JP2009047520A - X-ray image detection panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線画像検出パネルに関する。 The present invention relates to an X-ray image detection panel.
従来から、X線画像に代表されるX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、FPD(Flat Panel Detector)等に代表されるデジタル方式のX線画像検出装置も登場しており、X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。 Conventionally, X-ray images typified by X-ray images have been widely used for diagnosis of medical conditions in the medical field. In recent years, digital X-ray image detection devices such as FPD (Flat Panel Detector) have also appeared, and X-ray images can be acquired as digital information and image processing can be performed freely. Can be transmitted.
FPDには、X線を直接電気信号に変換する直接型と、X線を一旦シンチレータにより可視光等の蛍光に変換した後電気信号に変換する間接型とがある。間接型は、X線の照射を受けて蛍光を発光するシンチレータ層と、前記蛍光を受光する受光素子が受光面に沿って二次元状に配列された光電変換層と、が積層されたX線画像検出パネルであり、直接型と比べて製造しやすく、温度依存性を低く、高電圧の印加を不要にできるなどのメリットがある。しかし、シンチレータ層で蛍光が等方的に発光し拡散するため、受光素子には、近傍で発光した蛍光だけでなく、離れた所で発光した蛍光も入射するために、直接型に比べて鮮鋭性が劣ると認識されてきた。 There are two types of FPDs: a direct type that converts X-rays directly into electrical signals, and an indirect type that converts X-rays into fluorescent light such as visible light once by a scintillator. The indirect type is an X-ray in which a scintillator layer that emits fluorescence when irradiated with X-rays, and a photoelectric conversion layer in which light receiving elements that receive the fluorescence are two-dimensionally arranged along a light receiving surface are stacked. This is an image detection panel, which is easy to manufacture compared to the direct type, has low temperature dependency, and can eliminate the need for applying a high voltage. However, since the fluorescent light isotropically emits and diffuses in the scintillator layer, not only the fluorescent light emitted in the vicinity but also the fluorescent light emitted at a distant place is incident on the light receiving element, which is sharper than the direct type. Has been recognized as inferior.
そこで、間接型FPDで鮮鋭性を向上させる技術として、前記受光面と実質的に垂直に成長した柱状結晶が配列されたシンチレータを用いた技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、柱状結晶内で発光した蛍光が、柱状結晶の壁面で反射を繰り返して受光素子に到達することで、蛍光が受光面と平行な方向に広く拡散しないことを狙っている。
しかしながら、このような柱状結晶のシンチレータであっても、被写体に対するX線被爆量を抑えるために、X線照射量が低くてもX線量子モトルノイズが少なくなるように、厚みを厚くすると鮮鋭性が低くなる問題がある。 However, even in such a columnar crystal scintillator, in order to suppress the amount of X-ray exposure to the subject, sharpness is increased by increasing the thickness so that the X-ray quantum motor noise is reduced even if the X-ray irradiation amount is low. There is a problem of lowering.
そして、シンチレータ層で発光した蛍光の内、柱状結晶の壁面の全反射角内の方向に発光した成分は、柱状結晶の壁面で反射を繰り返すが、より受光面と平行に近い方向に発光した蛍光は、柱状結晶の壁面で反射される割合が低下して、柱状結晶の壁面を跨いで透過する。そして、シンチレータ層が厚いと、より受光面と平行に近い方向に発光した蛍光は、受光面になかなか到達せずに、受光面と平行な方向に広く拡散するために、鮮鋭性が劣ることが分かった。 Of the fluorescence emitted from the scintillator layer, the component emitted in the direction within the total reflection angle of the wall surface of the columnar crystal is repeatedly reflected on the wall surface of the columnar crystal, but emitted in the direction closer to the light receiving surface. The ratio of the light reflected from the wall surface of the columnar crystal decreases, and the light passes through the wall surface of the columnar crystal. And if the scintillator layer is thick, the fluorescence emitted in the direction closer to the light receiving surface is not easily reached, but diffuses widely in the direction parallel to the light receiving surface, so the sharpness may be inferior. I understood.
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、直接型と比べてメリットのある間接型FPDであって、鮮鋭性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is an indirect type FPD having advantages over a direct type, and an object thereof is to improve sharpness.
(項1)
X線の照射を受けて蛍光を発光するシンチレータ層と、前記蛍光を受光する受光素子が受光面に沿って二次元状に配列された光電変換層と、が積層されたX線画像検出パネルにおいて、
前記シンチレータ層と前記光電変換層との間に、受光面と垂直な少なくとも1つの面において、前記シンチレータ層から入射された蛍光のうち入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットする斜入光カット層を有することを特徴とするX線画像検出パネル。
(項2)
前記斜入光カット層は、前記受光面に実質的に垂直に設けられた平板状の遮光部が複数並設されていることを特徴とする項1に記載のX線画像検出パネル。
(項3)
X線の照射を受けて蛍光を発光するシンチレータ層と、前記蛍光を受光する受光素子が受光面に沿って二次元状に配列された光電変換層と、が積層されたX線画像検出パネルにおいて、
前記シンチレータ層と前記光電変換層との間に、受光面と垂直ないずれの面においても、前記シンチレータ層から入射された蛍光のうち入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットする斜入光カット層を有することを特徴とするX線画像検出パネル。
(項4)
前記斜入光カット層は、前記受光面に実質的に垂直に設けられた平板状の遮光部が複数並設されている層を複数有し、互いの層の遮光部の並設方向が交差するように積層されていることを特徴とする項3に記載のX線画像検出パネル。
(項5)
前記遮光部は、二次元状に配列された前記受光素子のいずれの配列方向に対する角度とも15度以上になるように並設されていることを特徴とする項2又は4に記載のX線画像検出パネル。
(項6)
前記シンチレータ層は、前記受光面と実質的に垂直に成長した柱状結晶が配列されたものであることを特徴とする項1〜5の何れか一項に記載のX線画像検出パネル。
(項7)
前記シンチレータ層は、アルカリ金属のハロゲン化物又はアルカリ土類金属のハロゲン化物の蛍光体を含み、
前記シンチレータ層と前記斜入光カット層との間に、前記蛍光体及び前記蛍光体の潮解物から前記斜入光カット層を保護する保護層を有することを特徴とする項1〜6の何れか一項に記載のX線画像検出パネル。
(Claim 1)
In an X-ray image detection panel in which a scintillator layer that emits fluorescence when irradiated with X-rays and a photoelectric conversion layer in which light receiving elements that receive the fluorescence are two-dimensionally arranged along a light receiving surface are stacked ,
Between the scintillator layer and the photoelectric conversion layer, on the at least one surface perpendicular to the light receiving surface, the fluorescence incident from the scintillator layer with an incident angle larger than a predetermined angle is cut. An X-ray image detection panel comprising an oblique light cut layer.
(Section 2)
The X-ray image detection panel according to claim 1, wherein the oblique incident light cut layer is provided with a plurality of flat light shielding portions provided substantially perpendicular to the light receiving surface.
(Section 3)
In an X-ray image detection panel in which a scintillator layer that emits fluorescence when irradiated with X-rays and a photoelectric conversion layer in which light receiving elements that receive the fluorescence are two-dimensionally arranged along a light receiving surface are stacked ,
Between the scintillator layer and the photoelectric conversion layer, on any surface perpendicular to the light receiving surface, the fluorescence incident from the scintillator layer at an incident angle larger than a predetermined angle is cut. An X-ray image detection panel comprising an oblique light cut layer.
(Claim 4)
The oblique light cut layer has a plurality of layers in which a plurality of flat light shielding portions provided substantially perpendicularly to the light receiving surface are arranged in parallel, and the parallel arrangement directions of the light shielding portions of the layers intersect each other. Item 4. The X-ray image detection panel according to Item 3, wherein the X-ray image detection panel is laminated in such a manner.
(Section 5)
The X-ray image according to
(Claim 6)
The X-ray image detection panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the scintillator layer is formed by arranging columnar crystals grown substantially perpendicular to the light receiving surface.
(Claim 7)
The scintillator layer includes a phosphor of an alkali metal halide or an alkaline earth metal halide,
Any one of Items 1 to 6, further comprising a protective layer that protects the oblique light cut layer from the phosphor and the deliquescent material of the phosphor between the scintillator layer and the oblique light cut layer. An X-ray image detection panel according to claim 1.
本発明によれば、鮮鋭性が向上する。受光面と垂直な少なくとも1つの面において、又は、受光面と垂直ないずれの面においても、斜入光カット層に入射するまでに受光面と平行な方向に広く拡散した蛍光のうち、斜入光カット層に対する入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光は、斜入光カット層により吸収される。このため、受光面に入射するまでに受光面と平行な方向に広く拡散した蛍光の多くは斜入光カット層に吸収され、鮮鋭性が向上すると推測される。 According to the present invention, sharpness is improved. Of at least one surface perpendicular to the light-receiving surface, or any surface perpendicular to the light-receiving surface, out of the fluorescent light diffused widely in the direction parallel to the light-receiving surface before entering the oblique light-cut layer Fluorescence incident at an incident angle with respect to the light cut layer larger than a predetermined angle is absorbed by the oblique light cut layer. For this reason, it is presumed that most of the fluorescent light diffused widely in the direction parallel to the light receiving surface before entering the light receiving surface is absorbed by the oblique light cut layer, and the sharpness is improved.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。また、発明を実施するための最良の形態欄には、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。
<実施形態1>
(X線画像検出パネルの構成)
図1は、実施形態1のX線画像検出パネルの断面を模式的に示す図である。図2は、図1の部分拡大図である。便宜上、図における左右方向をX方向、奥行方向をY方向、上下方向をZ方向としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The best mode column for carrying out the invention indicates a mode that the inventor recognizes as best for carrying out the invention, and the present invention is not limited to these. Further, in the best mode column for carrying out the invention, there are expressions that seem to determine, define, or define terms used in the scope of the invention and claims, but these are only to the invention. It is an expression for specifying the form that the person recognizes as the best, and does not specify or limit the terms used in the scope of the invention or the claims.
<Embodiment 1>
(Configuration of X-ray image detection panel)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a cross section of the X-ray image detection panel according to the first embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. For convenience, the horizontal direction in the figure is the X direction, the depth direction is the Y direction, and the vertical direction is the Z direction.
X線画像検出パネル1は、ガラス基板等の支持体11、光電変換層12、斜入光カット層13、保護層14、シンチレータ層15、支持体16が順に積層されている。X線は、シンチレータ層15側から照射される。
In the X-ray image detection panel 1, a
シンチレータ層15は、被写体を透過したX線を受け、受けたX線の線量に応じた強度の蛍光を発光する。シンチレータ層15は、樹脂フィルム等の支持体16上に例えばCsI、CsBr等の蛍光体粒子をバインダー樹脂と共に溶媒中に分散させた塗布液を塗布して成膜したもので、樹脂中に蛍光体粒子が分散した層となっている。
The
X線を照射されると、シンチレータ層15中の蛍光体が等方向に発光して、発光した蛍光が樹脂中を進む。その際、別の蛍光体で反射・屈折・散乱などして進行方向を変えたり、樹脂中で散乱したりするが、斜入光カット層13に向かって進む。即ち、斜入光カット層に対する入射角が小さな角度の光は、シンチレータ層15中を広く拡散した光の成分が少なく、一方、斜入光カット層13に斜めに入る光、即ち、斜入光カット層に対する入射角が大きな角度の光は、シンチレータ層15中を広く拡散した光の成分が多い。
When irradiated with X-rays, the phosphor in the
保護層14は、防湿性を有し、シンチレータ層15が形成された支持体16を包み込んでいる。これにより、外からシンチレータ層15に水分が透過するのを抑える。また、保護層14は、シンチレータ層15内の蛍光体が斜入光カット層13に拡散したり、吸湿により生じるこの蛍光体の潮解物が斜入光カット層13に到達して、斜入光カット層13の遮光部131が腐食したりするのを抑える。アルカリ金属のハロゲン化物やアルカリ土類金属のハロゲン化物を蛍光体に用いたシンチレータ層15は、吸湿により潮解しやすい。当該潮解物は金属を腐食させてしまう。保護層14としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の材料を用いることができる。
The
斜入光カット層13は、YZ平面と平行な面を有するY方向を並設方向とした平板状の遮光部131がフォトダイオード121の配列方向(X方向)に複数並設されている。詳細は、後述する。
The oblique light cut
光電変換層12は、斜入光カット層13からの蛍光を受光して電荷を発生するフォトダイオード121、フォトダイオード121で発生した電荷を読み出すTFT122から構成される。フォトダイオード121とTFT122とは、対を成して二次元状(図では、X方向及びY方向)に複数配列されている。フォトダイオード121は、本発明の受光素子に相当する。
The
(斜入光カット層)
図3は、本実施形態に係る斜入光カット層13の部分斜視図である。図4は、図2における斜入光カット層13近傍の部分拡大図である。図2に対応してX、Y、Z方向を示している。
(Slant incident light cut layer)
FIG. 3 is a partial perspective view of the oblique light cut
斜入光カット層13は、図3に示すように、YZ平面と平行な面を有する平板状の遮光部131がX方向に光透過部132を介して複数並設されている。
As shown in FIG. 3, in the oblique light cut
光透過部132は、入射された蛍光を減衰させることなく透過させる必要があるため透明性の高い材料から形成される。例えば、シリコン樹脂、オレフィン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、等の材料を用いることができる。
The
遮光部131は、蛍光波長の光を吸収するもので、受光面に実質的に垂直に設けられている。実質的に垂直とは、斜入光カット層13に垂直な方向から入射した光のカットが最小限に近く、所定角度より大きな角度で斜入光カット層13に入射した光をカットする角度であれば良い。
The
受光面と垂直なXZ面において、図4に示すように、このような斜入光カット層13により、Z方向に対して所定角度θ1よりも大きな角度で入射する蛍光をカットする。図3から理解できるように、入射角度θ>θ1である蛍光Fは、光透過部132をそのまま通過することはできず、遮光部131に必ず入射する。このため、蛍光Fがさらにその入射方向に進み所望のフォトダイオード121以外のフォトダイオード121に入射することが抑えられる。この結果、図のX方向に拡散する蛍光をカットでき、鮮鋭性の高いX線画像を得ることが可能となる。
On the XZ plane perpendicular to the light receiving surface, as shown in FIG. 4, the oblique incident light cut
遮光部131の材料としては、蛍光を吸収する物質を用いることができる。即ち、蛍光波長における吸収率が高い物質を用いることができる。例えば、蛍光波長において暗色の金属酸化物、顔料、染料を用いることができる。
As a material of the
尚、遮光部131の材料が金属の場合には、吸湿により生じるシンチレータ層15内の潮解物が、斜入光カット層13への侵入して遮光部131が腐食することが考えられるが、本実施形態では、シンチレータ層15と斜入光カット層13との間に保護層14を設けているので遮光部131の腐食を防止することができる。
In addition, when the material of the
なお、遮光部131は、受光面に実質的に垂直に設けられている。なお、受光面に実質的に垂直とは、受光面に垂直な方向に対して、斜入光カット層13の厚さL、遮光部131の厚さT、遮光部131が設けている平均間隔Dに対して、関数Tan-1(0.1×(D−T)/L)以下となる角度が目安である。
The
また、遮光部131の厚さTは、遮光性を維持できる厚さであれば良く、好ましい厚さTは、素材によって大きく異なるが、1μm以上、特に10μm以上が目安である。また、T/Dは、斜入光カット層13に垂直に入射した光の吸収率に影響し、0.1以下が好ましく、特に、0.05以下が好ましい。
また、X線画像検出パネルの薄型化のためには、斜入光カット層13の厚みLは薄い方が好ましく、20μm以下、特に、10μm以下が目安である。また、これ以上大きな角度で斜入光カット層13に入射した光をカットする所定角度は、45°以上が好ましいので、(D−T)/Lは1以上が好ましい。更に、(D−T)/Lは2以上が好ましい。また、(D−T)/Lは10以下であることが好ましい。
Further, the thickness T of the
In order to reduce the thickness of the X-ray image detection panel, the thickness L of the oblique light cut
斜入光カット層13の遮光部131の平均間隔Dは、上記を考慮して適宜設定される。なお、長さL及び間隔D及び遮光部131の厚さTは、小さくなるほど製造が難しくなるので、製造コストも考慮して長さL及び間隔D及び遮光部131の厚さTを設定する。
The average interval D of the
斜入光カット層13におけるそれぞれの遮光部131の配置間隔は、個々の受光素子に入射する光量のバラツキを抑えるため、等間隔であることが好ましい。同様に、受光素子の配置間隔も等間隔であることが好ましい。また、遮光部131の配置間隔が等間隔であり、遮光部131の厚さが等しく、斜入光カット層13の厚さも一定であると、受光素子毎に、蛍光をカットする性能が異なることが無く、鮮鋭性のバラツキが抑えられる。なお、遮光部131の配置間隔、遮光部131の厚さ、又は、斜入光カット層13の厚さの少なくとも1つにバラツキがあると、ある受光素子では、入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットするが、別のある受光素子では、入射角が所定角度よりも小さな或る角度より大きな角度で入射した蛍光をカットするというように、蛍光をカットする性能にバラツキが生じ、その結果、鮮鋭性にバラツキが生じる。
It is preferable that the arrangement intervals of the respective
また、遮光部131及び受光素子が等間隔に並設されていると、モアレが発生する可能性がある。このため、2次元に配列している受光素子の2つの配列方向(X、Yの両方向)のいずれもが、遮光部131の配列方向に対して15度以上の角度であることが好ましい。
Further, when the
また、斜入光カット層13の遮光部131の間隔Dは、受光素子の配置間隔P(図2参照)に対して、D<1/3×Pを満たすことが好ましい。各受光素子上の遮光部131の個数の相違による各受光素子間の受光光量のバラツキを抑えつつ、上記モアレの発生を抑えることができる。
Moreover, it is preferable that the space | interval D of the light-shielding
斜入光カット層13は、例えば、厚みTの遮光部131の材料と、上記間隔Dと略同等の厚みの光透過部132の材料とを交互に積層した後、当該積層方向と垂直方向に上記長さLと同等の間隔でカットすることにより作製することができる。
For example, the oblique light cut
図5は、シンチレータ層15に対してX線照射位置を変化させたときのフォトダイオード121aで受光される蛍光の受光レベルを示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the light reception level of the fluorescence received by the
図5(a)は、一例として対象となるフォトダイオード121aの鉛直上方からX線が照射された状態を示している。
FIG. 5A shows, as an example, a state in which X-rays are irradiated from vertically above a
図5(b)は、図5(a)におけるX線照射位置をX方向に移動させ、X線照射位置とフォトダイオード121aとの相対的な位置関係を変化させたときの図5(a)中央にあるフォトダイオード121aで受光される受光レベルを概念的に示している。
FIG. 5B shows the state when the X-ray irradiation position in FIG. 5A is moved in the X direction and the relative positional relationship between the X-ray irradiation position and the
図5(b)のX=0における受光レベルは、図5(a)のフォトダイオード121aの鉛直上方からX線が照射された状態における受光レベルに相当する。また、図5(a)におけるX線照射位置からX方向の正の向きに移動させたときの受光レベルを、図5(b)のX線照射位置(X軸の0点)からのX軸の正の向きの距離に応じて示している。同様に、図5(a)におけるX線照射位置からX方向の負の向きに移動させたときの受光レベルを図5(b)のX線照射位置(X軸の0点)からのX軸の負の向きの距離に応じて示している。
The light reception level at X = 0 in FIG. 5B corresponds to the light reception level in a state in which X-rays are irradiated from vertically above the
図5(b)には、斜入光カット層13がある場合と無い場合の受光レベルの特性を示している。「カット無」は、光電変換層12の上に直接、保護層14が設けられた場合、即ち、斜入光カット層13が無く、支持体11、光電変換層12、保護層14、シンチレータ層15、支持体16が順に積層されている場合の特性を示す。一方、「カット有」は、光電変換層12の上に斜入光カット層13を設け、斜入光カット層13の上に保護層14が設けられた場合、即ち、支持体11、光電変換層12、斜入光カット層13、保護層14、シンチレータ層15、支持体16が順に積層されている場合の特性を示す。何れの場合も、X線照射位置がフォトダイオード121aの直上から離れるにつれ、受光レベルは減少する。
FIG. 5B shows the characteristics of the received light level with and without the obliquely incident light cut
「カット無」は、最もブロードな特性を有しており、X線照射位置が比較的遠くにあっても蛍光が受光される。これは、シンチレータ層15での蛍光が等方的に拡散するとともに、入射角度の大きな蛍光を吸収する斜入光カット層13が無いことによる。
“No cut” has the broadest characteristic, and fluorescence is received even if the X-ray irradiation position is relatively far away. This is because the fluorescence in the
「カット有」は、斜入光カット層13を有しているため、シンチレータ層15での蛍光は等方的に拡散するものの、斜入光カット層13への入射角度の大きな蛍光が斜入光カット層13により吸収され、「カット無」よりシャープな特性になる。
“With cut” has the oblique light cut
つまり、斜入光カット層13を用いると、広がった蛍光が光電変換層12に入射することが抑えられ、フォトダイオード121aの鉛直上方以外の領域に入射したX線により発生した蛍光が、フォトダイオード121aに入射されることが抑えられる。
That is, when the oblique light cut
以上述べたように、本実施形態によれば、斜入光カット層13により、斜入光カット層13に所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットするので、斜入光カット層13に所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光が光電変換層12に入射することを抑えられる。従って、広く拡散した蛍光が光電変換層12に入射することが抑えられ、フォトダイオード121aの鉛直上方に入射したX線により発生した蛍光が、フォトダイオード121a以外のフォトダイオード121に入射されることが抑えられる。この結果、鮮鋭性の高いX線画像を得ることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the oblique incident light cut
また、本実施形態のように、シンチレータ層15と斜入光カット層13との間に保護層14を設けるようにすれば、吸湿により生じるシンチレータ層15内の潮解物が斜入光カット層13へ侵入して遮光部131を腐食することを防止できる。
<実施形態2>
本実施形態は、実施形態1の変形例である。以下、実施形態1と相違する点を説明する。なお、以下に説明されていない点は実施形態1と同じである。
Further, if the
<
The present embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described. The points not described below are the same as in the first embodiment.
(X線画像検出パネルの構成)
実施形態2のX線画像検出パネルの全体像は図1に示す実施形態1と同じである。図6は、実施形態2のX線画像検出パネルの断面を模式的に示した部分拡大図である。便宜上、図における左右方向をX方向、奥行方向をY方向、上下方向をZ方向としている。
(Configuration of X-ray image detection panel)
The overall image of the X-ray image detection panel of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a partially enlarged view schematically showing a cross section of the X-ray image detection panel of the second embodiment. For convenience, the horizontal direction in the figure is the X direction, the depth direction is the Y direction, and the vertical direction is the Z direction.
シンチレータ層15は、樹脂フィルム等の支持体16上に例えばCsI、CsBr等の材料を蒸着法により成膜したもので、受光面(図1ではXY方向の平面)に対して実質的に垂直な積層方向(図1ではZ方向)に伸びる柱状結晶151が多数形成された構成をしている。柱状結晶151間には微小空隙Cが形成されている。
The
柱状結晶151の屈折率は、例えば、CsI:1.7〜1.8、CsBr:1.5〜1.7と1.5以上である。一方、柱状結晶151間の空隙Cには空気が存在し、その屈折率は約1である。このため、柱状結晶151内で発光した蛍光のうち、Z方向に近い方向の蛍光は柱状結晶151内を全反射しながら進む。いわゆる光ガイド効果を有する。全反射角は、例えば、CsI:34.4°、CsBr:41.1°となる。つまり、CsIであれば、柱状結晶151と空隙Cとの界面の法線方向に対して、34.4°以上の角度で界面に入射する蛍光は、界面で全反射されて柱状結晶151内を進んでいく。
The refractive indexes of the
しかし、柱状結晶151と空隙Cとの界面の法線方向に対して、34.4°より小さい角度で界面に入射する蛍光は、この角度が小さくなる程、界面で反射される割合が低下して、柱状結晶を跨いで拡散する割合が多くなる。
However, the fluorescence incident on the interface at an angle smaller than 34.4 ° with respect to the normal direction of the interface between the
また、柱状結晶151が受光面に対して実質的に垂直な積層方向に成長させたものであり、柱状結晶151の表面が平滑であれば、柱状結晶151と空隙Cとの界面の法線方向は、受光面(図1ではXY方向の平面)と平行に近い。
If the
従って、受光面に対する入射角が小さい角度で進む蛍光は、柱状結晶151内を反射しながら受光面に到達するが、受光面に平行に近い角度で進む蛍光は、柱状結晶151と空隙Cとの界面で反射される割合が低下して、柱状結晶を跨いで拡散する割合が多くなる。
Accordingly, the fluorescent light traveling at a small incident angle with respect to the light receiving surface reaches the light receiving surface while reflecting inside the
保護層14は、防湿性を有し、シンチレータ層15が形成された支持体16を包み込んでいる。これにより、外からシンチレータ層15に水分が透過するのを抑える。また、保護層14は、吸湿により生じるシンチレータ層15内の蛍光体が斜入光カット層13に拡散したり、この蛍光体の潮解物が斜入光カット層13に到達して、斜入光カット層13の遮光部131を腐食させたりするのを抑える。上記CsI等のアルカリ金属のハロゲン化物やアルカリ土類金属のハロゲン化物を蛍光体に用いたシンチレータ層15は、吸湿により潮解しやすい。当該潮解物は金属を腐食させてしまう。保護層14としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の材料を用いることができる。
The
斜入光カット層13は、YZ平面と平行な面を有する平板状の遮光部131がフォトダイオード121の配列方向(X方向)に複数並設されている。詳細は、後述する。
In the oblique light cut
光電変換層12は、斜入光カット層13からの蛍光を受光して電荷を発生するフォトダイオード121、フォトダイオード121で発生した電荷を読み出すTFT122から構成される。フォトダイオード121とTFT122とは、対を成して二次元方向(図では、X方向及びY方向)に複数配列されている。フォトダイオード121は、蛍光を受光する受光素子に相当する。
The
実施形態2の斜入光カット層13は、実施形態1の斜入光カット層13と同様である。
The oblique light cut
図7は、シンチレータ層15に対してX線照射位置を変化させたときのフォトダイオード121aで受光される蛍光の受光レベルを示す概念図である。図7(a)は、一例として対象となるフォトダイオード121aの直上にX線が照射された状態を示している。図7(b)は、図7(a)におけるX線照射位置をX方向に移動させたときの、つまりX線照射位置とフォトダイオード121aとの相対的な位置関係を変化させたときのフォトダイオード121aで受光される受光レベルを概念的に示している。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the light reception level of the fluorescence received by the
図7(b)のX=0における受光レベルは、図7(a)のフォトダイオード121aの直上にX線が照射された状態における受光レベルに相当する。また、図7(a)におけるX線照射位置からX方向の正の向きに移動させたときの受光レベルを、図7(b)のX線照射位置(X軸の0点)からのX軸の正の向きの距離に応じて示している。同様に、図7(a)におけるX線照射位置からX方向の負の向きに移動させたときの受光レベルを図7(b)のX線照射位置(X軸の0点)からのX軸の負の向きの距離に応じて示している。
The light reception level at X = 0 in FIG. 7B corresponds to the light reception level in a state where X-rays are irradiated immediately above the
図7(b)には、斜入光カット層13が無い場合と斜入光カット層13が有る場合の受光レベルを示している。「カット無」は、光電変換層12の上に直接、保護層14が設けられた場合、即ち、斜入光カット層13が無く、支持体11、光電変換層12、保護層14、シンチレータ層15、支持体16が順に積層されている場合の特性を示す。「カット有」は、光電変換層12の上に斜入光カット層13を設け、斜入光カット層13の上に保護層14が設けられた場合、即ち、支持体11、光電変換層12、斜入光カット層13、保護層14、シンチレータ層15、支持体16が順に積層されている場合の特性を示す。何れの場合も、X線照射位置がフォトダイオード121aの直上から離れるにつれ、受光レベルは減少する。
FIG. 7B shows the light receiving level when there is no oblique light cut
なお、実施形態2の「カット無」は、シンチレータ層15での蛍光の多くが柱状結晶の成長方向に案内されて蛍光の拡散が抑制されるので、実施形態1の「カット無」よりはシャープな特性になる。
The “no cut” in the second embodiment is sharper than the “no cut” in the first embodiment because most of the fluorescence in the
実施形態2の「カット有」は、最もシャープな特性を有している。これは、シンチレータ層15での蛍光の多くが柱状結晶の成長方向に案内されて蛍光の拡散が抑えられるとともに、斜入光カット層13への入射角度の大きな蛍光が斜入光カット層13により吸収されることによる。
“With cut” in the second embodiment has the sharpest characteristic. This is because most of the fluorescence in the
つまり、柱状結晶により、蛍光が広がることを抑えられ、更に、斜入光カット層13により、広がった蛍光が光電変換層12に入射することが抑えられる相乗効果により、フォトダイオード121aの鉛直上方に入射したX線により発生した蛍光が、フォトダイオード121a以外のフォトダイオード121に入射されることが効果的に抑えられる。この結果、鮮鋭性の高いX線画像を得ることが可能となる。
That is, the columnar crystal can prevent the fluorescence from spreading, and the oblique incident light cut
また、本実施形態のように、微小間隙を介して多数の柱状結晶が設けられたシンチレータ層15を用いれば、光ガイド効果により蛍光の拡散が抑制され、よりクロストークが抑制され高鮮鋭性のX線画像を得ることが可能となる。
In addition, when the
また、本実施形態のように、シンチレータ層15と斜入光カット層13との間に保護層14を設けるようにすれば、吸湿により生じるシンチレータ層15内の潮解物が斜入光カット層13への侵入して遮光部131が腐食することを防止できる。
<実施形態3>
実施形態3は、実施形態1、2の変形例である。以下、実施形態1、2と相違する点を説明する。なお、以下で説明しない点は、実施形態1、2と同じである。
Further, if the
<Embodiment 3>
The third embodiment is a modification of the first and second embodiments. Hereinafter, differences from the first and second embodiments will be described. Note that points not described below are the same as those in the first and second embodiments.
図8は、斜入光カット層13を3つの平面(A−A’面、B−B’面、C−C’面)で切断した部分斜視図である。実施形態1、2では。斜入光カット層としてYZ平面と平行な面を有する平板状の遮光部131を複数並設した斜入光カット層を用いた。それに対し実施形態3では、図8に示すように実施形態1,2で示したシンチレータ層15それぞれに対して、XZ平面(例えば、C−C’面)と平行な面を有する平板状の遮光部136を複数並設した斜入光カット上層135とYZ平面(例えば、B−B’面)と平行な面を有する平板状の遮光部138を複数並設した斜入光カット下層137とを併用し、並設方向が互いに直交するように積層した斜入光カット層を用いる。ここで、斜入光カット上層135と斜入光カット下層137は、それぞれ、実施形態1、2で説明した斜入光カット層と同等のものである。これにより、フォトダイオード121の受光面と垂直ないずれな面においても、入射角が所定な角度よりも大きな角度で入手した蛍光をカットする。即ち、フォトダイオード121の受光面と垂直ないずれな面においても、入射角が所定な角度よりも大きな角度で入手した蛍光をカットする斜入光カット層13を設けている。
FIG. 8 is a partial perspective view of the oblique incident light cut
これにより、XZ平面やYZ平面内の方向だけでなく、XY平面に垂直な何れの平面内においても、その平面に応じた所定角度より大きな角度で斜入光カット層13に入射した光をカットすることになる。例えば、図8のXZ平面ともYZ平面とも平行ではないA−A’面内において、入射する光は、この平面における最大許容入射角θaより大きな角度で入射した光をカットする。これにより、柱状結晶を跨いで拡散する蛍光を一層効果的にカットでき、鮮鋭性の高いX線画像を得ることが可能となる。従って、X方向だけでなく、Y方向においても、鮮鋭性の高いX線画像を得ることが可能となる。
As a result, not only the direction in the XZ plane and the YZ plane but also the light incident on the oblique light cut
1 X線画像検出パネル
12 光電変換層
121 フォトダイオード
13 斜入光カット層
131、138 遮光部
14 保護層
15 シンチレータ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray
Claims (7)
前記シンチレータ層と前記光電変換層との間に、受光面と垂直な少なくとも1つの面において、前記シンチレータ層から入射された蛍光のうち入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットする斜入光カット層を有することを特徴とするX線画像検出パネル。 In an X-ray image detection panel in which a scintillator layer that emits fluorescence when irradiated with X-rays and a photoelectric conversion layer in which light receiving elements that receive the fluorescence are two-dimensionally arranged along a light receiving surface are stacked ,
Between the scintillator layer and the photoelectric conversion layer, on the at least one surface perpendicular to the light receiving surface, the fluorescence incident from the scintillator layer with an incident angle larger than a predetermined angle is cut. An X-ray image detection panel comprising an oblique light cut layer.
前記シンチレータ層と前記光電変換層との間に、受光面と垂直ないずれの面においても、前記シンチレータ層から入射された蛍光のうち入射角が所定角度よりも大きな角度で入射した蛍光をカットする斜入光カット層を有することを特徴とするX線画像検出パネル。 In an X-ray image detection panel in which a scintillator layer that emits fluorescence when irradiated with X-rays and a photoelectric conversion layer in which light receiving elements that receive the fluorescence are two-dimensionally arranged along a light receiving surface are stacked ,
Between the scintillator layer and the photoelectric conversion layer, on any surface perpendicular to the light receiving surface, the fluorescence incident from the scintillator layer at an incident angle larger than a predetermined angle is cut. An X-ray image detection panel comprising an oblique light cut layer.
前記シンチレータ層と前記斜入光カット層との間に、前記蛍光体及び前記蛍光体の潮解物から前記斜入光カット層を保護する保護層を有することを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のX線画像検出パネル。 The scintillator layer includes a phosphor of an alkali metal halide or an alkaline earth metal halide,
The protective layer which protects the said incident light cut layer from the deliquescent of the said fluorescent substance and the said fluorescent substance between the said scintillator layer and the said incident light cut layer is characterized by the above-mentioned. The X-ray image detection panel according to any one of the above.
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