CN105572714B - 闪烁体面板及放射线检测器 - Google Patents

闪烁体面板及放射线检测器 Download PDF

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Abstract

一种闪烁体面板及放射线检测器,其能够提供清晰性更优异的放射线图像。该闪烁体面板包括支承体、和形成在所述支承体上的闪烁体层,其特征为,所述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,所述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成,就所述闪烁体层而言,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,所述半值宽度(a)相对于半值宽度(b)的比率(a/b)在0.5~2.0的范围内。

Description

闪烁体面板及放射线检测器
技术领域
本发明涉及在形成放射线图像时使用的闪烁体面板及放射线检测器。
背景技术
一直以来,如X射线图像这样的放射线图像在医疗现场被广泛地用于病情的诊断。特别是,由敏化纸-胶片系统实现的放射线图像在很长的历史中实现了高灵敏度和高画质,结果,目前在全世界的医疗现场都作为兼有高可靠性和优异性价比的拍摄系统。但是,这些图像信息是所谓的模拟图像信息,不能进行像当前正处于发展中的数字图像信息那样的、自由的图像处理及瞬时的传输。
近年来,出现了以计算机X射线摄影术(computed radiography:CR)、平板式放射线检测器(flat panel detector:FPD)等为代表的数字方式的放射线检测器。在这些放射线检测器中,由于可直接得到数字放射线图像,且能够在利用阴极管的面板或液晶面板等图像显示装置中直接显示图像,因此不需要向照相胶片上的图像形成。其结果是,这些数字方式的放射线检测器,例如X射线检测器降低了银盐照相方式的图像形成的必要性,大幅度地提高了医院或诊所的诊断作业的便利性。
作为与X射线图像有关的数字技术之一,当前在医疗现场采用计算机X射线摄影术(CR)。但是,由CR得到的X射线图像与银盐照相方式等屏幕—胶片系统所实现的图像相比,清晰性不充分,空间分辨率也不充分,其画质水平未达到屏幕—胶片系统的画质水平。因此,作为更加新型的数字X射线图像技术,例如,正在开发使用薄膜晶体管(TFT)的平板X射线检测器(Flat panel detector,FPD)。
在上述FPD中,在其原理上,为了将X射线转换为可见光,使用具有由X射线荧光体制作的荧光体层的闪烁体面板,该X射线荧光体具有将所照射的X射线转换为可见光而进行发光的特性,但在使用低线量的X射线源的X射线摄影中,为了提高从闪烁体面板检测测的信噪比(SN比),需要使用X射线的向可见光的转换率即发光效率高的闪烁体面板。通常,闪烁体面板的发光效率由荧光体层的厚度、荧光体的X射线吸收系数决定,但荧光体层的厚度越厚,通过X射线照射而在荧光体层内产生的发光光越容易在闪烁体层内散射,通过闪烁体面板得到的X射线图像的清晰性越低。因此,当设定X射线图像的画质所需要的清晰性时,闪烁体面板的荧光体层的膜厚的极限就会自然而然地确定。
这里,荧光体也称为闪烁体,荧光体层也称为闪烁体层。
另外,欲得到亮度高且能够提供清晰性优异的X射线图像的闪烁体面板,构成荧光体层的荧光体的形状也是重要的。在许多闪烁体面板中,作为构成闪烁体层的荧光体,采用的是具有柱状晶体的形状的荧光体,通常具有在基板或支承体等上配置有多个这种柱状晶体的结构。这里,构成闪烁体层的柱状晶体分别具有相对于基板或支承体等的主面垂直地伸长的形状,以使其能够在相对于基板或支承体等的主面垂直的方向上高效地射出在其中产生的荧光即发光光。在闪烁体层采用这种布局的闪烁体面板能够将上述亮度和清晰性维持在较高的程度,并且也能够将相对于基板或支承体等垂直的方向上的强度维持在较高的程度。此外,以下,有时将“相对于基板或支承体等垂直的方向”称为“膜厚方向”。
近年来,进行了各种着眼于构成闪烁体层的荧光体的晶体形状的研究及试验。
例如,专利文献1(美国专利申请公开2014-0001366号)记载的是如下的放射线图像检测装置:包含具有多个柱状晶体的特定的闪烁体,闪烁体以特定的摩尔比含有碘化铯及铊,(200)面的摇摆曲线的半值宽度为3°以下。而且,专利文献1指出,上述放射线图像检测装置通过将上述摩尔比和摇摆曲线的半值宽度控制在特定的范围内,可得到优异的灵敏度。
专利文献2记载的是如下的放射线图像转换面板:在基板上具有荧光体层,不管该荧光体层的荧光体柱状晶体的从接近基板的根部到前端部的层厚方向的位置如何,构成该荧光体层的荧光体柱状晶体的、具有一定的面指数的面的基于X射线衍射光谱的取向度都在特定的范围内。而且,专利文献2指出,通过采用上述结构,能够提供提高了亮度的放射线图像转换面板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开2014-0001366号
专利文献2:国际公开第2011/089946号
发明内容
但是,在专利文献1记载的放射线图像检测装置及专利文献2记载的放射线图像转换面板中,如下所述,在所得到的放射线图像的清晰性等方面,也有改善的余地。
专利文献2记载的发明以提供提高了亮度的放射线图像转换面板为课题,并通过将上述放射线图像转换面板的荧光体柱状晶体的具有一定的面指数的面的基于X射线衍射光谱的取向度以不管该荧光体层的层厚方向的位置如何都成为80~100%的范围内的方式进行控制,由此来解决该课题。
专利文献1记载的发明以提供具有比专利文献2记载的放射线图像转换面板等更优异的灵敏度的放射线图像检测装置为课题,并通过控制上述放射线图像检测装置的闪烁体中的特定成分的摩尔比和闪烁体的(200)面的摇摆曲线的半值宽度来解决该课题。在专利文献1记载的发明中,通过控制摇摆曲线的半值宽度,使上述柱状晶体的结晶性的质量提高,来提高放射线图像检测装置的灵敏度。
但是,根据本发明者等的研究,在专利文献1记载的放射线图像转换面板中,在所得到的放射线图像的清晰性方面,也有改善的余地。
例如,在专利文献1记载的放射线图像检测装置中,闪烁体120除含有柱状晶体131以外,还含有用于使由柱状晶体131产生的可见光向光电转换面板121反射的非柱状晶体130(也参照本说明书的图8(c)),由于不能在闪烁体层整体上产生发光光,因此推测在所得到的放射线图像的清晰性的提高上受到限制。
另外,在专利文献1记载的放射线图像检测装置中,对闪烁体层的柱状晶体部分整体进行总体处理,用以控制闪烁体层的(200)面的摇摆曲线的半值宽度,但从要得到的放射线图像的清晰性方面来看,认为需要更精密地控制特定面指数的摇摆曲线的半值宽度。
本发明的目的在于,提供一种能够提供清晰性更优异的放射线图像的闪烁体面板及放射线检测器。
本发明的闪烁体面板包括支承体和形成在所述支承体上的闪烁体层,所述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,所述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成,对于所述闪烁体层,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,在未进行切削的情况下向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,半值宽度(a)相对于所述半值宽度(b)的比率(a/b)为0.5~2.0。
另外,在本发明的闪烁体面板中,所述比率(a/b)优选为0.9~1.1。
另外,在本发明的闪烁体面板中,更优选地,在所述半值宽度(a)及所述半值宽度(b)中,在所述半值宽度(a)大的情况下,相对于闪烁体层成为支承体侧的面为放射线入射面,在所述半值宽度(b)大的情况下,相对于闪烁体层成为非支承体侧的面为放射线入射面。
另外,在本发明的闪烁体面板中,上述特定面指数为(200)。
另外,在本发明的闪烁体面板中,所述荧光体优选为立方晶系碱金属卤化物荧光体。
另外,在本发明的闪烁体面板中,所述荧光体优选为由铊化物激活的碘化铯(CsI:Tl)。
本发明的放射线检测器包括上述闪烁体面板和光电转换元件面板。
本发明的放射线检测器包括光电转换元件面板和形成在所述光电转换元件面板上的闪烁体层,所述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,
所述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成,对于所述闪烁体层,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,在未进行切削的情况下向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,半值宽度(a)相对于所述半值宽度(b)的比率(a/b)为0.5~2.0。
另外,在本发明的第二放射线检测器中,所述比率(a/b)优选为0.9~1.1。
另外,在本发明的第二放射线检测器中,更优选地,在所述半值宽度(a)及所述半值宽度(b)中,在所述半值宽度(a)大的情况下,相对于闪烁体层成为光电转换元件面板侧的面为放射线入射面,在所述半值宽度(b)大的情况下,相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面为放射线入射面。
另外,在本发明的第二放射线检测器中,上述特定面指数为(200)。
另外,在本发明的第二放射线检测器中,所述荧光体优选为立方晶系碱金属卤化物荧光体。
另外,在本发明的第二放射线检测器中,所述荧光体优选为由铊化物激活的碘化铯(CsI:Tl)。
根据本发明,能够提供一种能够提供清晰性更优异的的放射线图像的闪烁体面板及放射线检测器。
虽然会在后面详述,在本发明的闪烁体面板及放射线检测器中,与闪烁体层含有非柱状晶体的专利文献1所记载的放射线检测器不同,闪烁体层整体由柱状晶体形成(例如,参照图8(a)及图8(b))。因此,与专利文献1记载的放射线检测器(图8(c))相比,本发明的闪烁体面板(图8(a))及放射线检测器(图8(b))将能够更高效地输出发光光,所得到的放射线图像的清晰性提高。
另外,在本发明的闪烁体面板及放射线检测器中,例如,与对闪烁体层的柱状晶体部分整体进行总体处理而规定闪烁体层的(200)面的摇摆曲线的专利文献1记载的放射线图像检测装置不同,对于闪烁体层,规定了在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)、未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)、及这两个半值宽度的比率(a/b)。因此,与专利文献1记载的放射线图像检测装置相比,本发明的闪烁体面板及放射线检测器将能够更高精度且精密地控制柱状晶体的质量,所得到的放射线图像的清晰性将进一步提高。
附图说明
图1是对测定构成闪烁体层的荧光体的柱状晶体的X射线摇摆曲线的方法进行说明的概略图;
图2是对构成闪烁体层的荧光体的柱状晶体的X射线衍射进行说明的图;图2(a)是对实施θ-2θ法的晶体X射线衍射测定而得到的、荧光体的来源于(200)面的峰位置的一个例子进行说明的图;图2(b)是对上述(200)面的无序度(混乱,乱れ)小的柱状晶体的、X射线摇摆曲线的一个例子进行说明的图;图2(c)是对上述(200)面的无序度大的柱状晶体的、X射线摇摆曲线的一个例子进行说明的图;
图3是表示本发明的闪烁体面板及放射线检测器的例示性的结构的概略图,且是闪烁体面板及放射线检测器的与厚度方向平行的面的剖面图;图3(a)是对支承体11和在该支承体11上形成有闪烁体层12的闪烁体面板10进行说明的图;图3(a)也是表示闪烁体面板10的闪烁体层12的厚度方向、柱状晶体120的高度的图;此外,闪烁体层的厚度方向、柱状晶体的高度在放射线检测器中也同样适用;图3(b)是对光电转换元件面板20和在该光电转换元件面板20上形成有闪烁体层的第二放射线检测器31进行说明的图;
图4是表示本发明的闪烁体面板的例示性的结构的概略图,且是闪烁体面板及放射线检测器的与厚度方向平行的面的剖面图;
图5是表示本发明的放射线检测器的例示性的结构的概略图,且是闪烁体面板及放射线检测器的与厚度方向平行的面的剖面图;
图6是表示本发明所使用的例示性的蒸镀装置的一个结构的概略图;
图7是表示与图6的结构不同的、本发明所使用的例示性的蒸镀装置的一个结构的概略图;
图8是表示本发明的闪烁体面板及放射线检测器、和专利文献1记载的现有放射线检测器的差异的概略图;图8(a)是表示本发明的闪烁体面板的一个例子的图;图8(b)是表示本发明的第二放射线检测器的一个例子的图;图8(c)是表示专利文献1记载的放射线检测器的一个例子的图;图8(a)、图8(b)、图8(c)都是闪烁体面板、放射线检测器的与闪烁体层的厚度方向平行的面的剖面图;图8中的圈是为了强调是否在闪烁体层的根部存在非柱状晶体而标注的圈;
附图标记说明
11 支承体
12、12’ 闪烁体层
120、120’ 柱状晶体
121、121’ 基底层以外的层
122、122’ 基底层
13、13’ 反射层
20 光电转换元件面板
30 第一放射线检测器
31 第二放射线检测器
40 蒸镀装置
41 真空容器
42 真空泵
43 蒸镀用基板
44 托架
45 旋转机构
46 旋转轴
47、47a、47b、47c 蒸镀源
48 挡板
50 闪烁体层的厚度方向
60 柱状晶体的高度
80 柱状晶体的根部
90 柱状晶体的前端
91 柱状晶体生长起始面
92 柱状晶体生长结束面
93 相对于闪烁体层成为支承体侧的面
94 相对于闪烁体层成为非支承体侧的面
95 相对于闪烁体层成为光电转换元件面板侧的面
96 相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面
120 闪烁体
121 光电转换面板
121a 玻璃基板
121b 元件部
122 支承基板
122a 基板保护膜
123 表面保护膜
124 粘接剂
130 非柱状晶体
131 柱状晶体
132 空气层
具体实施方式
下面,对本发明的闪烁体面板、放射线检测器及它们的制造方法进行详细说明,但本发明不限于此。
[闪烁体面板]
本发明的闪烁体面板包括:支承体、和形成于上述支承体上的闪烁体层。
上述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,上述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成。
进而,闪烁体层在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,上述半值宽度(a)相对于半值宽度(b)的比率(a/b)为0.5~2.0。
在闪烁体面板中,在获取被检体的放射线图像时,由闪烁体层吸收透过了被检体的放射线,产生发光光。在该发光光中含有被检体的信息。通过将闪烁体面板与后述的光电转换元件面板耦合而设置成放射线检测器,能够将该发光光所含的信息转换为电信号,作为放射线图像来取得。
作为放射线,从通用性等观点来看,优选X射线。此外,这在后述的放射线检测器中也相同。
下面,对本发明的闪烁体面板进行说明。
支承体
本发明的闪烁体面板包括支承体。
“支承体”是构成“闪烁体面板”的层之一,在形成闪烁体层时,成为柱状晶体的基座。另外,支承体也具有保持闪烁体层的构造的作用。
但是,在本说明书中,在光电转换元件面板上直接形成有闪烁体层的放射线检测器的光电转换元件面板不能说是支承体,要与支承体区别开来。
作为支承体的原材料,可举出能够透过X射线等放射线的各种玻璃、高分子、金属等的薄膜、片材、板等。作为支承体的原材料的具体例,可举出:石英、硼硅酸盐玻璃、化学强化玻璃等平板玻璃;非晶碳板;蓝宝石、氮化硅、碳化硅等板状陶瓷;将硅、锗、砷化镓、磷化镓、氮化镓等成形为板状的半导体;或者醋酸纤维素薄膜、聚酯树脂薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰胺薄膜、聚酰亚胺薄膜、三醋酸酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等高分子薄膜(塑料薄膜)或碳纤维强化树脂片等高分子片(塑料片);铝片、铁片、铜片等金属片或具有该金属的氧化物的被覆层的金属片;生物纳米纤维薄膜等。支承体可以由一层上述原材料构成,也可以由同种或不同种的两层以上的上述原材料构成。
支承体优选为厚度50~500μm的具有挠性的薄膜或片材。
这里,“具有挠性”是“柔软”之类的意思,是指在120℃的弹性模量(E120)为0.1~300GPa。支承体的弹性模量(E120)更优选为1~100GPa。“弹性模量”是使用拉伸试验机,在以JIS-C2318为基础的试样的标线表示的应变和对应于该应变的应力表示直线关系的区域内,求出应力相对于应变量的斜率的值。这是称为杨氏模量的值,将这种杨氏模量作为弹性模量。
作为具有挠性的支承体的原材料,在上述原材料中,特别优选厚度50~500μm的具有挠性的高分子薄膜及高分子片材,作为具有挠性的高分子薄膜,具体可举出:聚萘二酸乙二醇酯薄膜(E120=7GPa)、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(E120=4GPa)、聚碳酸酯薄膜(E120=2GPa)、聚酰亚胺薄膜(E120=7GPa)、聚醚酰亚胺薄膜(E120=3GPa)、芳族聚酰胺薄膜(E120=12GPa)、聚砜薄膜(E120=2GPa)、聚醚砜薄膜(E120=2GPa)、生物纳米纤维薄膜等。此外,弹性模量的值由于即使是同种高分子薄膜也会有波动,因此并不一定为括弧内的值,但括弧内的值是作为目标值而表示了一个例子的值。上述高分子薄膜都具有高耐热性,在可耐荧光体的蒸镀这一点上也是优选的。聚酰亚胺薄膜从耐热性特别优异,且从适合以CsI(碘化铯)为原材料而通过气相法来形成荧光体(闪烁体)的柱状晶体的情况的观点来看,特别优选。
具有挠性的高分子薄膜可以是单独的高分子化合物的薄膜,也可以是上述高分子化合物的混合物的薄膜。
支承体可以由一层具有挠性的高分子薄膜构成,也可以由同种或不同种的二层以上的具有挠性的高分子薄膜构成。
另外,在支承体为生物纳米纤维薄膜的情况下,生物纳米纤维薄膜具有诸如以下优点:(i)轻;(ii)具有铁的5倍以上的强度(高强度);(iii)难以因热而膨胀(低热膨胀性);(iv)柔软(挠性优异);(v)可进行搅拌、涂布、制成薄膜状等各种处理;(vi)植物纤维废弃时的环境负荷小。
出于调节其反射率的目的,支承体也可以通过例如着色来赋予光吸收性或光反射性。即,支承体也可以兼具作为反射层的功能。
作为这种支承体,例如可举出在支承体中混合有白色颜料或炭黑的白色PET或黑色PET。
闪烁体层
在本发明的闪烁体面板中,闪烁体层形成在上述支承体上。
上述闪烁体层可以直接形成在支承体上,也可以经由诸如反射层等除闪烁体层及支承体以外的层而间接地形成在支承体上。
即,在本发明的闪烁体面板中,例如可采用“支承体/闪烁体层”、“支承体/反射层/闪烁体层”等层结构。
闪烁体层具有将从外部入射的X射线等放射线的能量转换为可见光等光的作用。
在“荧光体”及“闪烁体”中含有“未由激活剂激活的荧光体”及“由激活剂激活的荧光体”。以下,“未由激活剂激活的荧光体”也称为“荧光体(pure)”,“由激活剂激活的荧光体”也称为“激活荧光体”。
“光”是电磁波中的、以可见光线为中心而从紫外区域到红外区域的波长区域的电磁波,具体而言,是具有从300nm到800nm的波长的电磁波。
作为荧光体母材化合物,只要是能够将从外部入射的X射线等放射线的能量高效地转换为光且可形成柱状晶体的原材料,就没有特别限定。因此,只要满足该条件,就可使用现有公知的种种荧光体(pure)作为荧光体母材化合物。
这里,“荧光体母材化合物”是荧光体(pure),且是用于形成构成闪烁体层的荧光体的柱状晶体的原材料。
在这些荧光体母材化合物中,也可优选使用碘化铯(CsI)等立方晶系卤化物荧光体、硫酸钆(GOS)、钨酸镉(CWO)、硅酸钆(GSO)、锗酸铋(BGO)、硅酸镥(LSO)、钨酸铅(PWO)等,从提高所得到的放射线图像的清晰性的观点来看,特别优选立方晶系卤化物荧光体。
另外,在立方晶系卤化物荧光体中,特别优选CsI,因为其从X射线向可见光的转换率比较高,通过蒸镀容易形成柱状晶体,通过该晶体构造引起的光导效应,可抑制晶体内的发光光的散射,能够相应地加大闪烁体层的厚度。
荧光体母材化合物不限于CsI等瞬时发光的荧光体,根据闪烁体面板的用途,也可以是溴化铯(CsBr)等辉尽性荧光体。
在本发明的闪烁体面板中,闪烁体层也可以含有激活剂。通过该激活剂来激活荧光体。
作为含有激活荧光体的闪烁体层,例如可举出如日本特公昭54-35060号公报公开的、由任意量的碘化钠(NaI)将CsI激活而得到的激活荧光体即含有CsI:Na的闪烁体层。另外,在含有激活荧光体的闪烁体层中,也优选例如日本特开2001-59899号公报公开的含有CsI:Tl、CsI:Eu、CsI:In、CsI:Li、CsI:K、CsI:Rb、CsI:Na等中的任一种激活荧光体或多种激活荧光体的闪烁体层。
另外,在本发明中,有时将由激活剂激活的荧光体表示成“荧光体:激活剂的发光中心”。例如,将由碘化铊等铊化物激活的碘化铯表示成“CsI:Tl”。
在本发明的闪烁体面板中,特别优选以含有一种或两种以上的铊化物的激活剂和荧光体为原材料的闪烁体层,更优选以含有一种或两种以上的铊化物的激活剂和碘化铯为原材料的闪烁体层,以含有铊化物的激活剂和碘化铯为原材料的闪烁体层,因为由该原材料形成的铊激活碘化铯(CsI:Tl)具有300nm~750nm的宽发光波长,所以特别优选。
作为铊化物,可举出1价的铊化物或3价的铊化物,更具体而言,例如可举出碘化铊(TlI)、溴化铊(TlBr)、氯化铊(TlCl)、氟化铊(TlF、TlF3)等。其中,从荧光体特别是CsI的激活度优异的观点来看,优选碘化铊(TlI)。
另外,铊化物的熔点优选在400~700℃的范围内。当铊化物的熔点在上述范围内时,在通过蒸镀而形成的闪烁体层中,激活剂进入到荧光体的柱状晶体内,所得到的激活荧光体的发光效率比荧光体(pure)的发光效率高。此外,熔点通常为常压下的熔点,常压为约0.101Mpa。
在本发明的闪烁体面板的闪烁体层中,激活剂的相对含量优选为0.1~5摩尔%。
这里,闪烁体层的激活剂的相对含量是指,设存在于闪烁体层原材料中的荧光体母材化合物的总量为100摩尔%时的、用摩尔%表示存在于闪烁体层原材料中的激活剂的总量的相对值。
以荧光体母材化合物为CsI1mol,激活剂为TlI0.01mol的情况为例,由于激活剂的摩尔量是荧光体母材化合物的摩尔量的100分之1,因此荧光体母材化合物为100mol%时的激活剂的相对含量成为1mol%。
这样,闪烁体层中的激活剂的相对含量不是从闪烁体层中的构成荧光体的成分量直接导出的值,而是原材料换算值。
激活剂的相对含量在使用刀具等从闪烁体层切削出成为测定对象的区域以后,通过ICP发光光谱分析法(ICP-OES:Inductively-Coupled-Plasma OpticalEmissionSpectrometry)进行测定。ICP发光光谱分析只要按照常规方法进行即可。作为ICP发光光谱分析仪,例如可使用精工电子株式会(株)制SPS3100等。
另外,在本发明的闪烁体面板中,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,上述半值宽度(a)相对于半值宽度(b)的比率(a/b)为0.5~2.0。
本发明的闪烁体面板由于以上述方式规定了特定的X射线摇摆曲线,因此所得到的放射线图像的清晰性提高。
下面,参照图1、2所示的一个例子,对X射线摇摆曲线及X射线摇摆曲线和上述柱状晶体的无序度之间的关系进行详细描述。在该一个例子中,特定面指数为(200)。
X射线摇摆曲线如图1所示的那样进行测定。详细而言,如下所述。
在X射线摇摆曲线的测定中,首先,实施根据θ-2θ法的晶体X射线衍射测定,然后从所得到的X射线衍射光谱求出来源于荧光体的(200)面的峰位置(图2(a))。
上述晶体X射线衍射测定对本发明的闪烁体面板的闪烁体层进行,但由于闪烁体层的荧光体已经是晶体,因此闪烁体层可以直接供测定,也可以根据需要,在切削局部以后再供测定。
将来源于上述(200)面的峰位置即产生了该峰的X射线的入射角(θ)设为摇摆曲线的摇摆角(ω)的0°。
接下来,以得到了该峰的角度固定X射线衍射装置的X射线检测器,改变X射线的入射角ω,实施X射线衍射测定。
这时,X射线照射装置在相对于(200)的平面垂直且含有X射线照射装置的面上划过半圆,以X射线相对于(200)的平面的入射角(ω)成为0~180°的方式使X射线照射装置移动,将X射线照射到柱状晶体上。此外,此时的入射角(ω)与θ-2θ法中的入射角(θ)相同。
在测定闪烁体层的柱状晶体生长起始面的特定面指数的X射线摇摆曲线、及闪烁体层的柱状晶体生长结束面的特定面指数的X射线摇摆曲线后,可在上述两个区域得到如图2(b)所示的摇摆曲线。
然后,通过求出该摇摆曲线的最大强度变成一半的位置的宽度,得到摇摆曲线的半值宽度。
这样得到的摇摆曲线的半值宽度成为表示柱状晶体的无序度的指标。
在柱状晶体完全有序的情况下,在柱状晶体内中,由于多个(200)面均匀排列,因此多个(200)面都对相同的入射角的X射线进行衍射,其倒格矢完全一致。
与此相对地,在柱状晶体无序的情况下,由于即使在摇摆角为0°以外的角度也发生衍射,因此产生多个倒格矢,由此,在摇摆曲线上,峰产生宽度。
即,对X射线摇摆曲线进行评价时认为,上述半值宽度越狭窄,柱状晶体的无序越小,上述半值宽度越宽广,柱状晶体的无序越大(图2(b)、图2C)。
而且,在闪烁体层的、在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)、未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)、及其比率(a/b)集中在前述范围内的状态下,由于闪烁体层的X射线的散射少,因此与闪烁体层的上述半值宽度(a)、半值宽度(b)、或上述比率(a/b)在上述范围外的状态相比,所得到的放射线图像的清晰性提高。
在本发明的闪烁体面板中,通过将上述半值宽度(a)规定在特定的范围内,可控制成,闪烁体层的柱状晶体起始面的结晶面规则排列。
另外,通过将上述半值宽度(b)规定在特定的范围内,可控制成,闪烁体层的柱状晶体生长结束面的结晶面规则排列。
进而,通过将上述比率(a/b)规定在特定的范围内,可控制成,柱状晶体生长起始面的具有特定面指数的面到柱状晶体生长结束面的具有特定指数的面为止,结晶面规则排列。
因此,以柱状晶体整体而言,无序度被抑制到较小的程度,所得到的放射线图像的清晰性提高。
在本发明的闪烁体面板中,从提高要得到的放射线图像的清晰性的观点来看,构成上述闪烁体层的柱状晶体的无序度越小越好,即,上述比率(a/b)越接近1越好,具体而言,优选为0.9~1.1,特别优选实际上为1。
另外,从提高要得到的放射线图像的清晰性的观点来看,在上述半值宽度(a)及上述半值宽度(b)中,在上述半值宽度(a)大的情况下,相对于闪烁体层成为支承体侧的面优选为放射线入射面。另外,在上述半值宽度(b)大的情况下,相对于闪烁体层成为非支承体侧的面优选为放射线入射面。
上述多个柱状晶体在闪烁体层的柱状晶体的从根部到前端的整体中,优选全部的柱状晶体都不相互接触,但在无损本发明的目的的范围内,也容许在上述区域内存在柱状晶体相互接触的部分。
通过柱状晶体成为这种结构,所得到的放射线图像的清晰性提高。
另外,由于柱状晶体的根部独立,在对闪烁体面板施加来自膜厚方向的按压时,柱状晶体的载荷被分散,柱状晶体难以变形,可实现闪烁体面板的耐久性升高的效果。
这里,“荧光体的柱状晶体的根部”是荧光体的柱状晶体的、与闪烁体层的柱状晶体生长起始面接触的部分(参照图3(a)的附图标记80)。
另外,将闪烁体层的距柱状晶体生长起始面5μm的厚度区域设为“闪烁体层的根部”。
进而,将荧光体的柱状晶体的、与闪烁体层的柱状晶体生长结束面接触的部分设为“荧光体的柱状晶体的前端”(参照图3(a)的附图标记90),且将闪烁体层的距柱状晶体结束面5μm的厚度区域设为“闪烁体层的前端部”。
进而,关于构成闪烁体层的柱状晶体的晶体直径,以闪烁体层的柱状晶体生长起始面为基准,高度1μm的位置的柱状晶体的平均晶体直径h和高度3μm的位置的柱状晶体的平均晶体直径i优选满足1≦(i/h)≦3的关系,更优选满足1≦(i/h)≦2的关系。当(i/h)的值为3以下时,在沿闪烁体面板的膜厚方向施加了按压时,就不会出现按压过于集中于一点而使柱状晶体变形的情况发生,因此在保持闪烁体层的强度,进而保持闪烁体面板的强度上有利。另一方面,将(i/h)设为1以上时,通常在制造工序上容易一些。
这里,如图3所示,“高度”指的是从上述闪烁体层的柱状晶体生长起始面向柱状晶体生长结束面的垂直方向的距离。
另外,在闪烁体面板的对于来自膜厚方向的按压的强度这一点上,更优选地,上述(i/h)在上述范围内且上述平均晶体直径i为3μm以下。这时,闪烁体面板即使是闪烁体层没有基底层,也具有某种程度的强度,但当具有基底层时,强度优异,能够提供亮度高、清晰性优异的放射线图像,这些性能平衡良好且优异。
进而,从确保上述清晰性的观点来看,闪烁体层的、位于从柱状晶体结束面向柱状晶体起始面降低10μm的高度的面的平均晶体直径j优选为10μm以下,更优选为8μm以下。
此外,具体而言,“平均晶体直径”是“平均圆当量直径”。该“平均圆当量直径”是在用铂、钯、金、碳等导电性物质将含有柱状晶体的闪烁体层涂布以后,利用扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscope)(日立制作所制S-800)进行观察,对30根柱状晶体测定与各柱状晶体截面外接的圆的直径即圆当量直径,作为这些圆当量直径的平均值而得到的平均晶体直径。
这里,高度1μm的位置的上述柱状晶体的平均晶体直径h及高度3μm的位置的上述柱状晶体的平均晶体直径i分别是,用环氧树脂等适当的树脂填补晶体内,并对通过抛光将晶体膜表面从闪烁体层的柱状晶体生长起始面分别切削到1μm及3μm而得到的结晶面进行观察所得到的平均晶体直径。
另外,闪烁体层的、位于从柱状晶体结束面向柱状晶体起始面降低10μm的高度的截面的柱状晶体的平均晶体直径j是,用环氧树脂等适当的树脂填补晶体内,并对将柱状晶体从柱状晶体结束面切削了10μm而得到的结晶面进行观察所得到的平均晶体直径。
如后述的闪烁体面板的制造方法的部分所述,闪烁体层的在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)、未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)、及其比率(a/b)、柱状晶体的根部彼此的独立性、还有上述(i/h),在例如对荧光体进行蒸镀而形成闪烁体层的情况下,都可通过调节蒸镀时的直接形成闪烁体层的层的温度、蒸镀源的蒸镀速度、及蒸镀装置的真空容器内的真空度即蒸镀时的上述真空容器内的压力来实现。进而,如果蒸镀荧光体的被蒸镀层的表面能量在特定的范围内,就能够更精密地控制上述半值宽度(a)、上述半值宽度(b)、其比率(a/b)、柱状晶体的根部彼此的独立性、及上述(i/h)。被蒸镀层取决于闪烁体面板的结构,或是支承体,或是反射层。
闪烁体层可以由一层构成,也可以由两层以上构成。在闪烁体层由两层以上构成的情况下,可以具有包含成为基底层的层且在支承体上依次层叠有基底层和其以外的层的构造,也可以具有不含基底层的构造。在闪烁体层由含有基底层的两层以上构成的情况下,这些层只要荧光体母材化合物相同,就可以由同一材质构成,或者也可以由不同的材质构成。即,闪烁体层可以是:(1)只是由含有荧光体母材化合物和激活剂的原材料形成的一层;(2)包括由仅由荧光体母材化合物构成的原材料形成的基底层、和由含有荧光体母材化合物和激活剂的原材料形成的与基底层不同的层;(3)包括由含有荧光体母材化合物和第一激活剂的原材料形成的基底层、和由含有荧光体母材化合物和第二激活剂的原材料形成的与基底层不同的层。
此外,在形成柱状晶体的根部相互独立的闪烁体层的情况下,从能够精度更好地形成柱状晶体的根部相互独立的闪烁体层的观点来看,作为形成基底层的原材料优选不使用激活剂,但在闪烁体层形成后,通过加热等,通过来源于激活剂的成分从基底层以外的层向基底层移动等,即使在基底层中含有来源于激活剂的成分,也不碍事。
另外,在本说明书中,“基底层”是闪烁体层的一部分,指的是构成闪烁体层的层中的、柱状晶体生长起始面侧的最外层。
在本发明中,闪烁体层优选为由(i)以荧光体母材化合物和激活剂为原材料的基底层以外的层和(ii)基底层构成的闪烁体层,其中,该(ii)基底层设置于支承体和该基底层以外的层之间,以荧光体母材化合物为原材料,但不以激活剂为原材料,空隙率具有比该基底层以外的层高的值。
由于基底层的存在,柱状晶体性变得良好,荧光体的发光量增加,所得到的放射线图像的亮度也提高,另外,闪烁体面板的保存性提高,可长期稳定地得到提高了亮度的放射线图像。
这里,空隙率是指,在将闪烁体层与柱状晶体生长起始面平行地切断的截面中,空隙的截面积总和相对于荧光体的柱状晶体的截面积总和及空隙的截面积总和的合计的比率。
空隙率可通过与柱状晶体生长起始面平行地切开闪烁体面板的闪烁体层,对其截面的扫描式电子显微镜照片,使用图像处理软件将荧光体的柱状晶体部分及空隙部二值化来求出。
设基底层的荧光体母材化合物的量为100摩尔%时的、基底层的激活剂的相对含量优选为0.01~1摩尔%,更优选为0.3~0.7摩尔%。在放射线图像的亮度提高及闪烁体面板的保存性方面,非常优选基底层的激活剂的相对含量在该范围内。
从闪烁体层的发光效率等观点来看,优选地,不管闪烁体层的厚度方向的位置如何,基于闪烁体层的荧光体的具有特定的面指数的面的X射线衍射光谱的取向度都在80~100%的范围内。例如,铊激活碘化铯(CsI:Tl)的柱状晶体的面指数可以是(100)、(110)、(111)、(200)、(211)、(220)、(311)等中的任一个,但在本发明中,X射线测定所利用的面指数为(200)。关于面指数,在X射线解析入门(东京化学同人)的42~46页有详细记载。
这里,如图3的箭头所示,闪烁体层的厚度方向为与闪烁体层的柱状晶体生长起始面平行的方向。
另外,“基于特定的面指数的面的X射线衍射光谱的取向度”是某面指数的强度Ix在包括其他面指数的面的整体的总强度I中所占的比例。例如,X射线衍射光谱的(200)面的强度I200的取向度为“取向度=I200/I”。
作为用于确定取向度的面指数的测定方法,例如可举出X射线衍射(XRD)。X射线衍射是利用将特定波长的固有X射线照射到结晶性物质而发生满足Bragg式的衍射,能够得到与物质的鉴定、晶相的构造等有关的信息的通用性高的分析方法。作为照射系统的靶,使用Cu、Fe、Co等,虽然取决于装置能力,但通常照射时的输出为0~50mA、0~50Kv程度。
在本发明的闪烁体面板中,从经由本发明的闪烁体面板而得到的放射线图像的亮度和清晰性的良好平衡方面来看,闪烁体层的厚度优选为100~1000μm,更优选为100~800μm,进一步优选为120~700μm。
从要得到的放射线图像的亮度的大小、清晰性的维持方面来看,基底层的膜厚优选为0.1μm~50μm,更优选为3μm~50μm,进一步优选为5μm~40μm。
支承体及闪烁体层以外的、构成闪烁体面板的层
本发明的闪烁体面板除含有支承体、闪烁体层以外,与现有公知的闪烁体面板同样地,例如出于调节其反射率的目的,还可含有例如反射层、遮光层、颜料层等,此外,还可含有反射层用保护层、耐湿保护膜等。
此外,如上所述,支承体也可以兼作反射层,在那种情况下,闪烁体面板可以仅含有起到反射层的作用的支承体作为反射层,也可以除含有起到反射层作用的支承体以外,还含有另外的反射层。
(反射层)
下面的反射层的说明对于起到反射层的作用的支承体及除支承体外另行设置的反射层通用。
在本发明的闪烁体面板含有反射层的情况下,反射层例如设置在支承体和闪烁体层之间,或支承体的成为非闪烁体层侧的面上。
作为那种闪烁体面板,例如可举出具有“支承体/反射层/闪烁体层”这种层结构的闪烁体面板,在这种情况下,闪烁体面板的闪烁体层面贴附于光电转换元件面板面。
作为反射层,可举出含有粘合剂树脂和颜料的层。
形成反射层的粘合剂树脂只要无损本发明的目的,就没有特别限制,可以是适当购买的市售的树脂,也可以是适当制造的树脂。具体而言,可举出:由氯乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、丁二烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、硝基纤维素等纤维素衍生物或苯乙烯-丁二烯共聚物等构成的树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、各种合成橡胶系树脂、酚醛树脂、环氧树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、苯氧基树脂、硅树脂、氟树脂、丙烯酸系树脂以及脲醛树脂等。其中,在相对于通过蒸镀而形成的荧光体的柱状晶体及支承体的膜粘附性优异方面,优选聚酯树脂、聚氨酯树脂等疏水性树脂。另外,粘合剂树脂可以由单独地树脂构成,也可以由两种以上的树脂混合物构成。特别是,在粘合剂树脂由具有玻璃化转变温度(Tg)的高分子化合物构成的情况下,当采用玻璃化转变温度(Tg)为5℃以上的不同的两种以上树脂的混合物时,从能够容易控制由配合有粘合剂树脂等反射层用原材料的反射层形成用涂布液得到的涂膜的物理性能的观点来看,优选。在这种情况下,两种以上的树脂只要彼此玻璃化转变温度不同即可,全部或一部分可以为同种类,也可以为不同种类。
作为配合在形成反射层的粘合剂树脂中的颜料,例如可举出:耐晒黄、双偶氮黄、吡唑啉酮橙、丽春红4R、萘酚红等非水溶性偶氮颜料;黄藻、红藻等缩合偶氮颜料;立索尔红、丽春红C、挂钟红、亮胭脂红6B、波尔多10B等偶氮色淀颜料;萘酚绿B等亚硝基颜料;萘酚黄S等硝基颜料;酞菁蓝、坚牢天蓝、酞菁绿等酞菁颜料;蒽黄、紫环酮橙、二萘嵌苯红、硫靛红、阴丹士林蓝等士林颜料;喹吖啶酮红、喹吖啶酮紫等喹吖啶酮颜料;二恶嗪紫等二噁嗪颜料;异吲哚啉黄等异吲哚啉颜料;孔雀蓝、碱性湖蓝等酸性蓝染料;若丹明蓝、甲基蓝、孔雀蓝等碱性蓝染料;炭黑等。
作为白色颜料,可举出氧化铝、氧化钇、氧化锆、二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅、氧化锌、碳酸钙等。
相对于形成反射层的粘合剂树脂100重量份,颜料优选为0.01~10重量份。当颜料的量在上述范围内时,能够得到充分着色的反射层,并且能够防止过剩颜料造成的粘合剂树脂的伸长、强度等机械物理性能的下降。
另外,作为反射层的另一例子,可举出由如各种金属膜或非晶碳板等的光反射性或遮光性的原材料构成的层。
其中,优选由反射率高的金属构成的金属膜。作为构成这种金属膜的金属的特性,优选导电率为6.0S/m以上,更优选为30S/m以上。构成金属膜的金属可以为单独的一种,也可以为两种以上。
作为反射率高的金属膜,可举出由含有选自由Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Mg、pt、Au构成的组中的至少一种金属的原材料构成的金属膜。在这些金属膜中,在反射率方面,特别优选由Al(40S/m)、Ag(67S/m)、Au(46S/m)构成的金属膜。
反射层可以由一层构成,也可以由二层以上构成。
反射层的膜厚也取决于反射层的附着方法,在真空蒸镀的情况下,优选为50nm~400nm,在溅射蒸镀的情况下,优选为20nm~200nm。
(遮光层)
遮光层通常也可以设置在支承体和闪烁体层之间、或支承体的与闪烁体层相反的一侧的主面上。
遮光层含有具有遮光性的材料。
作为具有遮光性的材料,从能够适当调节支承体的反射率的观点来看,更优选为选自含有铝、银、铂、钯、金、铜、铁、镍、铬及钴等中的一种或两种以上的原子的金属材料或含有不锈钢的金属薄膜。另外,遮光层可以由一层上述金属薄膜构成,也可以由两层以上的上述金属薄膜构成。
在将遮光层设置在支承体上的情况下,从提高遮光层和支承体的粘附性的观点来看,优选在支承体和遮光层之间设置中间层。作为构成中间层的原材料,除通常的容易粘接的聚合物例如环氧树脂等以外,还可举出与遮光层的金属不同的金属即异种金属。作为异种金属,例如可举出镍、钴、铬、钯、钛、锆、钼及钨。中间层可以单独含有这些异种金属,也可以含有两种以上。从发光光输出效率的观点来看,遮光层的厚度优选为0.005~0.3μm,更优选为0.01~0.2μm。
由于含有这种金属原材料的遮光层也可起到防静电层的作用,所以出于本发明的闪烁体面板的防静电的目的,也优选使用。含有这种金属原材料的遮光层作为防静电层,也可代替添加有成为防静电剂的金属原材料的反射层,或与其一同采用。在这种情况下,从本发明的闪烁体面板的防静电的观点来看,以在支承体上设有含有金属原材料的遮光层的层叠体为试样,在含有金属原材料的遮光层的、与支承体相反的一侧的表面上进行测定所得的表面电阻值优选为1.0×1012Ω/□以下,进一步优选为1.0×1011Ω/□以下,最优选为1.0×1010Ω/□以下。
(颜料层)
颜料层通常设置在支承体和闪烁体层之间、或支承体的与闪烁体层相反的一侧的主面上。
颜料层只要用颜料进行着色,且具有光吸收性,就没有特别限制,例如,采用含有颜料及粘合剂树脂的层。作为颜料层的颜料,也可使用现有公知的颜料。从吸收更易发生光散射的红色的长波光成分的观点来看,颜料优选蓝色的颜料。作为蓝色的颜料,可举出无机蓝色颜料或有机蓝色颜料。作为无机蓝色颜料,优选以群青、亚铁氰化铁即普鲁士蓝等为成分的颜料。另外,作为有机蓝色颜料,优选以偶氮、酞菁等为成分的颜料。在那些有机蓝色颜料中,从颜料层的放射线耐久性、紫外线耐久性等观点来看,优选以酞菁为成分的颜料。作为颜料层的粘合剂树脂,例如可举出与作为形成反射层的粘合剂树脂而例示的树脂同样的树脂等,其中,例如,在相对于通过蒸镀而形成的荧光体的柱状晶体及支承体的膜粘附性优异方面,优选为聚酯树脂、聚氨酯树脂等疏水性树脂,更优选为聚酯树脂、聚氨酯树脂。颜料层的粘合剂树脂与形成反射层的粘合剂树脂同样,可以由单一种类的树脂构成,也可以由两种以上的树脂的混合物构成(关于粘合剂树脂的玻璃化转变温度,也与形成反射层的粘合剂树脂相同。下同)。从颜料层的光吸收性的观点来看,优选颜料层的颜料量相对于粘合剂树脂100重量份为0.01~10重量份。
从切断性的观点来看,颜料层的厚度优选为1~500μm。
(反射层用保护层)
在本发明的闪烁体面板含有反射层的情况下,为了防止闪烁体层中的荧光体引起的反射层的腐蚀等,也可以在反射层和闪烁体层之间设置反射层用保护层。
反射层用保护层通常是含有树脂的层,作为反射层用保护层所含的树脂,在对反射层用保护层的反射层及闪烁体层中的柱状晶体的保护方面,优选玻璃化转变温度为30~100℃的聚合物。
作为反射层用保护层所含的树脂的具体例,可举出与作为形成反射层的粘合剂树脂而例示的树脂同样的树脂等,特别优选聚酯树脂。反射层用保护层所含的树脂与形成反射层的粘合剂树脂同样,可以由单独的树脂构成,也可以由两种以上的树脂的混合物构成。
反射层用保护层的膜厚从保护层的观点来看,优选为0.1μm以上,从确保反射层用保护层表面的平滑性的观点来看,优选为3.0μm以下,更优选为0.2~2.5μm。
(耐湿保护膜)
本发明的闪烁体面板优选外周整体由耐湿保护膜覆盖。耐湿保护膜具有对闪烁体面板整体进行防湿,且抑制闪烁体层的劣化的作用。作为这种劣化,例如,在闪烁体层的荧光体具有潮解性的情况下,荧光体的潮解造成闪烁体层的劣化等。
耐湿保护膜是赋予了防湿性的膜,从防止闪烁体层的劣化方面来看,耐湿保护膜的透湿度优选为50g/m2·day以下,进一步优选为10g/m2·day以下,特别优选为1g/m2·day以下。
这里,如下所述,耐湿保护膜的透湿度可基于由JIS Z 0208规定的方法进行测定。
将耐湿保护膜设置在规定的容器内,一边将容器内的温度保持在40℃,一边以上述耐湿保护膜为边界面,将一侧的空间保持为90%RH(相对湿度),而使用吸湿剂将另一侧的空间保持为干燥状态。将在该状态下在24小时内穿过该耐湿保护膜的水蒸汽的质量(g)(将保护膜换算为1m2)定义为耐湿保护膜的透湿度。
作为耐湿保护膜,可举出透湿度低的保护膜、或如聚对二甲苯那样的耐湿膜等。
作为保护膜,例如可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。除PET薄膜以外,还可举出:PET薄膜以外的聚酯薄膜、聚甲基丙烯酸酯薄膜、硝基纤维素薄膜、醋酸纤维素薄膜、聚丙烯薄膜、聚萘二酸乙二醇酯薄膜等。
从将耐湿保护膜的透湿度调节到上述的范围内,提高耐湿保护膜的防湿性的观点来看,耐湿保护膜优选为层叠有多枚在上述保护膜或耐湿膜上蒸镀有金属氧化物等的蒸镀薄膜的层叠薄膜或层叠膜。
作为层叠薄膜或层叠膜,优选在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上蒸镀有氧化铝薄膜的蒸镀薄膜。
耐湿保护膜也可以由含有热熔敷性的树脂的热熔敷层构成。
作为热熔敷层所含的热熔敷性树脂,只要是通常使用的可用脉冲密封机进行熔敷的树脂,就没有特别限制,例如可举出乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。
耐湿保护膜的厚度优选为10~100μm。
[放射线检测器]
如图4所示,本发明的放射线检测器可以是在具有闪烁体层12的上述闪烁体面板10上组合光电转换元件面板20而成的放射线检测器30,也可以如图5所示,是将后述的闪烁体层12'和光电转换元件面板20一体化而成的放射线检测器31。
在本说明书中,也将前一种的放射线检测器30称为“第一放射线检测器”,将后一种的放射线检测器31称为“第二放射线检测器”。
(第一放射线检测器)
本发明的第一放射线检测器包括上述的闪烁体面板、和光电转换元件面板。
本发明的第一放射线检测器例如是通过蒸镀等将闪烁体层直接形成在支承体上而制作闪烁体面板,然后将所得到的闪烁体面板与另外制作的光电转换元件面板耦合而得到的,所谓的“分离式的FPD”。
在第一放射线检测器中,从能够使在闪烁体层产生的发光光高效地入射到光电转换元件面板的方面来看,优选将闪烁体面板的闪烁体层面和光电转换元件面板的平面受光元件面直接贴合。
在闪烁体面板的外周整体设有耐湿保护膜的情况下,从同一观点来看,优选将设置于闪烁体层上的耐湿保护膜面、和光电转换元件面板的平面受光元件面直接贴合。
关于闪烁体面板,如上所述。
在本发明的第一放射线检测器中,从要得到的放射线图像的清晰性的观点来看,优选地,在上述半值宽度(a)及上述半值宽度(b)中,在上述半值宽度(a)大的情况下,相对于闪烁体层成为光电转换元件面板侧的面为放射线入射面,在上述半值宽度(b)大的情况下,相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面为放射线入射面。
光电转换元件面板
本发明的放射线检测器所含的光电转换元件面板吸收在闪烁体层产生的发光光,通过转换为电荷的形式而转换为电信号,将发光光所含的信息作为电信号向放射线检测器的外部输出。光电转换元件面板只要能够实现这样的功能,就没有特别限制,可采用现有公知的面板。
光电转换元件面板是将光电转换元件组装到面板而成。光电转换元件面板的结构没有特别限制,但通常依次层叠有光电转换元件面板用基板、图像信号输出层、光电转换元件。
光电转换元件只要具有吸收在闪烁体层产生的光并转换为电荷形式的功能,可以具有任意具体构造,例如,可由透明电极、被入射的光激发而产生电荷的电荷产生层、对电极构成。这些透明电极、电荷产生层及对电极均可采用现有公知的器件。另外,光电转换元件可以由适当的光电传感器构成,例如,可以二维地配置有多个光电二极管,或者,也可以由CCD(Charge Coupled Devices)、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)传感器等二维的光电传感器构成。
另外,图像信号输出层具有蓄积由光电转换元件得到的电荷,并进行基于蓄积的电荷的信号输出的功能。图像信号输出层只要具有这种功能,可以具有任意构造,例如,可使用针对每一像素蓄积由光电转换元件生成的电荷的电荷蓄积元件即电容器、和将蓄积的电荷作为信号而输出的图像信号输出元件即晶体管而构成。这里,作为晶体管的优选例子,可举出TFT(薄膜晶体管)。
另外,基板起到光电转换元件面板的支承体的作用,可采用与前述的本发明的闪烁体面板所使用的支承体同样的板。
这样,在本发明中,作为光电转换元件面板,可使用种种结构的面板。例如,如后述的实施例所述,可使用在玻璃基板上形成多个光电二极管和多个TFT元件而成的光电转换元件面板。
进而,光电转换元件面板还可具备构成公知的放射线检测器的光电转换元件面板可具有的各种零件,例如,用于存储基于转换为电信号的X射线等放射线的强度信息及位置信息的图像信号的存储器部、供给为驱动光电转换元件面板20所需要的电力的电源部、用于将图像信息输出到外部的通信用输出部等。
图4表示的是第一放射线检测器的例子。如图4所示,在第一放射线检测器30中,通过将上述闪烁体面板10和光电转换元件面板20组合在一起,能够将从外部进入的X射线在构成闪烁体面板10的闪烁体层12中转换为光,能够将该光由构成光电转换元件面板20的光电转换元件转换为电信号。这里,在图4中,粗箭头表示的是X射线等放射线的例示的入射方向。
为了高效地进行这种转换,优选地,第一放射线检测器30以构成闪烁体面板10的闪烁体层12、和构成光电转换元件面板20的光电转换元件(未图示)彼此面对面的形态组合上述闪烁体面板10和光电转换元件面板20。这里,如果采用在支承体11和闪烁体层12之间具有反射层13的面板作为闪烁体面板10,则来自闪烁体层12的发光光中的、向与光电转换元件面板20相反的一侧的光也能够通过反射层13的反射而导入到光电转换元件面板20,因此更优选。
(第二放射线检测器)
本发明的第二放射线检测器包括光电转换元件面板、和形成在上述光电转换元件面板上的闪烁体层。
上述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,上述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成。
在上述闪烁体层,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)为15°以下,未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)为15°以下,上述半值宽度(a)相对于半值宽度(b)的比率(a/b)为0.5~2.0。
本发明的第二放射线检测器是闪烁体层直接设置在光电转换元件面板上而成的,是所谓的“直接蒸镀式FPD”,不需要本发明的第一放射线检测器中的、闪烁体面板所包含的支承体。“直接蒸镀式FPD”无法进行光电转换元件面板与闪烁体层的装卸。此外,在光电转换元件面板上设有后述的中间树脂层的情况下,闪烁体层只要直接设置在中间树脂层上即可,该中间树脂层设置于光电转换元件面板。
图3(b)表示的是本发明的第二放射线检测器的基本结构的一个例子。
与本发明的第一放射线检测器同样地,第二放射线检测器也包括闪烁体层和光电转换元件面板,且根据需要包含反射层、遮光层、颜料层方面共同,另外,闪烁体层、光电转换元件面板、反射层、遮光层、颜料层本身也相同,与第一放射线检测器的区别在于,形成闪烁体层的位置不是在支承体上(图3(a)),而是在光电转换元件面板上(图3(b))这一点不同。另外,在设置反射层、遮光层、颜料层的位置方面,第二放射线检测器也与本发明的第一放射线检测器不同,这些位置不是支承体和闪烁体层之间、或支承体的成为非闪烁体层侧的面上,而是闪烁体层和光电转换元件面板之间、或闪烁体层的柱状晶体生长结束面(成为非光电转换元件面板侧的面)上。
在本发明的第二放射线检测器中,从要得到的放射线图像的清晰性的观点来看,优选地,在上述半值宽度(a)及上述半值宽度(b)中,在上述半值宽度(a)大的情况下,相对于闪烁体层成为光电转换元件面板侧的面为放射线入射面,在上述半值宽度(b)大的情况下,相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面为放射线入射面。
中间树脂层
在本发明的第二放射线检测器中,出于防止来源于闪烁体层的成分污染光电转换元件面板的目的,也可以在光电转换元件面板和闪烁体层之间含有中间树脂层。中间树脂层起到光电转换元件面板的保护层的作用。
从与闪烁体层中的荧光体的柱状晶体和光电转换元件面板的膜附方面看,中间树脂层所含的树脂优选为玻璃化转变温度为30~100℃的聚合物。
具体而言,例如可举出与作为形成反射层的粘合剂树脂而例示的树脂同样的树脂等,其中,特别优选为聚酯树脂。另外,与形成反射层的粘合剂树脂同样地,中间树脂层所含的树脂可以由单独的树脂构成,也可以由两种以上的树脂的混合物构成。
另外,中间树脂层例如也可以为通过蒸镀而成膜的聚对二甲苯膜等。
从与闪烁体层中的荧光体的柱状晶体和光电转换元件面板的膜附观点来看,作为中间树脂层的膜厚,优选为0.1μm以上,从确保中间树脂层的表面的平滑性的观点来看,优选为3.0μm以下,更优选为0.2~2.5μm的范围。
耐湿保护膜
优选地,在本发明的第一及第二放射线检测器上以覆盖外周整体的方式设有耐湿保护膜。
另外,从成本等方面来看,在本发明的第一及第二放射线检测器中,优选地,耐湿保护膜被设置成只将闪烁体层的不与闪烁体层以外的层接触的面整体被覆盖。
耐湿保护膜具有对面板整体、或闪烁体层的不与闪烁体层以外的层接触的面整体进行防湿,抑制闪烁体层的劣化的功能。
构成耐湿保护膜的材质、膜厚等分别与闪烁体面板的耐湿保护膜的材质、膜厚同样。
[闪烁体面板的制造方法]
本发明的闪烁体面板只要无损本发明的目的,其制造方法就没有特别限制,例如,只要满足上述摇摆曲线的半值宽度(a)、(b)及上述比率比率(a/b)的必要条件,则基于现有公知的闪烁体面板的制造方法设定蒸镀条件等条件即可。
具体而言,例如,可通过在支承体上根据需要形成反射层及反射层用保护层,接下来形成闪烁体层,进而根据需要以覆盖所得到的层叠体的外周整体等的方式设置耐湿保护膜,来制造闪烁体面板。
闪烁体层的形成
闪烁体层的形成方法能够将构成闪烁体层的荧光体制成柱状晶体的形态,只要是能够将上述半值宽度(a)、(b)及比率(a/b)控制在上述范围内的方法,其具体方法就没有特别限定,但优选地,闪烁体层通过采用气相法、特别是蒸镀法来成膜而形成。
用于蒸镀法的装置没有特别限定,例如优选为图6或图7所示的蒸镀装置40。
如图6或图7所示,蒸镀装置40具有箱状的真空容器41,在真空容器41的内部配置有蒸镀源47。该蒸镀源47收纳在具备加热装置的容器内,通过使加热装置工作,能够对蒸镀源47进行加热而使其蒸发。蒸镀源47例如是荧光体母材化合物、或含有荧光体母材化合物和激活剂的混合物。在此,如图7所示,蒸镀源47也可以存在多个,与构成闪烁体层的原材料的种类及数量等相应地改变蒸镀源的个数即可。挡板48也一样。图7所示的蒸镀装置40是具备三个蒸镀源47a、47b、47c作为蒸镀源47的蒸镀装置的一个例子。
优选地,含有激活剂的蒸镀源47填充在与填充有不含激活剂的蒸镀源47的容器不同的另外容器内。在这种方式中,通过个别地调节含有激活剂的蒸镀源47的加热温度,或者通过调节对含有激活剂的蒸镀源47设置的挡板48的开放度,能够精度更好地针对柱状晶体的任意位置、特别是闪烁体层的厚度方向上的各位置控制激活剂的相对含量。
作为具备加热装置的容器,例如可使用电阻加热坩埚等。这里,构成容器的材质可以是氧化铝等陶瓷,也可以是钽、钼等高熔点金属。
在真空容器41内的蒸镀源47的正上方,配置有保持蒸镀用基板43的托架44。这里,作为蒸镀用基板43,可以使用未在支承体上层叠有反射层或保护层等其他层的支承体自身,或者,也可以使用在支承体上形成有反射层、遮光层、颜料层或反射层用保护层等的层叠体。
在托架44上配置有加热器(未图示),通过使该加热器工作,能够对安装于托架44的蒸镀用基板43进行加热。在对蒸镀用基板43进行了加热的情况下,通过将蒸镀用基板43的温度控制在适当的范围内,能够将蒸镀荧光体母材化合物等而形成闪烁体层之前的蒸镀用基板43表面的吸附物脱离、去除,或能够防止杂质层形成在与形成于该表面的闪烁体层之间,或能够强化与形成于该表面的闪烁体层的粘附性,或能够进行形成于该表面的闪烁体层的膜质调节。
在托架44上配置有使该托架44旋转的旋转机构45。旋转机构45由与托架44连接的旋转轴46和成为其驱动源的电动机(未图示)构成,当该电动机进行驱动时,旋转轴46就能够旋转,使托架44以与蒸镀源47相对的状态进行旋转。
在蒸镀装置40中,除上述结构以外,还在真空容器41内配置有真空泵42。真空泵42进行真空容器41的内部的排气和向真空容器41的内部的气体的导入,通过使该真空泵42工作,能够将真空容器41的内部维持在一定压力的气体气氛下。
闪烁体层可通过在具备加热装置的容器内填充荧光体母材化合物等蒸发源,然后将装置内的气体排出,同时将氩等惰性气体从导入口导入,从而将装置内制成10-3~1pa程度(绝对压力)的减压环境,接下来,使荧光体母材化合物等蒸发源加热蒸发,使荧光体的蒸镀晶体沉积在根据需要层叠有反射层、反射层用保护层等的支承体即蒸镀用基板43的表面来形成。这里,在形成由荧光体母材化合物和激活剂的混合物构成的晶体时,可使用如图6所示的蒸镀装置40,分别在具备第一加热装置的容器内填充荧光体母材化合物,在具备第二加热装置的容器内填充激活剂,分别作为蒸发源47a及47b,进行蒸镀。
另外,通过将基底层形成用的荧光体母材化合物、根据需要所使用的基底层形成用的激活剂、基底层以外的层形成用的荧光体母材化合物、基底层以外的层形成用的激活剂单独地或适当混合,分别填充在具备加热装置的不同容器内,然后加减各自的蒸镀源的填充量,进一步地/或者,一边针对每一蒸镀源个别地开闭挡板48,一边进行蒸镀,从而形成含有包含基底层在内的两层以上的层的闪烁体层。
通过在蒸镀中适当地控制蒸镀用基板43的温度、蒸镀装置的真空容器内的真空度、及各蒸镀源47的蒸发速度,能够使形成于蒸镀用基板43的闪烁体层的上述半值宽度(a)、半值宽度(b)、及比率(a/b)在上述范围内。
具体而言,优选地,蒸镀用基板43的温度在蒸镀起始时被设定为5℃~320℃程度,之后维持该温度直到蒸镀结束时,或者进行升温,使与蒸镀起始时的蒸镀用基板43温度的差直到蒸镀结束为止超过0℃且处于200℃左右的范围内。
蒸镀装置的真空容器内的真空度优选以蒸镀结束时比蒸镀起始时低的方式进行控制,具体而言,优选以蒸镀结束时的上述真空度相对于蒸镀起始时的上述真空度低1.0×10-1Pa~9.0×10-1Pa的方式进行控制。蒸发起始时的上述真空度优选为10×10-2~10Pa(绝对压力)。
另外,优选地,与蒸镀用基板43的升温相应地适当选择、控制该蒸镀时的蒸镀源的蒸发速度。只要蒸镀用基板43的温度及蒸镀装置的真空容器内的真空度处于上述范围内,蒸镀源的蒸发速度通常都被控制在适当的范围内。
如上所述,通过适当控制蒸镀用基板43的温度、蒸镀装置的真空容器内的真空度、蒸镀源的蒸发速度,能够将闪烁体层的、在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)、未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定时的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)、及其比率(a/b)控制在上述范围内。另外,如果蒸镀荧光体的被蒸镀层的表面能量处于特定的范围内,就能够更精密地控制上述半值宽度(a)、上述半值宽度(b)、及其比率(a/b)。
为了形成根部彼此独立的柱状晶体,只要控制形成于蒸镀用基板43的荧光体的柱状晶体的根部的晶体直径即可,荧光体的柱状晶体的根部的晶体直径可通过改变蒸镀用基板43的温度来进行控制。此外,通过改变蒸镀用基板43的温度,也能够控制荧光体的柱状晶体的根部以外的部分的晶体直径。因为越降低蒸镀用基板43的温度,越能够降低晶体直径,所以只要降低形成闪烁体层的蒸镀用基板43的蒸镀起始时的温度即可,具体而言,如上所述,优选设定为5℃~120℃。另外,为了适度减小高度3μm的位置的上述柱状晶体的平均晶体直径i相对于高度1μm的位置的上述柱状晶体的平均晶体直径h的比率(i/h),优选适度减小蒸镀初期的蒸镀用基板43的升温速度,例如,优选地,将蒸镀用基板43的升温速度控制成,将根部3μm程度的荧光体蒸镀于蒸镀用基板43为止的基板温度相对于蒸镀用基板43的蒸镀起始时的温度之差在100℃以内。这里,如果针对柱状晶体的高度,则“蒸镀起始时”是柱状晶体的高度为0μm的时点,同理,“将根部3μm程度的荧光体蒸镀于蒸镀用基板43为止”是直到柱状晶体的高度变成3μm为止。其后,在直到蒸镀结束期间,优选将蒸镀用基板43的温度维持在150℃~320℃。
在闪烁体层含有包含基底层在内的两层以上的层的情况下,为了将基底层的膜厚控制在上述优选的范围内,只要调节填充在具备基底层蒸镀用加热装置的容器内的荧光体母材化合物等的量、进一步地/或者调节开闭挡板48的时机及开放、阻挡时间来进行蒸镀即可。在此,若制造形成含有根部彼此独立的柱状晶体的闪烁体层,且能够提供亮度更高、清晰性更优异的X射线图像等放射线图像的闪烁体面板,在形成基底层期间,优选将蒸镀用基板43的温度设为5℃~320℃,更优选设为15℃~50℃,特别优选不将蒸镀用基板53加热而是将蒸镀用基板53的温度设为15℃~室温(通常25℃)程度。
另外,基底层以外的层,通过在具备加热装置的容器内填充荧光体母材化合物及激活剂的混合物,或者将荧光体母材化合物及激活剂分别填充在具备加热装置的不同容器内,然后应用与上述同样的蒸镀条件、方法使蒸镀晶体沉积在基底层上来形成。基底层以外的层的膜厚的调节可通过调节填充在具备基底层以外的层形成用的加热装置的容器内的荧光体母材化合物(及激活剂)的量、进一步地/或者调节开闭挡板48的时机及开放、阻挡时间来进行。
遮光层的形成
作为用遮光层覆盖支承体的一侧主面的整个面的方法,没有特别限制,例如可举出:通过蒸镀、溅射而将遮光层形成于支承体的一侧主面整体的方法、或者将金属箔即遮光层贴合于支承体的一侧主面整体的方法,但从遮光层向支承体的粘附性的观点来看,最优选通过溅射而将遮光层形成于支承体的一侧主面整体的方法。
颜料层的形成
作为用颜料层覆盖支承体的一侧主面整体的方法,可通过将含有上述颜料及溶剂等的颜料层形成用涂布液涂布、干燥于支承体的一侧主面上整体的方法来形成。
反射层的形成
反射层可通过利用真空蒸镀、溅射蒸镀、或电镀使反射层用原材料直接附着在所期望的层上例如支承体上来形成,但从生产效率的观点来看,优选溅射蒸镀。
反射层用保护层的形成
从提高反射层用保护层的对反射层及闪烁体层的柱状晶体的粘接性或提高闪烁体面板的生产效率的观点来看,反射层用保护层优选将成为反射层用保护层的原材料的树脂等溶解于溶剂而得到的涂料进行涂布、干燥而形成。作为溶解于溶剂的树脂,在反射层用保护层的对反射层及闪烁体层的柱状晶体的膜附方面,优选在反射层的说明部分所述的、玻璃化转变温度为30~100℃的聚合物。
作为用于形成反射层用保护层的涂布液所使用的溶剂,可举出:甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等低级醇;二氯甲烷、氯乙烯等含有氯原子的烃;丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基酮等酮;甲苯、苯、环己烷、环己酮、二甲苯等芳香族化合物;醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等低级脂肪酸和低级醇的酯;二噁烷、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚等醚;及它们的混合物。
耐湿保护膜的形成
耐湿保护膜只要按照现有公知的方法形成于闪烁体面板的规定的区域即可。
在耐湿保护膜为热熔敷层的情况下,例如,通过用配置于未密封的闪烁体面板的上下的热熔敷层用树脂薄膜夹住闪烁体面板,然后在减压气氛中将上下的树脂薄膜接触的端部熔敷而密封,从而能够在闪烁体面板的外周整体上形成耐湿保护膜。
另外,在使用聚对二甲苯等耐湿膜作为耐湿保护膜的情况下,通过将包含形成有闪烁体层的支承体的闪烁体面板设置在CVD装置的蒸镀室内,然后使其在二聚对二甲苯升华后的蒸汽中露出,从而能够得到由聚对二甲苯膜覆盖外周整体的闪烁体面板。
第一放射线检测器的制造方法
对于本发明的第一放射线检测器的制造方法,只要无损本发明的目的,就没有特别限制,基本上可采用与现有公知的放射线检测器的制造方法相同的方法。
例如,通过将光电转换元件面板与上述闪烁体面板耦合,能够得到本发明的第一放射线检测器。
闪烁体面板的接合面是相对于支承体成为闪烁体层侧的最表面层,根据闪烁体面板的结构,或是闪烁体层面,或是设置在闪烁体层上的耐湿保护膜的面。
光电转换元件面板和闪烁体层也可以经由中间树脂层耦合。
下面,以闪烁体面板的接合面为闪烁体层,将闪烁体面板的闪烁体层面和光电转换元件面板面接合的情况为例进行说明。
将上述闪烁体面板和光电转换元件面板耦合时,优选选择能够抑制在两者接合面的光扩散的贴合方法。通过抑制在上述接合面的光散射,能够抑制要得到的放射线图像的清晰性劣化。作为此类贴合方法,例如可举出:通过任意加压装置使闪烁体面板的闪烁体层面和光电转换元件面板面贴紧的方法、或利用具有闪烁体面板的闪烁体的折射率的值和光电转换元件面板的受光元件的折射率的值的中间的值的折射率的接合剂进行接合的方法等。
作为将闪烁体面板的闪烁体层面和光电转换元件面板面接合的接合剂,例如可举出粘接剂、光学润滑脂、及对闪烁体面板和光电转换元件面板具有粘结性的光学油脂等。
作为粘接剂,例如可举出:丙烯酸系粘接剂、环氧系粘接剂、硅系粘接剂等常温固化型(RTV型)的粘接剂、或含有具有弹性的粘接树脂的橡胶系粘接剂。
作为丙烯酸系粘接剂,也可以使用含有在主链或侧链上带有硅成分的丙烯酸系聚合物的粘接剂。
作为硅粘接剂,可举出过氧化物交联式或加成缩合式的硅粘接剂,也可以单体地或混合使用它们。
作为橡胶系粘接剂,可举出:含有苯乙烯异戊二烯苯乙烯等嵌段共聚物、或聚丁二烯、聚丁烯等均聚物的合成橡胶系粘接剂、及天然橡胶系粘接剂等。作为市售的橡胶系粘接剂的例子,可优选举出一液型RTV橡胶KE420(信越化学工业(株)制)等。
上述粘接剂可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。例如,可混合使用丙烯酸系粘接剂或橡胶系粘接剂。
光学油脂只要透明性高且具有粘结性,就可使用包含市售品在内的公知的任一种光学油脂。例如,优选使用KF96H(100万CS:信越化学工业(株)制)、CArgille ImmersionOil Type37(CArgille(株)制、折射液)等。
在用粘接剂将闪烁体面板和光电转换元件面板贴合的情况下,通常将闪烁体面板、粘接剂、光电转换元件面板依次层叠,然后从相对于层叠体的主面垂直的方向,对所得到的层叠体施加10~500g/cm2的压力,直到粘接剂固化为止。通过加压,从粘接剂层中去除气泡。在使用热熔树脂作为粘接剂的情况下,一边从相对于层叠体的主面垂直的方向对上述层叠体施加10~500g/cm2的压力,一边将该层叠体加热到比热熔树脂的熔融起始温度高10℃以上的温度,静置1~2小时后,慢慢冷却。当急冷时,因热熔树脂的收缩应力,会有光电转换元件面板所含的受光元件受损的倾向。优选以20℃/hour以下的速度冷却到50℃以下。
另外,与在闪烁体面板和光电转换元件面板的接合面的光扩散所引起的放射线图像的清晰性劣化有关的问题,也可通过对闪烁体面板的闪烁体层面及光电转换元件面板的受光元件面实施防散射加工来解决。防散射加工例如可通过在闪烁体面板的闪烁体层面上设置光扩散防止层,或者在闪烁体面板的闪烁体层面及光电转换元件面板的受光元件面上的至少一方设置反射防止层,或者将相互相对的闪烁体层面及光电转换元件面板的受光元件面中的任一面或双方的表面粗糙度(Ra)制成0.5μm以上5.0μm以下来实施。
另外,将这些防散射加工和上述的已知的接合方法组合时,能够更有效地防止在上述接合面的光散射,能够得到清晰性及其均匀性更优异的放射线图像。
这里,光扩散防止层对于波长550nm的光具有60%以上99%以下的透光率,且具有使在光扩散防止层中以较长的光路进行传播的发光光的强度衰减的功能。从闪烁体面板的闪烁体层内的发光位置直接射向光电转换元件面板的受光元件的发光光因为在光扩散防止层中的发光光的光路短,所以在光扩散防止层中,强度几乎不下降。在光扩散防止层内以与受光元件面接近平行的角度行进的散射光等因为在光扩散防止层中的光路长,所以在光扩散防止层内被有效地去除。根据被设置的位置,光扩散防止层也作为上述的耐湿保护膜或反射层用保护层发挥功能。
作为上述光扩散防止层,例如可举出树脂层,作为该树脂层所含的树脂,例如可举出与作为形成反射层的粘合剂树脂而例示的树脂同样的树脂等。光扩散防止层所含的树脂与形成反射层的粘合剂树脂同样地,可以由单独的树脂构成,也可以由两种以上的树脂的混合物构成。另外,光扩散防止层也可以为由通过CVD法(气相化学生长法)而形成的聚对二甲苯膜构成的层,若光扩散防止层为由这种聚对二甲苯膜构成的层,向闪烁体面板的闪烁体层面或受光元件面的形成就会容易,从还具有作为该闪烁体层的耐湿保护膜或反射层用保护层的功能等观点来看,特别优选。在这种情况下,聚对二甲苯膜除作为光散射防止层发挥功能以外,也作为耐湿保护膜或反射层用保护层发挥功能,因此不必另外设置耐湿保护膜或反射层用保护层。另外,聚对二甲苯膜也作为防反射层发挥功能。
在通过使光扩散防止层含有颜色材料来调节光扩散防止层的透光率的情况下,作为颜色材料,从吸收在各波长的光中更容易发生光散射的红色的长波光这一观点来看,优选吸收红色的长波光的蓝色的着色材料。作为蓝色的着色材料,可举出与作为颜料层的蓝色颜料而例示的颜料同样的颜料。
防反射层通过防止在闪烁体面板的闪烁体层产生的发光光的反射,来防止该发光光在闪烁体面板的闪烁体层面-光电转换元件面板的受光元件面之间反复反射,在闪烁体层面-受光元件面之间进行传播等的现象,进而防止在远离发光位置的位置的受光元件部的像素区域被误检测。防反射层在被设置在闪烁体层面上的情况下,是具有比闪烁体层的折射率还小的折射率的树脂层,在被设置在受光元件面上的情况下,是具有比受光元件的折射率还小的折射率的树脂层。作为防反射层即树脂层所含的树脂,可举出与作为形成反射层的粘合剂树脂而例示的树脂同样的树脂等。光扩散防止层所含的树脂与形成反射层的粘合剂树脂同样地,可以由单独的树脂构成,也可以由两种以上的树脂的混合物构成。另外,从与光扩散防止层为由通过CVD法(气相化学生长法)而形成的聚对二甲苯膜构成的层的实施方式中所述的观点相同的观点来看,防反射层优选为由通过CVD法(气相化学生长法)而形成的聚对二甲苯膜构成的层。
从还能够赋予作为上述光扩散防止层的功能的观点来看,防反射层对于波长550nm的光的透光率优选以成为60%以上99%以下的方式进行设计。
如果将相互相对的闪烁体层面及光电转换元件面板面中的任一面或双方的表面粗糙度制成0.5μm以上5.0μm以下,由于能够抑制光的入射面的凹凸造成的光的正反射及全反射,因此能够有效地防止产生于闪烁体层的发光光在闪烁体层面-受光元件面之间的光扩散。这里,“表面粗糙度”为“算术平均粗糙度(Ra)”。
另外,对于设置在闪烁体层面上或光电转换元件面板上的光扩散防止层或防反射层,从能够得到防止上述光扩散的复合效果的观点来看,更优选分别将与闪烁体面板面或光电转换元件面板面接触的面(表面)的算术平均粗糙度设为0.5μm以上5.0μm以下。
第二放射线检测器的制造方法
与第一放射线检测器的制造方法相比,本发明的第二放射线检测器的制造方法在使用同样的闪烁体层、反射层、遮光层、颜料层及光电转换元件面板方面、以及它们的形成方法方面等是相同的,区别在于,不是将闪烁体层形成在支承体上,而是形成在光电转换元件面板上。另外,在本发明的第二放射线检测器的制造方法中形成反射层、遮光层、颜料层的位置,也与本发明的第一放射线检测器的制造方法不同,它们的位置不是在支承体和闪烁体层之间、或支承体的成为非闪烁体层侧的面上,而是在闪烁体层的成为非光电转换元件面板侧的面上。
此外,在使用如图6或图7所示的蒸镀装置进行构成第二放射线检测器的闪烁体层的形成的情况下,只要使用光电转换元件面板作为蒸镀用基板即可,且只要将光电转换元件面板面中的、设有光电转换元件的一侧的面作为被蒸镀面进行蒸镀即可。
此时,为了防止光电转换元件面板因加热而受损伤,也可以采用在将未形成闪烁体层121’的一侧固定于托架54的状态下,边冷却光电转换元件面板20边将形成闪烁体层121'的一侧的温度保持在150~320℃的方法。这里,冷却光电转换元件面板20的具体装置没有特别限定,例如,可通过使水或制冷剂在配置于托架54内部的配管(图示略)流动、及/或通过使用珀耳帖元件等冷却光电转换元件面板20。
中间树脂层优选将使树脂溶解于溶剂而得到的涂布液涂布、干燥而形成。
作为用于制作中间树脂层的涂布液所使用的溶剂,可使用与闪烁体面板的制造方法的说明部分中所述的、为形成反射层用保护层而使用的溶剂同样的溶剂。
另外,中间树脂层也可以通过使用CVD装置等而在光电转换元件面板上形成例如聚对二甲苯等膜来形成。
【实施例】
通过下面的实施例进一步对本发明进行具体说明。此外,本发明只要不脱离其精神,就不限于下面的实施例的记载。
[实施例1]
(支承体)
作为支承体,采用厚度125μm的聚酰亚胺薄膜(宇部兴产(株)制UPILEX-125S)制的支承体。
(闪烁体层的形成)
在实施例1中,如下所示,使用图7所示的蒸镀装置40(其中,省略了蒸镀源47c),通过将作为荧光体母材化合物的CsI只填充在一个坩埚(第一电阻加热坩埚)内,且从蒸镀起始到蒸镀结束都以CsI从第一电阻加热坩埚持续蒸发的方式进行控制,不形成基底层地将仅由一层构成的闪烁体层形成在支承体的一面上。具体而言,如下所述。
首先,将CsI作为荧光体母材化合物填充在第一电阻加热坩埚内,且将TlI作为激活剂填充在第二电阻加热坩埚内,分别以各自的电阻加热坩埚的盛装物作为蒸镀源47a、47b。另外,将上述支承体设置于可旋转的托架44作为蒸镀用基板43,将蒸镀用基板43和蒸镀源47a的间隔、及蒸镀用基板43和蒸镀源47b的间隔分别调节成400mm。
接下来,使用真空泵42,暂时将蒸镀装置40的真空容器41内的空气排出,排气结束后,向真空容器41内导入Ar气,在将蒸镀装置40的真空容器41内的真空度调节到0.5Pa(绝对压力)以后,以10rpm的速度使蒸镀用基板43与托架44一起旋转。然后,将蒸镀用基板43加热,在蒸镀用基板43的温度成为100℃的时点,将第一电阻加热坩埚加热而开始蒸镀,将荧光体母材化合物蒸镀在蒸镀用基板的闪烁体层形成预定面上,从而形成构成闪烁体层的部分中的3μm的根部。在这样形成了根部以后,将蒸镀用基板43的温度设为200℃,开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分。这时,通过控制第二电阻加热坩埚的加热温度来调节激活剂的蒸镀速度,使闪烁体层整体的激活剂浓度成为0.5mol%,从而控制闪烁体层整体的激活剂浓度。另外,这时,使用真空泵42,向蒸镀装置40的真空容器41内导入Ar气,将蒸镀装置的真空容器内的真空度调节成0.8Pa(绝对压力)。蒸镀用基板的加热通过加热托架44来进行。
当闪烁体层的膜厚成为400μm时,结束蒸镀,得到在蒸镀用基板43的闪烁体层形成预定面上具有规定膜厚的闪烁体层的闪烁体面板。
将以上述方式得到的闪烁体面板通过与预装设于另外准备的PaxScan(Varian(株)制FPD:2520)的闪烁体面板进行交换,安装在PaxScan内,以使其形成“闪烁体面板的支承体/闪烁体面板的闪烁体层/PaxScan的光电转换元件面板”这种配置,从而得到放射线检测器。以下,将这种“放射线检测器”称为“FPD”。
对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了后述的各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[实施例2]
将导入Ar后的真空度设为0.5Pa(绝对压力),且将蒸镀起始时的蒸镀用基板温度设为80℃,形成3μm的根部,并且,将蒸镀用基板43的温度设为220℃,且将导入Ar气后的真空度设为0.9Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[实施例3]
将导入Ar后的真空度设为0.6Pa(绝对压力),且将蒸镀起始时的蒸镀用基板温度设为20℃,形成3μm的根部,并且,将蒸镀用基板43的温度设为180℃,且将导入Ar后的真空度设为0.7Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为光电转换元件侧的面入射。将结果表示在表1中。
[比较例1]
将蒸镀用基板温度设为150℃,形成3μm的根部,并且,在将蒸镀用基板43的温度维持在150℃的状态下,使导入Ar后的真空度成为0.8Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[实施例4]
将导入Ar后的真空度设为0.6Pa(绝对压力),且将蒸镀用基板温度设为20℃,形成3μm的根部,并且,将蒸镀用基板43的温度设为180℃,且将导入Ar后的真空度设为0.7Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[比较例2]
将导入Ar后的真空度设为0.1Pa(绝对压力),且将蒸镀用基板温度设为20℃,形成3μm的根部,并且,将蒸镀用基板43的温度设为150℃,且使导入Ar后的真空度成为1.1Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[实施例5]
通过与实施例1相同的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为光电转换元件侧的面入射。将结果表示在表1中。
[实施例6]
将蒸镀用基板温度设为160℃,形成3μm的根部,以及将蒸镀用基板43的温度制成200℃,且使导入Ar后的真空度成为1.3Pa(绝对压力),然后开始进行第二电阻加热坩埚的加热,形成根部以外的构成闪烁体层的部分,除此以外,都与实施例1的方法相同,通过这样的方法得到闪烁体面板及放射线检测器,并对所得到的闪烁体面板及放射线检测器进行了各种评价。此外,在向放射线检测器照射X射线时,X射线从放射线检测器的、相对于闪烁体层成为支承体侧的面入射。将结果表示在表1中。
[闪烁体面板及放射线检测器的评价]
关于闪烁体面板及放射线检测器所含的闪烁体层的支承体侧的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(a)、与支承体相反的一侧的特定面指数的X射线摇摆曲线的半值宽度(b)、比率(a/b)、以及上述柱状晶体的根部彼此是否相互独立的评价,使用闪烁体面板来进行。
关于所得到的放射线(X射线)图像的亮度及基于MTF的清晰性的评价,使用放射线检测器来进行。
(半值宽度(a)、半值宽度(b)、比率(a/b))
由树脂包埋闪烁体面板,将所得到的包埋物安装于X射线衍射装置的规定的位置,向闪烁体层的表面照射X射线,测定(200)面的X射线摇摆曲线,求出上述半值宽度(b)。
接下来,用金刚石刀具切削上述包埋物直到闪烁体层的厚度变成5μm为止,将切削后的包埋物安装在X射线衍射装置的规定位置,向闪烁体层的表面照射X射线,测定(200)面的X射线摇摆曲线,求出上述半值宽度(a)。
接下来,根据所得到的上述半值宽度(a)及半值宽度(b),求出上述比率(a/b)。
(亮度)
向放射线检测器照射管电压为80kVp的X射线,以所得到的图像数据的平均信号值作为发光量,进行对所得到的X射线图像的亮度的评价。在表1中,设基于比较例1的放射线检测器的发光量求出的X射线图像的亮度为1.0,将所得到的X射线图像的亮度低于其1倍的放射线检测器评价为“×”,将1倍(同等)以上且低于1.1倍的放射线检测器评价为“〇”,将1.1倍以上的放射线检测器评价为“◎”,将1.2倍以上的放射线图像检测器评价为“◎◎”。
(所得的X射线图像的清晰性)
穿过铅制的MTF记录仪将管电压为80kVp的X射线照射到放射线检测器的放射线入射面侧,检测图像数据,记录于硬盘。其后,用计算机分析硬盘上的记录,将记录于该硬盘的X射线图像的调制传递函数MTF作为得到的X射线图像的清晰性的指标。调制传递函数MTF是空间频率1周期/mm的MTF值。另外,MTF表示的是Modulation Transfer Function的缩写。
表1中的MTF值是测定放射线检测器内的9个部位,评价其平均值(平均MTF值)所得到的值。在表1中,设比较例1的放射线检测器的平均MTF为1.0,在评价对象的放射线检测器的平均MTF值为1.2倍以上的情况下,将从评价对象的放射线检测器得到的X射线图像的清晰性评价为“◎◎”,同样,在平均MTF值为1倍(同等)以上且低于1.1倍的情况下,将X射线图像的清晰性评价为“○”,在平均MTF值为1.1倍以上且低于1.2倍的情况下,将X射线图像的清晰性评价为“◎”,在平均MTF值低于1倍的情况下,将X射线图像的清晰性评价为“×”。
[表1]
半值宽度(a):在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定的、闪烁体层的(200)面的X射线摇摆曲线的半值宽度
半值宽度(b):未切削而向柱状晶体生长结束面照射X射线进行测定的、闪烁体层的(200)面的X射线摇摆曲线的半值宽度
RC:摇摆曲线
支承体侧:对于闪烁体面板,相对于闪烁体层为支承体侧。对于放射线检测器,相对于闪烁体层为光电转换元件面板侧。
光电转换元件侧:对于闪烁体面板,相对于闪烁体层为非支承体侧。对于放射线检测器,相对于闪烁体层为光电转换元件面板侧。
(i):是比率(a/b)为0.5~2.0的范围外的实施方式。
(ii):该实施方式为,对于闪烁体面板,半值宽度(a)>半值宽度(b),且放射线的入射面是相对于闪烁体层成为支承体侧的面,或者,半值宽度(a)<半值宽度(b),且放射线的入射面是相对于闪烁体层成为非支承体侧的面。该实施方式为,对于放射线检测器,半值宽度(a)>半值宽度(b),且放射线的入射面是相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面,或者,半值宽度(a)<半值宽度(b),且放射线的入射面成为光电转换元件面板侧的面是放射线入射面。
本发明的闪烁体面板、放射线检测器可优选用于各种方式的放射线图像摄影系统、特别是X射线图像摄影系统等。

Claims (13)

1.一种闪烁体面板,其特征在于,包括支承体和形成在所述支承体上的闪烁体层,
所述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,
所述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成,
对于所述闪烁体层,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的柱状晶体的特定面的X射线摇摆曲线的半值宽度a为15°以下,
在未进行切削的情况下向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的柱状晶体的特定面的X射线摇摆曲线的半值宽度b为15°以下,
半值宽度a相对于所述半值宽度b的比率a/b为0.5~2.0。
2.如权利要求1所述的闪烁体面板,其特征在于,
所述比率a/b为0.9~1.1。
3.如权利要求1所述的闪烁体面板,其特征在于,
在所述半值宽度a及所述半值宽度b中,
在所述半值宽度a大的情况下,相对于闪烁体层成为支承体侧的面为放射线入射面,
在所述半值宽度b大的情况下,相对于闪烁体层成为非支承体侧的面为放射线入射面。
4.如权利要求1~3中任一项所述的闪烁体面板,其特征在于,
所述特定面为(200)面。
5.如权利要求1~3中任一项所述的闪烁体面板,其特征在于,
所述荧光体为立方晶系碱金属卤化物荧光体。
6.如权利要求1~3中任一项所述的闪烁体面板,其特征在于,
所述荧光体为由铊化物激活的碘化铯,即CsI:Tl。
7.一种放射线检测器,其特征在于,
包括权利要求1~6中任一项所述的闪烁体面板和光电转换元件面板。
8.一种放射线检测器,其特征在于,包括光电转换元件面板和形成在所述光电转换元件面板上的闪烁体层,
所述闪烁体层含有作为柱状晶体的荧光体,
所述柱状晶体在从所述闪烁体层的柱状晶体生长起始面到柱状晶体生长结束面为止的闪烁体层的整个厚度方向上形成,
对于所述闪烁体层,在切削到距柱状晶体生长起始面的厚度变成5μm以后,向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的柱状晶体的特定面的X射线摇摆曲线的半值宽度a为15°以下,
在未进行切削的情况下向柱状晶体生长结束面照射X射线而进行测定时的柱状晶体的特定面的X射线摇摆曲线的半值宽度b为15°以下,
半值宽度a相对于所述半值宽度b的比率a/b为0.5~2.0。
9.如权利要求8所述的放射线检测器,其特征在于,
所述比率a/b为0.9~1.1。
10.如权利要求8或9所述的放射线检测器,其特征在于,
在所述半值宽度a及所述半值宽度b中,
在所述半值宽度a大的情况下,相对于闪烁体层成为光电转换元件面板侧的面为放射线入射面,
在所述半值宽度b大的情况下,相对于闪烁体层成为非光电转换元件面板侧的面为放射线入射面。
11.如权利要求8或9所述的放射线检测器,其特征在于,
所述特定面为(200)面。
12.如权利要求8或9所述的放射线检测器,其特征在于,
所述荧光体为立方晶系碱金属卤化物荧光体。
13.如权利要求8或9所述的放射线检测器,其特征在于,
所述荧光体为由铊化物激活的碘化铯,即CsI:Tl。
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