特許 7504779 シンチレータプレート、シンチレータプレートの製造方法、および放射線検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】シンチレータプレート、シンチレータプレートの製造方法、および放射線検出装置

(51)【国際特許分類】

   G21K 4/00 20060101AFI20240617BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20240617BHJP

   G01T 1/202 20060101ALI20240617BHJP

   A61B 6/42 20240101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

G21K4/00 B

G01T1/20 B

G01T1/202

G01T1/20 E

G01T1/20 G

A61B6/42 500S

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020192214

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022080976

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-11-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】大池 智之

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８５２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８７２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７９７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３６０３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｋ ４／００

Ｇ０１Ｔ １／００－１／１６

Ｇ０１Ｔ １／１６７－７／１２

Ａ６１Ｂ ６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々がハロゲン化アルカリ金属化合物の母材と賦活剤とを含む複数の柱状結晶が基板に設けられたシンチレータプレートであって、
前記基板に接した、前記ハロゲン化アルカリ金属化合物の第１の相と前記母材及び前記賦活剤とは異なる材料からなる第２の相とが相分離された層と、前記相分離された層に接した前記複数の柱状結晶からなる層と、を有すること
を特徴とするシンチレータプレート。

【請求項2】

前記第１の相はＣｓＩを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータプレート。

【請求項3】

前記第２の相はＣｓ_３Ｃｕ_２Ｉ_５を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータプレート。

【請求項4】

前記相分離された層のＣｓ元素に対するＣｕ元素の濃度が１ｍｏｌ％より大きくかつ６７ｍｏｌ％未満の範囲であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。

【請求項5】

前記相分離された層のＣｓ元素に対するＣｕ元素の濃度が５ｍｏｌ％以上かつ２５ｍｏｌ％以下の範囲であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。

【請求項6】

前記相分離された層の厚さが２μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。

【請求項7】

前記相分離された層において、前記第２の相が２μｍ以下の周期で設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。

【請求項8】

前記基板は、入射した放射線から前記柱状結晶により変換した光を検出する光検出器であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシンチレータプレート。

【請求項9】

各々がハロゲン化アルカリ金属化合物の母材と賦活剤とを含む複数の柱状結晶を含むシンチレータが基板に設けられたシンチレータプレートの製造方法であって、
前記ハロゲン化アルカリ金属化合物の第１の相が前記母材及び前記賦活剤とは異なる材料からなる第２の相で相分離された層を形成する工程と、
前記相分離された層に接して前記複数の柱状結晶からなる層を形成する工程と、を有すること
を特徴とするシンチレータプレートの製造方法。

【請求項10】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシンチレータプレートと、入射した放射線から前記柱状結晶により変換した光を検出する光検出器と、を有することを特徴とする放射線検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シンチレータプレート、シンチレータプレートの製造方法、および放射線検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

医療現場等で放射線撮影に用いられているフラットパネルディテクタ（以下ＦＰＤ）として、被写体を通過した放射線をシンチレータ（放射線検出材料）で光に変換し、シンチレータが発した光を受光素子で検出する間接変換方式のＦＰＤがある。放射線を光に変換するシンチレータには、発した光を受光素子に効率よく伝達するために、ヨウ化セシウムなどのハロゲン化アルカリ金属の柱状結晶群が用いられている。柱状結晶群はそれぞれの柱状結晶間に空隙が形成され、結晶と空気の屈折率の違いによって、結晶中で光が全反射を繰り返し、効果的に発した光を受光素子に導波しうる。

【0003】

このような柱状結晶群をシンチレータとして用いたＦＰＤにおいて、ハロゲン化アルカリ金属自身の持つ潮解性によって柱状結晶間の融着が進むと、シンチレータの分解能が低下してしまう。そのため、柱状結晶の径を抑制して柱状結晶間に空隙を有することが求められる。

【0004】

特許文献１には、ハロゲン化アルカリ金属の針状結晶を用いたシンチレータに特定の元素を添加することで、針状結晶の径を制御して、シンチレータの分解能の向上を図る技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－２８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の技術において、成膜の初期に形成される結晶は、結晶同士の分離が不十分であることから、結晶間で光散乱が生じシンチレータの分解能が低下するという課題がある。

【0007】

本発明は係る課題を解決するべくなされたものであり、柱状結晶間の光散乱を抑制し、シンチレータの分解能を向上するのに有利な技術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】

【0008】

上記の課題は、各々がハロゲン化アルカリ金属化合物の母材と賦活剤とを含む複数の柱状結晶が基板に設けられたシンチレータプレートであって、前記基板に接した、前記ハロゲン化アルカリ金属化合物の第１の相と前記母材及び前記賦活剤とは異なる材料からなる第２の相とが相分離された層と、前記相分離された層に接した前記複数の柱状結晶からなる層と、を有することを特徴とするシンチレータプレートにより解決される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、柱状結晶間における光散乱を抑制することができ、高い分解能を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る、初期層及び下地層の平面及び断面の元素マッピング画像である。

【図2】比較例に係る、初期層の平面及び断面の元素マッピング画像である。

【図3】本発明および比較例に係る、元素マッピング画像に対応したラインプロファイルである。

【図4】本発明および比較例に係る、柱状結晶群の膜側面からの観察像である。

【図5】本発明に係る、相分離を示す相図である。

【図6】本発明および比較例に係る、柱状結晶群の模式図である。

【図7】本発明に係る、柱状結晶群を形成するための真空蒸着装置の模式図である。

【図8】本発明に係る、柱状結晶膜の形成条件、形状、特性を示す図である。

【図9】本発明に係る柱状結晶群を用いるシンチレータプレートの模式図である。

【図10】本発明に係る、放射線検出装置の使用態様の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係るシンチレータプレートおよび放射線撮像装置の構成および製造方法について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

【0012】

以下の説明では、例として、主相（母材）をハロゲン化アルカリ金属、特にはヨウ化セシウム（以下ＣｓＩ）、副相を添加化合物、特には銅（以下Ｃｕ）化合物とする。シンチレータには適宜、発光機能を付与するための賦活剤、例えばタリウム（以下Ｔｌ）を添加しても良い。

【0013】

柱状結晶の膜を、以下の二つの領域、すなわち、初期層と上部層に分けて説明する。初期層とは、成膜初期における、柱状結晶の方位やサイズが膜厚とともに定まりつつある、膜厚が数十μｍまでの領域を指す。上部層とは、初期層の上に形成される、膜厚が数百μｍの領域を指す。本発明の下地層とは、初期層よりもさらに成膜の極初期に形成される、柱状結晶の方位やサイズが定まっていない領域を指す。

【0014】

下地層の相分離を確認する手段としては、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（以下ＥＤＳ）で元素マッピング評価を行うことで可能である。

【0015】

図１は、本発明に係る、初期層及び下地層の平面及び断面の元素マッピング画像である。図１（ａ）は、本発明の下地層の平面についてＥＤＳで元素マッピング評価した画像である。黒色で示す領域は第１の相である主相１を示すものであり、主相１からはセシウム（Ｃｓ）元素が観測される。また白色で示す領域は第２の相である副相２を示すものであり、副相２からはＣｕ元素が観測される。以上のことから、主相１と副相２が入り混じり、主相１と副相２とが相分離した構造であることが分かる。

【0016】

図１（ｂ）は、初期層及び下地層３の断面をＥＤＳで元素マッピング評価した画像である。副相２が基板４の上に集中していることから、副相２を含む層が形成されていることが分かる。この層が下地層３である。下地層３の厚さは、ＣｓＩの初期層の結晶サイズ程度に小さいことが好ましく、例えば２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下であることが望ましい。

【0017】

図２は、比較例に係る、初期層の平面及び断面の元素マッピング画像である。

【0018】

図２（ａ）は、本発明の比較例として、下地層３を設けない場合について、初期層の平面についてＥＤＳで元素マッピング評価した画像である。図２（ａ）からは、主相１の中に副相２が点在している状態が観測される。

【0019】

図２（ｂ）は、下地層３を設けない場合の、すなわち初期層および基板４の断面をＥＤＳで元素マッピング評価した断面図である。図２（ｂ）により、副相２が基板４の上に見られず、下地層３が明瞭に存在しないことが分かる。

【0020】

図３は、本発明および比較例それぞれの元素マッピング画像に対応したラインプロファイルである。

【0021】

図３（ａ）は、図１（ａ）に示した本発明に係る元素マッピング画像に対応する、副相２のラインプロファイルである。これにより、下地層３における副相２の分布の周期を調べることができる。例えば、図３（ａ）のラインプロファイルからは、長さ２μｍの中に副相２が５回出現していることより、副相２は０．４μｍの周期で分布していることが分かる。

【0022】

図４（ｂ）は、図２（ａ）の元素マッピング画像に対応する、副相２のラインプロファイルである。これにより、初期層における副相２の分布の周期を調べることができる。図３（ｂ）は、図２（ａ）に示した比較例に係る元素マッピング画像に対応する、副相２のラインプロファイルである。図３（ｂ）のラインプロファイルからは、長さ７．３μｍの中に副相２が３．５回出現していることより、副相２は２．１μｍの周期で分布していることが分かる。

【0023】

図５には、本発明に係る相分離を示す相図を示す。本発明において相分離とは、複数の化合物相が固相状態で共存する状態を示すものである。

【0024】

図５より、ＣｓＩ：ＣｕＩの比率において、６：４よりＣｓＩが大きい割合で混合熔融した液相（Ｌ）が冷却されることに依り、共晶点１０において、ＣｓＩとＣｓ_３Ｃｕ_２Ｉ_５の少なくとも二つの相が共存することがわかる。実際に下地層３をＸ線回折で評価すると、ＣｓＩとＣｓ_３Ｃｕ_２Ｉ_５の少なくとも二つの相が観測される。このことから、主相１と副相２はこれら二種類の物質を主成分として構成されていることが分かる。

【0025】

シンチレータの母材は、例えばＣｓＩや臭化セシウム（ＣｓＢｒ）など、柱状結晶群が形成可能なハロゲン化アルカリ金属化合物から選択可能である。また、賦活剤としては、例えばヨウ化タリウム（以下ＴｌＩ）や臭化タリウム（ＴｌＢｒ）などを、母材に対して０．２ｍｏｌ％以上３．２ｍｏｌ％以下含むことで、十分な発光機能を付与できるようになる。本発明の下地層３に含まれる添加するＣｕ元素の濃度は、例えば母材であるＣｓ元素に対して１ｍｏｌ％より大きく、より好ましくは５ｍｏｌ％以上とすることで、下地層３において主相１と副相２とが相分離した構造を得ることができる。

【0026】

また、母材であるＣｓ元素に対する、添加するＣｕ元素の濃度の上限値は、図５の相図より６７ｍｏｌ％未満であり、より好ましくは２５ｍｏｌ％以下である。添加材料としては、例えば、ヨウ化銅（以下ＣｕＩ）や臭化銅（ＣｕＢｒ）などの化合物を用いても良い。

【0027】

図６は、シンチレータにおける柱状結晶５の模式図である。図６（ａ）は本発明に係る模式図であり、図６（ｂ）は比較例に係る模式図である。

【0028】

図６（ａ）に示す通り、柱状結晶５はシンチレータの母材で形成された主相１の上に続いて形成されるので、主相１と副相２とが相分離した構造となることにより、柱状結晶５のそれぞれが分離良く形成される。したがって、柱状結晶５の間で起こる光散乱を抑制することができ、結果としてシンチレータの分解能を向上することが可能となる。

【0029】

一方、図６（ｂ）に示す通り、下地層３を設けない場合は、基板４の上には主相１のみが形成される。その際、本発明と比較して柱状結晶５同士の距離が近くなることで、光散乱が起こりやすくなる。

【0030】

図７は、本発明におけるシンチレータを形成する真空蒸着装置の模式図である。例えば図７に示すように、真空排気が可能なチャンバー７９の中に、材料供給源７１と回転部７８を設けた蒸着面７７を配し、蒸着面７７には蒸着を行う基板４をセットする。

【0031】

後に述べる比較例および実施例においては、材料供給源７１ａおよび材料供給源７１ｃはタンタル製で円筒型のものを用い、また材料供給源７１ｂには窒化ホウ素製ルツボを用いている。材料供給源７１は材料毎に複数設けても良いし、混合した材料を材料供給源７１に配しても良い。

【0032】

材料供給源７１のシャッター７５については適宜設ければ良い。材料供給源７１にシャッター７５を設けて開度を制御することで、任意の膜厚領域へ任意の量の添加材料を添加することが可能である。

【0033】

蒸着膜を防湿するための保護膜としては、パリレン、フッ素樹脂およびオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）膜などを、スプレー、塗布、化学気相成長（ＣＶＤ）などの各種コーティング手段で形成することが可能である。

【0034】

形成したシンチレータの柱状結晶５における柱径の形状は、走査型電子顕微鏡などで観察できる。また、組成や元素の分布状況については、ＥＤＳによる元素マッピングで評価できる。

【0035】

分解能特性の評価は、変調伝達関数（以下ＭＴＦ）を測定すれば定量的に比較することができる。検出量子効率（ＤＱＥ）の評価は、ＣＣＤやＣＭＯＳなど、様々な受光素子やカメラなどの光検出器を用いて評価可能である。また、蒸着膜の化学組成は例えば蛍光Ｘ線分析や誘導結合プラズマ分析、結晶性については例えばＸ線回折分析などで評価が可能である。

【0036】

基板温度や各蒸発源の温度は蒸着条件に応じて適宜調整可能である。例えば、ＣｓＩの場合は６７０℃から７００℃、ＴｌＩの場合は３４０℃から４１０℃の間で調整することで、必要とする添加濃度を実現することができる。本発明において、主相１と副相２とが相分離した構造を有する下地層３を形成する為には、成膜初期の基板温度は例えば２０℃から２００℃未満の間とし、ＣｕＩの蒸発源温度は例えば５２０℃以上とする。

【0037】

なお、発光機能を担う賦活剤の活性化が不十分となり、所望の発光輝度が得られなかった場合は、成膜後期に柱状結晶５の構造が崩れない程度まで基板温度を上昇させ発光機能を担う賦活剤を活性化することで、発光輝度を向上させることが可能である。あるいは、成膜後に蒸着装置などで熱処理を行うことで、柱状結晶５の構造を維持したまま、所望の輝度を得ることが可能である。

【0038】

図８は、本発明の放射線検出装置の形成条件、形状および特性を示したものである。シンチレータの分解能の指標である、空間周波数が２Ｌｐ／ｍｍでのＭＴＦ（以下ＭＴＦ（２））について、従来の比較例と比較すると、第１の実施例及び第２の実施例共に、分解能が向上していることが分かる。

【0039】

図９は、本発明に係るシンチレータを用いたシンチレータプレートの構成図である。図９左側に示すように、基板４の、シンチレータプレートを放射線検出装置（後述）に適用した際にＸ線１０１が入射する側の面の裏面に、反射層１０３と、下地層３および柱状結晶５を設け、さらに光検出器１０２と組み合わせる構成が一例として挙げられる。反射層１０３は、シンチレータが発する光のうち、光検出器に入らなかった光を光検出器側に戻す役割を果たす。また、図９右側に示すように、光検出器１０２上へ下地層３および柱状結晶５を直接設ける構成としてもよい。

【0040】

上述のように構成されたシンチレータプレートは、放射線を検出する放射線検出装置（放射線撮像装置）に適用されうる。

【0041】

図１０は、放射線検出装置６３０の使用態様の一例を示したものである。放射線源６１０が発生した放射線６１１は、患者等の被検者６２０の胸部６２１を透過し、放射線検出装置６３０に入射する。放射線検出装置６３０に入射した放射線６１１には被検者６２０の体内の情報が含まれており、放射線検出装置６３０は、放射線６１１に応じた電気的情報を取得する。この電気的情報は、ディジタル信号に変換された後、例えばイメージプロセッサ６４０によって所定の信号処理が為される。

【0042】

医師等のユーザは、この電気的情報に応じた放射線画像を、例えばコントロールルームの第１のディスプレイ６５０で観察することができる。ユーザは、放射線画像又はそのデータを、所定の通信手段６６０により遠隔地へ転送することができ、この放射線画像を、他の場所であるドクタールームの第２のディスプレイ６５１で観察することもできる。また、ユーザは、この放射線画像又はそのデータを所定の記録媒体に記録することもでき、例えば、フィルムプロセッサ６７０によってフィルム６７１に記録することもできる。

【0043】

以下、本発明の比較例および実施例について説明する。

【0044】

（第１の比較例）
本比較例は、図７に示す真空蒸着装置を用いて、ＣｓＩを母材、ＣｕＩを添加材料、ＴｌＩを賦活剤とする柱状結晶構造の蒸着膜を形成したものである。

【0045】

蒸着原料７２ａとして、ＣｓＩにＣｕＩを０．０６重量％で混合したものを、材料供給源７１ａに充填した。加えて蒸着原料７２ｃとして、ＴｌＩを材料供給源７１ｃに充填した。また、蒸着面７７に基板４をセットした。基板４はシリコン基板にアルミニウム反射層を厚さ１００ｎｍ、二酸化ケイ素を厚さ５０ｎｍ積層したものを用いた。

【0046】

蒸着装置内を０．０１Ｐａ以下になるまで真空排気した後、各々の材料供給源７１に電流を徐々に流して加熱する。設定温度に達したところで、回転部７８により基板４の回転を行いつつ、基板４と材料供給源７１の間に設けられたシャッター７５を開けることで成膜を開始した。なお、基板温度は６０℃から１３０℃まで徐々に昇温した。成膜の様子を確認しつつ、所望の膜厚が形成されたところでシャッター７５を閉じて成膜を終了した後、基板４の温度をさらに１６０℃まで昇温した。

【0047】

成膜された基板４を室温まで冷却後蒸着装置より取り出し、蒸着膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、基板４上には図４（ｂ）のように下地層３は形成されず、柱状結晶５のみが形成されていることが確認できた。さらに、蒸着膜を基板４から剥がし、基板４と蒸着膜が接していた面、及び蒸着膜の膜断面をＥＤＳで元素マッピング評価したが、本発明における下地層３の形成は見られなかった。

【0048】

蛍光Ｘ線分析装置で化学組成を測定すると、母材に対してＴｌが０．６５ｍｏｌ％、銅が０．１ｍｏｌ％検出された。

【0049】

蒸着膜の成膜表面をＣＭＯＳ光検出器にＦＯＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｐｌａｔｅ）を介して密着させて、基板４側から国際規格の線質ＲＱＡ５に準じたＸ線を照射して画像を取得した。また、シンチレータの分解能の指標であるＭＴＦ（２）をタングステン製のナイフエッジを用いたエッジ法により求め、これを１００として以降の比較例および実施例と相対比較を行った。

【0050】

（第２の比較例）
本比較例は、図７に示す真空蒸着装置を用いて、ＣｓＩを母材、ＣｕＩを添加材料、ＴｌＩを賦活剤とする柱状結晶構造の蒸着膜を形成したものである。

【0051】

蒸着原料７２ａとして、ＣｓＩにＣｕＩを０．５重量％で混合したものを、材料供給源７１ａに充填した。加えて蒸着原料７２ｃとして、ＴｌＩを材料供給源７１ｃに充填した。また、蒸着面７７に基板４をセットした。基板４は第１の比較例と同様に、シリコン基板にアルミニウム反射層を厚さ１００ｎｍ、二酸化ケイ素を厚さ５０ｎｍ積層したものを用いた。

【0052】

蒸着装置内を０．０１Ｐａ以下になるまで真空排気した後、各々の材料供給源７１に電流を徐々に流して加熱する。設定温度に達したところで、回転部７８により基板４の回転を行いつつ、基板４と材料供給源７１の間に設けられたシャッター７５を開けることで成膜を開始した。なお、基板温度は６０℃から１３０℃まで徐々に昇温した。成膜の様子を確認しつつ、所望の膜厚が形成されたところで全てのシャッター７５を閉じて成膜を終了した後、基板４の温度をさらに１６０℃まで昇温した。

【0053】

成膜された基板４を室温まで冷却後蒸着装置より取り出し、蒸着膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、基板４上には図４（ｂ）のように下地層３は形成されず、柱状結晶５のみが形成されていること確認できた。さらに、蒸着膜を基板４から剥がし、基板４と蒸着膜が接していた面、及び蒸着膜断面をＥＤＳで元素マッピング評価したが、本発明における下地層３の形成は見られなかった。

【0054】

蛍光Ｘ線分析装置で化学組成を測定すると、母材に対してＴｌが０．６９ｍｏｌ％、銅が１．０ｍｏｌ％検出された。第１の比較例と同様にＭＴＦ（２）を求め、第１の比較例のＭＴＦ（２）を１００とした相対評価を行ったところ、その値は１０３であった。

【0055】

（第１の実施例）
本実施例は、図７に示す真空蒸着装置を用いて、ＣｓＩを母材、ＣｕＩを添加材料、ＴｌＩを賦活剤とする柱状結晶構造の蒸着膜を形成したものである。

【0056】

蒸着原料７２ａとして、ＣｓＩにＣｕＩを０．３重量％で混合したものを材料供給源７１ａに充填した。加えて蒸着原料７２ｂとして、ＣｕＩを材料供給源７１ｂに充填した。さらに蒸着原料７２ｃとして、ＴｌＩを材料供給源７１ｃに充填した。また、蒸着面７７に基板４をセットした。基板４は比較例と同様に、シリコン基板にアルミニウム反射層を厚さ１００ｎｍ、二酸化ケイ素を厚さ５０ｎｍ積層したものを用いた。

【0057】

蒸着装置内を０．０１Ｐａ以下になるまで真空排気した後、基板４の温度を６０℃に保持した。各々の材料供給源７１に電流を徐々に流して加熱し、設定温度に達したところで、回転部７８により基板４の回転を行いつつ、基板４と材料供給源７１の間に設けられたシャッター７５を開け、下地層３の成膜を開始した。次にシャッター７５を閉じ、基板４の温度を６０℃から１３０℃まで徐々に昇温させながら、上部層の成膜を行った。所望の膜厚が形成されたところで全てのシャッターを閉じて成膜を終了した。

【0058】

成膜された基板４を室温まで冷却後取り出し、蒸着膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、基板４上に図４（ａ）のような下地層３が明瞭に観察でき、その上に柱状結晶５が分離良く形成されている様子を確認できた。さらに、蒸着膜を基板４から剥がし、基板４と蒸着膜が接していた面、及び蒸着膜の膜断面をＥＤＳで元素マッピング評価を実施した。すると、図１（ａ）と図１（ｂ）のように、本発明における下地層３の形成及び、下地層３において主相１と副相２とが相分離されている様子が確認できた。

【0059】

蛍光Ｘ線分析装置で化学組成を測定すると、母材に対してＴｌが０．８３ｍｏｌ％、銅が２５．０ｍｏｌ％検出された。比較例と同様にＭＴＦ（２）を求め、第１の比較例のＭＴＦ（２）を１００とした相対評価を行ったところ、その値は１２６であった。

【0060】

以上より、下地層３において主相１と副相２とが相分離した構造を有し、その上に形成された柱状結晶５を用いたシンチレータは、柱状結晶５の間で起こる光散乱を抑制することができ、分解能を向上することが可能であることがわかった。

【0061】

（第２の実施例）
本実施例は、図７に示す真空蒸着装置を用いて、ＣｓＩを母材、ＣｕＩを添加材料、ＴｌＩを賦活剤とする柱状結晶構造の蒸着膜を形成したものである。

【0062】

蒸着原料７２ａとして、ＣｓＩを材料供給源７１ａに充填した。加えて蒸着原料７２ｂとして、ＣｕＩを材料供給源７１ｂに充填した。さらに蒸着原料７２ｃとしてＴｌＩを材料供給源７１ｃに充填した。また蒸着面７７に基板４をセットした。ＣｓＩの材料供給源７１ａから蒸着面７７への蒸発粒子の入射角は６０度とした。基板４は比較例と同様に、シリコン基板にアルミニウム反射層を厚さ１００ｎｍ、二酸化ケイ素を厚さ５０ｎｍ積層したものを用いた。

【0063】

蒸着装置内を０．０１Ｐａ以下になるまで真空排気した後、基板４の温度を４０℃に保持した。各々の材料供給源７１に電流を徐々に流して加熱し、設定温度に達したところで、回転部７８により基板４の回転を行いつつ、基板４と材料供給源７１の間に設けられたシャッター７５を開け、下地層３の成膜を開始した。次にシャッター７５を閉じ、基板４の温度を４０℃から１４０℃まで徐々に昇温させながら、上部層の成膜を行った。所望の膜厚が形成されたところで全てのシャッターを閉じて成膜を終了した。

【0064】

成膜された基板４を室温まで冷却後取り出し、蒸着膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、第１の実施例と同様に、基板４上に図４（ａ）のような下地層３が明瞭に観察でき、その上に柱状結晶５が分離良く形成されている様子が確認できた。

【0065】

蛍光Ｘ線分析装置で化学組成を測定すると、母材に対してＴｌが０．７６ｍｏｌ％、銅が５．０ｍｏｌ％検出された。比較例と同様にＭＴＦ（２）を求め、第１の比較例のＭＴＦ（２）を１００とした相対評価を行ったところ、その値は１０７であった。

【0066】

以上より、下地層３において主相１と副相２とが相分離した構造を有し、その上に形成された柱状結晶５を用いたシンチレータは、柱状結晶５の間で起こる光散乱を抑制することができ、分解能を向上することが可能であることがわかった。

【0067】

以上、本発明に係る実施例を示したが、本発明はこれらに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその一部が変更されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。

【符号の説明】

【0068】

１ 主相
２ 副相
３ 下地層
４ 基板
５ 柱状結晶
１０ 共晶点
７１ 材料供給源
７２ 蒸着原料
７５ シャッター
７７ 蒸着面
７９ 真空チャンバー
１０１ Ｘ線
１０２ 光検出器
１０３ 反射層
１０４ 反射層付き基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】