DE69927522T2

DE69927522T2 - Strahlungsbildsensor und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69927522T2
Application number: DE69927522T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Hamamatsu-shi Sato; Takuya Hamamatsu-shi Homme; Toshio Hamamatsu-shi Takabayashi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2019-06-19
Also published as: EP1139120A1; WO1999066349A1; DE69927522D1; EP1139120A4; CN1140815C; EP1139120B1; CN1305593A; JP3691391B2; AU4168499A; US6429430B2; US20010005017A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Szintillatorplatte und einen Strahlungsbildsensor, die für die medizinische Röntgenographie und dergleichen verwendet werden, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Während röntgenstrahlenempfindliche Filme bei der medizinischen und der gewerblichen Röntgenographie verwendet worden sind, hat sich die Verwendung von Strahlungsbilderzeugungssystemen, die Strahlungsempfänger benutzen, unter dem Gesichtspunkt der Anwenderfreundlichkeit und der Speicherbarkeit der fotografierten Ergebnisse weiter verbreitet. Bei einem solchen Strahlungsbilderzeugungssystem werden von einem Strahlungsempfänger durch zweidimensionale Strahlung erzeugte Pixeldaten als elektrisches Signal erfasst, das dann von einer Verarbeitungseinheit verarbeitet wird, so dass es auf einem Monitor angezeigt werden kann.
Zu allgemein bekannten typischen Strahlungsempfängern gehören u.a. die in EP-A-0528676 und JP-A-63215987 offengelegten. Ein solcher Strahlungsempfänger bildet auf einer bildgebenden Einrichtung oder einer faseroptischen Platte (FOP), d.h. einem optischen Teil, der aus mehreren zusammengebündelten optischen Fasern besteht, einen Szintillator, so dass die von der Szintillatorseite her einfallende Strahlung von dem Szintillator in sichtbares Licht umgewandelt wird und erfasst werden kann.
Hier weist CsI, bei dem es sich um ein typisches Szintillatormaterial handelt, ein hohes Feuchtigkeitsaufnahmevermögen auf und zerfließt durch die Absorption von Dampf (Feuchtigkeit) in der Luft, wodurch sich Eigenschaften des Szintillators, wie beispielsweise insbesondere die Auf lösung, verschlechtern. Deshalb ist auf der oberen Seite der Szintillatorschicht bei dem oben genannten Strahlungsempfänger eine wasserundurchlässige, feuchtebeständige Barriere ausgebildet, die den Szintillator vor Feuchtigkeit schützt.
Durch die weit verbreitete Verwendung von Strahlungsempfängern kommt es dazu, dass es in manchen Fällen wünschenswert ist, einen Strahlungsempfänger mit einem Aufbau zu verwenden, bei dem ein Szintillator nicht auf einer bildgebenden Einrichtung oder FOP, sondern auf einem Substrat ausgebildet ist, das einen günstigen Röntgenstrahlen-Durchlässigkeitsgrad aufweist, wie beispielsweise einem Substrat aus Al, während die bildgebende Einrichtung so angeordnet ist, dass sie dem Szintillator gegenüberliegt.
Da von der Substratseite aus Röntgenstrahlen auftreffen, kann in diesem Fall auf der Oberfläche des Szintillators kein Metallfilm ausgebildet werden, der zur Feuchtebeständigkeit beiträgt, und die Feuchtebeständigkeit stellte bisher ein Problem dar, wenn zu diesem Zwecke einfach ein transparenter organischer Film auf der Oberfläche des Szintillators ausgebildet wird.
EP-A1-0932053 (veröffentlicht am 28.7.1999) beschreibt einen Strahlungsempfänger, der Folgendes umfasst: ein Substrat, ein Array aus lichtaufnehmenden Bauelementen auf dem Substrat, einen Szintillator auf dem Array aus lichtaufnehmenden Bauelementen, einen den Szintillator bedeckenden ersten organischen Film, einen anorganischen Film auf dem ersten organischen Film und einen zweiten organischen Film auf dem anorganischen Film.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Szintillatorplatte und einen Strahlungsbildsensor mit hervorragender Feuchtebeständigkeit sowie Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Strahlungsbildsensor nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors nach Anspruch 5 bereitgestellt.
Dementsprechend umfasst die Szintillatorplatte Folgendes: ein strahlendurchlässiges Substrat, einen auf dem Substrat ausgebildeten Szintillator, einen ersten transparenten organischen Film, der den Szintillator bedeckt, und einen transparenten anorganischen Film, der auf dem ersten transparenten organischen Film ausgebildet ist. Der transparente anorganische Film wird auf dem ersten transparenten organischen Film ausgebildet, der den Szintillator bedeckt, und die Feuchtebeständigkeit des Szintillators lässt sich durch den transparenten anorganischen Film erheblich verbessern.
Ferner ist ein zweiter transparenter organischer Film auf dem transparenten anorganischen Film der Szintillatorplatte ausgebildet. Da der zweite transparente organische Film auf dem transparenten anorganischen Film ausgebildet ist, kann er verhindern, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
Der transparente anorganische Film der Szintillatorplatte besteht aus einem Material, das eine aus der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, In₂O₃, SnO₂, MgO, SiN, MgF₂, LiF, CaF₂, AgCl und SiNO bestehenden Gruppe ausgewählte Substanz enthält.
Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt, bei dem ein Szintillator auf einem strahlendurchlässigen Substrat aus gebildet wird, einen zweiten Schritt, bei dem ein erster transparenter organischer Film ausgebildet wird, der den Szintillator bedeckt, und einen dritten Schritt, bei dem auf dem ersten transparenten organischen Film ein transparenter anorganischer Film ausgebildet wird. Da der transparente anorganische Film durch den dritten Schritt auf dem ersten transparenten organischen Film ausgebildet wird, wird eine Szintillatorplatte bereitgestellt, bei der die Feuchtebeständigkeit des Szintillators erheblich verbessert ist.
Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt, bei dem ein transparenter organischer Film auf dem transparenten anorganischen Film ausgebildet wird. Da der zweite transparente organische Film durch diesen Schritt auf dem transparenten anorganischen Film ausgebildet ist, wird eine Szintillatorplatte bereitgestellt, die verhindern kann, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Schnittansicht eines Strahlungsbildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung,
3A ist eine Ansicht, die einen Schritt bei der Herstellung der Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
3B ist eine Ansicht, die einen Schritt bei der Herstellung der Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
3C ist eine Ansicht, die einen Schritt bei der Herstellung der Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
4A ist eine Ansicht, die einen Schritt bei der Herstellung der Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
4B ist eine Ansicht, die einen Schritt bei der Herstellung der Szintillatorplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4B Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist eine Schnittansicht einer Szintillatorplatte 2 gemäß einer Ausführungsform, während 2 eine Schnittansicht eines Strahlungsbildsensors 4 gemäß einer Ausführungsform ist.
Auf einer Oberfläche eines Substrates 10 aus Al in der Szintillatorplatte 2 wird wie in 1 gezeigt ein Szintillator 12 mit einer säulenförmigen Struktur ausgebildet, mit dem einfallende Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt werden kann. Bei dem Szintillator 12 wird mit Tl dotiertes CsI verwendet.
Alle Oberflächen des auf dem Substrat 10 ausgebildeten Szintillators 12 werden zusammen mit dem Substrat 10 von einem ersten Polyparaxylylen-Film (erster transparenter organischer Film) 14 bedeckt, während auf der Oberfläche des ersten Polyparaxylylen-Films 14 auf der Seite des Szintillators 12 ein SiO₂-Film (transparenter anorganischer Film) 16 ausgebildet wird. Ferner wird auf der Oberfläche des SiO₂-Films 16 und der Oberfläche des ersten Polyparaxylylen-Films 14 auf der Seite des Substrates 10, die nicht von dem SiO₂-Film 16 bedeckt ist, ein zweiter Polyparaxylylen-Film (zweiter transparenter anorganischer Film) 18 ausgebildet, wodurch alle Oberflächen mit dem zweiten Polyparaxylylen-Film 18 bedeckt sind. Wie in 2 gezeigt weist der Strahlungsbildsensor 4 andererseits einen Aufbau auf, bei dem eine bildgebende Einrichtung 20 auf der Seite des Szintillators 12 an der Szintillatorplatte 2 befestigt ist.
Es werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 3A bis 4B Schritte bei der Herstellung der Szintillatorplatte 2 erläutert. Mithilfe des Aufdampfungsverfahrens werden säulenförmige Kristalle aus mit Tl dotiertem CsI auf eine Oberfläche des Substrates 10 (mit einer Dicke von 1,0 mm) aus Al wie das in 3A gezeigte aufgewachsen, um den Szintillator 12 auszubilden (siehe 3B).
Den Szintillator 12 bildendes CsI besitzt ein hohes Feuchtigkeitsaufnahmevermögen, so dass es durch die Absorption von Dampf in der Luft zerfließt, wenn es dieser ausgesetzt bleibt. Um zu verhindern, dass dies geschieht, wird mithilfe des CVD-Verfahrens der erste Polyparaxylylen-Film 14 ausgebildet. Und zwar wird das Substrat 10 nach dem Ausbilden des Szintillators 12 in eine CVD-Vorrichtung gelegt, und der erste Polyparaxylylen-Film 14 wird mit einer Dicke von 10 μm ausgebildet. Infolgedessen wird auf allen Oberflächen des Szintillators 12 und des Substrates 10 der erste Polyparaxylylen-Film 14 ausgebildet (siehe 3C). Da der Spitzenteil des Szintillators 12 uneben ist, glättet der erste Polyparaxylylen-Film 14 auch diesen Teil des Szintillators 12.
Danach wird durch Aufsputtern auf den ersten Polyparaxylylen-Film 14 auf der Seite des Szintillators 12 der SiO₂-Film 16 in einer Dicke von 300 nm ausgebildet (siehe 4A). Da der SiO₂-Film 16 darauf abzielt, die Feuchtebeständigkeit des Szintillators 12 zu verbessern, wird er in einem Bereich ausgebildet, der den Szintillator 12 bedeckt. Da der Spitzenteil des Szintillators 12 wie oben erwähnt durch den ersten Polyparaxylylen-Film 14 geglättet wird, kann der SiO₂-Film 16 dünner gehalten werden (bei einer Dicke von 100 nm bis 200 nm), um zu verhindern, dass sich die abgegebene Lichtmenge verringert.
Ferner wird wieder mithilfe des CVD-Verfahrens auf der Oberfläche des SiO₂-Films 16 und der Oberfläche des ersten Polyparaxylylen-Films 14 auf der Seite des Substrates 10, auf der kein SiO₂-Film ausgebildet ist, in einer Dicke von 10 μm der zweite Polyparaxylylen-Film 18 ausgebildet (siehe 4B). Mit der Beendigung dieses Schritts endet die Herstellung der Szintillatorplatte 2.
Der Strahlungsbildsensor 4 wird dadurch hergestellt, dass die bildgebende Einrichtung (CCD) 20 an der so fertiggestellten Szintillatorplatte 2 auf der Seite des Szintillators 12 befestigt wird.
Die so hergestellte Szintillatorplatte 2 und eine konventionelle Szintillatorplatte, d.h. eine Szintillatorplatte mit nur einer Schicht aus Polyparaxylylen-Film auf einem Szintillator, wurden bei einer relativen Feuchtigkeit von 93% und einer Temperatur von 40°C einer Feuchtebeständigkeitsprüfung unterzogen.
Während sich die Auflösungseigenschaft der konventionellen Szintillatorplatte in Bezug zum Ausgangswert davon um 10% bis 15% verschlechterte, wenn sie 100 Stunden in dieser Umgebung gelassen wurde, konnte bei der Auflösungseigenschaft der Szintillatorplatte 2 gemäß dieser Ausführungsform selbst nach 2800 Stunden in der oben genannten Umgebung keine Veränderung beobachtet werden. Somit war es durch die Verwendung des Aufbaus der Szintillatorplatte 2 möglich, die Feuchtebeständigkeitsleistung über die Lebens dauer im Vergleich zu der der konventionellen Szintillatorplatte auf das 30-fache zu verlängern.
Wie bereits erläutert wurde, kann die Szintillatorplatte 2 gemäß dieser Ausführungsform die Feuchtebeständigkeit der Szintillatorplatte 2 erheblich verbessern, indem der SiO₂-Film 16 auf dem ersten Polyparaxylylen-Film 14 auf der Seite des Szintillators 12 ausgebildet wird. Da der zweite Polyparaxylylen-Film 18 auf dem SiO₂-Film 16 ausgebildet wird, kann verhindert werden, dass sich dieser ablöst.
Als transparenter anorganischer Film wird bei der oben genannten Ausführungsform zwar der SiO₂-Film verwendet, dies stellt aber keine Einschränkung dar, und so können auch anorganische Filme aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, In₂O₃, SnO₂, MgO, SiN, MgF₂, LiF, CaF₂, AgCl, SiNO und dergleichen verwendet werden.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform wird zwar CsI(Tl) für den Szintillator verwendet, dies stellt aber keine Einschränkung dar, und so können auch CsI(Na), NaI(Tl), LiI(Eu), KI(Tl) und dergleichen verwendet werden.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform wird zwar für das Substrat ein Substrat aus Al verwendet, es kann jedoch ein beliebiges Substrat verwendet werden, solange es einen vorteilhaften Durchlässigkeitsgrad für Röntgenstrahlen aufweist, wodurch auch Substrate amorphem Kohlenstoff, aus C (Graphit), aus Be, aus SiC und dergleichen verwendet werden können.
Der SiO₂-Film 16 wird zwar bei der oben erwähnten Ausführungsform auf der Oberfläche des ersten Polyparaxylylen-Films 14 auf der Seite des Szintillators 12 ausgebildet, er kann aber nicht nur dort, sondern auch auf allen Oberflächen des ersten Polyparaxylylen-Films 14 ausgebildet werden.
Der Polyparaxylylen-Film 18 wird zwar bei der oben erwähnten Ausführungsform auf der Oberfläche des SiO₂-Films 16 und der Oberfläche des Polyparaxylylen-Films 14 auf der Seite des Substrates 10, d.h. auf allen Oberflächen ausgebildet, das Material für den Polyparaxylylen-Film 18 unterliegt jedoch keinen Einschränkungen, solange es sich um einen Film aus einem transparenten Material handelt, da er dazu dient zu verhindern, dass sich der SiO₂-Film 16 ablöst, und er kann auch in einem Bereich ausgebildet werden, der den SiO₂-Film 16 bedeckt.
Das Polyparaxylylen bei der oben erwähnten Ausführungsform umfasst nicht nur Polyparaxylylen, sondern auch Polymonochlorparaxylylen, Polydichlorparaxylylen, Polytetrachlorparaxylylen, Polyfluorparaxylylen, Polydimethylparaxylylen, Polydiethylparaxylylen und dergleichen.
Da die Szintillatorplatte der vorliegenden Erfindung einen transparenten anorganischen Film aufweist, der auf dem ersten transparenten organischen Film ausgebildet ist, der den Szintillator bedeckt, lässt sich die Feuchtebeständigkeit des Szintillators durch diesen transparenten anorganischen Film erheblich verbessern. Wenn auf dem transparenten anorganischen Film ein zweiter transparenter organischer Film ausgebildet ist, kann dieser auch verhindern, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
Da der Strahlungsbildsensor der vorliegenden Erfindung einen transparenten anorganischen Film aufweist, der auf dem ersten transparenten organischen Film ausgebildet ist, der den Szintillator bedeckt, lässt sich die Feuchtebeständigkeit des Szintillators durch diesen transparenten anorganischen Film erheblich verbessern. Wenn auf dem transparenten anorganischen Film ein zweiter transparenter organischer Film ausgebildet ist, kann dieser auch ver hindern, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
Da durch den dritten Schritt auf dem ersten transparenten organischen Film ein transparenter anorganischer Film ausgebildet wird, kann mit dem Verfahren für die Herstellung einer Szintillatorplatte gemäß der vorliegenden Erfindung eine Szintillatorplatte hergestellt werden, bei der die Feuchtebeständigkeit des Szintillators erheblich verbessert ist. Wenn durch den vierten Schritt ein zweiter transparenter organischer Film auf dem transparenten anorganischen Film ausgebildet wird, kann auch eine Szintillatorplatte hergestellt werden, die verhindern kann, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
Da durch den dritten Schritt auf dem ersten transparenten organischen Film ein transparenter anorganischer Film ausgebildet wird, kann mit dem Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors gemäß der vorliegenden Erfindung ein Strahlungsbildsensor hergestellt werden, bei dem die Feuchtebeständigkeit des Szintillators erheblich verbessert ist. Wenn durch den vierten Schritt ein zweiter transparenter organischer Film auf dem transparenten anorganischen Film ausgebildet wird, kann auch ein Strahlungsbildsensor hergestellt werden, bei dem dieser zweite transparente organische Film verhindern kann, dass sich der transparente anorganische Film ablöst.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Szintillatorplatte und der Stahlungsbildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich wie bereits angedeutet für die Verwendung bei der medizinischen und gewerblichen Röntgenographie und dergleichen.

Claims

Strahlungsbildsensor (4), der Folgendes umfasst: eine Szintillatorplatte (2), die Folgendes umfasst: ein strahlendurchlässiges Substrat (10), einen auf dem Substrat (10) ausgebildeten Szintillator (12), einen ersten transparenten organischen Film (14), der den Szintillator (12) bedeckt, und einen transparenten anorganischen Film (16), der auf dem ersten transparenten organischen Film (14) ausgebildet ist, und eine bildgebende Einrichtung (20), die so angeordnet ist, dass sie dem Szintillator (12) gegenüber liegt und der Szintillator (12) sich zwischen der bildgebenden Einrichtung (20) und dem Substrat (10) befindet.
Strahlungsbildsensor (4) nach Anspruch 1, bei dem weiterhin ein zweiter transparenter organischer Film (18) auf dem transparenten anorganischen Film (16) angeordnet ist.
Strahlungsbildsensor (4) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der transparente anorganische Film (16) aus einem Material besteht, das eine aus der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, In₂O₃, SnO₂, MgO, SiN, MgF₂, LiF, CaF₂, AgCl und SiNO bestehenden Gruppe ausgewählte Substanz enthält.
Strahlungsbildsensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste transparente organische Film (14) das Substrat (10) und den Szintillator (12) abdeckt.
Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors (4), das folgende Schritte umfasst: einen ersten Schritt, in dem ein Szintillator (12) auf einem strahlendurchlässigen Substrat (10) ausgebildet wird, einen zweiten Schritt, in dem ein erster transparenter organischer Film (14) ausgebildet wird, der den Szintillator (12) bedeckt, einen dritten Schritt, in dem ein transparenter anorganischer Film (16) auf dem ersten transparenten organischen Film (14) ausgebildet wird, und einen vierten Schritt, in dem eine bildgebende Einrichtung (20) so angeordnet wird, dass sie dem Szintillator (12) gegenüber liegt und der Szintillator (12) sich zwischen der bildgebenden Einrichtung (20) und dem Substrat (10) befindet.
Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors (4) nach Anspruch 5, das weiterhin einen fünften Schritt umfasst, in dem ein zweiter transparenter organischer Film (18) auf dem transparenten anorganischen Film (16) ausgebildet wird.
Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors (4) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der transparente anorganische Film (16) aus einem Material besteht, das eine aus der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, In₂O₃, SnO₂, MgO, SiN, MgF₂, LiF, CaF₂, AgCl und SiNO bestehenden Gruppe ausgewählte Substanz enthält.
Verfahren für die Herstellung eines Strahlungsbildsensors (4) nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem der erste transparente organische Film (14) das Substrat (10) und den Szintillator (12) abdeckt.