JP2003287571A

JP2003287571A - シンチレーターパネルおよびその製造方法

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Publication number: JP2003287571A
Application number: JP2002091693A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Nagano; 和美長野; Satoshi Okada; 岡田　　聡; Katsuro Takenaka; 克郎竹中; Tomoyuki Tamura; 知之田村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP4136416B2

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な光変換効率が得られ、高感度で、高鮮鋭
な画像が得られるシンチレーターパネルの提供。【解決手段】放射線を透過させる支持基板、および該放
射線を光に変換する蛍光体層、および耐湿保護層が順に
積層されてなるシンチレーターパネルにおいて、前記支
持基板は実質的に非導電性を有する非導電層と剛性を保
持する剛性保持層から構成される。また、前記支持基板
の両側面は金属防湿層で覆われる。金属防湿層、非導電
層および剛性保持層はプレス成型によって一体成型す
る。金属防湿層として硬質アルミ箔、非導電層としてポ
リイミド樹脂、剛性保持層として炭素繊維強化樹脂が好
ましい。

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ーパネ
ル及びその製造方法に関する。詳しくは、本発明は、医
療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる放射線検出
装置用シンチレーターパネル及びその製造方法に関し、
特に、Ｘ線撮影などに用いられる放射線検出装置用シン
チレーターパネル及びその製造方法に関する。

【０００２】なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、
γ線などの電磁波も、放射線に含まれるものとして説明
する。

【０００３】

【従来の技術】従来、Ｘ線蛍光体をその内部に具備する
蛍光スクリーンと両面塗布感剤とを有するＸ線フィルム
システムが一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。し
かし、最近、Ｘ線蛍光体層と２次元光検出器とを有する
デジタル放射線検出装置の画像特性が良好であること、
データがデジタルデータであるためネットワーク化した
コンピュータシステムに取り込むことによってデータの
共有化が図られるという利点があることから、デジタル
放射線検出装置について盛んに研究開発が行われ、種々
の特許出願もされている。

【０００４】これらデジタル放射線検出装置として、特
許第３１２６７１５号公報には、放射線を透過させる支
持基板上に反射層と金属薄膜の保護層を設け、更に該保
護層上に蛍光体層を設けてなる放射線検出装置用シンチ
レーターパネルが開示されている。該シンチレーターパ
ネルの該蛍光体層と該反射層間に該保護層を設けること
により、該蛍光体層に含まれる成分や水分による変質等
により該反射層の反射膜としての機能が減衰することを
防止するというものである。

【０００５】また、従来型のシンチレーターパネルの例
を図７および８に示す。支持基板１１１上に非導電層１
１５のみ、または非導電層１１５とその上に金属防湿層
１１４が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例で開示さ
れている放射線検出装置のシンチレーターパネルにおい
ては、支持基板にアモルファスカーボンが用いられてい
た。支持基材にアモルファスカーボンを用いる理由は以
下のとおりである。

【０００７】ガラスやＡｌ板に比べ、Ｘ線の吸収が少な
いため、より多くのＸ線を蛍光体層越しに透過させるこ
とができること耐薬品性に優れていること耐熱性に優れていることしかしながら、アモルファスカーボン基板は導電性材料
であるために、単純に基板としてアモルファスカーボン
を用いて反射層の上にアルカリハライドからなる蛍光体
を形成すると、反射層が電気化学的な腐蝕によって変質
し、反射性が減衰してしまうことがあった。また、保護
層の形成には時間がかかりコスト高の原因となっている
うえ、基板材料との材質が異なる場合には形成プロセス
によって変形が生じる問題があった。

【０００８】従って本発明の目的は、蛍光体、特に柱状
の蛍光体を容易に形成できて、均一な光変換効率が得ら
れる、高感度で高鮮鋭な画像を提供できるシンチレータ
ーパネル及びその製造方法を提供することである。

【０００９】更には、本発明の目的は、耐久性の良い放
射線検出装置シンチレーターパネル及びその製造方法を
提供することにある。

【００１０】更には、本発明の目的は、低コストな放射
線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のシンチレーター
パネルは、上記課題の少なくとも一つを解決するもので
あり、放射線を透過させる支持基板、前記放射線を光に
変換する蛍光体層、および耐湿保護層が順に積層されて
なるシンチレーターパネルにおいて、その支持基板の両
側面が金属防湿膜で覆われていることとする。

【００１２】さらに、本発明のシンチレーターパネル
は、前記支持基板が実質的に非導電性を有する非導電層
と剛性を保持する剛性保持層からなることとする。

【００１３】さらに、本発明のシンチレーターパネル
は、前記支持基板の剛性保持層が炭素強化繊維を含有す
る部材からなることとする。

【００１４】さらに、本発明のシンチレーターパネル
は、前記支持基板において、その炭素繊維含有率が不均
一であることとする。

【００１５】また、本発明のシンチレーターパネルの製
造方法は、放射線を透過させる支持基板、前記放射線を
光に変換する蛍光体層、およびが耐湿保護層が順に積層
されてなるシンチレーターパネルであり、前記支持基板
は非導電層と剛体保持層からなり、前記支持基板の両側
面が金属防湿層で覆われているシンチレーターパネルを
製造する方法において、前記剛性保持層、前記非導電
層、および前記金属防湿層を一体一括プレス成型によっ
て積層することとする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を詳細に
述べる。

【００１７】図１は、本発明のシンチレーターパネルの
一実施態様を示す断面図である。１１１は支持基板、１
１４は金属防湿層、１１５は非導電層、１１６は剛性保
持層である。支持基板１１１においては、剛性保持層１
１６が２枚の非導電層１１５に挟まれ、支持基板１１１
の両表面が実質的に電導性がない層となっている。剛性
保持層１１６と非導電層１１５は、互いに層状に完全に
分離された状態の積層体であってもよいし、非導電層の
内部に剛性保持部材が明らかな境界無く存在して剛性保
持層を形成していてもよい。

【００１８】図２は、本発明のシンチレーターパネルの
製造方法を示す図である。剛性保持層１１６は実質的に
導電性を有する部材であって、この剛性保持層１１６の
両表面に非導電層１１５を設けることによって、表面が
実質的に非導電性である支持基板１１１を形成する。支
持基板１１１の両側に、金属防湿層１１４が設けられて
いることによって、プレスの際に均一に力が作用し、好
適に支持基板１１１を作製することが可能となる。

【００１９】図３は本発明のシンチレーターパネルの一
実施態様を製造する他の方法を示す図である。図３にお
いては、非導電層１１５と剛性保持層１１６を複数、積
層して支持基板１１１を形成している。図３に示される
ように、支持基板１１１の両最外表面において、実質的
に非導電層１１５が形成され、この非導電層１１５と接
するように反射層としての特性を有する金属防湿層１１
４が積層されるように、プレス基板による一括プレス成
型によって、金属防湿層つき支持基板１１８が形成され
る。金属防湿層は支持基板１１１の両表面に形成されて
いるが、蛍光体層の設けられていない側に設けられた層
は主に防湿層とし形成されている。また外光がセンサー
内に入るのを防止するような反射層、アースに落として
防磁シールドとして用いることもできる。従って、金属
防湿層としてはピンホールのない層が特に望ましい。ま
た蛍光体層の設けられる側は主に防湿層であると共に反
射層として形成されている。従って反射層としては、放
射線の照射時に蛍光体が変換して発する光を効率よく反
射する高反射率で鏡面性の高い金属面が望ましい。

【００２０】本発明の支持基板の製造方法においては、
プレスによって支持基板を成型している。従って、金属
表面の性状はプレス時に接している面の性状を反映する
ことになる。一般に、プレス時にはプレス機のプレス
面、もしくは、離型フィルムが被プレス基板と接する。
よって、プレス機のプレス成型基板面、もしくは離型用
フィルムのすくなくとも一面は所望の金属防湿層の面性
状と同様な面を設ける。

【００２１】図４は、本発明のシンチレーターパネルを
示す断面図である。ここで、１１２はアルカリハライド
からなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層である。剛
性保持層１１６および非導電層１１５からなる支持基板
１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けた支持基板１
１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍
光体を反射層上に２００℃以上の条件で蒸着させ、柱状
結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、全体を
耐湿保護層１１３で被覆して、シンチレーターパネル１
１０が出来上がる。

【００２２】図５は、本発明のシンチレーターパネルを
示す他の断面図である。ここで、１１２はアルカリハラ
イドからなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層であ
る。剛性保持層１１６および非導電層１１５からなる支
持基板１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けてなる
支持基板１１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結
晶化した蛍光体を反射層上に２００℃以上の条件で柱状
結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、蛍光体
層を形成していない金属防湿層１１４を除く部分を耐湿
保護層１１３で被覆して放射線検出用シンチレーターパ
ネル１１０が出来上がる。

【００２３】金属防湿層は有機材料の層に比べて一般的
に透湿度が小さく、例えば、代表的な有機防湿膜である
パラキシリレン膜であれば３０ｇ／ｍ²・２４ｈ、一般
的な樹脂膜であるエポキシ膜は２５０ｇ／ｍ²・２４ｈ
であるが、金属防湿層の透湿度は０．１ｇ／ｍ²・２４
ｈ（２５μｍ）であって、金属防湿層を形成することに
よる耐湿効果は大きい。従って、蛍光体が設けられてい
ない側は、すでに金属防湿層１１４が設けられ、耐湿効
果が十分な場合には、その上に耐湿保護層１１３をさら
に設けなくてもよい。

【００２４】図６は、前述のシンチレーターパネルを複
数の光電変換素子及びＴＦＴ等の電気素子が配置されて
いる光電変換素子間隙からなる２次元光検出器と貼り合
わされてなる放射線検出装置の断面図である。図６中、
１０１はガラス基板、１０２はアモルファスシリコンを
用いたフォトセンサーとＴＦＴからなる光電変換素子
部、１０３は配線部、１０４は電極取り出し部、１０５
は窒化珪素等よりなる第一の保護層、１０６はポリイミ
ド等よりなる第二の保護層である。１１１は金属防湿層
つき支持基板、１１２は柱状の蛍光体よりなる蛍光体
層、１１３は有機樹脂等よりなる耐湿保護層である。１
０１〜１０６で２次元光検出器１００が構成され、１１
１〜１１６でシンチレーターパネル１１０が構成され
る。１２１は透明な接着剤よりなる接着層、１２２は封
止部である。このように接着層１２１を介して光検出器
１００とシンチレーターパネル１１０を貼り合わせて放
射線検出装置を得る。

【００２５】本発明に用いられる蛍光体支持基板の剛性
保持層として、Ｘ線透過率が高く、高耐熱で、剛性が高
い材料としては、所謂炭素繊維織物を高耐熱樹脂と複合
させて製作した炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）基板を用
いることができる。炭素繊維強化樹脂は、含有される炭
素繊維の太さ、撚り、織り、および複合する樹脂の量に
よって様々な種類があり、所望の剛性を実現する構成が
可能である。一般に炭素繊維強化樹脂基板は、３０〜７
０重量％の炭素繊維を含有しており、炭素繊維が体積中
に占める割合が多く、樹脂が少ない組成のものは強度が
高い。またＣＦＲＰは、アモルファスカーボンなどと比
較して安価に作成することができる。

【００２６】例えば、図３の製造方法に示したように、
剛性保持層と非導電層を複数積層するような場合、中央
部に炭素繊維含有率の多い部材を配置し、その両側に前
記部材より炭素繊維含有率が少ない部材を配置して、支
持基板の最外層に近づくほど炭素繊維含有率が減少して
いく構成とし、支持基板の両表面には炭素繊維が存在し
ないような構成として両表面が非導電層となるようにす
ることができる。また、例えば、炭素繊維含有率が少な
く、表面には炭素繊維が存在しない部材を積層すること
によって支持基板を形成し、実質的に支持基板の両表面
が非導電性となるように構成することもできる。また、
ＣＦＲＰからなる支持基板が１枚のみであっても、金属
防湿層（反射層）が設けられる面を炭素繊維含有率が小
さくなるようにして、金属防湿層の腐食を低減させるこ
とも可能である。

【００２７】また、例えば、剛性保持層として炭素繊維
強化樹脂を用いて基板表面を樹脂で覆うように非導電層
を形成してもよい。この場合は、炭素繊維強化樹脂と同
一の材料で非導電層を形成することにより、両層の密着
性を向上させることができて望ましい。

【００２８】本発明の製造方法としては、一般的な加圧
加熱プレス方法を用いることができる。特に、各構成層
を積層してプレスするので各層間に気泡の巻き込みが発
生しないように脱気が可能な真空プレス方法が望まし
い。

【００２９】本発明に用いられる蛍光体支持基板の非導
電層としては、柱状蛍光体形成時の熱プロセスに耐える
樹脂であればいずれの材料でもよく、例えば、ポリイミ
ド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リアリレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサ
ルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテル
ニトリル樹脂、ビスマレイミド樹脂等があげられる。

【００３０】これら炭素繊維、および樹脂材料は、Ｘ線
透過率が高く蛍光体支持基板に適している金属防湿膜と
しては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、
Ｒｈ、Ｐｔ、およびＡｕなどの、箔として形成できる金
属であればいずれの材料でもよい。特に蛍光体が変換す
る光の波長にたいして反射率の高い金属が望ましい。

【００３１】蛍光体支持基板および蛍光体全体を覆う耐
湿保護層１１３は、防湿保護の目的で設けられているも
のであって該目的にかなうものであればいずれの材料で
もよい。特開２０００−９８４５号公報において開示さ
れた、ポリパラキシリレン等のＣＶＤ膜を用いるのが望
ましい。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の放射線検出装置を実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００３３】（実施例１）図６に示すようにガラス基板
１０１上の非晶質シリコンから成る半導体薄膜によって
光検出素子部（画素部）１０２を形成し、その上にＳｉ
Ｎｘよりなる第一の保護層１０５と、さらにポリイミド
樹脂をスピンコートし、２００℃で６時間硬化させて、
第二の保護層１０６を形成し、光検出器１００を作製し
た。

【００３４】次に、金属防湿層（厚さ２５ミクロンの硬
質アルミ箔）と、ビスマレイド樹脂をマトリックス樹脂
とする炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材炭
素繊維含有率２５％）を併せて６層積層した。積層構成
を表１に示した。

【００３５】

【表１】該積層板を真空加熱加圧プレス機で成型した。プレス機
のプレス面の一方の表面粗さはＲａ０．１、真空雰囲気
は１０１ｋＰａ（７６０ｍｍＨｇ）、プレス温度は２７
０℃、プレス圧は３．０４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）、プレス時間９０分間とした。

【００３６】積層体が形成された支持基板の鏡面性状の
金属防湿層上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化
した蛍光体層１１２を蒸着法によって形成した。全面に
わたってパラキシリレン樹脂よりなる保護層をＣＶＤ法
によって形成し、シンチレーターパネル１１０を得た。
得られたシンチレーターパネルを光検出器に積層して貼
り合わせて、放射線検出装置を形成した。

【００３７】（実施例２）実施例１と同様にして光検出
器１００を作製した。

【００３８】次に、金属防湿層（厚さ２５ミクロンの硬
質アルミ箔）と、ポリイミド樹脂をマトリックス樹脂と
する炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材炭素
繊維含有率６０％）を併せて８層積層した。積層構成を
表２に示した。

【００３９】

【表２】該積層板を真空加熱加圧プレス機で成型した。プレス機
のプレス面の一方の表面粗さはＲａ０．１、プレス温度
は２５０℃、プレス圧は３．０４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／
ｃｍ²）、プレス時間は９０分間とした。

【００４０】次に実施例１と同様にして、柱状蛍光体お
よび耐湿保護層を形成してシンチレーターパネルを構成
したのち、光検出器に積層して貼り合わせ、放射線検出
装置を構成した。

【００４１】これらの実施例１、２のような構成におい
ては、シンチレーターパネルの製造工程で、シンチレー
ターパネルを構成する層が変形しないので、蛍光体層が
所望の厚みで精度良く形成でき、蛍光体層の厚みムラが
なく、蛍光体層の光吸収ムラが軽減されたため、均一性
の高い放射線装置が得られた。

【００４２】さらに以上のようにして作製した放射線検
出装置を、６０℃、９０％の温度・湿度試験槽に１００
０時間保存した。その結果、蛍光体層の位置ずれ、層間
剥離等の外観不良は発生せず、更に反射層の腐蝕による
感度の低下も全く認められず、高信頼性の放射線検出装
置が得られた。

【００４３】（比較例１）実施例１と同様にして光検出
器１００を作製した。

【００４４】次に、蛍光体支持基板（アモルファスカー
ボン基板４５０×４５０ｍｍ厚さ１ｍｍ）に、スパッタ
リング法により反射層としてＡｌ層（厚さ：５０００
Å）を設けた。実施例１と同様にして、柱状蛍光体、耐
湿保護層を設け、シンチレーターパネルを得た。さら
に、実施例１と同様にして放射線検出装置を得た。

【００４５】（比較例２）比較例２と同様にして支持基
板に反射層を設けた後、さらに保護層としてＳｉＮｘ薄
膜３００ｎｍをスパッタ法により形成した。あとは、実
施例１と同様にして放射線検出装置を得た。

【００４６】次に、各比較例で得られた放射線検出装置
を６０℃×９０％×１０００時間の耐久試験の後、画像
に剥離や破損や腐蝕による欠陥の有無を観察したとこ
ろ、比較例１および比較例２ともにアルミニウムの腐蝕
によると思われる画像欠陥が多数発生していた。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果が得られる。

【００４８】シンチレーターパネルの支持基板を構成す
る層が変形しないので、蛍光体層が所望の厚みで精度良
く形成でき、蛍光体層の厚みムラがなく、蛍光体層の光
吸収ムラが軽減されたため、均一性の高い放射線装置が
得られた。

【００４９】シンチレーターパネルの支持基板が一括プ
レスで成型されるため、保護層や反射層を改めて設ける
必要が無く、工程数が削減され、低コストな放射線検出
装置用シンチレーターパネルを実現できた。

【００５０】放射線検出装置として構成したときに、シ
ンチレーターパネルに反りを強制するような応力がかか
ることがなく、蛍光体の剥がれや破損が生じず、特に耐
温度耐久性、耐湿度耐久性が向上した。工程途中でシン
チレーターパネルに反りが発生することがなく、張り合
わせ工程、電機実装部品接続工程、および組み立て工程
において、反りによる位置精度不良が発生することが無
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体
支持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。

【図２】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体
支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面図である。

【図３】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体
支持基板の一実施態様の、他の製造方法を示す断面図で
ある。

【図４】本発明のシンチレーターパネルの、一実施態様
の構成を示す断面図である。

【図５】本発明のシンチレーターパネルの、他の実施態
様の構成を示す断面図である。

【図６】本発明のシンチレーターパネルを用いた放射線
検出装置の一実施態様の構成を示す断面図である。

【図７】従来のシンチレーターパネルにおける蛍光体支
持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）従来のシンチレーターパネルにお
ける蛍光体支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面
図である。

【図９】本発明のシンチレーターパネルを利用するシス
テムを示す図である。

【符号の説明】

１００光検出器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窒化シリコー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シンチレーターパネル１１１支持基板１１２柱状の蛍光体よりなる蛍光体層１１３耐湿保護層１１４金属防湿層１１５非導電層１１６剛性保持層１１７プレス基板１１８金属防湿層つき支持基板１２１透明な接着剤よりなる接着層１２２封止部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹中克郎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 (72)発明者田村知之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） 2G088 EE01 EE29 FF02 FF04 FF05 FF06 GG09 JJ09 JJ37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線を透過させる支持基板、前記放射
線を光に変換する蛍光体層、および耐湿保護層が順に積
層されてなるシンチレーターパネルであって、前記支持
基板の両側面が金属防湿層で覆われていることを特徴と
するシンチレーターパネル。
【請求項２】前記支持基板は実質的に非導電性を有す
る非導電層と剛性を保持する剛性保持層からなることを
特徴とする請求項１に記載のシンチレーターパネル。
【請求項３】前記剛性保持層が炭素強化繊維を含有す
る部材からなることを特徴とする請求項２に記載のシン
チレーターパネル。
【請求項４】前記支持基板の炭素繊維含有率は不均一
であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載
のシンチレーターパネル。
【請求項５】前記金属防湿層の少なくとも一方は、前
記放射線の照射時に蛍光体が発する光を反射するための
反射層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載のシンチレーターパネル。
【請求項６】前記支持基板がＣＦＲＰからなり、反射
層としての前記金属防湿層が設けられている側におけ
る、前記支持基板中の炭素繊維含有率は、前記反射層と
しての前記金属防湿層が設けられている側に対向する側
における、前記支持基板中の前記炭素繊維含有率よりも
小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のシ
ンチレーターパネル。
【請求項７】放射線を透過させる支持基板、前記放射
線を光に変換する蛍光体層、および耐湿保護層が順に積
層されてなるシンチレーターパネルであり、前記支持基
板は非導電層と剛体保持層からなり、前記支持基板の両
側面が金属防湿層で覆われているシンチレーターパネル
を製造する方法において、前記剛性保持層、前記非導電
層、および前記金属防湿層を一体一括プレス成型によっ
て積層することを特徴とするシンチレーターパネルの製
造方法。