JP2005181121A - Ｘ線エリアセンサー - Google Patents

Abstract

【課題】柱状蛍光体層のスプラッシュ欠陥部に接着剤の染み込みが発生しないＸ線エリアセンサーを提供すること。
【解決手段】少なくとも基板／柱状蛍光体層／保護層／接着剤層／光電変換素子を有するＸ線エリアセンサーにおいて、柱状蛍光体層がスプラッシュ欠陥を含有し、少なくとも該スプラッシュ欠陥の周囲の保護層の厚さが２層以上の有機ＣＶＤ膜で形成されていることを特徴とする。ここで、前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする。又、前記柱状蛍光体層の厚さが５００μｍ以上で、且つ、前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする。更に、前記保護層層の厚さと接着剤層の厚さの合計が５０μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子の表面に接着剤を介して蛍光体を積層して成るＸ線エリアセンサーに関する。

図３は従来例としてのＸ線蛍光体を用いたＸ線エリアセンサーの断面模式図である。ガラス基板２１０上に格子状に配列された光電変換素子２１２と、それらを繋ぐ配線部２１３と、そして、これらを保護する光センサー保護層２１４と、を備える光センサー２１１上に、蛍光体２０３及び反射層２０２を形成して、Ｘ線エリアセンサー（デジタルＸ線撮影装置のセンサー）が作製される。

蛍光体基板２０１側から蛍光体２０３へ入射して来るＸ線は、蛍光体２０３でＸ線から可視光等の光へ波長変換され、その後、可視光は光センサー２１１の光電変換素子２１２により光電変換されて電気信号に変わる。その信号を増幅し、画像処理を加えることによりＸ線デジタル画像ができる。

現在、光センサー２１１上に蛍光体２０３を形成する手段として、直接光センサー２１１上に蛍光体２０３を蒸着及びコーティングする手法と、図３のように光センサー２１１とは別な基台２０１上に反射層２０２及び蛍光体２０３を形成し、保護層２０４で覆った後にローラー２２０を使い、接着剤２０６を介し光センサー２１１に貼り合せる手法とがある。

両者を比べると、後者の方が歩留まり良く効率的に蛍光体２０３を光センサー２１１上に形成することができる。

高感度なＸ線エリアセンサー用の蛍光体の材料として、柱状結晶構造を有するハロゲン化アルカリ蛍光体が使われ始めている。特に発光波長が、光電変換素子の感度波長とマッチングするＣｓＩ（ヨウ化セシウム）Ｔｌが使われている。最大発光波長は５００ｎｍ〜６００ｎｍである。ハロゲン化アルカリ蛍光体の成膜方法は蒸着法が用いられる。

例えば ＣｓＩ：ＴｌはＣｓＩ（沃化セシュウム）とＴｌＩ（沃化タリウム）を、基板上に共蒸着することによって得られる。柱状蛍光体層の厚さとしては、２００μｍ〜４５０μｍが知られている。

蒸着によって得られる上記ハロゲン化アルカリ蛍光体は、蒸着過程において、蒸着物の異常成長（スプラッシュ）欠陥が生じることが知られている。

ハロゲン化アルカリ蛍光体は、潮解性が高く僅かな水分の存在で柱状蛍光体表面が潮解し発光量が変化する。従って、蛍光体表面を水分透過率が低い保護層で覆う必要がある。保護層は、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の気相重合で得られる有機薄膜が用いられる。一般にＸ線エリアセンサーの解像度を保つために保護層の厚さは１０μｍ以下で構成されている。

Ｘ線エリアセンサーに用いられる蛍光体に要求される物性として、Ｘ線の吸収効率が高いことが要求される。蛍光体のＸ線吸収率が高いほど、Ｘ線エリアセンサーのノイズは低下する。Ｘ線の吸収を高くするには、蛍光体の厚さを厚くする必要がある。ハロゲン化アルカリ蛍光体、特にＣｓＩ（ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ：Ｔｌ、又はＣｓＢｒ：Ｔｌ）を用いた蛍光体においては蛍光体の厚さを５５０μｍ〜６５０μｍにすると十分なＸ線吸収が得られ、高感度で解像度の低下が比較的少ないＸ線エリアセンサーが得られることが分かった。

ハロゲン化アルカリ蛍光体、特にＣｓＩ：Ｔｌの厚さを５５０μｍ蒸着すると、スプラッシュ欠陥の直径の平均サイズが、５００ｎｍの厚さにおけるスプラッシュ欠陥の直径の平均サイズの２倍以上になることが判明した。厚さ５５０μｍのＣｓＩ：Ｔｌのスプラッシュ欠陥の直径は３００〜６００μｍのものが多く存在することが判明した。

直径３００〜６００μｍのスプラッシュ欠陥の周囲は、スプラッシュ欠陥の周囲に凹部が存在することが判明した。これら凹部は、スプラッシュ欠陥をプレス等で押し潰した後、厚さ１０μｍの保護層を形成しても十分にカバーすることはできなかった。

蛍光板を接着剤を介して光電変換素子の表面に積層してＸ線エリアセンサーを得ると、スプラッシュ欠陥の周囲の蛍光体層に接着剤が染み込んだ欠陥が生じる。接着剤が染み込んだ部分は柱状蛍光体の屈折率と接着剤の屈折率との差が小さいため、Ｘ線によって発生した柱状蛍光体内の光が隣接する柱状蛍光体に散乱し易くなる。その結果、接着剤が染み込んだ部分のＸ線画像の解像度は低下することが問題となった。

接着剤層の厚さは、解像度を高くするために２０μｍ以下にすることが望まれている。更に、接着剤層９の中に気泡が存在しないようにするために、硬化前の接着剤の粘度は３０００ｃＰ以下が望まれる。粘度が高いと接着剤層の気泡の抜けが悪くなるために、粘度を高くして接着剤の柱状蛍光体層への染み込みを防止することはできなかった。粘度が低いと接着剤の流動性が向上し接着剤の蛍光体層への染み込みが更に大ききなる問題が発生する。

従来知られている、厚さ２００μｍ〜５００μｍでは、保護層の厚さが１０μｍにおいて、問題となる接着剤の蛍光体層への染み込みは認められなかった。

ＣｓＩ：Ｔｌの屈折率は、１．７７
一般に接着剤の屈折率は、１．４〜１．６である
空気の屈折率は１．０である。

本発明の目的は、少なくとも、基板／柱状蛍光体層／保護層／接着剤層／光電変換素子を有するＸ線エリアセンサーにおいて、柱状蛍光体層のスプラッシュ欠陥部に接着剤の染み込みが発生しないＸ線エリアセンサーを提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、少なくとも基板／柱状蛍光体層／保護層／接着剤層／光電変換素子を有するＸ線エリアセンサーにおいて、柱状蛍光体層がスプラッシュ欠陥を含有し、少なくとも該スプラッシュ欠陥の周囲の保護層の厚さが２層以上の有機ＣＶＤ膜で形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記柱状蛍光体層の厚さが５００μｍ以上で、且つ、前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記保護層層の厚さと接着剤層の厚さの合計が５０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、スプラッシュ欠陥を有する柱状蛍光体層において接着剤の染み込み欠陥（画像がぼける欠陥）が無い感度の高い蛍光体層を有するＸ線エリアセンサーを得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＸ線エリアセンサーの断面の模式図を示す。

蛍光体を形成する基板１の上に下引層２、反射層３を形成し、反射層の上に反射層保護層４を形成し、柱状蛍光体層５を厚さ５５０μｍ積層した。スプラッシュ欠陥６が形成されている。

スプラッシュ欠陥をカバーする保護層７，８が形成され、接着剤９を介してガラス基板１１の表面に形成された光電変換素子１０の上に積層されている。

基板１の材料としては、Ｘ線の吸収が小さいアモルファスカーボン基板、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン等の耐熱性プラスチック基板、カーボンフィラー入り基板を用いることができる。耐熱性は２００℃以上が必要である。
下引層２は必要に応じて形成する。基板が導電性の場合は電気絶縁性の高い溶媒塗布法で形成される、ポリイミド樹脂（熱硬化）、耐熱性紫外線硬化樹脂及び熱ＣＶＤで形成されるポリパラキシリレン樹脂、不飽和炭化水素をモノマーとするプラズマ重合膜を用いることができる
反射層３は蛍光体層で発生する光を反射する機能を有する。

反射層保護層４はハロゲン化アルカリ金属から成る柱状蛍光体層によって反射層が腐食することを抑制する機能を有する。

柱状蛍光体層５は、ハロゲン化アルカリ金属から成る。

ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＢｒＴｌ等が用いることができる。蛍光体材料は光電変換素子の受光感度の波長に合わせて選択される。

Ｘ線エリアセンサーによる人体の撮影において、人体に掛かるＸ線の線量（エネルギー）を少なくするために、感度の高い、且つ X線エリアセンサーのＸ線ノイズを減らすために、柱状蛍光体層の厚さを５００μｍ以上、好ましくは５５０μｍ以上とする。

スプラッシュ欠陥６は、蛍光体の厚さが５５０μｍ以上になると急激に直径が大きくなることが判明した。従来、開示されている方法ではスプラッシュ欠陥周囲の凹部を保護膜で完全に覆うことはできなかった。

保護層７，８を２層以上とし、且つ、層厚さを２０μｍ以上とすることで、接着工程での接着剤９の染み込みを無くすことが可能となった。

保護層７，８の材料としてはハロゲン化アルカリ金属から成る柱状蛍光体層を溶解しない材料が望まれる。材料として熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の気相重合で得られる有機薄膜が用いられる。

光電変換素子はガラス基板上に受光部、ＴＦＴ、シグナル配線、ゲート配線を形成し、周囲に読み出しのためのＩＣを配置し形成される。

厚さ１ｍｍのアモルファスカーボン基板の表面に厚さ１２μｍのポリパラキシリレン膜を熱ＣＶＤ法で形成した。アルミニウムから成る反射膜を３０００オングストローム蒸着法で形成した。厚さ１２μｍのポリパラキシリレン膜を１２μｍ形成し反射層保護層とした。

ＣｓＩとＴｌＩを用いて蒸着法によって柱状直径５μｍのＣｓＩ：Ｔｌの柱状蛍光体層を厚さ５５０μｍ積層した。スプラッシュ欠陥部の直径が３００〜８００μｍ、高さが４０μｍ以上のスプラッシュ欠陥２０個存在した。保護層７を１５μｍ形成し、スプラッシュ欠陥部をプレス加工しスプラッシュ欠陥の高さを２０μｍとした後、更に保護層８を１５μｍ形成して蛍光板１１を得た。

保護層７，８はポリパラキシリレン膜（パラキシリレンＣ、スリーボンド社製）である。

蛍光板１１を光電変換素子１０に接着剤を用いてＸ線エリアセンサーを得た。

接着剤９とし硬化前の粘度が１４００ｃｐｓの熱硬化タイプのアクリル系接着剤を用いた。

接着剤の厚さは５μｍであった。

図１に示されるようなＸ線エリアセンサーを得ることができた。

接着剤の蛍光体層への染み込みは認められなかった。

厚さ１ｍｍのアモルファスカーボン基板の表面に厚さ１２μｍのポリパラキシリレン膜を熱ＣＶＤ法で形成した。アルミニウムから成る反射膜を３０００オングストローム蒸着法で形成した。厚さ１２μｍのポリパラキシリレン膜を１２μｍ形成し反射層保護層とした。

ＣｓＩとＴｌＩを用いて蒸着法によって柱状直径５μｍのＣｓＩ：Ｔｌの柱状蛍光体層を厚さ５５０μｍ積層した。スプラッシュ欠陥部の直径が３００〜８００μｍ、高さが４０μｍ以上のスプラッシュ欠陥２０個存在した。保護層７を１５μｍ形成し、スプラッシュ欠陥部をプレス加工してスプラッシュ欠陥の高さを２０μｍとした後、更に保護層８を１５μｍ形成して蛍光板１１を得た。

保護層７，８はポリパラキシリレン膜（パラキシリレンＣ、スリーボンド社製）である。

蛍光板１１を光電変換素子１０に接着剤を用いてＸ線エリアセンサーを得た。

接着剤９とし硬化前の粘度が１４００ｃｐｓの熱硬化タイプのアクリル系接着剤を用いた。

接着剤の厚さは５μｍであった。

図１に示されるようなＸ線エリアセンサーを得ることができた。

接着剤の蛍光体層への染み込みは認められなかった。

厚さ１ｍｍのアモルファスカーボン基板の表面に厚さ５μｍのポリイミド膜を溶剤塗布法で形成した後、２４０℃で熱硬化し得た。アルミニウムから成る反射膜を３０００オングストローム蒸着法で形成した。厚さ５μｍのポリイミド膜を溶剤塗布法で形成した後２４０℃で熱硬化し、反射層保護層を得た。

ＣｓＩとＴｌＩを用いて蒸着法によって柱状直径５μｍのＣｓＩ：Ｔｌの柱状蛍光体層を厚さ５５０μｍ積層した。スプラッシュ欠陥部の直径が３００〜８００μｍ、高さが４０μｍ以上のスプラッシュ欠陥１０個が存在した。保護層７を１２μｍ形成し、スプラッシュ欠陥部をプレス加工してスプラッシュ欠陥の高さを２０μｍとした後、更に保護層８を１３μｍ形成して蛍光板１１を得た。

蛍光板１１を光電変換素子１０に接着剤を用いてＸ線エリアセンサーを得た。

接着剤９として硬化前の粘度が１４００ｃｐｓの熱硬化タイプのアクリル系接着剤を用いた。接着剤の厚さは７μｍであった。

図１に示されるようなＸ線エリアセンサーを得ることができた。

接着剤の蛍光体層への染み込みは認められなかった
＜比較例１＞
実施例１の柱状蛍光体層の厚さを４００μｍとしたＸ線エリアセンサーを作製した。

＜比較例２＞
実施例１の保護層７の厚さを５μｍ、保護層８の厚さを１０μｍとし、Ｘ線エリアセンサーを得た。

比較表を下表に示す。

本発明は、光電変換素子の表面に接着剤を介して蛍光体を積層して成るＸ線エリアセンサーに対して適用可能である。

本発明に係るＸ線エリアセンサーの模式的断面図である。 従来の課題として接着剤の柱状蛍光体層への染み込み欠陥部の模式図である。 光電変換素子への蛍光体の貼り合わせ方法を示す断面図である。

符号の説明

２０１ 蛍光体基台
２０２ 反射層
２０３ 蛍光体基台
２０４ 保護層
２０５ 緩衝材
２０６ 接着剤
２０７ 蛍光板
２１０ ガラス基板
２１１ 光センサー
２１２ 光電変換素子
２１３ 配線部
２１４ 光センサー保護層
２２０ ローラー

Claims (4)

1. 少なくとも、基板／柱状蛍光体層／保護層／接着剤層／光電変換素子を有するＸ線エリアセンサーにおいて、
   柱状蛍光体層がスプラッシュ欠陥を含有し、少なくとも該スプラッシュ欠陥の周囲の保護層の厚さが２層以上の有機ＣＶＤ膜で形成されていることを特徴とするＸ線エリアセンサー。
2. 前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＸ線エリアセンサー。
3. 前記柱状蛍光体層の厚さが５００μｍ以上で、且つ、前記保護層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＸ線エリアセンサー。
4. 前記保護層層の厚さと接着剤層の厚さの合計が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のＸ線エリアセンサー。

Images