シンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法
【課題】容易に製造でき、且つ良好な位置分解能を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法を提供する。
【解決手段】シンチレータは、複数の光遮断面２０を備えている。複数の光遮断面２０は、第１の方向に沿って互いに間隔をあけて形成された複数の改質ライン２２を有している。複数の改質ライン２２は、結晶塊１０の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成された複数の改質領域２３からなる。複数の改質領域２３は、第１の方向及び該第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されている。
【解決手段】シンチレータは、複数の光遮断面２０を備えている。複数の光遮断面２０は、第１の方向に沿って互いに間隔をあけて形成された複数の改質ライン２２を有している。複数の改質ライン２２は、結晶塊１０の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成された複数の改質領域２３からなる。複数の改質領域２３は、第１の方向及び該第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、容易に製造でき、且つ高い位置分解能を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法が開示されている。特許文献１に記載された放射線検出器は、複数の改質領域を含むシンチレータと、シンチレータの表面と光学的に結合された複数の光検出器とを備える。複数の改質領域は、シンチレータとなる結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成される。
【０００３】
特許文献２に記載されたシンチレータは、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備える。結晶塊の内部には、複数の改質領域が形成されている。複数の改質領域は、所定の方向を長手方向とする細長形状を各々呈しており、結晶塊における該長手方向と交差する二次元方向に互いに間隔をあけて配置されている。
【０００４】
特許文献３に記載されたシンチレータは、複数の散乱領域を有する。各散乱領域は、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成され、結晶塊の内部において或る軸線と平行な２以上の面方向に沿って各々延在し互いに交差する２つ以上のクラックからなる。
【０００５】
特許文献４には、レーザ技術を用いて検知器又は光ガイドを作成する方法が開示されている。特許文献４に記載された方法は、レーザ技術を用いてターゲット媒体内にマイクロボイドを形成することによりターゲット媒体を光学的に分断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７０９７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９３７５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３９３８３号公報
【特許文献４】特表２００７−５２５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＥＴ装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）には、例えば、図２３に示される放射線検出器１００が用いられている。この放射線検出器１００は、複数のシンチレータセル１１１の間に反射材１１２を配置して形成されたシンチレータ１１０と、該シンチレータ１１０の端面１１０ａに光学的に結合された光検出器１２０とを備えている。このような構造を有する放射線検出器１００において、位置分解能を向上させるためには、個々のシンチレータセル１１１を小さくする必要がある。しかし、機械的な加工によりシンチレータセル１１１を製造するときには、加工可能なシンチレータセル１１１の大きさに限界がある。さらに、複数の小さいシンチレータセル１１１を組み立てる工程は、多くの時間を要し、製造コストが増加する。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、容易に製造でき、且つ良好な位置分解能特性を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータ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】
上述した課題を解決するために、本発明によるシンチレータは、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器にシンチレーション光を提供するシンチレータであって、複数の光遮断面を備え、該複数の光遮断面のそれぞれは、当該光遮断面に沿った第１の方向に互いに間隔をあけて形成された複数の改質ラインを有し、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなり、複数の改質領域は、各改質ラインにおいて第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上述したシンチレータは、複数の光遮断面を備えている。このような構成により、シンチレータは、複数のシンチレータセルに分離される。複数の光遮断面のそれぞれは複数の改質ラインを有し、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなる。従って、複数のシンチレータセルを作成するためにシンチレータを機械的に加工し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、上述したシンチレータによれば、複数のシンチレータセルを容易に製造することができる。また、上述したシンチレータでは、複数の改質領域が互いに重なり合うように形成されているので、複数の改質領域が互いに離れて形成される場合と比較して、複数の改質領域を密に形成することが可能になる。これにより、各光遮断面においてシンチレーション光をより効果的に遮断することができる。従って、或るシンチレータセルにおいて発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセルへ漏れ出ることを抑制できるので、良好な位置分解能を実現できる。
【００１１】
また、上述したシンチレータにおいて、複数の光遮断面は、第２の方向に互いに隣り合う第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを含み、第１の光遮断領域及び第２の光遮断領域のそれぞれは、複数の改質ラインを含み、第１の光遮断領域は、第１の方向にレーザ光を進行させることにより形成され、第２の光遮断領域は、第１の方向とは逆の方向にレーザ光を進行させることにより形成されていてもよい。このような構成によれば、第１の光遮断領域に含まれる改質ラインと、第２の光遮断領域に含まれる改質ラインとを、シンチレータの深さ方向に連続させることができる。従って、各光遮断面においてシンチレーション光を更に確実に遮断することができ、より良好な位置分解能を実現できる。
【００１２】
また、本発明による放射線検出器は、上述した何れかのシンチレータと、結晶塊の表面と光学的に結合された光検出器又は位置検出型光検出器とを備えることを特徴とする。この放射線検出器は上記シンチレータを備えるので、容易に製造でき、且つ高い位置分解能を実現できる。
【００１３】
また、本発明によるシンチレータの製造方法は、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器にシンチレーション光を提供するシンチレータを製造する方法であって、結晶塊の内部において、第１の方向に互いに間隔をあけて複数の改質ラインを形成することにより、該複数の改質ラインを各々有する複数の光遮断面を形成する光遮断面形成工程を含み、光遮断面形成工程は、結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより改質ラインを形成する改質ライン形成工程を含み、改質ライン形成工程において、複数の改質領域が第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように該複数の改質領域を形成することを特徴とする。
【００１４】
上述したシンチレータの製造方法では、複数の光遮断面を結晶塊の内部に形成する。これにより、シンチレータは、複数のシンチレータセルに分離される。複数の光遮断面のそれぞれは、複数の改質ラインを形成することにより形成され、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより形成される。従って、複数のシンチレータセルを作成するためにシンチレータを機械的に加工し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、上述したシンチレータの製造方法によれば、複数のシンチレータセルを容易に製造することができる。また、上述したシンチレータの製造方法では、複数の改質領域を互いに重なり合うように形成するので、複数の改質領域を互いに離して形成する場合と比較して、複数の改質領域を密に形成することが可能になる。これにより、各光遮断面においてシンチレーション光をより効果的に遮断することができる。従って、或るシンチレータセルにおいて発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセルへ漏れ出ることを抑制できるので、良好な位置分解能を実現できる。
【００１５】
また、上述したシンチレータの製造方法では、光遮断面形成工程において、複数の改質ラインをそれぞれ含む第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを第２の方向に互いに隣り合うように形成し、第１の光遮断領域を形成する際に、第１の方向にレーザ光を進行させることにより複数の改質ラインを形成し、第２の光遮断領域を形成する際に、第１の方向とは逆の方向にレーザ光を進行させることにより複数の改質ラインを形成してもよい。このような製造方法によれば、第１の光遮断領域に含まれる改質ラインと、第２の光遮断領域に含まれる改質ラインとを、シンチレータの深さ方向に連続させることができる。従って、各光遮断面においてシンチレーション光を更に確実に遮断することができ、より良好な位置分解能を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、容易に製造でき、且つ良好な位置分解能を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るシンチレータの概観を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るシンチレータの光遮断面を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための製造装置を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係るシンチレータを製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図６】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図７】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を詳細に説明するための図である。
【図９】第２実施形態に係るシンチレータを製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態に係るシンチレータを製造する一工程を詳細に説明するための図である。
【図１３】第１実施例に係る改質ラインを形成した様子を示す断面写真である。
【図１４】（ａ）は第２実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１５】（ａ）は第３実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１６】（ａ）は第４実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１７】（ａ）は第５実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１８】（ａ）は第６実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１９】第７実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真である。
【図２０】（ａ）は第７実施例に係る光遮断面を形成した二次元シンチレータの写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成した二次元シンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図２１】（ａ）は第７実施例に係る光遮断面を形成した三次元シンチレータの写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成した三次元シンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図２２】三次元シンチレータと光検出器との配置を説明するための斜視図である。
【図２３】従来の放射線検出器の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
本実施形態に係るシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出器１の概観を示す斜視図である。本実施形態に係る放射線検出器１は、シンチレータ２のほか、シンチレータ２の端面１０ａと光学的に結合される複数の光検出器３を有している。
【００２０】
シンチレータ２は、光検出器３にシンチレーション光を提供するための部材である。シンチレータ２は、ガンマ線などの放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊１０により構成されている。この結晶塊１０は、略直方体状の外形形状を有している。シンチレータ２は、結晶塊１０に入射した放射線を吸収し、その線量に応じた強さのシンチレーション光を発生する。結晶塊１０は、例えばＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＰｒがドープされたＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）などのいずれかの結晶によって好適に構成される。
【００２１】
複数の光検出器３は、例えば、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、あるいはＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ‐Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ）といった半導体光検出器により好適に構成される。また、複数の光検出器３は、位置検出型光検出器により構成されてもよい。なお、ＭＰＰＣは、複数のガイガーモードＡＰＤのピクセルから成るフォトンカウンティングデバイスである。本実施形態の放射線検出器１は、１６個の光検出器３を備えており、結晶塊１０の端面１０ａに取付けられている。これにより、１６個の光検出器３は結晶塊１０の端面１０ａと光学的に結合されている。より具体的には、結晶塊１０の端面１０ａに取付けられた１６個の光検出器３は、端面１０ａを縦４列、横４列の合計１６箇所の正方形領域に分割したそれぞれの領域に配置され、一つの二次元半導体光検出器アレイを構成している。結晶塊１０の内部において発生したシンチレーション光は、その発生位置に応じて各光検出器３へ配分され、各光検出器３からの出力比に基づいて、シンチレーション光の発生位置が特定される。
【００２２】
ここで、本実施形態に係るシンチレータ２について詳細に説明する。図１に示されるように、シンチレータ２は、複数の光遮断面２０と、複数の光検出器３が光学的に結合されている端面１０ａと、端面１０ａの反対側にある端面１０ｂとを備えている。光遮断面２０は、端面１０ｂ側から見て格子状に形成されている。シンチレータ２は、複数の光遮断面２０により複数のシンチレータセル３０に分離されている。なお、理解を容易にするため、図１及び図２には、ＸＹＺ直交座標系が示されている。本実施形態において、Ｚ軸方向はシンチレータ２の深さ方向（第２の方向）であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向はシンチレータ２の深さ方向と直交する方向（第１の方向）である。
【００２３】
図２は、シンチレータ２におけるＸＺ平面に平行な面で光遮断面２０を切断した断面の一部を拡大した図である。図２に示されるように、光遮断面２０は、複数の光遮断領域２１から構成されている。各光遮断領域２１は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に延びるように形成されている。光遮断領域２１を形成するとき、レーザ光は端面１０ｂからシンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に沿って照射され、深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進行（スキャン）される。すなわち、光遮断領域２１は、レーザ光の進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に延びるように形成されている。また、複数の光遮断領域２１のそれぞれは、端面１０ｂからの距離が互いに異なるように形成されており、深さ方向（Ｚ軸方向）に互いに隣り合っている。
【００２４】
複数の光遮断領域２１のそれぞれは、複数の改質ライン２２を含んでいる。これらの改質ライン２２は、レーザ光の進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに間隔をあけて形成されている。なお、一の改質ライン２２の端部は、該改質ライン２２と隣り合う他の改質ライン２２の端部と連結されていてもよい。
【００２５】
複数の改質ライン２２のそれぞれは、複数の改質領域２３によって構成されている。これらの改質領域２３は、例えば、屈折率が周囲と異なる領域、光を散乱する領域、および回折型レンズを構成する領域のうち少なくとも一つの領域からなる。改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。さらに、改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。すなわち、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進むに従って、改質領域２３はシンチレータ２の端面１０ｂに近づくように形成されている。なお、一の光遮断領域２１の改質ライン２２と、該光遮断領域２１と隣り合う他の光遮断領域２１の改質ライン２２とは、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に対して傾く方向が互いに逆になるように形成されていてもよい。すなわち、一の光遮断領域２１ではＸ軸の正方向に進むに従って端面１０ｂに近づくように改質ライン２２が形成され、該光遮断領域２１と隣り合う他の光遮断領域２１ではＸ軸の負方向に進むに従って端面１０ｂに近づくように改質ライン２２が形成されていてもよい。
【００２６】
上述した光遮断面２０は、以下に説明する方法により形成される。図３は、複数の光遮断面２０を含むシンチレータ２を製造する一工程を説明するための図であり、この工程に使用されるレーザ加工装置２００の構成を示している。
【００２７】
レーザ加工装置２００は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源２０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源２０１を制御するレーザ光源制御部２０２と、レーザ光Ｌの光路上に設けられたシャッタ２０３と、レーザ光Ｌの反射機能を有し且つレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー２０４と、ダイクロイックミラー２０４で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レンズ２０５と、集光用レンズ２０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される結晶塊１０が載置される載置台２０７と、載置台２０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ２０９と、載置台２０７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ２１１と、載置台２０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ２１３と、これら３つのステージ２０９，２１１，２１３の移動を制御するステージ制御部２１５とを備える。
【００２８】
なお、Ｚ軸方向は、結晶塊１０に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向となる。したがって、Ｚ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させることにより、結晶塊１０の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることができる。また、この集光点ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向への各移動は、結晶塊１０をＸ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させることによりそれぞれ行う。
【００２９】
レーザ光源２０１はパルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源２０１に用いることができるレーザとして、この他、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレーザがある。なお、結晶塊１０の加工にはパルスレーザ光が好適である。
【００３０】
パルスレーザ光としてはナノ秒パルスレーザ光等が挙げられる。ナノ秒のレーザパルスは、複数の改質領域２３からなる改質ライン２２を好適に形成できる。また、レーザ光をダブルパルス照射して改質領域を形成することもできる。
【００３１】
レーザ加工装置２００はさらに、載置台２０７に載置された結晶塊１０を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源２１７と、ダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ２１９とを備える。ビームスプリッタ２１９と集光用レンズ２０５との間にダイクロイックミラー２０４が配置されている。ビームスプリッタ２１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察用光源２１７から発生した可視光線はビームスプリッタ２１９で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５を透過し、結晶塊１０の被加工部位を照明する。
【００３２】
レーザ加工装置２００はさらに、ビームスプリッタ２１９、ダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５と同じ光軸上に配置されたＣＣＤカメラ２２１及び結像レンズ２２３を備える。被加工部位を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ２０５、ダイクロイックミラー２０４、ビームスプリッタ２１９を透過し、結像レンズ２２３で結像されてＣＣＤカメラ２２１で撮像され、撮像データとなる。
【００３３】
レーザ加工装置２００はさらに、ＣＣＤカメラ２２１から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部２２５と、レーザ加工装置２００全体を制御する全体制御部２２７と、モニタ２２９とを備える。撮像データ処理部２２５は、撮像データを基にして観察用光源２１７で発生した可視光の焦点を結晶塊１０上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部２１５がＺ軸ステージ２１３を移動制御することにより、可視光の焦点が結晶塊１０に合うようにする。よって、撮像データ処理部２２５はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部２２５は、撮像データを基にして結晶塊１０の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部２２７に送られ、全体制御部２２７で各種処理がなされ、モニタ２２９に送られる。これにより、モニタ２２９に拡大画像等が表示される。
【００３４】
全体制御部２２７には、ステージ制御部２１５からのデータ、撮像データ処理部２２５からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部２０２、シャッタ２０３、観察用光源２１７及びステージ制御部２１５を制御することにより、レーザ加工装置２００全体を制御する。よって、全体制御部２２７はコンピュータユニットとして機能する。
【００３５】
レーザ加工装置２００はさらに、集光用レンズ２０５に接続されたレンズ駆動部２３０を備える。レンズ駆動部２３０は、ピエゾ素子２３１とのこぎり波発生装置２３２とを含んでいる。のこぎり波発生装置２３２から所定の振幅と周波数とに設定された電圧がピエゾ素子２３１に印加される。ピエゾ素子２３１は、印加された電圧の振幅と周波数とに基づいて、集光用レンズ２０５をレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）に駆動する。
【００３６】
続いて、本実施形態に係るシンチレータ２の製造方法について説明する。図４は、上述したレーザ加工装置２００を用いてシンチレータ２の結晶塊１０を製造する方法を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、結晶塊１０をレーザ加工装置２００の載置台２０７上に載置する。そして、観察用光源２１７から可視光を発生させて結晶塊１０を照明する。照明された結晶塊１０の表面（例えば端面１０ｂ）をＣＣＤカメラ２２１により撮像する。ＣＣＤカメラ２２１により撮像された撮像データは、撮像データ処理部２２５に送られる。この撮像データに基づいて、撮像データ処理部２２５は観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置するような焦点データを演算する。この焦点データは、ステージ制御部２１５に送られる。ステージ制御部２１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させる。これにより、観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置する（Ｓ１０１）。なお、撮像データ処理部２２５は、撮像データに基づいて結晶塊１０の表面の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部２２７を介してモニタ２２９に送られ、これによりモニタ２２９に結晶塊１０の表面の拡大画像が表示される。
【００３８】
次に、改質予定点が結晶塊１０の内部に設定される。この改質予定点は、複数の改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐの目標位置となる点である。図５に示されるように、改質予定点２４は、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に沿って所定のピッチで設定されている。このピッチは、改質予定点２４に改質領域２３を形成したときに、隣り合う改質領域２３が互いに重なり合うような距離に設定されている。この間隔をＸ軸方向の加工ピッチという。また、改質予定点２４は、初期位置からレーザ光Ｌの照射面（端面１０ｂ）側に向かう方向に沿って所定のピッチで設定されている。このピッチは、改質予定点２４に改質領域２３を形成したときに、隣り合う改質領域２３が互いに重なり合うような距離に設定されている。この間隔をＺ軸方向の加工ピッチという。すなわち、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進むに従って、改質予定点２４はレーザ光Ｌの照射面（端面１０ｂ）に近づくように設定されている。
【００３９】
レーザ光Ｌの移動速度と、レーザのパルス幅と、集光用レンズ２０５を駆動させる周波数及び振幅とを所定の値に設定することにより、先に設定した改質予定点２４の位置にレーザ光Ｌを照射して改質領域２３を形成することができる。第１実施形態に係るシンチレータ２の製造方法の条件は、例えば、以下の通りである。
・レーザ光源…Ｎｄ：ＹＡＧレーザ ２次高調波
・レーザ波長…５３２［ｎｍ］
・レーザ周波数…１０［ｋＨｚ］
・レーザパルス幅…１０［ｎｓｅｃ］
・集光エネルギー…４０〜９０［μＪ］
・スキャン速度…５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
・のこぎり波の周波数…５００［Ｈｚ］
・ピエゾ素子の移動量…１３０［μｍ］
【００４０】
続いて、図６に示されるように、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐが、結晶塊１０の内部における一つの改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｘ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１及びＺ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１０３）。この状態でシャッタ２０３を開いてレーザ光Ｌを照射し、改質予定点２４におけるシンチレータ材料を改質（アモルファス化、または微小な亀裂を発生）させることによって、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成する。
【００４１】
そして、Ｘ軸ステージ２１３により結晶塊１０をＸ軸方向に一定速度で移動させると同時に、集光用レンズ２０５をレンズ駆動部２３０（図示せず）によりＺ軸方向に所定の周波数と振幅とで駆動させる（Ｓ１０５）と、図７に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７、改質ライン形成工程）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。
【００４２】
この工程を図８を用いて詳細に説明する。集光用レンズ２０５が駆動されると、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置が変化する。すなわち、加工初期位置に改質領域２３を形成したのち、所定時間が経過すると、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置は、Ｘ軸方向に所定距離Ｒ１だけ移動されると共に、端面１０ｂ側に距離Ｄ１だけ移動される。このときにレーザ光Ｌが照射されるため、該集光点Ｐの位置に改質領域２３が形成される。
【００４３】
続いて、他に形成すべき光遮断領域２１があるときは、直前に形成した光遮断領域２１よりも端面１０ｂ側に光遮断領域２１を形成する（Ｓ１１１：ＹＥＳ）。レーザ光Ｌの集光点Ｐを当該改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｚ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１１３）。そして、直前に形成した光遮断領域２１（第１の光遮断領域）の形成時におけるレーザ光Ｌの進行方向（第２の方向）とは逆の方向にレーザ光Ｌを進行させる。このとき、集光用レンズ２０５は、レンズ駆動部２３０により駆動される（Ｓ１０５）。これにより、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１（第２の光遮断領域）が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。以降、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、一の光遮断面２０を形成することができる（光遮断面形成工程）。
【００４４】
一の光遮断面２０を構成する全ての光遮断領域２１を形成し終えた後（Ｓ１１１：ＮＯ）、他に形成すべき光遮断面２０があるときは、Ｙ軸ステージにより結晶塊１０をＹ軸方向へ所定距離だけ移動させ（Ｓ１１７）、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、ＸＺ平面に沿う他の光遮断面２０を形成する。なお、ＸＹ平面に沿う光遮断面２０の全てを形成し終えると、次に、ＹＺ平面に沿う光遮断面２０を形成する。レーザ光Ｌの進行方向をＹ軸方向として、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１７を繰り返すことによって、ＹＺ平面に沿う複数の光遮断面２０を形成する。このとき、レーザ光ＬはＹ軸方向に沿って進行（スキャン）される。そして、複数の光遮断面２０の全てを形成し終えると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、この工程を終了する。
【００４５】
上述したように、レーザ光Ｌの集光によりその集光点Ｐで形成される改質領域２３と、次のレーザ光Ｌの集光によりその集光点Ｐで形成される改質領域２３とが、レーザ光Ｌのシンチレータ２に対する相対的なスキャン方向及びレーザスキャン方向に垂直で且つレーザ光Ｌの入射の方向（レーザ光Ｌの光軸方向）で互いに重なり合うようにレーザ光Ｌをシンチレータ２に対して相対的にスキャンし、これを繰り返すことで改質ライン２２からなり、その改質ライン２２に沿ってシンチレーション光を遮断する光遮断領域２１を形成することが可能となる。
【００４６】
次に、本実施形態に係るシンチレータ、放射線検出器及びシンチレータの製造方法の作用効果について説明する。本実施形態に係るシンチレータ２は、シンチレータ２を複数のシンチレータセル３０に光学的に分離する光遮断面２０を有している。この光遮断面２０は複数の改質ライン２２を含んで構成され、各改質ライン２２の改質領域２３は、シンチレータ２の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成される。従って、シンチレータを機械的に加工することにより複数のシンチレータセルを形成し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、本実施形態によるシンチレータ２は、容易に製造されることができる。
【００４７】
また、シンチレータ内に光遮断面を構成する複数の改質領域が形成されると、微小な亀裂が発生するときがある。この亀裂が発生すると、内部応力が生じるため、シンチレータの強度が低下する。本実施形態によるシンチレータ２によれば、複数の改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）及び該深さ方向と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。従って、微小な亀裂が発生して内部応力が生じても、改質領域２３が重なり合っているため内部応力を緩和することが可能となる。従って、シンチレータ２の破損を抑制することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係るシンチレータ２によれば、上述したように改質領域２３を形成することによりシンチレータ２の破損を抑制できる。そのため、複数の改質領域を互いに離して形成した場合と比較して、改質領域２３を密に形成することが可能となる。これにより、光遮断面２０においてシンチレーション光をより確実に遮断することができる。従って、一のシンチレータセル３０において発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセル３０へ漏れ出ることを抑制できるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００４９】
また、本実施形態に係るシンチレータ２によれば、光遮断面２０は複数の改質ライン２２を含んで構成され、各改質ライン２２の改質領域２３は、シンチレータ２の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成される。これにより、シンチレータ２は複数のシンチレータセル３０に分離される。これにより、本実施形態に係るシンチレータ２は、シンチレータを機械的に加工して複数のシンチレータセルを形成する場合と比較して、個々のシンチレータセル３０を小さくすることが可能となるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００５０】
また、本実施形態では、第１の光遮断領域２１を形成するときのレーザ光Ｌの進行方向と、該第１の光遮断領域２１と隣り合う第２の光遮断領域２１を形成するときのレーザ光Ｌの進行方向とは、互いに逆になっている。このようにして複数の光遮断領域２１を形成することにより、第１の光遮断領域２１に含まれる改質ライン２２と、第２の光遮断領域２１に含まれる改質ライン２２とを、シンチレータ２の深さ方向に連続させることができる。これにより、内部応力をより効果的に緩和することが可能となるので、改質領域２３を更に密に形成することが可能となる。従って、一のシンチレータセル３０において発生したシンチレーション光が、隣り合うシンチレータセル３０へ漏れ出ることをより確実に抑制できるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るシンチレータの製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るシンチレータ及び放射線検出器の構成は、上述した第１実施形態に係るシンチレータ２及び放射線検出器１の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
図９は、上述したレーザ加工装置２００を用いてシンチレータ２の結晶塊１０を製造する方法を示すフローチャートである。第１実施形態に係るシンチレータの製造方法では、ステップ１０５において、レーザ光Ｌのシャッタを開き、ステージをＸ軸方向又はＹ軸方向に一定速度で移動させると同時に、集光用レンズ２０５をＺ軸方向に駆動させている。一方、本実施形態ではレーザ光Ｌのシャッタを開き、ステージをＸ軸方向又はＹ軸方向に一定速度で移動させる（Ｓ１０６）。すなわち、集光用レンズ２０５をＺ軸方向に駆動させることなく、光遮断面２０を形成する。
【００５３】
まず、結晶塊１０をレーザ加工装置２００の載置台２０７上に載置する。そして、観察用光源２１７から可視光を発生させて結晶塊１０を照明する。照明された結晶塊１０の表面（例えば端面１０ｂ）をＣＣＤカメラ２２１により撮像し、撮像データは撮像データ処理部２２５に送られる。この撮像データに基づいて、撮像データ処理部２２５は観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置するような焦点データを演算する。ステージ制御部２１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させる。これにより、観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置する（Ｓ１０１）。
【００５４】
続いて、図１０に示されるように、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐが、結晶塊１０の内部における一つの改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｘ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１及びＺ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１０３）。この状態でシャッタ２０３を開いてレーザ光Ｌを照射し、改質予定点２４におけるシンチレータ材料を改質（アモルファス化、または微小な亀裂を発生）させることによって、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成する。そして、Ｘ軸ステージ２１３により結晶塊１０をＸ軸方向に一定速度で移動させると（Ｓ１０６）、図１１に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。
【００５５】
集光点Ｐの位置を一定の深さに保ったままで改質領域２３が形成される原理を、図１２を用いて詳細に説明する。まず、図１２（ａ）に示されるように、初期位置にレーザ光Ｌを照射し、改質領域２３を形成する。これにより初期位置における改質領域２３の近傍領域２３ａの加工閾値が低下する。次に、図１２（ｂ）に示されるように、初期位置における改質領域２３に重なる位置に集光点Ｐを移動させ、レーザ光Ｌを照射する。既に形成された改質領域２３においてレーザ光Ｌが散乱されるが、初期位置における改質領域２３の近傍領域２３ａの加工閾値が低下しているため、集光点Ｐの上部で次の改質領域２３が形成される。以下、この工程を繰り返すことでレーザ照射面側に向かうように連続した改質領域２３を形成することができる。そして、図１２（ｃ）に示されるように、ある程度レーザ照射面側に改質領域２３が形成されると、集光点Ｐの上部において改質領域２３は形成されない。このときには、本来の集光用レンズ２０５の集光点Ｐ付近に改質領域２３が形成される。
【００５６】
続いて、他に形成すべき光遮断領域２１があるときは、直前に形成した光遮断領域２１よりも端面１０ｂ側に光遮断領域２１を形成する（Ｓ１１１：ＹＥＳ）。レーザ光Ｌの集光点Ｐを当該改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｚ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１１３）。そして、直前に形成した光遮断領域２１の形成時におけるレーザ光Ｌの進行方向と逆の方向にレーザ光Ｌを進行させる（Ｓ１０５）。これにより、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。以降、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、一の光遮断面２０を形成することができる。
【００５７】
一の光遮断面２０を構成する全ての光遮断領域２１を形成し終えた後（Ｓ１１１：ＮＯ）、他に形成すべき光遮断面２０があるときは、Ｙ軸ステージにより結晶塊１０をＹ軸方向へ所定距離だけ移動させ（Ｓ１１７）、上述したステップＳ１０３〜Ｓ１１１を繰り返すことによって、ＸＺ平面に沿う他の光遮断面２０を形成する。ＸＹ平面に沿う光遮断面２０の全てを形成し終えると、次に、ＹＺ平面に沿う光遮断面２０を形成する。ＹＺ平面に沿う光遮断面２０は、レーザ光Ｌの進行方向をＹ軸方向として、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１７を繰り返すことによって、ＹＺ平面に沿う複数の光遮断面２０を形成する。複数の光遮断面２０の全てを形成し終えると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、この工程を終了する。そして、第２実施形態に係るシンチレータの製造方法の条件は、例えば、以下の通りである。
・レーザ光源…Ｎｄ：ＹＡＧレーザ ２次高調波
・レーザ波長…５２３［ｎｍ］
・レーザ周波数…１０［ｋＨｚ］
・レーザパルス幅…１０〜２０ｎｓｅｃ
・集光エネルギー…４０〜９０μＪ
・スキャン速度…５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
【００５８】
本実施形態のように、集光用レンズ２０５を駆動させずに光遮断面２０を形成したシンチレータ２であっても、上述した第１実施形態に係るシンチレータ２の効果を好適に得ることができる。加えて、本実施形態に係るシンチレータの製造方法によれば、レンズ駆動部２３０を有しないレーザ加工装置２００であっても、上述した光遮断面２０を形成することができる。
【００５９】
（第１実施例）
本発明者は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法を用いてシンチレータ２を実際に作製した。図１３は、図４に示したシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に複数の改質ライン２２を形成した様子を示す断面写真である。結晶塊１０を構成する結晶は、ＬＹＳＯ結晶である。ここでは、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）は一定とし、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）における加工ピッチをそれぞれ異なる４つの値に設定して、複数の改質ライン２２を形成した。図１３（ａ）は加工ピッチが５０μｍであり、図１３（ｂ）は加工ピッチが３０μｍであり、図１３（ｃ）は加工ピッチが１５μｍであり、図１３（ｄ）は加工ピッチが５μｍである。加工ピッチが小さくなるほど、隣り合った改質領域２３がレーザ光Ｌが照射された領域に影響を及ぼし、特に加工ピッチが５μｍのときには斜め上方に延びる改質ライン２２が形成されていることがわかった。
【００６０】
（第２実施例）
図１４（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が７０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が３０μｍである。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示されるような光遮断面２０を形成したシンチレータ２の位置分解能を示す写真である。図１４（ｂ）に示される写真は、シンチレータ２の端面１０ｂを縦２０列、横２０列の領域に分離し、端面１０ａに位置検出型光電子増倍管を光学的に結合した放射線検出器１に対して、ガンマ線を端面１０ｂに対して一様に照射して位置検出型光電子増倍管の出力を得ることにより得た。この図１４（ｂ）の写真に示すように、光点の間隔が広くなっている箇所が確認できる。この箇所には結晶の損傷が発生していると考えられる。結晶の損傷は、改質領域２３を形成したときに生じた微小な亀裂に起因する内部応力が発生し、それぞれの改質領域２３が重なり合って形成されていないために、該内部応力が緩和されず、結晶塊１０に損傷が発生したと考えられる。
【００６１】
（第３実施例）
図１５（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が４０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が３０μｍである。この図１５（ｂ）の写真に示すように、上述した第２実施例と同様に光点の間隔が広くなっている箇所が確認できる。従って、結晶塊１０に損傷が発生していると考えられる。
【００６２】
（第４実施例）
図１６（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が７０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が５０μｍである。この図１６（ｂ）の写真に示すように、光点は格子状に規則正しく配列されていないことがわかった。これは、光遮断面２０において光を遮断する効果が低いためである。光遮断面２０の効果が低い理由は、光遮断面２０を構成する改質領域２３が粗く形成されているためである。
【００６３】
（第５実施例）
図１７（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が４０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１７（ｂ）の写真に示すように、光点はほぼ格子状に配置され、光点の間隔も略均一である。従って、第２実施例、第３実施例において確認されたような結晶塊１０の内部の損傷は発生していないと考えられる。また、第４実施例において確認されたような光点の配置の歪も生じていないため、光遮断面２０によるシンチレーション光の遮断も十分であると思われる。なお、図１７（ｂ）に示した光点の配列において、上から１０行目のプロファイルの山と谷の比（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｖａｌｌｅｙ ｒａｔｉｏ）は２．４であった。
【００６４】
（第６実施例）
図１８（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が５μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１８（ａ）の断面写真に示すように、斜め上方に延びる改質ライン２２が形成されていることがわかった。さらに、一の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部が、他の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部と連結されていることもわかった。また図１８（ｂ）の写真に示すように、複数の光点が規則正しく配列されており、良好な位置分解能特性を有していることがわかった。また、図１８（ｂ）に示した光点の配列において、上から１０行目のプロファイルの山と谷の比（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｖａｌｌｅｙ ｒａｔｉｏ）は３．１である。これにより、上述した第５実施例によるシンチレータ２よりもより好適に光遮断面２０はシンチレーション光を遮断できていることがわかった。従って、本実施例の加工ピッチの条件によれば、良好な位置分解能を実現できるシンチレータ２を製造できることがわかった。
【００６５】
（第７実施例）
図１９は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。結晶塊１０を構成する結晶は、ＬＹＳＯ結晶である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が５μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１９の断面写真に示すように、斜め上方に延びる改質ライン２２が好適に形成されていることがわかった。さらに、一の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部が、他の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部と連結されていることもわかった。
【００６６】
図１９に示されるような光遮断面２０が形成された二次元シンチレータ５１を作製した。図２０（ａ）は、作成された二次元シンチレータ５１の概観を示す写真である。図２０（ｂ）に示される写真は、二次元シンチレータ５１の端面に位置検出型光電子増倍管を光学的に結合してシンチレーション光を読み出した様子を示す写真である。
【００６７】
また、図１９に示されるような光遮断面２０が形成された三次元シンチレータ６１を作製した。図２１（ａ）は、作成された三次元シンチレータ６１の概観を示す写真である。図２１（ｂ）は、図２２に示される放射線検出器６０のように、三次元シンチレータ６１のそれぞれの端面に複数のＭＰＰＣ６２を光学的に結合してシンチレーション光を読み出した様子を示す写真である。
【符号の説明】
【００６８】
１…放射線検出器、２…シンチレータ、３…光検出器、１０…結晶塊、１０ａ，１０ｂ…端面、２０…光遮断面、２１…光遮断領域、２２…改質ライン、２３…改質領域、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、容易に製造でき、且つ高い位置分解能を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法が開示されている。特許文献１に記載された放射線検出器は、複数の改質領域を含むシンチレータと、シンチレータの表面と光学的に結合された複数の光検出器とを備える。複数の改質領域は、シンチレータとなる結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成される。
【０００３】
特許文献２に記載されたシンチレータは、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備える。結晶塊の内部には、複数の改質領域が形成されている。複数の改質領域は、所定の方向を長手方向とする細長形状を各々呈しており、結晶塊における該長手方向と交差する二次元方向に互いに間隔をあけて配置されている。
【０００４】
特許文献３に記載されたシンチレータは、複数の散乱領域を有する。各散乱領域は、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成され、結晶塊の内部において或る軸線と平行な２以上の面方向に沿って各々延在し互いに交差する２つ以上のクラックからなる。
【０００５】
特許文献４には、レーザ技術を用いて検知器又は光ガイドを作成する方法が開示されている。特許文献４に記載された方法は、レーザ技術を用いてターゲット媒体内にマイクロボイドを形成することによりターゲット媒体を光学的に分断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７０９７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９３７５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３９３８３号公報
【特許文献４】特表２００７−５２５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＥＴ装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）には、例えば、図２３に示される放射線検出器１００が用いられている。この放射線検出器１００は、複数のシンチレータセル１１１の間に反射材１１２を配置して形成されたシンチレータ１１０と、該シンチレータ１１０の端面１１０ａに光学的に結合された光検出器１２０とを備えている。このような構造を有する放射線検出器１００において、位置分解能を向上させるためには、個々のシンチレータセル１１１を小さくする必要がある。しかし、機械的な加工によりシンチレータセル１１１を製造するときには、加工可能なシンチレータセル１１１の大きさに限界がある。さらに、複数の小さいシンチレータセル１１１を組み立てる工程は、多くの時間を要し、製造コストが増加する。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、容易に製造でき、且つ良好な位置分解能特性を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータ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】
上述した課題を解決するために、本発明によるシンチレータは、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器にシンチレーション光を提供するシンチレータであって、複数の光遮断面を備え、該複数の光遮断面のそれぞれは、当該光遮断面に沿った第１の方向に互いに間隔をあけて形成された複数の改質ラインを有し、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなり、複数の改質領域は、各改質ラインにおいて第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上述したシンチレータは、複数の光遮断面を備えている。このような構成により、シンチレータは、複数のシンチレータセルに分離される。複数の光遮断面のそれぞれは複数の改質ラインを有し、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなる。従って、複数のシンチレータセルを作成するためにシンチレータを機械的に加工し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、上述したシンチレータによれば、複数のシンチレータセルを容易に製造することができる。また、上述したシンチレータでは、複数の改質領域が互いに重なり合うように形成されているので、複数の改質領域が互いに離れて形成される場合と比較して、複数の改質領域を密に形成することが可能になる。これにより、各光遮断面においてシンチレーション光をより効果的に遮断することができる。従って、或るシンチレータセルにおいて発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセルへ漏れ出ることを抑制できるので、良好な位置分解能を実現できる。
【００１１】
また、上述したシンチレータにおいて、複数の光遮断面は、第２の方向に互いに隣り合う第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを含み、第１の光遮断領域及び第２の光遮断領域のそれぞれは、複数の改質ラインを含み、第１の光遮断領域は、第１の方向にレーザ光を進行させることにより形成され、第２の光遮断領域は、第１の方向とは逆の方向にレーザ光を進行させることにより形成されていてもよい。このような構成によれば、第１の光遮断領域に含まれる改質ラインと、第２の光遮断領域に含まれる改質ラインとを、シンチレータの深さ方向に連続させることができる。従って、各光遮断面においてシンチレーション光を更に確実に遮断することができ、より良好な位置分解能を実現できる。
【００１２】
また、本発明による放射線検出器は、上述した何れかのシンチレータと、結晶塊の表面と光学的に結合された光検出器又は位置検出型光検出器とを備えることを特徴とする。この放射線検出器は上記シンチレータを備えるので、容易に製造でき、且つ高い位置分解能を実現できる。
【００１３】
また、本発明によるシンチレータの製造方法は、放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器にシンチレーション光を提供するシンチレータを製造する方法であって、結晶塊の内部において、第１の方向に互いに間隔をあけて複数の改質ラインを形成することにより、該複数の改質ラインを各々有する複数の光遮断面を形成する光遮断面形成工程を含み、光遮断面形成工程は、結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより改質ラインを形成する改質ライン形成工程を含み、改質ライン形成工程において、複数の改質領域が第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように該複数の改質領域を形成することを特徴とする。
【００１４】
上述したシンチレータの製造方法では、複数の光遮断面を結晶塊の内部に形成する。これにより、シンチレータは、複数のシンチレータセルに分離される。複数の光遮断面のそれぞれは、複数の改質ラインを形成することにより形成され、複数の改質ラインは、結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより形成される。従って、複数のシンチレータセルを作成するためにシンチレータを機械的に加工し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、上述したシンチレータの製造方法によれば、複数のシンチレータセルを容易に製造することができる。また、上述したシンチレータの製造方法では、複数の改質領域を互いに重なり合うように形成するので、複数の改質領域を互いに離して形成する場合と比較して、複数の改質領域を密に形成することが可能になる。これにより、各光遮断面においてシンチレーション光をより効果的に遮断することができる。従って、或るシンチレータセルにおいて発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセルへ漏れ出ることを抑制できるので、良好な位置分解能を実現できる。
【００１５】
また、上述したシンチレータの製造方法では、光遮断面形成工程において、複数の改質ラインをそれぞれ含む第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを第２の方向に互いに隣り合うように形成し、第１の光遮断領域を形成する際に、第１の方向にレーザ光を進行させることにより複数の改質ラインを形成し、第２の光遮断領域を形成する際に、第１の方向とは逆の方向にレーザ光を進行させることにより複数の改質ラインを形成してもよい。このような製造方法によれば、第１の光遮断領域に含まれる改質ラインと、第２の光遮断領域に含まれる改質ラインとを、シンチレータの深さ方向に連続させることができる。従って、各光遮断面においてシンチレーション光を更に確実に遮断することができ、より良好な位置分解能を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、容易に製造でき、且つ良好な位置分解能を実現できるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るシンチレータの概観を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るシンチレータの光遮断面を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための製造装置を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係るシンチレータを製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図６】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図７】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を詳細に説明するための図である。
【図９】第２実施形態に係るシンチレータを製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態に係るシンチレータを製造するための一工程を説明するための図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態に係るシンチレータを製造する一工程を詳細に説明するための図である。
【図１３】第１実施例に係る改質ラインを形成した様子を示す断面写真である。
【図１４】（ａ）は第２実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１５】（ａ）は第３実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１６】（ａ）は第４実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１７】（ａ）は第５実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１８】（ａ）は第６実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成したシンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図１９】第７実施例に係る光遮断面を形成した様子を示す断面写真である。
【図２０】（ａ）は第７実施例に係る光遮断面を形成した二次元シンチレータの写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成した二次元シンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図２１】（ａ）は第７実施例に係る光遮断面を形成した三次元シンチレータの写真であり、（ｂ）は光遮断面を形成した三次元シンチレータの位置分解能を評価するための写真である。
【図２２】三次元シンチレータと光検出器との配置を説明するための斜視図である。
【図２３】従来の放射線検出器の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
本実施形態に係るシンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出器１の概観を示す斜視図である。本実施形態に係る放射線検出器１は、シンチレータ２のほか、シンチレータ２の端面１０ａと光学的に結合される複数の光検出器３を有している。
【００２０】
シンチレータ２は、光検出器３にシンチレーション光を提供するための部材である。シンチレータ２は、ガンマ線などの放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊１０により構成されている。この結晶塊１０は、略直方体状の外形形状を有している。シンチレータ２は、結晶塊１０に入射した放射線を吸収し、その線量に応じた強さのシンチレーション光を発生する。結晶塊１０は、例えばＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＰｒがドープされたＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）などのいずれかの結晶によって好適に構成される。
【００２１】
複数の光検出器３は、例えば、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、あるいはＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ‐Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ）といった半導体光検出器により好適に構成される。また、複数の光検出器３は、位置検出型光検出器により構成されてもよい。なお、ＭＰＰＣは、複数のガイガーモードＡＰＤのピクセルから成るフォトンカウンティングデバイスである。本実施形態の放射線検出器１は、１６個の光検出器３を備えており、結晶塊１０の端面１０ａに取付けられている。これにより、１６個の光検出器３は結晶塊１０の端面１０ａと光学的に結合されている。より具体的には、結晶塊１０の端面１０ａに取付けられた１６個の光検出器３は、端面１０ａを縦４列、横４列の合計１６箇所の正方形領域に分割したそれぞれの領域に配置され、一つの二次元半導体光検出器アレイを構成している。結晶塊１０の内部において発生したシンチレーション光は、その発生位置に応じて各光検出器３へ配分され、各光検出器３からの出力比に基づいて、シンチレーション光の発生位置が特定される。
【００２２】
ここで、本実施形態に係るシンチレータ２について詳細に説明する。図１に示されるように、シンチレータ２は、複数の光遮断面２０と、複数の光検出器３が光学的に結合されている端面１０ａと、端面１０ａの反対側にある端面１０ｂとを備えている。光遮断面２０は、端面１０ｂ側から見て格子状に形成されている。シンチレータ２は、複数の光遮断面２０により複数のシンチレータセル３０に分離されている。なお、理解を容易にするため、図１及び図２には、ＸＹＺ直交座標系が示されている。本実施形態において、Ｚ軸方向はシンチレータ２の深さ方向（第２の方向）であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向はシンチレータ２の深さ方向と直交する方向（第１の方向）である。
【００２３】
図２は、シンチレータ２におけるＸＺ平面に平行な面で光遮断面２０を切断した断面の一部を拡大した図である。図２に示されるように、光遮断面２０は、複数の光遮断領域２１から構成されている。各光遮断領域２１は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に延びるように形成されている。光遮断領域２１を形成するとき、レーザ光は端面１０ｂからシンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に沿って照射され、深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進行（スキャン）される。すなわち、光遮断領域２１は、レーザ光の進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に延びるように形成されている。また、複数の光遮断領域２１のそれぞれは、端面１０ｂからの距離が互いに異なるように形成されており、深さ方向（Ｚ軸方向）に互いに隣り合っている。
【００２４】
複数の光遮断領域２１のそれぞれは、複数の改質ライン２２を含んでいる。これらの改質ライン２２は、レーザ光の進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに間隔をあけて形成されている。なお、一の改質ライン２２の端部は、該改質ライン２２と隣り合う他の改質ライン２２の端部と連結されていてもよい。
【００２５】
複数の改質ライン２２のそれぞれは、複数の改質領域２３によって構成されている。これらの改質領域２３は、例えば、屈折率が周囲と異なる領域、光を散乱する領域、および回折型レンズを構成する領域のうち少なくとも一つの領域からなる。改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。さらに、改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。すなわち、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進むに従って、改質領域２３はシンチレータ２の端面１０ｂに近づくように形成されている。なお、一の光遮断領域２１の改質ライン２２と、該光遮断領域２１と隣り合う他の光遮断領域２１の改質ライン２２とは、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）に対して傾く方向が互いに逆になるように形成されていてもよい。すなわち、一の光遮断領域２１ではＸ軸の正方向に進むに従って端面１０ｂに近づくように改質ライン２２が形成され、該光遮断領域２１と隣り合う他の光遮断領域２１ではＸ軸の負方向に進むに従って端面１０ｂに近づくように改質ライン２２が形成されていてもよい。
【００２６】
上述した光遮断面２０は、以下に説明する方法により形成される。図３は、複数の光遮断面２０を含むシンチレータ２を製造する一工程を説明するための図であり、この工程に使用されるレーザ加工装置２００の構成を示している。
【００２７】
レーザ加工装置２００は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源２０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源２０１を制御するレーザ光源制御部２０２と、レーザ光Ｌの光路上に設けられたシャッタ２０３と、レーザ光Ｌの反射機能を有し且つレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー２０４と、ダイクロイックミラー２０４で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レンズ２０５と、集光用レンズ２０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される結晶塊１０が載置される載置台２０７と、載置台２０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ２０９と、載置台２０７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ２１１と、載置台２０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ２１３と、これら３つのステージ２０９，２１１，２１３の移動を制御するステージ制御部２１５とを備える。
【００２８】
なお、Ｚ軸方向は、結晶塊１０に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向となる。したがって、Ｚ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させることにより、結晶塊１０の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることができる。また、この集光点ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向への各移動は、結晶塊１０をＸ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させることによりそれぞれ行う。
【００２９】
レーザ光源２０１はパルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源２０１に用いることができるレーザとして、この他、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレーザがある。なお、結晶塊１０の加工にはパルスレーザ光が好適である。
【００３０】
パルスレーザ光としてはナノ秒パルスレーザ光等が挙げられる。ナノ秒のレーザパルスは、複数の改質領域２３からなる改質ライン２２を好適に形成できる。また、レーザ光をダブルパルス照射して改質領域を形成することもできる。
【００３１】
レーザ加工装置２００はさらに、載置台２０７に載置された結晶塊１０を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源２１７と、ダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ２１９とを備える。ビームスプリッタ２１９と集光用レンズ２０５との間にダイクロイックミラー２０４が配置されている。ビームスプリッタ２１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察用光源２１７から発生した可視光線はビームスプリッタ２１９で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５を透過し、結晶塊１０の被加工部位を照明する。
【００３２】
レーザ加工装置２００はさらに、ビームスプリッタ２１９、ダイクロイックミラー２０４及び集光用レンズ２０５と同じ光軸上に配置されたＣＣＤカメラ２２１及び結像レンズ２２３を備える。被加工部位を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ２０５、ダイクロイックミラー２０４、ビームスプリッタ２１９を透過し、結像レンズ２２３で結像されてＣＣＤカメラ２２１で撮像され、撮像データとなる。
【００３３】
レーザ加工装置２００はさらに、ＣＣＤカメラ２２１から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部２２５と、レーザ加工装置２００全体を制御する全体制御部２２７と、モニタ２２９とを備える。撮像データ処理部２２５は、撮像データを基にして観察用光源２１７で発生した可視光の焦点を結晶塊１０上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部２１５がＺ軸ステージ２１３を移動制御することにより、可視光の焦点が結晶塊１０に合うようにする。よって、撮像データ処理部２２５はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部２２５は、撮像データを基にして結晶塊１０の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部２２７に送られ、全体制御部２２７で各種処理がなされ、モニタ２２９に送られる。これにより、モニタ２２９に拡大画像等が表示される。
【００３４】
全体制御部２２７には、ステージ制御部２１５からのデータ、撮像データ処理部２２５からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部２０２、シャッタ２０３、観察用光源２１７及びステージ制御部２１５を制御することにより、レーザ加工装置２００全体を制御する。よって、全体制御部２２７はコンピュータユニットとして機能する。
【００３５】
レーザ加工装置２００はさらに、集光用レンズ２０５に接続されたレンズ駆動部２３０を備える。レンズ駆動部２３０は、ピエゾ素子２３１とのこぎり波発生装置２３２とを含んでいる。のこぎり波発生装置２３２から所定の振幅と周波数とに設定された電圧がピエゾ素子２３１に印加される。ピエゾ素子２３１は、印加された電圧の振幅と周波数とに基づいて、集光用レンズ２０５をレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）に駆動する。
【００３６】
続いて、本実施形態に係るシンチレータ２の製造方法について説明する。図４は、上述したレーザ加工装置２００を用いてシンチレータ２の結晶塊１０を製造する方法を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、結晶塊１０をレーザ加工装置２００の載置台２０７上に載置する。そして、観察用光源２１７から可視光を発生させて結晶塊１０を照明する。照明された結晶塊１０の表面（例えば端面１０ｂ）をＣＣＤカメラ２２１により撮像する。ＣＣＤカメラ２２１により撮像された撮像データは、撮像データ処理部２２５に送られる。この撮像データに基づいて、撮像データ処理部２２５は観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置するような焦点データを演算する。この焦点データは、ステージ制御部２１５に送られる。ステージ制御部２１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させる。これにより、観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置する（Ｓ１０１）。なお、撮像データ処理部２２５は、撮像データに基づいて結晶塊１０の表面の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部２２７を介してモニタ２２９に送られ、これによりモニタ２２９に結晶塊１０の表面の拡大画像が表示される。
【００３８】
次に、改質予定点が結晶塊１０の内部に設定される。この改質予定点は、複数の改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐの目標位置となる点である。図５に示されるように、改質予定点２４は、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に沿って所定のピッチで設定されている。このピッチは、改質予定点２４に改質領域２３を形成したときに、隣り合う改質領域２３が互いに重なり合うような距離に設定されている。この間隔をＸ軸方向の加工ピッチという。また、改質予定点２４は、初期位置からレーザ光Ｌの照射面（端面１０ｂ）側に向かう方向に沿って所定のピッチで設定されている。このピッチは、改質予定点２４に改質領域２３を形成したときに、隣り合う改質領域２３が互いに重なり合うような距離に設定されている。この間隔をＺ軸方向の加工ピッチという。すなわち、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に進むに従って、改質予定点２４はレーザ光Ｌの照射面（端面１０ｂ）に近づくように設定されている。
【００３９】
レーザ光Ｌの移動速度と、レーザのパルス幅と、集光用レンズ２０５を駆動させる周波数及び振幅とを所定の値に設定することにより、先に設定した改質予定点２４の位置にレーザ光Ｌを照射して改質領域２３を形成することができる。第１実施形態に係るシンチレータ２の製造方法の条件は、例えば、以下の通りである。
・レーザ光源…Ｎｄ：ＹＡＧレーザ ２次高調波
・レーザ波長…５３２［ｎｍ］
・レーザ周波数…１０［ｋＨｚ］
・レーザパルス幅…１０［ｎｓｅｃ］
・集光エネルギー…４０〜９０［μＪ］
・スキャン速度…５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
・のこぎり波の周波数…５００［Ｈｚ］
・ピエゾ素子の移動量…１３０［μｍ］
【００４０】
続いて、図６に示されるように、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐが、結晶塊１０の内部における一つの改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｘ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１及びＺ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１０３）。この状態でシャッタ２０３を開いてレーザ光Ｌを照射し、改質予定点２４におけるシンチレータ材料を改質（アモルファス化、または微小な亀裂を発生）させることによって、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成する。
【００４１】
そして、Ｘ軸ステージ２１３により結晶塊１０をＸ軸方向に一定速度で移動させると同時に、集光用レンズ２０５をレンズ駆動部２３０（図示せず）によりＺ軸方向に所定の周波数と振幅とで駆動させる（Ｓ１０５）と、図７に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７、改質ライン形成工程）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。
【００４２】
この工程を図８を用いて詳細に説明する。集光用レンズ２０５が駆動されると、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置が変化する。すなわち、加工初期位置に改質領域２３を形成したのち、所定時間が経過すると、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置は、Ｘ軸方向に所定距離Ｒ１だけ移動されると共に、端面１０ｂ側に距離Ｄ１だけ移動される。このときにレーザ光Ｌが照射されるため、該集光点Ｐの位置に改質領域２３が形成される。
【００４３】
続いて、他に形成すべき光遮断領域２１があるときは、直前に形成した光遮断領域２１よりも端面１０ｂ側に光遮断領域２１を形成する（Ｓ１１１：ＹＥＳ）。レーザ光Ｌの集光点Ｐを当該改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｚ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１１３）。そして、直前に形成した光遮断領域２１（第１の光遮断領域）の形成時におけるレーザ光Ｌの進行方向（第２の方向）とは逆の方向にレーザ光Ｌを進行させる。このとき、集光用レンズ２０５は、レンズ駆動部２３０により駆動される（Ｓ１０５）。これにより、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１（第２の光遮断領域）が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。以降、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、一の光遮断面２０を形成することができる（光遮断面形成工程）。
【００４４】
一の光遮断面２０を構成する全ての光遮断領域２１を形成し終えた後（Ｓ１１１：ＮＯ）、他に形成すべき光遮断面２０があるときは、Ｙ軸ステージにより結晶塊１０をＹ軸方向へ所定距離だけ移動させ（Ｓ１１７）、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、ＸＺ平面に沿う他の光遮断面２０を形成する。なお、ＸＹ平面に沿う光遮断面２０の全てを形成し終えると、次に、ＹＺ平面に沿う光遮断面２０を形成する。レーザ光Ｌの進行方向をＹ軸方向として、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１７を繰り返すことによって、ＹＺ平面に沿う複数の光遮断面２０を形成する。このとき、レーザ光ＬはＹ軸方向に沿って進行（スキャン）される。そして、複数の光遮断面２０の全てを形成し終えると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、この工程を終了する。
【００４５】
上述したように、レーザ光Ｌの集光によりその集光点Ｐで形成される改質領域２３と、次のレーザ光Ｌの集光によりその集光点Ｐで形成される改質領域２３とが、レーザ光Ｌのシンチレータ２に対する相対的なスキャン方向及びレーザスキャン方向に垂直で且つレーザ光Ｌの入射の方向（レーザ光Ｌの光軸方向）で互いに重なり合うようにレーザ光Ｌをシンチレータ２に対して相対的にスキャンし、これを繰り返すことで改質ライン２２からなり、その改質ライン２２に沿ってシンチレーション光を遮断する光遮断領域２１を形成することが可能となる。
【００４６】
次に、本実施形態に係るシンチレータ、放射線検出器及びシンチレータの製造方法の作用効果について説明する。本実施形態に係るシンチレータ２は、シンチレータ２を複数のシンチレータセル３０に光学的に分離する光遮断面２０を有している。この光遮断面２０は複数の改質ライン２２を含んで構成され、各改質ライン２２の改質領域２３は、シンチレータ２の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成される。従って、シンチレータを機械的に加工することにより複数のシンチレータセルを形成し、或いは複数のシンチレータセルを組み立てる必要がないので、本実施形態によるシンチレータ２は、容易に製造されることができる。
【００４７】
また、シンチレータ内に光遮断面を構成する複数の改質領域が形成されると、微小な亀裂が発生するときがある。この亀裂が発生すると、内部応力が生じるため、シンチレータの強度が低下する。本実施形態によるシンチレータ２によれば、複数の改質領域２３は、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）及び該深さ方向と直交する方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に互いに重なり合うように形成されている。従って、微小な亀裂が発生して内部応力が生じても、改質領域２３が重なり合っているため内部応力を緩和することが可能となる。従って、シンチレータ２の破損を抑制することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係るシンチレータ２によれば、上述したように改質領域２３を形成することによりシンチレータ２の破損を抑制できる。そのため、複数の改質領域を互いに離して形成した場合と比較して、改質領域２３を密に形成することが可能となる。これにより、光遮断面２０においてシンチレーション光をより確実に遮断することができる。従って、一のシンチレータセル３０において発生したシンチレーション光が、隣接するシンチレータセル３０へ漏れ出ることを抑制できるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００４９】
また、本実施形態に係るシンチレータ２によれば、光遮断面２０は複数の改質ライン２２を含んで構成され、各改質ライン２２の改質領域２３は、シンチレータ２の内部にレーザ光Ｌを照射することにより形成される。これにより、シンチレータ２は複数のシンチレータセル３０に分離される。これにより、本実施形態に係るシンチレータ２は、シンチレータを機械的に加工して複数のシンチレータセルを形成する場合と比較して、個々のシンチレータセル３０を小さくすることが可能となるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００５０】
また、本実施形態では、第１の光遮断領域２１を形成するときのレーザ光Ｌの進行方向と、該第１の光遮断領域２１と隣り合う第２の光遮断領域２１を形成するときのレーザ光Ｌの進行方向とは、互いに逆になっている。このようにして複数の光遮断領域２１を形成することにより、第１の光遮断領域２１に含まれる改質ライン２２と、第２の光遮断領域２１に含まれる改質ライン２２とを、シンチレータ２の深さ方向に連続させることができる。これにより、内部応力をより効果的に緩和することが可能となるので、改質領域２３を更に密に形成することが可能となる。従って、一のシンチレータセル３０において発生したシンチレーション光が、隣り合うシンチレータセル３０へ漏れ出ることをより確実に抑制できるので、更に良好な位置分解能を実現できる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るシンチレータの製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るシンチレータ及び放射線検出器の構成は、上述した第１実施形態に係るシンチレータ２及び放射線検出器１の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
図９は、上述したレーザ加工装置２００を用いてシンチレータ２の結晶塊１０を製造する方法を示すフローチャートである。第１実施形態に係るシンチレータの製造方法では、ステップ１０５において、レーザ光Ｌのシャッタを開き、ステージをＸ軸方向又はＹ軸方向に一定速度で移動させると同時に、集光用レンズ２０５をＺ軸方向に駆動させている。一方、本実施形態ではレーザ光Ｌのシャッタを開き、ステージをＸ軸方向又はＹ軸方向に一定速度で移動させる（Ｓ１０６）。すなわち、集光用レンズ２０５をＺ軸方向に駆動させることなく、光遮断面２０を形成する。
【００５３】
まず、結晶塊１０をレーザ加工装置２００の載置台２０７上に載置する。そして、観察用光源２１７から可視光を発生させて結晶塊１０を照明する。照明された結晶塊１０の表面（例えば端面１０ｂ）をＣＣＤカメラ２２１により撮像し、撮像データは撮像データ処理部２２５に送られる。この撮像データに基づいて、撮像データ処理部２２５は観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置するような焦点データを演算する。ステージ制御部２１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ２１３をＺ軸方向に移動させる。これにより、観察用光源２１７の可視光の焦点が結晶塊１０の表面に位置する（Ｓ１０１）。
【００５４】
続いて、図１０に示されるように、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成するためのレーザ光Ｌの集光点Ｐが、結晶塊１０の内部における一つの改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｘ軸ステージ２０９、Ｙ軸ステージ２１１及びＺ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１０３）。この状態でシャッタ２０３を開いてレーザ光Ｌを照射し、改質予定点２４におけるシンチレータ材料を改質（アモルファス化、または微小な亀裂を発生）させることによって、結晶塊１０の内部に改質領域２３を形成する。そして、Ｘ軸ステージ２１３により結晶塊１０をＸ軸方向に一定速度で移動させると（Ｓ１０６）、図１１に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。
【００５５】
集光点Ｐの位置を一定の深さに保ったままで改質領域２３が形成される原理を、図１２を用いて詳細に説明する。まず、図１２（ａ）に示されるように、初期位置にレーザ光Ｌを照射し、改質領域２３を形成する。これにより初期位置における改質領域２３の近傍領域２３ａの加工閾値が低下する。次に、図１２（ｂ）に示されるように、初期位置における改質領域２３に重なる位置に集光点Ｐを移動させ、レーザ光Ｌを照射する。既に形成された改質領域２３においてレーザ光Ｌが散乱されるが、初期位置における改質領域２３の近傍領域２３ａの加工閾値が低下しているため、集光点Ｐの上部で次の改質領域２３が形成される。以下、この工程を繰り返すことでレーザ照射面側に向かうように連続した改質領域２３を形成することができる。そして、図１２（ｃ）に示されるように、ある程度レーザ照射面側に改質領域２３が形成されると、集光点Ｐの上部において改質領域２３は形成されない。このときには、本来の集光用レンズ２０５の集光点Ｐ付近に改質領域２３が形成される。
【００５６】
続いて、他に形成すべき光遮断領域２１があるときは、直前に形成した光遮断領域２１よりも端面１０ｂ側に光遮断領域２１を形成する（Ｓ１１１：ＹＥＳ）。レーザ光Ｌの集光点Ｐを当該改質領域２３の加工初期位置となるよう、Ｚ軸ステージ２１３により結晶塊１０を移動させる（Ｓ１１３）。そして、直前に形成した光遮断領域２１の形成時におけるレーザ光Ｌの進行方向と逆の方向にレーザ光Ｌを進行させる（Ｓ１０５）。これにより、Ｘ軸方向を長手方向とする光遮断領域２１が形成される（Ｓ１０７）。その後、レーザ光Ｌのシャッタ２０３を閉じる（Ｓ１０９）。以降、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１３を繰り返すことによって、一の光遮断面２０を形成することができる。
【００５７】
一の光遮断面２０を構成する全ての光遮断領域２１を形成し終えた後（Ｓ１１１：ＮＯ）、他に形成すべき光遮断面２０があるときは、Ｙ軸ステージにより結晶塊１０をＹ軸方向へ所定距離だけ移動させ（Ｓ１１７）、上述したステップＳ１０３〜Ｓ１１１を繰り返すことによって、ＸＺ平面に沿う他の光遮断面２０を形成する。ＸＹ平面に沿う光遮断面２０の全てを形成し終えると、次に、ＹＺ平面に沿う光遮断面２０を形成する。ＹＺ平面に沿う光遮断面２０は、レーザ光Ｌの進行方向をＹ軸方向として、上述したステップＳ１０３ないしＳ１１７を繰り返すことによって、ＹＺ平面に沿う複数の光遮断面２０を形成する。複数の光遮断面２０の全てを形成し終えると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、この工程を終了する。そして、第２実施形態に係るシンチレータの製造方法の条件は、例えば、以下の通りである。
・レーザ光源…Ｎｄ：ＹＡＧレーザ ２次高調波
・レーザ波長…５２３［ｎｍ］
・レーザ周波数…１０［ｋＨｚ］
・レーザパルス幅…１０〜２０ｎｓｅｃ
・集光エネルギー…４０〜９０μＪ
・スキャン速度…５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
【００５８】
本実施形態のように、集光用レンズ２０５を駆動させずに光遮断面２０を形成したシンチレータ２であっても、上述した第１実施形態に係るシンチレータ２の効果を好適に得ることができる。加えて、本実施形態に係るシンチレータの製造方法によれば、レンズ駆動部２３０を有しないレーザ加工装置２００であっても、上述した光遮断面２０を形成することができる。
【００５９】
（第１実施例）
本発明者は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法を用いてシンチレータ２を実際に作製した。図１３は、図４に示したシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に複数の改質ライン２２を形成した様子を示す断面写真である。結晶塊１０を構成する結晶は、ＬＹＳＯ結晶である。ここでは、シンチレータ２の深さ方向（Ｚ軸方向）は一定とし、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）における加工ピッチをそれぞれ異なる４つの値に設定して、複数の改質ライン２２を形成した。図１３（ａ）は加工ピッチが５０μｍであり、図１３（ｂ）は加工ピッチが３０μｍであり、図１３（ｃ）は加工ピッチが１５μｍであり、図１３（ｄ）は加工ピッチが５μｍである。加工ピッチが小さくなるほど、隣り合った改質領域２３がレーザ光Ｌが照射された領域に影響を及ぼし、特に加工ピッチが５μｍのときには斜め上方に延びる改質ライン２２が形成されていることがわかった。
【００６０】
（第２実施例）
図１４（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が７０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が３０μｍである。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示されるような光遮断面２０を形成したシンチレータ２の位置分解能を示す写真である。図１４（ｂ）に示される写真は、シンチレータ２の端面１０ｂを縦２０列、横２０列の領域に分離し、端面１０ａに位置検出型光電子増倍管を光学的に結合した放射線検出器１に対して、ガンマ線を端面１０ｂに対して一様に照射して位置検出型光電子増倍管の出力を得ることにより得た。この図１４（ｂ）の写真に示すように、光点の間隔が広くなっている箇所が確認できる。この箇所には結晶の損傷が発生していると考えられる。結晶の損傷は、改質領域２３を形成したときに生じた微小な亀裂に起因する内部応力が発生し、それぞれの改質領域２３が重なり合って形成されていないために、該内部応力が緩和されず、結晶塊１０に損傷が発生したと考えられる。
【００６１】
（第３実施例）
図１５（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が４０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が３０μｍである。この図１５（ｂ）の写真に示すように、上述した第２実施例と同様に光点の間隔が広くなっている箇所が確認できる。従って、結晶塊１０に損傷が発生していると考えられる。
【００６２】
（第４実施例）
図１６（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が７０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が５０μｍである。この図１６（ｂ）の写真に示すように、光点は格子状に規則正しく配列されていないことがわかった。これは、光遮断面２０において光を遮断する効果が低いためである。光遮断面２０の効果が低い理由は、光遮断面２０を構成する改質領域２３が粗く形成されているためである。
【００６３】
（第５実施例）
図１７（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が４０μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１７（ｂ）の写真に示すように、光点はほぼ格子状に配置され、光点の間隔も略均一である。従って、第２実施例、第３実施例において確認されたような結晶塊１０の内部の損傷は発生していないと考えられる。また、第４実施例において確認されたような光点の配置の歪も生じていないため、光遮断面２０によるシンチレーション光の遮断も十分であると思われる。なお、図１７（ｂ）に示した光点の配列において、上から１０行目のプロファイルの山と谷の比（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｖａｌｌｅｙ ｒａｔｉｏ）は２．４であった。
【００６４】
（第６実施例）
図１８（ａ）は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が５μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１８（ａ）の断面写真に示すように、斜め上方に延びる改質ライン２２が形成されていることがわかった。さらに、一の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部が、他の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部と連結されていることもわかった。また図１８（ｂ）の写真に示すように、複数の光点が規則正しく配列されており、良好な位置分解能特性を有していることがわかった。また、図１８（ｂ）に示した光点の配列において、上から１０行目のプロファイルの山と谷の比（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｖａｌｌｅｙ ｒａｔｉｏ）は３．１である。これにより、上述した第５実施例によるシンチレータ２よりもより好適に光遮断面２０はシンチレーション光を遮断できていることがわかった。従って、本実施例の加工ピッチの条件によれば、良好な位置分解能を実現できるシンチレータ２を製造できることがわかった。
【００６５】
（第７実施例）
図１９は、上述した第２実施形態に係るシンチレータの製造方法に従い、結晶塊１０の内部に光遮断面２０を形成した様子を示す断面写真である。結晶塊１０を構成する結晶は、ＬＹＳＯ結晶である。ここでの加工ピッチは、レーザ光Ｌの進行方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）が５μｍであり、レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ軸方向）が７５μｍである。この図１９の断面写真に示すように、斜め上方に延びる改質ライン２２が好適に形成されていることがわかった。さらに、一の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部が、他の光遮断領域２１を形成する改質ライン２２の端部と連結されていることもわかった。
【００６６】
図１９に示されるような光遮断面２０が形成された二次元シンチレータ５１を作製した。図２０（ａ）は、作成された二次元シンチレータ５１の概観を示す写真である。図２０（ｂ）に示される写真は、二次元シンチレータ５１の端面に位置検出型光電子増倍管を光学的に結合してシンチレーション光を読み出した様子を示す写真である。
【００６７】
また、図１９に示されるような光遮断面２０が形成された三次元シンチレータ６１を作製した。図２１（ａ）は、作成された三次元シンチレータ６１の概観を示す写真である。図２１（ｂ）は、図２２に示される放射線検出器６０のように、三次元シンチレータ６１のそれぞれの端面に複数のＭＰＰＣ６２を光学的に結合してシンチレーション光を読み出した様子を示す写真である。
【符号の説明】
【００６８】
１…放射線検出器、２…シンチレータ、３…光検出器、１０…結晶塊、１０ａ，１０ｂ…端面、２０…光遮断面、２１…光遮断領域、２２…改質ライン、２３…改質領域、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器に前記シンチレーション光を提供するシンチレータであって、
複数の光遮断面を備え、該複数の光遮断面のそれぞれは、当該光遮断面に沿った第１の方向に互いに間隔をあけて形成された複数の改質ラインを有し、
前記複数の改質ラインは、前記結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなり、
前記複数の改質領域は、各改質ラインにおいて前記第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする、シンチレータ。
【請求項２】
前記複数の光遮断面は、前記第２の方向に互いに隣り合う第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを含み、
前記第１の光遮断領域及び前記第２の光遮断領域のそれぞれは、前記複数の改質ラインを含み、
前記第１の光遮断領域は、前記第１の方向に前記レーザ光を進行させることにより形成され、
前記第２の光遮断領域は、前記第１の方向とは逆の方向に前記レーザ光を進行させることにより形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のシンチレータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のシンチレータと、
前記結晶塊の表面と光学的に結合された光検出器又は位置検出型光検出器とを備えることを特徴とする、放射線検出器。
【請求項４】
放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器に前記シンチレーション光を提供するシンチレータを製造する方法であって、
前記結晶塊の内部において、第１の方向に互いに間隔をあけて複数の改質ラインを形成することにより、該複数の改質ラインを各々有する複数の光遮断面を形成する光遮断面形成工程を含み、
前記光遮断面形成工程は、前記結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより前記改質ラインを形成する改質ライン形成工程を含み、
前記改質ライン形成工程において、前記複数の改質領域が前記第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように該複数の改質領域を形成することを特徴とする、シンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記光遮断面形成工程において、前記複数の改質ラインをそれぞれ含む第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを前記第２の方向に互いに隣り合うように形成し、
前記第１の光遮断領域を形成する際に、前記第１の方向に前記レーザ光を進行させることにより前記複数の改質ラインを形成し、
前記第２の光遮断領域を形成する際に、前記第１の方向とは逆の方向に前記レーザ光を進行させることにより前記複数の改質ラインを形成することを特徴とする、請求項４に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項１】
放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器に前記シンチレーション光を提供するシンチレータであって、
複数の光遮断面を備え、該複数の光遮断面のそれぞれは、当該光遮断面に沿った第１の方向に互いに間隔をあけて形成された複数の改質ラインを有し、
前記複数の改質ラインは、前記結晶塊の内部にレーザ光を照射することにより形成された複数の改質領域からなり、
前記複数の改質領域は、各改質ラインにおいて前記第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする、シンチレータ。
【請求項２】
前記複数の光遮断面は、前記第２の方向に互いに隣り合う第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを含み、
前記第１の光遮断領域及び前記第２の光遮断領域のそれぞれは、前記複数の改質ラインを含み、
前記第１の光遮断領域は、前記第１の方向に前記レーザ光を進行させることにより形成され、
前記第２の光遮断領域は、前記第１の方向とは逆の方向に前記レーザ光を進行させることにより形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のシンチレータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のシンチレータと、
前記結晶塊の表面と光学的に結合された光検出器又は位置検出型光検出器とを備えることを特徴とする、放射線検出器。
【請求項４】
放射線の入射によりシンチレーション光を発生する結晶塊を備え、該結晶塊の表面と光学的に結合される光検出器又は位置検出型光検出器に前記シンチレーション光を提供するシンチレータを製造する方法であって、
前記結晶塊の内部において、第１の方向に互いに間隔をあけて複数の改質ラインを形成することにより、該複数の改質ラインを各々有する複数の光遮断面を形成する光遮断面形成工程を含み、
前記光遮断面形成工程は、前記結晶塊の内部にレーザ光を照射して複数の改質領域を形成することにより前記改質ラインを形成する改質ライン形成工程を含み、
前記改質ライン形成工程において、前記複数の改質領域が前記第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に互いに重なり合うように該複数の改質領域を形成することを特徴とする、シンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記光遮断面形成工程において、前記複数の改質ラインをそれぞれ含む第１の光遮断領域と第２の光遮断領域とを前記第２の方向に互いに隣り合うように形成し、
前記第１の光遮断領域を形成する際に、前記第１の方向に前記レーザ光を進行させることにより前記複数の改質ラインを形成し、
前記第２の光遮断領域を形成する際に、前記第１の方向とは逆の方向に前記レーザ光を進行させることにより前記複数の改質ラインを形成することを特徴とする、請求項４に記載のシンチレータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２３】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２３】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−１６３３６８（Ｐ２０１２−１６３３６８Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２００３（Ｐ２０１１−２２００３）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）独立行政法人科学技術振興機構、先端計測分析技術・機器開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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