JP2002116258A - 放射線イメージセンサ - Google Patents

放射線イメージセンサ

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JP2002116258A JP2001244706A JP2001244706A JP2002116258A JP 2002116258 A JP2002116258 A JP 2002116258A JP 2001244706 A JP2001244706 A JP 2001244706A JP 2001244706 A JP2001244706 A JP 2001244706A JP 2002116258 A JP2002116258 A JP 2002116258A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐湿性が高く、明るい画像を得ることができ
る放射線イメージセンサを提供する。 【解決手段】 シンチレータパネル１は、シンチレータ
１４が形成されている基板１０をシンチレータ１４ごと
有機保護膜１６で多い、密封しており、これを撮像素子
１８と光学的にカップリングさせている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、医療用のＸ線撮
影等に用いられる放射線イメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】医療、工業用のＸ線撮影では、従来、Ｘ
線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果
の保存性の面から放射線検出器を用いた放射線イメージ
ングシステムが普及してきている。このような放射線イ
メージングシステムにおいては、放射線検出器により２
次元の放射線による画素データを電気信号として取得
し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示
している。
【０００３】従来、代表的な放射線検出器として、アル
ミニウム、ガラス、溶融石英等の基板上にシンチレータ
を形成したシンチレータパネルと撮像素子とを貼り合わ
せた構造を有する放射線検出器が存在する。この放射線
検出器においては、基板側から入射する放射線をシンチ
レータで光に変換して撮像素子で検出している（特公平
７−２１５６０号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで医療用、特に
歯科検査用の放射線検出器においては、低エネルギーの
Ｘ線が用いられることから、アルミニウム基板を用いた
場合には、基板により吸収されるＸ線成分が少なからず
存在し、明るい画像を得ることが困難であった。また、
シンチレータの耐湿性を高めることが困難であった。
【０００５】この発明は、耐湿性が高く、明るい画像を
得ることができる放射線イメージセンサを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る放射線イメージセンサは、放射線透過
性の基板と、この基板表面上に形成されているシンチレ
ータと、基板の全面をシンチレータごと覆う有機保護膜
と、を有するシンチレータパネルと、このシンチレータ
パネルと光学的にカップリングされた固体撮像素子と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】本発明によれば、シンチレータパネルが全
面を有機保護膜で覆われ、シンチレータが密封されてい
るため、耐湿性が向上する。そのため、シンチレータの
劣化が少なく明るい画像を得ることが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して、こ
の発明の第１の実施形態の説明を行う。図１はシンチレ
ータパネル１の断面図であり、図２は放射線イメージセ
ンサ２の断面図である。
【０００９】図１に示すように、シンチレータパネル１
のアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）（グラッシーカーボ
ン又はガラス状カーボン）製の基板１０の表面は、サン
ドブラスト処理がなされており、一方の表面には、光反
射膜としてのＡｌ膜１２が形成されている。このＡｌ膜
１２の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱
状構造のシンチレータ１４が形成されている。なお、シ
ンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられて
いる。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパ
ラキシリレン膜１６で覆われている。
【００１０】また、放射線イメージセンサ２は、図２に
示すように、シンチレータパネル１のシンチレータ１４
の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有してい
る。
【００１１】次に、図３を参照して、シンチレータパネ
ル１の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形
のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガ
ラスビーズ（＃８００）を用いてサンドブラスト処理を
施す。このサンドブラスト処理により基板１０の表面に
細かい凹凸を形成する（図３（ａ）参照）。
【００１２】次に、基板１０の一方の表面に光反射膜と
してのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さ
で形成する（図３（ｂ）参照）。次に、Ａｌ膜１２の表
面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によっ
て成長させてシンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形
成する（図３（ｃ）参照）。
【００１３】このシンチレータ１４を形成するＣｓＩ
は、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水
蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するた
めにＣＶＤ法によりポリパラキシリレン膜１６を形成す
る。即ち、シンチレータ１４が形成された基板１０をＣ
ＶＤ装置に入れ、ポリパラキシリレン膜１６を１０μｍ
の厚さで成膜する。これによりシンチレータ１４及び基
板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成さ
れる（図３（ｄ）参照）。なお、基板１０の表面には、
サンドブラスト処理により細かい凹凸が形成されている
ことからポリパラキシリレン膜１６と基板１０との密着
性を向上させることができポリパラキシリレン膜１６の
剥がれを防止することができる。
【００１４】また、放射線イメージセンサ２は、完成し
たシンチレータパネル１のシンチレータ１４の先端部側
に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付
けることにより製造される（図２参照）。
【００１５】この実施の形態にかかる放射線イメージセ
ンサ２によれば、基板１０側から入射した放射線をシン
チレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出す
る。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高
いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減
させることができシンチレータ１４に到達する放射線量
を増加させることができる。また、光反射膜としてのＡ
ｌ膜１２が設けられていることから撮像素子１８の受光
部に入射する光を増加させることができ放射線イメージ
センサにより検出された画像を鮮明なものとすることが
できる。
【００１６】なお、図１０は、半波整流用Ｘ線管に管電
圧として４０ＫＶ、５０ＫＶ、６０ＫＶを印加して発生
させたＸ線を放射線イメージセンサ２により検出した場
合の放射線イメージセンサ２の出力を従来の放射線イメ
ージセンサの出力と比較した結果を示すものである。即
ち、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加し
て発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより
検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージ
センサ２より検出した場合の出力は２６０％に増加し、
管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来
の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１
００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場
合の出力は２３０％に増加し、管電圧として６０ＫＶを
印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサ
により検出した場合の出力を１００％とすると放射線イ
メージセンサ２より検出した場合の出力は２２０％に増
加している。
【００１７】次に、この発明の第２の実施形態の説明を
行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１、
放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第１
の実施形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明
を行う。
【００１８】図４はシンチレータパネル３の断面図であ
り、図５は放射線イメージセンサ４の断面図である。図
４に示すように、シンチレータパネル３のａ−Ｃ製の基
板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、
一方の表面には、反射膜としてのＡｌ膜１２が形成され
ている。また、Ａｌ膜１２上に低屈折率材として、即ち
シンチレータ１４よりも低い屈折率（屈折率＝１．３）
を有するＬｉＦ膜（光透過性薄膜）２２が形成されてい
る。更にＬｉＦ膜２２の表面には、入射した放射線を可
視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成され
ている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣ
ｓＩ（屈折率＝１．８）が用いられている。このシンチ
レータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１
６で覆われている。
【００１９】また、放射線イメージセンサ４は、図５に
示すように、シンチレータパネル３のシンチレータ１４
側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
【００２０】次に、シンチレータパネル３の製造工程に
ついて説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板
１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（＃８
００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の
表面に細かい凹凸を形成する。
【００２１】次に、基板１０の一方の表面に反射膜とし
てのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで
形成し、Ａｌ膜１２上に低屈折率材としてのＬｉＦ膜２
２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する。次
に、ＬｉＦ膜２２の表面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱
状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を
２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１
０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。
これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体に
ポリパラキシリレン膜１６が形成される。
【００２２】また、放射線イメージセンサ４は、完成し
たシンチレータパネル３のシンチレータ１４の先端部に
撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付け
ることにより製造される（図５参照）。
【００２３】この実施の形態にかかる放射線イメージセ
ンサ４によれば、基板１０側から入射した放射線をシン
チレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出す
る。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高
いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減
させることができシンチレータ１４に到達する放射線量
を増加させることができる。また、反射膜としてのＡｌ
膜１２及び低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を設けてい
るため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させる
ことができ放射線イメージセンサにより検出された画像
を鮮明なものとすることができる。
【００２４】即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ
線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線
を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出
力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出
した場合の出力は３００％に増加し、管電圧として５０
ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージ
センサにより検出した場合の出力を１００％とすると放
射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は２７０
％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させ
たＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場
合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４よ
り検出した場合の出力は２６０％に増加している。
【００２５】次に、この発明の第３の実施形態の説明を
行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１、
放射線イメージセンサ２及び第２の実施形態のシンチレ
ータパネル３、放射線イメージセンサ４の構成と同一の
構成には、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明で
用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【００２６】図６はシンチレータパネル５の断面図であ
り、図７は放射線イメージセンサ６の断面図である。図
６に示すように、シンチレータパネル５のａ−Ｃ製の基
板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、
一方の表面には、低屈折率材としてのＬｉＦ膜（光透過
性薄膜）２２が形成されている。更にＬｉＦ膜２２の表
面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造の
シンチレータ１４が形成されている。なお、シンチレー
タ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。こ
のシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリ
レン膜１６で覆われている。
【００２７】また、放射線イメージセンサ６は、図７に
示すように、シンチレータパネル５のシンチレータ１４
の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有してい
る。
【００２８】次に、シンチレータパネル５の製造工程に
ついて説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板
１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（＃８
００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の
表面に細かい凹凸を形成する。
【００２９】次に、基板１０の一方の表面に低屈折率材
としてのＬｉＦ膜２２を真空蒸着法により１００ｎｍの
厚さで形成する。次に、ＬｉＦ膜２２の表面にＴｌをド
ープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させて
シンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する。次
に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレ
ン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び
基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成
される。
【００３０】また、放射線イメージセンサ６は、完成し
たシンチレータパネル５のシンチレータ１４の先端部側
に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付
けることにより製造される（図７参照）。
【００３１】この実施の形態にかかる放射線イメージセ
ンサ６によれば、基板１０側から入射した放射線をシン
チレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出す
る。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高
いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減
させることができシンチレータ１４に到達する放射線量
を増加させることができる。また、低屈折率材としての
ＬｉＦ膜２２を設けているためシンチレータ１４とＬｉ
Ｆ膜２２との境界面において全反射条件を満たす光を出
力側に反射するため撮像素子１８の受光部に入射する光
を増加させることができ放射線イメージセンサにより検
出された画像を鮮明なものとすることができる。
【００３２】即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ
線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線
を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出
力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出
した場合の出力は２２０％に増加し、管電圧として５０
ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージ
センサにより検出した場合の出力を１００％とすると放
射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は２００
％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させ
たＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場
合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６よ
り検出した場合の出力は１９０％に増加している。
【００３３】次に、この発明の第４の実施形態の説明を
行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１及
び放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第
１の実施形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説
明を行う。
【００３４】図８はシンチレータパネル７の断面図であ
り、図９は放射線イメージセンサ８の断面図である。図
８に示すように、シンチレータパネル７のａ−Ｃ製の基
板１０の一方の表面及び側面はサンドブラスト処理がな
されており、他方の表面は鏡面処理がなされている。
【００３５】この他方の表面には、入射した放射線を可
視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成され
ている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣ
ｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板
１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
【００３６】また、放射線イメージセンサ８は、図９に
示すように、シンチレータパネル８のシンチレータ１４
の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有してい
る。
【００３７】次に、シンチレータパネル７の製造工程に
ついて説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板
１０の一方の表面及び側面に対してガラスビーズ（＃８
００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の
表面に細かい凹凸を形成する。また、基板１０の他方の
表面に対して鏡面処理を施す。
【００３８】次に、基板１０の他方の表面にＴｌをドー
プしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシ
ンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する。次に、
ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜
１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板
１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成され
る。
【００３９】また、放射線イメージセンサ８は、完成し
たシンチレータパネル７のシンチレータ１４の先端部側
に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付
けることにより製造される（図９参照）。
【００４０】この実施の形態にかかる放射線イメージセ
ンサ８によれば、基板１０側から入射した放射線をシン
チレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出す
る。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高
いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減
させることができシンチレータ１４に到達する放射線量
を増加させることができるため撮像素子１８の受光部に
入射する光を増加させることができ放射線イメージセン
サ８により検出された画像を鮮明なものとすることがで
きる。
【００４１】即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ
線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線
を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出
力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出
した場合の出力は１５０％に増加し、管電圧として５０
ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージ
センサにより検出した場合の出力を１００％とすると放
射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１３５
％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させ
たＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場
合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８よ
り検出した場合の出力は１３０％に増加している。
【００４２】なお、上述の実施の形態においては、ａ−
Ｃ製の基板を用いているがグラファイト製の基板を用い
るようにしても良い。グラファイト製の基板は、ａ−Ｃ
製の基板と同様に放射線透過率が高いことからａ−Ｃ製
の基板を用いた場合と同様にシンチレータに到達する放
射線量を増加させることができる。
【００４３】また、上述の実施の形態においては、光透
過性薄膜として、ＬｉＦ膜を用いているが、ＬｉＦ，Ｍ
ｇＦ2，ＣａＦ2，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＮａＣ
ｌ，ＫＢｒ，ＫＣｌ及びＡｇＣｌからなる群の中の物質
を含む材料からなる膜としても良い。
【００４４】また、上述の実施の形態においては、シン
チレータ１４としてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられている
が、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、Ｌ
ｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等を用いてもよい。
【００４５】また、上述の実施の形態における、ポリパ
ラキシリレンには、ポリパラキシリレンの他、ポリモノ
クロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、
ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキ
シリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチル
パラキシリレン等を含む。
【００４６】この発明のシンチレータパネルによれば、
炭素を主成分とする基板は放射線透過率が高いことか
ら、基板により吸収される放射線量を低減させることが
できシンチレータに到達する放射線量を増加させること
ができる。
【００４７】また、この発明の放射線イメージセンサに
よれば、シンチレータパネルが放射線透過率が高い炭素
を主成分とする基板を有することから撮像素子に到達す
る光量を増加させることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ンチレータパネルをシンチレータごと有機保護膜で覆う
ことによってシンチレータを密封してその耐湿性を向上
させることができる。これにより、シンチレータの劣化
を抑制し、鮮明な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実
施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図２】本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実
施形態の断面図である。
【図３】図２の放射線イメージセンサの製造工程を説明
する図である。
【図４】本発明に係る放射線イメージセンサの第２の実
施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図５】本発明に係る放射線イメージセンサの第２の実
施形態の断面図である。
【図６】本発明に係る放射線イメージセンサの第３の実
施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図７】本発明に係る放射線イメージセンサの第３の実
施形態の断面図である。
【図８】本発明に係る放射線イメージセンサの第４の実
施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図９】本発明に係る放射線イメージセンサの第４の実
施形態の断面図である。
【図１０】第１〜第４の実施形態の出力を従来の放射線
イメージセンサの出力と比較した結果を示す表である。
【符号の説明】
１、３、５、７…シンチレータパネル、２、４、６、８
…放射線イメージセンサ、１０…基板、１２…Ａｌ膜、
１４…シンチレータ、１６…ポリパラキシリレン膜、１
８…撮像素子、２２…ＬｉＦ膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高林 敏雄 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 JJ05 JJ10 JJ35

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射線透過性の基板と、前記基板表面上
    に形成されているシンチレータと、前記基板の全面を前
    記シンチレータごと覆う有機保護膜と、を有するシンチ
    レータパネルと、 前記シンチレータパネルと光学的にカップリングされた
    固体撮像素子と、 を備えている放射線イメージセンサ。
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