(57)【要約】セラミックシンチレータは、Ｐｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素を付活剤として含有する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を具備する。酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体は５〜１５ｐｐｍの範囲のアルカリ金属元素と５〜４０ｐｐｍの範囲のリンとを含有する。このようなセラミックシンチレータによれば、酸硫化ルテチウム蛍光体が本来有する特性を十分に生かし、小型化した場合においても良好なＸ線検出感度を得ることができる。
2005028591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素を付活剤として含有する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を具備するセラミックシンチレータであって、
前記酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体は５ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下の範囲のアルカリ金属元素と５ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下の範囲のリンと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、
前記酸硫化ルテチウム蛍光体は、
一般式：（Ｌｕ１−ａＭａ）２Ｏ２Ｓ
（式中、ＭはＰｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａは０．０００１≦ａ≦０．２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３】
請求項１記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体はＬｉ、ＫおよびＮａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属元素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４】
請求項１記載のセラミックシンチレータにおいて、
前記酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体は９９．５％以上の相対密度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５】
請求項１記載のセラミックシンチレータにおいて、
放射線の照射面の形状が幅０．１〜１．０ｍｍ×長さ０．１〜３．０ｍｍ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６】
請求項１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７】
被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記被査体を透過した放射線を検出する、請求項６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。
【請求項８】
請求項７記載の放射線検査装置において、
Ｘ線ＣＴ装置であることを特徴とする放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  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。
【背景技術】
【０００２】  医療診断や工業用非破壊検査等の分野においては、Ｘ線断層写真撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と記す）等の放射線検査装置を用いた検査が行われている。Ｘ線ＣＴ装置は、被検査体に対して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、このＸ線吸収データをコンピュータで解析することによって、被検査体の断層像を再生するものである。【０００３】  Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器では、Ｘ線の刺激により可視光線等を放射する固体シンチレータが用いられている。このような固体シンチレータには、プラセオジム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ）、ユーロピウム（Ｅｕ）等で付活した酸硫化ガドリニウム、酸硫化ランタン、酸硫化ルテチウム等の希土類酸硫化物蛍光体の焼結体からなるセラミックシンチレータを適用することが検討されている（特許文献１〜３等参照）。特に、酸硫化ガドリニウム蛍光体（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ等）は、発光効率に優れると共に、発光の残光が短い等の特性を有することから、Ｘ線検出器用シンチレータ材料として実用化されている。【０００４】  ところで、Ｘ線ＣＴ装置にはより一層の高解像度化が望まれている。例えば、従来のＸ線ＣＴ装置では不可能であって肺胞の画像化等が求められるようになってきている。このようなＸ線ＣＴ装置の高解像度化に対応するために、Ｘ線検出素子をより一層小型化する傾向にあり、セラミックシンチレータは微小形状に加工する必要が生じている。このため、酸硫化ガドリニウム蛍光体ではＸ線吸収が必ずしも十分とは言えない状況が生じている。シンチレータによるＸ線吸収が不十分であるとＸ線フォトンノイズを発生させ、Ｘ線ＣＴ画像の画質を大きく低下させることになる。【０００５】  このようなことから、次世代のＸ線ＣＴ装置用のセラミックシンチレータ材料として、Ｘ線吸収係数が大きく、微細加工した場合においても十分な発光効率が得られる酸硫化ルテチウム蛍光体（Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ、Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等）が注目されている。酸硫化ルテチウム蛍光体は酸硫化ガドリニウム蛍光体等と同様にフラックス法で作製することが試みられている。しかし、酸硫化ルテチウム蛍光体は結晶成長性に劣ることから、酸硫化ガドリニウム蛍光体等に比べて多量のフラックス（Ａ３ＰＯ４やＡ２ＣＯ３（Ａ：アルカリ金属元素）等の結晶成長剤）を添加する必要がある。【０００６】  比較的多量のフラックスを使用して作製した酸硫化ルテチウム蛍光体は、結晶性に優れ、また粒径も比較的揃っていることから、セラミックシンチレータの形成材料に適していると考えられている。しかしながら、多量のフラックスを適用した酸硫化ルテチウム蛍光体粉末は、例えばホットプレス法やＨＩＰ（熱間静水圧プレス）法等を適用してセラミックシンチレータ（酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体）を作製した際に着色し、透光性が損なわれやすいという欠点を有している。【０００７】  セラミックシンチレータの着色およびそれに基づく透光性の低下は、発光出力の低下要因となることから、酸硫化ルテチウム蛍光体本来の大きなＸ線吸収係数に基づく高発光率特性等が損なわれてしまう。このように、従来のセラミックシンチレータでは、酸硫化ルテチウム蛍光体が本来有する大きなＸ線吸収係数に基づく高発光効率等の特性が十分に生かされていないのが現状である。【０００８】  なお、特許文献２には希土類酸硫化物蛍光体からなるセラミックシンチレータのＰＯ４含有量を５０ｐｐｍ以下とすることによって、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体の高密度化を促進することが記載されている。しかし、希土類酸硫化物蛍光体の焼結体（（Ｒ１−ｘ−ｙＰｒｘＣｅｙ）２Ｏ２Ｓ蛍光体の焼結体（Ｒ：Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｌｕ））中のリン酸量を単に低減しただけでは、酸硫化ルテチウム蛍光体を適用したセラミックシンチレータの発光効率を再現性よく高めることはできない。【０００９】  一方、特許文献３にはＣｓおよびＲｂから選ばれる少なくとも１種を０．２〜５０ｐｐｍの範囲で含有する希土類酸硫化物蛍光体（（Ｒ１−ｘＲＥｘ）２Ｏ２Ｓ蛍光体（Ｒ：Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｌｕ、ＲＥ：Ｔｂ，Ｅｕ，Ｔｍ，Ｐｒ））が記載されている。これはＣｓやＲｂで希土類酸硫化物蛍光体粉末の粒子形状を改良することによって、放射線像変換シートを作製する際の蛍光体粒子の充填密度を高めるものであり、セラミックシンチレータ（希土類酸硫化物蛍光体の焼結体）の透光性の向上等は意図していない。
【特許文献１】特開平７−２３８２８１号公報
【特許文献２】特開平９−２０２８８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１３１５４６号公報
【発明の開示】
【００１０】  本発明の目的は、酸硫化ルテチウム蛍光体が本来有する特性を十分に生かし、小型化した場合においても良好なＸ線検出感度を得ることを可能にしたセラミックシンチレータを提供することにある。本発明の他の目的は、そのようなセラミックシンチレータを適用することによって、解像度等をより一層高めることを可能にした放射線検出器、およびそのような放射線検出器を使用した放射線検査装置を提供することにある。
【００１１】  本発明のセラミックシンチレータは、Ｐｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素を付活剤として含有する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を具備するセラミックシンチレータであって、前記酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体は５ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下の範囲のアルカリ金属元素と５ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下の範囲のリンとを含有することを特徴としている。
【００１２】  本発明の放射線検出器は、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、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している。また、本発明の放射線検査装置は、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、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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】［図１］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構成を示す斜視図である。【００１４】［図２］図２は本発明の一実施形態によるＸ線検出器の概略構成を示す図である。【００１５】［図３］図３は本発明の放射線検査装置の一実施形態としてのＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す図である。
発明を実施するための形態【００１６】  以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。【００１７】  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構成を示す斜視図である。図１に示すセラミックスシンチレータ１は、付活剤としてプラセオジム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ）、およびユーロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する酸硫化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ２Ｓ）蛍光体の焼結体により構成されている。なお、図１はセラミックシンチレータの一例であるシンチレータチップを示している。本発明のセラミックシンチレータはこのようなチップ形状のものに限られるものではなく、Ｘ線検出器等に応じて各種の形状を適用することが可能である。【００１８】  セラミックシンチレータ１の構成材料である酸硫化ルテチウム蛍光体は、
一般式：（Ｌｕ１−ａＭａ）２Ｏ２Ｓ  …（１）
（式中、ＭはＰｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａは０．０００１≦ａ≦０．２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が好ましい。なお、Ｌｕの一部は他の希土類元素（Ｙ、ＬａおよびＧｄから選ばれる少なくとも１種の元素等）で置換してもよいが、その際の置換量は３０ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。【００１９】  Ｐｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種のＭ元素で付活した酸硫化ルテチウム蛍光体は、従来の酸硫化ガドリニウム蛍光体と比べてＸ線吸収係数が大きく、単位面積当りの光出力に優れるものである。すなわち、セラミックシンチレータ１によるＸ線検出感度等を向上させることができる。従って、特に高解像度化を図ったＸ線ＣＴ装置に用いるＸ線検出器等の蛍光発生手段として有効である。このような酸硫化ルテチウム蛍光体において、付活剤としてはＰｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種の元素が用いられる。付活剤はＰｒ、Ｔｂ、Ｅｕのいずれであってもよいが、特にＰｒで付活した酸硫化ルテチウム蛍光体はＸ線ＣＴ用検出器に好適である。【００２０】  付活剤（Ｐｒ、ＴｂおよびＥｕから選ばれる少なくとも１種のＭ元素）の含有量は、上記した（１）式のａの値として０．０００１〜０．２の範囲とすることが好ましい。付活剤の含有量を示すａの値が０．０００１未満の場合には、発光中心となる付活剤としての機能を十分に発揮させることができず、酸硫化ルテチウム蛍光体の発光効率が低下する。一方、ａの値が０．２を超えても発光効率が低下する。なお、酸硫化ルテチウム蛍光体には上記した付活剤に加えて、Ｃｅ等の他の希土類元素を共付活剤として微量配合してもよい。共付活剤の配合量はＰｒ、Ｔｂ、Ｅｕによる発光が支配的な状態を維持することができればよく、例えば５０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。【００２１】  酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるセラミックシンチレータ１は、質量比で５〜１５ｐｐｍの範囲のアルカリ金属元素と５〜４０ｐｐｍの範囲のリンとを含有している。アルカリ金属元素は特に限定されるものではなく、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）のいずれであってもよいが、特にＬｉ、ＮａおよびＫから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。なお、これらアルカリ金属元素およびリンの含有量は、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体中の存在量を規定したものである。【００２２】  上述したような量のアルカリ金属元素とリンを含有する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を適用することによって、セラミックシンチレータ１の高純度・高密度化、並びに透光性の向上を再現性よく実現することが可能となる。すなわち、セラミックシンチレータ１の原料となる酸硫化ルテチウム蛍光体粉末は、通常、結晶性を高めると共に粉体の粒度分布を整えるために、アルカリ金属のリン酸塩や炭酸塩等を結晶成長剤として用いたフラックス法を適用して作製される。【００２３】  具体的には、ＬｕやＰｒ等の各希土類元素の出発原料として、酸化ルテチウムや酸化プラセオジム等の希土類酸化物粉末を用意する。次いで、これら希土類酸化物粉末に硫黄（Ｓ）粉末等の硫化剤とＡ３ＰＯ４やＡ２ＣＯ３（Ａ：アルカリ金属元素）等のフラックスを配合して十分に混合する。このような混合粉末を１１００〜１３００℃の��度で５〜１０時間焼成した後、酸および水で洗浄することによって、酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を得る。【００２４】  フラックス法を適用して作製した酸硫化ルテチウム蛍光体粉末中には、必然的にアルカリ金属元素やリン酸イオンが混入する。このような酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を原料粉末として用いて作製したセラミックシンチレータ１（酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体）中にも、アルカリ金属元素およびリン酸イオンの形でリンが残留する。特に、酸硫化ルテチウム蛍光体は従来の酸硫化ガドリニウム蛍光体に比べて結晶成長性に劣ることから、比較的多量のフラックスを添加する必要がある。【００２５】  酸硫化ルテチウム蛍光体を作製する際の具体的なフラックス量は、酸硫化ガドリニウム蛍光体の作製工程に比べて倍量程度とする必要がある。従って、アルカリ金属元素やリンの残留がセラミックシンチレータ１の特性に大きく影響する。そして、アルカリ金属元素やリンが多量に残留すると、これら残留元素に起因して酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体が茶色に着色し、これがセラミックシンチレータ１内での光（Ｘ線等の照射により発光した光）の吸収を招くことになる。【００２６】  このような着色を防ぐためには、酸硫化ルテチウム蛍光体粉末中に残留するアルカリ金属元素やリンの量を低減することが有効である。しかしながら、アルカリ金属元素やリンの含有量を削減しすぎると焼結性が低下し、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体中に異相や気孔等が多数発生する。焼結体中に異相や気孔等が発生すると、セラミックシンチレータ１内で光の散乱が生じる。上述した着色や異相、気孔等の発生は、いずれもセラミックシンチレータ１の光出力の低下要因となる。【００２７】  酸硫化ルテチウム蛍光体中に残留するアルカリ金属元素やリンは、適量であれば蛍光体粉末の焼結を促進する焼結助剤として働くものの、多量に残留すると焼結体の着色原因となる。そこで、セラミックシンチレータ１中のアルカリ金属元素量を５〜１５ｐｐｍの範囲とすると共に、リン量を５〜４０ｐｐｍの範囲に制御している。このような量のアルカリ金属元素およびリンが焼結体中に存在するように、酸硫化ルテチウム蛍光体粉末中のアルカリ金属元素やリンの残留量を制御することで、高純度・高密度でかつ透明性に優れるセラミックシンチレータ１を得ることが可能となる。セラミックシンチレータ１中のアルカリ金属元素量は６〜１０ｐｐｍの範囲とすることがより好ましく、またリン量は１０〜３０ｐｐｍの範囲とすることがより好ましい。【００２８】  セラミックシンチレータ１を構成する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体中のアルカリ金属元素量が１５ｐｐｍを超えても、またリン量が４０ｐｐｍを超えても、いずれの場合においてもセラミックシンチレータ１の着色が顕著になる。これによって、発光した光が吸収されて検出感度が低下する。一方、アルカリ金属元素量が５ｐｐｍ未満であっても、またリン量が５ｐｐｍ未満であっても、いずれの場合も焼結体中に酸硫化ルテチウム以外の異相（例えば未反応の希土類酸化物）が生じたり、また酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結性の低下に基づいて気孔や空隙等が生じる結果となる。これら異相や気孔等は焼結体内での光の散乱原因となることか���、セラミックシンチレータ１の検出感度を低下させる。【００２９】  異相や気孔等の焼結体内での体積比率は０．５％以下とすることが好ましく、さらには０．１％以下とすることが望ましい。また、焼結体の体色は透明性を維持し得る範囲であればよく、必ずしも無色透明である必要はない。アルカリ金属元素量およびリン量を上記した範囲内に制御することによって、優れた透光性を有する酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を再現性よく得ることができる。そして、このような酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体によれば、高純度・高密度でかつ透明性に優れるという特性（透光性）に基づいて、酸硫化ルテチウム蛍光体が本来有する高発光率特性を十分に生かして、セラミックシンチレータ１の高光出力化並びに高感度化を図ることが可能となる。【００３０】  この実施形態のセラミックシンチレータ１は、後述するようなＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器におけるＸ線検出素子等に使用されるものである。特に、高解像度化を実現するためにＸ線検出素子をより一層小型化したＸ線ＣＴ装置に好適である。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置の解像度を高めるためには、シンチレータを微細化してチャンネル数を増加させる必要がある。そして、微細形状に加工したシンチレータで高感度特性を得るためには、単位面積当りのＸ線吸収率もしくは発光効率を高めることが重要となる。【００３１】  上記したような特性が求められるシンチレータに対して、この実施形態のセラミックシンチレータ１はＸ線吸収係数が大きく、微細加工した場合においても十分な光出力が得られる酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を適用している。さらに、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体に高純度・高密度で透明性に優れるという特性を付与している。従って、図１に示したように、Ｘ線２の照射面１ａを微細化したセラミックシンチレータ１に好適である。このようなセラミックシンチレータ１を使用することによって、高解像度化したＸ線ＣＴ装置等を実現することが可能となる。【００３２】  上述したセラミックシンチレータ１は、例えばＸ線照射面１ａの形状を、幅Ｗ０．１〜１．０ｍｍ×長さＬ０．１〜３．０ｍｍというような微小形状とする場合に好適である。言い換えると、この実施形態の酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を適用することによって、上記したような微小形状のセラミックシンチレータ１であっても、十分な光出力を得ることができる。なお、セラミックシンチレータ１の厚さｔはＸ線２の照射量や照射強度等に応じて適宜に設定される。厚さｔは例えば１．０〜２．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。【００３３】  この実施形態のセラミックシンチレータ１は、例えば以下のようにして作製される。すなわち、前述したアルカリ金属元素量およびリン量を制御した酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を焼結して、セラミックシンチレータ１となる酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を作製する。酸硫化ルテチウム蛍光体粉末中のアルカリ金属元素量およびリン量は、焼成後の洗浄条件（酸洗浄や水洗の処理回数等）により制御することができる。【００３４】  酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を焼結するにあたっては、ホットプレスやＨＩＰ等の公知の焼結法を適用することができる。特に、高密度の焼結体を容易に得ることが可��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。ＨＩＰ法を適用した焼結工程は、まず酸硫化ルテチウム蛍光体粉末をラバープレスで適当な形に成形した後、金属容器等に充填封入してＨＩＰ処理を施すことにより実施する。この際のＨＩＰ条件については、ＨＩＰ温度は１４００〜１６００℃の範囲とすることが好ましい。また、ＨＩＰ圧力は９８ＭＰａ以上、ＨＩＰ時間は１〜１０時間とすることが好ましい。【００３５】  このような条件下でＨＩＰ処理を実施することによって、例えば相対密度（理論密度に対する比率）が９９．５％以上、さらには９９．８％以上の酸硫化ルテチウム蛍光体の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１に求められる透光性や光出力等の特性を満足させることができない。なお、焼結体の相対密度はアルキメデス法により測定した値を示すものとする。酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体は、必要に応じてブレードソーやワイヤーソー等で所望形状に加工した後、セラミックシンチレータ１として使用される。【００３６】  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、図２および図３を参照して説明する。図２は本発明の放射線検出器の一実施形態としてのＸ線検出器の概略構成を示す図である。同図に示すＸ線検出器３は、前述した実施形態のセラミックシンチレータ１、すなわち酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるセラミックシンチレータ（シンチレータチップ）１を蛍光発生手段として有している。なお、前述したようにセラミックシンチレータ１は矩形棒状のシンチレータチップに限られるものでなく、例えば複数のセグメントを縦横方向に多数集積したシンチレータブロック等であってもよい。【００３７】  矩形棒状のセラミックシンチレータ１は、一面を除いて反射膜４で覆われている。そして、セラミックシンチレータ１の反射膜４で覆われていない面に、接着層５を介してシリコンフォトダイオード６のような光電変換素子が取り付けられている。なお、セラミックシンチレータ１として、複数のセグメントを多数集積したシンチレータブロックを用いる場合には、各セグメントに対応させてシリコンフォトダイオード等が配置される。【００３８】  上述したＸ線検出器３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が発光する。セラミックシンチレータ１から放射された光はフォトダイオード６で検出される。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６により電気的出力に変換された後、出力端子７から出力される。【００３９】  図３は本発明の放射線検査装置の一実施形態としてのＸ線ＣＴ装置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検出器構造を基本とするＸ線検出器３を有している。図３に示すＸ線検出器３は、被検者１１の撮像部位を安置する円筒の内壁に沿って配置された複数のセラミックシンチレータ１を有している。図示を省略したフォトダイオードは、複数のセラミックシンチレータ１に対してそれぞれ接続されている。複数のセラミックシンチレータ１を有するＸ線���出器３が配置さ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。【００４０】  Ｘ線検出器３とＸ線管１２との間には、固定された被検者１１が配置される。Ｘ線検出器３とＸ線管１２は、固定された被検者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。このようにして、被検者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上に被検者画像１５として表示される。被検者画像１５は例えば被検者１１の断層像である。【００４１】  Ｘ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線検出器３のセラミックシンチレータ１として、微細化した場合でも十分な光出力が得られる酸硫化ルテチウム蛍光体の高純度・高密度で透明性に優れた焼結体を適用している。このため、Ｘ線検出感度を低下させることなく、高解像度化のためのチャンネル数の増加に対応することができる。すなわち、Ｘ線画像の画質や精度等を維持しつつ、より一層の高解像度化を図ったＸ線ＣＴ装置１０を実現することが可能となる。これらによって、Ｘ線ＣＴ装置１０による医療診断能等は大幅に向上する。【００４２】  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線非破壊検査装置等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等に対しても寄与するものである。【００４３】  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。
【実施例１】
【００４４】  まず、セラミックシンチレータの原料として、平均粒子径が１５μｍの酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末は、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２ＯＳの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１２ｐｐｍのＮａを含むものである。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により成形した。なお、酸硫化ルテチウム蛍光体粉末のリンおよびアルカリ金属元素の含有量は、前述したように酸硫化ルテチウム蛍光体の焼成後の洗浄条件により制御した。以下の実施例および比較例も同様である。【００４５】  上記した成形体を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Ａｒガスを加圧媒体として封入し、温度１６００℃、圧力２００ＭＰａ、処理時間３ｈｒの条件下でＨＩＰ処理を行った。ＨＩＰ焼結体の相対密度は９９．８％であった。このようなＨＩＰ焼結体を長さ３ｍｍ×幅１ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの形状に加工して、目的とするセラミックシンチレータ（シンチレータチップ）を作製した。シンチレータチップのＰ含有量とＮａ含有量を測定したところ、それぞれ１６ｐｐｍ、１１ｐｐｍであった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例２】
【００４６】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１６ｐｐｍのＫを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｋ含有量は１３ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例３】
【００４７】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１５ｐｐｍのＬｉを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｌｉ含有量は１３ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例４】
【００４８】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で２１ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として８ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は６ｐｐｍ、Ｎａ含有量は６ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例５】
【００４９】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で８５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１２ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は３７ｐｐｍ、Ｎａ含有量は１１ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例６】
【００５０】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９５Ｅｕ０．０５）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１２ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｎａ含有量は１１ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。
【実施例７】
【００５１】  セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９Ｔｂ０．０１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１２ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｎａ含有量は１１ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。【００５２】比較例１
セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で１０５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として１２ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は４９ｐｐｍ、Ｎａ含有量は１１ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。【００５３】比較例２
セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として６９ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｎａ含有量は５４ｐｐｍ、相対密度は９９．８％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。【００５４】比較例３
セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９９９Ｐｒ０．００１）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として３ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は３ｐｐｍ、Ｎａ含有量は２ｐｐｍ、相対密度は９９．２％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。【００５５】比較例４
セラミックシンチレータの原料として、（Ｌｕ０．９５Ｅｕ０．０５）２Ｏ２Ｓの組成を有し、かつ質量比で４５ｐｐｍのＰを含むと共に、アルカリ金属元素として６９ｐｐｍのＮａを含む酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用意した。この酸硫化ルテチウム蛍光体粉末を用いる以外は、上記した実施例１と同一条件の成形およびＨＩＰ処理によって、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体からなるシンチレータチップを作製した。このシンチレータチップのＰ含有量は１６ｐｐｍ、Ｎａ含有量は５４ｐｐｍ、相対密度は９９．６％であった。このようなセラミックシンチレータを後述する特性評価に供した。【００５６】  上記した実施例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を用いて、図２に示したＸ線検出器３をそれぞれ構成した。そして、管電圧が１２０ｋＶｐのＸ線を照射した際のＸ線検出感度（光出力）を測定した。Ｘ線の検出感度は、（Ｇｄ０．９９９Ｐｒ０．００１）Ｏ２Ｓ組成を有し、かつ形状が長さ３ｍｍ×幅１ｍｍ×厚さ２ｍｍのセラミックシンチレータ（シンチレータチップ）を比較試料として用い、この比較試料の光出力を１００とした場合の相対値として求めた。Ｘ線の検出感度（光出力）を表１に示す。【００５７】
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【００５８】  表１から明らかなように、実施例１〜７による酸化ルテチウム製セラミックシンチレータは、いずれも従来の酸化ガドリニウム製セラミックシンチレータに比べて光出力に優れていることが分かる。一方、リンおよびアルカリ金属元素の少なくとも一方の含有量が本発明の範囲を超える酸化ルテチウム製セラミックシンチレータ（比較例１、２、４）は、いずれも光出力が劣っている。これは酸化ルテチウム蛍光体の焼結体が茶色に着色していたためである。また、リンおよびアルカリ金属元素の含有量が本発明の範囲未満の酸化ルテチウム製セラミックシンチレータ（比較例３）も光出力が劣っている。これは酸化ルテチウム蛍光体の焼結体の密度が低く、これにより焼結体内部で光が散乱したためである。
【実施例８〜１４】
【００５９】  表２に示すＰｒ組成、Ｐ含有量、アルカリ元素含有量を有する（Ｌｕ１−ａＰｒａ）２Ｏ２Ｓ蛍光体の焼結体を、それぞれ実施例１と同様にして作製した。焼結体中のＰ含有量およびアルカリ元素含有量は、原料粉末中のＰ量やアルカリ元素量等に基づいて制御した。これら各焼結体の相対密度は表２に示す通りである。このような酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を用いてシンチレータチップ（実施例１と同一形状）を作製し、それぞれ実施例１と同様にしてＸ線の検出感度（光出力／比較試料の光出力を１００とした場合の相対値）を測定した。これらの測定結果を表２に併せて示す。
【００６０】
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【実施例１５〜２５】
【００６１】  表３に示すＥｕ組成、Ｐ含有量、アルカリ元素含有量を有する（Ｌｕ１−ａＥｕａ）２Ｏ２Ｓ蛍光体の焼結体を、それぞれ実施例１と同様にして作製した。焼結体中のＰ含有量およびアルカリ元素含有量は、原料粉末中のＰ量やアルカリ元素量等に基づいて制御した。これら各焼結体の相対密度は表３に示す通りである。このような酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を用いてシンチレータチップ（実施例１と同一形状）を作製し、それぞれ実施例１と同様にしてＸ線の検出感度（光出力／比較試料の光出力を１００とした場合の相対値）を測定した。これらの測定結果を表３に併せて示す。
【００６２】
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【実施例２６〜３６】
【００６３】  表４に示すＴｂ組成、Ｐ含有量、アルカリ元素含有量を有する（Ｌｕ１−ａＴｂａ）２Ｏ２Ｓ蛍光体の焼結体を、それぞれ実施例１と同様にして作製した。焼結体中のＰ含有量およびアルカリ元素含有量は、原料粉末中のＰ量やアルカリ元素量等に基づいて制御した。これら各焼結体の相対密度は表４に示す通りである。このような酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体を用いてシンチレータチップ（実施例１と同一形状）を作製し、それぞれ実施例１と同様にしてＸ線の検出感度（光出力／比較試料の光出力を１００とした場合の相対値）を測定した。これらの測定結果を表４に併せて示す。
【００６４】
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【産業上の利用可能性】
【００６５】  本発明によれば、酸硫化ルテチウム蛍光体の焼結体が適量のアルカリ金属元素およびリンを含有していることに基づいて、高純度・高密度で透明性に優れたセラミックシンチレータを提供することができる。本発明のセラミックシンチレータは、酸硫化ルテチウム蛍光体が本来有する高発光効率等の特性を十分に発揮させることを可能にしたものであり、これによって小型化した場合においても光出力ひいてはＸ線検出感度を向上させることができる。このようなセラミックシンチレータを用いた放射線検出器および放射線検出装置は、放射線検査画像のより一層の高解像度化等を実現するものであり、これにより例えば医療診断や工業用非破壊検査の高精度化等に大きく寄与する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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