JP2010019620A - Scintillator panel, radiation detection apparatus, and method for manufacturing radiation detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体の放射線画像を形成する際に用いられるシンチレータパネル、これを用いた放射線検出装置および放射線検出装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a scintillator panel used for forming a radiographic image of a subject, a radiation detection apparatus using the scintillator panel, and a method for manufacturing the radiation detection apparatus.
従来から、X線画像のような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。特に、増感紙−フィルム系による放射線画像は、長い歴史のなかで高感度化と高画質化が図られた結果、高い信頼性と優れたコストパフォーマンスを併せ持った撮像システムとして、いまなお、世界中の医療現場で用いられている。 Conventionally, radiographic images such as X-ray images have been widely used for diagnosis of medical conditions in the medical field. In particular, radiographic images using intensifying screen-film systems have been developed as an imaging system that combines high reliability and excellent cost performance as a result of high sensitivity and high image quality in the long history. Used in the medical field.
しかしながらこれら画像情報はいわゆるアナログ画像情報であって、近年発展を続けているデジタル画像情報のような、自由な画像処理や瞬時の電送ができない。 However, these pieces of image information are so-called analog image information, and free image processing and instantaneous electric transmission cannot be performed like the digital image information that has been developed in recent years.
そして、近年ではコンピューテッドラジオグラフィ(CR)やフラットパネル型の放射線ディテクタ(FPD)等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出装置が登場している。これらは、デジタルの放射線画像が直接得られ、陰極管や液晶パネル等の画像表示装置に画像を直接表示することが可能である。 In recent years, digital radiographic image detection apparatuses represented by computed radiography (CR), flat panel type radiation detectors (FPD) and the like have appeared. With these, digital radiographic images can be directly obtained, and images can be directly displayed on an image display device such as a cathode ray tube or a liquid crystal panel.
その結果、これらのデジタル方式のX線画像検出装置は、銀塩写真方式による画像形成の必要性を低減させ、病院や診療所での診断作業の利便性を大幅に向上させている。 As a result, these digital X-ray image detection devices reduce the need for image formation by the silver halide photography method, and greatly improve the convenience of diagnosis work in hospitals and clinics.
上記のコンピューテッド・ラジオグラフィ(CR)が現在医療現場で受け入れられている。しかしながら鮮鋭性が十分でなく空間分解能も不充分であり、スクリーン・フィルムシステムの画質レベルには到達していない。 The above computed radiography (CR) is now accepted in the medical field. However, the image quality level of the screen / film system has not been reached due to insufficient sharpness and insufficient spatial resolution.
そして、さらに新たなデジタルX線画像技術として、例えば雑誌Physics Today,1997年11月号24頁のジョン・ローランズ論文“Amorphous Semiconductor Usher in Digital X−ray Imaging”や、雑誌SPIEの1997年32巻2頁のエル・イー・アントヌクの論文“Development of a High Resolution,Active Matrix,Flat−Panel Imager with Enhanced Fill Factor”等に記載された、薄膜トランジスタ(TFT)を用いた平板X線検出装置(FPD)が開発されている。
Further, as new digital X-ray imaging techniques, for example, the magazine Physics Today, November 1997,
平板放射線検出装置(FPD)はCRより装置が小型化し、高線量での画質が優れているという特徴がある。これらのFPDは、放射線により蛍光を発光する蛍光体層を有するシンチレータパネルと、蛍光体層に対向して配置される光検出器を備えている。 The flat panel radiation detection device (FPD) is smaller in size than the CR, and is characterized by superior image quality at a high dose. These FPDs are provided with a scintillator panel having a phosphor layer that emits fluorescence by radiation, and a photodetector arranged to face the phosphor layer.
シンチレータパネルの構成としては、基板上に、光検出器での効率向上のために、蛍光体層と共に反射層を設けた構成が知られおり、反射層としてはアルミニウムなどの金属膜を用いることが知られている。そして、反射層としてアルミニウムなどの金属膜を用いる場合には、水分に基づく変質等が起き、反射膜としての機能を減退させる場合があるために、これを防止するために反射層の上にさらに保護膜を設ける構成が知られている(特許文献1参照)。 As a configuration of the scintillator panel, a configuration in which a reflection layer is provided together with a phosphor layer on a substrate to improve efficiency in a photodetector is known, and a metal film such as aluminum is used as the reflection layer. Are known. When a metal film such as aluminum is used as the reflection layer, alteration based on moisture occurs, and the function as the reflection film may be reduced. The structure which provides a protective film is known (refer patent document 1).
そして、保護層の上に蛍光体層であるシンチレータ層を有し、シンチレータ層の上に耐湿保護層を設ける構成が知られている(特許文献2参照)。 And the structure which has a scintillator layer which is a fluorescent substance layer on a protective layer, and provides a moisture-resistant protective layer on a scintillator layer is known (refer patent document 2).
放射線検出装置は、これらのシンチレータパネルのシンチレータ層に対向して光検出器が配置される構成を有する。 The radiation detection apparatus has a configuration in which a photodetector is disposed facing the scintillator layers of these scintillator panels.
シンチレータ層に対向して光検出器を配置する方法としては、シンチレータパネルと光検出器を接触させ一体化して構成する方法、シンチレータパネルを着脱可能に、単に接触させておく方法などがある。後者の方法には、シンチレータパネルの故障などの場合に、シンチレータパネルを取り替えるだけで放射線検出装置のトラブルに対応できる、といった長所がある。 As a method of disposing the photodetector so as to face the scintillator layer, there are a method in which the scintillator panel and the photodetector are brought into contact with each other, a method in which the scintillator panel is detachably attached, and a method in which the scintillator panel is simply in contact. The latter method has an advantage that in the case of a failure of the scintillator panel, it is possible to deal with the trouble of the radiation detection device by simply replacing the scintillator panel.
しかしながら、使用の際に、シンチレータパネルと光検出器を接触または剥離させる際に生ずると思われる静電気により発生する画像欠陥を生ずる場合がある、といった問題があった。
本発明の目的は、画像欠陥の少ない画像を与える、シンチレータパネル、放射線検出装置および放射線検出装置の作製方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a scintillator panel, a radiation detection apparatus, and a method for manufacturing the radiation detection apparatus that provide an image with few image defects.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
1.基板と、該基板上に設けられた反射層と、該反射層上に設けられた中間層と、該中間層上に設けられたシンチレータ層、とを有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層上に、シンチレータ層上以外で連続することのない帯電防止層を有することを特徴とするシンチレータパネル。
2.前記シンチレータ層と前記帯電防止層の間に保護層を有することを特徴とする1に記載のシンチレータパネル。
3.前記帯電防止層が透明であることを特徴とする1または2に記載のシンチレータパネル。
4.1〜3のいずれか1項に記載のシンチレータパネルおよび光電変換素子部を具備する光検出器を備えた放射線検出装置であって、前記帯電防止層と、該光電変換素子部が接触していることを特徴とする放射線検出装置。
5.4に記載の放射線検出装置の作製方法であって、前記シンチレータパネルの帯電防止層側表面と、前記光電変換素子部の表面とを貼り合わせることを特徴とする放射線検出装置の作製方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
1. In a scintillator panel having a substrate, a reflective layer provided on the substrate, an intermediate layer provided on the reflective layer, and a scintillator layer provided on the intermediate layer, on the scintillator layer, A scintillator panel comprising an antistatic layer that is not continuous except on the scintillator layer.
2. 2. The scintillator panel according to 1, wherein a protective layer is provided between the scintillator layer and the antistatic layer.
3. The scintillator panel according to 1 or 2, wherein the antistatic layer is transparent.
4.1-3 A radiation detection apparatus comprising a photodetector having the scintillator panel and the photoelectric conversion element unit according to any one of 1 to 3, wherein the antistatic layer and the photoelectric conversion element unit are in contact with each other. A radiation detection apparatus characterized by comprising:
5.4. The method for producing a radiation detection apparatus according to 5.4, wherein the antistatic layer side surface of the scintillator panel and the surface of the photoelectric conversion element portion are bonded together.
本発明の上記構成により、画像欠陥の少ない画像を与える、シンチレータパネル、放射線検出装置および放射線検出装置の作製方法が提供できる。 With the above configuration of the present invention, it is possible to provide a scintillator panel, a radiation detection apparatus, and a method for manufacturing the radiation detection apparatus that provide an image with few image defects.
本発明は、基板と、該基板上に設けられた反射層と、該反射層上に設けられた中間層と、該中間層上に設けられたシンチレータ層、とを有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層上に、シンチレータ層上以外で連続することのない帯電防止層を有することを特徴とする。 The present invention provides a scintillator panel having a substrate, a reflective layer provided on the substrate, an intermediate layer provided on the reflective layer, and a scintillator layer provided on the intermediate layer. It is characterized by having an antistatic layer which is not continuous except on the scintillator layer on the layer.
本発明では、シンチレータ層上のみに、帯電防止層を設けることにより、画像欠陥の少ない画像を与える、シンチレータパネル、放射線検出装置が得られる。 In the present invention, by providing an antistatic layer only on the scintillator layer, it is possible to obtain a scintillator panel and a radiation detection apparatus that give an image with few image defects.
以下、図1〜4を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.
図1は、本発明のシンチレータパネルの例の断面図である。図2は、本発明のシンチレータパネルの製造方法を示した概略図である。図3は、本発明の放射線検出装置の断面図である。図4は、帯電防止層を説明する図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of the scintillator panel of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing the scintillator panel of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the radiation detection apparatus of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the antistatic layer.
図1に示す例において、シンチレータパネル10は、基板1上に、反射層2を有し、反射層2の上に中間層3を有し、中間層3の上にシンチレータ層4を備え、さらにその上に帯電防止層6を有する。帯電防止層6とシンチレータ層4の間には、図1の例のように保護層を有する態様が好ましい。
In the example shown in FIG. 1, a
(基板)
本発明に係る基板は、反射層を担持可能な板状、フィルム体であり、X線等の放射線を入射線量に対し10%以上を透過させることが可能なものである。
(substrate)
The substrate according to the present invention is a plate-like film body that can carry a reflective layer, and can transmit 10% or more of radiation such as X-rays with respect to an incident dose.
基板としては、各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができる。例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、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、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等のプラスチックフィルム、アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート或いは金属酸化物の被覆層を有する金属シートなどを用いることができる。 As the substrate, various glasses, polymer materials, metals, and the like can be used. For example, glass substrates such as quartz, borosilicate glass, chemically tempered glass, ceramic substrates such as sapphire, silicon nitride, silicon carbide, semiconductor substrates such as silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide, gallium nitrogen, cellulose acetate film, polyester Metal having a coating layer of metal sheet or metal oxide such as film, polyethylene terephthalate film, polyamide film, polyimide film, triacetate film, polycarbonate film, carbon fiber reinforced resin sheet, aluminum sheet, iron sheet, copper sheet A sheet or the like can be used.
これらの中でも、耐久性や軽量化といった観点から、アルミニウムシートや炭素繊維強化樹脂シート、ポリイミドフィルムが好ましく用いられる。 Among these, from the viewpoint of durability and weight reduction, an aluminum sheet, a carbon fiber reinforced resin sheet, and a polyimide film are preferably used.
また、基板の厚さは、耐性の向上や軽量化といった観点から、50μm〜500μmの範囲にあることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the thickness of a board | substrate exists in the range of 50 micrometers-500 micrometers from a viewpoint of an improvement of tolerance or weight reduction.
(反射層)
シンチレータパネル10に対し、基板1方向からシンチレータ層4側に向けて放射線が入射されると、シンチレータ層4に入射された放射線は、シンチレータ層4中の蛍光体に放射線エネルギーが吸収され、シンチレータ層4から、入射された放射線の強度に応じて、蛍光体から電磁波(光)が発光される。
(Reflective layer)
When radiation is incident on the
発光された電磁波は、シンチレータ層4の放射線が入射された面と反対の面(放射面)に至るものもあるが、基板1側の方向に放射進行する光もある。
Some of the emitted electromagnetic waves reach the surface (radiation surface) opposite to the surface on which the radiation of the
本発明に係る反射層2は、この基板1側の方向に放射進行する電磁波を反射しうる層である。
The
反射層としては、金属薄膜が好ましく用いられる。金属薄膜としては、Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mg、Rh、PtおよびAuからなる群の中の物質を含む材料からなる膜が好ましく用いられる。さらに、Cr膜上にAu膜を形成する等、金属薄膜を2層以上形成してもよい。 A metal thin film is preferably used as the reflective layer. As the metal thin film, a film made of a material containing a substance in the group consisting of Al, Ag, Cr, Cu, Ni, Ti, Mg, Rh, Pt and Au is preferably used. Further, two or more metal thin films may be formed such as forming an Au film on the Cr film.
本発明においては、反射層として、上記の中でも特にアルミニウムを含有する膜を用いる態様が好ましい態様である。 In the present invention, an embodiment using a film containing aluminum among the above as the reflective layer is a preferred embodiment.
基板1と、反射層2との間には基板1の材質により、ポリイミドからなる層などの層を設けてもよい。
A layer such as a layer made of polyimide may be provided between the substrate 1 and the
なお、反射層の厚さは好ましくは、0.005〜0.3μm、より好ましくは0.01〜0.2μmであることが、発光光取り出し効率の観点から好ましい。 The thickness of the reflective layer is preferably 0.005 to 0.3 [mu] m, more preferably 0.01 to 0.2 [mu] m, from the viewpoint of emission light extraction efficiency.
(中間層)
本発明に係る中間層3は、反射層2とシンチレータ層4の間にある層であり、反射層2を水分などから保護する機能を有し、下記のような樹脂を含有する層が挙げられる。
(Middle layer)
The
例えば、ポリエステル樹脂、ポリアクリル酸共重合体、ポリアクリルアミド又はこれらの誘導体および部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸エステル等のビニル重合体およびその共重合体、ロジン、シェラック等の天然物およびその誘導体などが挙げられる。 For example, polyester resins, polyacrylic acid copolymers, polyacrylamide or derivatives and partial hydrolysates thereof, vinyl polymers such as polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyacrylic acid esters and copolymers thereof, rosin, shellac And other natural products and derivatives thereof.
又、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルおよびその誘導体、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、ポリオレフィン、オレフィン−酢酸ビニル共重合体等のエマルジョンも使用することができる。その他カーボネート系、ポリエステル系、ウレタン系、エポキシ系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリピロールのごとき有機半導体も使用することができる。中でも、ポリエステル樹脂が好ましい。 Also used are emulsions of styrene-butadiene copolymers, polyacrylic acid, polyacrylates and derivatives thereof, polyvinyl acetate, vinyl acetate-acrylate copolymers, polyolefins, olefin-vinyl acetate copolymers, etc. be able to. In addition, organic semiconductors such as carbonates, polyesters, urethanes, epoxy resins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and polypyrrole can also be used. Among these, a polyester resin is preferable.
ポリエステル樹脂としては、具体的には多塩基酸、例えば、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、テトラクロル無水フタル酸、ヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ジメチレンテトラヒドロフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和多塩基酸等、またはマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水シトラコン酸等の不飽和多塩基酸等の多塩基酸と、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール等の二価アルコール類、グリセリン、トリメチロールプロパン等の三価アルコール類、ペンタエリトリット、ジペンタエリトリット、マンニット、ソルビット等の多価アルコール類、2,2−ジフェニルプロパン(ビスフェノールA)等のビスフェノール類等のポリオールとの縮合反応によって得られたポリエステル樹脂が挙げられる。 Specific examples of polyester resins include polybasic acids such as phthalic anhydride, terephthalic acid, isophthalic acid, tetrachlorophthalic anhydride, hexachloroendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, dimethylenetetrahydrophthalic acid, succinic acid, adipic acid, Saturated polybasic acids such as sebacic acid, etc., or polybasic acids such as unsaturated polybasic acids such as maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, citraconic anhydride, and the like, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene Dihydric alcohols such as glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, trimethylene glycol and tetramethylene glycol, and trihydric alcohols such as glycerin and trimethylolpropane And polyester resins obtained by condensation reaction with polyols such as polyalcohols such as pentaerythritol, dipentaerythritol, mannitol and sorbit, and bisphenols such as 2,2-diphenylpropane (bisphenol A). It is done.
中間層は、上記樹脂を溶剤に溶解した塗布液を用い塗布、乾燥することにより設層することができる。溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノールなどの低級アルコール、メチレンクロライド、エチレンクロライドなどの塩素原子含有炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、キシレンなどの芳香族化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの低級脂肪酸と低級アルコールとのエステル、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエステル、エチレングリコールモノメチルエステルなどのエーテルおよびそれらの混合物を挙げることができる。 An intermediate | middle layer can be formed by apply | coating and drying using the coating liquid which melt | dissolved the said resin in the solvent. Solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol and n-butanol, hydrocarbons containing chlorine atoms such as methylene chloride and ethylene chloride, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, toluene, benzene, cyclohexane, List aromatic compounds such as cyclohexanone and xylene, esters of lower fatty acids and lower alcohols such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate, ethers such as dioxane, ethylene glycol monoethyl ester, ethylene glycol monomethyl ester, and mixtures thereof. Can do.
中間層の膜厚としては、耐衝撃性の面から0.1〜20μmが好ましく、0.2〜2.5μmがより好ましい。 The thickness of the intermediate layer is preferably from 0.1 to 20 μm, more preferably from 0.2 to 2.5 μm from the viewpoint of impact resistance.
〈シンチレータ層〉
前記中間層3の上に形成されるシンチレータ層4について説明する。
<Scintillator layer>
The
シンチレータ層4は、放射線の照射により、蛍光を発する放射線蛍光体を含有する層である。
The
本発明に用いることができる放射線蛍光体としては、放射線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成出来るため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、シンチレータ層の厚さを厚くすることが可能であることからヨウ化セシウム(CsI)が好ましい。 The radiation phosphor that can be used in the present invention has a relatively high change rate from radiation to visible light, and can easily be formed into a columnar crystal structure by vapor deposition. Cesium iodide (CsI) is preferable because it is possible to suppress the scattering of light and to increase the thickness of the scintillator layer.
但しCsIのみでは発光効率が低いために、各種の賦活剤が添加される。例えば、特公昭54−35060号の如く、CsIとヨウ化ナトリウム(NaI)を任意のモル比で混合したものが挙げられる。 However, since CsI alone has low luminous efficiency, various activators are added. For example, as shown in Japanese Patent Publication No. 54-35060, a mixture of CsI and sodium iodide (NaI) at an arbitrary molar ratio can be mentioned.
又最近では、例えば特開2001−59899号に示されたように、CsIを蒸着で、インジウム(In)、タリウム(Tl)、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、ナトリウム(Na)などの賦活物質をスパッタで形成するX線蛍光体製作方法なども考案されている。 Recently, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-59899, CsI is vapor-deposited to form indium (In), thallium (Tl), lithium (Li), potassium (K), rubidium (Rb), sodium ( An X-ray phosphor manufacturing method for forming an activation material such as Na) by sputtering has also been devised.
また、ベースとなる蛍光体であるCsIの代わりに、CsBrやCsCl等を用いる構成としてもよい。また、シンチレータ層3は、前述のCsI、CsBr、CsClのうち、二種類以上の蛍光体が任意の混合比率で形成された混晶体をベースとして結晶が形成されたものであっても構わない。
Moreover, it is good also as a structure which uses CsBr, CsCl, etc. instead of CsI which is fluorescent substance used as a base. In addition, the
シンチレータ層4の形成は、従来公知の方法により形成することが可能であるが、本発明においては気相堆積法により形成されたシンチレータ層であることが好ましい。
The
図2は、中間層を有する基板上に気相堆積法でシンチレータ層を形成する蒸着装置20の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a
図2中蒸着装置20は、真空容器22と、真空容器22内に配置された、反射層2および中間層3を有する基板1が保持されている基板ホルダ25ならびに蒸発源23とを備える。
In FIG. 2, the
さらに、基板ホルダ25を蒸発源23に対して回転させることによって蒸発源23からの蒸気を蒸着させる基板回転機構24と、真空容器22内の排気および大気の導入を行う真空ポンプ21等を備えている。
Furthermore, a
蒸発源23は、シンチレータ層形成材料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ルツボから構成してもよいし、ボートや、高融点金属からなるヒータから構成してもよい。又、シンチレータ層形成材料を加熱する方法は、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よいが、比較的簡単な構成で取り扱いが容易、安価、且つ、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く用いられる。
The
又、基板ホルダ25には、反射層2および中間層3を有する基板1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。また、蒸着装置20は、装置内の雰囲気を加熱する加熱ヒータ(図示せず)を備えることが好ましい。
The substrate holder 25 is preferably provided with a heater (not shown) for heating the substrate 1 having the
中間層3と蒸発源23との間に、蒸発源23から中間層3に至る空間を遮断するシャッタ(図示せず)を備えるようにしてもよい。シャッタによってシンチレータ層形成材料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、中間層3に付着するのを防ぐことができる。
A shutter (not shown) that blocks a space from the
シンチレータ層4は、蒸着法により形成されることが好ましい。蒸着法は基板1を公知の蒸着装置内に設置するとともに、蒸着源にヨウ化セシウム、タリウム、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むシンチレータ層4の原材料を充填したのち、装置内を排気すると同時にアルゴン、窒素等の不活性なガスを導入口から導入して0.1Pa〜5.0Pa程度の真空とし、次いで、原材料を抵抗加熱法、エレクトロンビーム法などの方法で加熱蒸発させて基板1表面にヨウ化セシウムの蒸着結晶を堆積し、基板1上にシンチレータ層4が形成される。
The
蒸着源23を加熱する温度としては、500℃〜800℃が好ましく、特に630℃〜750℃が好ましい。基板温度は100℃〜250℃が好ましく、特に150℃〜250℃とするのが好ましい。基板温度をこの範囲とすることで、柱状結晶の形状が良好となり、輝度特性が向上する。
As temperature which heats the
蒸発源23と基板1との間隔は100〜1500mmが好ましく、200〜600mmであることがより好ましい。
The distance between the
本発明のシンチレータパネルにおいては、中間層3上にシンチレータ層4として、蒸着法によりCsIを主体とする柱状結晶が形成されたものであることが最も好ましい態様である。
In the scintillator panel of the present invention, the most preferable aspect is that the columnar crystal mainly composed of CsI is formed as the
シンチレータ層の膜厚は100μm〜800μmが好ましく、特に120μm〜600μmが好ましい。膜厚をこの範囲とすることで、輝度と鮮鋭性をより向上させることができる。 The film thickness of the scintillator layer is preferably 100 μm to 800 μm, and particularly preferably 120 μm to 600 μm. By setting the film thickness within this range, the luminance and sharpness can be further improved.
(保護層)
本発明に係る帯電防止層6は、シンチレータ層4上に設けられるが、シンチレータ層4との間に保護層5を有することが好ましい。
(Protective layer)
The
保護層5は、蛍光体を保護するための層であり、例えば、下記のような樹脂を含有する層が挙げられる。
The
例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(酢酸セルロース、ニトロセルロース等)、ポリイミド、ポリアミド、ポリパラキシリレン、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が挙げられる。 For example, polyurethane, vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, polyamide resin, polyvinyl butyral, polyester , Cellulose derivatives (cellulose acetate, nitrocellulose, etc.), polyimide, polyamide, polyparaxylylene, styrene-butadiene copolymers, various synthetic rubber resins, phenol resins, epoxy resins, urea resins, melamine resins, phenoxy resins, Examples thereof include silicon resins, acrylic resins, urea formamide resins, and the like.
なかでもポリパラキシリレン、セルロース誘導体、アクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリイミドを使用することが好ましい。 Of these, polyparaxylylene, cellulose derivatives, acrylic resins, polyurethane, and polyimide are preferably used.
保護層の厚さとしては、10μm以上、60μm以下が好ましく、更には20μm以上、50μm以下であることが好ましい。 The thickness of the protective layer is preferably 10 μm or more and 60 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 50 μm or less.
(帯電防止層)
本発明に係る帯電防止層6は、帯電防止機能を有する層であり、表面抵抗値が1011Ω/□以下であることをいう。帯電防止層6の表面抵抗値は、さらに101Ω/□〜1010Ω/□であることが好ましく、特に103Ω/□〜109Ω/□であることが好ましい。
(Antistatic layer)
The
帯電防止層6は、層に帯電防止剤を含有させることにより得られる。帯電防止剤としては、下記が挙げられる。例えば、カーボン粒子(カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ)、酸化半導体粒子(酸化亜鉛系、酸化スズ系、酸化インジウム系)がある。
The
また帯電防止層としては、下記のような帯電防止機能を有する材料のみであってもよい。例えば、界面活性剤(テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルホスフォート、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル)、親水性高分子(スルホン酸塩、4級アンモニウム塩、ポリエチレングリコールメタクリレート共重合体、ポリエーテルエステルアミド、ポリエーテルアミドイミド、ポリエチレンオキシド−エピクロルヒドリン共重合体)、導電性高分子(ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(3,4−ジアルキルピロール)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(アニリンスルホン酸))、金属膜(インジウムドープ酸化スズ(ITO)、二酸化ケイ素(SiO2))がある。 Moreover, as an antistatic layer, only the material which has the following antistatic functions may be sufficient. For example, surfactant (tetraalkylammonium salt, trialkylbenzylammonium salt, alkylsulfonate, alkylfort, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether), hydrophilic polymer (sulfonate, quaternary ammonium salt) , Polyethylene glycol methacrylate copolymer, polyether ester amide, polyether amide imide, polyethylene oxide-epichlorohydrin copolymer), conductive polymer (polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, poly (3,4-dialkylpyrrole), Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), poly (aniline sulfonic acid)), and metal films (indium-doped tin oxide (ITO), silicon dioxide (SiO 2 )).
これらの中でも、界面活性剤、親水性高分子、金属膜が好ましい。 Among these, surfactants, hydrophilic polymers, and metal films are preferable.
帯電防止層を形成するには、層に帯電防止剤を含有させる場合はバインダーと混合し、混合物を塗布すればよい。帯電防止機能を有する材料のみを用いる場合は、材料を直接塗布する。塗布方法としてはバーコート、リバースコート、グラビア印刷を用いればよい。金属膜の場合には蒸着法やスパッタ法を用いればよい。 In order to form the antistatic layer, if the layer contains an antistatic agent, it may be mixed with a binder and the mixture applied. When using only a material having an antistatic function, the material is applied directly. As a coating method, bar coating, reverse coating, or gravure printing may be used. In the case of a metal film, vapor deposition or sputtering may be used.
帯電防止層の厚さとしては、1nm〜10μmが好ましく、特に10nm〜5μmが好ましい。 The thickness of the antistatic layer is preferably 1 nm to 10 μm, particularly preferably 10 nm to 5 μm.
また、本発明に係る帯電防止層は、透明であることが好ましい。透明である、とは、シンチレータ発光波長での光透過率の値が70%以上あることをいう。光透過率は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製分光光度計(U−1800)で測定した値を示す。 The antistatic layer according to the present invention is preferably transparent. “Transparent” means that the value of light transmittance at a scintillator emission wavelength is 70% or more. The light transmittance indicates a value measured with a spectrophotometer (U-1800) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.
本発明に係る帯電防止層は、シンチレータ層上以外で連続することがない。 The antistatic layer according to the present invention does not continue except on the scintillator layer.
シンチレータ層上とは、基板側からみたときシンチレータ層の基板と反対側の面より上のことをいう。 The term “on the scintillator layer” means above the surface of the scintillator layer opposite to the substrate when viewed from the substrate side.
シンチレータ層上以外で連続するとは、例えば、図1の例で示す構成において、保護層5、それ以下のシンチレータ層4、中間層3などまで帯電防止層が覆うことをいう。 “Continuous except on the scintillator layer” means that, for example, in the configuration shown in the example of FIG.
図4に、シンチレータ層上以外で連続していない本願の態様を有する帯電防止層6、およびシンチレータ層上以外で連続する帯電防止層8を示した。
FIG. 4 shows an
(放射線検出装置)
図3は、本発明の放射線検出装置の断面図である。
(Radiation detector)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the radiation detection apparatus of the present invention.
本発明の放射線検出装置30は、シンチレータ層4に対向する、光電変換素子部9を有する光検出器7を備えている。
The
光検出器7は、シンチレータ層で発光された光を電気信号に変換する機能を有するものであり、フォトダイオードやCCDやCMOSセンサーなどの固体光検出素子を含む光電変換部材を有している。検出された電気信号は、A/D変換されて、放射線画像信号として出力され、画像データとして利用される。
The
本発明の放射線検出装置は、図3に示す、帯電防止層6の表面と光電変換素子部9の表面とを貼り合わせることで、作製できる。
The radiation detection apparatus of the present invention can be produced by bonding the surface of the
貼り合わせにおいては、シンチレータパネルと、光検出器の大きさを測定しておき、この大きさの値を用いることにより、貼り合わせる面に圧力をほとんどかけることなく各々が固定されるように調製することができる。 In bonding, the sizes of the scintillator panel and the photodetector are measured, and the value of this size is used to prepare each to be fixed with little pressure applied to the surfaces to be bonded. be able to.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
シンチレータパネル1(比較例)の作製
(反射層の作製)
厚さ125μmのポリイミドフィルム(宇部興産製UPILEX−125S)にアルミをスパッタして反射層(0.01μm)を形成した。
Production of scintillator panel 1 (comparative example) (production of reflective layer)
A reflective layer (0.01 μm) was formed by sputtering aluminum on a 125 μm-thick polyimide film (UPILEX-125S manufactured by Ube Industries).
(中間層の作製)
バイロン200(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂)(ガラス転移温度:67℃)
100質量部
メチルエチルケトン(MEK) 100質量部
トルエン 100質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、中間層塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記基板のアルミをスパッタ面に乾燥膜厚が1.5μmになるようにバーコーターで塗布した。この塗布膜のガラス転移点の温度は67℃である。
(Preparation of intermediate layer)
Byron 200 (Toyobo Co., Ltd .: high molecular polyester resin) (glass transition temperature: 67 ° C.)
100 parts by mass Methyl ethyl ketone (MEK) 100 parts by mass Toluene 100 parts by mass The above formulations were mixed and dispersed in a bead mill for 15 hours to obtain a coating solution for coating an intermediate layer. This coating solution was applied by a bar coater so that the dry film thickness was 1.5 μm on the aluminum surface of the substrate. The temperature of the glass transition point of this coating film is 67 ° C.
(シンチレータ層の形成)
上記ポリイミドフィルムの中間層側にシンチレータ蛍光体(CsI:0.003Tl)を、図2に示す蒸着装置を使用して蒸着させシンチレータ(蛍光体)層を形成した。
(Formation of scintillator layer)
A scintillator phosphor (CsI: 0.003Tl) was vapor-deposited on the intermediate layer side of the polyimide film using the vapor deposition apparatus shown in FIG. 2 to form a scintillator (phosphor) layer.
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、また回転する基板ホルダに支持体(上記の、反射層および中間層を設けたポリイミドフィルム)を設置し、支持体と蒸発源23との間隔を400mmに調節した。 First, a resistance heating crucible is filled with the phosphor raw material as an evaporation material, and a support (polyimide film provided with a reflective layer and an intermediate layer) is installed on a rotating substrate holder. Was adjusted to 400 mm.
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の速度で支持体を回転した。 Subsequently, the inside of the vapor deposition apparatus was once evacuated, Ar gas was introduced and the degree of vacuum was adjusted to 0.5 Pa, and then the support was rotated at a speed of 10 rpm.
さらに蒸着装置内にある加熱装置(図示せず)を用い、中間層の温度を200℃に保持した。この時基板は中間層と同様の温度に保持される。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱して蛍光体を蒸着しシンチレータ層の膜厚が500μmとなったところで蒸着を終了させシンチレータプレート1を得た。 Furthermore, the temperature of the intermediate layer was maintained at 200 ° C. using a heating device (not shown) in the vapor deposition apparatus. At this time, the substrate is maintained at the same temperature as the intermediate layer. Next, the resistance heating crucible was heated to deposit the phosphor, and when the scintillator layer had a thickness of 500 μm, the deposition was terminated to obtain the scintillator plate 1.
(保護フィルムの作製)
フッ素系樹脂:フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体(旭硝子社製ルミフロンLF100、50質量%キシレン溶液)50g、架橋剤:イソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネートHX、固形分:100質量%)5g、およびアルコール変性シリコーンオリゴマー(ジメチルポリシロキサン骨格を有し、両末端に水酸基(カルビノール基)を有するもの、信越化学工業社製、X−22−2809、固形分:66質量%)0.5gをメチルエチルケトン溶媒に添加し、粘度0.1〜0.3Pa・sの塗布液を作った。次いで、この塗布液に、あらかじめメチルエチルケトンに分散させたシリカ(平均粒径3.0μm)の混合分散液を添加して、PETフィルムの表面にドクターブレードを用いて塗布し、次いで120℃で20分間熱処理して熱硬化させることで厚さ50μmの保護フィルムを形成した。
(Preparation of protective film)
Fluorine resin: fluoroolefin-vinyl ether copolymer (Lumiflon LF100 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., 50 mass% xylene solution), 50 g, crosslinking agent: isocyanate (Coronate HX manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd., solid content: 100 mass%) 5 g, and alcohol-modified 0.5 g of silicone oligomer (having a dimethylpolysiloxane skeleton and having hydroxyl groups (carbinol groups) at both ends, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., X-22-2809, solid content: 66% by mass) in a methyl ethyl ketone solvent This was added to prepare a coating solution having a viscosity of 0.1 to 0.3 Pa · s. Next, a mixed dispersion of silica (average particle size: 3.0 μm) previously dispersed in methyl ethyl ketone is added to the coating solution, and the mixture is applied to the surface of the PET film using a doctor blade, and then at 120 ° C. for 20 minutes. A protective film having a thickness of 50 μm was formed by heat treatment and heat curing.
(シンチレータプレートの封止)
上記のように得られたシンチレータプレート1を、減圧下で上述した保護フィルムを使用し封止し、シンチレータ層上に保護層を設けシンチレータパネル1を得た。
(Scintillator plate sealing)
The scintillator plate 1 obtained as described above was sealed using the protective film described above under reduced pressure, and a scintillator panel 1 was obtained by providing a protective layer on the scintillator layer.
〈評価〉
得られたシンチレータパネル1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)にセットした。次にシンチレータパネルを取り外し、再びセットした。この作業を10回繰り返し、最終的にシンチレータパネルをCMOSフラットパネルにセットすることで放射線検出装置1を得た。
<Evaluation>
The obtained scintillator panel 1 was set in a CMOS flat panel (X-ray CMOS camera system Shad-o-Box 4KEV manufactured by Radicon). Next, the scintillator panel was removed and set again. This operation was repeated 10 times, and finally the radiation detector 1 was obtained by setting the scintillator panel on the CMOS flat panel.
この放射線検出装置1を用い、12bitの出力データよりシンチレータパネルのセッティングによって発生した画像欠陥数を計測した。ここでの画像欠陥は画像の平均シグナルの90%以下、110%以上のシグナルを示す画素のことである。画像欠陥数は500ピクセル×500ピクセルあたりの個数を計測し、下記に示す基準で判定した。
<画像欠陥の判定基準>
500ピクセル×500ピクセルあたりの画像欠陥数
○ ・・・・ 2個以下
△ ・・・・ 3個から19個
× ・・・・ 20個以上
尚、上記のセットは、以下のように行った。
Using this radiation detection apparatus 1, the number of image defects generated by setting the scintillator panel was measured from 12-bit output data. Here, the image defect is a pixel showing a signal of 90% or less and 110% or more of the average signal of the image. The number of image defects was determined by measuring the number per 500 pixels × 500 pixels and using the following criteria.
<Judgment criteria for image defects>
Number of image defects per 500 pixels × 500 pixels ○ ··· 2 or less Δ ······ 3 to 19 × ···· 20 or more The above set was performed as follows.
放射線入射窓のカーボン板とシンチレータパネルの放射線入射側(蛍光体のない側)にスポンジシートを配置し、光電変換素子部を具備する光検出器を備えた平面受光素子面(光変換素子部の表面)とシンチレータパネル(シンチレータ層側表面)を軽く押し付けることで両者を固定化し、放射線検出装置1を得た。 A planar light-receiving element surface (light conversion element part of the light conversion element part) provided with a photo detector provided with a photoelectric conversion element part, with a sponge sheet disposed on the radiation incident side (the phosphor-free side) of the carbon plate of the radiation incident window and the scintillator panel. The surface) and the scintillator panel (scintillator layer side surface) were lightly pressed to fix both to obtain the radiation detection apparatus 1.
(シンチレータパネル2(比較例)の作製)
次にシンチレータプレート1の保護層表面に、帯電防止層として、スパッタ法にて厚さ50nmのインジウムドープ酸化スズ(ITO)膜を表面全体に連続して形成し、図5の模式断面図に示すようなシンチレータパネル2を得た。保護層5の全面に帯電防止層6が設けられている。
(Production of scintillator panel 2 (comparative example))
Next, an indium doped tin oxide (ITO) film having a thickness of 50 nm is continuously formed on the surface of the protective layer of the scintillator plate 1 by sputtering as an antistatic layer, and is shown in the schematic cross-sectional view of FIG. A
放射線検出装置1において、シンチレータプレート1の換わりにシンチレータパネル2を用いた他は、放射線検出装置1と同様にして、放射線検出装置2を得た。放射線検出装置2を用い上記と同様の評価を行った。
In the radiation detection apparatus 1, the
(シンチレータパネル3(本発明)の作製)
シンチレータパネル2の作製において、帯電防止層として、酸化スズ膜を平面受光素子面(光変換素子部の表面)と対向する保護層の表面(保護層のCMOSフラットパネルの光検出器に対向する面)にのみ形成した他は、シンチレータパネル2と同様にして、図6に示すようなシンチレータパネル3を得た。帯電防止層6は、シンチレータ層4上のみに設けられている。
(Production of scintillator panel 3 (present invention))
In the production of the
このシンチレータプレート3を用いて得られた放射線検出装置3を用い上記と同様の評価を行った。放射線イメージセンサ2との違いは、インジウムドープ酸化スズ(ITO)膜が保護フィルム表面で、シンチレータ層以外で連続していることはないことである。
Evaluation similar to the above was performed using the
(シンチレータパネル4(本発明)の作製)
シンチレータパネル3の作製において、帯電防止層として、酸化インジウム(In2O3)をバインダーに分散させた塗布液を塗布し、厚さ3μmの帯電防止層を、平面受光素子面(光変換素子部の表面)と対向する保護層の表面(保護層のCMOSフラットパネルの光検出器に対向する面)にのみ形成した他は、シンチレータパネル3の作製と同様にして、シンチレータパネル4を得た。帯電防止層6は、シンチレータ層4上のみに設けられている。
(Production of scintillator panel 4 (present invention))
In the production of the
このシンチレータパネル4を用いて得られた放射線検出装置4を用い、上記と同様の評価を行った。
Evaluation similar to the above was performed using the
これら4つの放射線検出装置による評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results of these four radiation detection devices.
表1の結果から、シンチレータ層上に帯電防止層を有する放射線検出装置3および放射線検出装置4は、帯電防止層を有さない放射線検出装置1および全面に帯電防止を有する放射線検出装置2に比べ、シンチレータプレートのセッティングによる画像欠陥の増加を抑制でき、画像欠陥の少ない画像を与える放射線検出装置であることが分かる。
From the results shown in Table 1, the
1 基板
2 反射層
3 中間層
4 シンチレータ層
5 保護層
6 帯電防止層
7 光検出器
8 シンチレータ層上以外で連続する帯電防止層
9 光電変換素子部
10 シンチレータパネル
20 蒸着装置
21 真空ポンプ
22 真空容器
23 蒸発源
24 回転機構
25 基板ホルダ
30 放射線検出装置
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