JP2005338067A - Scintillator panel and radiation image sensor - Google Patents

Scintillator panel and radiation image sensor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scintillator panel and a radiation image sensor which can inhibit peeling of a protective film for a scintillator. <P>SOLUTION: This scintillator panel (2) is equipped with the scintillator (12) having deliquescence formed on FOP (10) and a polyparaxylene film (14) covering the scintillator (12). The FOP (10) contains irregularities for prevention of protective film peeling (10a) on its side wall part where the polyparaxylene film (14) on this FOP contacts. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、医療用のＸ線撮影等に用いられるシンチレータパネル及び放射線イメージセンサに関するものである。   The present invention relates to a scintillator panel and a radiation image sensor used for medical X-ray imaging and the like.

医療、工業用のＸ線撮影では、Ｘ線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果の保存性の面から放射線検出素子を用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、放射線検出素子により２次元の放射線による画素データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示している。   In medical and industrial X-ray imaging, an X-ray photosensitive film has been used, but radiation imaging systems using radiation detection elements have become widespread from the viewpoint of convenience and preservation of imaging results. In such a radiation imaging system, pixel data based on two-dimensional radiation is acquired as an electrical signal by a radiation detection element, and this signal is processed by a processing device and displayed on a monitor.

従来、放射線検出素子を構成するシンチレータパネルとして、特許文献１に開示されているシンチレータパネルが知られている。このシンチレータパネルは、ファイバオプティカルプレート（ＦＯＰ）、即ち複数のファイバを束ねて構成される光学部材上に典型的なシンチレータ材料であるＣｓＩからなるシンチレータを形成しているが、このシンチレータは潮解性を有しているため、シンチレータの上部に水分不透過性の保護膜、即ちポリパラキシリレン膜を形成することによりシンチレータを湿気から保護している。
特開昭６３−２１５９８７号公報 Conventionally, a scintillator panel disclosed in Patent Document 1 is known as a scintillator panel constituting a radiation detection element. This scintillator panel forms a scintillator made of CsI which is a typical scintillator material on a fiber optical plate (FOP), that is, an optical member formed by bundling a plurality of fibers. Therefore, the scintillator is protected from moisture by forming a moisture-impermeable protective film, that is, a polyparaxylylene film, on the scintillator.
JP-A-63-215987

しかしながら、ＦＯＰの側壁は研磨により平滑な面となっていることから、ポリパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあった。即ち、シンチレータがポリパラキシリレン膜で保護されているシンチレータパネルを撮像素子（例えば、ＣＣＤ、ＭＯＳ型固体イメージセンサ）に結合する場合等において、ＦＯＰの側壁を指またはピンセット等で挟んだり、あるいは撮像素子との位置合わせを厳密に行うためにＦＯＰの側壁をジグで挟む場合があるが、この場合にポリパラキシリレン膜に作用する摩擦力によりポリパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあり、そこから水分が侵入してシンチレータの特性、特に解像度が劣化するという問題が生じることがあった。   However, since the side wall of the FOP has become a smooth surface by polishing, the polyparaxylylene film may be peeled off. That is, when a scintillator panel in which the scintillator is protected by a polyparaxylylene film is coupled to an image sensor (for example, CCD, MOS type solid-state image sensor), the side wall of the FOP is sandwiched between fingers or tweezers, or In some cases, the side walls of the FOP are sandwiched by jigs in order to precisely align the image sensor, but in this case, the polyparaxylylene film may be peeled off due to the frictional force acting on the polyparaxylylene film. In some cases, moisture may enter from there, resulting in a problem that the characteristics of the scintillator, particularly the resolution, deteriorate.

この発明は、シンチレータの保護膜の剥がれを防止することができるシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the scintillator panel and radiation image sensor which can prevent the peeling of the protective film of a scintillator.

この発明は、ファイバオプティカルプレート上に形成されたシンチレータと、シンチレータを覆う透明有機膜とを備えるシンチレータパネルにおいて、ファイバオプティカルプレートの側壁の透明有機膜が接触する部分の少なくとも一部に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴とする。   The present invention relates to a scintillator panel including a scintillator formed on a fiber optical plate and a transparent organic film covering the scintillator, and prevents the protective film from peeling off at least a part of the portion of the side wall of the fiber optical plate that contacts the transparent organic film It is characterized by having unevenness.

この発明によれば、シンチレータを保護するための透明有機膜がＦＯＰに設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜とＦＯＰとの接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。   According to this invention, since the transparent organic film for protecting the scintillator is formed so as to cover the protective film peeling prevention unevenness provided in the FOP, the protective organic film peeling prevention unevenness causes the transparent organic film and the FOP to The contact area is increased, and peeling of the transparent organic film can be prevented.

この発明の放射線イメージセンサは、シンチレータパネルの基板側に撮像素子を更に備えたことを特徴とする。この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータを保護するための透明有機膜がＦＯＰに設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜とＦＯＰとの接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。   The radiation image sensor according to the present invention further includes an image sensor on the substrate side of the scintillator panel. According to the radiation image sensor of the present invention, the transparent organic film for protecting the scintillator is formed so as to cover the protective film peeling prevention unevenness provided on the FOP. And the contact area between the FOP and the transparent organic film can be prevented from peeling off.

この発明のシンチレータパネルによれば、シンチレータを保護するための透明有機膜がＦＯＰに設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜とＦＯＰとの接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができシンチレータの耐湿性を向上させることができる。また、基板の裏面から表面方向等へ摩擦力が作用した場合においても透明有機膜の剥がれを防止することができる。   According to the scintillator panel of the present invention, the transparent organic film for protecting the scintillator is formed so as to cover the protective film peeling prevention unevenness provided in the FOP. The contact area with the FOP is increased, and peeling of the transparent organic film can be prevented, and the moisture resistance of the scintillator can be improved. Further, even when a frictional force is applied from the back surface of the substrate to the surface direction, the transparent organic film can be prevented from peeling off.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は実施の形態にかかるシンチレータパネル２の断面図である。図１に示すように、シンチレータパネル２のＦＯＰ１０の側壁には、保護膜剥がれ防止凹凸１０ａが設けられている。また、ＦＯＰ１０の一方の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１２が形成されている。このシンチレータ１２には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a scintillator panel 2 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, protective film peeling prevention unevenness 10 a is provided on the side wall of the FOP 10 of the scintillator panel 2. Also, a columnar scintillator 12 that converts incident radiation into visible light is formed on one surface of the FOP 10. The scintillator 12 uses Tl-doped CsI.

このＦＯＰ１０に形成されたシンチレータ１２は、保護膜としての第１のポリパラキシリレン膜（透明有機膜）１４で覆われており、第１のポリパラキシリレン膜１４の端部は、保護膜剥がれ防止凹凸１０ａにかかるように形成されている。また、第１のポリパラキシリレン膜１４の表面にＡｌ膜１６が形成され、更に、Ａｌ膜１６の表面及びＡｌ膜１６の形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１４の表面に第２のポリパラキシリレン膜１８が形成されている。このシンチレータパネル２は、ＦＯＰ１０を介して図示しない撮像素子（例えば、ＣＣＤ、薄膜トランジスタ＋フォトダイオードアレイ、ＭＯＳ型固体撮像素子）と結合することにより放射線イメージセンサとして用いられる。   The scintillator 12 formed in the FOP 10 is covered with a first polyparaxylylene film (transparent organic film) 14 as a protective film, and the end of the first polyparaxylylene film 14 is a protective film. It forms so that peeling prevention unevenness | corrugation 10a may be covered. In addition, an Al film 16 is formed on the surface of the first polyparaxylylene film 14, and further, a first polyparaxylylene film 14 on which the Al film 16 and the Al film 16 are not formed is formed. Two polyparaxylylene films 18 are formed. The scintillator panel 2 is used as a radiation image sensor by being coupled to an imaging device (not shown) (for example, a CCD, a thin film transistor + photodiode array, a MOS solid-state imaging device) via the FOP 10.

次に、図２（ａ）〜図３（ｂ）を参照して、シンチレータパネル２の製造工程について説明する。まず、ＦＯＰ１０の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成する（図２（ａ）参照）。即ち、ＦＯＰ１０の側壁以外の部分をビニールテープにより保護した状態で、＃８００メッシュのアルミナを用い２ｋｇ／ｃｍ２の圧力でサンドブラスト処理を行う。なお、このサンドブラスト処理により、表面粗さ測定器（サーフコム６００Ａ 東京精密）を用いた表面粗さの測定で、Ｒa =０．３２、Ｒｍａｘ＝２．１μｍ（ここで、Ｒａ（中心線平均粗さ）、Ｒｍａｘ（最大高さ）はＪＩＳ―Ｂ０６０１で規定されるものである）となる保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成する。 Next, a manufacturing process of the scintillator panel 2 will be described with reference to FIGS. First, the protective film peeling prevention unevenness 10a is formed on the side wall of the FOP 10 (see FIG. 2A). That is, sandblasting is performed using # 800 mesh alumina at a pressure of 2 kg / cm 2 with the portions other than the side walls of the FOP 10 protected by vinyl tape. In addition, Ra = 0.32, Rmax = 2.1 μm (where Ra (center line average roughness) was measured by surface sandiness measurement using a surface roughness measuring instrument (Surfcom 600A Tokyo Seimitsu). ), Rmax (maximum height) is defined by JIS-B0601), and the protective film peeling prevention unevenness 10a is formed.

次に、ＦＯＰ１０の一方の表面に、ＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１２を２００μｍの厚さで形成する（図２（ｂ）参照）。シンチレータ１２を形成するＣｓＩは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するためにＣＶＤ法により第１のポリパラキシリレン膜１４を形成する。即ち、シンチレータ１２が形成された基板１０をＣＶＤ装置に入れ、第１のポリパラキシリレン膜１４を１０μｍの厚さで成膜する。これによりシンチレータ１２の表面全体及びＦＯＰ１０の側壁に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸１０ａの位置まで第１のポリパラキシリレン膜１４が形成される（図２（ｃ）参照）。   Next, a columnar crystal of CsI doped with Tl is grown on one surface of the FOP 10 by vapor deposition to form a scintillator 12 with a thickness of 200 μm (see FIG. 2B). CsI forming the scintillator 12 absorbs water vapor in the air and deliquesces if it is left exposed with high hygroscopicity. To prevent this, the first polyparaxylylene film is formed by CVD. 14 is formed. That is, the substrate 10 on which the scintillator 12 is formed is put in a CVD apparatus, and the first polyparaxylylene film 14 is formed with a thickness of 10 μm. As a result, the first polyparaxylylene film 14 is formed up to the position of the protective film peeling prevention unevenness 10a provided on the entire surface of the scintillator 12 and the side wall of the FOP 10 (see FIG. 2C).

次に、シンチレータ１２側の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面に、Ａｌ膜１６を３００ｎｍの厚さで蒸着する（図３（ａ）参照）。ここでＡｌ膜１６は、シンチレータ１２の耐湿性の向上を目的とするものであるため、シンチレータ１２を覆う範囲で形成される。   Next, an Al film 16 is deposited to a thickness of 300 nm on the surface of the first polyparaxylylene film 14 on the scintillator 12 side (see FIG. 3A). Here, since the Al film 16 is intended to improve the moisture resistance of the scintillator 12, it is formed in a range that covers the scintillator 12.

更に、Ａｌ膜１６の表面及びＡｌ膜１６の形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１４の表面に、再度ＣＶＤ法により第２のポリパラキシリレン膜１８を１０μｍの厚さで成膜する（図３（ｂ）参照）。この工程を終了することによりシンチレータパネル２の製造が終了する。   Further, a second polyparaxylylene film 18 is formed to a thickness of 10 μm by CVD again on the surface of the Al film 16 and the surface of the first polyparaxylylene film 14 where the Al film 16 is not formed. (See FIG. 3B). By completing this process, the manufacture of the scintillator panel 2 is completed.

この実施の形態にかかるシンチレータパネル２によれば、ＦＯＰ１０の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを設けたため、第１のポリパラキシリレン膜１４の端部が摩擦等により剥がれるのを防止することができる。したがってシンチレータ１２の耐湿性を著しく向上させることができる。   According to the scintillator panel 2 according to this embodiment, since the protective film peeling prevention unevenness 10a is provided on the side wall of the FOP 10, it is possible to prevent the end portion of the first polyparaxylylene film 14 from being peeled off due to friction or the like. it can. Therefore, the moisture resistance of the scintillator 12 can be significantly improved.

なお、上述の実施の形態においては、ＦＯＰ１０の側壁に、＃８００メッシュのアルミナを用い２ｋｇ／ｃｍ２の圧力でサンドブラスト処理を行うことにより保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成しているが、＃１５００メッシュのアルミナを用い２ｋｇ／ｃｍ２の圧力でサンドブラスト処理を行うことにより保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成してもよい。この場合には、表面粗さ測定器（サーフコム６００Ａ 東京精密）を用いた表面粗さの測定で、Ｒａ＝０．１９μｍ、Ｒｍａｘ＝１．４２μｍとなる保護膜剥がれ防止凹凸が形成される。 In the above-described embodiment, the protective film peeling prevention unevenness 10a is formed on the side wall of the FOP 10 by performing sandblasting using # 800 mesh alumina at a pressure of 2 kg / cm 2. The protective film peeling prevention unevenness 10a may be formed by performing sandblasting using a mesh alumina at a pressure of 2 kg / cm 2 . In this case, when the surface roughness is measured using a surface roughness measuring instrument (Surfcom 600A Tokyo Seimitsu), Raf 0.19 μm and Rmax = 1.42 μm protective film peeling prevention irregularities are formed.

また、エキシマレーザの照射、ウェットエッチング処理等により保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成してもよい。ここでエキシマレーザの照射による場合には、例えば５００μｍ（ｌ）×１０μｍ（ｗ）×１０μｍ（ｄ）の溝を設ける場合には、１ｍｍ２当たり３個以上形成することが好ましい。また、溝の幅（ｗ）／深さ（ｄ）の比率は１．０以下であることが好ましい。 Further, the protective film peeling preventing unevenness 10a may be formed by excimer laser irradiation, wet etching treatment, or the like. Here, when excimer laser irradiation is used, for example, when grooves of 500 μm (l) × 10 μm (w) × 10 μm (d) are provided, it is preferable to form three or more per 1 mm 2 . The ratio of groove width (w) / depth (d) is preferably 1.0 or less.

また、ウェットエッチング処理による場合には、ＦＯＰ１０の側壁以外の部分を保護した状態で、１ＮのＨＮＯ３溶液に５分間浸すことにより無数の深さ５μｍの凹凸を形成することができる。更に、ＦＯＰ１０の側壁にカッターナイフ等で傷をつけることにより、保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成してもよい。更に、カーボンランダム研磨により保護膜剥がれ防止凹凸１０ａを形成してもよい。 In addition, in the case of wet etching, innumerable irregularities with a depth of 5 μm can be formed by immersing in a 1N HNO 3 solution for 5 minutes in a state where the portions other than the sidewalls of the FOP 10 are protected. Furthermore, the protective film peeling prevention unevenness 10a may be formed by scratching the side wall of the FOP 10 with a cutter knife or the like. Further, the protective film peeling prevention unevenness 10a may be formed by carbon random polishing.

また、上述の実施の形態においては、シンチレータとしてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられているが、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等を用いてもよい。   In the above-described embodiment, CsI (Tl) is used as the scintillator. However, the present invention is not limited to this, and CsI (Na), NaI (Tl), LiI (Eu), KI (Tl), or the like is used. Also good.

ここで、上記実施例のシンチレータパネルを製作する際、基板と保護膜との密着性と保護膜防止凸凹の大きさとの関係を調べてみた。１ｍｍの厚さを有するアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）板を＃６００から＃１００００までの粒度が異なるＳｉＣ研磨微粉（＃６００、＃８００、＃１０００、＃１５００、＃２０００、＃４０００、＃１００００の7種類）を用い、基板を研磨し、表面の粗さが異なるアモルファスカーボン基板を作成し、その後、表面粗さ測定器で、表面粗さＲａ及びＲｍａｘを測定した。研磨微粉の粒度とＲａ、Ｒｍａｘとの関係を図４及び図５に示す。   Here, when manufacturing the scintillator panel of the above-described embodiment, the relationship between the adhesion between the substrate and the protective film and the size of the protective film preventing unevenness was examined. An amorphous carbon (a-C) plate having a thickness of 1 mm is made of SiC polishing fine powder having different particle sizes from # 600 to # 10000 (# 600, # 800, # 1000, # 1500, # 2000, # 4000, # 10000 7 types) were used to polish the substrate to produce amorphous carbon substrates with different surface roughnesses, and then the surface roughness Ra and Rmax were measured with a surface roughness measuring instrument. 4 and 5 show the relationship between the particle size of the abrasive fine powder and Ra and Rmax.

次に、このように作成したアモルファスカーボン基板のそれぞれに、Ｃｓｌを２００μｍ蒸着し、その後、ＣＶＤ法によりポリパラキシリレン膜を成膜し、Ｃｓｌとアモルファスカーボン基板との間の密着性と、Ｒａ、Ｒｍａｘとの関係を調べたところ、図６（ａ）及び６（ｂ）に示す結果が得られた。   Next, 200 μm of Csl is vapor-deposited on each of the amorphous carbon substrates thus prepared, and then a polyparaxylene film is formed by a CVD method, and adhesion between Csl and the amorphous carbon substrate is reduced. When the relationship with Rmax was examined, the results shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) were obtained.

これらの図から分かるように、密着性に効果があるのは、Ｒａが０．１μｍ以上、Ｒｍａｘが０．８μｍ以上のアモルファスカーボン基板上に膜を形成した場合であることが分かった。   As can be seen from these figures, it was found that the adhesion was effective when a film was formed on an amorphous carbon substrate having Ra of 0.1 μm or more and Rmax of 0.8 μm or more.

すなわち、これら、ＦＯＰ、アモルファスカーボンを基板として用いた場合、保護膜はがれ防止の凸凹として機能する表面粗さは、Ｒａが０．１μｍ、Ｒｍａｘが０．８μｍ以上であることが分かった。   That is, when these FOP and amorphous carbon were used as a substrate, it was found that the surface roughness functioning as unevenness for preventing the protective film from peeling was Ra of 0.1 μm and Rmax of 0.8 μm or more.

また、上述の実施の形態における、保護膜には、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。   In addition to the polyparaxylylene, the protective film in the above embodiment includes polymonochloroparaxylylene, polydichloroparaxylylene, polytetrachloroparaxylylene, polyfluoroparaxylylene, polydimethylparaxylylene. Len, polydiethyl paraxylylene and the like.

以上のように、この発明にかかるシンチレータパネル及び放射線イメージセンサは、医療、工業用のＸ線撮影等の用いるのに適している。   As described above, the scintillator panel and the radiation image sensor according to the present invention are suitable for use in medical and industrial X-ray imaging.

この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。It is sectional drawing of the scintillator panel concerning embodiment of this invention. この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the scintillator panel concerning embodiment of this invention. この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程のつづきを示す図である。It is a figure which shows the continuation of the manufacturing process of the scintillator panel concerning embodiment of this invention. この発明の実施例の形態での基板の表面粗さＲａと、この基板を研磨する微粉の粒度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface roughness Ra of the board | substrate in the form of the Example of this invention, and the particle size of the fine powder which grind | polishes this board | substrate. この発明の実施例の形態での基板の表面粗さＲａと、この基板を研磨する微粉の粒度との関係を示す別の図である。It is another figure which shows the relationship between the surface roughness Ra of the board | substrate in the form of the Example of this invention, and the particle size of the fine powder which grind | polishes this board | substrate. 基板の表面粗さＲａとアモルファスカーボン基板と保護膜との密着性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface roughness Ra of a board | substrate, and the adhesiveness of an amorphous carbon substrate and a protective film.

符号の説明Explanation of symbols

２…シンチレータパネル、１０…基板、１０ａ…はがれ防止凹凸、１２…シンチレータ、１４、１８…ポリパラキシリレン膜、１６…Ａｌ膜、１８…ポリパラキシリレン膜。   2 ... scintillator panel, 10 ... substrate, 10a ... peeling prevention unevenness, 12 ... scintillator, 14, 18 ... polyparaxylylene film, 16 ... Al film, 18 ... polyparaxylylene film.

Claims (2)

ファイバオプチカルプレート上に形成されたシンチレータと、前記シンチレータを覆う透明有機膜とを備えるシンチレータパネルにおいて、
前記ファイバオプチカルプレートは、その側壁上の前記透明有機膜が接触する部分の少なくとも一部に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴とするシンチレータパネル。 In a scintillator panel comprising a scintillator formed on a fiber optical plate and a transparent organic film covering the scintillator,
The fiber optical plate is provided with a protective film peeling prevention unevenness at least at a part of a portion of the side wall where the transparent organic film contacts. 請求項１記載のシンチレータパネルと、そのファイバオプチカルプレート側に配置されている撮像素子を備えていることを特徴とする放射線イメージセンサ。   A radiation image sensor comprising: the scintillator panel according to claim 1; and an image pickup device disposed on the fiber optical plate side.
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