JP2010127628A - シンチレータパネルおよび放射線検出装置 - Google Patents
シンチレータパネルおよび放射線検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010127628A JP2010127628A JP2008299243A JP2008299243A JP2010127628A JP 2010127628 A JP2010127628 A JP 2010127628A JP 2008299243 A JP2008299243 A JP 2008299243A JP 2008299243 A JP2008299243 A JP 2008299243A JP 2010127628 A JP2010127628 A JP 2010127628A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scintillator
- phosphor
- substrate
- scintillator layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
Abstract
【課題】本発明の目的は、鮮鋭度、輝度がともに高く、耐衝撃性、耐湿性に優れたシンチレータパネル及び放射線検出装置を提供することにある。
【解決手段】基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
【選択図】なし
【解決手段】基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
【選択図】なし
Description
本発明は、医療診断装置、非破壊検査機器等に用いられるシンチレータパネルおよび放射線検出装置に関する。
従来、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、今なお、世界中の医療現場で用いられている。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出来ない。
そして、近年ではコンピューテッドラジオグラフィ(computed radiography:CR)やフラットパネル型の放射線ディテクタ(flat panel detector: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なので、必ずしも写真フィルム上への画像形成が必要なものではない。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。
X線画像のデジタル技術の一つとしてコンピューテッド・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十分であり、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。そして、更に新たなデジタルX線画像技術として、(例えば、非特許文献1、2参照)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。
放射線を可視光に変換するために、放射線により発光する特性を有するX線蛍光体で作られたシンチレータパネルが使用されるが、低線量の撮影においてのSN比を向上するためには、発光効率の高いシンチレータパネルを使用することが必要になってくる。一般にシンチレータパネル発光効率は、シンチレータ層(蛍光体層)の厚さ、蛍光体のX線吸収係数によって決まるが、蛍光体層の厚さは厚くすればするほど、蛍光体層内での発光光の散乱が発生し、鮮鋭性は低下する。そのため、画質に必要な鮮鋭性を決めると、膜厚が決定する。
なかでもヨウ化セシウム(CsI)はX線から可視光に対する変換率が比較的高く、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、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能であった。
しかしながらCsIのみでは発光効率が不充分であり、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を、蒸着を用いて基板上にナトリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Na)として堆積、又近年ではCsIとヨウ化タリウム(TlI)を任意のモル比で混合したしたものを、蒸着を用いて基板上にタリリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)として堆積したものに、後工程としてアニールを行うことで可視変換効率を向上させ、X線蛍光体として使用して(例えば、特許文献1参照)いる。
また蛍光体の破損を防止するために蛍光体層の中心から周辺に向けて蛍光体の柱径を太くする技術(例えば、特許文献2参照)が公開されている。
また耐湿性を向上させるためにシンチレータ層の面方向の賦活剤の濃度を、中央部に比べて周辺部の方を高くする技術(例えば、特許文献3参照)が公開されている。
特公昭54−35060号公報
特開2003−066147号公報
特開2007−232636号公報
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"
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"
しかしながら、大画面サイズの平面放射線検出装置(以下、FPDという)において、特にカセッテタイプの可搬型FPDにおいては取り扱い時の衝撃等にも耐えられるすぐれた耐久性が要求されるがこの点で、上記従来技術では十分な特性を得ることができなかった。また輝尽性蛍光体を用いるコンピューテッドラジオグラフィ(CR)に比較して、耐湿性の要求レベルも格段に厳しくなってきており、上記した従来技術ではその要求レベルを満足させることができなかった。
本発明は、上記状況に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、鮮鋭度、輝度がともに高く、耐衝撃性、耐湿性に優れたシンチレータパネル及び放射線検出装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
1.基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
2.基板上に、賦活剤を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
3.少なくとも、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の最高値と極小値の最低値の差が0.5〜10μmであるか、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の最高値と極小値の最低値の差が0.01〜2.0モル%であることを特徴とする前記1または2に記載のシンチレータパネル。
4.前記シンチレータ層における蛍光体の充填率の変動係数が20%以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
5.前記蛍光体が気相堆積法により形成されることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
6.前記蛍光体がセシウムハライド系蛍光体であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
7.前記蛍光体が賦活剤としてタリウムを含有することを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
8.基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置。
9.基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された賦活剤を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置。
10.前記シンチレータ層における蛍光体の充填率の変動係数が20%以下であることを特徴とする前記8または9に記載の放射線検出装置。
11.前記蛍光体が気相堆積法により形成されることを特徴とする前記8〜10のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
12.前記蛍光体がセシウムハライド系蛍光体であることを特徴とする前記8〜11のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
13.前記蛍光体が賦活剤としてタリウムを含有することを特徴とする前記8〜12のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
本発明によれば、鮮鋭度、輝度がともに高く、耐衝撃性、耐湿性に優れたシンチレータパネル及び放射線検出装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
(シンチレータ層)
シンチレータ層(「蛍光体層」ともいう。)は、放射線の照射により、蛍光を発するシンチレータ(蛍光体)から成る層である。
シンチレータ層(「蛍光体層」ともいう。)は、放射線の照射により、蛍光を発するシンチレータ(蛍光体)から成る層である。
即ち、シンチレータとは、X線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が300nmから800nmの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波(光)を発光する蛍光体をいう。
まず、柱状結晶の柱径プロファイル曲線について説明する。本発明においては、基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面を切り取る長さが最長の垂直な断面をとることにより求められるシンチレータ層の柱状結晶の柱径プロファイル曲線において極大値の個数が2個以上であるシンチレータパネルである。
また本発明の別の態様においては、基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面をとることにより求められる柱状結晶の柱径プロファイル曲線において極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置である。
ここでシンチレータ層表面の中心とは、シンチレータ層表面の重心であり、例えばシンチレータ層表面の形状が正方形、長方形の場合は対角線の交点である。柱径プロファイル曲線については例えばシンチレータ層表面の形状が正方形、長方形の場合は対角線をとり、対角線に沿って5mm間隔で柱状結晶の柱径を測定する。柱径とは、各測定点で10本の柱状結晶について円相当径を測定し、これらの円相当径の平均値をその測定点における柱径という。
柱状結晶の柱径は、形成された柱状結晶からなるシンチレータ層を導電性の物質(白金パラジウム、金、カーボンなど)でコーティングした後に、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)(日立製作所製S−800)にて表面を観察し、得られた画像より各柱状結晶の円相当径を測定する。円相当径とは、個々の柱状結晶断面と同面積の円の直径である。対角線上の測定点をX軸に、柱状結晶の柱径をY軸にプロットすることにより、柱径プロファイル曲線を求めた。測定点の個数はなめらかな柱径プロファイル曲線を求めるために必要十分な個数であればよく、通常は5mm間隔で十分であるが、必要であればさらに短い間隔で測定しても良い。前記対角線が複数ある場合は少なくとも1つの対角線について求めた柱径プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要であるが、すべての対角線について求めた柱径プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが好ましい。シンチレータ層表面の形状が円の場合は、直径に沿って5mm間隔で柱状結晶の柱径を測定し、柱径プロファイル曲線を形成する。この場合、少なくとも1つの直径について求めた柱径プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要である。シンチレータ層表面の形状が三角形の場合は中線に沿って5mm間隔で柱状結晶の柱径を測定し、柱径プロファイル曲線を形成する。この場合も、少なくとも1つの中線について求めた柱径プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要である。
本発明においては、前記極大値の個数は2〜20個であることが好ましく、3〜17個であることがより好ましく、5〜15個であることが耐衝撃性を向上させるうえで特に好ましい。本発明においては柱状結晶の柱径分布は中心から端部に向かって等方的であることが、耐衝撃性を向上させるうえで好ましい。図6に代表的な柱径プロファイル曲線を示す。柱径プロファイル曲線における極大値または極小値が存在しない場合に、極大値と極小値の差を求める場合には、極大値として最大値を、極小値として最小値を用いる。
本発明においては、柱状結晶の柱径は2.0〜20μmが好ましく、3.0〜15μmがより好ましい。柱径プロファイル曲線における極大値と極小値の差は、0.5〜10.0μmが好ましく、1.0〜7.0μmがより好ましく、1.0〜5.0μmが特に好ましい。
シンチレータ層の柱径プロファイル曲線において極大値の個数を2個以上とすることと、極大値と極小値の差は、シンチレータ層の製造装置において用いる蒸発源の配置を制御することで行うことができる。例えば複数の蒸発源を円の円周上に配置することで行うことができるが、さらに円の中心部にも蒸発源が配置されることがより好ましい。さらに複数の蒸発源が半径の異なる複数の同心円の円周上に配置されることがより好ましい。その他、用いる基板のヒーターによる加熱領域を制御することでも行うことができる。
次に賦活剤濃度プロファイル曲線について説明する。本発明においては、基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面を切り取る長さが最長の垂直な断面をとることにより求められるシンチレータ層の面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値の個数が2個以上であるシンチレータパネルである。
また本発明の別の態様においては、基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面をとることにより求められるシンチレータ層の面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置である。
ここでシンチレータ層表面の中心とは、シンチレータ層表面の重心であり、例えばシンチレータ層表面の形状が正方形、長方形の場合は対角線の交点である。賦活剤濃度プロファイル曲線については例えばシンチレータ層表面の形状が正方形、長方形の場合は対角線をとり、対角線に沿って5mm間隔で賦活剤濃度を測定する。各点での賦活剤の測定は、下記のように測定して得られる。測定のための試料は、柱状結晶をカッターにより削ることにより得られる。
誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES:Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer)にて測定する。この方法は金属元素等をプラズマ中で励起させたときに発生する光を分光し、各元素特有の波長から定性分析、発光強度から定量分析を行う手法であり、水溶液に含まれる微量無機元素の定量、及び定性ができる。
例えば、代表的なタリウムの定量には試料に濃塩酸を加えて加熱乾固し、更に王水を加えて加熱溶解した後、超純水で適宜希釈したものを測定する。
次に、対角線上の測定点をX軸に、賦活剤濃度をY軸にプロットすることにより、賦活剤濃度プロファイル曲線を求めた。測定点の個数はなめらかな賦活剤濃度プロファイル曲線を求めるために必要十分な個数であればよく、通常は5mm間隔で十分であるが、必要であればさらに短い間隔で測定しても良い。前記対角線が複数ある場合は少なくとも1つの対角線について求めた賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要であるが、すべての対角線について求めた賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが好ましい。シンチレータ層表面の形状が円の場合は、直径に沿って5mm間隔で各点における賦活剤濃度を測定し、賦活剤濃度プロファイル曲線を形成する。この場合、少なくとも1つの直径について求めた賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要である。シンチレータ層表面の形状が三角形の場合は中線に沿って5mm間隔で各点における賦活剤濃度を測定し、賦活剤濃度プロファイル曲線を形成する。この場合も、少なくとも1つの中線について求めた賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値が2個以上あることが必要である。ここで賦活剤濃度は、蛍光体の母体化合物1モルに対する賦活剤の濃度(モル%)で表す。
本発明においては、前記極大値の個数は2〜20個であることが好ましく、3〜17個であることがより好ましく、5〜15個であることが耐湿性や耐衝撃性を向上させるうえで特に好ましい。本発明においては賦活剤濃度は中心から端部に向かって等方的であることが、耐湿性や耐衝撃性を向上させるうえで好ましい。図7に代表的な賦活剤濃度プロファイル曲線を示す。賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値または極小値が存在しない場合に、極大値と極小値の差を求める場合には、極大値として最大値を、極小値として最小値を用いる。
本発明においては、賦活剤濃度は0.01〜20モル%であるのが好ましく、0.05〜5モル%であるのがより好ましい。シンチレータ層の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値と極小値の差は、0.01〜2.0モル%が好ましく、0.05〜1.0モル%がより好ましく、0.05〜0.30モル%が特に好ましい。
シンチレータ層の賦活剤濃度プロファイル曲線において極大値の個数を2個以上とすることと、極大値と極小値の差は、シンチレータ層の製造装置において用いる蒸発源の配置を制御することで行うことができる。例えば複数の蒸発源を円の円周上に配置することで行うことができるが、さらに円の中心部にも蒸発源が配置されることがより好ましい。さらに複数の蒸発源が半径の異なる複数の同心円の円周上に配置されることがより好ましい。
本発明においては、シンチレータ層の膜厚は100〜1000μmであることが好ましく、より好ましくは120〜800μm、特に好ましくは140〜600μmである。
本発明においては、充填率の変動係数は20%以下であることが、より好ましくは10%以下であることが、特に好ましくは5%以下であることが輝度、鮮鋭性を向上し、さらに耐衝撃性、接着性を向上させる点から好ましい。充填率の変動係数は小さければ小さいほど好ましいが通常は0.1%以上である。充填率の変動係数を20%以下にするためにはシンチレータ層の製造装置において用いる蒸発源の配置を制御することで行うことができる。例えば複数の蒸発源を円の円周上に配置することで行うことができるが、さらに円の中心部にも蒸発源が配置されることがより好ましい。さらに複数の蒸発源が半径の異なる複数の同心円の円周上に配置されることがより好ましい。また塗布法によりシンチレータ層を形成する場合には、塗布時に用いる塗布装置のスリット形状を精密研磨により制御することにより行うことができる。
シンチレータ層の充填率は75〜90%であることが好ましく、より好ましくは77〜88%、特に好ましくは79〜85%である。ここで充填率とはシンチレータ層の実際の質量を、理論密度と見かけの体積で割った値をさす。シンチレータ層の充填度を制御するには、蒸着時の基板温度の制御や、蒸着速度やAr等のキャリアガスの導入量を調整することにより真空度を制御することで行うことができる。塗布法による場合は蛍光体と結合剤の比率を調整したり、カレンダリング時の温度、圧力、速度を調整することにより行うことができる。
(シンチレータ層、蛍光体)
シンチレータ層を形成する材料としては、種々の公知の蛍光体材料を使用することができるが、X線から可視光に対する変換率が比較的高く、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(蛍光体層)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。
シンチレータ層を形成する材料としては、種々の公知の蛍光体材料を使用することができるが、X線から可視光に対する変換率が比較的高く、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(蛍光体層)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。
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。また、例えば特開2001−59899号公報に開示されているような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)などの賦活物質を含有するCsIが好ましい。
また、タリウムを含有するCsIのシンチレータ層を形成するための、原材料としては、1種類以上のタリウム化合物を含む添加剤とヨウ化セシウムとが、好ましく用いられる。タリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)は400nmから750nmまでの広い発光波長をもつことから好ましい。
1種類以上のタリウム化合物を含有する添加剤のタリウム化合物としては、種々のタリウム化合物(+Iと+IIIの酸化数の化合物)を使用することができる。
好ましいタリウム化合物は、臭化タリウム(TlBr)、塩化タリウム(TlCl)、又はフッ化タリウム(TlF,TlF3)等である。
また、タリウム化合物の融点は、発光効率の面から、400〜700℃の範囲内にあることが好ましい。なお、融点とは、常温常圧下における融点である。
また、タリウム化合物の分子量は206〜300の範囲内にあることが好ましい。
シンチレータ層において、当該添加剤の含有量は目的性能等に応じて、最適量にすることが望ましいが、ヨウ化セシウムの含有量に対して、0.01〜20モル%であるのが好ましく、0.05〜5モル%であるのがより好ましい。本発明においては、シンチレータ層の膜厚は100〜1000μmであることが好ましく、より好ましくは120〜800μm、特に好ましくは140〜600μmである。
本発明においては、上記したCsI:Tl以外にも各種のものが利用可能である。
他の一例として、基本組成式(I):
MIX・aMIIX’2・bMIIIX”3:zA
で示されるアルカリ金属ハロゲン化物系蛍光体が好ましく例示される。
MIX・aMIIX’2・bMIIIX”3:zA
で示されるアルカリ金属ハロゲン化物系蛍光体が好ましく例示される。
上記式において、MIはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表し、MIIはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Cu、Zn及びCdからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属又は二価金属を表し、MIIIはSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素又は三価金属を表す。また、X、X’およびX”はそれぞれ、F、Cl、Br及びIからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを表し、Aは、Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Na、Mg、Cu、Ag、Tl及びBiからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素又は金属を表す。また、a、bおよびzはそれぞれ、0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<z<1.0の範囲内の数値を表す。
また、上記基本組成式(I)中のMIとしては少なくともCsを含んでいることが好ましく、Xとしては少なくともIを含んでいることが好ましく、Aとしては特にTl又はNaであることが好ましい。zは1×10−4≦z≦0.1の範囲内の数値であることが好ましい。
また、基本組成式(II):
MIIFX:zLn
で示される希土類賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体も好ましい。
MIIFX:zLn
で示される希土類賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体も好ましい。
上記式において、MIIはBa、Sr及びCaからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属を表し、LnはCe、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Nd、Er、Tm及びYbからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素を表す。Xは、Cl、Br及びIからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを表す。また、zは、0<z≦0.2の範囲内の数値を表す。
なお、上記式中のMIIとしては、Baが半分以上を占めることが好ましい。Lnとしては、特にEu又はCeであることが好ましい。
また、他に、LnTaO4:(Nb,Gd)系、Ln2SiO5:Ce系、LnOX:Tm系(Lnは希土類元素である)、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr,Ce、ZnWO4、LuAlO3:Ce、Gd3Ga5O12:Cr,Ce、HfO2等を挙げることができる。
ここで本発明においては、シンチレータ層を第1の基板上に反射層や保護層を介して設けることによりシンチレータパネルを形成した後に第2の基板上にフォトセンサとTFTからなる画素が2次元状に形成された光電変換素子部を形成した光電変換パネルと接着あるいは密着させることで放射線検出装置としてもよいし、基板上にフォトセンサとTFTからなる画素が2次元状に形成された光電変換素子部を形成した後、直接あるいは保護層を介してシンチレータ層を設けることで放射線検出装置としても良い。
(保護層)
本発明のシンチレータパネルは、基板上に設けられた反射層と、反射層上に設けられた保護層を有することが好ましい。十分な保存特性が得られ、かつ光の散乱が抑えられる点から、前記保護層の厚みは0.2〜5.0μmであるのが好ましく、0.5〜4.0μmがより好ましく、0.7〜3.5μmであるのが特に好ましい。
本発明のシンチレータパネルは、基板上に設けられた反射層と、反射層上に設けられた保護層を有することが好ましい。十分な保存特性が得られ、かつ光の散乱が抑えられる点から、前記保護層の厚みは0.2〜5.0μmであるのが好ましく、0.5〜4.0μmがより好ましく、0.7〜3.5μmであるのが特に好ましい。
保護層には有機樹脂を用いることが好ましく、有機樹脂としては、具体的には、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、ポリビニルアセタール、ポリエステル、セルロース誘導体(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。
なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、ポリイミド、ポリパラキシリレンを使用することが好ましい。
通常、蒸着によるシンチレータを形成するにあたっては、基板温度は150℃〜250℃で実施されるが、保護層にガラス転移温度が−20℃〜45℃である有機樹脂を含有しておくことで、保護層が接着層としても有効に機能するようになる。
保護層作製に用いる溶剤としては、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及びそれらの混合物を挙げることができる。
また保護層は、光吸収層であることが好ましく、極大吸収波長は560〜650nmであることが好ましい。当該保護層は、極大吸収波長が560〜650nmの範囲にあるようにするために顔料及び染料の少なくとも一方を含有することが好ましい。
また、当該保護層は上記有機樹脂の他に、分散剤等を含有することが好ましい。560〜650nmの間に極大吸収波長を有する着色剤としては、市販のものの他、各種文献に記載されている公知のものが利用できる。
着色剤としては、560〜650nmの波長範囲に吸収をもつものが好ましく、着色剤としては、紫〜青の有機系もしくは無機系の着色剤が好ましく用いられる。
紫〜青の有機系着色剤の例としては、紫色:ジオキサジン、青色:フタロシアニンブルー、インダンスレンブルーなどであり具体的には、ザボンファーストブルー3G(ヘキスト社製)、エストロールブリルブルーN−3RL(住友化学(株)製)、スミアクリルブルーF−GSL(住友化学(株)製)、D&CブルーNo.1(ナショナル・アニリン社製)、スピリットブルー(保土谷化学(株)製)、オイルブルーNo.603(オリエント(株)製)、キトンブルーA(チバ・ガイギー社製)、アイゼンカチロンブルーGLH(保土谷化学(株)製)、レイクブルーA、F、H(協和産業(株)製)、ローダリンブルー6GX(協和産業(株)製)、ブリモシアニン6GX(稲畑産業(株)製)、ブリルアシッドグリーン6BH(保土谷化学(株)製)、シアニンブルーBNRS(東洋インキ(株)製)、ライオノルブルーSL(東洋インキ(株)製)が挙げられる。
紫〜青〜青緑の無機系着色剤の例としては、群青、コバルトブルー、セルリアンブルー、酸化クロム、TiO2−ZnO−CoO−NiO系顔料が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
着色剤として、好ましいものは金属フタロシアニン系顔料である。
金属フタロシアニン系顔料としては、具体的には、銅フタロシアニンが挙げられる。しかし、極大吸収波長が570〜650nmの範囲内にある限り、他の金属含有フタロシアニン顔料、例えば亜鉛、コバルト、鉄、ニッケル、及び他のそのような金属に基づくものも使用できる。
適当なフタロシアニン系顔料は未置換でも、(例えば1つまたはそれ以上のアルキル、アルコキシ、ハロゲン例えば塩素、または他のフタロシアニン顔料に典型的な置換基で)置換されていてもよい。粗フタロシアニンは、技術的に公知のいくつかの方法のいずれかで製造できるが、好ましくは無水フタル酸、フタロニトリルまたはそれらの誘導体の、金属ドナー、窒素ドナー(例えば尿素またはフタロニトリル自体)と、好ましくは有機溶媒中随時触媒の存在下に反応させることによって製造できる。
例えばW.ハーブスト(Herbst)及びK.ハンガー(Hunger)、「工業有機顔料」[VCH出版、ニューヨーク、1993年]、418〜427ページ、H.ゾリンガー(Zollinger)、「色剤化学」(VCH出版、1973年)101〜104ページ、及びN.M.ピゲロー(Pigelow)及びM.A.パーキンス(Perkins)、H.A.ラブス(Lubs)編「合成染料及び顔料の化学」[ロバート(Robert)E.クリーガー(Krieger)出版、1955年]、584〜587ページにおける「フタロシアニン顔料」、更に米国特許第4158572号、第4257951号、及び第5175282号、並びに英国特許第1502884号を参照。
顔料は、上記有機樹脂中に分散されて用いられることが好ましい。分散剤は、用いる有機樹脂と顔料とに合わせて種々のものを用いることができる。
分散剤としては、フタル酸、ステアリン酸、カプロン酸、親油性界面活性剤などを挙げることができる。
顔料を有機樹脂中へ分散する方法としては、インク製造やトナー製造時に用いられる公知の分散技術が使用できる。分散機としては、サンドミル、アトライター、パールミル、スーパーミル、ボールミル、インペラー、デスパーサー、KDミル、コロイドミル、ダイナトロン、3本ロールミル、加圧ニーダー等が挙げられる。詳細は「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986)に記載がある。
保護層は、溶剤に溶解した樹脂を塗布、乾燥して形成したり、CVD法により形成される。
(基板)
本発明に係る基板は、放射線透過性であり、シンチレータ層を担持可能な板状体であり、各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができる。
本発明に係る基板は、放射線透過性であり、シンチレータ層を担持可能な板状体であり、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、又、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高分子フィルム(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該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。
特に、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルム等が、ヨウ化セシウムを原材料として気相法にて柱状シンチレータを形成する場合に、好適である。
特に基板が厚さ50〜500μmの可とう性を有する高分子フィルムであることが好ましい。ここで、「可とう性を有する基板」とは、120℃での弾性率(E120)が1000〜6000N/mm2である基板をいい、かかる基板としてポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
なお、「弾性率」とは、引張試験機を用い、JIS−C2318に準拠したサンプルの標線が示すひずみと、それに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めたものである。これがヤング率と呼ばれる値であり、本発明では、かかるヤング率を弾性率と定義する。
本発明に用いられる基板は、上記のように120℃での弾性率(E120)が1000N/mm2〜6000N/mm2であることが好ましい。より好ましくは1200N/mm2〜5000N/mm2である。
具体的には、ポリエチレンナフタレート(E120=4100N/mm2)、ポリエチレンテレフタレート(E120=1500N/mm2)、ポリブチレンナフタレート(E120=1600N/mm2)、ポリカーボネート(E120=1700N/mm2)、シンジオタクチックポリスチレン(E120=2200N/mm2)、ポリエーテルイミド(E120=1900N/mm2)、ポリアリレート(E120=1700N/mm2)、ポリスルホン(E120=1800N/mm2)、ポリエーテルスルホン(E120=1700N/mm2)等からなる高分子フィルムが挙げられる。
これらは単独で用いてもよく積層あるいは混合して用いてもよい。中でも、特に好ましい高分子フィルムとしては、上述のように、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
(反射層)
反射層は、シンチレータ層のシンチレータから発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mg、Rh、Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素からなる金属薄膜、例えば、Ag膜、Al膜などを用いることが好ましい。また、このような金属薄膜を2層以上形成するようにしても良い。
反射層は、シンチレータ層のシンチレータから発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mg、Rh、Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素からなる金属薄膜、例えば、Ag膜、Al膜などを用いることが好ましい。また、このような金属薄膜を2層以上形成するようにしても良い。
反射層は、上記のようにシンチレータ層からの光を反射すると同時に放射線透過性である。反射層は、放射線透過性であり、上記のように所定の光(シンチレータから発した光)を反射する金属薄膜であることが好ましい態様である。
なお、反射層の厚さは、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。
(中間層)
本発明においては、基板と反射層の間に中間層を有してもよい。中間層としては、樹脂を含有する層であることが好ましい。樹脂としては、具体的には、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、ポリビニルアセタール、ポリエステル、セルロース誘導体(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。なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、ポリイミド、ポリパラキシリレンを使用することが好ましい。
本発明においては、基板と反射層の間に中間層を有してもよい。中間層としては、樹脂を含有する層であることが好ましい。樹脂としては、具体的には、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、ポリビニルアセタール、ポリエステル、セルロース誘導体(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。なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、ポリイミド、ポリパラキシリレンを使用することが好ましい。
中間層の厚みは1.0μm〜30μmであるのが好ましく、2.0μm〜25μmであるのがより好ましく、5.0μm〜20μmであるのが特に好ましい。
(耐湿保護層)
耐湿保護層は、シンチレータ層の保護を主眼とするものである。即ち、ヨウ化セシウム(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、これを防止することを主眼とする。
耐湿保護層は、シンチレータ層の保護を主眼とするものである。即ち、ヨウ化セシウム(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、これを防止することを主眼とする。
当該耐湿保護層は種々の材料を用いて形成することができる。例えば、CVD法によりポリパラキシリレン膜を形成する。即ち、シンチレータ及び基板の表面全体にポリパラキシリレン膜を形成し、耐湿保護層とすることができる。
耐湿保護層は、耐湿保護層用の塗布液を前記蛍光体層の表面に直接塗布して形成してもよく、また、予め別途形成した耐湿保護層を前記蛍光体層に接着したり、包み込むことにより封止してもよい。
また、耐湿保護層は蒸着法、スパッタリング法などにより、SiC、SiO2、SiN、Al2O3などの無機物質を積層して形成してもよい。
上記耐湿保護層の厚さは、空隙部の形成性、シンチレータ(蛍光体)層の耐湿保護性、鮮鋭性、防湿性、作業性等を考慮し、12μm以上、100μm以下が好ましく、更には20μm以上、60μm以下が好ましい。
また、ヘイズ率が、鮮鋭性、放射線画像ムラ、製造安定性、作業性等を考慮し、3%以上、40%以下であることが好ましく、更には3%以上、10%以下であることが好ましい。ヘイズ率は日本電色工業株式会社NDH 5000Wにより測定した値を示す。必要とするヘイズ率は市販されている高分子フィルムから適宜選択し、容易に入手することが可能である。
耐湿保護層の光透過率は光電変換効率、シンチレータ発光波長等を考慮し、550nmで70%以上あることが好ましいが、99%以上の光透過率のフィルムは工業的に入手が困難であるため、実質的に99〜70%が好ましい。
耐湿保護層の透湿度はシンチレータ層の保護性、潮解性等を考慮し、50g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましく、更には10g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましいが、0.01g/m2・day(40℃・90%RH)以下の透湿度のフィルムは工業的に入手が困難であるため、実質的に0.01g/m2・day(40℃・90%RH)以上、50g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましく、更には0.1g/m2・day(40℃・90%RH)以上、10g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましい。
(シンチレータパネルの作製方法)
本発明のシンチレータパネルを作製する作製方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。なお、図1は、シンチレータパネル10の概略構成を示す断面図である。図2は、シンチレータパネル10の拡大断面図である。図3は、シンチレータパネルの蒸着装置61の概略構成を示す図面である。
本発明のシンチレータパネルを作製する作製方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。なお、図1は、シンチレータパネル10の概略構成を示す断面図である。図2は、シンチレータパネル10の拡大断面図である。図3は、シンチレータパネルの蒸着装置61の概略構成を示す図面である。
〈蒸着装置〉
以下、蒸発装置について、図3を参照しながら説明する。図3に示すように、シンチレータパネルの蒸着装置61は真空容器62を備えており、真空容器62には真空容器62の内部の排気及び大気の導入を行う真空ポンプ66が備えられている。
以下、蒸発装置について、図3を参照しながら説明する。図3に示すように、シンチレータパネルの蒸着装置61は真空容器62を備えており、真空容器62には真空容器62の内部の排気及び大気の導入を行う真空ポンプ66が備えられている。
真空容器62の内部の上面付近には、基板1を保持する基板ホルダ64が設けられている。
基板1は従来のシンチレータパネルの支持体として公知の材料から任意に選ぶことができるが、本実施形態の基板1としては、石英ガラスシート、アルミニウム、鉄、スズ、クロムなどからなる金属シート又は炭素繊維強化シートなどが好ましい。
また、基板1は、その表面を平滑な面とするために樹脂層(中間層)を有していてもよい。樹脂層は、ポリイミド、ポリエチレンフタレート、パラフィン、グラファイトなどの化合物を含有することが好ましく、その膜厚は、約5μm〜50μmであることが好ましい。この樹脂層は、基板1の表面に設けてもよく、裏面に設けてもよい。また、基板1の表面に樹脂層(中間層)を設ける手段としては、貼合法、塗設法などの手段がある。このうち貼合法は加熱、加圧ローラを用いて行い、加熱条件は約80〜150℃、加圧条件は4.90×10〜2.94×102N/cm、搬送速度は0.1〜2.0m/sが好ましい。
基板1の表面には、蛍光体層が気相堆積法によって形成される。気相堆積法としては、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法その他を用いることができるが、本発明では特に蒸着法が好ましい。
基板ホルダ64は、基板1のうち前記蛍光体層を形成する面が真空容器62の底面に対向し、かつ、真空容器62の底面と平行となるように基板1を保持する構成となっている。
また、基板ホルダ64には、基板1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。この加熱ヒータで基板1を加熱することによって、基板1の基板ホルダ64に対する密着性の強化や、前記蛍光体層の膜質調整を行う。また、基板1の表面の吸着物を離脱・除去し、基板1の表面と後述する蛍光体との間に不純物層が発生することを防止する。
また、加熱手段として温媒又は熱媒を循環させるための機構(図示せず)を有していてもよい。この手段は蛍光体の蒸着時における基板1の温度を50〜150℃といった比較的低温に保持して蒸着する場合に適している。
また、加熱手段としてハロゲンランプ(図示せず)を有していてもよい。この手段は蛍光体の蒸着時における基板1の温度を150℃以上といった比較的高温に保持して蒸着する場合に適している。
さらに、基板ホルダ64には、基板1を水平方向に回転させる基板回転機構65が設けられている。基板回転機構65は、基板ホルダ64を支持すると共に基板1を回転させる基板回転軸67及び真空容器62の外部に配置されて基板回転軸67の駆動源となるモータ(図示せず)から構成されている。
また、真空容器62の内部の底面付近には、基板1に垂直な中心線を中心とした円の円周上の互いに向かい合う位置に蒸発源63a、63bが配置されている。この場合において、基板1と蒸発源63a、63bとの間隔は100mm〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200mm〜1000mmである。また、基板1に垂直な中心線と蒸発源63a、63bとの間隔は100mm〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200mm〜1000mmである。
なお、本発明において、シンチレータパネル製造装置においては3個以上の多数の蒸発源を設けることも可能であり、各々の蒸発源は等間隔に配置してもよく、間隔を変えて配置してもよい。また、基板1に垂直な中心線を中心とした円の半径は任意に定めることができる。本発明においては複数の蒸発源が円の円周上に配置されることが好ましいが、さらに円の中心部にも蒸発源が配置されることがより好ましい。円の中心部にも蒸発源を配置することで、FPD等の大サイズのパネルに使用する場合でもシンチレータ層の柱径プロファイル曲線や賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数を2個以上とすること、シンチレータ層の蛍光体の充填率分布を20%以下とすることができ、耐衝撃性や耐湿性を良好にすることができる。本発明においては複数の蒸発源が円の円周上に配置されることが好ましいが、さらに複数の蒸発源が円周上に配置された円は、同心円状に複数あることがより好ましい。複数の同心円上に複数の蒸発源を配置することでFPD等の大サイズのパネルに使用する場合でもシンチレータ層の柱径プロファイル曲線や賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数を2個以上とすること、シンチレータ層の蛍光体の充填率分布を20%以下とすることができ、耐衝撃性や耐湿性を良好にすることができる。
蒸発源63a、63bは、後述する蛍光体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るつぼから構成しても良いし、ボートや、高融点金属からなるヒータから構成しても良い。また、後述する蛍光体を加熱する方法は、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良いが、本発明では比較的簡単な構成で取り扱いが容易、安価、かつ、非常に多くの物質に適用可能である点から直接電流を流し抵抗加熱する方法や、周りのヒーターでるつぼを間接的に抵抗加熱する方法が好ましい。また、蒸発源63a、63bは分子源エピタキシャル法による分子線源でも良い。
また、蒸発源63a、63bと基板1との間には、蒸発源63a、63bから基板1に至る空間を遮断するシャッタ68が水平方向に開閉自在に設けられており、このシャッタ68によって、蒸発源63a、63bにおいて後述する蛍光体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、基板1に付着するのを防ぐことができるようになっている。
次に、上述のシンチレータパネル蒸着装置61を用いたシンチレータパネル製造方法について説明する。
まず、基板ホルダ64に基板1を取付ける。また、真空容器62の底面付近において、基板1に垂直な中心線を中心とした円の円周上に蒸発源63a、63bを配置する。この場合において、基板1と蒸発源63a、63bとの間隔は100mm〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200mm〜1000mmである。また、基板1に垂直な中心線と蒸発源63a、63bとの間隔は100mm〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200mm〜1000mmである。
次いで、真空容器62の内部を真空排気し、真空容器62の内部を0.1Pa以下の真空雰囲気下にする(真空雰囲気形成工程)。ここでいう「真空雰囲気下」とは、100Pa以下の圧力雰囲気下のことを意味し、0.1Pa以下の圧力雰囲気下であるのが好適である。
その後、アルゴン等の不活性ガスを真空容器62の内部に導入し、当該真空容器62の内部を0.001〜5Paの真空雰囲気下に維持する。その後、基板回転機構65により基板ホルダ64を蒸発源63a、63bに対して回転させ、蒸着可能な真空度に真空容器62が達したら、加熱した蒸発源63a、63bから後述する蛍光体を蒸発させて、基板1の表面に後述する蛍光体を所望の厚さに成長させる。
なお、基板1の表面に後述する蛍光体を成長させる工程を複数回に分けて行って蛍光体層を形成することも可能である。
また、蒸着法においては、蒸着時、必要に応じて、被蒸着体(基板1、保護層又は中間層)を冷却あるいは加熱しても良い。
さらに、蒸着終了後、蛍光体層を加熱処理しても良い。また、蒸着法においては必要に応じてO2、H2などのガスを導入して蒸着する反応性蒸着を行っても良い。
蛍光体層が形成される基板1の温度は、室温(rt)〜300℃に設定することが好ましく、さらに好ましくは50〜250℃である。
以上のようにして前記蛍光体層を形成した後、必要に応じて、前記蛍光体層の基板1とは反対の側の面、あるいは両側の面に、物理的にあるいは化学的に前記蛍光体層を保護するための耐湿保護層を設けてもよい。耐湿保護層は、耐湿保護層用の塗布液を前記蛍光体層の表面に直接塗布して形成してもよく、また、予め別途形成した耐湿保護層を前記蛍光体層に接着したり、包み込むことにより封止してもよい。
また、耐湿保護層は蒸着法、スパッタリング法などにより、SiC、SiO2、SiN、Al2O3などの無機物質を積層して形成してもよい。
以上のシンチレータパネルの蒸着装置61又は製造方法によれば、複数の蒸発源63a、63bを設けることによって蒸発源63a、63bの蒸気流が重なり合う部分が整流化され、基板1の表面に蒸着する後述する蛍光体の結晶性を均一にすることができる。このとき、多数の蒸発源を設けるほど多くの箇所で蒸気流が整流化されるため、より広範囲において後述する蛍光体の結晶性を均一にすることができる。また、蒸発源63a、63bを基板1に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置することによって、蒸気流の整流化によって結晶性が均一になるという作用を、基板1の表面において等方的に得ることができる。
また、回転機構65によって基板1を回転しながら後述する蛍光体の蒸着を行うことによって、基板1の表面に均一に後述する蛍光体を蒸着させることができる。
《シンチレータパネル》
次に、本発明のシンチレータパネル10の作製方法について説明する。
次に、本発明のシンチレータパネル10の作製方法について説明する。
シンチレータパネル10を作製する作製方法においては、上記で説明した蒸発装置61を好適に用いることができる。蒸発装置61を用いてシンチレータパネル10を作製する方法について説明する。
〈中間層の形成〉
基板1の一方の表面に中間層2を押し出し塗布により形成することができる。なお中間層の表面性やヤング率を制御するために必要に応じてマット剤やフィラーを添加しても良い。
基板1の一方の表面に中間層2を押し出し塗布により形成することができる。なお中間層の表面性やヤング率を制御するために必要に応じてマット剤やフィラーを添加しても良い。
〈反射層の形成〉
基板1の中間層2が設けられた面に、反射層3としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。また高分子フィルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフィルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを使用することも可能である。
基板1の中間層2が設けられた面に、反射層3としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。また高分子フィルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフィルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを使用することも可能である。
〈保護層の形成〉
保護層4は、前記の有機溶剤に着色剤及び有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。
保護層4は、前記の有機溶剤に着色剤及び有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。
〈シンチレータ層の形成〉
上記のように、中間層2、反射層3、保護層4を設けた基板1を基板ホルダ64に取り付けるとともに、蒸発源63にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。この場合、蒸発源63と基板1との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなうのが好ましい。
上記のように、中間層2、反射層3、保護層4を設けた基板1を基板ホルダ64に取り付けるとともに、蒸発源63にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。この場合、蒸発源63と基板1との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなうのが好ましい。
準備工程の処理を終えたら、真空ポンプ66を作動させて真空容器62の内部を排気し、真空容器62の内部を0.1Pa以下の真空雰囲気下にする(真空雰囲気形成工程)。ここでいう「真空雰囲気下」とは、100Pa以下の圧力雰囲気下のことを意味し、0.1Pa以下の圧力雰囲気下であるのが好適である。
その後、アルゴン等の不活性ガスを真空容器62の内部に導入し、当該真空容器62の内部を0.1Pa〜5Paの真空雰囲気下に維持する。その後、基板ホルダ64のヒータと回転機構65のモータとを駆動させ、基板ホルダ64に取付け済みの基板1を蒸発源63に対向させた状態で加熱しながら回転させる。
この状態において、電極から蒸発源63に電流を流し、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む混合物を700〜800℃程度で所定時間加熱してその混合物を蒸発させる。
その結果、基板1の表面に無数の柱状結晶体5aが順次成長して所望の厚さのシンチレータ層5が形成される(蒸着工程)。これにより、本発明に係るシンチレータパネル10を製造することができる。
蒸着源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。
〈耐湿保護層の形成〉
耐湿保護層6は、シンチレータ層上に前記の有機溶剤に有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成することが好ましい。前記組成物には必要に応じて着色剤やマット剤を添加しても良い。また支持体(PET、PEN、アラミド等)上に有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成した封止フィルムでシンチレータ層を封止しても良い。
耐湿保護層6は、シンチレータ層上に前記の有機溶剤に有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成することが好ましい。前記組成物には必要に応じて着色剤やマット剤を添加しても良い。また支持体(PET、PEN、アラミド等)上に有機樹脂を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成した封止フィルムでシンチレータ層を封止しても良い。
《放射線検出装置》
以下に、上記シンチレータパネル10の一適用例として、図4及び図5を参照しながら、当該シンチレータパネル10を具備した放射線検出装置100の構成について説明する。なお、図4は放射線検出装置100の概略構成を示す一部破断斜視図である。また、図5は撮像パネル51の拡大断面図である。
以下に、上記シンチレータパネル10の一適用例として、図4及び図5を参照しながら、当該シンチレータパネル10を具備した放射線検出装置100の構成について説明する。なお、図4は放射線検出装置100の概略構成を示す一部破断斜視図である。また、図5は撮像パネル51の拡大断面図である。
図4に示す通り、放射線検出装置100には、撮像パネル51、放射線検出装置100の動作を制御する制御部52、書き換え可能な専用メモリ(例えばフラッシュメモリ)等を用いて撮像パネル51から出力された画像信号を記憶する記憶手段であるメモリ部53、撮像パネル51を駆動して画像信号を得るために必要とされる電力を供給する電力供給手段である電源部54、等が筐体55の内部に設けられている。筐体55には必要に応じて放射線検出装置100から外部に通信を行うための通信用のコネクタ56、放射線検出装置100の動作を切り換えるための操作部57、放射線画像の撮影準備の完了やメモリ部53に所定量の画像信号が書き込まれたことを示す表示部58、等が設けられている。
ここで、放射線検出装置100に電源部54を設けるとともに放射線画像の画像信号を記憶するメモリ部53を設け、コネクタ56を介して放射線検出装置100を着脱自在にすれば、放射線検出装置100を持ち運びできる可搬構造とすることができる。
図5に示すように、撮像パネル51は、シンチレータパネル10と、シンチレータパネル10からの電磁波を吸収して画像信号を出力する出力基板20と、から構成されている。
シンチレータパネル10は、放射線照射面側に配置されており、入射した放射線の強度に応じた電磁波を発光するように構成されている。
出力基板20は、シンチレータパネル10の放射線照射面と反対側の面に設けられており、用シンチレータパネル10側から順に、隔膜20a、光電変換素子20b、画像信号出力層20c及び基板20dを備えている。
隔膜20aは、シンチレータパネル10と他の層を分離するためのものである。
光電変換素子20bは、透明電極21と、透明電極21を透過して入光した電磁波により励起されて電荷を発生する電荷発生層22と、透明電極21に対しての対極になる対電極23とから構成されており、隔膜20a側から順に透明電極21、電荷発生層22、対電極23が配置される。
透明電極21とは、光電変換される電磁波を透過させる電極であり、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料を用いて形成される。
電荷発生層22は、透明電極21の一面側に薄膜状に形成されており、光電変換可能な化合物として光によって電荷分離する有機化合物を含有するものであり、電荷を発生し得る電子供与体及び電子受容体としての導電性化合物をそれぞれ含有している。電荷発生層22では、電磁波が入射されると、電子供与体は励起されて電子を放出し、放出された電子は電子受容体に移動して、電荷発生層22内に電荷、すなわち、正孔と電子のキャリアが発生するようになっている。
ここで、電子供与体としての導電性化合物としては、p型導電性高分子化合物が挙げられ、p型導電性高分子化合物としては、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフルオレン、ポリ(p−フェニレン)又はポリアニリンの基本骨格を持つものが好ましい。
また、電子受容体としての導電性化合物としては、n型導電性高分子化合物が挙げられ、n型導電性高分子化合物としては、ポリピリジンの基本骨格を持つものが好ましく、特にポリ(p−ピリジルビニレン)の基本骨格を持つものが好ましい。
電荷発生層22の膜厚は、光吸収量を確保するといった観点から、10nm以上(特に100nm以上)が好ましく、また電気抵抗が大きくなりすぎないといった観点から、1μm以下(特に300nm以下)が好ましい。
対電極23は、電荷発生層22の電磁波が入光される側の面と反対側に配置されている。対電極23は、例えば、金、銀、アルミニウム、クロムなどの一般の金属電極や、透明電極21の中から選択して用いることが可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするのが好ましい。
また、電荷発生層22を挟む各電極(透明電極21及び対電極23)との間には、電荷発生層22とこれら電極が反応しないように緩衝地帯として作用させるためのバッファー層を設けてもよい。バッファー層は、例えば、フッ化リチウム及びポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(4−スチレンスルホナート)、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル[1,10]フェナントロリンなどを用いて形成される。
画像信号出力層20cは、光電変換素子20bで得られた電荷の蓄積および蓄積された電荷に基づく信号の出力を行うものであり、光電変換素子20bで生成された電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子であるコンデンサ24と、蓄積された電荷を信号として出力する画像信号出力素子であるトランジスタ25とを用いて構成されている。
トランジスタ25は、例えばTFT(薄膜トランジスタ)を用いるものとする。このTFTは、液晶ディスプレイ等に使用されている無機半導体系のものでも、有機半導体を用いたものでもよく、好ましくはプラスチックフィルム上に形成されたTFTである。プラスチックフィルム上に形成されたTFTとしては、アモルファスシリコン系のものが知られているが、その他、米国Alien Technology社が開発しているFSA(Fluidic Self Assembly)技術、即ち、単結晶シリコンで作製した微小CMOS(Nanoblocks)をエンボス加工したプラスチックフィルム上に配列させることで、フレキシブルなプラスチックフィルム上にTFTを形成するものとしても良い。さらに、Science,283,822(1999)やAppl.Phys.Lett,771488(1998)、Nature,403,521(2000)等の文献に記載されているような有機半導体を用いたTFTであってもよい。
このように、トランジスタ25としては、上記FSA技術で作製したTFT及び有機半導体を用いたTFTが好ましく、特に好ましいものは有機半導体を用いたTFTである。この有機半導体を用いてTFTを構成すれば、シリコンを用いてTFTを構成する場合のように真空蒸着装置等の設備が不要となり、印刷技術やインクジェット技術を活用してTFTを形成できるので、製造コストが安価となる。さらに、加工温度を低くできることから熱に弱いプラスチック基板上にも形成できる。
トランジスタ25には、光電変換素子20bで発生した電荷を蓄積するとともに、コンデンサ24の一方の電極となる収集電極(図示せず)が電気的に接続されている。コンデンサ24には光電変換素子20bで生成された電荷が蓄積されるとともに、この蓄積された電荷はトランジスタ25を駆動することで読み出される。すなわちトランジスタ25を駆動させることで放射線画像の画素毎の信号を出力させることができる。
基板20dは、撮像パネル51の支持体として機能するものであり、基板1と同様の素材で構成することが可能である。
次に、放射線検出装置100の作用について説明する。
まず、放射線検出装置100に対し入射された放射線は、撮像パネル51のシンチレータパネル10側から基板20d側に向けて放射線を入射する。
すると、シンチレータパネル10に入射された放射線は、シンチレータパネル10中のシンチレータ層5が放射線のエネルギーを吸収し、その強度に応じた電磁波を発光する。発光された電磁波のうち、出力基板20に入光される電磁波は、出力基板20の隔膜20a、透明電極21を貫通し、電荷発生層22に到達する。そして、電荷発生層22において電磁波は吸収され、その強度に応じて正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。
その後、発生した電荷は、電源部54によるバイアス電圧の印加により生じる内部電界により正孔と電子はそれぞれ異なる電極(透明電極膜及び導電層)へ運ばれ、光電流が流れる。
その後、対電極23側に運ばれた正孔は画像信号出力層20cのコンデンサ24に蓄積される。蓄積された正孔はコンデンサ24に接続されているトランジスタ25を駆動させると、画像信号を出力すると共に、出力された画像信号はメモリ部53に記憶される。
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。
実施例1
(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)にアルミニウムをスパッタして反射層(0.02μm)を形成した。
(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)にアルミニウムをスパッタして反射層(0.02μm)を形成した。
(保護層の作製)
バイロン200(東洋紡社製:ポリエステル樹脂、Tg:67℃)100質量部
ヘキサメチレンジイソシアナート 3質量部
フタロシアニンブルー 0.1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、保護層塗設用の塗布液を得た。
バイロン200(東洋紡社製:ポリエステル樹脂、Tg:67℃)100質量部
ヘキサメチレンジイソシアナート 3質量部
フタロシアニンブルー 0.1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、保護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ニウム反射層面に乾燥膜厚が2.5μmになるように押し出しコーターで塗布した。
(シンチレータ層の形成)
基板回転機構を備えた基板ホルダに反射層と保護層を設けた前記基板を設置した。次に、蛍光体原料(CsI:0.3Tlモル%)を蒸着材料として蒸発源るつぼに充填し、8個の蒸発源るつぼを真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置した。このとき、基板と蒸発源との間隔を450mmに調節すると共に、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔を300mmに調節した。さらに、8個の遮蔽板を、蒸発源と基板のうち蒸発源に対向する面の中心点とを結ぶ線分上に、遮蔽板の上端部分が接する高さ及び位置となるように配置し、蛍光体が基板に蒸着する際の入射角の範囲を制限するようにした。次に、4個の蒸発源るつぼを真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置した。このとき、基板と蒸発源との間隔を450mmに調節すると共に、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔を150mmに調節した。さらに真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の中心に1個の蒸発源るつぼを配置した。続いて真空容器の内部を一旦排気し、Arガスを導入して0.02Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で基板を回転させながら基板の温度を50℃に保持した。次いで、抵抗加熱によりるつぼ内を所定の温度に上昇させて蛍光体を蒸着開始したのち基板温度を200℃まで上昇させ、蛍光体層(CsI:0.3Tlモル%)の膜厚が470μmとなったところで蒸着を終了させた。
基板回転機構を備えた基板ホルダに反射層と保護層を設けた前記基板を設置した。次に、蛍光体原料(CsI:0.3Tlモル%)を蒸着材料として蒸発源るつぼに充填し、8個の蒸発源るつぼを真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置した。このとき、基板と蒸発源との間隔を450mmに調節すると共に、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔を300mmに調節した。さらに、8個の遮蔽板を、蒸発源と基板のうち蒸発源に対向する面の中心点とを結ぶ線分上に、遮蔽板の上端部分が接する高さ及び位置となるように配置し、蛍光体が基板に蒸着する際の入射角の範囲を制限するようにした。次に、4個の蒸発源るつぼを真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置した。このとき、基板と蒸発源との間隔を450mmに調節すると共に、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔を150mmに調節した。さらに真空容器の内部の底面付近であって、基板に垂直な中心線を中心とした円の中心に1個の蒸発源るつぼを配置した。続いて真空容器の内部を一旦排気し、Arガスを導入して0.02Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で基板を回転させながら基板の温度を50℃に保持した。次いで、抵抗加熱によりるつぼ内を所定の温度に上昇させて蛍光体を蒸着開始したのち基板温度を200℃まで上昇させ、蛍光体層(CsI:0.3Tlモル%)の膜厚が470μmとなったところで蒸着を終了させた。
(耐湿保護層の形成)
セルロースアセテートブチレート(ガラス転移温度:161℃) 100質量部
フタロシアニンブルー 0.1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
上記処方の素材を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、耐湿保護層塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記シンチレータ層上に乾燥膜厚が20μmになるように押し出しコーターで塗布しシンチレータパネルの試料101を得た。
セルロースアセテートブチレート(ガラス転移温度:161℃) 100質量部
フタロシアニンブルー 0.1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
上記処方の素材を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、耐湿保護層塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記シンチレータ層上に乾燥膜厚が20μmになるように押し出しコーターで塗布しシンチレータパネルの試料101を得た。
(試料102〜103)
試料101の作製において、シンチレータ層の膜厚を表1に示すように変更したこと以外は試料101と同様にして作製した。
試料101の作製において、シンチレータ層の膜厚を表1に示すように変更したこと以外は試料101と同様にして作製した。
(試料104)
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
(試料105)
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと、及び基板に垂直な中心線を中心とした円の中心に配置された1個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと、及び基板に垂直な中心線を中心とした円の中心に配置された1個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
(試料106)
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が300mmの円周上に配置された8個の蒸発源るつぼを用いなかったこと、及び基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
試料101の作製において、基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が300mmの円周上に配置された8個の蒸発源るつぼを用いなかったこと、及び基板に垂直な中心線と蒸発源との間隔が150mmの円周上に配置された4個の蒸発源るつぼを用いなかったこと以外は試料101と同様にして作製した。
(試料107)
試料101の作製において、蛍光体原料(CsI:5.0Tlモル%)を蒸着材料として用い、蛍光体層の膜厚を650μmに変更したこと以外は試料106と同様にして作製した。
試料101の作製において、蛍光体原料(CsI:5.0Tlモル%)を蒸着材料として用い、蛍光体層の膜厚を650μmに変更したこと以外は試料106と同様にして作製した。
《評価》
〈充填率の変動係数〉
充填率の変動係数は、シンチレータ層における蛍光体の充填率のばらつきの程度を示す指標値となるものである。充填率の変動係数は、シンチレータパネル上で縦、横を10分割し生成した100区画で充填率を測定し、各測定区画における充填率から求めた平均充填率Dav、充填率の標準偏差Ddevを求めて、下記式により算出した。
充填度の変動係数=Ddev/Dav(%)
ここで、Ddev:充填率の標準偏差
Dav:平均充填率
前記シンチレータパネルを、PaxScan2520(Varian社製FPD)にセットして放射線検出装置を作製し、耐衝撃性、鮮鋭性、輝度及び接着性を、以下に示す方法で評価した。
〈充填率の変動係数〉
充填率の変動係数は、シンチレータ層における蛍光体の充填率のばらつきの程度を示す指標値となるものである。充填率の変動係数は、シンチレータパネル上で縦、横を10分割し生成した100区画で充填率を測定し、各測定区画における充填率から求めた平均充填率Dav、充填率の標準偏差Ddevを求めて、下記式により算出した。
充填度の変動係数=Ddev/Dav(%)
ここで、Ddev:充填率の標準偏差
Dav:平均充填率
前記シンチレータパネルを、PaxScan2520(Varian社製FPD)にセットして放射線検出装置を作製し、耐衝撃性、鮮鋭性、輝度及び接着性を、以下に示す方法で評価した。
〈耐衝撃性の評価〉
放射線検出装置に対して20cm離れた高さ位置から500gの鉄球を落下させた後、放射線検出装置について目視評価した。その後、管電圧80kVpのX線を基板の裏面側から照射し得られたFPD上の画像を出力装置よりプリントアウトし、得られたプリント画像を目視にて以下に示す基準にしたがって耐衝撃性の評価を行った。評価は0.5ランク刻みで行った。
5:ひび割れがなく、また、均一な画像である
4:ひび割れがなく、画質的にほとんど気にならないレベルである
3:ひび割れが見られ、画欠が確認されるが、実用上許容できるレベルである
2:ひび割れが見られ、明らかな画欠が認められ、実用上問題が発生するレベルである
1:ひび割れが多数見られ、画欠が多く、実用上問題が発生するレベルである。
放射線検出装置に対して20cm離れた高さ位置から500gの鉄球を落下させた後、放射線検出装置について目視評価した。その後、管電圧80kVpのX線を基板の裏面側から照射し得られたFPD上の画像を出力装置よりプリントアウトし、得られたプリント画像を目視にて以下に示す基準にしたがって耐衝撃性の評価を行った。評価は0.5ランク刻みで行った。
5:ひび割れがなく、また、均一な画像である
4:ひび割れがなく、画質的にほとんど気にならないレベルである
3:ひび割れが見られ、画欠が確認されるが、実用上許容できるレベルである
2:ひび割れが見られ、明らかな画欠が認められ、実用上問題が発生するレベルである
1:ひび割れが多数見られ、画欠が多く、実用上問題が発生するレベルである。
〈鮮鋭性の評価〉
鉛製のMTFチャートを通して管電圧80kVpのX線をFPDの放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたX線像の変調伝達関数MTF(空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値)を鮮鋭性の指標とした。表中、MTF値が高いほど鮮鋭性に優れていることを示す。MTFはModulation Transfer Functionの略号を示す。試料101の鮮鋭性(MTF値)を100とする相対値にて示す。
鉛製のMTFチャートを通して管電圧80kVpのX線をFPDの放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたX線像の変調伝達関数MTF(空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値)を鮮鋭性の指標とした。表中、MTF値が高いほど鮮鋭性に優れていることを示す。MTFはModulation Transfer Functionの略号を示す。試料101の鮮鋭性(MTF値)を100とする相対値にて示す。
〈輝度の評価〉
電圧80kVpのX線を試料の裏面(シンチレータ層が形成されていない面)から照射し、画像データをシンチレータを配置したFPDで検出し、画像の平均シグナル値を発光輝度とした。試料101の輝度を100とする相対値にて示す。
電圧80kVpのX線を試料の裏面(シンチレータ層が形成されていない面)から照射し、画像データをシンチレータを配置したFPDで検出し、画像の平均シグナル値を発光輝度とした。試料101の輝度を100とする相対値にて示す。
〈耐湿性の評価〉
得られた蛍光体パネルを70℃/90%の環境に3日間放置し、放置後の劣化幅を放置前の値を100とした相対値で表示した。
得られた蛍光体パネルを70℃/90%の環境に3日間放置し、放置後の劣化幅を放置前の値を100とした相対値で表示した。
結果を、表1に示す。
表1から、本発明のシンチレータパネル及びこのシンチレータパネルを用いた放射線検出装置は、輝度、鮮鋭性の劣化が少なく耐衝撃性、耐湿性に優れることが分かる。
実施例2
ガラス基板上に複数のフォトダイオードと複数のTFT素子を形成し、全体をエポキシ樹脂からなる保護層で被覆した。前記保護層上に、実施例1の試料101と同様にしてシンチレータ層を形成した。その後、シンチレータ層上にポリパラキシリレンからなる耐湿保護層(20μm)、アルミニウムからなる反射層(20nm)、エポキシ樹脂からなる保護層(100μm)を積層し、放射線検出装置201を得た。
ガラス基板上に複数のフォトダイオードと複数のTFT素子を形成し、全体をエポキシ樹脂からなる保護層で被覆した。前記保護層上に、実施例1の試料101と同様にしてシンチレータ層を形成した。その後、シンチレータ層上にポリパラキシリレンからなる耐湿保護層(20μm)、アルミニウムからなる反射層(20nm)、エポキシ樹脂からなる保護層(100μm)を積層し、放射線検出装置201を得た。
(放射線検出装置202〜207)
放射線検出装置201のシンチレータ層を試料102〜107で用いたシンチレータ層に変更することで放射線検出装置202〜207を得た。
放射線検出装置201のシンチレータ層を試料102〜107で用いたシンチレータ層に変更することで放射線検出装置202〜207を得た。
得られた放射線検出装置について実施例1と同様な評価を行った。
結果を、表1に示す。
表1から、本発明の放射線検出装置は、輝度、鮮鋭性の劣化が少なく耐衝撃性、耐湿性に優れることが分かる。
1 基板
2 中間層
3 反射層
4 保護層
5 シンチレータ層
6 耐湿保護層
10 シンチレータパネル
61 蒸着装置
62 真空容器
63a、63b 蒸発源(被充填部材)
64 基板ホルダ
65 基板回転機構
66 真空ポンプ
67 基板回転軸
68 シャッタ
100 放射線検出装置
2 中間層
3 反射層
4 保護層
5 シンチレータ層
6 耐湿保護層
10 シンチレータパネル
61 蒸着装置
62 真空容器
63a、63b 蒸発源(被充填部材)
64 基板ホルダ
65 基板回転機構
66 真空ポンプ
67 基板回転軸
68 シャッタ
100 放射線検出装置
Claims (13)
- 基板上に、柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
- 基板上に、賦活剤を含むシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
- 少なくとも、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の最高値と極小値の最低値の差が0.5〜10μmであるか、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の最高値と極小値の最低値の差が0.01〜2.0モル%であることを特徴とする請求項1または2に記載のシンチレータパネル。
- 前記シンチレータ層における蛍光体の充填率の変動係数が20%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 前記蛍光体が気相堆積法により形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 前記蛍光体がセシウムハライド系蛍光体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 前記蛍光体が賦活剤としてタリウムを含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された柱状結晶からなる蛍光体を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた柱状結晶の柱径プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置。
- 基板上に形成された光電変換素子と、前記光電変換素子上に形成された賦活剤を含むシンチレータ層を有する放射線検出装置において、該シンチレータ層表面の中心を通り、シンチレータ層表面に対して垂直な断面から求めた面方向の賦活剤濃度プロファイル曲線における極大値の個数が2個以上であることを特徴とする放射線検出装置。
- 前記シンチレータ層における蛍光体の充填率の変動係数が20%以下であることを特徴とする請求項8または9に記載の放射線検出装置。
- 前記蛍光体が気相堆積法により形成されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
- 前記蛍光体がセシウムハライド系蛍光体であることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
- 前記蛍光体が賦活剤としてタリウムを含有することを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008299243A JP2010127628A (ja) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | シンチレータパネルおよび放射線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008299243A JP2010127628A (ja) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | シンチレータパネルおよび放射線検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010127628A true JP2010127628A (ja) | 2010-06-10 |
Family
ID=42328154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008299243A Pending JP2010127628A (ja) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | シンチレータパネルおよび放射線検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010127628A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015021752A (ja) * | 2013-07-16 | 2015-02-02 | キヤノン株式会社 | 放射線撮像装置、その製造方法及び放射線検査装置 |
WO2015072197A1 (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社 東芝 | 放射線検出器、シンチレータパネルおよびそれらの製造方法 |
JP2015096818A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社東芝 | 放射線検出器およびその製造方法 |
JP2015096819A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社東芝 | シンチレータパネルおよびその製造方法 |
RU221097U1 (ru) * | 2023-07-04 | 2023-10-18 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" | Сцинтиллятор для регистрации ионизирующих излучений |
-
2008
- 2008-11-25 JP JP2008299243A patent/JP2010127628A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015021752A (ja) * | 2013-07-16 | 2015-02-02 | キヤノン株式会社 | 放射線撮像装置、その製造方法及び放射線検査装置 |
WO2015072197A1 (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社 東芝 | 放射線検出器、シンチレータパネルおよびそれらの製造方法 |
JP2015096818A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社東芝 | 放射線検出器およびその製造方法 |
JP2015096819A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社東芝 | シンチレータパネルおよびその製造方法 |
US9720106B2 (en) | 2013-11-15 | 2017-08-01 | Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd. | Radiation detector and scintillator panel, and methods for manufacturing same |
RU221097U1 (ru) * | 2023-07-04 | 2023-10-18 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" | Сцинтиллятор для регистрации ионизирующих излучений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5353886B2 (ja) | 放射線シンチレータおよび放射線画像検出器 | |
JP5369979B2 (ja) | 放射線画像検出装置 | |
WO2010103917A1 (ja) | 放射線検出装置 | |
JP4725533B2 (ja) | シンチレータパネル | |
JP5720566B2 (ja) | シンチレータパネル、シンチレータパネルの製造方法、放射線画像検出器および放射線画像検出器の製造方法 | |
JP2008107222A (ja) | シンチレータパネル | |
JP5862302B2 (ja) | 放射線画像変換パネルとそれを用いた放射線画像検出器 | |
WO2010050358A1 (ja) | シンチレータパネル、放射線検出装置及びそれらの製造方法 | |
JP5889531B2 (ja) | シンチレータパネルの製造方法 | |
US9418768B2 (en) | Radiographic image conversion panel and radiographic image detector | |
JP2014055977A (ja) | シンチレータパネル | |
JP2010127628A (ja) | シンチレータパネルおよび放射線検出装置 | |
WO2010026789A1 (ja) | 放射線シンチレータおよび放射線画像検出器 | |
JP5577644B2 (ja) | 放射線画像検出装置およびその製造方法 | |
JP5493577B2 (ja) | 放射線画像検出装置 | |
JP5267458B2 (ja) | シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ | |
JP5353884B2 (ja) | シンチレータパネル及び放射線画像検出器 | |
JPWO2008108402A1 (ja) | シンチレータプレート | |
JP5347967B2 (ja) | シンチレータプレート | |
WO2009122809A1 (ja) | 放射線画像変換パネルの製造装置及び放射線画像変換パネルの製造方法 | |
WO2010032504A1 (ja) | 放射線画像変換パネルとその製造方法 | |
JP5369906B2 (ja) | 放射線像変換パネル、及び放射線像検出装置 | |
JPWO2011086987A1 (ja) | 放射線画像検出器とその製造方法 | |
JPWO2008102645A1 (ja) | シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ |