反射材、閃爍體陣列、閃爍體陣列的制造方法和放射線檢測器的制造方法

反射材、閃爍體陣列、閃爍體陣列的制造方法和放射線檢測器的制造方法
【專利摘要】根據實施方式，提供一種反射材、閃爍體陣列、閃爍體陣列的制造方法和放射線檢測器。根據一個實施方式，提供一種所述閃爍體陣列，其含有：隔著間隙而二維排列的多個閃爍體晶體、以及形成于多個閃爍體晶體間的間隙的反射材。反射材含有：選自由硫酸鋇、氧化鋁和聚四氟乙烯構成的組中的反射粒子、以及作為粘合劑的普通硅酮。
【專利說明】
反射材、閃爍體陣列、閃爍體陣列的制造方法和放射線檢測器
[0001 ] 相關申請的引用：本申請W2015年3月18日申請的日本專利申請2015-055255號 的優先權的利益為基礎，并且要求其利益，其全部內容通過引用而包含于此。
技術領域
[0002] 本發明的實施方式設及反射材、閃爍體陣列、閃爍體陣列的制造方法和放射線檢 測器。
【背景技術】
[0003] 閃爍體是伴隨著放射線的入射而發光（閃爍光）的物質。作為放射線檢測器，可W 使用將加工成柱狀的多個閃爍體晶體縱橫地二維配置、且在閃爍體晶體的間隙形成反射材 而得到的閃爍體陣列。
[0004] 最近，開始使用發光波長范圍為350~450皿的閃爍體晶體。因此，對于閃爍體陣列 和放射檢測器來說，迫切希望提高波長350~450nm的光的利用效率。

【發明內容】

[0005] 本發明要解決的問題
[0006] 本發明要解決的問題是提供波長350~450nm的光的利用率較高的反射材、閃爍體 陣列和放射線檢測器。
[0007] 解決問題的手段
[0008] 根據一個實施方式，提供一種閃爍體陣列，其含有:隔著間隙而二維排列的多個閃 爍體晶體、和形成于多個閃爍體晶體間的間隙的反射材。反射材含有:選自由硫酸領、氧化 侶和聚四氣乙締構成的組中的反射粒子、W及作為粘合劑的普通娃酬（straight silicone)。
[0009] 發明的效果
[0010] 本發明可W提供波長350~450nm的光的利用率較高的反射材、閃爍體陣列和放射 線檢測器。
【附圖說明】
[0011] 圖1是實施方式的閃爍體陣列的立體圖。
[0012] 圖2是對實施方式的放射線檢測器進行說明的圖。
[0013] 圖3是實施方式的閃爍體陣列的截面圖。
[0014] 圖4是實施方式的分散有具有單一平均粒徑的反射粒子的反射材的截面圖。
[0015] 圖5是實施方式的分散有具有巧巾平均粒徑的反射粒子的反射材的截面圖。
[0016] 圖6是表示實施方式的反射材中的反射粒子的配合比例與反射率的關系的圖。
[0017] 圖7是表示4種反射材的透射光譜的圖。
[0018] 圖8是表示4種反射材的吸收光譜的圖。
[0019] 圖9是表示巧巾反射材的反射光譜的圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面，對本發明的實施方式參照著附圖進行說明。
[0021] 此外，在本申請的說明書和各附圖中，對與有關已出的附圖中前述那些相同的要 素標注相同的符號，并適當省略詳細的說明。
[0022] 對本實施方式參照著附圖進行說明。
[0023] 圖1表示實施方式的閃爍體陣列的立體圖。圖1的閃爍體陣列10具有:加工成柱狀 并隔著間隙而縱橫二維排列的多個閃爍體晶體11、形成于前述多個閃爍體晶體11間的間隙 的反射材12。前述反射材12含有選自由硫酸領、氧化侶和聚四氣乙締構成的組中的反射粒 子、W及作為粘合劑的普通娃酬。
[0024] 閃爍體晶體11優選伴隨放射線的入射而發出350~450nm的波長范圍的光。構成反 射材12的反射粒子優選對波長350~450nm的光的反射率較高。構成反射材12的粘合劑優選 對波長350~450nm的光具有較低的吸收率和較高的透射率。
[0025] 實施方式的放射線檢測器具有上述的閃爍體陣列和光電二極管等光檢測器。
[0026] 參照圖2對實施方式的放射線檢測器進行概略的說明。
[0027] 在閃爍體陣列10的光出射側，配置有光電二極管等光檢測器20。通常，閃爍體陣列 10和光檢測器20被一體化而構成放射線檢測器的檢測器組。
[0028] 圖3表示實施方式的閃爍體陣列10的截面圖。該圖中，在具有多個閃爍體晶體11、 W及形成于閃爍體晶體11間的間隙的反射材12的閃爍體陣列10的放射線入射側的表面，形 成表面反射材13。表面反射材13的材料與閃爍體晶體11間的間隙的反射材12是相同材料即 可。
[0029] 表面反射材13不一定需要設置，但如果設置表面反射材13,則能夠進一步提高光 的利用效率。即，如圖3所示，伴隨放射線的入射，從閃爍體晶體11發出的光直線行進而到達 光檢測器20、或被反射材12反射后到達光檢測器20,例如還有被光檢測器20的表面反射后 回到放射線入射側的光。如果預先設置表面反射材13,則光檢測器20能夠檢測出回到放射 線入射側的光，所W可W進一步提高光的利用效率。
[0030] 下面，對實施方式的閃爍體陣列中使用的材料進行說明。
[0031] 作為閃爍體晶體11適合的、伴隨放射線的入射而發出350~450皿的波長范圍的光 的材料，可W列舉出例如W下的材料。Na I: T1 (巧活化艦化鋼）、Cs I:化（鋼活化艦化飽）、 〔3尸2:日11(館活化氣化飽）、〔3。（氣化飽）、^。:￥(鶴活化氣化裡）、化冊4(鶴酸鉛，？胖0)、 Y2Si〇5:Ce(飽活化娃酸錠，￥50)、6(1251〇5:〔6(飽活化娃酸禮，650)、山251〇5:〔6(飽活化娃酸 錯，LS0)、化u，Gd)2Si〇5:Ce(飽活化娃酸錯禮，1^50)、（山，￥)251〇5:〔6(飽活化娃酸錯錠， L欄))等。
[0032] 反射材含有反射粒子和作為粘合劑的普通娃酬。反射材可W通過如下方法形成： 將含有反射粒子和普通娃酬的液狀組合物填充于多個閃爍體晶體間的間隙內，并使普通娃 酬固化。
[0033] 構成反射材的反射粒子是選自由硫酸領、氧化侶和聚四氣乙締構成的組。運些反 射粒子對波長350~450nm的光的反射率較高。
[0034] 構成反射材的作為粘合劑的普通娃酬是選自由二甲基娃酬、甲基苯基娃酬和甲基 氨化娃酬構成的組。二甲基娃酬、甲基苯基娃酬和甲基氨化娃酬的結構示于下述化學式中。 二甲基插爾
[0035]
[0036] 二甲基娃酬具有聚硅氧烷一(Si-O-Si-O)-的側鏈、末端全部是甲基(C出）的 結構。
[0037] 甲基苯基娃酬具有聚硅氧烷一(Si-O-Si-O)-的側鏈的一部分是苯基(Cs也）的 結構。甲基苯基娃酬優選與聚硅氧烷的Si原子鍵合的全部有機基團中的苯基(Cs也）的含有 率為5~35%。苯基(抗曲)的含有率如果超過35%，則固化物的吸收波長向長波長側移動，因 而不優選。
[0038] 甲基氨化娃酬具有聚硅氧烷一(Si-O-Si-O)-的側鏈的一部分是氨化）的結 構。甲基氨化娃酬優選與聚硅氧烷的Si原子鍵合的全部有機基團中的氨化)的含有率為5~ 35%。氨化)的含有率如果超過35%，則固化速度下降，因而不優選。
[0039] 上述的普通娃酬由于在側鏈上只含有C和H，吸收峰存在于紫外區域的短波長側 (300nm附近），所W對350~400nm的波長的光顯示較低的吸收率和較高的透射率。
[0040] 另一方面，娃酬中除了普通娃酬W外，還已知被稱作改性娃酬的物質。改性娃酬有 在聚硅氧烷的側鏈上導入了有機基團的側鏈型、在聚硅氧烷的單側末端上導入了有機基團 的單側末端型、在聚硅氧烷的兩側末端上導入了有機基團的兩側末端型、在聚硅氧烷的側 鏈和兩側末端上導入了有機基團的側鏈兩側末端型。運些改性娃酬由于鍵合了多種多樣的 有機基團，所W吸收峰向長波長側移動，對350~400nm的波長的光不能得到較低的吸收率 和較高的透射率。
[0041] 使含有反射粒子和普通娃酬的液狀組合物固化而形成反射材時，作為使用形態， 有單組份型或雙組份型，作為固化條件，有室溫固化或加熱固化，作為反應機理，有縮合反 應型或加成反應型，將它們適當組合來使用。
[0042] 縮合反應型中，一邊生成反應副產物(脫氣），一邊使固化反應進行。單組份縮合反 應型中，固化反應是因空氣中的水分而發生，從與空氣接觸的面向深部方向進行固化。雙組 份縮合反應型中，由于是通過對作為主劑的聚硅氧烷添加固化劑而進行固化反應，所W固 化是整體地進行。固化劑中含有與水分起同樣作用的官能團。不過，對于縮合反應型的固化 來說，無論單組份型、雙組份型，水分都是必要的。作為雙組份縮合反應型的脫氣(副產物）， 例如有乙醇、丙酬等。
[0043] 雙組份加成反應型中，例如使作為主劑的具有乙締基（C出=CH-)的聚硅氧烷和 作為固化劑的具有徑基化〇-)的聚硅氧烷在銷族金屬催化劑的存在下發生徑基化反應而 使其固化。雙組份加成反應型中，可W通過固化劑的使用量或催化劑來控制反應速度即固 化時間。
[0044] 單組份加成反應型中，使通過將聚硅氧烷在銷族金屬催化劑的存在下加熱來使其 固化。
[0045] 作為銷族金屬催化劑，可W列舉出銷系、鈕系、錠系等催化劑，從經濟性、反應性的 觀點出發，特別優選使用銷系催化劑。作為銷系催化劑，可W使用公知的催化劑。具體地可 W列舉出銷微粉末、銷黑、氯化亞銷酸、氯銷酸等氯化銷酸、四氯化銷、氯化銷酸的醇化合 物、醒化合物、或銷的締控配位化合物、鏈締基硅氧烷配位化合物、幾基配位化合物等。
[0046] 下面對普通娃酬的反應例更具體地進行說明。運里，對含有兩側末端和/或側鏈具 有鏈締基的有機聚硅氧烷（W下也適當地稱作有機聚硅氧烷A)、和兩側末端和/或側鏈具有 氨化甲娃烷基的有機聚硅氧烷（W下也適當地稱作有機聚硅氧烷B)的交聯性有機聚硅氧烷 的反應進行說明。
[0047] 鏈締基沒有特別限定，可W列舉出例如乙締基(ethenyl)、締丙基(2-丙締基）、下 締基、戊締基、己締基等，其中從耐熱性優良的觀點出發，優選乙締基。
[0048] 作為有機聚硅氧烷A中所含的鏈締基W外的基團、和有機聚硅氧烷B中所含的氨化 甲娃烷基W外的基團，可W列舉出烷基(特別是碳數為4W下的烷基）。
[0049] 有機聚硅氧烷A中的鏈締基的位置沒有特別限制，但當有機聚硅氧烷A是直鏈狀 時，鏈締基可W存在于下述所示的M單元和D單元的任一者中，也可W存在于M單元和D單元 運兩者中。從固化速度的觀點出發，優選至少存在于M單元中，更優選存在于2個M單元運兩 者中。
[0050] 此外，M單元和D單元是有機聚硅氧烷的基本構成單元的例子，M單元是鍵合了 3個 有機基團的1官能性的硅氧烷單元，D單元是鍵合了 2個有機基團的2官能性的硅氧烷單元。 在硅氧烷單元中，由于硅氧烷鍵是2個娃原子通過1個氧原子鍵合而成的鍵，所W硅氧烷鍵 中的每1個娃原子的氧原子看作是1/2個，式中表示為化/2。
[0化1:
[0052J 有機聚硅氧烷A中的鏈篩基的數量沒有特別限制，但1分子中優選為1~3個，更優 選為2個。
[0053] 有機聚硅氧烷B中的氨化甲娃烷基的位置沒有特別限制，但當有機聚硅氧烷A是直 鏈狀時，氨化甲娃烷基可W存在于M單元和D單元的任一者中，也可W存在于M單元和D單元 運兩者中。從固化速度的觀點出發，優選至少存在于D單元中。
[0054] 有機聚硅氧烷B中的氨化甲娃烷基的數量沒有特別限制，但優選1分子中至少有3 個，更優選為3個。
[0055] 有機聚硅氧烷A與有機聚硅氧烷B的混合比率沒有特別限制，但優選按照使有機聚 硅氧烷B中的與娃原子鍵合的氨原子與有機聚硅氧烷A中的全部鏈締基的摩爾比（氨原子/ 鏈締基)為0.7~1.05的方式來調整。其中，更優選按照使上述摩爾比為0.8~1.0的方式來 調整混合比率。
[0056] 作為娃氨化催化劑，如上所述優選使用銷族金屬催化劑。娃氨化催化劑的使用量 是，相對于有機聚硅氧烷A和有機聚硅氧烷B的總重量100重量份優選為0.1~20重量份、更 優選為1~10重量份。
[0057] 參照圖4和圖5,對實施方式的反射材中的反射粒子的粒徑進行說明。
[0058] 在圖4的反射材中，在粘合劑2中分散有具有單一的平均粒徑的反射粒子la。反射 粒子化的粒徑分布是單峰形。
[0059] 在圖5的反射材中，在粘合劑2中分散有具有2種平均粒徑的反射粒子Ia和反射粒 子le。反射粒子化和反射粒子ie的粒徑分布為雙峰形。進而，反射粒子的粒徑分布也可W成 為多峰形。
[0060] 當使用了具有巧巾W上的平均粒徑的反射粒子時，可W提高反射材中的反射粒子 的配合比例和填充密度，有助于反射率的提高。
[0061] 圖6表示實施方式的反射材中的反射粒子的配合比例與反射率的關系。參照該圖， 對實施方式的反射材中的優選的徑系進行說明。
[0062] 對于實施方式的反射材來說，獲得90% W上的實用的反射率是在反射粒子相對于 反射材整體的配合比例為50重量％ W上的情況下。
[0063] 另一方面，根據文獻（日本金屬學會志、第50卷、第5號、1986年、475-479頁），在具 有不同粒徑的2成分的粒子體系中，填充密度根據粒徑比和配合比例的不同而變化，粒子的 配合比例為0.72(72重量％)附近時達到最大。另外，對于實施方式的反射材來說，從反射粒 子與粘合劑的物理混合極限和粘接強度的觀點出發，反射粒子相對于反射材整體的配合比 例的上限為80重量％。
[0064] 反射粒子相對于反射材整體的配合比例如果為50~80重量％，則在獲得90% W上 的反射率的同時，還可W獲得充分的粘接強度。
[0065] 實施方式的反射材中使用的反射粒子的粒徑優選為0.5~20WI1。在使用平均粒徑 不同的巧巾反射粒子的情況下，較小的反射粒子ie的粒徑優選為較大的反射粒子Ia的粒徑 的1/5W下。在使用平均粒徑不同的巧巾反射粒子的情況下，相對于反射材整體，優選將較大 的反射粒子化的配合比例設定為40~50重量％、將較小的反射粒子10的配合比例設定為10 ~20重量％。
[0066] 下面，對實施方式的閃爍體陣列的制造方法的一例進行說明。
[0067] 在閃爍體陣列的制造方法中，進行下述工序:從閃爍體晶體的塊(block)的上面， 使用刀片切出格子狀的溝槽而進行劃分，形成將加成成柱狀的多個閃爍體晶體縱橫地二維 配置的結構。進行使多個閃爍體晶體間的間隙含浸含有反射粒子和普通娃酬的液狀組合物 的工序。進行用刮板除去剩余的液狀組合物的工序。進行將該閃爍體晶體的塊放入真空容 器中，抽真空W除去液狀組合物的氣泡的工序。反復進行上述的操作，從而在柱狀的閃爍體 晶體間的間隙內填充液狀組合物的工序。進行通過使液狀組合物固化而形成柱狀的閃爍體 晶體間的反射材的工序。然后，進行對閃爍體晶體的塊的上面和下面研磨的工程，制造實施 方式的閃爍體陣列。
[0068] 正如參照圖3所說明的那樣，還可W在閃爍體陣列10的放射線入射側的表面涂布 含有反射粒子和普通娃酬的液狀組合物并使其固化，形成表面反射材13。
[0069] 進而，通過使得到的閃爍體陣列10與光電二極管等光檢測器20接合來制造放射線 檢測器。
[0070] 實施例
[0071 ] W下，對實施例進行說明。
[0072] 實施例1
[0073] 使用W下的反射粒子和粘合劑制作反射材(A)~(D)。
[0074] (A)反射粒子:平均粒徑10皿的氧化鐵、粘合劑:環氧樹脂
[0075] (B)反射粒子:平均粒徑10皿的硫酸領、粘合劑:環氧樹脂
[0076] (C)反射粒子:平均粒徑10皿的硫酸領、粘合劑:改性娃酬樹脂
[0077] (D)反射粒子:平均粒徑10皿的硫酸領、粘合劑:普通娃酬樹脂(二甲基娃酬樹脂）。
[0078] 普通娃酬是雙組份型。反射材中的反射粒子的配合比例設定為60重量％。
[0079] 圖7表示得到的4種反射材的透射光譜。圖8表示得到的4種反射材的吸收光譜。
[0080] 由圖7和圖8可知下述情況。使用了普通娃酬（二甲基娃酬）作為粘合劑的反射材 (D)在350~450nm的波長范圍內，透射率為90% W上、吸收率低于5%。使用了改性娃酬作為 粘合劑的反射材(C)在350~450nm的波長范圍內，透射率為85% W上、吸收率約為8%。使用 了環氧樹脂或丙締酸樹脂作為粘合劑的反射材(A)或(B)具有更低的透射率和更高的吸收 率。因此，使用了普通娃酬(二甲基娃酬)作為粘合劑的反射材(D)在350~450皿的波長范圍 內，有助于反射材的反射率的提高。
[0081 ] 實施例2
[0082] 如下所述地使用1種或巧巾粒徑的反射粒子，并使反射粒子的配合比例變化來制作 反射材(D)~（I)。有關反射材化)~化），使用了相同的雙組份型的普通娃酬(二甲基娃酬）。 有關反射材(I)，使用了單組份型的普通娃酬(二甲基娃酬）。
[0083] (D)反射粒子:平均粒徑10皿的硫酸領、60重量％ (與實施例1的(D)相同）
[0084] 化)反射粒子:平均粒徑10皿的硫酸領、70重量％
[0085] (F)反射粒子:平均粒徑2皿的硫酸領、30重量％
[0086] (G)反射粒子：平均粒徑10皿的硫酸領、50重量％和平均粒徑化m的硫酸領、10重 量％
[0087] (H)反射粒子：平均粒徑10皿的硫酸領、40重量％和平均粒徑化m的硫酸領、20重 量％
[008引（I)反射粒子:平均粒徑10皿的氧化侶、70重量％。
[0089] 圖9表示得到的6種反射材的反射光譜。由圖9可知有下述傾向：如果反射粒子的材 料相同（硫酸領），則與使用了巧巾粒徑的反射粒子的反射材(D)、化）、(F)相比，使用了巧中粒 徑的反射粒子的反射材(G)、化)在350~450nm的波長范圍內顯示更高的反射率。運可W認 為是因為使用了粒徑不同的巧巾反射粒子的反射材的填充密度變高的緣故。
[0090] 此外，本發明并不限定于上述實施方式本身，在實施階段可W在不超出其要旨的 范圍內對構成要素進行變形而具體化。另外，通過將上述實施方式中公開的多個構成要素 適當組合，可W形成各種發明。例如也可W從實施方式公開的全部要素中刪除幾個構成要 素。進而，也可W將不同實施方式的構成要素進行適當組合。
【主權項】
1. 一種反射材，其特征在于，其含有:選自由硫酸鋇、氧化鋁和聚四氟乙烯構成的組中 的反射粒子、以及普通硅酮。2. 根據權利要求1所述的反射材，其特征在于，所述反射材中的所述反射粒子的比例為 50~80重量％。3. 根據權利要求1或2所述的反射材，其特征在于，所述反射材含有平均粒徑不同的2種 以上的反射粒子。4. 一種閃爍體陣列，其特征在于，其含有：隔著間隙而二維排列的多個閃爍體晶體、以 及形成于所述多個閃爍體晶體間的間隙的權利要求1~3中任一項所述的反射材。5. 根據權利要求4所述的閃爍體陣列，其特征在于，進一步在所述多個閃爍體晶體的表 面具有表面反射材。6. -種閃爍體陣列的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有下述工序： 在閃爍體晶體的塊上切出格子狀的溝槽，形成將加工成柱狀的多個閃爍體晶體縱橫地 二維配置的結構的工序， 在所述多個閃爍體晶體間的間隙填充含有選自由硫酸鋇、氧化鋁和聚四氟乙烯構成的 組中的反射粒子和普通硅酮的液狀組合物的工序，以及 使所述液狀組合物固化，從而在所述閃爍體晶體間形成反射材的工序。7. 根據權利要求6所述的閃爍體陣列的制造方法，其特征在于，所述液狀組合物是單組 份型或雙組份型，通過縮合反應或加成反應來進行所述液狀組合物的固化。8. 根據權利要求6或7所述的閃爍體陣列的制造方法，其特征在于，所述液狀組合物的 固化時，使用鉑族金屬催化劑。9. 一種放射線檢測器，其特征在于，其具有權利要求6或7所述的閃爍體陣列和檢測器。
【文檔編號】H01L31/0232GK105988152SQ201610149721
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月16日
【發明人】長谷川仁, 村井誠郎, 村井誠一郎, 橫井朋美
【申請人】株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社