JP2004212189A - 放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱処理による反り及び画像ムラを低減することのできる放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】放射線画像変換パネルは、支持体11と、該支持体11上に気相堆積法により形成された蛍光体層12とを備えている。支持体11は、炭素繊維17a〜17dが一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シート16a〜16dが、該炭素繊維強化樹脂シート16a〜16d中の炭素繊維17a〜17dが複数の方向を向くように複数積層されてなるものである。そして、複数の炭素繊維強化樹脂シート16a〜16d中の各炭素繊維17a〜17dの向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層する。
【選択図】 図4
【解決手段】放射線画像変換パネルは、支持体11と、該支持体11上に気相堆積法により形成された蛍光体層12とを備えている。支持体11は、炭素繊維17a〜17dが一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シート16a〜16dが、該炭素繊維強化樹脂シート16a〜16d中の炭素繊維17a〜17dが複数の方向を向くように複数積層されてなるものである。そして、複数の炭素繊維強化樹脂シート16a〜16d中の各炭素繊維17a〜17dの向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層する。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持体と、該支持体上に気相堆積法により形成された輝尽性蛍光体層とを備えた放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、放射線画像を得るために銀塩を使用した、いわゆる放射線写真法が利用されているが、銀塩を使用しないで放射線像を画像化する方法が開発されている。すなわち、被写体を透過した放射線を輝尽性蛍光体に吸収させ、その後、この輝尽性蛍光体をある種のエネルギーで励起してこの輝尽性蛍光体が蓄積している放射線エネルギーを輝尽性蛍光体として放射させ、この蛍光を検出して画像化する方法が開示されている。
具体的な方法としては、支持体上に輝尽性蛍光体層を設けたパネルを用い、励起エネルギーとして可視光線及び赤外線の一方又は両方を用いる放射線画像変換方法が知られている(特許文献1参照)。
【0003】
ところで、近年、高輝度、高感度、高鮮鋭性の輝尽性蛍光体を用いた放射像変換方法として、CsBrなどのハロゲン化アルカリを母体にEuを賦活した輝尽性蛍光体を用いた放射線画像変換パネルが提案されている。特にEuを賦活剤とすることで、従来不可能であったX線変換効率の向上が可能になるとされている。
【0004】
一方、このような輝尽性蛍光体層が形成される支持体の材質としては、例えば特許文献2に開示されているように高分子樹脂、セラミック、ガラス、金属等が使用されている。高分子樹脂は、一般に加工性が良く、放射線吸収性が低く透過率が高いので好ましいが、反面、機械的強度が弱く、耐熱性にも優れない。セラミックやガラス、金属は、耐熱性については十分であるが、放射線吸収性が高く透過率が低いので、パネルとして使用した場合に感度が低下するという問題があった。特に、上述した輝尽性蛍光体層は、支持体上に蒸着法等の気相堆積法により形成するので、支持体としてガラスを使用すると、非常に高い温度条件下でないと輝尽性蛍光体を蒸着させることができず、生産効率が低下するという問題があった。
そこで、本発明者等は、耐熱性樹脂を炭素繊維に含侵させた炭素繊維強化樹脂(CFRP)を支持体として使用することが、上述した問題点を解決するのに有利であると見いだした。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第3,859,527号明細書
【特許文献2】
特許第2899812号明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記支持体は、炭素繊維が一方向に配されてなり、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂が含侵された炭素繊維強化樹脂シートが複数積層され、これら複数の炭素繊維強化樹脂シートを加熱、加圧することによって硬化させたものであり、また、複数の炭素繊維強化樹脂シートは、前記炭素繊維の向きが一方向に揃うように積層されている。
したがって、このような支持体上に、蒸着法により輝尽性蛍光体を蒸着させて輝尽性蛍光体層を形成した場合、CsBr等からなる輝尽性蛍光体層は熱膨張係数が大きく、しかも、炭素繊維強化樹脂シートからなる支持体には蒸着時における残留応力が残存することから、支持体上に輝尽性蛍光体層を形成したパネルは、支持体中の炭素繊維の向きに沿って反るという問題が生じ、また、これが原因で画像ムラとなることがあった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱処理による反り及び画像ムラを低減することのできる放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、支持体と、該支持体上に気相堆積法により形成された輝尽性蛍光体層とを備えた放射線画像変換パネルであって、
前記支持体は、炭素繊維が一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シートが、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が複数の方向を向くように複数積層されてなり、
前記複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されていることを特徴とする。
【0009】
請求項1の発明によれば、前記複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されているので、支持体の表面が均一な面となり、反りを低減することができる。また、これに伴って画像ムラも低減することができる。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載の放射線画像変換パネルにおいて、
前記輝尽製蛍光体層の少なくとも一層が下記一般式(1)で表されるハロゲン化アルカリを母体とする輝尽製蛍光体を含有することを特徴とする。
一般式(1)
M1X・aM2X’2・bM3X”3:eA
[式中、M2はLi、Na、K、Rb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、M2はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNiの各原子から選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、M3はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInの各原子から選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、X、X’、X”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、AはEu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、また、a、b、eはそれぞれ0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<e≦0.2の範囲の数値を表す。]
【0011】
請求項3の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられて、支持体に輝尽性蛍光体を蒸着させる蒸発源と、前記支持体を支持するとともに前記蒸発源に対して回転させることによって該蒸発源からの輝尽性蛍光体を蒸着させる支持体回転機構とを備えた蒸着装置を使用して、請求項1又は2に記載の放射線画像変換パネルを製造する放射線画像変換パネルの製造方法であって、
前記支持体を前記支持体回転機構により支持させるとともに回転させることによって、前記蒸発源から蒸発する輝尽性蛍光体を前記支持体上に蒸着させて、輝尽性蛍光体層を形成することを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明によれば、支持体を支持体回転機構により支持させるとともに回転させることによって、蒸発源から蒸発する輝尽性蛍光体を支持体上に蒸着させて輝尽性蛍光体層を形成するので、支持体上に均一に輝尽性蛍光体層が形成されることとなる。
また、支持体を回転させることによって輝尽性蛍光体を蒸着させるので、蒸着時に残存する残留応力が均一に分散されて、支持体と輝尽性蛍光体層とを備えたパネルの反りをより一層低減することができる。さらに、これに伴って画像ムラも低減することができる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項3に記載の放射線画像変換パネルの製造方法において、
前記蒸発源は、抵抗加熱法により加熱されるものであることを特徴とする。
【0014】
請求項4の発明によれば、蒸発源は、抵抗加熱法により加熱されるものであるので、その他の電子ビーム加熱法、高周波誘導による加熱法等に比して装置全体の構成が比較的簡単で取り扱いが容易、かつ、安価であり、非常に多くの物質に適用可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の放射線画像変換パネルは、図1に示すように、支持体11と、該支持体11上に気相堆積法により輝尽性蛍光体の柱状結晶13及び柱状結晶13の間に形成された間隙14からなる輝尽性蛍光体層12とを備え、必要に応じて該輝尽性蛍光体層12を保護する保護層(図示しない)が設けられている。なお、11aは後述する樹脂層を示している。
【0016】
本発明に係る支持体は、炭素繊維が一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シートが、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が複数の方向を向くように複数積層されてなり、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が等角度の間隔で配されている。これにより、支持体と輝尽性蛍光体層とを備えた本発明の放射線画像変換パネルの反りを低減でき、さらには画像ムラも低減することが可能となる。
【0017】
炭素繊維強化樹脂シートは、多数本の炭素繊維が一方向に配されてなるシートに未硬化の耐熱性樹脂(熱硬化性樹脂)が含侵されたもの、いわゆる一方向プリプレグである。具体的には市販されている炭素繊維(東邦レーヨン(株)製♯132、エポキシ樹脂含侵)が挙げられる。炭素繊維に含侵する樹脂としては、耐熱性樹脂であれば良く、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、ポリイミド等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂やポリイミドは、耐放射線性に優れている点から本発明に好適に用いることができる。
【0018】
そして、本発明の支持体は、上記炭素繊維強化樹脂シートが複数積層されてなるものであり、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が等角度の間隔で配されている。
例えば図4の実施例2に示すように、全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの、25%の炭素繊維強化樹脂シート16a中の炭素繊維17aが0°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16b中の炭素繊維17bが90°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16c中の炭素繊維17cが45°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16d中の炭素繊維17dが−45°方向を向くように積層されている。すなわち、各炭素繊維が45°間隔で配されることになる。
なお、ここでは、炭素繊維強化樹脂シートは全て同様の規格のシートを使用しているので、25%の炭素繊維強化樹脂シートとは、全ての炭素繊維強化樹脂シートの枚数における25%の枚数の炭素繊維強化樹脂シートのことを指す。炭素繊維強化樹脂シート1枚の厚さは50μm〜800μmが好ましく、さらに好ましくは100μm〜400μmである。積層枚数は、4〜40層が好ましく、さらに好ましくは10〜30層である。また、各方向を向く炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂シートは、それぞれ同じ枚数とすることが好ましい。
さらに、炭素繊維の向きは、炭素繊維強化樹脂シートの各辺に対して平行又は垂直となる向きに配された炭素繊維の向きを0°とし、この0°の炭素繊維に対する角度をそれぞれ示している。
【0019】
支持体の製造方法としては、炭素繊維が一方向に配されて、未硬化の熱硬化性樹脂が含侵された炭素繊維強化樹脂シートを、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が所定の向きを向くように複数積層した後、加熱装置に導入して加熱し、ロールを用いて加圧する。これによって、含侵された耐熱性樹脂(熱硬化性樹脂)が硬化して支持体が製造される。
なお、一例として述べた実施例1では、炭素繊維が異なる四方向を向くように積層されていたが、これに限らず、炭素繊維が二方向、三方向、五方向以上を向くように積層されていても良く、三方向以上が好ましい。また、炭素繊維強化樹脂シートを積層していく順番は、特に限定されないが、各方向を向く炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂シートが、それぞれ等間隔で積層されるように規則的に積層していくことが、平滑な面を有する支持体となるので好ましい。
【0020】
支持体には、その表面を平滑な面とするために樹脂層を有することが好ましい。
樹脂層は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラフィン、グラファイト等の化合物を含有することが好ましく、その膜厚は、約5μm〜50μmであることが好ましい。この樹脂層は、支持体の表面に設けても裏面に設けても良いが、本発明のパネルの反りを低減させる点では両面に設けることが好ましい。
また、支持体上に接着層を設ける手段としては、貼合法、塗設法等の手段が挙げられる。
貼合は加熱、加圧ローラを用いて行い、加熱条件としては約80〜150℃が好ましく、加圧条件としては4.90×10〜2.94×102N/cm、搬送速度は0.1〜2.0m/秒が好ましい。
【0021】
本発明に係る輝尽性蛍光体層は、下記一般式(1)で表される輝尽性蛍光体を含有することが好ましい。
一般式(1)
M1X・aM2X’2・bM3X”3:eA[式中、M2はLi、Na、K、Rb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、M2はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNiの各原子から選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、M3はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInの各原子から選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、X、X’、X”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、AはEu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、また、a、b、eはそれぞれ0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<e≦0.2の範囲の数値を表す。]
【0022】
上記一般式(1)で表される輝尽性蛍光体において、M1は、Na、K、Rb及びCs等の各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子を表し、中でもRb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属原子が好ましく、さらに好ましくはCs原子である。
【0023】
M2は、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNi等の各原子から選ばれる少なくとも1種の二価の金属原子を表すが、中でも好ましく用いられるのは、Be、Mg、Ca、Sr及びBa等の各原子から選ばれる二価の金属原子である。
【0024】
M3は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びIn等の各原子から選ばれる少なくとも1種の三価の金属原子を表すが、中でも好ましく用いられるのはY、Ce、Sm、Eu、Al、La、Gd、Lu、Ga及びIn等の各原子から選ばれる三価の金属原子である。
【0025】
Aは、Eu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子である。
【0026】
輝尽性蛍光体の輝尽発光輝度向上の観点から、X、X’及びX”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子を表すが、F、Cl及びBrから選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子が好ましく、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子が更に好ましい。
【0027】
また、一般式(1)において、b値は0≦b<0.5であるが、好ましくは、0≦b<10―2である。
【0028】
本発明の一般式(1)で表される輝尽性蛍光体は、例えば以下に述べる方法により製造される。
蛍光体原料としては、
(a)NaF、NaCl、NaBr、NaI、KF、KCl、KBr、KI、RbF、RbCl、RbBr、RbI、CsF、CsCl、CsBr及びCsIから選ばれる少なくとも1種もしくは2種以上の化合物が用いられる。
【0029】
(b)MgF2、MgCl2、MgBr2、MgI2、CaF2、CaCl2、CaBr2、CaI2、SrF2、SrCl2、SrBr2、SrI2、BaF2、BaCI2、BaBr2、BaBr2・2H2O、BaI2、ZnF2、ZnCl2、ZnBr2、ZnI2、CdF2、CdCl2、CdBr2、CdI2、CuF2、CuCl2、CuBr2、CuI、NiF2、NiCl2、NiBr2及びNiI2の化合物から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の化合物が用いられる。
【0030】
(c)前記一般式(1)において、Eu、Tb、In、Cs、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMg等の各原子から選ばれる金属原子を有する化合物が用いられる。
【0031】
上記の数値範囲の混合組成になるように前記(a)〜(c)の蛍光体原料を秤量し、純水にて溶解する。
この際、乳鉢、ボールミル、ミキサーミル等を用いて充分に混合しても良い。
次に、得られた水溶液のpH値Cを0<C<7に調整するように所定の酸を加えた後、水分を蒸発気化させる。
次に、得られた原料混合物を石英ルツボあるいはアルミナルツボ等の耐熱性容器に充填して電気炉中で焼成を行う。焼成温度は500〜1000℃が好ましい。焼成時間は原料混合物の充填量、焼成温度等によって異なるが、0.5〜6時間が好ましい。
焼成雰囲気としては少量の水素ガスを含む窒素ガス雰囲気、少量の一酸化炭素を含む炭酸ガス雰囲気等の弱還元性雰囲気、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の中性雰囲気あるいは少量の酸素ガスを含む弱酸化性雰囲気が好ましい。
【0032】
なお、前記の焼成条件で一度焼成した後、焼成物を電気炉から取り出して粉砕し、しかる後、焼成物粉末を再び耐熱性容器に充填して電気炉に入れ、前記と同じ焼成条件で再焼成を行えば輝尽性蛍光体の発光輝度を更に高めることができ、また、焼成物を焼成温度より室温に冷却する際、焼成物を電気炉から取り出して空気中で放冷することによっても所望の輝尽性蛍光体を得ることができるが、焼成時と同じ、弱還元性雰囲気もしくは中性雰囲気のままで冷却しても良い。
【0033】
また、焼成物を電気炉内で加熱部より冷却部へ移動させて、弱還元性雰囲気、中性雰囲気もしくは弱酸化性雰囲気で急冷することにより、得られた輝尽性蛍光体の輝尽による発光輝度をより一層高めることができ好ましい。
【0034】
また、本発明の輝尽性蛍光体層は気相堆積法によって形成される。
輝尽性蛍光体の気相堆積法としては、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、その他を用いることができるが、本発明では特に蒸着法が好ましい。
【0035】
以下、本発明に好適な蒸着法について説明する。なお、ここでは図3に示す蒸着装置を使用して支持体に輝尽性蛍光体を蒸着するので、蒸着装置の説明とともに説明する。
図3に示すように、蒸着装置1は、真空容器2と、該真空容器2内に設けられて支持体11に蒸気を蒸着させる蒸発源3と、支持体11を保持する支持体ホルダ4と、該支持体ホルダ4を蒸発源3に対して回転させることによって該蒸発源3からの蒸気を蒸着させる支持体回転機構5と、真空容器2内の排気及び大気の導入を行う真空ポンプ6等を備えている。
【0036】
蒸発源3は、輝尽性蛍光体を収容して抵抗加熱法で加熱するため、ヒータを巻いたアルミナ製のるつぼから構成しても良いし、ボートや、高融点金属からなるヒータから構成しても良い。また、輝尽性蛍光体を加熱する方法は、抵抗加熱法以外に電子ビームによる加熱や、高周波誘導による加熱等の方法でも良いが、本発明では、比較的簡単な構成で取り扱いが容易、安価、かつ、非常に多くの物質に適用可能である点から抵抗加熱法が好ましい。また、蒸発源3は分子源エピタキシャル法による分子線源でも良い。
支持体回転機構5は、例えば、支持体ホルダを支持するとともに支持体ホルダ4を回転させる回転軸5aと、真空容器2外に配置されて回転軸5aの駆動源となるモータ(図示しない)等から構成されている。
また、支持体ホルダ4には、支持体11を加熱する加熱ヒータ(図示しない)を備えることが好ましい。支持体11を加熱することによって、支持体11表面の吸着物を離脱・除去し、支持体11表面と輝尽性蛍光体との間に不純物層の発生を防いだり、密着性の強化や輝尽性蛍光体層の膜質調整を行うことができる。
さらに、支持体11と蒸発源3との間に、蒸発源3から支持体11に至る空間を遮断するシャッタ(図示しない)を備えるようにしても良い。シャッタによって輝尽性蛍光体の表面に付着した目的物以外の物質が蒸着の初期段階で蒸発し、支持体に付着するのを防ぐことができる。
【0037】
このように構成された蒸着装置1を使用して、支持体11に輝尽性蛍光体層を形成するには、まず、支持体ホルダ4に支持体11を取り付ける。
次いで、真空容器2内を真空排気する。その後、支持体回転機構5により支持体ホルダ4を蒸発源3に対して回転させ、蒸着可能な真空度に真空容器2が達したら、加熱された蒸発源3から輝尽性蛍光体を蒸発させて、支持体11表面に輝尽性蛍光体を所望の厚さに成長させる。
【0038】
図2は、支持体11上に輝尽性蛍光体層12が蒸着により形成される様子を示す図である。支持体ホルダ4に固定された支持体11面の法線方向(R)に対する輝尽性蛍光体の蒸気流15の入射角度をθ2(図では60°)とし、形成される柱状結晶13の支持体面の法線方向(R)に対する角度をθ1(図では30°)とすると、経験的にはθ1はθ2の約半分となり、この角度で柱状結晶13が形成される。なお、本発明では、図3の蒸着装置1を使用しているので蒸気流15の入射角度θ2が0°となる。
ここでは、結着剤を含有しない輝尽性蛍光体層12が形成されるが、柱状結晶13の間に形成された間隙14に結着剤等の充填物を充填しても良く、輝尽性蛍光体層12の補強となるほか、高光吸収の物質、高光反射の物質を充填しても良い。これにより補強効果をもたせるほか、輝尽性蛍光体層12に入射した輝尽励起光の横方向への光拡散の低減に有効である。
【0039】
また、前記蒸着工程では複数回に分けて輝尽性蛍光体層を形成することも可能である。さらに、前記蒸着工程では複数の抵抗加熱器あるいはエレクトロンビームを用いて共蒸着し、支持体上で目的とする輝尽性蛍光体を合成すると同時に輝尽性蛍光体層を形成することも可能である。
【0040】
また、蒸着法においては、蒸着時、必要に応じて、被蒸着体(支持体、保護層又は中間層)を冷却あるいは加熱しても良い。
さらに、蒸着終了後、輝尽性蛍光体層を加熱処理しても良い。また、蒸着法においては必要に応じてO2、H2等のガスを導入して蒸着する反応性蒸着を行っても良い。
【0041】
形成する輝尽性蛍光体層の膜厚は、放射線画像変換パネルの使用目的によって、また輝尽性蛍光体の種類により異なるが、本発明の効果を得る観点から50μm〜2000μmであり、好ましくは50μm〜1000μmであり、さらに好ましくは100μm〜800μmである。
上記の気相堆積法による輝尽性蛍光体層の形成にあたり、輝尽性蛍光体層が形成される支持体の温度は、室温(rt)〜300℃に設定することが好ましく、さらに好ましくは50〜200℃である。
【0042】
以上のようにして輝尽性蛍光体層を形成した後、必要に応じて輝尽性蛍光体層の支持体とは反対の側に保護層を設けることにより本発明の放射線画像変換パネルを製造する。保護層は、保護層用の塗布液を輝尽性蛍光体層の表面に直接塗布して形成もよいし、また、予め別途形成した保護層を輝尽性蛍光体層に接着してもよい。
【0043】
保護層の材料としては、酢酸セルロース、ニトロセルロース、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化−塩化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体などの通常の保護層用材料が用いられる。他に透明なガラス基板を保護層として用いることもできる。
【0044】
また、この保護層は蒸着法、スパッタリング法等により、SiC、SiO2、SiN、Al2O3等の無機物質を積層して形成してもよい。これらの保護層の層厚は0.1μm〜2000μmが好ましい。
【0045】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
(支持体の作成)
まず、以下に示す実施例1〜4、比較例1及び比較例2の支持体を作成した。なお、以下に言う炭素繊維の向きは、炭素繊維強化樹脂シートの各辺に対して平行又は垂直となる向きに配された炭素繊維の向きを0°とし、この0°の炭素繊維に対する角度をそれぞれ示している。
[実施例1]
膜厚200μmの炭素繊維強化樹脂シートを複数積層して、130℃で加熱し、100N/cmの圧力をかけて支持体を得た。ここで、全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの50%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°となるように、50%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°となるように積層した。
【0046】
[実施例2]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが45°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−45°となるように積層した(図4参照)以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0047】
[実施例3]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの10%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、10%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが30°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−30°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが60°、20%の炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維の向きが−60°となるように積層した以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0048】
[実施例4]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが30°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−30°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが60°、15%の炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維の向きが−60°となるように積層した以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0049】
[比較例1]
全ての炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°(すなわち、炭素繊維樹脂シートの各辺に対して、炭素繊維の向きが平行又は垂直で、かつ、炭素繊維の向きが全て同じ方向を向く)となるように積層した(図4参照)。
【0050】
[比較例2]
全ての炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが45°となるように積層した(図4参照)。
【0051】
(放射線画像変換パネルの作製)
以上のようにして製造した支持体の片面に輝尽性蛍光体(CsBr:0.0001Eu)を、図3に示す蒸着装置1を使用して蒸着させ輝尽性蛍光体層を形成した。
まず、上記蛍光体原料を蒸着材料として抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダ4に支持体11を設置した。続いて蒸着装置1内を一旦排気し、N2ガスを導入して0.1Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で支持体11を回転しながら支持体11の温度を200℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱して輝尽性蛍光体を蒸着し、輝尽性蛍光体層の膜厚が500μmとなったところで蒸着を終了させた。
次いで、乾燥空気内で輝尽性蛍光体層上にホウケイ酸ガラスを有する保護層を重ね、支持体11および保護層周縁部を接着剤で封入して、輝尽性蛍光体層が密封された構造の放射線画像変換パネルを得た。
得られた放射線画像変換パネルについて下記のような評価を行った。
【0052】
《パネルの反り》
放射線画像変換パネルの反り量は、放射線画像変換パネルを真直度の良いステンレス板に5°の角度でたてかけたときの上側2角、及び180°回転させて残りの2角の隙間を隙間ゲージで測定し、その最大値を反り量(mm)とし、表1に示した。
【0053】
《画像ムラ(輝度ムラ)》
放射線画像変換パネル(450mm×450mm)に管電圧80kVpのX線を輝尽性蛍光体層とは逆の支持体側から均一に照射した後、該パネルをHe−Neレーザー光(633nm)で走査して励起し、放射線画像変換パネル上に等間隔に並んだ36の測定点において、輝尽性蛍光体層から放射される輝尽発光を受光器(分光感度S−5の光電子像倍管)で受光してその強度を測定し、各測定点間の強度のバラツキから輝度ムラを評価した。輝度ムラは、各パネルの各測定点における輝度の最大値と最小値の幅を25点の測定点の強度の平均値で割り、これを%で表したものである。
【0054】
【表1】
以上、表1の結果から明らかなように、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層された放射線画像変換パネル(実施例1〜4)において、パネルの反り量はいずれも0.4mm以下と小さく、画像ムラも7%以下であり、比較例1、2に比してパネルの反りを極端に低減することができ、さらに画像品質も向上させることができると言える。
また、特に、実施例3及び実施例4に示すように、炭素繊維が複数方向を向くように積層した支持体を有する放射線画像変換パネルほど、パネルの反り及び画像ムラが著しく低減できることがわかる。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、支持体は、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されているので、支持体の表面が均一な面となり、パネルの反り及び画像ムラを低減することができる。
また、このような支持体を回転させることによって輝尽性蛍光体を蒸着させるので、蒸着時に残存する残留応力が分散されて、この点においてもパネルの反り及び画像ムラをより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】支持体上に形成した柱状結晶を有する輝尽性蛍光体層の一例を示す概略断面図である。
【図2】支持体上に輝尽性蛍光体層が蒸着法により形成される様子を示す図である。
【図3】蒸着装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】実施例2、比較例1及び比較例2の炭素繊維強化樹脂シートの積層状態を示す図である。
【符号の説明】
1 蒸着装置
2 真空容器
3 蒸発源
5 支持体回転機構
11 支持体
12 輝尽性蛍光体層
16a〜16d 炭素繊維強化樹脂シート
17a〜17d 炭素繊維
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持体と、該支持体上に気相堆積法により形成された輝尽性蛍光体層とを備えた放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、放射線画像を得るために銀塩を使用した、いわゆる放射線写真法が利用されているが、銀塩を使用しないで放射線像を画像化する方法が開発されている。すなわち、被写体を透過した放射線を輝尽性蛍光体に吸収させ、その後、この輝尽性蛍光体をある種のエネルギーで励起してこの輝尽性蛍光体が蓄積している放射線エネルギーを輝尽性蛍光体として放射させ、この蛍光を検出して画像化する方法が開示されている。
具体的な方法としては、支持体上に輝尽性蛍光体層を設けたパネルを用い、励起エネルギーとして可視光線及び赤外線の一方又は両方を用いる放射線画像変換方法が知られている(特許文献1参照)。
【0003】
ところで、近年、高輝度、高感度、高鮮鋭性の輝尽性蛍光体を用いた放射像変換方法として、CsBrなどのハロゲン化アルカリを母体にEuを賦活した輝尽性蛍光体を用いた放射線画像変換パネルが提案されている。特にEuを賦活剤とすることで、従来不可能であったX線変換効率の向上が可能になるとされている。
【0004】
一方、このような輝尽性蛍光体層が形成される支持体の材質としては、例えば特許文献2に開示されているように高分子樹脂、セラミック、ガラス、金属等が使用されている。高分子樹脂は、一般に加工性が良く、放射線吸収性が低く透過率が高いので好ましいが、反面、機械的強度が弱く、耐熱性にも優れない。セラミックやガラス、金属は、耐熱性については十分であるが、放射線吸収性が高く透過率が低いので、パネルとして使用した場合に感度が低下するという問題があった。特に、上述した輝尽性蛍光体層は、支持体上に蒸着法等の気相堆積法により形成するので、支持体としてガラスを使用すると、非常に高い温度条件下でないと輝尽性蛍光体を蒸着させることができず、生産効率が低下するという問題があった。
そこで、本発明者等は、耐熱性樹脂を炭素繊維に含侵させた炭素繊維強化樹脂(CFRP)を支持体として使用することが、上述した問題点を解決するのに有利であると見いだした。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第3,859,527号明細書
【特許文献2】
特許第2899812号明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記支持体は、炭素繊維が一方向に配されてなり、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂が含侵された炭素繊維強化樹脂シートが複数積層され、これら複数の炭素繊維強化樹脂シートを加熱、加圧することによって硬化させたものであり、また、複数の炭素繊維強化樹脂シートは、前記炭素繊維の向きが一方向に揃うように積層されている。
したがって、このような支持体上に、蒸着法により輝尽性蛍光体を蒸着させて輝尽性蛍光体層を形成した場合、CsBr等からなる輝尽性蛍光体層は熱膨張係数が大きく、しかも、炭素繊維強化樹脂シートからなる支持体には蒸着時における残留応力が残存することから、支持体上に輝尽性蛍光体層を形成したパネルは、支持体中の炭素繊維の向きに沿って反るという問題が生じ、また、これが原因で画像ムラとなることがあった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱処理による反り及び画像ムラを低減することのできる放射線画像変換パネル及び放射線画像変換パネルの製造方法を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、支持体と、該支持体上に気相堆積法により形成された輝尽性蛍光体層とを備えた放射線画像変換パネルであって、
前記支持体は、炭素繊維が一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シートが、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が複数の方向を向くように複数積層されてなり、
前記複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されていることを特徴とする。
【0009】
請求項1の発明によれば、前記複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されているので、支持体の表面が均一な面となり、反りを低減することができる。また、これに伴って画像ムラも低減することができる。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載の放射線画像変換パネルにおいて、
前記輝尽製蛍光体層の少なくとも一層が下記一般式(1)で表されるハロゲン化アルカリを母体とする輝尽製蛍光体を含有することを特徴とする。
一般式(1)
M1X・aM2X’2・bM3X”3:eA
[式中、M2はLi、Na、K、Rb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、M2はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNiの各原子から選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、M3はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInの各原子から選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、X、X’、X”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、AはEu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、また、a、b、eはそれぞれ0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<e≦0.2の範囲の数値を表す。]
【0011】
請求項3の発明は、真空容器と、該真空容器内に設けられて、支持体に輝尽性蛍光体を蒸着させる蒸発源と、前記支持体を支持するとともに前記蒸発源に対して回転させることによって該蒸発源からの輝尽性蛍光体を蒸着させる支持体回転機構とを備えた蒸着装置を使用して、請求項1又は2に記載の放射線画像変換パネルを製造する放射線画像変換パネルの製造方法であって、
前記支持体を前記支持体回転機構により支持させるとともに回転させることによって、前記蒸発源から蒸発する輝尽性蛍光体を前記支持体上に蒸着させて、輝尽性蛍光体層を形成することを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明によれば、支持体を支持体回転機構により支持させるとともに回転させることによって、蒸発源から蒸発する輝尽性蛍光体を支持体上に蒸着させて輝尽性蛍光体層を形成するので、支持体上に均一に輝尽性蛍光体層が形成されることとなる。
また、支持体を回転させることによって輝尽性蛍光体を蒸着させるので、蒸着時に残存する残留応力が均一に分散されて、支持体と輝尽性蛍光体層とを備えたパネルの反りをより一層低減することができる。さらに、これに伴って画像ムラも低減することができる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項3に記載の放射線画像変換パネルの製造方法において、
前記蒸発源は、抵抗加熱法により加熱されるものであることを特徴とする。
【0014】
請求項4の発明によれば、蒸発源は、抵抗加熱法により加熱されるものであるので、その他の電子ビーム加熱法、高周波誘導による加熱法等に比して装置全体の構成が比較的簡単で取り扱いが容易、かつ、安価であり、非常に多くの物質に適用可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の放射線画像変換パネルは、図1に示すように、支持体11と、該支持体11上に気相堆積法により輝尽性蛍光体の柱状結晶13及び柱状結晶13の間に形成された間隙14からなる輝尽性蛍光体層12とを備え、必要に応じて該輝尽性蛍光体層12を保護する保護層(図示しない)が設けられている。なお、11aは後述する樹脂層を示している。
【0016】
本発明に係る支持体は、炭素繊維が一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シートが、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が複数の方向を向くように複数積層されてなり、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が等角度の間隔で配されている。これにより、支持体と輝尽性蛍光体層とを備えた本発明の放射線画像変換パネルの反りを低減でき、さらには画像ムラも低減することが可能となる。
【0017】
炭素繊維強化樹脂シートは、多数本の炭素繊維が一方向に配されてなるシートに未硬化の耐熱性樹脂(熱硬化性樹脂)が含侵されたもの、いわゆる一方向プリプレグである。具体的には市販されている炭素繊維(東邦レーヨン(株)製♯132、エポキシ樹脂含侵)が挙げられる。炭素繊維に含侵する樹脂としては、耐熱性樹脂であれば良く、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、ポリイミド等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂やポリイミドは、耐放射線性に優れている点から本発明に好適に用いることができる。
【0018】
そして、本発明の支持体は、上記炭素繊維強化樹脂シートが複数積層されてなるものであり、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が等角度の間隔で配されている。
例えば図4の実施例2に示すように、全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの、25%の炭素繊維強化樹脂シート16a中の炭素繊維17aが0°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16b中の炭素繊維17bが90°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16c中の炭素繊維17cが45°方向を向き、25%の炭素繊維強化樹脂シート16d中の炭素繊維17dが−45°方向を向くように積層されている。すなわち、各炭素繊維が45°間隔で配されることになる。
なお、ここでは、炭素繊維強化樹脂シートは全て同様の規格のシートを使用しているので、25%の炭素繊維強化樹脂シートとは、全ての炭素繊維強化樹脂シートの枚数における25%の枚数の炭素繊維強化樹脂シートのことを指す。炭素繊維強化樹脂シート1枚の厚さは50μm〜800μmが好ましく、さらに好ましくは100μm〜400μmである。積層枚数は、4〜40層が好ましく、さらに好ましくは10〜30層である。また、各方向を向く炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂シートは、それぞれ同じ枚数とすることが好ましい。
さらに、炭素繊維の向きは、炭素繊維強化樹脂シートの各辺に対して平行又は垂直となる向きに配された炭素繊維の向きを0°とし、この0°の炭素繊維に対する角度をそれぞれ示している。
【0019】
支持体の製造方法としては、炭素繊維が一方向に配されて、未硬化の熱硬化性樹脂が含侵された炭素繊維強化樹脂シートを、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が所定の向きを向くように複数積層した後、加熱装置に導入して加熱し、ロールを用いて加圧する。これによって、含侵された耐熱性樹脂(熱硬化性樹脂)が硬化して支持体が製造される。
なお、一例として述べた実施例1では、炭素繊維が異なる四方向を向くように積層されていたが、これに限らず、炭素繊維が二方向、三方向、五方向以上を向くように積層されていても良く、三方向以上が好ましい。また、炭素繊維強化樹脂シートを積層していく順番は、特に限定されないが、各方向を向く炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂シートが、それぞれ等間隔で積層されるように規則的に積層していくことが、平滑な面を有する支持体となるので好ましい。
【0020】
支持体には、その表面を平滑な面とするために樹脂層を有することが好ましい。
樹脂層は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラフィン、グラファイト等の化合物を含有することが好ましく、その膜厚は、約5μm〜50μmであることが好ましい。この樹脂層は、支持体の表面に設けても裏面に設けても良いが、本発明のパネルの反りを低減させる点では両面に設けることが好ましい。
また、支持体上に接着層を設ける手段としては、貼合法、塗設法等の手段が挙げられる。
貼合は加熱、加圧ローラを用いて行い、加熱条件としては約80〜150℃が好ましく、加圧条件としては4.90×10〜2.94×102N/cm、搬送速度は0.1〜2.0m/秒が好ましい。
【0021】
本発明に係る輝尽性蛍光体層は、下記一般式(1)で表される輝尽性蛍光体を含有することが好ましい。
一般式(1)
M1X・aM2X’2・bM3X”3:eA[式中、M2はLi、Na、K、Rb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、M2はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNiの各原子から選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、M3はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInの各原子から選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、X、X’、X”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、AはEu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、また、a、b、eはそれぞれ0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<e≦0.2の範囲の数値を表す。]
【0022】
上記一般式(1)で表される輝尽性蛍光体において、M1は、Na、K、Rb及びCs等の各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子を表し、中でもRb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属原子が好ましく、さらに好ましくはCs原子である。
【0023】
M2は、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNi等の各原子から選ばれる少なくとも1種の二価の金属原子を表すが、中でも好ましく用いられるのは、Be、Mg、Ca、Sr及びBa等の各原子から選ばれる二価の金属原子である。
【0024】
M3は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びIn等の各原子から選ばれる少なくとも1種の三価の金属原子を表すが、中でも好ましく用いられるのはY、Ce、Sm、Eu、Al、La、Gd、Lu、Ga及びIn等の各原子から選ばれる三価の金属原子である。
【0025】
Aは、Eu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子である。
【0026】
輝尽性蛍光体の輝尽発光輝度向上の観点から、X、X’及びX”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子を表すが、F、Cl及びBrから選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子が好ましく、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子が更に好ましい。
【0027】
また、一般式(1)において、b値は0≦b<0.5であるが、好ましくは、0≦b<10―2である。
【0028】
本発明の一般式(1)で表される輝尽性蛍光体は、例えば以下に述べる方法により製造される。
蛍光体原料としては、
(a)NaF、NaCl、NaBr、NaI、KF、KCl、KBr、KI、RbF、RbCl、RbBr、RbI、CsF、CsCl、CsBr及びCsIから選ばれる少なくとも1種もしくは2種以上の化合物が用いられる。
【0029】
(b)MgF2、MgCl2、MgBr2、MgI2、CaF2、CaCl2、CaBr2、CaI2、SrF2、SrCl2、SrBr2、SrI2、BaF2、BaCI2、BaBr2、BaBr2・2H2O、BaI2、ZnF2、ZnCl2、ZnBr2、ZnI2、CdF2、CdCl2、CdBr2、CdI2、CuF2、CuCl2、CuBr2、CuI、NiF2、NiCl2、NiBr2及びNiI2の化合物から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の化合物が用いられる。
【0030】
(c)前記一般式(1)において、Eu、Tb、In、Cs、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMg等の各原子から選ばれる金属原子を有する化合物が用いられる。
【0031】
上記の数値範囲の混合組成になるように前記(a)〜(c)の蛍光体原料を秤量し、純水にて溶解する。
この際、乳鉢、ボールミル、ミキサーミル等を用いて充分に混合しても良い。
次に、得られた水溶液のpH値Cを0<C<7に調整するように所定の酸を加えた後、水分を蒸発気化させる。
次に、得られた原料混合物を石英ルツボあるいはアルミナルツボ等の耐熱性容器に充填して電気炉中で焼成を行う。焼成温度は500〜1000℃が好ましい。焼成時間は原料混合物の充填量、焼成温度等によって異なるが、0.5〜6時間が好ましい。
焼成雰囲気としては少量の水素ガスを含む窒素ガス雰囲気、少量の一酸化炭素を含む炭酸ガス雰囲気等の弱還元性雰囲気、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の中性雰囲気あるいは少量の酸素ガスを含む弱酸化性雰囲気が好ましい。
【0032】
なお、前記の焼成条件で一度焼成した後、焼成物を電気炉から取り出して粉砕し、しかる後、焼成物粉末を再び耐熱性容器に充填して電気炉に入れ、前記と同じ焼成条件で再焼成を行えば輝尽性蛍光体の発光輝度を更に高めることができ、また、焼成物を焼成温度より室温に冷却する際、焼成物を電気炉から取り出して空気中で放冷することによっても所望の輝尽性蛍光体を得ることができるが、焼成時と同じ、弱還元性雰囲気もしくは中性雰囲気のままで冷却しても良い。
【0033】
また、焼成物を電気炉内で加熱部より冷却部へ移動させて、弱還元性雰囲気、中性雰囲気もしくは弱酸化性雰囲気で急冷することにより、得られた輝尽性蛍光体の輝尽による発光輝度をより一層高めることができ好ましい。
【0034】
また、本発明の輝尽性蛍光体層は気相堆積法によって形成される。
輝尽性蛍光体の気相堆積法としては、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、その他を用いることができるが、本発明では特に蒸着法が好ましい。
【0035】
以下、本発明に好適な蒸着法について説明する。なお、ここでは図3に示す蒸着装置を使用して支持体に輝尽性蛍光体を蒸着するので、蒸着装置の説明とともに説明する。
図3に示すように、蒸着装置1は、真空容器2と、該真空容器2内に設けられて支持体11に蒸気を蒸着させる蒸発源3と、支持体11を保持する支持体ホルダ4と、該支持体ホルダ4を蒸発源3に対して回転させることによって該蒸発源3からの蒸気を蒸着させる支持体回転機構5と、真空容器2内の排気及び大気の導入を行う真空ポンプ6等を備えている。
【0036】
蒸発源3は、輝尽性蛍光体を収容して抵抗加熱法で加熱するため、ヒータを巻いたアルミナ製のるつぼから構成しても良いし、ボートや、高融点金属からなるヒータから構成しても良い。また、輝尽性蛍光体を加熱する方法は、抵抗加熱法以外に電子ビームによる加熱や、高周波誘導による加熱等の方法でも良いが、本発明では、比較的簡単な構成で取り扱いが容易、安価、かつ、非常に多くの物質に適用可能である点から抵抗加熱法が好ましい。また、蒸発源3は分子源エピタキシャル法による分子線源でも良い。
支持体回転機構5は、例えば、支持体ホルダを支持するとともに支持体ホルダ4を回転させる回転軸5aと、真空容器2外に配置されて回転軸5aの駆動源となるモータ(図示しない)等から構成されている。
また、支持体ホルダ4には、支持体11を加熱する加熱ヒータ(図示しない)を備えることが好ましい。支持体11を加熱することによって、支持体11表面の吸着物を離脱・除去し、支持体11表面と輝尽性蛍光体との間に不純物層の発生を防いだり、密着性の強化や輝尽性蛍光体層の膜質調整を行うことができる。
さらに、支持体11と蒸発源3との間に、蒸発源3から支持体11に至る空間を遮断するシャッタ(図示しない)を備えるようにしても良い。シャッタによって輝尽性蛍光体の表面に付着した目的物以外の物質が蒸着の初期段階で蒸発し、支持体に付着するのを防ぐことができる。
【0037】
このように構成された蒸着装置1を使用して、支持体11に輝尽性蛍光体層を形成するには、まず、支持体ホルダ4に支持体11を取り付ける。
次いで、真空容器2内を真空排気する。その後、支持体回転機構5により支持体ホルダ4を蒸発源3に対して回転させ、蒸着可能な真空度に真空容器2が達したら、加熱された蒸発源3から輝尽性蛍光体を蒸発させて、支持体11表面に輝尽性蛍光体を所望の厚さに成長させる。
【0038】
図2は、支持体11上に輝尽性蛍光体層12が蒸着により形成される様子を示す図である。支持体ホルダ4に固定された支持体11面の法線方向(R)に対する輝尽性蛍光体の蒸気流15の入射角度をθ2(図では60°)とし、形成される柱状結晶13の支持体面の法線方向(R)に対する角度をθ1(図では30°)とすると、経験的にはθ1はθ2の約半分となり、この角度で柱状結晶13が形成される。なお、本発明では、図3の蒸着装置1を使用しているので蒸気流15の入射角度θ2が0°となる。
ここでは、結着剤を含有しない輝尽性蛍光体層12が形成されるが、柱状結晶13の間に形成された間隙14に結着剤等の充填物を充填しても良く、輝尽性蛍光体層12の補強となるほか、高光吸収の物質、高光反射の物質を充填しても良い。これにより補強効果をもたせるほか、輝尽性蛍光体層12に入射した輝尽励起光の横方向への光拡散の低減に有効である。
【0039】
また、前記蒸着工程では複数回に分けて輝尽性蛍光体層を形成することも可能である。さらに、前記蒸着工程では複数の抵抗加熱器あるいはエレクトロンビームを用いて共蒸着し、支持体上で目的とする輝尽性蛍光体を合成すると同時に輝尽性蛍光体層を形成することも可能である。
【0040】
また、蒸着法においては、蒸着時、必要に応じて、被蒸着体(支持体、保護層又は中間層)を冷却あるいは加熱しても良い。
さらに、蒸着終了後、輝尽性蛍光体層を加熱処理しても良い。また、蒸着法においては必要に応じてO2、H2等のガスを導入して蒸着する反応性蒸着を行っても良い。
【0041】
形成する輝尽性蛍光体層の膜厚は、放射線画像変換パネルの使用目的によって、また輝尽性蛍光体の種類により異なるが、本発明の効果を得る観点から50μm〜2000μmであり、好ましくは50μm〜1000μmであり、さらに好ましくは100μm〜800μmである。
上記の気相堆積法による輝尽性蛍光体層の形成にあたり、輝尽性蛍光体層が形成される支持体の温度は、室温(rt)〜300℃に設定することが好ましく、さらに好ましくは50〜200℃である。
【0042】
以上のようにして輝尽性蛍光体層を形成した後、必要に応じて輝尽性蛍光体層の支持体とは反対の側に保護層を設けることにより本発明の放射線画像変換パネルを製造する。保護層は、保護層用の塗布液を輝尽性蛍光体層の表面に直接塗布して形成もよいし、また、予め別途形成した保護層を輝尽性蛍光体層に接着してもよい。
【0043】
保護層の材料としては、酢酸セルロース、ニトロセルロース、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化−塩化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体などの通常の保護層用材料が用いられる。他に透明なガラス基板を保護層として用いることもできる。
【0044】
また、この保護層は蒸着法、スパッタリング法等により、SiC、SiO2、SiN、Al2O3等の無機物質を積層して形成してもよい。これらの保護層の層厚は0.1μm〜2000μmが好ましい。
【0045】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
(支持体の作成)
まず、以下に示す実施例1〜4、比較例1及び比較例2の支持体を作成した。なお、以下に言う炭素繊維の向きは、炭素繊維強化樹脂シートの各辺に対して平行又は垂直となる向きに配された炭素繊維の向きを0°とし、この0°の炭素繊維に対する角度をそれぞれ示している。
[実施例1]
膜厚200μmの炭素繊維強化樹脂シートを複数積層して、130℃で加熱し、100N/cmの圧力をかけて支持体を得た。ここで、全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの50%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°となるように、50%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°となるように積層した。
【0046】
[実施例2]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが45°、25%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−45°となるように積層した(図4参照)以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0047】
[実施例3]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの10%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、10%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが30°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−30°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが60°、20%の炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維の向きが−60°となるように積層した以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0048】
[実施例4]
全ての炭素繊維強化樹脂シートのうちの20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°、20%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが90°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが30°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが−30°、15%の炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが60°、15%の炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維の向きが−60°となるように積層した以外は、実施例1と同様の方法で支持体を製造した。
【0049】
[比較例1]
全ての炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが0°(すなわち、炭素繊維樹脂シートの各辺に対して、炭素繊維の向きが平行又は垂直で、かつ、炭素繊維の向きが全て同じ方向を向く)となるように積層した(図4参照)。
【0050】
[比較例2]
全ての炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維の向きが45°となるように積層した(図4参照)。
【0051】
(放射線画像変換パネルの作製)
以上のようにして製造した支持体の片面に輝尽性蛍光体(CsBr:0.0001Eu)を、図3に示す蒸着装置1を使用して蒸着させ輝尽性蛍光体層を形成した。
まず、上記蛍光体原料を蒸着材料として抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダ4に支持体11を設置した。続いて蒸着装置1内を一旦排気し、N2ガスを導入して0.1Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で支持体11を回転しながら支持体11の温度を200℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱して輝尽性蛍光体を蒸着し、輝尽性蛍光体層の膜厚が500μmとなったところで蒸着を終了させた。
次いで、乾燥空気内で輝尽性蛍光体層上にホウケイ酸ガラスを有する保護層を重ね、支持体11および保護層周縁部を接着剤で封入して、輝尽性蛍光体層が密封された構造の放射線画像変換パネルを得た。
得られた放射線画像変換パネルについて下記のような評価を行った。
【0052】
《パネルの反り》
放射線画像変換パネルの反り量は、放射線画像変換パネルを真直度の良いステンレス板に5°の角度でたてかけたときの上側2角、及び180°回転させて残りの2角の隙間を隙間ゲージで測定し、その最大値を反り量(mm)とし、表1に示した。
【0053】
《画像ムラ(輝度ムラ)》
放射線画像変換パネル(450mm×450mm)に管電圧80kVpのX線を輝尽性蛍光体層とは逆の支持体側から均一に照射した後、該パネルをHe−Neレーザー光(633nm)で走査して励起し、放射線画像変換パネル上に等間隔に並んだ36の測定点において、輝尽性蛍光体層から放射される輝尽発光を受光器(分光感度S−5の光電子像倍管)で受光してその強度を測定し、各測定点間の強度のバラツキから輝度ムラを評価した。輝度ムラは、各パネルの各測定点における輝度の最大値と最小値の幅を25点の測定点の強度の平均値で割り、これを%で表したものである。
【0054】
【表1】
以上、表1の結果から明らかなように、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層された放射線画像変換パネル(実施例1〜4)において、パネルの反り量はいずれも0.4mm以下と小さく、画像ムラも7%以下であり、比較例1、2に比してパネルの反りを極端に低減することができ、さらに画像品質も向上させることができると言える。
また、特に、実施例3及び実施例4に示すように、炭素繊維が複数方向を向くように積層した支持体を有する放射線画像変換パネルほど、パネルの反り及び画像ムラが著しく低減できることがわかる。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、支持体は、複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されているので、支持体の表面が均一な面となり、パネルの反り及び画像ムラを低減することができる。
また、このような支持体を回転させることによって輝尽性蛍光体を蒸着させるので、蒸着時に残存する残留応力が分散されて、この点においてもパネルの反り及び画像ムラをより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】支持体上に形成した柱状結晶を有する輝尽性蛍光体層の一例を示す概略断面図である。
【図2】支持体上に輝尽性蛍光体層が蒸着法により形成される様子を示す図である。
【図3】蒸着装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】実施例2、比較例1及び比較例2の炭素繊維強化樹脂シートの積層状態を示す図である。
【符号の説明】
1 蒸着装置
2 真空容器
3 蒸発源
5 支持体回転機構
11 支持体
12 輝尽性蛍光体層
16a〜16d 炭素繊維強化樹脂シート
17a〜17d 炭素繊維
Claims (4)
- 支持体と、該支持体上に気相堆積法により形成された輝尽性蛍光体層とを備えた放射線画像変換パネルであって、
前記支持体は、炭素繊維が一方向に配されて耐熱性樹脂が含侵されてなる炭素繊維強化樹脂シートが、該炭素繊維強化樹脂シート中の炭素繊維が複数の方向を向くように複数積層されてなり、
前記複数の炭素繊維強化樹脂シート中の各炭素繊維の向く方向が、等角度の間隔で配されるように積層されていることを特徴とする放射線画像変換パネル。 - 請求項1に記載の放射線画像変換パネルにおいて、
前記輝尽製蛍光体層の少なくとも一層が下記一般式(1)で表されるハロゲン化アルカリを母体とする輝尽性蛍光体を含有することを特徴とする放射線画像変換パネル。
一般式(1)
M1X・aM2X’2・bM3X”3:eA
[式中、M2はLi、Na、K、Rb及びCsの各原子から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属原子であり、M2はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Cu及びNiの各原子から選ばれる少なくとも1種の二価金属原子であり、M3はSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInの各原子から選ばれる少なくとも1種の三価金属原子であり、X、X’、X”はF、Cl、Br及びIの各原子から選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子であり、AはEu、Tb、In、Ce、Tm、Dy、Pr、Ho、Nd、Yb、Er、Gd、Lu、Sm、Y、Tl、Na、Ag、Cu及びMgの各原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、また、a、b、eはそれぞれ0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<e≦0.2の範囲の数値を表す。] - 真空容器と、該真空容器内に設けられて、支持体に輝尽性蛍光体を蒸着させる蒸発源と、前記支持体を支持するとともに前記蒸発源に対して回転させることによって該蒸発源からの輝尽性蛍光体を蒸着させる支持体回転機構とを備えた蒸着装置を使用して、請求項1又は2に記載の放射線画像変換パネルを製造する放射線画像変換パネルの製造方法であって、
前記支持体を前記支持体回転機構により支持させるとともに回転させることによって、前記蒸発源から蒸発する輝尽性蛍光体を前記支持体上に蒸着させて、輝尽性蛍光体層を形成することを特徴とする放射線画像変換パネルの製造方法。 - 請求項3に記載の放射線画像変換パネルの製造方法において、
前記蒸発源は、抵抗加熱法により加熱されるものであることを特徴とする放射線画像変換パネルの製造方法。
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