JP2008107185A - 放射線画像検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】保護カバーからシンチレータパネルまでの距離を適正化し、鮮鋭性の高い放射線画像を得ることのできる放射線画像検出器を提供する。
【解決手段】保護カバーのシンチレータパネル側の面から基板の蛍光体層が形成された面までの距離Ｄが、０．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線画像検出器に関する。

従来から、Ｘ線画像に代表される放射線画像は、医療現場において病状の診断に広く用いられている。近年では、フラットパネル型放射線ディテクタ（ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ））等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出器も登場しており、放射線画像をデジタル情報として取得して自由に画像処理をおこなったり、瞬時に画像情報を伝送したりすることが可能となっている。

ＦＰＤでは、被写体を透過した放射線を受けてその線量に対応した強度で蛍光を瞬時に発光するシンチレータパネルが用いられる。シンチレータパネルの発光効率は蛍光体層の厚みが厚いほど高くなるが、厚くなりすぎると蛍光体層内で散乱光が発生し、鮮鋭性が低下する。診断性の向上のためには、鮮鋭性の高い画像を得る必要がある。

ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の柱状結晶構造の蛍光体を用いる場合には、光ガイド効果により結晶内での散乱光の発生が少なく、蛍光体層の厚みを厚くして鮮鋭性を維持した状態で発光効率を高めることが可能である。さらに、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤としてタリウム（Ｔｌ）等を添加することにより、発光効率を向上させることが可能である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１６２５８号公報

通常、シンチレータパネルの放射線入射側には、シンチレータパネルを外部の衝撃等から保護する保護カバーが設けられている。保護カバーは放射線透過性の高い材質により構成されているが、保護カバーにより少なからず放射線は散乱され、放射線画像の鮮鋭性は低下する。

本出願人は、鋭意検討した結果、保護カバーからシンチレータパネルまでの距離が長くなるに従い放射線画像の鮮鋭性がより低下し、この鮮鋭性の低下が無視できないほど大きいことを見出した。そして、保護カバーからシンチレータパネルまでの距離Ｄを適正化することにより、保護カバーにおける放射線の散乱によっても鮮鋭性の高い放射線画像が取得できることを見出した。

本発明は、保護カバーからシンチレータパネルまでの距離を適正化し、鮮鋭性の高い放射線画像を得ることのできる放射線画像検出器を提供することを目的としている。

本発明の放射線画像検出器は、蛍光体層が形成された基板を有するシンチレータパネルと、基板を介して蛍光体層と反対側であってシンチレータパネルの放射線入射側に配置された保護カバーと、シンチレータパネルを介して保護カバーと反対側に設けられシンチレータパネルからの光を光電変換する２次元状に複数の受光画素が配置された受光素子と、を備える放射線画像検出器において、保護カバーのシンチレータパネル側の面から前記基板の蛍光体層が形成された面までの距離Ｄが、０．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍであることを特徴としている。

本発明によれば、保護カバーにおける放射線の散乱によっても、散乱光があまり拡散しないうちにシンチレータパネルに入射するようになり、鮮鋭性の高い放射線画像を得ることができる。

以下、添付図面を参照しつつ本実施形態について説明するが、一例であり、本実施形態に限定するものではない。

（放射線画像検出器の構成）
図１は、本実施形態に係る放射線画像検出器１の構成図である。放射線画像検出器１は、筐体１１内に、被写体を透過した放射線を受けてその線量に対応した強度で蛍光を瞬時に発光するシンチレータパネル１２、シンチレータパネル１２に対して圧接して設けられシンチレータパネル１２からの光を光電変換する複数の受光画素が２次元状に配置された受光素子１３、及びシンチレータパネル１２を保護する保護カバー１４を備えている。

シンチレータパネル１２は、蛍光体層１２１が形成された基板１２２の裏面にクッション層１２３が配置され、これらの基板１２２及びクッション層１２３が第１保護フィルム１２４及び第２保護フィルム１２５により封止された構成となっている。

基板１２２は、放射線を透過させる材質から構成される。基板１２２は、受光素子１３の表面に均一にシンチレータパネル１２を接触させることができるよう、可撓性を有することが好ましい。例えば、１２５μｍ厚の可撓性を有するポリイミドフィルムを用いることができる。ポリイミドフィルムの他には、セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等を用いることができる。厚みとしては、５０〜５００μｍが好ましい。

蛍光体層１２１は、光ガイド効果を有し発光効率の高い柱状結晶構造の蛍光体層から構成される。例えば、賦活剤としてタリウム（Ｔｌ）を添加したヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を蛍光体材料として真空蒸着することにより、基板１２２上に柱状結晶構造の蛍光体層を形成することができる。ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）の他には、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）等を用いることができる。賦活剤としては、タリウム（Ｔｌ）の他に、ユーロピウム、インジウム、リチウム、カリウム、ルビジウム、ナトリウム、銅、セリウム、亜鉛、チタン、ガドリニウム、テルビウム等を用いることができる。

クッション層１２３は、シンチレータパネル１２を適度な圧力で受光素子１３に圧接させるためのものある。例えば、Ｘ線の吸収が少ないシリコン系又はウレタン系の発泡材を用いることができる。

第１保護フィルム１２４及び第２保護フィルム１２５は、蛍光体層１２１を防湿し蛍光体層１２１の劣化を抑制するためのもので、透湿度の低いフィルムから構成される。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）を用いることができる。ＰＥＴの他には、ポリエステルフィルム、ポリメタクリレートフィルム、ニトロセルロースフィルム、セルロースアセテートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等を用いることができる。

また、第１保護フィルム１２４及び第２保護フィルム１２５の互いに対向する面には、互いを融着して封止するための融着層が形成されている。例えば、キャスティングポリプロピレン（ＣＰＰ）の層が形成されている。蛍光体層１２１が形成された基板１２２の裏面にクッション層１２３を配置し、これらの基板１２２及びクッション層１２３を第１保護フィルム１２４と第２保護フィルム１２５とで挟み、減圧雰囲気中で第１保護フィルム１２４と第２保護フィルム１２５とが接触する端部を融着することにより封止することができる。

受光素子１３は、２次元状に配置された複数の受光画素から構成されている。例えば、フォトダイオード＋薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成することができる。フォトダイオードにより光電変換した信号電荷をＴＦＴを用いて読み出す。受光素子１３としては他に、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等を用いることができる。

保護カバー１４は、シンチレータパネル１２を外部の衝撃等から保護するとともに、クッション層１２３を圧縮してシンチレータパネル１２を適度な圧力で受光素子１３に圧接する役割も果たしている。例えば、放射線透過性の高いカーボン板により構成される。保護カバー１４としては他に、アルミ板を用いることができる。

（保護カバーのシンチレータパネル側の面から基板の蛍光体層が形成された面までの距離Ｄについて）
図１には、保護カバー１４のシンチレータパネル１２側の面から基板１２２の蛍光体層が形成された面までの距離をＤとして示している。上述したように、保護カバー１４により少なからず放射線は散乱され、放射線画像の鮮鋭性は低下する。そして、この鮮鋭性の低下は、保護カバー１４からシンチレータパネルまでの距離が長くなりすぎると無視できなくなる。

このため、本実施形態では、距離Ｄを、０．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍに調整している。このようにすれば、保護カバー１４における放射線の散乱によっても、散乱光があまり拡散しないうちにシンチレータパネル１２に入射するようになり、鮮鋭性の高い放射線画像を得ることができる。距離Ｄが２．０ｍｍよりも大きくなると、散乱光の拡散が大きい状態でシンチレータパネル１２に入射するようになり、放射線画像の鮮鋭性が低下する。距離Ｄが小さければ小さいほど鮮鋭性は高く、基本的に下限に制限はない。しかしながら、保護カバー１４のシンチレータパネル１２側の面から基板１２２の蛍光体層が形成された面までの間には、基板１２２やクッション層１２３等が介在しており、０．２ｍｍよりも小さくすることは実質的に困難となる。尚、クッション層１２３を設けないことにより距離Ｄを０．２ｍｍ以下にすることは可能となるが、クッション層１２３が存在しないと、シンチレータパネル１２を受光素子１３に適度な圧力で圧接することができなくなる。このため、シンチレータパネル１２と受光素子１３との密着性が悪くなり、鮮鋭性が低下することになる。

距離Ｄをできる限り小さくするために、基板１２２としては、上述したように、５０〜５００μｍの薄い高分子フィルムを用いることが好ましい。また、薄い高分子フィルムを用いると、可撓性を有するので、受光素子１３の表面に均一にシンチレータパネル１２を接触させることができ、鮮鋭性を高めることができる。この点でも、薄い高分子フィルムを用いることは有利である。５００μｍより厚いと、クッション層１２３を含め２．０ｍｍ以内に収めることが困難になる。５０μｍより薄いと、シンチレータパネル１２作製の際におけるフィルムの取り扱いが困難になる。

クッション層１２３についても、距離Ｄをできる限り小さくするために、できるだけ厚みを薄くすることが好ましい。しかしながら、あまり薄くしすぎるとクッション性が乏しくなるので、薄くてもクッション性を有するものが好ましい。シリコン系又はウレタン系の発泡材から構成される緩衝材は、薄くてもクッション性を有し、また放射線の吸収が少ないので好ましい。

また、保護カバー１４における放射線の散乱光自体を低減させるために、保護カバー１４としては、アルミニウム又はカーボンを含む材料からなる放射線透過性の高いものが好ましい。

本実施形態では、クッション層１２３は、第１保護フィルム１２４及び第２保護フィルム１２５により封止されたシンチレータパネル１２の内部に設けたが、第２保護フィルム１２５の外側で、第２保護フィルム１２５と保護カバー１４との間に設けるようにしてもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

（基板の作成）
厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産製ＵＰＩＬＥＸ−７５Ｓ）に、蛍光体との接着性を向上させるためにプラズマ処理を施したものを蒸着用基板１２２とした。

（蛍光体シートの作製）
図２に示す蒸着装置７１を使用して、準備した基板１２２に蛍光体（ＣｓＩ：０．００３Ｔｌ）を蒸着させ蛍光体層１２１を形成し、蛍光体シートを作製した。

すなわち、蛍光体原料（ＣｓＩ：０．００３Ｔｌ）を抵抗加熱ルツボ７３に充填し、支持体ホルダ７９に上記基板１２２を設置し、抵抗加熱ルツボ７３と基板１２２との間隔を４００ｍｍに調節した。続いて蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．５Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板１２２を回転しながら基板１２２の温度を１５０℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボ７３を加熱して蛍光体を蒸着し蛍光体層１２１の膜厚が５００μｍとなったところで蒸着を終了した。

（保護フィルムによる蛍光体シートの封止）
蛍光体層側の保護フィルム１２４としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレートフィルム）１２μｍとＣＰＰ（キャスティングポリプロピレン）２０μｍの積層フィルムを使用した。積層フィルムの積層方法はドライラミネーションで、接着剤層の厚みは１μｍとした。使用した接着剤は２液反応型のウレタン系接着剤を使用した。基板側の保護フィルム１２５は、蛍光体面側の保護フィルム１２４と同じものを使用した。

蛍光体シート（９ｃｍ×９ｃｍ）の上下に、上記保護フィルム１２４，１２５を配置し、減圧下で周縁部をインパルスシーラを用いて融着することで封止した。尚、融着部から蛍光体シート周縁部までの距離が１ｍｍとなるように融着した。融着に使用したインパルスシーラのヒータは８ｍｍ幅のものを使用した。

また、この際、保護カバー１４のシンチレータパネル側の面から基板の蛍光体層までの距離が表１に示した値になるように、シンチレータシートの基板と保護層の間に厚さを調整したウレタン系発泡シートを設置した。

（評価）
得られた各試料を、ＣＭＯＳフラットパネル（ラドアイコン社製Ｘ線ＣＭＯＳカメラシステムＳｈａｄ−ｏ−Ｂｏｘ４ＫＥＶ）にセットし、１２ｂｉｔの出力データより鮮鋭性を、以下に示す方法で評価した。結果は表１に示す。尚、保護カバー１４はアモルファスカーボン製（１ｍｍ）を使用した。

＜コントラスト（Ｃ）値による鮮鋭性の評価＞
保護カバー１４の上に直径４ｍｍ、厚さ２ｍｍの鉛ディスクを置き、当該鉛ディスクを上記ＣＭＯＳフラットパネルで撮影した画像データによりコントラスト（Ｃ）値を算出した。鉛ディスク中心部のシグナルＳ１と鉛ディスク中心部から１０〜２０ｍｍ離れた位置の平均シグナルＳ２を読みとり、下記の計算式（Ａ）によりコントラスト値（Ｃ）を算出し、評価を行った。コントラスト値（Ｃ）の値が小さいほど鮮鋭性に優れている。

Ｃ（％）＝Ｓ１／Ｓ２×１００・・・（Ａ）
尚、撮影は管電圧８０ｋＶｐのＸ線を蛍光体シート（９ｃｍ×９ｃｍ）のみに均一に照射されるように、Ｘ線管球の絞りを調整して実施した。

Ｄ：保護カバーのシンチレータパネル側の面から基板の蛍光体層が形成された面までの距離。

Ｃ：コントラスト値（％）。

表１の結果に示されるように、Ｄが、０．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍであれば、コントラスト値（Ｃ）は小さく、鮮鋭性に優れていることがわかる。

本実施形態に係る放射線画像検出器の構成図である。 シンチレータ層の形成に用いる蒸着装置の構成図である。

符号の説明

１ 放射線画像検出器
１２ シンチレータパネル
１２１ 蛍光体層
１２２ 基板
１２３ クッション層
１２４ 第１保護フィルム
１２５ 第２保護フィルム
１３ 受光素子

Claims (4)

1. 蛍光体層が形成された基板を有するシンチレータパネルと、
   基板を介して蛍光体層と反対側であってシンチレータパネルの放射線入射側に配置された保護カバーと、
   シンチレータパネルを介して保護カバーと反対側に設けられシンチレータパネルからの光を光電変換する２次元状に複数の受光画素が配置された受光素子と、
   を備える放射線画像検出器において、
   保護カバーのシンチレータパネル側の面から前記基板の蛍光体層が形成された面までの距離Ｄが、０．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍであることを特徴とする放射線画像検出器。
2. 前記基板は、厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下の高分子フィルムからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出器。
3. 前記保護カバーのシンチレータパネル側の面から前記基板の蛍光体層が形成された面までの間に、シリコン系又ウレタン系の発泡材からなる緩衝材が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像検出器。
4. 前記保護カバーは、アルミニウム又カーボンを含む材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線画像検出器。

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