JP2002236181A

JP2002236181A - シンチレータパネル、放射線検出装置及びシステム

Info

Publication number: JP2002236181A
Application number: JP2001031164A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Okada; 岡田　　聡; Katsuro Takenaka; 克郎竹中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2002-08-23
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: JP4298177B2; CN1776456A; CN1776456B

Abstract

(57)【要約】【課題】シンチレータパネルの電気化学的腐食を防止
する。【解決手段】蛍光体層１１２を支持するための導電性
基材１１１と、蛍光体層１１２で変換された光を外部に
出射するための反射層１１４とを備えたシンチレータパ
ネル１１０において、導電性基材１１１と反射層１１４
との間に絶縁層１１５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シンチレータパネ
ル、放射線検出装置及びシステムに関し、特に、産業用
非破壊検査や、医療用のＸ線撮像装置などのシンチレー
タパネル、放射線検出装置及びシステムに関する。

【０００２】なお、本明細書においては、放射線の範ち
ゅうにＸ線、α線、β線、γ線などの種々の電磁波を含
むものとして説明する。

【０００３】

【従来の技術】近年、医療機業界のデジタル化が加速し
ており、レントゲン撮影の方式もコンベンショナルなフ
ィルムスクリーン方式からＸ線デジタルラジオグラフィ
ー方式へのパラダイムシフトが進んでいる。

【０００４】Ｘ線デジタルラジオグラフィー方式のレン
トゲン撮影用のＸ線検出装置には、アモルファスシリコ
ンなどを用いたフォトセンサー及びＴＦＴを有する光電
変換素子部を備えたセンサパネルと、柱状の蛍光体より
なる蛍光体層及び蛍光体層で発光した可視光をセンサパ
ネル側へ反射させる金属薄膜などの反射膜を備えたシン
チレータとを、透明な接着剤よりなる接着層によって接
着したものがある。

【０００５】このようなＸ線検出装置は、センサパネル
の素子構成やシンチレータの蛍光体材料の制約を受ける
ことなく、さまざまなものを用途に応じて組み合わせる
ことが可能である。

【０００６】つぎに、Ｘ線検出装置の動作について説明
する。まず、装置本体にＸ線が入射されると、このＸ線
は、反射層を透過し、蛍光体層で吸収される。その後、
蛍光体層は吸収したＸ線に応じた強度の可視光を発光す
る。可視光は光電変換素子部のフォトセンサーで電気信
号に変換され、ＴＦＴのオン／オフの切り替えに応じて
外部に出力される。こうして、入射したＸ線情報を２次
元のデジタル画像に変換している。

【０００７】ここで、シンチレータを構成する基材にア
モルファスカーボンなどがよく用いられている。その理
由は、（１）アモルファスカーボン等がガラスやアルミニウム
に比べ、Ｘ線の吸収が少ないため、より多くのＸ線を蛍
光体層側へ送ることができるからである。たとえば、各
材料を実用的な厚み(日本電気硝子製ＯＡ−１０ガラス
板：０．７ｍｍ、Ａｌ板：０．５ｍｍ、アモルファスカ
ーボン板：１ｍｍ)にした場合には、どの材料もフォト
ンエネルギー６０ｋｅＶ以上ならば９０％以上の透過率
を確保できるが、ＯＡ−１０ガラス板は６０ｋｅＶ以
下、Ａｌ板は３５ｋｅＶ以下で、急激に透過率が低下す
る。一方、他の材料よりも厚いにもかかわらず、アモル
ファスカーボン板は２０ｋｅＶまで９５％以上を確保す
るので、医療で使用されるＸ線のエネルギー領域では、
ほぼフラットな透過率特性を示すことが可能である。

【０００８】（２）アモルファスカーボン等が耐薬品性
に優れているからである。アモルファスカーボンは、フ
ッ酸などの強酸や、溶剤に対しても侵食されることはな
い。

【０００９】（３）アモルファスカーボン等が耐熱性に
優れているからである。アモルファスカーボンは、ガラ
スやアルミニウムよりも高い耐熱性を有する。

【００１０】（４）アモルファスカーボン等の導電性が
よいからである。アモルファスカーボンは、導電率がσ
＝２．４×１０^-2Ω^-1ｃｍ^-1なので、電磁シールドとし
ても機能するし、製造時の静電気対策としても機能す
る。

【００１１】（５）アモルファスカーボン等の熱膨張係
数がガラスと近いため、貼り合わせ後の膨張率の差によ
る剥がれ等の心配が少ないからである。一般的に用いら
れるパネルガラスの熱膨張係数は、４．６×１０^-6だ
が、アモルファスカーボンはそれに近い２．０×１０^-6
である。

【００１２】また、反射層を用いる理由は、アモルファ
スカーボン等の反射率が対空気層では約２０％と低いた
め、金属薄膜からなる反射層を設けることによって、光
の利用効率を向上させるためである。

【００１３】反射層としてアルミニウム等の金属膜を材
料として用いる理由は、（１）アルミニウム等が、可視光のほぼ全域に渡って高
い反射率を示すからである。なお、詳細は、Journal of
the optical society of America,vol45,no.11,p945,1
955に詳しい。

【００１４】（２）アルミニウムが安価だからである。

【００１５】（３）蒸着した薄膜は鏡面が得られやすい
ので、乱反射による解像力の乱れを生じることが少ない
からである。

【００１６】また、シンチレータは、具体的に以下のよ
うな手法により製造する。まず、表面を鏡面に研磨され
たアモルファスカーボンなどの基材を洗浄し、スパッタ
等でアルミニウム薄膜を成膜する。アルミニウム薄膜は
厚すぎると表面の凹凸によって乱反射を起こし、薄すぎ
ると光が透過してしまうので、通常、厚みは１００ｎｍ
〜５００ｎｍとしている。

【００１７】つぎに、蒸着によって柱状の蛍光体層をア
ルミニウム薄膜上に蒸着する。この時のプロセス温度は
２００℃を超える。つぎに、周りに保護層を形成し、シ
ンチレータを完成する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、アモルファスカーボンなどからなる導電性を有する
基材に形成した反射層の上にアルカリハライド蛍光体、
たとえばＣｓＩを形成すると、数日の内に反射層に腐食
が開始することが我々の検討から判明した。この原因と
しては、ＣｓＩ中のハロゲン、つまりヨウ素が、反射層
の材料であるアルミニウムを腐食させることが考えられ
る。

【００１９】従って、これを防止する一つの方法とし
て、反射層の表面側に保護層を設けてみたが、反射層と
基材との接触がある限り、本件のような短期間で発生す
る腐食は抑制できないこともわかった。

【００２０】また、このような問題は基材の材料として
ガラスを用い、反射層の材料としてアルミニウムを用い
た場合には発生が極端に抑制されることもわかった。従
って、反射層が腐食するもう一つの原因として、アモル
ファスカーボンなどカーボンを成分に有するものやシリ
コンなどと、アルミニウムなどをはじめとする金属とい
う異種の導電性材料とを積層したことによる電気化学的
腐食が考えられる。

【００２１】ここで、特開昭５３−１２２３５６号公報
には、基板の全面にアルミニウム蒸着膜を介して沃化セ
シウムよりなる蛍光体を設ける旨の記載があるが、この
公報に記載されている技術では、上記と同様の理由によ
り電気化学的腐食を防止することができない。

【００２２】また、特開平１０−１６０８９８号公報に
は、光反射層の蛍光体が設けられていない側に保護膜と
してＰＥＴ (ポリエチレンテレフタレート)を設ける旨
が記載されているが、ＰＥＴは２００℃を超える蛍光体
形成プロセスに耐えうる材料でないので、アモルファス
カーボンやシリコン、アルミニウムという異種の導電性
材料を積層したことによる電気化学的腐食を抑制するも
のではなく、また基材にＰＥＴもしくはガラスなどの絶
縁体を用いた構成になっているのでそもそも電気化学的
腐食はほとんど起こらない。

【００２３】そこで、本発明は、シンチレータパネルの
基材の電気化学的腐食、すなわち基材と反射層との反応
を防止することを課題とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、蛍光体層を支持するための導電性基材
と、前記蛍光体層で変換された光を外部へ出射するため
の反射層とを備えたシンチレータパネルにおいて、前記
導電性基材と前記反射層との間に絶縁層を形成してなる
ことを特徴とする。

【００２５】また、本発明は、上記シンチレータパネル
シンチレータパネルを備えた放射線検出装置であって、
前記シンチレータパネル側から出射された光を電気信号
に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子によって
変換された電気信号を伝送する配線部とを有することを
特徴とする。

【００２６】さらに、本発明は、蛍光体層を支持するた
めの導電性基材と、前記蛍光体層で変換された光を外部
へ出射するための反射層とを備えたシンチレータパネル
の製造方法において、前記導電性基材と前記反射層との
間に、前記蛍光体層の成膜時の温度に対して耐熱性を有
する絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする。

【００２７】さらにまた、本発明の放射線検出システム
は、上記放射線検出装置と、前記放射線検出装置からの
信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段から
の信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段
からの信号を表示するための表示手段と、前記信号処理
手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、前記
放射線を発生させるための放射線発生源とを具備するこ
とを特徴とする。

【００２８】具体的には、上記シンチレータパネルは、
たとえばアモルファスカーボン基材と、絶縁層と、反射
層と、蛍光体層と、保護層とが順次積層されたものであ
る。

【００２９】絶縁層の物理的性質としては、体積抵抗率
が１×１０¹⁰Ωｃｍ以上、耐熱温度として、２００℃以
上であり、シリコンを含む材料か、金属酸化膜か、耐熱
性樹脂よりなる単層、又はそれらいずれかの材料の積層
膜である。

【００３０】また、耐熱性樹脂として、ポリイミド、ジ
ビニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシル
セスキオキサン系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル
などが挙げられる。

【００３１】絶縁層に、耐熱性絶縁樹脂を用いる場合
は、アモルファスカーボンの凹凸差が０．０２μｍから
５μｍ程度とすることが望ましい。

【００３２】また、絶縁層をたとえば化学気相成長法
（ＣＶＤ法）で複数形成する場合には、各絶縁層を気体
を変えて連続して形成すると、各層間の密着度を高める
ことができて好ましい。

【００３３】なお、反射層は、アルミニウム、銀、銅又
は金を含む材料からなる。また、光電変換素子は、アモ
ルファスシリコン又はクリスタルシリコンからなる。

【００３４】さらに、シンチレータは、アモルファスカ
ーボン基材などを研磨する工程と、アモルファスカーボ
ン基材などを洗浄する工程と、アモルファスカーボン基
材などに絶縁層を形成する工程と、絶縁層に反射層を形
成する工程と、反射層に蛍光体を形成する工程と、上記
各層を覆うように保護層を形成する工程とによって製造
されている。

【００３５】中でも、絶縁層は、スパッタ法、ＣＶＤ
法、真空蒸着法、プラズマ重合法、スピンナー法又はス
プレー法で形成している。なお、基材の表面を粗し、そ
の表面に絶縁層を形成すると、密着度が増すので好まし
い。

【００３６】ここで、絶縁層に２００℃以上の耐熱性を
必要とする理由は、蛍光体を形成する際に一般的に必要
とされる温度が２００℃以上に達するためであり、この
ような耐熱性を備えておけば、絶縁層の形成工程以外
は、従来の放射線検出装置の製造工程をそのまま用いる
ことができるので好ましい。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。

【００３８】まず、本発明の実施形態の放射線検出装置
の原理について簡単に説明する。本発明の実施形態の放
射線検出装置のシンチレータパネルは、導電性を有する
基材と、腐食されやすいアルミニウムなどの反射層との
間に、基材と反射層との反応を防止する絶縁層とを備え
る。

【００３９】この絶縁層は、反射層や蛍光体などの形成
プロセス時に高温状態となるような場合には耐熱性を有
する必要がある。

【００４０】導電性を有する材料としては、カーボンを
成分として有するものが用いられ、特にアモルファスカ
ーボンが好適に利用される。

【００４１】絶縁層は、たとえば２００℃以上の熱に耐
えられるようにしておけば、反射層やアルカリハライド
からなる柱状結晶蛍光体などの蛍光体層を形成する際に
かかる熱に耐えられるようになる。

【００４２】また、絶縁層は、単層でも多層でもよい
が、少なくとも反射層との接触部に相当する絶縁層の体
積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍ以上であることが必要であ
る。これは、体積抵抗率が、ほぼ１×１０⁸Ωｃｍ以下
までは半導体の領域であり、この領域であれば、状態の
変化たとえば、温度の上昇などによって、抵抗率が変化
する可能性があり、完全な絶縁を得ることは難しいの
で、これにマージンを含んだ値としたものである。ちな
みに、半導体のシリコン単体の体積抵抗率は３×１０⁵
Ωｃｍ、ＧａＡｓでは７×１０⁷Ωｃｍである。

【００４３】シリコンの化合物を形成すれば、光学バン
ドギャップが広くなり体積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍ以
上の絶縁物となる。ちなみに、ＳｉＯ_X、ＳｉＮ_Xなどは
全てこれを満足する材料である。さらに、このようなシ
リコン化合物はカーボンと化学結合しやすく、ＳｉＣな
どは非常に硬い材料であることが知られている。

【００４４】半導体分野では配線材料としてＡｌ及びＡ
ｌ合金薄膜が一般的に用いられており、シリコン化合物
との密着は半導体デバイスとして実績がある。一方、プ
ラズマ重合より得られるテトラアルキルシラン(Ｓｉ−
ＯＲ、Ｒ＝ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ ₃Ｈ₇）は、１×１０¹⁰Ω
ｃｍ以上の絶縁性があり、カーボンを主体とした有機材
料と金属とのカップリング層として実用化されているも
のである。

【００４５】この材料はプラズマ重合により形成される
ので、アルキル基の炭素数が１〜３程度であれば、２０
０℃以上の耐熱性も有するものである。つまり、シリコ
ンを含む材料は導電性を有する基材と反射層との間の絶
縁耐熱層として機能するし、密着性もよい。

【００４６】金属酸化膜は、安定した絶縁物質なので、
ほとんどは、１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の体積抵抗率と２０
０℃以上の耐熱性を有する。ちなみに、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＣｅＯ、ＨｆＯ₂、Ｔ
ｈＯ₂、ＵＯ₂、ＺｒＯ₂などを具体的に用いることがで
きる。但し、これらは、組成比が変化すると半導体転移
を示すものもあるため、組成比が変化しないようにする
ことが必要である。

【００４７】また、ポリイミド、ジビニルシロキサンビ
スベンゾブテン系樹脂、メチルシルセスキオキサン系樹
脂、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ーテルイミド、芳香族ポリエステルなどは、全て体積抵
抗率１×１０¹⁰Ωｃｍ以上で、２００℃以上の耐熱性を
有する絶縁材料である。これらの耐熱性樹脂を使用する
場合は、シリコンを含む材料を用いる場合に比べ、膜厚
を厚くできるので、下地の粗れやゴミによる絶縁破壊を
起こす可能性が減少する。

【００４８】ちなみに、シリコンを含む材料を用いる場
合は自身の内部応力の影響から厚くしすぎることはでき
ないため、一般的には数１０ｎｍ〜数１００ｎｍにする
のが適切であるが、耐熱性樹脂は数１００ｎｍ〜数１０
０００ｎｍの範囲で制御が可能である。さらに、これら
の樹脂はカーボンを含むため、カーボンとの密着性は良
好であるが、下地を凹凸差が０．０２μｍ以上に粗らし
てアンカー効果をもたせることで、更に密着力を向上さ
せることが可能である。

【００４９】その際、樹脂の表面は平坦化されるので、
反射層の平坦性を確保し、鏡面を維持することが可能で
ある。但し、凹凸差が５μｍを超えると、上記の平坦化
効果が減少してしまうので、０．０２μｍから５μｍに
納まるようにするとよい。Ａｌとの密着性に関しては、
弱い組み合わせもあるが、Ａｌ成膜前に何らかの表面処
理、たとえば逆スパッタを行なえば密着力が向上する。

【００５０】これらシリコンを含む材料、金属酸化膜、
及び耐熱性樹脂はどちらも密着力のよいものであるが、
更なる効果をもたせるために、これらから選ばれる複数
の材料を積層してもかまわない。この場合は、少なくと
も金属薄膜と接触する層に１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の絶縁
性を持たせればよく、その下の層の抵抗率を問うもので
はない。

【００５１】また、アモルファスカーボンとの接触層は
できる限りアモルファスカーボンとの密着性の高い材料
を、Ａｌとの接触層はできる限りＡｌとの密着性の高い
材料を選ぶとよい。もしも、積層する層同士の密着性が
悪くなる場合は、組成を漸進的に変化させるとよい。

【００５２】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１の放射線検出装置の模式的な断面図である。図１にお
いて、１１０はシンチレータで、アルカリハライドより
なる柱状結晶化した蛍光体１１２と、アモルファスカー
ボン等よりなる蛍光体１１２を支持するための基材１１
１と、アルミニウム薄膜よりなる蛍光体１１２で変換さ
れた光を後述するセンサパネル１００側へ反射する反射
層１１４と、基材１１１と反射層１１４との間に形成さ
れたＳｉＮ_Xなどからなる絶縁層１１５と、蛍光体１１
２等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１１３
とを備えている。

【００５３】ＳｉＮ_X中のシリコンとアモルファスカー
ボンの炭素は強固な結合が作られるため、密着力が高
い。さらに、ＳｉＮ_Xとアルミニウム薄膜との間もシリ
コン系薄膜とアルミニウムとの密着になるので、半導体
でも実績のあるように密着力が高い状態を作り出すこと
が可能となるものである。

【００５４】当然、ＳｉＮ_Xは絶縁性と耐熱性とを有し
ているので、アモルファスカーボン基材１１１とアルミ
ニウム薄膜１１４とは電気的に絶縁される。

【００５５】また、図１において、１００はセンサパネ
ルであり、ガラス基板１０１と、アモルファスシリコン
を用いたフォトセンサー及びＴＦＴからなる光電変換素
子部１０２と、光電変換素子部１０２で変換された電気
信号を伝送する配線部１０３と、配線部１０３を伝送さ
れた電気信号を外部に取り出す電極取り出し部１０４
と、窒化シリコン等よりなる第一の保護層１０５と、ポ
リイミド等よりなる第二の保護層１０６とを備えてい
る。

【００５６】センサパネル１００とシンチレータ１１０
とは、接着剤１２１により貼り合わされ、その周囲を封
止材１２２によって封止されている。なお、光電変換素
子部１０２は、蛍光体層１１２からの可視光を検知でき
る物であればよく、センサーとしてはアモルファスシリ
コンなどからなるＭＩＳ型のものやＰＩＮ型のもの、ス
イッチとしては、ＴＦＴやＰＩＮ型ダイオードスイッチ
のものでもよい。更にはＣＭＯＳセンサーやＣＣＤ撮像
素子を用いてもかまわない。この場合、基板１０１はク
リスタルシリコンを用いることになる。

【００５７】また、図１に示す放射線検出装置を用途に
応じて複数枚タイリングしてもよい。さらに、シンチレ
ータパネル１１０は、図１の上から、基材１１１、絶縁
層１１５、反射層１１４、蛍光体１１２の順になるよう
に積層している場合を例に図示しているが、反射層１１
４、絶縁層１１５、基材１１１、蛍光体１１２の順にな
るように積層してもよい。

【００５８】図２は、図１に示す放射線検出装置の製造
工程図である。鏡面に研磨されたアモルファスカーボン
などからなる基材１１１を一度洗浄・乾燥し、スパッタ
法等により、絶縁層１１５であるＳｉＮ_X薄膜を約３０
０ｎｍの厚さで成膜する（図２（ａ））。絶縁層１１５
の成膜は、ＣＶＤ(化学気相成長法)によっても可能であ
る。

【００５９】つぎに、スパッタ法等で絶縁層１１５上に
反射層１１４としてアルミニウム薄膜を約３００ｎｍの
厚さで成膜する（図２（ｂ））。反射層１１４の成膜方
法は、真空蒸着法や電子ビーム（ＥＢ）法などによって
も可能である。絶縁層１１５と反射層１１４との成膜は
同じ成膜装置で連続的に行なえば、それぞれの成膜ごと
に成膜チャンバーから取り出すよりは、ゴミ等の影響に
よる不良を防止することができるので望ましい。

【００６０】つぎに、蛍光体層１１２としてアルカリハ
ライドの蛍光体を反射層１１４上に２００℃以上の温度
で柱状結晶させた後、全体を保護層１１３で被覆して図
１のシンチレータ１１０が出来上がる。保護層１１３
は、特開２０００−９８４５号公報にあるように、耐湿
性の高いパリレン等のＣＶＤ膜を用いるのが望ましい。

【００６１】本実施形態では、絶縁層１１５としてＳｉ
Ｎ_Xの例を示したが、ＳｉＮ_X以外にもＳｉＯ_Xなどのシ
リコン化合物やテトラアルキルシラン(Ｓｉ−ＯＲ、Ｒ
＝ＣＨ ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₇）などのシリコンを主体とし
た絶縁層や、金属酸化膜を用いてもかまわない。絶縁層
１１５にシリコン化合物を用いた場合には、膜厚をでき
る限り厚くする方がよいが、厚すぎると内部応力による
剥がれを起こす場合があるので、好適には、数１０ｎｍ
から数１００ｎｍにするとよい。

【００６２】また、本実施形態では、反射層１１４とし
て、アルミニウム薄膜を用いる場合を例に説明したが、
蛍光体が発光する波長によっては、アルミニウム合金、
銀、銀合金、銅、金などの他の金属層を用いてもよい。

【００６３】つぎに、図１に示す放射線検出装置の動作
について説明する。

【００６４】図１の上部から放射線を入射すると、この
放射線は基材１１１、絶縁層１１５、及び反射層１１４
を透過し、蛍光体層１１２で吸収される。蛍光体層１１
２は吸収した放射線の強度に応じた光量で可視光を発光
する。

【００６５】この可視光は、光電変換素子部１０２で電
気信号に変換され、ＴＦＴのオン／オフの切り替えに従
って、配線１０３に出力される。各配線１０３に出力さ
れた電気信号は、電極取り出し部１０４を通して外部に
読み出される。外部では図示しない処理装置で、表示部
に表示等される２次元のデジタル画像を得るための処理
がされる。こうして、放射線検出装置に入射された放射
線情報を変換して、外部で２次元のデジタル画像を得る
ことができる。

【００６６】（実施形態２）図３は、本発明の実施形態
２の放射線検出装置に係るシンチレータ２１０の断面図
である。本実施形態では、絶縁層１１５にポリイミドを
用いており、基材１１１の表面を、絶縁層１１５との密
着性を良好にするために粗らして、絶縁層１１５と基材
１１１との間はアンカー効果による密着力が得られるよ
うにしている。

【００６７】なお、図３において図１と同様の部分には
同一符号を付している。また、センサパネル１００につ
いては、図１と同様である。

【００６８】基材１１１上は平坦ではないが、絶縁層１
１５の表面は、塗布した際、平坦化されるため、反射層
１１４を平坦に形成することが可能となり、反射層１１
４の表面を鏡面反射にすることができる。絶縁層１１５
は、より平坦化させるために膜厚を基材１１１表面の粗
さよりも充分に厚く取る必要がある。好適な厚さとして
は、１μｍ〜２０μｍ程度である。

【００６９】さらに、絶縁層１１５と反射層１１４との
間は、反射層１１４を成膜する前に、逆スパッタ等の処
理を行っておけば、必要な密着力は確保できるものであ
る。当然、ポリイミドは耐熱性絶縁膜なので、導電性を
有する基材と反射層とを電気的に絶縁することができ
る。

【００７０】図４は、図３に示すシンチレータの製造工
程図である。表面を所望の粗さにした状態で処理された
アモルファスカーボンなどからなる基材１１１を一度洗
浄・乾燥し、スピンコート法等により、絶縁層１１５で
あるポリイミドを約数μｍの厚さで塗布・キュアする
（図４（ａ)）。絶縁層１１５の塗布は、スリットを設
けたノズルからの噴出し法やスプレー法によっても可能
である。

【００７１】つぎに、スパッタ法等で絶縁層１１５上に
反射層１１４としてアルミニウム薄膜を約３００ｎｍの
厚さで成膜する（図４（ｂ)）。反射層１１４の成膜に
あたっては、絶縁層１１５であるポリイミドとの密着性
を更に強化するため、直前に逆スパッタ等の表面処理を
施すとよい。反射層１１４の成膜方法は、真空蒸着法や
ＥＢ法などによっても可能である。

【００７２】つぎに、蛍光体層１１２としてアルカリハ
ライドの蛍光体を反射層１１４上に２００℃以上の温度
で柱状結晶させた後、全体を保護層１１３で被覆して図
３のシンチレータ２１０が出来上がる。

【００７３】本実施形態では、絶縁層１１５としてポリ
イミドの例を示したが、これ以外にもジビニルシロキサ
ンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシルセスキオキサン
系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポ
リエーテルイミド、芳香族ポリエステル等を用いてもよ
い。さらに、基材１１１に用いる材料との密着性のよい
樹脂であれば粗らす必然性はない。

【００７４】図３に示すシンチレータ２１０は、図１に
示すものに比べて、絶縁層１１５を厚く（数μｍ〜２０
μｍ）形成することができるので、異物等による絶縁破
壊に対しては強い構造となるというメリットと、基材１
１１を鏡面研磨する必要がない分、コストが安いという
メリットがある。

【００７５】（実施形態３）図５は、本発明の実施形態
３の放射線検出装置に係るシンチレータ３１０の断面図
である。本実施形態では、絶縁層１１５にジビニルシロ
キサンビスベンゾブテン系樹脂(以下、「ＢＣＢ」と称
する。)を用いており、絶縁層１１５と反射層１１４と
の間にＳｉＮ_X等よりなる第二の絶縁層１１６を設けて
いる。なお、図５において図３と同様の部分には同一符
号を付している。また、センサパネル１００について
は、図１と同様である。

【００７６】図５に示すシンチレータ３１０は、図３に
示すものと同様に、基材１１１の表面を、絶縁層１１５
との密着性を良好にするために粗らしており、絶縁層１
１５の表面も平坦である。絶縁層１１５の膜厚も図３と
同様に決めればよく、好適な厚さは、１μｍ〜１０μｍ
程度である。

【００７７】半導体分野ではＳｉＮ_X等と、ＢＣＢとの
間の密着度が高いとされているため、第二の絶縁層１１
６としてＳｉＮ_X等を用いると、絶縁層１１５の材料で
あるＢＣＢとの接合を強固とすることができる。さら
に、ＳｉＮ_Xは、耐湿性の高い膜であるため、耐湿層と
しても機能する。ＢＣＢもＳｉＮ_Xも絶縁材料なので、
導電性を有する基材と反射層との間の電気的絶縁も確保
される。当然両材料とも２００℃以上の耐熱性を有して
いるので、放射線検出装置の製造を困難とはしない。

【００７８】図６は、図５に示す放射線検出装置の製造
工程図である。表面をある程度粗らした状態で処理され
たアモルファスカーボンなどからなる基材１１１を一度
洗浄・乾燥し、スピンコート法等により、絶縁層１１５
であるＢＣＢを約数μｍの厚さで塗布・キュアする（図
６（ａ））。絶縁層１１５の塗布は、スリットを設けた
ノズルからの噴出し法やスプレー法によっても可能であ
る。

【００７９】つぎに、絶縁層１１５上にスパッタ法等
で、第二の絶縁層１１６としてＳｉＮ _Xを成膜する（図
６（ｂ））。ＳｉＮ_Xは、ＣＶＤによる成膜でもかまわ
ない。

【００８０】つぎに、スパッタ法等で第二の絶縁層１１
６上に反射層１１４を約３００ｎｍの厚さで成膜する
（図６（ｃ）)。反射層１１４の成膜にあたっては、第
二の絶縁層１１６であるＳｉＮ_Xとの密着性を更に強化
するため、直前に逆スパッタ等の表面処理を施すとよ
い。反射層１１４の成膜方法は、真空蒸着法やＥＢ法な
どによっても可能である。

【００８１】つぎに、蛍光体層１１２としてアルカリハ
ライドの蛍光体を反射層１１４上に２００℃以上の温度
で柱状結晶させた後、全体を保護層１１３で被覆して図
５のシンチレータ３１０が出来上がる。

【００８２】本実施形態では、絶縁層１１５には今まで
説明した種々の材料を用いることができる。さらに、基
材１１１の材料であるアモルファスカーボンなどとの密
着性のよい樹脂であれば、基材１１１の表面は粗らす必
然性はない。

【００８３】また、本実施形態では、第二の絶縁層１１
６として、ＳｉＮ_Xを用いる場合を例に説明したが、こ
れ以外にも、ＳｉＯ_Xなどのシリコン系絶縁膜や、金属
酸化膜を用いてもよい。

【００８４】図５に示すシンチレータ３１０は、第二の
絶縁層１１６を形成することにより、図３に示すものよ
りも、更に耐湿性を向上させることができる。

【００８５】（実施形態４）図７は、本発明の実施形態
４の放射線検出装置に係るシンチレータ４１０の断面図
である。本実施形態では、絶縁層１１５及び第二の絶縁
層１１６の各材料を共にシリコン系とし、絶縁層１１５
にはアモルファスカーボンとの結合では構造乱れを最小
限にすることができるＳｉ−Ｃ結合を有するＳｉＣ_X膜
を、第二の絶縁層１１６には反射層１１４との密着性の
よいＳｉＯ_X膜を用いている。なお、図７において図３
と同様の部分には同一符号を付している。また、センサ
パネル１００については、図１と同様である。

【００８６】図７に示すシンチレータ４１０は、図１に
示すものと同様に、基材１１１の表面を、鏡面仕上げし
ている。絶縁層１１５は、上記のようにＳｉ−Ｃ結合を
有するＳｉＣ_Xを用いているので、基材１１１との密着
力を高めることができる。また、当然に、ＳｉＯ_XとＳ
ｉＣ_Xとは共にシリコン系材料なので、第二の絶縁層１
１６と絶縁層１１５との密着力はもともとよい。さら
に、ＳｉＯ_Xとアルミニウムとは半導体分野では実績の
ある構成であるので、密着度に優れている。さらに、Ｓ
ｉＣ_XとＳｉＯ_Xの組成を漸進的に変化させれば、層間の
界面を無くすことができ、密着力を一層向上させること
ができる。

【００８７】但し、ＳｉＣの体積抵抗率は１×１０^-4Ω
ｃｍと低いが、ＳｉＯ₂に絶縁性を有するため、ＳｉＣ
とＳｉＯ₂の２層を構成することで、絶縁層として機能
するものである。

【００８８】なお、本実施形態でも実施形態１等と同
様、反射層１１４としてはアルミニウム薄膜以外にアル
ミ合金、銀、銀合金、銅、金を用いることもできる。第
二の絶縁層１１６としては、反射層１１４の材料に応じ
て密着度などを考慮して変更してもよく、実施形態１で
説明したようにシリコン系以外の材料を用いてもよい。

【００８９】図８は、図７に示す放射線検出装置の製造
工程図である。表面を鏡面仕上げしたアモルファスカー
ボンなどからなる導電性を有する基材１１１を一度洗浄
・乾燥し、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄＋ＣＨ₄のガスを流しな
がらプラズマで分解して絶縁層１１５であるＳｉＣ_Xを
形成する（図８（ａ））。

【００９０】つぎに、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄＋Ｈ₂Ｏのガ
スを流しながら絶縁層１１５上に第二の絶縁層１１６で
あるＳｉＯ_Xを成膜する（図８（ｂ））。絶縁層１１５
と第二の絶縁層１１６との密着力を更に向上させる方法
として、放電を続けながらガスの組成をＳｉＨ₄＋ＣＨ₄
からＳｉＨ₄＋Ｈ₂Ｏへと漸進的に変更してもかまわな
い。

【００９１】つぎに、スパッタ等の方法でＳｉＯ_X上に
反射層１１４としてアルミニウム薄膜を約３００ｎｍの
厚さで成膜する（図８（ｃ））。反射層１１４の成膜に
あたっては、第二の絶縁層１１６の材料であるＳｉＯ_X
との密着性を更に強化するため、直前に逆スパッタ等の
表面処理を施すとよい。反射層１１４の成膜方法は、真
空蒸着法やＥＢ法などを用いてもよい。

【００９２】つぎに、蛍光体層１１２としてアルカリハ
ライドの蛍光体を反射層１１４上に柱状結晶させた後、
全体を保護層１１３で被覆して図７のシンチレータ４１
０が出来上がる。

【００９３】本実施形態では、絶縁層１１５は下地とな
る基材１１１の材料との密着のよいものを、第二の絶縁
層１１６は上層となる反射層１１４の材料との密着性の
よいものを選択しているため、密着力が向上する。

【００９４】さらに、本実施形態では、絶縁層１１５と
第二の絶縁層１１６との組成を漸進的に変化させること
で、より強固な密着力を実現している。

【００９５】（実施形態５）図９は、本発明の実施形態
５のＸ線診断システムへ模式的な構成を示すブロック図
である。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０
は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過
し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置６０４０に入
射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の
情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して蛍光体は発
光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報
は、ディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０
により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観
察できる。

【００９６】また、この情報は電話回線６０９０等の伝
送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタール
ームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディス
ク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が
診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６
１００によりフィルム６１１０に記録することもでき
る。

【００９７】なお、本実施形態では、放射線検出装置
を、Ｘ線診断システムへ適用する場合について説明した
が、たとえば非破壊検査装置などの放射線撮像システム
にも適用することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
導電性を有する基材によって反射層が電気化学的に腐食
されることがなくなるので、放射線検出装置の信頼性を
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の放射線検出装置の模式的
な断面図である。

【図２】図１に示す放射線検出装置の製造工程図であ
る。

【図３】本発明の実施形態２の放射線検出装置に係るシ
ンチレータの断面図である。

【図４】図３に示すシンチレータの製造工程図である。

【図５】本発明の実施形態３の放射線検出装置に係るシ
ンチレータの断面図である。

【図６】図５に示す放射線検出装置の製造工程図であ
る。

【図７】本発明の実施形態４の放射線検出装置に係るシ
ンチレータの断面図である。

【図８】図７に示す放射線検出装置の製造工程図であ
る。

【図９】本発明の実施形態５のＸ線診断システムへ模式
的な構成を示すブロック図である。

【符合の説明】

１００センサパネル１０１ガラス基板１０２光電変換素子部１０３配線部１０４電極取り出し部１０５窒化シリコン等よりなる第一の保護層１０６ポリイミド等よりなる第二の保護層１１０，２１０，３１０，４１０シンチレータ１１１基材１１２柱状の蛍光体よりなる蛍光体層１１３有機樹脂等よりなる保護層１１４反射層１１５絶縁層１１６第二の絶縁層１２１透明な接着剤よりなる接着層１４０封止部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体層を支持するための導電性基材
と、前記蛍光体層で変換された光を外部へ出射するため
の反射層とを備えたシンチレータパネルにおいて、前記導電性基材と前記反射層との間に絶縁層を形成して
なることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項２】前記絶縁層は、前記蛍光体層を形成する
際に必要な温度に耐えられるように耐熱性を有している
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータパネル。
【請求項３】前記導電性基材は、アモルファスカーボ
ンを含む材料としていることを特徴とする請求項１又は
２記載のシンチレータパネル。
【請求項４】前記絶縁層は、シリコンを含む材料より
なることを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレー
タパネル。
【請求項５】前記絶縁層は、金属酸化膜よりなること
を特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータパネ
ル。
【請求項６】前記絶縁層は、ポリイミド、ジビニルシ
ロキサンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシルセスキオ
キサン系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルイミド、又は芳香族ポリエステルより
なることを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレー
タパネル。
【請求項７】前記絶縁層は、前記反射層との接触部の
体積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍ以上であることを特徴と
する請求項１から６のいずれか１項記載のシンチレータ
パネル。
【請求項８】前記絶縁層は、少なくとも２００℃の温
度に耐えられることを特徴とする請求項１から７のいず
れか１項記載のシンチレータパネル。
【請求項９】前記導電性基材は、前記絶縁層を形成す
る側の面を凹凸差が０．０２μｍから５μｍとなるよう
に粗らしていることを特徴とする請求項１から８のいず
れか１項記載のシンチレータパネル。
【請求項１０】前記絶縁層と前記反射層との間に、該
絶縁層と異なる第二の絶縁層を形成することを特徴とす
る請求項１から９のいずれか１項記載のシンチレータパ
ネル。
【請求項１１】前記第二の絶縁層は、シリコンを含む
材料よりなることを特徴とする請求項１０記載のシンチ
レータパネル。
【請求項１２】前記第二の絶縁層は、金属酸化膜より
なることを特徴とする請求項１０記載のシンチレータパ
ネル。
【請求項１３】前記第二の絶縁層は、ポリイミド、ジ
ビニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシル
セスキオキサン系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルイミド、又は芳香族ポリエス
テルよりなることを特徴とする請求項１０記載のシンチ
レータパネル。
【請求項１４】前記絶縁層及び前記第二の絶縁層は、
共に化学気相成長法で形成されており、前記絶縁層を所
要の厚さで形成した後に気体の成分を変えて前記第二の
絶縁層を形成することを特徴とする請求項１０から１３
のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
【請求項１５】前記反射層は、アルミニウム、銀、銅
又は金を含む材料であることを特徴とする請求項１から
１４のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
【請求項１６】前記光電変換素子はアモルファスシリ
コン又はクリスタルシリコンにより形成されることを特
徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載のシンチ
レータパネル。
【請求項１７】前記導電性基材は、体積抵抗率が１×
１０¹⁰Ωｃｍ以下の材料からなることを特徴とする請求
項１から１６のいずれか１項記載のシンチレータパネ
ル。
【請求項１８】請求項１から１７のいずれか１項記載
のシンチレータパネルを備えた放射線検出装置であっ
て、前記シンチレータパネル側から出射された光を電気信号
に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子によって
変換された電気信号を伝送する配線部とを有することを
特徴とする放射線検出装置。
【請求項１９】蛍光体層を支持するための導電性基材
と、前記蛍光体層で変換された光を外部へ出射するため
の反射層とを備えたシンチレータパネルの製造方法にお
いて、前記導電性基材と前記反射層との間に、前記蛍光体層の
成膜時の温度に対して耐熱性を有する絶縁層を形成する
工程を有することを特徴とするシンチレータパネルの製
造方法。
【請求項２０】前記絶縁層は、スパッタ法、化学気相
成長法、真空蒸着法、プラズマ重合法、スピンナー法又
はスプレー法によって形成することを特徴とする請求項
１９記載のシンチレータパネルの製造方法。
【請求項２１】さらに、前記導電性基材の表面を粗ら
す工程を備え、前記絶縁層の表面に前記反射層を形成す
ることを特徴とする請求項１９又は２０記載のシンチレ
ータパネルの製造方法。
【請求項２２】請求項１８に記載の前記放射線検出装
置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理
手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号
処理手段からの信号を表示するための表示手段と、前記
信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段
と、前記放射線を発生させるための放射線発生源とを具
備することを特徴とする放射線検出システム。