CN106796299B

CN106796299B - 放射线检测器及闪烁面板

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Publication number: CN106796299B
Application number: CN201580038121.8A
Authority: CN
Inventors: 吉田笃也; 堀内弘
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2019-07-26
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: KR20170010414A; WO2016009815A1; CN106796299A; JP2016020820A; KR101903268B1

Abstract

放射线检测器(1)具备排列有多个受光元件的光电转换基板(21)和在上述光电转换基板上形成的将放射线转换为光的荧光体层。上述荧光体层的发光频谱在510～550nm的波长区域具有主峰并且在与该主峰相比更长的波长区域具有副峰。

Description

放射线检测器及闪烁面板

技术领域

本发明的实施例涉及放射线检测器及闪烁面板。

背景技术

以往，医疗用、牙科用或者非破坏检查用等的当今的数字化X射线检测器将入射X射线用荧光体层暂时转换为光(荧光)的方式成为主流。作为荧光体层，采用几个种类的材料，但是，在医疗用的平面检测器、牙科用的CMOS传感器、医疗用/动物诊断用的CCD-DR装置中，往往采用铊活化碘化铯(以下，称为CsI/Tl)。

CsI/Tl荧光体层能够通过真空蒸镀法简便地形成平面状膜。而且，通过适当调节成膜条件，能够形成直径5μm左右的光纤晶体并排的结构的膜。通过形成光纤晶体结构，在CsI晶体(折射率＝1.8)和晶体间的间隙(折射率＝1)之间产生折射率的差。某一个光纤晶体中，从X射线转换后的荧光在沿着面方向不那么偏离发光点的位置到达平面检测器的受光元件。从而，作为X射线摄像装置，获得不那么模糊的拍摄图像。

即，CsI/Tl荧光体层通过以适当的条件成膜，能够同时具备将X射线转换为光的闪烁功能和将图像保持到受光元件为止的光纤板功能。

来自CsI/Tl荧光体层的发光在例如X射线检测器的一个方式即CCD-DR装置中，经由透镜入射至CCD，由CCD转换为电信号。通过在监视器描绘出上述电信号或者用作图像处理信号，获得有效的诊断图像。这与在多个受光元件二维排列的光电转换基板上使CsI/Tl荧光体层成膜的平面检测器的情况同样。在该情况下，隔着有机膜等使CsI/Tl荧光体层在排列有多个受光元件的光电转换基板上成膜，因此，能够更高效地由受光元件收集发光。

考虑上述的过程，作为CsI/Tl荧光体层所需的要件，首先追求发光量多即灵敏度高。另外，作为发挥光纤板功能的结果的分辨率特性也重要。

关于CsI/Tl荧光体层的灵敏度，例如有加厚CsI/Tl荧光体层的膜厚、优化Tl浓度、加粗CsI/Tl膜的光纤结构的要素即晶柱的粗度等。

但是，为了提高CsI/Tl荧光体层的灵敏度，旨在单独提高CsI/Tl荧光体层的性能而加厚CsI/Tl荧光体层的膜厚、加粗CsI/Tl荧光体层的光纤结构的要素即晶柱的粗度等的对策与其他要因形成权衡的关系。

例如，加厚CsI/Tl荧光体层的膜厚导致CsI/Tl荧光体的材料的使用量增大，成本上升。而且，CsI/Tl荧光体层中从X射线转换为光的发光点到CCD-DR装置、平面检测器的受光元件为止的距离变长，因此，具有从发光点向各向等方性地地发散的性质的发光沿着受光元件的面方向扩散到达受光元件为止的距离也相对地变长，结果，分辨率特性降低。

加粗晶柱等价于加大光纤板的光纤径，也导致分辨率特性的降低。

另外，作为阻碍CsI/Tl荧光体层的灵敏度特性的要因，有X射线引起的灵敏度劣化。这里所说的X射线引起的灵敏度劣化是指：在CCD-DR、平面检测器安装CsI/Tl荧光体层后，若向各装置照射X射线，则X射线损伤CsI/Tl晶格，该伤痕作为色心，成为光吸收部位，来自荧光体的发光光子在CsI/Tl荧光体层中再次吸收，输出光的量减少的现象。

而且，该现象也认为可能是晶格的损伤使CsI/Tl荧光体层的发光机构即激子的形成、激子到Tl发光中心的能量转移、来自Tl发光中心的发光迁移机构的形成这类认为与晶格状态存在关联的状态劣化，使发光效率降低。

这样，CsI/Tl荧光体层由于X射线引起的灵敏度劣化，在CsI/Tl荧光体层内的光吸收增大，但是对于波长来说不一样，在440、520、560nm附近存在吸收峰。另一方面，已知CsI/Tl荧光体层的发光频谱在510～560nm具有峰。因此，CsI/Tl荧光体层的发光频谱和520及560nm的吸收峰一致，CsI/Tl荧光体层的灵敏度特性降低。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】专利第4653442号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】Journal of Luminescence Vol.128p1447～1453

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明解决的课题是提供能够提高荧光体层的灵敏度并且降低放射线引起的荧光体层的灵敏度降低的放射线检测器及闪烁面板。

解决技术问题的技术方案

一实施例所涉及的放射线检测器具备：排列有多个受光元件的光电转换基板；以及在光电转换基板上形成并将放射线转换为光的荧光体层。荧光体层的发光频谱在510～550nm的波长区域具有主峰，并且在与该主峰相比更长的波长区域具有副峰。

另外，一实施例所涉及的闪烁面板具备：透过放射线的基板；以及在上述基板上形成并将放射线转换为光的荧光体层。上述荧光体层将放射线转换为光的发光频谱在510～550nm的波长区域具有主峰，并且在与该主峰相比更长的波长区域具有副峰。

附图说明

图1是表示第1实施例所涉及的放射线检测器的一部分的分解立体图。

图2是上述放射线检测器的概略截面图。

图3是用曲线表示上述放射线检测器的荧光体层的发光频谱的波长和发光强度的关系的图。

图4是用曲线表示通过高斯函数分析上述荧光体层的发光频谱的波长和发光强度的关系的图。

图5是用表来表示多个样本的X射线照射上述荧光体层前后的灵敏度的图。

图6是用曲线表示上述荧光体层的光吸收频谱的波长和光吸收率的关系的图。

图7是表示第2实施例所涉及的放射线检测器的概略截面图。

图8是表示第3实施例所涉及的放射线检测器的概略截面图。

具体实施方式

以下，参照图1到图6说明第1实施例。

图2是放射线检测器的概略截面图。

如图2所示，放射线检测器1是例如大型的平面X射线检测装置。

放射线检测器1具有检测作为放射线的X射线2的X射线检测面板3。X射线检测面板3由支撑基板4的一面支撑。X射线检测面板3的X射线入射面侧由防潮盖5覆盖。

在支撑基板4的另一面，隔着铅板6及散热绝缘片7，配设用于驱动X射线检测面板3的电路基板8。该电路基板8和X射线检测面板3通过柔性电路基板9连接。

支撑基板4经由支柱10固定于框体11的内部。在框体11的X射线入射面侧，设有X射线2入射的入射窗12。

接着，图1是放射线检测器1的部分分解立体图。

如图1所示，X射线检测面板3具有光电转换基板21和闪烁层即作为荧光体层的CsI/Tl荧光体层22。

光电转换基板21具备0.7mm厚的玻璃基板和玻璃基板上2维地形成的多个光检测部25。光检测部25具有作为开关元件的TFT(薄膜晶体管)26及作为受光元件的光电传感器即光电二极管27。TFT26及光电二极管27例如以a-Si(非晶质硅)作为基体材料而形成。沿光电转换基板21的平面的方向的尺寸例如是正方形，一边为50cm。

CsI/Tl荧光体层22直接在光电转换基板21上形成。CsI/Tl荧光体层22位于光电转换基板21的X射线2的入射侧。CsI/Tl荧光体层22将X射线2转换为光(荧光)。另外，光电二极管27将由CsI/Tl荧光体层22转换的光转换为电信号。

CsI/Tl荧光体层22通过在光电转换基板21上蒸镀闪烁材料而形成。作为闪烁材料，能够采用以碘化铯(CsI)作为主成分的材料。

CsI/Tl荧光体层22的厚度设定成在100至1000μm的范围内。为了更便于评价灵敏度和分辨率，CsI/Tl荧光体层22的厚度设定在200至600μm的范围内。本实施例中，CsI/Tl荧光体层22的厚度调节为500μm。作为闪烁材料，采用在主成分即CsI添加铊(Tl)或碘化铊(TlI)的材料。从而，CsI/Tl荧光体层22通过入射X射线2，能够发出合适的波长的光(荧光)。

另外，图2所示防潮盖5完全覆盖CsI/Tl荧光体层22，密封CsI/Tl荧光体层22。防潮盖5由例如铝合金形成。若防潮盖5的厚度变大，则入射至CsI/Tl荧光体层22的X射线量衰减，导致X射线检测面板3的灵敏度的降低。因而，防潮盖5的厚度期望尽可能小。设定防潮盖5的厚度时，考虑防潮盖5的形状的稳定性、承受制造过程的强度、入射至CsI/Tl荧光体层22的X射线2的衰减量等的各种参数的平衡。考虑的结果，防潮盖5的厚度设定在50至500μm的范围内。本实施例中，防潮盖5的厚度设定成200μm。

在光电转换基板21的外周部形成用于与外部连接的多个焊盘。多个焊盘用于光电转换基板21的驱动用的电信号的输入及输出信号的输出。

X射线检测面板3及防潮盖5的集合体由薄的部件层叠构成，因此，该集合体轻且强度低。因而，X射线检测面板3经由粘接片固定到支撑基板4的平坦的一面。支撑基板4由例如铝合金形成，具有支撑保持X射线检测面板3所需的强度。

在支撑基板4的另一面，隔着铅板6和散热绝缘片7固定电路基板8。电路基板8及X射线检测面板3经由柔性电路基板9连接。柔性电路基板9与光电转换基板21的连接采用利用了ACF(非等方性导电薄膜)的热压法。通过该方法，确保多个微细信号线的电连接。在电路基板8安装与柔性电路基板9对应的连接器。电路基板8经由连接器等与X射线检测面板3电连接。电路基板8电驱动X射线检测面板3，且电处理来自X射线检测面板3的输出信号。

框体11收容X射线检测面板3、支撑基板4、防潮盖5、电路基板8、铅板6、散热绝缘片7、支柱10。框体11具有在与X射线检测面板3相向的位置形成的开口。支柱10固定于框体11，支撑支撑基板4。

入射窗12安装在框体11的开口。入射窗12透过X射线2，因此，X射线2透过入射窗12后入射至X射线检测面板3。入射窗12形成板状，具有保护框体11的内部的功能。入射窗12优选用X射线吸收率低的材料薄薄地形成。从而，能够降低由入射窗12产生的X射线2的散射和X射线量的衰减。

接着，图3是表示CsI/Tl荧光体层22的发光频谱的波长和发光强度的关系的曲线。发光频谱以对于波长的积分值即面积相同来进行标准化。样本包含与本实施例对应的实施例1及2、比较例1～4。

实施例1的发光频谱的主峰在530nm，而且，其他峰即副峰出现在560～600nm。若通过高斯函数对其分解，则如图4所示，可知存在53％的530nm的主峰(P1)和47％的580nm的副峰(P2)的复合形。即，表示为(实施例1的发光频谱)＝0.53×(以530nm为峰的高斯函数)+0.47×(以580nm为峰的高斯函数)。另外，530nm的主峰的高斯函数的标准偏差设为25nm，580nm的副峰的高斯函数的标准偏差设为30nm。另外，图4的P是基于高斯函数的实施例1的发光频谱的计算值。

实施例2的发光频谱的主峰在545nm，而且，与实施例1的发光频谱同样，其他峰即副峰出现在560～600nm。若通过高斯函数对其分解，则可知存在60％的545nm的主峰和40％的595nm的副峰的复合形。即，表示为(实施例2的发光频谱)＝0.60×(以545nm为峰的高斯函数)+0.40×(以595nm为峰的高斯函数)。

实施例1及2的CsI/Tl荧光体层22的特性能够通过CsI/Tl荧光体层22的制造过程的工艺来调节，尤其是能够通过操作来调节Tl的结晶时的畸变的影响。

这些样本的X射线照射前后的灵敏度劣化的调查结果如图5。比较例1～4的样本的主峰在520～545nm，而比较例2及3没有副峰，比较例1及4中在与主峰相比更短的波长侧存在副峰。

相对地，实施例1及2的CsI/Tl荧光体层22的主峰与比较例1～4在相同程度的530～545nm，而副峰在与主峰相比更长的波长区域的580～595nm，因此，与平面检测器及CCD-DR装置所使用的传感器灵敏度的匹配性佳，容易获得高灵敏度特性。

即，实施例1及2的CsI/Tl荧光体层22与平面检测器所使用的非晶质硅的灵敏度峰(550nm)及CCD-DR装置所使用的CCD即晶体硅的灵敏度峰(比550nm长的波长侧)存在匹配性，作为装置，容易获得高灵敏度特性。

而且，实施例1及2的CsI/Tl荧光体层22在照射11500R的X射线后的灵敏度残存率与比较例1同等，比比较例2～4要好。比较例1的灵敏度特性比实施例1及2的CsI/Tl荧光体层22要差。

从而，通过实施例1及2，能够提高X射线照射前的灵敏度，获得抑制了灵敏度劣化的CsI/Tl荧光体层22。

另外，图6是表示实施例1和比较例4的CsI/Tl荧光体层22的光吸收频谱的波长和光吸收率的关系的曲线。另外，纵轴是与光吸收率对应的数值，但是在测定上无法评价因散射而消失的光的贡献，因此，并非算出准确的光吸收率，而是采用了任意单位。

实施例1和比较例4的两样本与X射线照射前比，透过率都随着X射线照射后(1000小时后)的波长越长而越高并且都在520nm和560nm存在光吸收的峰。另外，确认了该峰的大小通过继续X射线照射而增大。

从而，除了前述的与灵敏度的匹配性，还证明CsI/Tl荧光体层22的发光频谱具有与通过X射线照射增大光吸收率的520～560nm不同的其他峰是用于提高X射线承受力的有效手段。

根据本实施例，CsI/Tl荧光体层22的发光频谱通过具有510～550nm的主峰并且在与主峰相比更长的波长区域具有副峰，能够提高CsI/Tl荧光体层22的灵敏度，并且能够降低由放射线导致的CsI/Tl荧光体层22的灵敏度降低。

副峰在560～600nm的波长区域，因此，能够提高CsI/Tl荧光体层22的灵敏度，并且降低由放射线导致的CsI/Tl荧光体层22的灵敏度降低。副峰的范围若在比560nm短的波长侧，则影响光吸收峰，另外，若在比600nm长的波长侧，则与平面检测器使用的非晶质硅的灵敏度峰的差变大，因此优选在560～600nm的波长区域。

接着，图7表示第2实施例。另外，与第1实施例相同的结构采用相同符号，其结构及作用效果的说明省略。

图7表示闪烁面板31及采用闪烁面板31的平面检测器即放射线检测器32。

闪烁面板31在透过X射线的基板33上隔着反射层34形成CsI/Tl荧光体层22。反射层34介于基板33和CsI/Tl荧光体层22之间。CsI/Tl荧光体层22由防湿膜35覆盖。

闪烁面板31和光电转换基板36组合构成放射线检测器32。光电转换基板36具备作为受光元件的光电二极管37，与第1实施例的光电转换基板21同样地构成。

在闪烁面板31及采用闪烁面板31的放射线检测器32中，通过采用CsI/Tl荧光体层22，也能够获得与第1实施例同样的作用效果。

接着，图8表示第3实施例。另外，与第1及第2实施例相同的结构使用相同符号，其结构及作用效果的说明省略。

图8表示采用闪烁面板31的作为放射线检测器的CCD-DR装置41。CCD-DR装置41具有框体42，在该框体42的一端配置闪烁面板31，在框体42的内部设置镜面的反射板43及透镜44，在框体42的另一端设置受光元件(CCD)45。

然后，从X射线发生源(X射线管)放射的X射线2入射闪烁面板31，由CsI/Tl荧光体层22转换后的光46从CsI/Tl荧光体层22的表面射出。在该CsI/Tl荧光体层22的表面形成X射线图像，该X射线图像由反射板43反射并且由透镜44会聚后照射受光元件45，由受光元件45将X射线图像转换为电信号后输出。

在CCD-DR装置41中，通过采用CsI/Tl荧光体层22，也能够获得与第1实施例同样的作用效果。

虽然说明了本发明的几个实施例，但是这些实施例只是作为例子呈现，并不意味着限定发明的范围。这些新实施例能够以其他各种的形态实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施例及其变形是发明的范围和要旨所包含的，并且是权利要求的范围所述的发明及其均等的范围所包含的。

Claims

1.一种放射线检测器，其特征在于，具备：

排列有多个受光元件的光电转换基板；以及

在所述光电转换基板上形成的将放射线转换为光的铊活化碘化铯(CsI/Tl)荧光体层，

在所述荧光体层的制造过程的工艺中，通过操作来调节TI的结晶时的畸变的影响，使得所述荧光体层的发光频谱在510～550nm的波长区域具有主峰，并且在与该主峰相比更长的波长区域具有副峰。

2.如权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，

所述副峰在560～600nm的波长区域。

3.一种闪烁面板，其特征在于，具备：

透过放射线的基板；以及

在所述基板上形成的将放射线转换为光的铊活化碘化铯(CsI/Tl)荧光体层，

在所述荧光体层的制造过程的工艺中，通过操作来调节TI的结晶时的畸变的影响，使得所述荧光体层将放射线转换为光的发光频谱在510～550nm的波长区域具有主峰，并且在与该主峰相比更长的波长区域具有副峰。

4.如权利要求3所述的闪烁面板，其特征在于，

所述副峰在560～600nm的波长区域。

5.一种放射线检测器，其特征在于，具备：

闪烁面板，其具备透过放射线的基板以及在所述基板上形成的将放射线转换为光的铊活化碘化铯(CsI/Tl)荧光体层；以及

接受由所述闪烁面板的所述荧光体层转换的光的多个受光元件，

6.如权利要求5所述的放射线检测器，其特征在于，

所述副峰在560～600nm的波长区域。