができる。従って、このようなセラミックシンチレータを用いた本発明の放射線検出器および放射線検出装置によれば、例えば解像度や画像精度を高めることができ、これにより医療診断能や非破壊検査精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるセラミックシンチレータおよびＸ線検出器の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるセラミックシンチレータの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明で規定する線質応答特性分布の測定状態を説明するための図である。
【図４】本発明のセラミックシンチレータおよびＸ線検出器の変形例を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の概略構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１……セラミックシンチレータ、２……シンチレータチップ、３，７……シンチレータブロック、４……光電変換素子、５……Ｘ線検出器、６……シンチレータセグメント、１０……Ｘ線ＣＴ装置
【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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