放射线检测器以及放射线检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种放射线检测器以及放射线检测装置。
2.参照相关申请
3.本技术主张于2021年5月31日申请的日本特许申请第2021-091678号的优先权的利益，其全部内容通过参照编入本说明书中。

背景技术：

4.已知一种放射线检测器，其具有将x射线等放射线转换成光的闪烁体、检测由闪烁体转换的光的光检测器。专利文献1(中国专利申请公开111081728号)中公开了一种构造，在如上的放射线检测器中，在csi系的闪烁体与作为光检测器的tft基板之间配置光选择层。在该构造中，在光选择层中吸收或反射由闪烁体生成的闪烁光(荧光)的余光成分，由此减少在tft基板中检测的余光成分。

技术实现要素：

5.在上述专利文献1中公开的构造中，作为光选择层采用了树脂膜(pvc膜、pet膜、以及pe膜中的一个或两个以上的组合)。但是，在使用树脂膜作为光选择层的情况下，以选择性地透过(或吸收或反射)紫外区域(特别是300nm以下的波长区域)的光的方式调整是比较困难的。另外，在有两个发光峰值，其中一个峰值波长比另一个峰值波长长的情况下，在上述树脂膜中，选择性地透过该一个峰值波长是困难的。
6.本发明的一个方面的目的在于提供一种放射线检测器以及放射线检测装置，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状如何，都能够较佳地检测关注波长的光。
7.本发明的一个方面所涉及的放射线检测器具备：闪烁体，其对应于放射线的入射生成具有第1峰值波长的第1闪烁光与具有第2峰值波长的第2闪烁光；光检测部，其检测由闪烁体生成的闪烁光；滤光器层，其设置于闪烁体与光检测部之间，并且选择性地遮蔽第1闪烁光，滤光器层具有超颖表面构造。
8.在上述放射线检测器中，由闪烁体生成峰值波长互不相同的第1闪烁光以及第2闪烁光。具有第1峰值波长的第1闪烁光被配置于闪烁体与光检测部之间的滤光器层选择性地遮蔽。即，具有第2峰值波长的第2闪烁光被选择性地向光检测部透过。此处，滤光器层并非由树脂膜构成，而是由超颖表面构造构成。通过由超颖表面构造构成滤光器层，与采用树脂膜构成滤光器层的情况相比，能够获得以下的优点。即，通过控制超颖表面构造的形状，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状(谐振峰值宽度等)如何，都能够获得比由树脂膜构成滤光器层的情况更好的滤光性能。即，能够使关注波长的光(此处是具有第2峰值波长的第2闪烁光)较佳地透过，并且能够较佳地遮蔽关注波长以外的波长的光(此处是具有第1峰值波长的第1闪烁光)。因此，根据上述放射线检测器，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状如何，都能够较佳地检测关注波长的光。
9.滤光器层也可以是利用表面等离子体(surface plasmon)的等离子体滤光器
(plasmonic filter)。根据上述构造，通过利用表面等离子体，能够容易地获得选择性地遮蔽第1闪烁光的滤光器构造。
10.滤光器层也可以具有周期性排列的多个柱状的金属构造体。根据上述构造，通过调整多个金属构造体的配置(周期)以及金属构造体的宽度和高度，能够容易地制造选择性地遮蔽第1闪烁光的滤光器构造。
11.金属构造体也可以由圆柱状的铝构成。根据上述构造，通过调整圆柱状的铝的直径及高度，能够容易地进行用于选择性地遮蔽第1闪烁光的滤光器设计。
12.第1闪烁光的衰减时间也可以比第2闪烁光的衰减时间长。根据上述构造，通过选择性地遮蔽两个闪烁光中衰减时间较长的第1闪烁光，在光检测部中能够仅检测衰减时间较短的第2闪烁光。由此能够提高放射线检测器的时间分辨率。
13.滤光器层也可以选择性地将由闪烁体生成的第1闪烁光向闪烁体侧反射。根据上述构造，能够有效地减少向光检测部侧泄漏的第1闪烁光的量，因此，在光检测部中能够更适宜地仅检测第2闪烁光。
14.闪烁体既可以具有与光检测部相对的第1面和与光检测部不相对的第2面，也可以在第2面的至少一部分上设置吸收由滤光器层反射的第1闪烁光的光吸收层。根据上述构造，利用光吸收层吸收由滤光器层反射的第1闪烁光，由此能够抑制该第1闪烁光再次朝向滤光器层入射。由此，能够在光检测部中更适宜地仅检测第2闪烁光。
15.上述放射线检测器还可以具备第2光检测部，其相对于闪烁体配置于与设置有滤光器层的一侧相反的一侧。根据上述构造，利用第2光检测部能够检测由滤光器层反射的第1闪烁光。由此，例如，利用光检测部检测第2闪烁光，以此来提高时间分辨率，并且利用第2光检测部检测由滤光器层反射的第1闪烁光，从而能够确保整体上充足的检测光量。由此，能够提高放射线检测器的检测精度。
16.上述放射线检测器还可以具备配置于闪烁体与第2光检测部之间，并且选择性地遮蔽第2闪烁光的第2滤光器层。根据上述构造，在第2光检测部中，能够适宜地仅检测第1闪烁光。
17.第2滤光器层也可以具有超颖表面构造。根据上述构造，通过采用与滤光器层同样的超颖表面构造，能够适宜地设计以及制造第2滤光器层。
18.滤光器层也可以由周期性排列的多个柱状体构成，第2滤光器层也可以由与滤光器层的多个柱状体对应的多个孔构成。根据上述构造，基于巴比涅原理，能够容易地设计以及制造具有与滤光器层相反性质的第2滤光器层。即，将第2滤光器层所具有的超颖表面构造设计成与滤光器层所具有的超颖表面构造对应的形状(即，对于负(凹部分)与正(凸部分)，与滤光器层的超颖表面构造有反转关系的形状)，由此，能够容易且可靠地形成具选择性地遮蔽第2闪烁光的性质的第2滤光器层。
19.光检测部也可以是固体摄像元件或电子管。根据上述构造，在将闪烁体以及滤光器层作为对于固体摄像元件或电子管的外接部件而配置的构造中，能够发挥上述放射线检测器的效果。即，针对现有的固体摄像元件或电子管等设置闪烁体及滤光器层，由此，能够获得发挥上述效果的放射线检测器。
20.放射线检测器也可以是电子管，闪烁体也可以是电子管的光入射窗，光检测部也可以是电子管的光电面。根据上述构造，通过将闪烁体以及滤光器层内置于电子管内，与将
闪烁体以及滤光器层构成为电子管的外接部件的情况相比，能够使放射线检测器的整体尺寸小型化。另外，还能够高效地将检测光(第2闪烁光)向光电面引导。
21.上述放射线检测器还可以具备设置于滤光器层与光检测部之间的保护膜。根据上述构造，利用保护膜能够适当地防止闪烁体与光电面(光检测部)的化学反应。
22.本发明的其他方面所涉及的放射线检测装置具备将上述放射线检测器进行多个排列的机架(gantry)。使用具有上述构造的放射线检测器来构成放射线检测装置，由此，能够获得可发挥上述放射线检测器的效果的放射线检测装置。
23.根据本发明的一个方面，能够提供一种放射线检测器以及放射线检测装置，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状如何，都能够较佳地检测关注波长的光。
附图说明
24.图1是第1实施方式的放射线检测器的截面图。
25.图2是表示闪烁体(baf2)的发光光谱的图。
26.图3是表示滤光器层的基本结构(单位网格)的图。
27.图4是表示滤光器层的每个波长的透过率的图。
28.图5是表示滤光器层的每个波长的反射率的图。
29.图6是表示滤光器层的制作工序的一个例子的图。
30.图7是第2实施方式的放射线检测器的截面图。
31.图8是第3实施方式的放射线检测器的截面图。
32.图9是第4实施方式的放射线检测器的截面图。
33.图10是第5实施方式的放射线检测器的截面图。
34.图11是第6实施方式的放射线检测器的截面图。
35.图12是表示第2滤光器层的基本结构(单位网格)的图。
36.图13是一个实施方式的放射线检测装置的概略结构图。
具体实施方式
37.以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细的说明。另外，在以下的说明中，对同一或相当的部分使用同一符号，并省略重复的说明。各附图的尺寸比例未必与实际的尺寸比例一致。
38.(第1实施方式)
39.如图1所示，第1实施方式的放射线检测器1a是检测x射线等放射线的检测器。放射线检测器1a例如用于将湮灭放射线的飞行时间信息用于图像重建的正电子放射断层成像装置(所谓的top―pet(time of flight positron emission tomography)等(参照图13)。放射线检测器1a具有：闪烁体2、光检测部3a和滤光器层4。放射线检测器1a的外观形状例如是柱状(在本实施方式中，作为一个例子，是圆柱状)。滤光层4配置于闪烁体2与光检测部3a之间。在本说明书中，为了便于说明，将闪烁体2与光检测部3a夹着滤光器层4而相对的方向表示为z轴方向，将沿着与z轴方向正交的平面并且相互正交的两个方向表示为x轴方向以及y轴方向。
40.闪烁体2根据x射线等放射线的入射，生成峰值波长以及衰减时间互不相同的多个
(2个以上)闪烁光。作为具有这种性质的闪烁体2的例子，列举baf2、cdf3：pr3+等。在本实施方式中，闪烁体2由baf2形成。
41.如图2所示，由baf2形成的闪烁体2对应于放射线的入射生成具有峰值波长λ1(第1峰值波长)的闪烁光l1(第1闪烁光)与具有峰值波长λ2(第2峰值波长)的闪烁光l2(第2闪烁光)。峰值波长λ1为300nm，峰值波长λ2为220nm。另外，闪烁光l1的衰减时间t1比闪烁光l2的衰减时间t2短(t1＜t2)。更具体而言，衰减时间t1为550ns，衰减时间t2为0.6ns。如图2所示，在baf2中，闪烁光l1的发光量比闪烁光l2的发光量大。
42.作为一个例子，闪烁体2形成为圆柱状。即，在从z轴方向观察的情况下，闪烁体2形成为圆形。闪烁体2具有：隔着滤光器层4与光检测部3a相对的内表面2a、在z轴方向上位于与内表面2a相反一侧的外表面2b、以及以连接内表面2a的边缘部和外表面2b的边缘部的方式沿z轴方向延伸的圆筒状的侧面2c。作为一个例子，闪烁体2的外表面2b作为使检测对象的放射线入射的入射面发挥作用，内表面2a作为射出在闪烁体2的内部生成的闪烁光的射出面发挥作用。
43.光检测部3a检测由闪烁体2生成的闪烁光。在本实施方式中，光检测部3a例如是spad(single-photon avalanche diode)等sipm(silicon photomultiplier)等固体摄像元件。此外，光检测部3a例如也可以由apd(avalanche photo diode)等其他固体摄像元件构成。光检测部3a具有用于使检测对象的光入射的光检测面3a。光检测面3a隔着滤光器层4与闪烁体2的内表面2a相对。
44.滤光器层4具有超颖表面构造。滤光器层4选择性地遮蔽由闪烁体2生成的闪烁光l1、l2中的闪烁光l1。即，滤光器层4使闪烁光l2的大部分从闪烁体2侧向光检测部3a侧透过，而使闪烁光l1的大部分不从闪烁体2侧向光检测部3a侧透过。例如，滤光器层4选择性地反射或吸收闪烁光l1。在本实施方式中，滤光器层4以选择性地将闪烁光l1向闪烁体2侧反射的方式构成。
45.滤光器层4可作为使用表面等离子体的等离子体滤光器(例如，等离子体彩滤光器)而构成。即，滤光器层4具有以产生表面等离子体的方式而构成的超颖表面构造。如图1所示，滤光器层4具有沿xy平面周期性排列的多个柱状的金属构造体41。作为一个例子，金属构造体41可以形成为圆柱状。多个金属构造体41沿xy平面以二维(网格状)排列。滤光器层4(即，多个金属构造体41)既可以通过蒸镀等形成于闪烁体2的内表面2a上，也可以通过蒸镀等形成于光检测部3a的光检测面3a上。在本实施方式中，滤光器层4形成于闪烁体2的内表面2a上。
46.构成滤光器层4的金属构造体41例如可以由铝(al)、氧化钛(tio2)、氧化铪(hfo2)、氮化镓(gan)、asi(非晶硅)等形成。在本实施方式中，金属构造体41由铝(al)构成。
47.图3表示构成滤光器层4的单位网格c1。滤光器层4是通过图3所示的单位网格c1沿着x轴方向以及y轴方向周期性成网格状排列而构成的纳米构造体(精细凹凸构造)。作为一个例子，单位网格c1是从z轴方向观察正方形的区域。在每个单位网格c1中都形成一个圆柱状(圆板状)的金属构造体41。金属构造体41在单位网格c1的中央部，竖立设置于闪烁体2的内表面2a上。
48.金属构造体41的周期a(即，相互邻接的两个金属构造体41的中心间距离(间距)，且单位网格c1的一条边的长度)被设定为比滤光对象的闪烁光l1、l2的波长短。在本实施方
式中，闪烁光l1、l2的波长分别为300nm、220nm，因此，金属构造体41的周期a被设定为比这些波长短的值。周期a例如可以从150nm～200nm的范围选择。金属构造体41的宽度d(直径)例如可以从80nm～140nm的范围选择。金属构造体41的高度h例如可以从30nm～70nm的范围选择。金属构造体41的高度是从闪烁体2的内表面2a至金属构造体41的顶面41a的长度。
49.图4是表示滤光器层4的每个波长的透过率(波长与透过率的关系)的图。图4表示单位网格c1的周期a为150nm，金属构造体41的高度h为30nm，金属构造体41的宽度d为70nm、80nm、90nm、100nm的情况下的模拟结果。在图4中，横轴表示射入滤光器层4的光的波长(nm)，纵轴表示射入滤光器层4的光的透过率。图4所示的透过率表示以透过率100％为基准值(＝1)的值。如图4所示，通过如上所述来设定周期a、高度h以及宽度d，能够将对于具有峰值波长λ1(＝300nm)的闪烁光l1的透过率控制在基本接近0的值。另一方面，对于具有峰值波长λ2(＝220nm)的闪烁光l2，能够确保一定以上(0.6附近)的透过率。即，通过如上所述来设定周期a、高度h以及宽度d，能够按照选择性地遮蔽闪烁光l1(即，选择性地使闪烁光l2透过)的方式构成滤光器层4。
50.图5是表示滤光器层4的每个波长的反射率(波长与反射率的关系)的图。图5表示单位网格c1的周期a为150nm，金属构造体41的高度h为30nm，金属构造体41的宽度d为70nm、80nm、90nm、100nm的情况下的模拟结果。在图5中，横轴表示射入滤光器层4的光的波长(nm)，纵轴表示射入滤光器层4的光的反射率。图5所示的反射率表示以反射率100％为基准值(＝1)的值。如图5所示，通过如上所述来设定周期a、高度h以及宽度d，能够将对于具有峰值波长λ1(＝300nm)的闪烁光l1的反射率控制在一定值以上(0.5以上)。另一方面，对于具有峰值波长λ2(＝220nm)的闪烁光l2，能够将反射率控制在0.2左右的低值。即，通过如上所述来设定周期a、高度h以及宽度d，能够按照选择性地反射闪烁光l1的方式构成滤光器层4。
51.参照图6，对滤光器层4的制造工艺的一个例子进行说明。首先，在闪烁体2的内表面2a上涂布(成膜)电子线(eb)抗蚀剂r(步骤s1)。eb抗蚀剂r的膜压例如为300nm左右。接着，通过eb光刻对eb抗蚀剂r绘制预先设计的图案(步骤s2)。具体而言，通过除去eb抗蚀剂r的一部分，形成与预定形成金属构造体41的部分对应的开口ra。接着，通过蒸镀法(例如电阻加热蒸镀)，在eb抗蚀剂r上形成铝膜40(步骤s3)。铝膜40的膜厚例如为30nm左右。通过使铝膜40的一部分进入形成于eb抗蚀剂r上的开口ra内，在开口ra内的闪烁体2的内表面2a上也形成铝膜40。接着，通过剥离处理，从闪烁体2上除去eb抗蚀剂r(步骤s4)。此时，在eb抗蚀剂r上成膜的铝膜40也一并被除去。其结果，在闪烁体2的内表面2a上，仅剩下在与eb抗蚀剂r的开口ra对应的位置上成膜的圆状的铝膜40。该圆柱状的铝膜40相当于上述的金属构造体41。
52.滤光器层4(金属构造体41的顶面41a)既可以与光检测部3a的光检测面3a抵接，也可以以与光检测面3a分开的方式配置。从将透过滤光器层4的闪烁光有效地取入光检测部3a的观点来看，优选滤光器层4与光检测面3a抵接(紧贴)。但是，在此情况下，优选在滤光器层4与光检测部3a的光检测面3a之间(界面)不设置粘合剂(粘结层)。这是为了防止粘合剂吸收检测对象的闪烁光(波长220nm区域的闪烁光l2)。
53.另外，滤光器层4也可以不形成于闪烁体2的内表面2a上，而是形成于光检测部3a的光检测面3a上。在该情况下，也能按照与上述步骤相同的步骤形成滤光器层4。即，通过运行将图6所示的步骤中的“闪烁体2的内表面2a”换为“光检测部3a的光检测面3a”的步骤，能
够在光检测部3a的光检测面3a上形成滤光器层4。另外，在此情况下，滤光器层4(金属构造体41的顶面41a)既可以与闪烁体2的内表面2a抵接，也可以按照与内表面2a分开的方式配置。从有效地将透过滤光器层4的闪烁光取入光检测部3a中的观点来看，优选滤光器层4与内表面2a抵接(紧贴)。但是，在该情况下，根据与上述理由相同的理由，也优选在滤光器层4与闪烁体2的内表面2a之间(界面)不设置粘合剂(粘结层)。
54.(作用效果)
55.在以上说明的放射线检测器1a中，由闪烁体2生成峰值波长互不相同的两个闪烁光l1、l2。利用配置于闪烁体2与光检测部3a之间的滤光器层4，选择性地遮蔽具有峰值波长λ1(在本实施方式中为300nm)的闪烁光l1。即，具有峰值波长λ2(在本实施方式中为220nm)的闪烁光l2选择性地向光检测部3a透过。此处，滤光器层4并非由树脂膜构成，而是采用超颖表面构造构成。通过采用超颖表面构造构成滤光器层4，与由树脂膜构成滤光器层4的情况相比，可以获得以下的优点。即，通过控制超颖表面构造的形状，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状(谐振峰值宽度等)如何，都能够获得比由树脂膜构成滤光器层的情况更好的滤光性能。即，能够使关注波长的光(此处是具有峰值波长λ2的闪烁光l2)适宜地透过，并且能够适宜地遮蔽除关注波长以外的波长的光(此处是具有峰值波长λ1的闪烁光l1)。因此，根据放射线检测器1a，无论闪烁光的波长区域以及发光峰值的形状如何，都能够适宜地检测关注波长的光。
56.滤光器层4是利用表面等离子体的等离子体滤光器。根据上述构造，通过利用表面等离子体，能够容易地获得选择性地遮蔽闪烁光l1、l2中的其中一个(在本实施方式中是闪烁光l1)的滤光器构造。即，设计滤光器层4的超颖表面构造(在本实施方式中，由多个金属构造体41构成的微小凹凸构造)以发挥表面等离子体效应，由此，能够获得选择性地仅遮蔽特定波段的闪烁光的滤光器层4。
57.滤光器层4具有周期性排列的多个柱状的金属构造体41。根据上述构造，通过调整多个金属构造体41的配置(周期a)、以及金属构造体41的宽度d和高度h，能够容易地获得选择性地遮蔽闪烁光l1、l2的其中一个(在本实施方式中是闪烁光l1)的滤光器构造。
58.金属构造体41由圆柱状的铝构成。根据上述构造，通过调整圆柱状的铝的直径(宽度d)以及高度h，能够容易地进行用于选择性地遮蔽闪烁光l1的滤光器设计。
59.闪烁光l1的衰减时间t1比闪烁光l2的衰减时间t2长。即，在放射线检测器1中，滤光器层4按照选择性地遮蔽两个闪烁光l1、l2中衰减时间较长的闪烁光l1的方式构成，其两个闪烁光l1、l2具有互不相同的衰减时间t1、t2。根据上述构造，在光检测部3a中能够仅检测衰减时间较短的闪烁光l2。由此，能够提高放射线检测器1a的时间分辨率。特别地，在本实施方式中，使用baf2作为闪烁体2，并且在两个闪烁光l1、l2的衰减时间t1、t2之间存在大约1000倍左右的非常大的差(即，t1/t2≈1000)。此处，如果在光检测部3a中检测出闪烁光l2及一定以上的光量的闪烁光l1，则由于到衰减为止的时间较长的闪烁光l1的影响，时间分辨率恶化。另一方面，如本实施方式那样，利用滤光器层4遮蔽闪烁光l1，将衰减时间较短的闪烁光l2选择性地向光检测部3a引导，由此能够抑制上述的时间分辨率的恶化。
60.滤光器层4选择性地将由闪烁体2生成的闪烁光l1向闪烁体2侧反射。根据上述构造，由于能够有效地降低向光检测部3a侧泄漏的闪烁光l1的量，因此，在光检测部3a中能够更适宜地仅检测闪烁光l2。
61.光检测部3a是固体摄像元件。根据上述构造，在将闪烁体2以及滤光器层4作为相对于作为固体摄像元件的光检测部3a的外接部件配置的结构中，能够发挥上述放射线检测器1a的效果。即，通过对现有的固体摄像元件设置闪烁体2及滤光层4，能够得到发挥上述效果的放射线检测器1a。
62.(第2实施方式)
63.如图7所示，第2实施方式的放射线检测器1b在具备光检测部3b以取代光检测部3a这一方面，与放射线检测器1a不同。放射线检测器1b的其他构造与放射线检测器1a同样。光检测部3b由内置微通道板的光电子倍增管10(所谓mcp-pmt(microchannel plate photomultiplier tube)构成。光电子倍增管10是具有真空的内部空间s的电子管。光电子倍增管10具有：光入射窗11、光电面12、筒部件13以及mcp(微通道板)14。
64.光入射窗11是由闪烁体2生成的闪烁光入射的部件。光入射窗11例如形成为圆柱状。光入射窗11以气密地密封筒部件13的一个开口端(闪烁体2侧的开口端)的方式设置。光入射窗11例如由mgf2(氟化镁)、合成石英等形成。滤光器层4配置于闪烁体2的内表面2a与作为光入射窗11的外表面的光入射面11a之间。滤光器层4(多个金属构造体41)既可以形成于闪烁体2的内表面2a上，也可以形成于光入射窗11的光入射面11a上。
65.光电面12设置于光入射窗11的内表面11b(内部空间s侧的面)。在光入射面11a上形成滤光器层4的情况下，只要在光入射面11a上形成滤光器层4，之后在内表面11b上成膜光电面12即可。光电面12是所谓的透过型光电面。即，当光从光入射窗11侧入射的情况下，光电面12从内部空间s侧发射光电子。光电面12例如包括碱金属而形成。作为光电面12的材料，例如可以列举碱-锑等。光电面12构成阴极。
66.筒部件13构成光电子倍增管10的侧管的至少一部分。mcp 14以及阳极(未图示)收纳在筒部件13中。mcp 14输入从光电面12发射的光电子，使该光电子倍增。阳极收集在mcp 14中倍增的光电子，并作为电气信号向外部取出。
67.根据第2实施方式，在将闪烁体2以及滤光器层4作为对于作为电子管(此处作为一例为光电子倍增管)的光检测部3b的外接部件而配置的构造中，能够发挥与上述的放射线检测器1a同样的效果。即，对于现有的电子管设置闪烁体2以及滤光器层4，由此能够获得发挥上述效果的放射线检测器1b。
68.(第3实施方式)
69.如图8所示，第3实施方式的放射线检测器1c作为光电子倍增管10c(电子管)而构成。在放射线检测器1c中，闪烁体2是光电倍增管10c的光入射窗，光检测部3c是光电面12。即，在上述的放射线检测器1b中，闪烁体2以及滤光器层4构成为对于作为光电子倍增管的光检测器(光检测部3b)的外接部件，但是在放射线检测器1c中，闪烁体2以及滤光器层4内置于作为光电子倍增管的光电检测器(光电子倍增管10c)中。
70.在放射线检测器1c中，与放射线检测器1a、1b同样，滤光器层4(多个金属构造体41)形成于闪烁体2的内表面2a上。此外，在放射线检测器1c中，保护膜15设置于滤光器层4与光电面12(光检测部3c)之间。保护膜15例如由氧化铝(al2o3)形成。保护膜15作为遮蔽闪烁体2的材料与光电面12的反应的阻挡层发挥作用。
71.保护膜15例如是在图6所示的步骤s4(剥离处理)之后，通过采用原子层沉积法(ald：atomic layer deposition)等在形成了多个金属构造体41的闪烁体2的内表面2a上
成膜而形成。保护膜15以覆盖闪烁体2的内表面2a上(未设置金属构造体41的部分)，并且覆盖金属构造体41的顶面41a的方式形成。即，保护膜15的厚度(距内表面2a的高度)比金属构造体41的高度h(参照图3)大。保护膜15的厚度例如是“金属构造体41的高度h+1nm”～“金属构造体41的高度h+5nm”左右。例如，在金属构造体41的高度h为30nm的情况下，保护膜15的厚度为31nm～35nm左右。
72.光电面12设置于除保护膜15的表面15a(与闪烁体2的内表面2a侧相反一侧的表面)的边缘部之外的中央部。另外，筒部件13的一个开口端(闪烁体2侧的开口端)与保护膜15的表面15a的边缘部气密地接合。
73.根据第3实施方式，通过将闪烁体2以及滤光器层4内置于电子管(在本实施方式中，作为一例是光电子倍增管)内，与将闪烁体2以及滤光器层4构成为电子管的外接部件的情况相比，能够使放射线检测器1c的整体尺寸小型化。另外，还能够高效地将检测光(闪烁光l2)向光电面12引导。另外，在上述构造中，利用设置于滤光器层4与光电面12(光检测部3c)之间的保护膜，能够适当地防止闪烁体2与光电面12的化学反应。
74.(第4实施方式)
75.如图9所示，第4实施方式的放射线检测器1d在还具备光吸收层5这一方面，与第1实施方式的放射线检测器1a不同。放射线检测器1d的其他构造与放射线检测器1a同样。如在第1实施方式中说明的那样，闪烁体2具有与光检测部3a相对的内表面2a(第1面)，并且具有与光检测部3a不相对的外表面2b(第2面)以及侧面2c(第2面)。光吸收层5设置于该第2面的至少一部分(在本实施方式中，作为一例是整个外表面2b及侧面2c)上。光吸收层5吸收被滤光器层4反射的闪烁光l1。光吸收层5例如是粘贴在外表面2b以及侧面2c上的黑胶带。
76.根据第4实施方式，在光吸收层5中吸收被滤光器层4反射的闪烁光l1，由此能够抑制该闪烁光l1再次向滤光器层4入射。由此，能够在光检测部分3a中更适宜地检测闪烁光l2。例如，滤光器层4以适宜地遮蔽(反射或吸收)以特定的入射角度(特定的入射角范围)入射的闪烁光l1方式设计。在按照上述特定的入射角度入射滤光器层4并被滤光器层4反射的闪烁光l1按照与上述特定的入射角度不同的入射角度返回滤光器层4的情况下，该闪烁光l1(返回光)有可能透过滤光器层4。通过设置上述的光吸收层5，能够抑制上述的返回光的产生。
77.(第5实施方式)
78.如图10所示，第5实施方式的放射线检测器1e在闪烁体2的外表面2b具备光检测部6(第2光检测部)以取代光吸收层5这一方面，与第4实施方式的放射线检测器1d不同。放射线检测器1e的其他构造与放射线检测器1d同样。光检测部6以光检测部6的光检测面6a与闪烁体2的外表面2b相对的方式配置。光检测部6的种类没有特别限定，作为一例，光检测部6可以由sipm构成。
79.根据第5实施方式，利用光检测器6能够检测被滤光器层4反射的闪烁光l1。由此，例如，利用光检测部3a检测衰减时间比闪烁光l1短的闪烁光l2，由此能够提高时间分辨率，并且利用光检测部6检测衰减时间比闪烁光l2长但发光量比闪烁光l2大的闪烁光l1，从而能够整体上确保充足的检测光量。由此，能够提高放射线检测器1e的检测精度。即，在光检测部3a、6中分别检测闪烁光l1、l2，由此，能够提高时间分辨率同时确保检测光量。更具体地而言，由光检测部3a取得时间信息，由光检测部6取得时间信息以外的信息(例如，发射线
的能量、种类等)的相关信息。如此，能够明确地划分各光检测部3a、6的作用，因此，能够简化后级的信号处理。
80.(第6实施方式)
81.如图11所示，第6实施方式的放射线检测器1f在还具备配置于闪烁体2与光检测部6之间的滤光器层7(第2滤光器层)这一方面，与第5实施方式的放射线检测器1e不同。放射线检测器1f的其他构造与放射线检测器1e同样。滤光器层7以使闪烁光l1选择性地透过的方式构成。即，滤光器层7以选择性地遮蔽闪烁光l2的方式构成。在本实施方式中，滤光器层7由与滤光器层4的多个柱状体(金属构造体41)对应的多个孔71a构成。即，滤光器层7具有使滤光器层4的金属构造体41(凸部)与金属构造体41之间的空间(未设置金属构造体41的空间)(凹部)反转的构造。更具体地而言，滤光器层7如滤光器层4中的多个金属构造体41那样，由具有成网格状配置的多个圆柱状的孔71a(凹部)的金属构造体71形成。
82.图12表示构成滤光器层7的单位网格c2。滤光器层7是由图12所示的单位网格c2沿x轴方向及y轴方成网格状周期性排列而构成的纳米构造体(微细凹凸构造体)。作为一例，单位网格c2是从z轴方向观察的正方形区域。每个单位网格c2中形成一个圆柱状(圆板状)的孔71a。孔71a设置于单位网格c2中的金属构造体71的中央部。
83.孔71a的周期a2(即，相互邻接的两个孔71a的中心间距离(间距)，且单位网格c2的一边的长度)与上述的滤光器层4的周期a同样，设定为比滤光对象的闪烁光l1、l2的波长短。即，闪烁光l1、l2的波长分别为300nm、220nm，因此，孔71a的周期a2被设定为比这些波长短的值。周期a2例如可以从150nm～200nm的范围中选择。孔71a的宽度d2(直径)与上述的金属构造体41的宽度d同样，例如可以从80nm～140nm的范围中选择。孔71a的高度h2(深度)与上述的金属构造体41的高度h同样，例如可以从30nm～70nm的范围中选择。孔71a的高度h2是从闪烁体2的外表面2b至金属构造体71的顶部71b的长度。
84.根据第6实施方式，由于朝向闪烁体2的外表面2b侧的闪烁光l2的成分被滤光器层7遮蔽，因此，在光检测部6中，能够适宜地仅检测闪烁光l1。另外，滤光器层7具有超颖表面构造。在该情况下，采用与滤光器层4同样的超颖表面构造，由此，能够适宜地设计以及制造滤光器层7。另外，滤光器层7由与滤光器层4的多个金属构造体41对应的多个孔71a构成。根据上述构造，基于巴比涅原理，能够容易地设计以及制造具有与滤光器层4相反性质的滤光器层7。即，将滤光器层7所具有的超颖表面构造设计成与滤光器层4所具有的超颖表面构造对应的形状(即，对于负(凹部)与正(凸部分)，是与滤光器层4的超颖表面构造处于反转关系的形状)，由此，能够容易且可靠地形成具选择性地遮蔽闪烁光l2的性质的滤光器层7。
85.(放射线检测装置)
86.如图13所示，一个实施方式的放射线检测装置50具备排列有多个第1实施方式的放射线检测器1a的机架(gantry)51。放射线检测装置50例如是正电子发射断层成像装置(top-ppet)。机架51呈圆环状(甜甜圈形状)。在该例子中，多个放射线检测器1a在机架51的整个圆周上成圆形配置。各放射线检测器1a以闪烁体2位于机架51的中心侧，并且光检测部3a位于机架51的外侧的方式配置。
87.在机架51上设置有用于使躺在未图示的病床等上的受检者100(患者)的身体的一部分或整体进入的开口部。受检者100预先服用含有正电子发射核素的放射物。放射线检测器1a检测从受检者100发射的对湮灭伽马射线。
88.使用具有上述构造的放射线检测器1a构成放射线检测装置50，由此能够得到可发挥上述的放射线检测器1a的效果的放射线检测装置50。
89.(变形例)
90.以上，对本发明的若干个实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式。各构成的材料及形状不限于上述的材料及形状，能够采用各种材料及形状。
91.例如，在第2实施方式中，表示了由mcp－pmt构成光检测部3b的方式，但是光检测部也可以由上述以外的电子管构成。即，光检测部既可以由mcp－pmt以外的种类的光电子倍增管构成，也可以由不具有电子倍增功能的光电管(光电转换管)构成。
92.在上述实施方式(例如，第一实施方式)中，滤光器层4以选择性地遮蔽两个闪烁光l1、l2中峰值波长较大的闪烁光l1的方式构成，但也可以以选择性地遮蔽峰值波长较小的闪烁光l2的方式构成。在该情况下，在光检测部3a中，能够适宜地仅检测峰值波长较大的闪烁光l1。另外，在上述实施方式中，滤光器层4以选择性地遮蔽两个闪烁光l1、l2中衰减时间较长的闪烁光l1的方式构成，但也可以以选择性地遮蔽衰减时间较短的闪烁光l2的方式构成。在该情况下，在光检测部3a中，能够适宜地仅检测出衰减时间较长的闪烁光l1。
93.另外，上述一个实施方式或变形例中的一部分的构造能够任意地应用于其他的实施方式或变形例中的构造。例如，在第4实施方式的放射线检测器1d中，也可以应用其他的实施方式的光检测部(例如，第2实施方式的放射线检测器1b的光检测部3b)来取代光检测部3a。

技术特征：

1.一种放射线检测器，其特征在于，具备：闪烁体，其对应于放射线的入射生成具有第1峰值波长的第1闪烁光与具有第2峰值波长的第2闪烁光；光检测部，其检测由所述闪烁体生成的闪烁光；滤光器层，其配置于所述闪烁体与所述光检测部之间，并且选择性地遮蔽所述第1闪烁光，所述滤光器层具有超颖表面构造。2.如权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，所述滤光器层是利用表面等离子体的等离子体滤光器。3.如权利要求1或2所述的放射线检测器，其特征在于，所述滤光器层具有周期性排列的多个柱状的金属构造体。4.如权利要求3所述的放射线检测器，其特征在于，所述金属构造体由圆柱状的铝构成。5.如权利要求1～4中任一项所述的放射线检测器，其特征在于，所述第1闪烁光的衰减时间比所述第2闪烁光的衰减时间长。6.如权利要求1～5中任一项所述的放射线检测器，其特征在于，所述滤光器层选择性地将由所述闪烁体生成的所述第1闪烁光向所述闪烁体侧反射。7.如权利要求6所述的放射线检测器，其特征在于，所述闪烁体具有与所述光检测部相对的第1面和与所述光检测部不相对的第2面，在所述第2面的至少一部分上设置有吸收被所述滤光器层反射的所述第1闪烁光的光吸收层。8.如权利要求1～7中任一项所述的放射线检测器，其特征在于，还具备第2光检测部，其相对于所述闪烁体配置于与设置有所述滤光器层的一侧相反的一侧。9.如权利要求8所述的放射线检测器，其特征在于，还具备第2滤光器层，其配置于所述闪烁体与所述第2光检测部之间，并且选择性地遮蔽所述第2闪烁光。10.如权利要求9所述的放射线检测器，其特征在于，所述第2滤光器层具有超颖表面构造。11.如权利要求10所述的放射线检测器，其特征在于，所述滤光器层由周期性排列的多个柱状体构成，所述第2滤光器层由与所述滤光器层的所述多个柱状体对应的多个孔构成。12.如权利要求1～11中任一项所述的放射线检测器，其特征在于，所述光检测部是固体摄像元件或电子管。13.如权利要求1～11的任一项所述的放射线检测器，其特征在于，所述放射线检测器是电子管，所述闪烁体是所述电子管的光入射窗，所述光检测部是所述电子管的光电面。
14.如权利要求13所述的放射线检测器，其特征在于，还具备设置于所述滤光器层与所述光检测部之间的保护膜。15.一种放射线检测装置，其特征在于，具备将权利要求1～14中任一项所述的放射线检测器进行多个排列的机架。

技术总结

本发明一个实施方式的放射线检测器具备：闪烁体，其对应于放射线的入射生成具有第1峰值波长的第1闪烁光与具有第2峰值波长的第2闪烁光；光检测部，其检测由闪烁体生成的闪烁光；滤光器层，其配置于闪烁体与光检测部之间，并且选择性地遮蔽第1闪烁光。滤光器层具有超颖表面构造。表面构造。表面构造。

技术研发人员：

大田良亮 上野山聪

受保护的技术使用者：

浜松光子学株式会社

技术研发日：

2022.05.30

技术公布日：

2022/12/15