JP2011117760A

JP2011117760A - 平面型ｘ線検出装置

Info

Publication number: JP2011117760A
Application number: JP2009273346A
Authority: JP
Inventors: Jin Chiyoma; 仁千代間
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】Ｘ線検出装置の信頼性、特に外部からの衝撃に対する信頼性を大幅に向上しつつ、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を提供する。
【解決手段】光電変換素子を形成した光電変換基板上に蛍光体膜を形成したＸ線検出パネル１と、Ｘ線検出パネル１を保持する支持基板２と、Ｘ線検出パネル１を駆動する回路基板６と、少なくともＸ線検出パネル１、支持基板２及び回路基板６を収納する筐体部９とを備える平面型Ｘ線検出装置１０において、筐体部９のＸ線入射面側に、少なくとも２枚の弾性板で粘弾性材を挟むことにより積層構造とした保護板１１を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を検出する平面型Ｘ線検出装置に係り、更に詳しくは、薄く軽量で、かつ外部からの衝撃に対する信頼性を大幅に向上した平面型Ｘ線検出装置に関する。

近年、放射線、特にＸ線を光に変換する蛍光体膜部と、その光を電気信号に変換する光電変換素子部とをＸ線検出パネルとして含む平面型Ｘ線検出装置が実用化されている。

この平面型Ｘ線検出装置によりＸ線装置全体の小型軽量化に貢献できると共に、検査対象物からのＸ線を介した画像情報をデジタル電気情報に変換することにより、デジタル画像処理、デジタル画像保存、などデジタル情報処理の多くの利便性を享受することができる。

このため、この平面型Ｘ線検出装置は、患者診断や治療に使用する医療用や歯科用、非破壊検査などの工業用、構解析などの科学研究用、など広い分野で使用されている。

また、それぞれの分野において、デジタル情報処理による高精度な画像抽出、高速度な画像検出が可能となることにより、不要なＸ線被爆量の低減や、迅速な検査、診断、などの効果が期待できる。

この平面型Ｘ線検出装置の蛍光体膜部には、従来のＸ線イメージ管で用いられているＣｓ及びＩを主成分とするシンチレータ材の技術が多く転用される。これは、主成分であるヨウ化セシウム（以下ＣｓＩ）が柱状結晶を成すため、他の粒子状結晶からなるシンチレータ材に比較し、光ガイド効果による感度と解像度の向上を成すことができるためである。

また、従来のＸ線イメージ管では、真空管内の電子レンズ構成を必要としたため、大きく重い検出装置となったが、これに対して、平面型Ｘ線検出装置では光電変換素子を有する光電変換基板をガラス基板上に成膜形成したアモルファスシリコンなどからなる薄膜素子で構成することにより、２次元的な薄い放射線検出装置を形成することが可能となっている。

しかしながら、この平面型Ｘ線検出装置に内蔵されるＸ線検出パネルは、ＣｓＩなどの脆く強度の低いシンチレータ膜と、ガラス基板上に薄膜素子を形成した光電変換基板とから構成されるため、外部からの機械的応力に対する耐久性に問題があった。

このような問題に対して、例えば、特許文献１には、Ｘ線検出パネルを固着した支持台と筐体とを裏面側で固定することにより、Ｘ線検出パネルと筐体との間に空間を確保し、さらにＸ線検出パネルの対向面側の筐体部に弾性材を配置して、外部からの圧力を弾性材の変形で緩和させ、Ｘ線検出パネルの受ける圧力を減少させる二次元撮像装置が開示されている。また、この筐体とＸ線検出パネルと空間にエアーバッグ状の緩衝材を配置して、外部圧力を緩和させることも開示されている。

更に、特許文献２には、Ｘ線検出パネルと筐体部との間に弾性部材を介在させる一方、Ｘ線検出パネルを固着した支持基板と筐体の間にも別の弾性部材を介在させ、それぞれの弾性部材の押し圧により支持基板に固着したＸ線検出パネルを筐体内に保持するＸ線撮像装置が記載されている。

特開平１１−２８４９０９号公報特開２００２−１４１６８号公報

しかしながら、上述した従来の装置には以下のような課題があった。

即ち、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を実現するためには、外部からの衝撃に対する耐久性をより向上させることが必要であるが、従来の装置では主に外部からの静的圧力に対する緩衝効果を目的としているため、振動衝撃など動的力に対しては最善の効果を発揮できるものではなかった。

例えば、特許文献１記載の装置では、Ｘ線検出パネルの対抗面側の筐体部に外部から衝撃が加わった場合に弾性材が変形するが、弾性材では衝撃エネルギーが弾性材の変形エネルギーに変換し、振動を繰り返すこととなる。この振動影響を回避するためには、Ｘ線検出パネルと筐体部との間に相応の空間を設け、Ｘ線検出パネルと筐体部との間に相応の厚さの緩衝材を配置する必要があるが、より薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を構成するためには障害となる。

また、特許文献２記載の装置では、高剛性の筐体部と筐体内部の緩衝材により外部衝撃に対処する構造であるが、十分な高剛性を成すためには部材の厚さも必要となり、Ｘ線入射側においてはＸ線感度の低下要因となる。更に、筐体内部の緩衝材の空間も考慮すると、より薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を構成することは困難となってしまう。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、Ｘ線検出装置の信頼性、特に外部からの衝撃に対する信頼性を大幅に向上しつつ、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の平面型Ｘ線検出装置は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を形成した光電変換基板の前記光電変換素子上にＸ線を前記蛍光に変換する蛍光体膜を形成したＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルにおいて前記Ｘ線入射面側とは反対側の面に設けられ前記Ｘ線検出パネルを保持する支持基板と、前記支持基板において前記Ｘ線入射面側とは反対側の面に設けられ前記Ｘ線検出パネルを駆動する回路基板と、少なくとも前記Ｘ線検出パネル、前記支持基板及び前記回路基板を収納する筐体部とを備える平面型Ｘ線検出装置において、前記筐体部の前記Ｘ線入射面側に、少なくとも２枚の弾性板で粘弾性材を挟むことにより積層構造とした保護板を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、薄く軽量で、かつ外部からの衝撃に対する信頼性を大幅に向上した平面型Ｘ線検出装置を提供することができる。

本発明に係る平面型Ｘ線検出装置の一実施形態を示す部分断面図である。図１の保護板の一例を示す断面図である。図２の保護板の変形状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る平面型Ｘ線検出装置の一実施形態を示す部分断面図である。先ず、本平面型Ｘ線検出装置の全体構成から説明する。

（平面型Ｘ線検出装置の全体構成）
この平面型Ｘ線検出装置１０では、Ｘ線検出パネル１が支持基板２によって機械的に保持されると共に、このＸ線検出パネル１のＸ線入射面側には防湿カバー３が施されている。

また、支持基板２の図中下方には、順に鉛プレート４、放熱絶縁シート５を介して、Ｘ線検出パネル１を駆動する回路基板６が設けられている。この回路基板６とＸ線検出パネル１とはフレキシブル回路基板７で接続されている。

上記の構成部材を支持している支持基板２は、支柱８を介して筐体部９内に固定されている。

更に、筐体部９のＸ線入射面側には、保護板１１が設けられている。

以下に、各構成部材についてさらに詳しく説明する。

（Ｘ線検出パネル１）
Ｘ線検出パネル１は、蛍光体膜と、薄膜光電変換素子を形成した光電変換基板とから構成され、光電変換基板の薄膜光電変換素子上に蛍光体膜を成膜して形成される。

光電変換基板は、例えば、０．７ｍｍ厚のガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を基材とした複数の薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）とフォトダイオード素子とを形成して製造される。

蛍光体膜としてはＣｓＩが好適に用いられる。ＣｓＩの膜厚は、１００μｍから１０００μｍの範囲、より好ましくは、２００μｍから６００μｍの範囲であり、この範囲から、所望の感度と画像解像度を評価して設定される。

例えば、蛍光体膜としてＣｓＩにＴｌを添加した材料を使用し、蒸着法により５００μｍの厚さで光電変換基板上に膜状に形成することができる。

Ｘ線入射側に蛍光体膜を形成したＸ線検出パネル１は、Ａｌ合金からなる支持基板２の上に固定される。

更に、Ｘ線検出パネル１は、Ａｌ合金製の防湿カバー３により封着される。

Ａｌ合金製防湿カバー３は、厚すぎるとＸ線が減衰し感度の低下を生じるため、なるべく薄いことが望ましい。

膜厚については、当該カバー形状の安定性と工程作業に耐える強度、対するＸ線減衰とのバランスより、５０μｍから５００μｍの範囲が好ましい。

例えば、Ａｌ合金製防湿カバー３を２００μｍのＡｌ合金にて形成できる。

また、Ｘ線検出パネル１を構成する光電変換基板の外周部には、駆動のための電気信号と出力信号とを外部と接続するための複数の端子パッドも形成されている。この端子パッドは、フレキシブル回路基板７と接続される。

この端子パッドとフレキシブル回路基板７との接続には、非等方性導電フィルム（以下ＡＣＦと記す）による熱圧着法を用いることができる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続を確保し得る。

Ｘ線検出パネル１は、上述したように、薄い部材を積層した構成となっており、その結果、Ｘ線検出パネル１は軽く低強度であり、何らかの保持が必要となる。

この保持のため、Ｘ線検出パネル１は、支持基板２上に固定される。

（支持基板２、回路基板６）
支持基板２は、Ｘ線検出パネル１を安定して保持するために十分な強度と平坦面を有すると共に、回路基板６を保持する機能も備えている。

本実施の形態では、支持基板２は、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート４と放熱絶縁シート５とを挟んで回路基板６を保持すると共に、支柱８により筐体部９と結合されている。

また、回路基板６は、支持基板２の反対面側の鉛プレート４の上に、放熱絶縁シート５を介してネジなどで固定される。

回路基板６には、フレキシブル回路基板７に対応するコネクタが実装してあり、このコネクタによりＸ線検出パネル１と電気的に接続される。

（保護板１１）
筐体部９のＸ線入射面側には、保護板１１が配置されている。通常、この保護板１１を通してＸ線が入射するため、Ｘ線の散乱を押さえ、Ｘ線の感度を確保するためには、保護板１１は薄くＸ線吸収率の低い材料であることが必要である。更に、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を実現するためにも保護板１１は薄いことが望ましい。

他方、外部からの外力、とりわけ衝撃に対して内部のＸ線検出パネル１を保護する機能も必要となる。

図２に、図１の保護板１１の一例を示す。

この保護板１１は、２枚の弾性板１２で粘弾性材１３を挟んだ積層構造としている。弾性板１２と粘弾性材１３との間は粘着した状態とされている。

弾性板１２としては、Ａｌ薄板、カーボン繊維強化樹脂板、及びカーボンプレートなどから選択することができる。また、弾性板１２の厚さは、０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲から選択することができる。

更に、粘弾性材１３としては、例えば、シリコーン樹脂系ゲル材やアクリル樹脂系ゲル材などから選択することができる。

ここで、粘弾性材１３自体が粘着性を有する場合には、弾性板１２との間に粘着状態を成すことができるが、粘弾性材１３自体の粘着が弱い場合又は無い場合には、粘弾性材１３と弾性材１２との間に、例えばアクリル系粘着剤やシリコーン系接着剤を介在することにより粘着または結着した状態とすることができる。

なお、保護板１１として粘着をより強くしたい場合には、例えば、弾性板１２の粘弾性材１３側の表面を荒らすことにより、さらに強い粘着を得ることも可能である。

次に、保護板１１が外力により変形する場合について説明する。

保護板１１は、外部からの衝撃により変形するが、その後、弾性板１２の弾性力に応じて元の形状に回復する。

他方、変形の際、弾性板１２と粘弾性材１３との粘着により、境界面で変形エネルギーの吸収が成されると共に、更に粘弾性材１３中にもせん断応力が生じる。この粘弾性材１３中に生じたせん断応力は、粘弾性材１３中の粘性により緩和される。

その結果、外部衝撃による変形エネルギーは、薄い保護板１１の中で効率よく吸収され、保護板１１自体による外部衝撃の吸収効果が高まる。

即ち、図３に示すように、保護板１１に衝撃などの外力が加わった場合、保護板１１は湾曲変形し、弾性板１２による抗力が生じると共に、元の形状に戻る復元力となる。

他方、湾曲変形により、弾性板１２に挟まれた粘弾性材１３には、せん断応力と流動変形が発生する。

この結果、粘弾性材１３中では粘性による変形エネルギー吸収が起こる。

従って、単なる弾性変形と異なり、従来例よりも外部からの衝撃エネルギーを速やかに吸収低減する効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、保護板１１として弾性板１２と粘弾性材１３との３層構造としたが、より多層構造とした場合も同様な効果を得ることができる。

更に、保護板１１とＸ線検出パネル１との間に薄いゴム板などの緩衝材を追加することにより、対衝撃性をより一層向上させることも可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る平面型Ｘ線検出装置１０によれば、筐体部９のＸ線入射面側に、少なくとも２枚の弾性板１２で粘弾性材１３を挟み積層構造を成した保護板１１を配置することにより、外部からの衝撃エネルギーを保護板１１で吸収することが可能となる。この結果、特に外部からの衝撃に対する信頼性を大幅に向上しつつ、薄く軽量なＸ線検出装置１０を実現することができる。

１Ｘ線検出パネル
２支持基板
３防湿カバー
４鉛プレート
５放熱絶縁シート
６回路基板
７フレキシブル回路基板
８支柱
９筐体
１０平面型Ｘ線検出装置
１１保護板
１２弾性板
１３粘弾性材

Claims

蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を形成した光電変換基板の前記光電変換素子上にＸ線を前記蛍光に変換する蛍光体膜を形成したＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルにおいて前記Ｘ線入射面側とは反対側の面に設けられ前記Ｘ線検出パネルを保持する支持基板と、前記支持基板において前記Ｘ線入射面側とは反対側の面に設けられ前記Ｘ線検出パネルを駆動する回路基板と、少なくとも前記Ｘ線検出パネル、前記支持基板及び前記回路基板を収納する筐体部とを備える平面型Ｘ線検出装置において、
前記筐体部の前記Ｘ線入射面側に、少なくとも２枚の弾性板で粘弾性材を挟むことにより積層構造とした保護板を設けたことを特徴とする平面型Ｘ線検出装置。
前記弾性板は、Ａｌ薄板、カーボン繊維強化樹脂板、及びカーボンプレートからなる群から選択された一種であることを特徴とする請求項１記載の平面型Ｘ線検出装置。
前記粘弾性材は、シリコーン樹脂系ゲル材又はアクリル樹脂系ゲル材であることを特徴とする請求項１記載の平面型Ｘ線検出装置。