シンチレータの製造方法、シンチレータ、シンチレータ用塗布液、これを調製する方法
【課題】シンチレータに均一で反射能の高い反射層を形成することにより、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を実現可能とする。
【解決手段】シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法を提供する。このシンチレータの製造方法は、シンチレータ結晶を用意する工程と、用意されたシンチレータ結晶に硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して反射層を形成する工程と、を含み、塗布液に硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とする。
【解決手段】シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法を提供する。このシンチレータの製造方法は、シンチレータ結晶を用意する工程と、用意されたシンチレータ結晶に硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して反射層を形成する工程と、を含み、塗布液に硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含むシンチレータ用反射層が設けられているシンチレータの製造方法、この方法により製造されるシンチレータ、この製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液、及びこれを調製する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータは放射線の入射に伴い発光する結晶である。また、シンチレータを短冊状に加工し、複数個集めて縦横に配置したものがシンチレータアレイである。シンチレータアレイは、光電子増倍管などの光電変換素子に接続され、放射線検出器として用いられる。シンチレータアレイに放射線が入射すると放射線入射箇所のシンチレータが発光し、接続された光電変換素子から放射線強度に比例した出力信号が生じる。
【０００３】
シンチレータの表面に反射材を設けるとシンチレータからの発光の反射能を高めることが可能になる。一般的には、シンチレータ用反射材にはテフロン（登録商標）テープやポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムが使用される。
【０００４】
しかしながら、Ｐｒ：ＬｕＡＧ（プラセオジウム添加ルテチウムガーネット、Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）シンチレータのように発光波長が４００ｎｍ以下と短い場合は、テフロンテープやポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムの反射率が９０％以下と低くなる。そのため、充分な反射強度が得られない。
【０００５】
さらにＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の放射線イメージング・システムにおいて放射線を検出する場合は、シンチレータをアレイ状に組み、その間に反射材を挿入する必要がある。したがって、反射材の反射能の差が検出器の性能差となって現れる。
【０００６】
シンチレータアレイの各シンチレータ間を覆う反射材の形成方法として、硫酸バリウムなどの粉末を、バインダとなる合成樹脂に混ぜ合わせた反射材塗料を用いる方法が知られている。この方法によれば、シンチレータの対向面に前記反射材塗料を塗布し、乾燥させることにより反射材を形成することができる。このような反射材の形成方法に関する技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、反射材として酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化アルミニウムなどの光反射固体粒子とシリコーン樹脂を含む光反射組成物を用いる技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２８１３６２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１５０００２号公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００１０】
特許文献１および特許文献２に記載されるように、シンチレータ間に反射能の高い硫酸バリウム粉末によって反射層を作成すれば、エネルギー分解能及び位置弁別性が高く高感度な放射線検出器を実現することが期待される。しかしながら、反射材および樹脂溶液を混合した混合液を調製する際、混合が不均一となり、液中に粒状の塊が発生する。したがって、反射層の形成時に生じる空隙部分のため、シンチレータから出力される光量が減少し、放射線の検出感度が低下するといった問題がある。
【００１１】
また、反射層の形成時に生じる空隙部分のために放射線検出器の位置分解能が低下するという問題が発生する。
【００１２】
さらに硫酸バリウムと樹脂溶液の比重差が大きいために時間と共に混合液が分離すると言う問題も発生する。これにより、上記の問題が顕著となる。
【００１３】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、シンチレータ結晶に均一で反射能の高い反射層を形成することにより、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を実現可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法であって、シンチレータ結晶を用意する工程と、用意されたシンチレータ結晶に硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して反射層を形成する工程と、を含み、塗布液に硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とするシンチレータの製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、上記のシンチレータの製造方法により反射層が設けられたシンチレータが提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータが提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、上記のシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液であって、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有することを特徴とするシンチレータ用塗布液が提供される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、上記のシンチレータ用塗布液を調製する方法であって、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を混合することによりシンチレータ用塗布液を調製する方法が提供される。
【００１９】
本発明によれば、硫酸バリウムと、硫酸バリウムにより光反射性が与えられる樹脂溶液の混合液に分散剤を添加することにより、液中に粒状の塊が発生することなく均一な混合液を調製できる。したがって、均一な反射層を形成することでき、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を得ることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明のシンチレータの製造方法には複数の工程を順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の工程を実行する順番を限定するものではない。このため、本発明のシンチレータの製造方法を実施するときには、その複数の工程の順番は内容的に支障しない範囲で変更することができる。
【００２１】
また、本発明のシンチレータの製造方法の複数の工程は個々に相違するタイミングで実行されることに限定されない。このため、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
【００２２】
以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。以下はその例示である。
（１）反射層が設けられた面を対向させてシンチレータアレイを組み立てる組立工程と、組み立てたシンチレータアレイの少なくとも一の面に塗布液を塗布する第二の塗布工程をさらに含むことを特徴とする上記のシンチレータの製造方法。
（２）分散剤は、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかである上記のシンチレータの製造方法。
（３）分散剤は、陰イオン性界面活性剤として、ポリカルボン酸型界面活性剤を含む上記のシンチレータの製造方法。
（４）分散剤は、非イオン性界面活性剤として、アルキルグルコシドを含む上記のシンチレータの製造方法。
（５）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１０重量部以下を含有する上記のシンチレータの製造方法。
（６）シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）である上記のシンチレータの製造方法。
（７）硫酸バリウムの粒径が０．５μｍ〜２０μｍである上記のシンチレータの製造方法。
（８）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有する上記のシンチレータの製造方法。
（９）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し高分子系バインダ５重量部を含有することを特徴とする上記のシンチレータの製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シンチレータ結晶の表面に粒状の塊が発生するのを抑制しつつ、シンチレータ結晶に均一で反射能の高い反射層を形成させて、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を実現可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、説明する。
【００２５】
本実施形態は、界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータから構成されるシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液である。このシンチレータ用塗布液は、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有する。以下、このシンチレータ塗布液をシンチレータ用反射材溶液ともいう。
【００２６】
硫酸バリウムは、反射材粉末として用いられる。反射材粉末には、硫酸バリウムに代えて、酸化チタン、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムの粉末を使用することもできる。ただし発光波長が４００ｎｍ以下のシンチレータに使用する場合は、硫酸バリウムはその波長領域での反射率が９５％以上と最も高くなる。したがって、硫酸バリウムを使用することが好ましい。
【００２７】
シンチレータ結晶には、発光波長が４００ｎｍ以下のシンチレータを用いることができる。具体的には、Ｐｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）を用いることができる。
【００２８】
また、シンチレータ結晶を複数本配列し、接合する面に反射材溶液を塗布して二次元的に密着配置させた後、底面および側面に反射剤を塗布することによってシンチレータアレイを作製することができる。このように作製されたシンチレータアレイは複数のシンチレータが反射層を介在して隣接している構成を有することになる。
【００２９】
シンチレータ用反射材溶液中に分散している粒子の粒径は２０μｍ以下とすることが好ましい。こうすることにより、反射層中に空隙の形成を少なくすることができ、反射能の低下を抑制することができる。そのため、硫酸バリウムの粒径は０．５〜２０μｍであるものを使用することが好ましく、０．８〜３μｍを使用するとより好ましい。硫酸バリウムの粒径が小さすぎると、粒子径が発光波長以下になり反射率が悪化し発光量が低下する。また、硫酸バリウムの粒径が大きすぎると、反射率が悪化して発光量が低下する。硫酸バリウムの粒径を０．８μｍ〜３μｍとすれば、均一な溶液を調製できるという点でもさらに有利である。
【００３０】
シンチレータ用反射材溶液は、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、分散剤と、を混合することにより調製することができる。また、シンチレータ用反射材溶液は、溶媒を添加して調製することもできる。溶媒は、揮発性の高い溶媒が好ましく、室温（２５℃）から５０℃付近の温度域で蒸発可能な、低沸点または蒸気分圧の高いものを使用することが好ましい。沸点の温度域が５０℃〜８０℃の場合、高分子バインダの劣化が無く、溶媒の乾燥が容易であり好都合である。具体的には、メチルアルコールやエチルアルコール等のアルコール類、アセトンやメチルイソブチルケトン等のケトン類、エステル類、水を用いることができる。
【００３１】
溶媒の配合量は、硫酸バリウム１００重量部に対し１５〜４５重量部とすることができる。こうすることにより、シンチレータ反射剤溶液を均一に塗布することが可能となる。溶媒の配合量が多すぎると反射層に多数の空隙ができ、溶媒の配合量が少なすぎると溶液中に顆粒が生じてしまう。
【００３２】
溶媒には酸またはアルカリを添加することもできる。酸またはアルカリの添加量は均一な溶液を調製できる限り特に限定されないが、たとえば、ｐＨ５以上９以下の範囲にすることができる。ｐＨ値が高すぎたり低すぎたりすると、分散材の効果が減少したり、高分子バインダの効果が減少したりするため好ましくない。したがって、溶媒のｐＨを５以上９以下にすることにより、均一で特性の安定した溶液を調製することが可能となる。
【００３３】
高分子系バインダは、前述の溶媒にあらかじめ溶解させた樹脂溶液とすることもできる。このとき、溶媒は、高分子系バインダを溶解できるものであればどのようなものであってもよく、具体的には、前述した溶媒を用いることができる。
【００３４】
高分子系バインダとしては、反射層を形成できるという効果があれば、どのようなものでも用いることができるが、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂およびエポキシ樹脂が使用可能である。アクリル樹脂を用いると、均一な反射層を形成できるという点でより好ましい。アクリル樹脂としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸とそのエステルを例示することができ、さらに具体的には、アクリル酸メチルおよびアクリル酸エチルを例示することができる。また、これらを単独あるいは共重合体として用いるほか、酢酸ビニルなど他の化合物との共重合体としても用いることもできる。
【００３５】
高分子系バインダの配合量は特に限定されないが、硫酸バリウム１００重量部に対し３重量部以上１０重量部以下とすることにより、より均一に塗布することができる。高分子系バインダの配合量が多すぎると、高分子バインダ自身が放射線を吸収する為、発光量が低下してしまう。一方、高分子系バインダの配合量が少なすぎると、均一な反射層が形成できないという点で問題がある。高分子系バインダは、シンチレータ用反射材１００重量部に対し５重量部とすれば、さらに均一にシンチレータ結晶に塗布することができる。
【００３６】
本実施形態において、「分散剤」とは、硫酸バリウムを溶液中で均一に分散させて、シンチレータ用反射材溶液を安定な懸濁液として調製するために加えられる第三成分をいう。分散剤としては、陰イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルローズ、デンプン、ゼラチン、シランカップリング剤等などを例示することができるが、好ましくは、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかとすることができる。
【００３７】
陰イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリカルボン酸型界面活性剤、スルホン酸型界面活性剤、硫酸エステル型界面活性剤、リン酸エステル型界面活性剤が使用可能である。ポリカルボン酸型界面活性剤を用いることにより、硫酸バリウムをさらに好適に分散させることが可能となる。
【００３８】
また、非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグルコシド、エステル型界面活性剤、エーテル型界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール型界面活性剤が使用可能である。アルキルグルコシドを用いることにより、硫酸バリウムをさらに好適に分散させることが可能となる。
【００３９】
前述の分散剤は、少なくとも一つ、または二つ以上を一緒に添加して使用することも可能である。
【００４０】
分散剤を添加することにより、混合液中の反射材粉末の凝集体は一次粒子に分散され、粒状の塊の発生を防ぐことが可能となり、均一で反射能の高い混合液の調製が可能となる。
【００４１】
分散剤の配合量は、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１０重量部以下とすることができる。１０重量部を超えると、溶液の粘性が増加し、溶液中に塊が生じるという点で好ましくない。分散剤の下限値は特に限定されないが、好ましくは、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１．５重量部以上にすることができる。こうすることにより、シンチレータ結晶に均一に塗布できるという効果が得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態のシンチレータ用反射材溶液は、分散剤を混合することにより、粘度を好適に調節することができる。具体的には、１×１０−３Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下の粘度で調製することが可能となる。そのため、流動性を確保して均一にシンチレータ結晶に塗布することが可能となる。また、少ない溶媒量で低粘度の反射材溶液を調製することができ、硫酸バリウムの充填率の高い反射層を形成することが可能となる。したがって、シンチレータ結晶に反射能の高い反射層を設けることが可能となる。
【００４３】
つづいて、本実施形態のシンチレータ用反射剤溶液を用いたシンチレータアレイの製造方法について説明する。
【００４４】
まず、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、分散剤と、溶媒と、を混合して反射材溶液を調製する。混合の際、溶媒を適当量添加して粒子の凝集を抑制させつつ、粘度を調節する。このとき、攪拌させながら混合することにより、より均一に混合させることができ、粒子の凝集を抑制させることができる。
【００４５】
次に、あらかじめ６面を鏡面研磨しておいたシンチレータ結晶に、調製した反射材溶液を塗布し、反射層を形成する。具体的には、反射材溶液をシンチレータ結晶の接合面に塗布し、適当な層厚の反射層を形成させる。反射層の層厚は、反射能をシンチレータ結晶に付与することができれば特に限定されないが、シンチレータ結晶の接合部において０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるように形成させることが好ましい。こうすることにより、好適な反射能をシンチレータ結晶に付与することができる。
【００４６】
その後、反射層を形成した面を対向させてシンチレータアレイを組み立て、組み立てたシンチレータアレイの側面および底面にさらに反射剤溶液を塗布し、反射層を形成する。このとき、シンチレータアレイの側面および底面の反射層の層厚は、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下とすると好ましい。こうすることにより、好適な反射能を付与することができる。
【００４７】
そして、形成した反射層を反射層定温乾燥機により大気雰囲気下５０℃で維持することにより乾燥させる。
【００４８】
乾燥させたシンチレータアレイは、シンチレータの出射面を位置有感型光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｈ８５００）の入射面に光学的に接合する。こうすることにより放射線検出器を作製することができる。この放射線検出器は、シンチレータ内で発生したシンチレーション光が損失なく最大限に光電子増倍管へ伝達される。したがって、光電子増倍管に達する光子数が多く、高感度でかつ位置弁別特性・エネルギー分解能が優れたものになる。
【００４９】
つづいて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態のシンチレータ用反射材溶液は、シンチレータを囲繞する分散剤を添加している。これにより、粒状の塊が発生することなく均一で反射能の高い反射層を形成することができる。したがって、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を得ることが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５１】
たとえば、本発明は以下の態様を採用することも可能である。
（１）シンチレータ特性向上のためにシンチレータ結晶の側面に塗布するシンチレータ用反射材において、硫酸バリウムを主成分として、溶媒、樹脂溶液、分散剤を含有することを特徴とするシンチレータ用反射材溶液。
（２）分散剤は、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（３）分散剤は、陰イオン性界面活性剤のうち、ポリカルボン酸型界面活性剤であることを特徴とする（２）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（４）分散剤は、非イオン性界面活性剤のうち、アルキルグルコシドであることを特徴とする（２）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（５） 反射材１００重量部に対し分散剤１０重量部以下を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（６）シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）であることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（７）反射材の粒径が０．５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ反射材溶液。
（８）反射材１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（９）反射材１００重量部に対し樹脂溶液５重量部を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
【００５２】
また、当然ながら、上述した実施の形態は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態では、シンチレータ用反射材溶液の組成などを具体的に説明したが、その組成は本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の実施例としてシンチレータアレイを作製し、シンチレータアレイを使用した放射線検出器の例を説明する。本実施例で用いる試薬は以下のとおりである。
・硫酸バリウム粉末
［製品名］硫酸バリウム シンチレーター用５００ｇボトル入り
株式会社バイコウスキージャパンから購入
・アクリル系樹脂
［製品名］リカボンドＦＫ１０（アクリル共重合体２５−３５％およびイソプロピルアルコール１−５％含有水溶液）
［メーカー］中央理化工業株式会社製
・ポリカルボン酸型界面活性剤
［製品名］ポイズ５２０（特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）
［メーカー］花王株式会社製
・アルキルグルコシド
［製品名］マイドール１０（デシルグルコシド）
［メーカー］花王株式会社製
【００５４】
（実施例１）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤１．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液１とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液１を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液１を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ａ）に、発光量を表１に示す。発光量は１７〜２１ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５５】
（実施例２）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液２ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液２ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径が０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液２ｂとする）を調製し、シンチレータアレイの底面および側面に混合液２ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｂ）に、発光量を表１に示す。発光量は１８〜２２ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５６】
（実施例３）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびアルキルグルコシド１０ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液３ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液３ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびアルキルグルコシド３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液３ｂとする）を調製した。シンチレータアレイの底面および側面に混合液３ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｃ）に、発光量を表１に示す。発光量は１８〜２２ｃｈで、マッピング像は明確に分離できた。
【００５７】
（実施例４）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇ、ポリカルボン酸型界面活性剤３ｇおよびアルキルグルコシド０．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂、ポリカルボン酸型界面活性剤およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液４ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液４ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径が０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇ、ポリカルボン酸型界面活性剤３ｇおよびアルキルグルコシド０．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂、ポリカルボン酸型界面活性剤およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液４ｂとする）を調製し、シンチレータアレイの底面および側面に混合液４ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｄ）に、発光量を表２に示す。発光量は１８〜２２ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５８】
（比較例１）
６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶間に、テフロンテープを巻き、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し５×５本組シンチレータアレイを作製し、さらにシンチレータアレイの側面および側面にテフロンテープを巻き、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ａ）に、発光量を表１に示す。発光量は６〜８ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００５９】
（比較例２）
粒径が０．８〜３μｍの硫酸バリウム 粉末１００ｇ、水２５ｇ、アクリル系樹脂５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水およびアクリル系樹脂の混合液（以後、混合液５とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液５を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ｂ）に、発光量を表１に示す。発光量は７〜９ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００６０】
（比較例３）
粒径が２１〜２５μｍの硫酸バリウム 粉末１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤１．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液６とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液６を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液６を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ｃ）に、発光量を表１に示す。発光量は３〜５ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００６１】
【表１】
【００６２】
なお、上記した実施例では、反射材として硫酸バリウム粉末、バインダとしてアクリル系樹脂、分散剤としてポリカルボン酸型界面活性剤、アルキルグルコシドを用いたが、このほかにも公知のものが使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例の結果を示す図である。
【図２】比較例の結果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はシンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含むシンチレータ用反射層が設けられているシンチレータの製造方法、この方法により製造されるシンチレータ、この製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液、及びこれを調製する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータは放射線の入射に伴い発光する結晶である。また、シンチレータを短冊状に加工し、複数個集めて縦横に配置したものがシンチレータアレイである。シンチレータアレイは、光電子増倍管などの光電変換素子に接続され、放射線検出器として用いられる。シンチレータアレイに放射線が入射すると放射線入射箇所のシンチレータが発光し、接続された光電変換素子から放射線強度に比例した出力信号が生じる。
【０００３】
シンチレータの表面に反射材を設けるとシンチレータからの発光の反射能を高めることが可能になる。一般的には、シンチレータ用反射材にはテフロン（登録商標）テープやポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムが使用される。
【０００４】
しかしながら、Ｐｒ：ＬｕＡＧ（プラセオジウム添加ルテチウムガーネット、Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）シンチレータのように発光波長が４００ｎｍ以下と短い場合は、テフロンテープやポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムの反射率が９０％以下と低くなる。そのため、充分な反射強度が得られない。
【０００５】
さらにＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の放射線イメージング・システムにおいて放射線を検出する場合は、シンチレータをアレイ状に組み、その間に反射材を挿入する必要がある。したがって、反射材の反射能の差が検出器の性能差となって現れる。
【０００６】
シンチレータアレイの各シンチレータ間を覆う反射材の形成方法として、硫酸バリウムなどの粉末を、バインダとなる合成樹脂に混ぜ合わせた反射材塗料を用いる方法が知られている。この方法によれば、シンチレータの対向面に前記反射材塗料を塗布し、乾燥させることにより反射材を形成することができる。このような反射材の形成方法に関する技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、反射材として酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化アルミニウムなどの光反射固体粒子とシリコーン樹脂を含む光反射組成物を用いる技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２８１３６２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１５０００２号公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００１０】
特許文献１および特許文献２に記載されるように、シンチレータ間に反射能の高い硫酸バリウム粉末によって反射層を作成すれば、エネルギー分解能及び位置弁別性が高く高感度な放射線検出器を実現することが期待される。しかしながら、反射材および樹脂溶液を混合した混合液を調製する際、混合が不均一となり、液中に粒状の塊が発生する。したがって、反射層の形成時に生じる空隙部分のため、シンチレータから出力される光量が減少し、放射線の検出感度が低下するといった問題がある。
【００１１】
また、反射層の形成時に生じる空隙部分のために放射線検出器の位置分解能が低下するという問題が発生する。
【００１２】
さらに硫酸バリウムと樹脂溶液の比重差が大きいために時間と共に混合液が分離すると言う問題も発生する。これにより、上記の問題が顕著となる。
【００１３】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、シンチレータ結晶に均一で反射能の高い反射層を形成することにより、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を実現可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法であって、シンチレータ結晶を用意する工程と、用意されたシンチレータ結晶に硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して反射層を形成する工程と、を含み、塗布液に硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とするシンチレータの製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、上記のシンチレータの製造方法により反射層が設けられたシンチレータが提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータが提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、上記のシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液であって、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有することを特徴とするシンチレータ用塗布液が提供される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、上記のシンチレータ用塗布液を調製する方法であって、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を混合することによりシンチレータ用塗布液を調製する方法が提供される。
【００１９】
本発明によれば、硫酸バリウムと、硫酸バリウムにより光反射性が与えられる樹脂溶液の混合液に分散剤を添加することにより、液中に粒状の塊が発生することなく均一な混合液を調製できる。したがって、均一な反射層を形成することでき、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を得ることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明のシンチレータの製造方法には複数の工程を順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の工程を実行する順番を限定するものではない。このため、本発明のシンチレータの製造方法を実施するときには、その複数の工程の順番は内容的に支障しない範囲で変更することができる。
【００２１】
また、本発明のシンチレータの製造方法の複数の工程は個々に相違するタイミングで実行されることに限定されない。このため、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
【００２２】
以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。以下はその例示である。
（１）反射層が設けられた面を対向させてシンチレータアレイを組み立てる組立工程と、組み立てたシンチレータアレイの少なくとも一の面に塗布液を塗布する第二の塗布工程をさらに含むことを特徴とする上記のシンチレータの製造方法。
（２）分散剤は、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかである上記のシンチレータの製造方法。
（３）分散剤は、陰イオン性界面活性剤として、ポリカルボン酸型界面活性剤を含む上記のシンチレータの製造方法。
（４）分散剤は、非イオン性界面活性剤として、アルキルグルコシドを含む上記のシンチレータの製造方法。
（５）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１０重量部以下を含有する上記のシンチレータの製造方法。
（６）シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）である上記のシンチレータの製造方法。
（７）硫酸バリウムの粒径が０．５μｍ〜２０μｍである上記のシンチレータの製造方法。
（８）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有する上記のシンチレータの製造方法。
（９）塗布液は、硫酸バリウム１００重量部に対し高分子系バインダ５重量部を含有することを特徴とする上記のシンチレータの製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シンチレータ結晶の表面に粒状の塊が発生するのを抑制しつつ、シンチレータ結晶に均一で反射能の高い反射層を形成させて、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を実現可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、説明する。
【００２５】
本実施形態は、界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータから構成されるシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液である。このシンチレータ用塗布液は、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有する。以下、このシンチレータ塗布液をシンチレータ用反射材溶液ともいう。
【００２６】
硫酸バリウムは、反射材粉末として用いられる。反射材粉末には、硫酸バリウムに代えて、酸化チタン、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムの粉末を使用することもできる。ただし発光波長が４００ｎｍ以下のシンチレータに使用する場合は、硫酸バリウムはその波長領域での反射率が９５％以上と最も高くなる。したがって、硫酸バリウムを使用することが好ましい。
【００２７】
シンチレータ結晶には、発光波長が４００ｎｍ以下のシンチレータを用いることができる。具体的には、Ｐｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）を用いることができる。
【００２８】
また、シンチレータ結晶を複数本配列し、接合する面に反射材溶液を塗布して二次元的に密着配置させた後、底面および側面に反射剤を塗布することによってシンチレータアレイを作製することができる。このように作製されたシンチレータアレイは複数のシンチレータが反射層を介在して隣接している構成を有することになる。
【００２９】
シンチレータ用反射材溶液中に分散している粒子の粒径は２０μｍ以下とすることが好ましい。こうすることにより、反射層中に空隙の形成を少なくすることができ、反射能の低下を抑制することができる。そのため、硫酸バリウムの粒径は０．５〜２０μｍであるものを使用することが好ましく、０．８〜３μｍを使用するとより好ましい。硫酸バリウムの粒径が小さすぎると、粒子径が発光波長以下になり反射率が悪化し発光量が低下する。また、硫酸バリウムの粒径が大きすぎると、反射率が悪化して発光量が低下する。硫酸バリウムの粒径を０．８μｍ〜３μｍとすれば、均一な溶液を調製できるという点でもさらに有利である。
【００３０】
シンチレータ用反射材溶液は、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、分散剤と、を混合することにより調製することができる。また、シンチレータ用反射材溶液は、溶媒を添加して調製することもできる。溶媒は、揮発性の高い溶媒が好ましく、室温（２５℃）から５０℃付近の温度域で蒸発可能な、低沸点または蒸気分圧の高いものを使用することが好ましい。沸点の温度域が５０℃〜８０℃の場合、高分子バインダの劣化が無く、溶媒の乾燥が容易であり好都合である。具体的には、メチルアルコールやエチルアルコール等のアルコール類、アセトンやメチルイソブチルケトン等のケトン類、エステル類、水を用いることができる。
【００３１】
溶媒の配合量は、硫酸バリウム１００重量部に対し１５〜４５重量部とすることができる。こうすることにより、シンチレータ反射剤溶液を均一に塗布することが可能となる。溶媒の配合量が多すぎると反射層に多数の空隙ができ、溶媒の配合量が少なすぎると溶液中に顆粒が生じてしまう。
【００３２】
溶媒には酸またはアルカリを添加することもできる。酸またはアルカリの添加量は均一な溶液を調製できる限り特に限定されないが、たとえば、ｐＨ５以上９以下の範囲にすることができる。ｐＨ値が高すぎたり低すぎたりすると、分散材の効果が減少したり、高分子バインダの効果が減少したりするため好ましくない。したがって、溶媒のｐＨを５以上９以下にすることにより、均一で特性の安定した溶液を調製することが可能となる。
【００３３】
高分子系バインダは、前述の溶媒にあらかじめ溶解させた樹脂溶液とすることもできる。このとき、溶媒は、高分子系バインダを溶解できるものであればどのようなものであってもよく、具体的には、前述した溶媒を用いることができる。
【００３４】
高分子系バインダとしては、反射層を形成できるという効果があれば、どのようなものでも用いることができるが、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂およびエポキシ樹脂が使用可能である。アクリル樹脂を用いると、均一な反射層を形成できるという点でより好ましい。アクリル樹脂としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸とそのエステルを例示することができ、さらに具体的には、アクリル酸メチルおよびアクリル酸エチルを例示することができる。また、これらを単独あるいは共重合体として用いるほか、酢酸ビニルなど他の化合物との共重合体としても用いることもできる。
【００３５】
高分子系バインダの配合量は特に限定されないが、硫酸バリウム１００重量部に対し３重量部以上１０重量部以下とすることにより、より均一に塗布することができる。高分子系バインダの配合量が多すぎると、高分子バインダ自身が放射線を吸収する為、発光量が低下してしまう。一方、高分子系バインダの配合量が少なすぎると、均一な反射層が形成できないという点で問題がある。高分子系バインダは、シンチレータ用反射材１００重量部に対し５重量部とすれば、さらに均一にシンチレータ結晶に塗布することができる。
【００３６】
本実施形態において、「分散剤」とは、硫酸バリウムを溶液中で均一に分散させて、シンチレータ用反射材溶液を安定な懸濁液として調製するために加えられる第三成分をいう。分散剤としては、陰イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルローズ、デンプン、ゼラチン、シランカップリング剤等などを例示することができるが、好ましくは、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかとすることができる。
【００３７】
陰イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリカルボン酸型界面活性剤、スルホン酸型界面活性剤、硫酸エステル型界面活性剤、リン酸エステル型界面活性剤が使用可能である。ポリカルボン酸型界面活性剤を用いることにより、硫酸バリウムをさらに好適に分散させることが可能となる。
【００３８】
また、非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグルコシド、エステル型界面活性剤、エーテル型界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール型界面活性剤が使用可能である。アルキルグルコシドを用いることにより、硫酸バリウムをさらに好適に分散させることが可能となる。
【００３９】
前述の分散剤は、少なくとも一つ、または二つ以上を一緒に添加して使用することも可能である。
【００４０】
分散剤を添加することにより、混合液中の反射材粉末の凝集体は一次粒子に分散され、粒状の塊の発生を防ぐことが可能となり、均一で反射能の高い混合液の調製が可能となる。
【００４１】
分散剤の配合量は、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１０重量部以下とすることができる。１０重量部を超えると、溶液の粘性が増加し、溶液中に塊が生じるという点で好ましくない。分散剤の下限値は特に限定されないが、好ましくは、硫酸バリウム１００重量部に対し分散剤１．５重量部以上にすることができる。こうすることにより、シンチレータ結晶に均一に塗布できるという効果が得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態のシンチレータ用反射材溶液は、分散剤を混合することにより、粘度を好適に調節することができる。具体的には、１×１０−３Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下の粘度で調製することが可能となる。そのため、流動性を確保して均一にシンチレータ結晶に塗布することが可能となる。また、少ない溶媒量で低粘度の反射材溶液を調製することができ、硫酸バリウムの充填率の高い反射層を形成することが可能となる。したがって、シンチレータ結晶に反射能の高い反射層を設けることが可能となる。
【００４３】
つづいて、本実施形態のシンチレータ用反射剤溶液を用いたシンチレータアレイの製造方法について説明する。
【００４４】
まず、硫酸バリウムと、高分子系バインダと、分散剤と、溶媒と、を混合して反射材溶液を調製する。混合の際、溶媒を適当量添加して粒子の凝集を抑制させつつ、粘度を調節する。このとき、攪拌させながら混合することにより、より均一に混合させることができ、粒子の凝集を抑制させることができる。
【００４５】
次に、あらかじめ６面を鏡面研磨しておいたシンチレータ結晶に、調製した反射材溶液を塗布し、反射層を形成する。具体的には、反射材溶液をシンチレータ結晶の接合面に塗布し、適当な層厚の反射層を形成させる。反射層の層厚は、反射能をシンチレータ結晶に付与することができれば特に限定されないが、シンチレータ結晶の接合部において０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるように形成させることが好ましい。こうすることにより、好適な反射能をシンチレータ結晶に付与することができる。
【００４６】
その後、反射層を形成した面を対向させてシンチレータアレイを組み立て、組み立てたシンチレータアレイの側面および底面にさらに反射剤溶液を塗布し、反射層を形成する。このとき、シンチレータアレイの側面および底面の反射層の層厚は、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下とすると好ましい。こうすることにより、好適な反射能を付与することができる。
【００４７】
そして、形成した反射層を反射層定温乾燥機により大気雰囲気下５０℃で維持することにより乾燥させる。
【００４８】
乾燥させたシンチレータアレイは、シンチレータの出射面を位置有感型光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｈ８５００）の入射面に光学的に接合する。こうすることにより放射線検出器を作製することができる。この放射線検出器は、シンチレータ内で発生したシンチレーション光が損失なく最大限に光電子増倍管へ伝達される。したがって、光電子増倍管に達する光子数が多く、高感度でかつ位置弁別特性・エネルギー分解能が優れたものになる。
【００４９】
つづいて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態のシンチレータ用反射材溶液は、シンチレータを囲繞する分散剤を添加している。これにより、粒状の塊が発生することなく均一で反射能の高い反射層を形成することができる。したがって、エネルギー分解能及び位置弁別特性が高く高感度な放射線検出器を得ることが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５１】
たとえば、本発明は以下の態様を採用することも可能である。
（１）シンチレータ特性向上のためにシンチレータ結晶の側面に塗布するシンチレータ用反射材において、硫酸バリウムを主成分として、溶媒、樹脂溶液、分散剤を含有することを特徴とするシンチレータ用反射材溶液。
（２）分散剤は、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（３）分散剤は、陰イオン性界面活性剤のうち、ポリカルボン酸型界面活性剤であることを特徴とする（２）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（４）分散剤は、非イオン性界面活性剤のうち、アルキルグルコシドであることを特徴とする（２）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（５） 反射材１００重量部に対し分散剤１０重量部以下を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（６）シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）であることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（７）反射材の粒径が０．５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする（１）に記載のシンチレータ反射材溶液。
（８）反射材１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
（９）反射材１００重量部に対し樹脂溶液５重量部を含有することを特徴とする（１）に記載のシンチレータ用反射材溶液。
【００５２】
また、当然ながら、上述した実施の形態は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態では、シンチレータ用反射材溶液の組成などを具体的に説明したが、その組成は本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の実施例としてシンチレータアレイを作製し、シンチレータアレイを使用した放射線検出器の例を説明する。本実施例で用いる試薬は以下のとおりである。
・硫酸バリウム粉末
［製品名］硫酸バリウム シンチレーター用５００ｇボトル入り
株式会社バイコウスキージャパンから購入
・アクリル系樹脂
［製品名］リカボンドＦＫ１０（アクリル共重合体２５−３５％およびイソプロピルアルコール１−５％含有水溶液）
［メーカー］中央理化工業株式会社製
・ポリカルボン酸型界面活性剤
［製品名］ポイズ５２０（特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）
［メーカー］花王株式会社製
・アルキルグルコシド
［製品名］マイドール１０（デシルグルコシド）
［メーカー］花王株式会社製
【００５４】
（実施例１）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤１．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液１とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液１を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液１を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ａ）に、発光量を表１に示す。発光量は１７〜２１ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５５】
（実施例２）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液２ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液２ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径が０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液２ｂとする）を調製し、シンチレータアレイの底面および側面に混合液２ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｂ）に、発光量を表１に示す。発光量は１８〜２２ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５６】
（実施例３）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびアルキルグルコシド１０ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液３ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液３ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびアルキルグルコシド３ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液３ｂとする）を調製した。シンチレータアレイの底面および側面に混合液３ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｃ）に、発光量を表１に示す。発光量は１８〜２２ｃｈで、マッピング像は明確に分離できた。
【００５７】
（実施例４）
硫酸バリウム粉末（粒径：０．８〜３μｍ）１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇ、ポリカルボン酸型界面活性剤３ｇおよびアルキルグルコシド０．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂、ポリカルボン酸型界面活性剤およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液４ａとする）を調製した。６面を鏡面研磨した２．１×２．１×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液４ａを塗布し、厚さ０．１ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、硫酸バリウム粉末（粒径が０．８〜３μｍ）１００ｇ、水４５ｇ、アクリル系樹脂５ｇ、ポリカルボン酸型界面活性剤３ｇおよびアルキルグルコシド０．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂、ポリカルボン酸型界面活性剤およびアルキルグルコシドの混合液（以後、混合液４ｂとする）を調製し、シンチレータアレイの底面および側面に混合液４ｂを厚さ０．５ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図１（ｄ）に、発光量を表２に示す。発光量は１８〜２２ｃｈでマッピング像は明確に分離できた。
【００５８】
（比較例１）
６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶間に、テフロンテープを巻き、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し５×５本組シンチレータアレイを作製し、さらにシンチレータアレイの側面および側面にテフロンテープを巻き、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ａ）に、発光量を表１に示す。発光量は６〜８ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００５９】
（比較例２）
粒径が０．８〜３μｍの硫酸バリウム 粉末１００ｇ、水２５ｇ、アクリル系樹脂５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水およびアクリル系樹脂の混合液（以後、混合液５とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液５を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ｂ）に、発光量を表１に示す。発光量は７〜９ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００６０】
（比較例３）
粒径が２１〜２５μｍの硫酸バリウム 粉末１００ｇ、水１５ｇ、アクリル系樹脂５ｇおよびポリカルボン酸型界面活性剤１．５ｇを混合し、硫酸バリウム粉末、水、アクリル系樹脂およびポリカルボン酸型界面活性剤の混合液（以後、混合液６とする）を調製した。６面を鏡面研磨した１．９×１．９×１５ｍｍのＰｒ：ＬｕＡＧ結晶に混合液６を塗布し、厚さ０．２ｍｍの反射層を形成し、５×５本組シンチレータアレイを作製した。反射層形成後、シンチレータアレイの底面および側面に混合液６を厚さ１ｍｍとなるように塗布したのち乾燥し、シンチレータアレイを作製した。アレイブロックを位置有感型光電子増倍管（Ｈ８５００）に接着し、１３７Ｃｓγ線を照射した。得られた２次元マップを図２（ｃ）に、発光量を表１に示す。発光量は３〜５ｃｈでマッピング像は分離できていない。
【００６１】
【表１】
【００６２】
なお、上記した実施例では、反射材として硫酸バリウム粉末、バインダとしてアクリル系樹脂、分散剤としてポリカルボン酸型界面活性剤、アルキルグルコシドを用いたが、このほかにも公知のものが使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例の結果を示す図である。
【図２】比較例の結果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法であって、
前記シンチレータ結晶を用意する工程と、
用意された前記シンチレータ結晶に前記硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して前記反射層を形成する工程と、
を含み、
前記塗布液に前記硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とするシンチレータの製造方法。
【請求項２】
前記反射層が設けられた面を対向させてシンチレータアレイを組み立てる組立工程と、
前記組み立てたシンチレータアレイの少なくとも一の面に前記塗布液を塗布する第二の塗布工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項３】
前記分散剤は、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかである請求項１または２に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項４】
前記分散剤は、陰イオン性界面活性剤として、ポリカルボン酸型界面活性剤を含む請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記分散剤は、非イオン性界面活性剤として、アルキルグルコシドを含む請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項６】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し前記分散剤１０重量部以下を含有する請求項１乃至５いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項７】
前記シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）である請求項１乃至６いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項８】
前記硫酸バリウムの粒径が０．５μｍ〜２０μｍである請求項１乃至７いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項９】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有する請求項１乃至８いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項１０】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し前記高分子系バインダ５重量部を含有することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載のシンチレータの製造方法により反射層が設けられたシンチレータ。
【請求項１２】
界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータ。
【請求項１３】
請求項１乃至１０いずれかに記載のシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液であって、
硫酸バリウムと、高分子系バインダと、前記硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有することを特徴とするシンチレータ用塗布液。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシンチレータ用塗布液を調製する方法であって、
硫酸バリウムと、高分子系バインダと、前記硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を混合することにより前記シンチレータ用塗布液を調製する方法。
【請求項１】
シンチレータ結晶の少なくとも一の面に、主成分として硫酸バリウムを含む反射層が設けられているシンチレータの製造方法であって、
前記シンチレータ結晶を用意する工程と、
用意された前記シンチレータ結晶に前記硫酸バリウムと高分子系バインダとを含む塗布液を塗布して前記反射層を形成する工程と、
を含み、
前記塗布液に前記硫酸バリウムを分散させる分散剤が添加されていることを特徴とするシンチレータの製造方法。
【請求項２】
前記反射層が設けられた面を対向させてシンチレータアレイを組み立てる組立工程と、
前記組み立てたシンチレータアレイの少なくとも一の面に前記塗布液を塗布する第二の塗布工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項３】
前記分散剤は、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれかである請求項１または２に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項４】
前記分散剤は、陰イオン性界面活性剤として、ポリカルボン酸型界面活性剤を含む請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項５】
前記分散剤は、非イオン性界面活性剤として、アルキルグルコシドを含む請求項３に記載のシンチレータの製造方法。
【請求項６】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し前記分散剤１０重量部以下を含有する請求項１乃至５いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項７】
前記シンチレータ結晶がＰｒ：ＬｕＡＧ（Ｐｒ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）である請求項１乃至６いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項８】
前記硫酸バリウムの粒径が０．５μｍ〜２０μｍである請求項１乃至７いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項９】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し溶媒１５〜４５重量部を含有する請求項１乃至８いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項１０】
前記塗布液は、前記硫酸バリウム１００重量部に対し前記高分子系バインダ５重量部を含有することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載のシンチレータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載のシンチレータの製造方法により反射層が設けられたシンチレータ。
【請求項１２】
界面活性剤を含む反射層が設けられたシンチレータ。
【請求項１３】
請求項１乃至１０いずれかに記載のシンチレータの製造方法に用いられるシンチレータ用塗布液であって、
硫酸バリウムと、高分子系バインダと、前記硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を含有することを特徴とするシンチレータ用塗布液。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシンチレータ用塗布液を調製する方法であって、
硫酸バリウムと、高分子系バインダと、前記硫酸バリウムを分散させる分散剤と、を混合することにより前記シンチレータ用塗布液を調製する方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６４７５１（Ｐ２００９−２６４７５１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１０６７１（Ｐ２００８−１１０６７１）
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（０００１６５９７４）古河機械金属株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（０００１６５９７４）古河機械金属株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
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