JP2003075592A - シンチレータ、放射線検出装置及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンチレータパネル１００の電気化学的腐食
を防止する。 【解決手段】 シンチレータパネル１００に、放射線に
基づく光を発生する蛍光体層１０４と、蛍光体層１０４
を支持するための基材１０１と、蛍光体層１０４で変換
された光を反射する反射層１０３と、基材１０１と反射
層１０３との間に形成された絶縁層１０２と、反射層１
０３と蛍光体層１０４との間に形成された接続防止層１
０６と、蛍光体１０４等を外気から保護する保護層１０
５とを備える。

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、放
射線検出装置及びシステムに関し、特に、医療用診断装
置、非破壊検査装置などに用いられるシンチレータ、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、放射線の範疇
に、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も含むものと
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。例えば、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、
例えばＣｓＩを形成すると、数日のうちに反射層に腐食
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
電気化学的腐食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】上記課題を解決するた
め、本発明は、放射線に基づく光を発生する蛍光体層
と、前記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これらの電気的接続を絶つ絶縁
層を形成し、前記反射層と前記蛍光体層との間にこれら
の接続を防止する接続防止層を形成することを特徴とす
る。

【００２５】また、本発明は、放射線に基づく光を発生
する蛍光体層と、前記蛍光体層を支持するための基材と
を備えたシンチレータパネルにおいて、前記基材の放射
線入射面と反対側の面に、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機能を備え、前記反射機能
を備えた面と前記蛍光体層との間にこれらの接続を防止
する接続防止層を備えることを特徴とする。

【００２６】さらに、本発明の放射線検出装置は、上記
シンチレータパネルを備え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を具備することを特徴とする。

【００２８】

【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。

【００２９】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。本実施形態のシンチレ
ータパネルは、導電性基材と反射層との間にこれらの電
気的接続を絶つ絶縁層を備えている。また、蛍光体層と
反射層との間にこれらの接続を防止する接続防止層を備
えている。

【００３０】絶縁層及び接続防止層は、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。

【００３１】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。

【００３２】絶縁層及び接続防止層は、例えば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。

【００３３】また、絶縁層及び接続防止層は、単層でも
多層でもよいが、少なくとも反射層との接触部での体積
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
変化例えば、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３×１０ ⁵Ω
ｃｍ、ＧａＡｓでは７×１０⁷Ωｃｍである。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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基材と反射層との間、あるいは反
射層と蛍光体層と間の絶縁耐熱層として機能するし、密
着性もよい。

【００３７】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。具体的には、ＳｉＯ_x、Ｓ
ｉＮ_x、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｍｇ
Ｏ、ＢｅＯ、ＣｅＯ、ＨｆＯ₂、ＴｈＯ₂、ＵＯ₂、Ｚｒ
Ｏ₂などを用いることができる。

【００３８】ちなみに、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。

【００３９】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、厚さ
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。

【００４０】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。

【００４１】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。ただし、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、例えば逆スパッタを行えば密着力が向上する。

【００４２】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。

【００４３】また、アルカリハライド蛍光体を蒸着した
後に保護層を形成する場合は、温度の制約が緩和される
ので、上記以外の材料として、シリコーン樹脂、ポリパ
ラキシリレン樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹
脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロ
ピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂
などの透光性樹脂を用いることも可能となる。

【００４４】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。

【００４５】（実施形態１） ［構成の説明］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、１００
はシンチレータパネルで、アルカリハライドよりなる柱
状結晶化した蛍光体層１０４と、蛍光体層１０４を支持
するためのアモルファスカーボン等よりなる０．７ｍｍ
〜１ｍｍ程度の厚さの基材１０１と、蛍光体層１０４で
変換された光を後述するセンサパネル１１０側へ反射す
るアルミニウム薄膜よりなる反射層１０３と、基材１０
１と反射層１０３との間に形成されこれらの電気的接続
を絶つＳｉＮ_Xなどからなる絶縁層１０２と、蛍光体１
０４等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１０
５と、反射層１０３と蛍光体層１０４との間に形成され
これらの接続を防止するポリイミドなどの接続防止層１
０６とを備えている。

【００４６】また、図１において、１１０はセンサパネ
ルであり、ガラス基板１１１と、アモルファスシリコン
を用いたフォトセンサ及びＴＦＴからなる光電変換素子
部１１２と、光電変換素子部１１２で変換された電気信
号を伝送する配線部１１３と、配線部１１３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１１４と、
窒化シリコン等よりなる第１保護層１１５と、ポリイミ
ド等よりなる第２保護層１１６とを備えている。

【００４７】センサパネル１１０とシンチレータパネル
１００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１１２は、蛍光体層１０４からの可視光を検
知できるものであればよく、センサ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。

【００４８】更には、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ撮像素子
を用いてもかまわない。この場合、基材１１１はクリス
タルシリコンを用いることになる。なお、反射層１０３
は、アルミニウム薄膜に限定されず、蛍光体層１０４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。

【００４９】［接続防止層１０６の厚さの説明］ところ
で、接続防止層１０６を薄くしすぎると、製造段階で接
続防止層１０６の下部又は上部にゴミが付着したとき
に、このゴミによって接続防止層１０６がピンホールや
クラックなどのように部分的に破損したり、接続防止層
１０６が形成されない領域が生じて、反射層１０３と蛍
光体層１０４との絶縁性が保てない場合がある。接続防
止層１０６に形成ムラができる場合も同様である。

【００５０】一方、接続防止層１０６を厚くしすぎる
と、解像力が低下したり、輝度が低下したり、基材１０
１にソリが生じるなどの問題もある。特に、基材１０１
にソリが生じると、シンチレータパネル１００とセンサ
パネル１１０とを貼り合わせるときに、これらの間に気
泡が入り込み、充分な接着ができない場合がある。

【００５１】このように、接続防止層１０６の厚さは、
薄すぎても厚すぎても種々の問題が生じることになる。

【００５２】図７は、接続防止層１０６の最適な厚さを
決定するための浸漬実験の様子を示す図である。図７に
は、絶縁層１０２，反射層１０３，接続防止層１０６を
備えた基材１０１を、２ＮのＣｓＩ水溶液２１１を充填
したビーカ２２２に浸漬した様子を示している。

【００５３】この実験は、ＣｓＩ水溶液２１１によっ
て、反射層１０３が腐食し始めるまでに要する時間を求
めるというものである。この時間は、実体顕微鏡でサン
プルの反射層１０３表面を観察し、一箇所でも反射層１
０３に穴が確認されるまでの時間とする。

【００５４】接続防止層１０６の厚さは０μｍ〜５μｍ
で変化させている。ちなみに接続防止層１０６の厚さ
は、接続防止層１０６に段差を設け、段差部をレーザー
顕微鏡(キーエンスＶＫ−８５００)で観測することで確
認を行った。サンプルは実際のシンチレータパネル１０
０を形成する環境と同じクリーンルーム内で形成した。

【００５５】図８は、接続防止層１０６の厚さと反射層
１０３の腐食開始時間との関係を示す図である。図８に
示すように、接続防止層１０６の厚さが、１μｍを超え
て、大きく立ち上がり２μｍ以上で安定する。このこと
から、接続防止層１０６の厚さの下限は、２μｍとする
と好ましいことが判明した。

【００５６】つぎに、我々は、接続防止層１０６の厚さ
が解像度に与える影響を、ＣＴＦ(contrast transfer f
unction)という評価法を用いて調査した。

【００５７】図９は、接続防止層１０６の厚さと解像度
との関係を示す図である。図９の横軸には接続防止層１
０６の厚さを示し、縦軸には接続防止層１０６の厚さを
０μｍとしたときのＣＴＦ値を１とした相対的なＣＴＦ
値を示している。

【００５８】図９に示すように、接続防止層１０６の厚
さが０μｍ〜１０μｍ程度のときにはＣＴＦはほぼフラ
ットで、それ以上の厚さになるとＣＴＦは、徐々に低下
してくる。このことから、接続防止層１０６をあまり厚
くしすぎると、充分な解像度が得られないことが判明し
た。

【００５９】つづいて、接続防止層１０６の厚さが輝度
に与える影響を、シミュレーションと実験とによって調
査した。

【００６０】図１０は、接続防止層１０６の厚さと輝度
との関係についての実験結果を示す図である。図１０の
横軸には接続防止層１０６の厚さを示し、縦軸には接続
防止層１０６の厚さを０μｍとしたときの輝度値を１と
した相対的な輝度値を示している。図１０に示すよう
に、接続防止層１０６が厚くなると、輝度は僅かに低下
することが判明した。

【００６１】図１１は、接続防止層１０６の厚さと輝度
との関係についてのシミュレーション結果を示す図であ
る。このシミュレーションは、蛍光体層１０４から接続
防止層１０６に入射し、反射層１０３で反射され、再び
蛍光体層１０４に戻る光の強度を反射率としてフレネル
法で求めたものである。

【００６２】図１１のＸ軸には光の波長、Ｙ軸には接続
防止層１０６の厚さ、Ｚ軸には接続防止層反射率を示し
ている。

【００６３】図１１には、反射率８０％近傍で波打ちな
がらのフラットになった領域がある。この領域では、接
続防止層１０６の消衰係数ｋはほぼ０であり、反射率が
多重反射の影響だけで接続防止層１０６の厚さにはほと
んど依存しない。

【００６４】また、波長が５００ｎｍあたりになると、
接続防止層１０６の厚さに拘わらず反射率は低下し始め
る。ただし、接続防止層１０６が厚いほど反射率の低下
は著しい。このように反射率が低下する領域では、接続
防止層１０６の消衰係数ｋは０でなく、反射率が接続防
止層１０６の厚さに依存することを意味する。

【００６５】ちなみに、本実験では、ＣｓＩはＴｌドー
プしたものものを用いた。これの最大ピーク波長は５９
０ｎｍであり、図１１からわかるように消衰係数ｋはほ
ぼ０であるため、輝度に対してはほとんど影響がないも
のと考えられる。

【００６６】つまり、消衰係数ｋ≠０の影響はほとんど
無視できるのである。ただし、図１０の実測値が接続防
止層１０６の厚さと共に僅かに低下していくのは、発光
スペクトルのこの波長領域の僅かな成分が、消衰係数ｋ
≠０の影響を僅かながら受けて吸収されるからと考えら
れる。

【００６７】また、接続防止層１０６が厚くなると、基
材１０１にはソリが生じる。同様に、絶縁層１０２が厚
くなっても基材１０１にはソリが生じる。基材１０１は
０．７ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのものを用いると、この
ソリも絶縁層１０２と接続防止層１０６との厚さの和が
２０μｍを超えると目視で確認できる。

【００６８】基材１０１に目視で確認できるほどのソリ
が生じると、シンチレータパネル１００とセンサパネル
１１０との貼り合わせの際に、これらの間に気泡が入り
込む。

【００６９】ちなみに、接続防止層１０６の厚さを１５
μｍとしたときの解像度は、図９に示すように、この厚
さを半分の７．５μｍとしたときからほぼ２割低下す
る。よって、高精度な画像が求められる分野でなけれ
ば、この程度の解像度の低下は問題ないと考える。

【００７０】一方、輝度は、図１０に示すように、接続
防止層１０６の厚さを半分の７．５μｍとしたときとほ
ぼ同じであり、問題がないと考える。

【００７１】このことから、接続防止層１０６の厚さの
上限は、基材１０１として０．７ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚
さのアモルファスカーボンを材料としたものを用いる
と、１５μｍとすると好ましいことが判明した。

【００７２】［製造方法の説明］まず、基材１０１とな
るアモルファスカーボンなどの鏡面を研磨し、その後こ
れを一度洗浄・乾燥し、スパッタ法、ＣＶＤ法(化学気
相成長法)等により、絶縁層１０２となるＳｉＮ_X薄膜を
約３００ｎｍの厚さで成膜する。

【００７３】つぎに、スパッタ法等で絶縁層１０２上に
反射層１０３となるアルミニウム薄膜を約３００ｎｍの
厚さで成膜する。反射層１０３の成膜にあたっては、絶
縁層１０２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１０３の成膜方法は、真空蒸着法や電子ビーム（Ｅ
Ｂ）法などによっても可能である。

【００７４】つづいて、反射層１０３上にスピンコー
ト、スリットコートなどによって接続防止層１０６とな
るポリイミドなどを塗布し、キュアして硬化する。

【００７５】原料の粘度とコーティング条件によって
は、接続防止層１０６の厚さが２μｍ未満になることも
あるので、その場合は条件を見直すか、コーティングを
複数回行えばよい。

【００７６】ただ、条件をみなして、精度を高めようと
しても、歩留まり等の関係から、接続防止層１０６に微
小なピンホール等が生じることがあるので、コーティン
グを複数回行うようにした方が、このピンホール等を２
回目以降のコーティングで埋め込むことができるという
メリットがある。

【００７７】この作業はゴミの付着を避けなければなら
ないので、クリーンルーム内で行わなければならない。
必要であれば、除電を行う必要がある。

【００７８】絶縁層１０２、反射層１０３の成膜は同じ
成膜装置で連続的に行えば、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。

【００７９】つぎに、蛍光体層１０４となるアルカリハ
ライドの蛍光体を接続防止層１０６上に２００℃以上の
温度で柱状結晶させた後、全体を保護層１０５で被覆し
て図１のシンチレータパネル１００ができる。

【００８０】保護層１０５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。

【００８１】本実施形態では、絶縁層１０２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、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かまわない。

【００８２】絶縁層１０２にシリコン化合物を用いた場
合には、厚さ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。

【００８３】［動作の説明］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。

【００８４】図１の上部から放射線を入射すると、この
放射線は基材１０１、絶縁層１０２、反射層１０３及び
接続防止層１０６を透過し、蛍光体層１０４で吸収され
る。蛍光体層１０４は吸収した放射線量に応じた光量の
可視光を発光する。

【００８５】この可視光は、光電変換素子部１１２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１１３に出力される。各配線１１３に出力さ
れた電気信号は、電極取り出し部１１４を通して外部に
読み出される。

【００８６】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てい
る。

【００８７】（実施形態２）図２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パネル１００の
断面図である。本実施形態では、絶縁層１０２にポリイ
ミドを用いており、基材１０１の表面を、絶縁層１０２
との密着性を良好にするために粗らして、絶縁層１０２
と基材１０１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。

【００８８】なお、図２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、センサパネルについて
は、図１と同様である。

【００８９】基材１０１上は平坦ではないが、絶縁層１
０２の表面は、塗布した際、平坦化されるため、反射層
１０３を平坦に形成することが可能となり、反射層１０
３の表面を鏡面反射にすることができる。絶縁層１０２
は、より平坦化させるために厚さを基材１０１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〜１８μｍ程度である。絶縁層１０２は、ス
ピンコート法、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形成が可能である。

【００９０】さらに、絶縁層１０２と反射層１０３との
間は、反射層１０３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。

【００９１】本実施形態のシンチレータパネル１００
は、図１に示すものに比べて、絶縁層１０２を厚く形成
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１１１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。

【００９２】（実施形態３）図３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パネル１００の
断面図である。本実施形態では、絶縁層１０２を、ジビ
ニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂(以下、「ＢＣ
Ｂ」と称する。)とＳｉＮ_X、ＳｉＯ_Xなどのシリコン系
絶縁膜や、金属酸化膜等との２層構成としている。

【００９３】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、センサパネルについて
は、図１と同様である。

【００９４】このシンチレータパネル１００は、図２に
示すものと同様に、基材１０１の表面を、絶縁層１０２
との密着性を良好にするために粗らしており、絶縁層１
０２の表面も平坦である。絶縁層１０２の厚さも図２と
同様に決めればよく、好適な厚さは、１μｍ〜１０μｍ
程度である。製造方法は、実施形態２と同様である。絶
縁層１０２のＳｉＮ_X等は、ＣＶＤ等によって成膜す
る。

【００９５】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、絶縁層１０２とし
てＳｉＮ_X等を用いると、同じ絶縁層１０２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。

【００９６】なお、絶縁層１０２の各層を、それぞれ接
触する層との密着力の高い材料を用いるとよい。例え
ば、絶縁層１０２のうち基材側の層を、基材１０１の材
料である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とする。反射層１０３側の層を、反射層１０３との密
着性のよいＳｉＯ_Xとする。ちなみに、ＳｉＯ_XとＳｉＣ
_Xとは共にシリコン系材料なので密着力よい。

【００９７】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、ＳｉＣ_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。

【００９８】ただし、ＳｉＣの体積抵抗率は１×１０⁴
Ωｃｍと低いが、ＳｉＯ₂に絶縁性を有するため、Ｓｉ
Ｃ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。

【００９９】なお、ＳｉＣ_X層は、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄
＋ＣＨ₄のガスを流しながらプラズマで分解して基材１
０１に形成し、ＳｉＯ_X層は、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄＋Ｈ
₂Ｏのガスを流しながらＳｉＣ_X層状に成膜すればよい。
ＳｉＣ_X層とＳｉＯ_X層との密着力を更に向上させるに
は、放電を続けながらガスの組成をＳｉＨ₄＋ＣＨ₄から
ＳｉＨ₄＋Ｈ₂Ｏへと漸進的に変更すればよい。

【０１００】（実施形態４）図４は、本発明の実施形態
４に係るシンチレータパネル１００の断面図である。な
お、図４において、図１に示した部分と同様の部分には
同一符号を示している。また、センサパネルについて
は、図１と同様である。

【０１０１】本実施形態では、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金からなる基材１０１の接続防止層１０６側に
鏡面加工を施することによって反射機能を備えている。

【０１０２】接続防止層１０６には、ＢＣＢ、メチルシ
ルセスキオキサン系樹脂又はＰＩを用いている。ＢＣＢ
の最適硬化温度は３００℃以上であるが、本実施形態で
は、接続防止層１０６を基材１０１上に直接形成してい
るので、硬化温度の制約が大幅に緩和されるものであ
る。

【０１０３】ちなみに、アルミニウムの膨張係数は、ガ
ラスやアモルファスカーボンのそれに比べ樹脂に近いた
め、基材１０１の材料として用いると、基材１０１にソ
リが生じにくいというメリットがある。

【０１０４】（実施形態５）図５は、本発明の実施形態
５に係るシンチレータパネル１００の断面図である。図
５には、接続防止層１０６を、０．０３μｍの厚さのＳ
ｉＯ₂よりなるシリコンを含む無機層と、５μｍの厚さ
のポリイミド層とからなる２層構成としている。

【０１０５】なお、図５において、図１に示した部分と
同様の部分には同一符号を示しているが、基材１０１の
材料をガラスとしている。また、センサパネルについて
は、図１と同様である。

【０１０６】反射層１０３側には無機層を形成してい
る。無機層は、有機層に比べ不純物に対するブロッキン
グ性能に優れており、腐食防止効果が高い。

【０１０７】一方、ポリイミド層は無機層に生じたピン
ホール、クラックなどを補修する役目も有することにな
る。

【０１０８】なお、無機層は、スパッタ法等によって形
成した反射層１０３上に、同じチャンバーで連続的にス
パッタ法などの方法でＳｉＯ₂を形成することによって
形成する。なお、ＳｉＯ₂の品質をより向上させるな
ら、ＣＶＤ法で形成してもよい。

【０１０９】なお、接続防止層１０６の各層の材料や組
み合わせは、上記例に限定されるものではなく、各層に
割りあてる機能とプロセスの制約等で決めればよい。

【０１１０】以上、各実施形態では、シンチレータパネ
ル１００とセンサパネル１１０とを貼り合わせて放射線
検出装置を製造する場合を例に説明したが、センサパネ
ル１１０に蛍光体層１０４を蒸着し、その上に反射層１
０３，絶縁層１０２，保護層１０５を順次形成するよう
にしてもよい。

【０１１１】（実施形態６）図６は、本発明の実施形態
６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、実施形態１空のいずれかで説明した放射線検出装置
６０４０に入射する。

【０１１２】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６０
７０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。

【０１１３】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。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各絶縁層を形成したので、反射面の腐食を防止できる。

【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】本発明の実施形態２の放射線検出装置に係るシ
ンチレータパネル１００の断面図である。

【図３】本発明の実施形態３の放射線検出装置に係るシ
ンチレータパネル１００の断面図である。

【図４】本発明の実施形態４に係るシンチレータパネル
１００の断面図である。

【図５】本発明の実施形態５に係るシンチレータパネル
１００の断面図である。

【図６】本発明の実施形態６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。

【図７】接続防止層１０６の最適な厚さを決定するため
の浸漬実験の様子を示す図である。

【図８】接続防止層１０６の厚さと反射層１０３の腐食
開始時間との関係を示す図である。

【図９】接続防止層１０６の厚さと解像度との関係を示
す図である。

【図１０】接続防止層１０６の厚さと輝度との関係につ
いての実験結果を示す図である。

【図１１】接続防止層１０６の厚さと輝度との関係につ
いてのシミュレーション結果を示す図である。

【符合の説明】

１００ シンチレータパネル １０１ 基材 １０２ 絶縁層 １０３ 反射層 １０４ 蛍光体層 １０５ 保護層 １０６ 接続防止層 １１０ センサパネル １１１ ガラス基板 １１２ 光電変換素子部 １１３ 配線部 １１４ 電極取り出し部 １１５ 第１保護層 １１６ 第２保護層 １２１ 接着剤 １２２ 封止材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ (72)発明者 小川 善広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2G083 AA02 AA08 AA10 CC04 CC05 CC07 CC08 DD01 DD11 EE08 2G088 EE01 FF02 GG13 GG16 GG19 GG20 JJ05 JJ09 JJ10 JJ37 KK32 4M118 AA08 AA10 AB01 BA05 BA10 BA14 CA32 CB06 CB11 FB09 FB13 GA10 GD14 HA20 5F088 AB03 AB05 BA11 BB03 BB07 EA04 HA15 HA20 LA08

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線に基づく光を発生する蛍光体層
   と、前記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これらの電気的接
   続を絶つ絶縁層を形成し、 前記反射層と前記蛍光体層との間にこれらの接続を防止
   する接続防止層を形成することを特徴とするシンチレー
   タパネル。
2. 【請求項２】 放射線に基づく光を発生する蛍光体層
   と、前記蛍光体層を支持するための基材とを備えたシン
   チレータパネルにおいて、 前記基材の放射線入射面と反対側の面に、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機能を備
   え、前記反射機能を備えた面と前記蛍光体層との間にこ
   れらの接続を防止する接続防止層を備えることを特徴と
   するシンチレータパネル。
3. 【請求項３】 前記接続防止層は、２μｍ以上の厚さで
   あって、更に前記絶縁層との厚さの和が２０μｍ以下の
   厚さとなるように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。
4. 【請求項４】 前記接続防止層は、前記蛍光体の最大ピ
   ーク波長での消衰係数が１×１０^-5以下であることを特
   徴とする請求項１記載のシンチレータパネル。
5. 【請求項５】 前記絶縁層と前記接続防止層との少なく
   とも一方は、複数層からなることを特徴とする請求項１
   から４のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
6. 【請求項６】 前記絶縁層と前記接続防止層との少なく
   とも一方は、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から５のいずれか１項記載のシンチレータパネ
   ル。
7. 【請求項７】 前記絶縁層と前記接続防止層との少なく
   とも一方は、有機樹脂を含む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。
8. 【請求項８】 前記絶縁層と前記接続防止層との少なく
   とも一方は、シリコンを含む材料からなることを特徴と
   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。
9. 【請求項９】 前記絶縁層と前記接続防止層との少なく
   とも一方は、金属酸化層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。
10. 【請求項１０】 前記絶縁層と前記接続防止層との少な
    くとも一方は、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から６のいずれか１項記載のシンチレー
    タパネル。
11. 【請求項１１】 前記接続防止層は少なくとも２層から
    なり、前記反射層の接する層が無機層であり、前記蛍光
    体層に接する層が有機層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。
12. 【請求項１２】 前記絶縁層と前記接続防止層との少な
    くとも一方は、前記反射層との接触面の体積抵抗率が１
    ×１０¹⁰Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項１か
    ら１１のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
13. 【請求項１３】 前記絶縁層と前記接続防止層との少な
    くとも一方は、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１２のいずれか１項記載
    のシンチレータパネル。
14. 【請求項１４】 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か
    ら１３のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
15. 【請求項１５】 前記導電性基材の前記放射線の入射面
    と反対側の面を、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１
    ４のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
16. 【請求項１６】 少なくとも前記いずれかの絶縁層は、
    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１から１５のいずれか１項記載の
    シンチレータパネル。
17. 【請求項１７】 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
    １６のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
18. 【請求項１８】 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１７のいずれか１項記載のシンチ
    レータパネル。
19. 【請求項１９】 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１８のいずれか１項記載のシンチレータパネ
    ル。
20. 【請求項２０】 請求項１から１９のいずれか１項記載
    のシンチレータパネルを備えることを特徴とする放射線
    検出装置。
21. 【請求項２１】 請求項２０記載の放射線検出装置を具
    備することを特徴とする放射線検出システム。