[發明專利]熒光材料及其制造方法,使用熒光材料的放射線檢測器,與X射線CT裝置

無效

• 申請號: 201010591247.7
• 申請日: 2005-12-20
• 公開（公告）號: CN102127440A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 中村良平;松本大成;山田信行;宮本晃男
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;G01T1/202;A61B6/03
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅

技術領域

本發明是關于吸收X射線等放射線并發光的熒光材料，使用該熒光材料的放射線檢測器、X射線CT裝置的發明。

背景技術

X射線診斷裝置中有一種X射線CT(Computed?Tomography)裝置。該CT由扇形的照射扇形波束X射線的X射線管，同時設置多數的X射線檢測元件的X射線檢測器所構成。該裝置對著X射線檢測器從X射線管照射扇形波束X射線，通過每進行一次照射，相對于斷層面例如1度1度地改變角度來收集X射線吸收數據。然后，通過用電腦解析此數據算出斷層面每個位置的X射線吸收率，并根據該吸收率來形成圖像。

一直以來，作為此X射線檢測器多使用氙氣檢測器。該氙氣檢測器將氙氣圍封到氣體儲存室，在復數排列的電極間施加電壓的同時一照射X射線的話，X射線就會將電離氙氣，就可取出相對應于X射線強度的電流信號，由此可以形成圖像。然而，該氙氣檢測器，因在氣體儲存室中圍封高壓的氙氣而需要厚的窗戶，因此就產生此X射線的利用效率不好，靈敏度低的問題。另外，為獲得高分解率的CT，必須將電極板的厚度盡量弄薄，這樣弄薄電極板的話，因受到來自外部的振動電極板將發生振動，從而有產生噪音的問題。

另一方面，使用CdWO₄單晶，(Y、Gd)₂O₃:Eu、Pr以及Gd₂O₂S:Pr，Ce、F組成的陶瓷(以下稱為GOS:Pr)，或者以氧化釓、氧化鎵、氧化鋁、氧化鈰為主要成分的擁有石榴石構造的氧化物(以下稱作GAGG:Ce)的多晶等的熒光材料的閃爍器與硅光電二極管配套的檢測器已被開發，并已實用化。于該檢測器，閃爍器一吸收X射線就會發光，通過由硅光電二極管檢測出該光線從而將X射線檢測出來。此時，作為閃爍器的熒光材料，將發出與添加于母材中的發光元素所做出的能級相對應的波長的光。該波長為500nm以上的可見光時，因硅光電二極管的檢測效果良好，就會成為靈敏度特別高的X射線檢測器。再者，作為熒光材料的記載方法，組成式中，隔著符號：在左側記載母材，右側記載發光離子。使用這些材料的檢測器，因為比較容易將檢測元件小型化并增加頻道數，因此比起氙氣檢測器有可能獲得分解率高的圖像。作為對這樣的熒光材料一般所要求的問題點，可以舉出，材料的均一性高與X射線特性的偏差小，放射線惡化小，相對于溫度等的環境變化發光特性的變化少，加工性良好與加工惡化小，沒有吸濕性·潮解性，化學性質穩定等。

這樣的X射線檢測器，與X射線的吸收相應，閃爍器發出的光的強度(發光強度)越高靈敏度就越高。為增大發光強度必須充分吸收X射線。還有，如果X射線的吸收小的話，透過閃爍器的X射線的量將增加，成為硅光電二極管的噪音源，成為靈敏度低下的一個原因。為減少透過閃爍器的X射線的量，有必要將閃爍器加厚，但是一加厚，就不能使檢測元件小型化，同時成本將增加。因此，為了使用薄的熒光材料來充分吸收X射線，X射線吸收系數大是必要的。此外，如果在熒光材料中該光的透過率若低的話，因所發生的光當中將會有無法到達硅光電二極管的光就會增加，實質上發光強度將降低。因此，為提高發光強度，對作為閃爍器材料的熒光材料，要求(1)X射線的吸收系數大，(2)發光的光的透過率高。

另外，對X射線CT，為分解率的提高，也就是檢測元件的小型化與為減少體動的影響，需要縮短掃描時間。在這種情況之下，在一個檢測元件中的積分時間將變短，積分時間中吸收的X射線線總量會降低，為此特別需要發光效率高(發光強度大)。進而，為提高檢測元件的時間分解能力，X射線照射停止后的發光(余輝)必須瞬時變小。為此，發光的衰減時常數以及余輝強度必須要小。在此，發光的衰減時常數是指停止X射線照射后，發光強度變為X射線照射中的發光強度的1/e時所需的時間，余輝強度是指，停止X射線照射經過一定時間后的發光強度的，相對于X射線照射中的發光強度的比例。如果衰減表示完全的指數函數的話，衰減時常數小的話余輝強度也會必然降低，然而實際上余輝的衰減并非表示為指數函數。因此，為減小余輝獲得高性能的X射線CT裝置，使用衰減時常數以及余輝強度都小的熒光材料是必要的。關于使用于以往的各種熒光材料中的發光強度，與衰減時常數及余輝強度，如表1所示。

表1