JP2011258849A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換素子とシンチレータとの間に設けられる保護層による光電変換素子の量子効率の低下の度合を低減し、かつ、光電変換素子等が腐食することを的確に防止することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置１は、入射した放射線を光に変換するシンチレータ４が一方の面５ａに形成された第一の基板５と、シンチレータ４により変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子１４が一方の面３ａに形成された第二の基板３とを備え、第二の基板３の、光電変換素子１４が設けられた側の面３ａ上には、第一の基板５の面５ａ上に形成されたシンチレータ１４と接触する保護層２０が形成されており、保護層２０は、光電変換素子１４のシンチレータ４に対向する受光面１４ａ上の部分では、シンチレータ４から離間する状態で凹部２０ａが形成されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、シンチレータと光電変換素子との間に保護層が形成される放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の光に変換した後、変換された光により光電変換素子で電荷を発生させて光電変換素子内に蓄積し、後の読み出し処理で、当該電荷を取り出して電気信号として検出する放射線画像撮影装置（ＦＰＤ（Flat Panel Detector）ともいう。）が種々開発されている。

これらの放射線画像撮影装置１００では、通常、図１７に示すように、基板１０１上に形成されたフォトダイオード等の光電変換素子１０２の上方すなわち放射線の入射側にシンチレータ１０３が設けられるが、その際、基板１０１上の光電変換素子１０２等の上に透明な樹脂等を塗布して保護層（平坦化層等ともいう。）１０４が形成され、その上にシンチレータ１０３が密着される構造とされる場合がある（例えば特許文献１〜３等参照）。

しかし、このように、光電変換素子１０２とシンチレータ１０３との間に保護層１０４を設けると、保護層１０４を形成する樹脂等により、放射線の照射を受けたシンチレータ１０３から出力される光が一部吸収されてしまう。

例えば、保護層１０４が有機化合物で形成されている場合、有機化合物は一般に４５０ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長領域の光を吸収するものが多いため、シンチレータ１０３から出力された光のうちその波長領域の光が保護層１０４で吸収されてしまい、光電変換素子１０２の量子効率（外部量子効率）がその分低下してしまうという問題があった。

そこで、特許文献４では、例えば図１８に示すように、光電変換素子２０１が設けられた側の基板２０２の面２０２ａ上に、シンチレータ２０３と接触する保護層２０４が形成されているが、光電変換素子２０１のシンチレータ２０３に対向する受光面２０１ａ上の、受光面２０１ａとシンチレータ２０３との間の部分に保護層２０４が介在しない空洞Ｃが設けた放射線画像撮影装置２００が提案されている。

そして、このように構成すれば、シンチレータ２０３から出力された光を光電変換素子２０１に直接到達させることが可能となるため、保護層２０４により光が吸収されて光電変換素子２０１の量子効率の低下を的確に防止することが可能となり、放射線画像撮影装置２００の放射線感度を良好に向上させることが可能となることが分かっている。

特開２０００−１３１４４４号公報 特開２００６−７８４７１号公報 特開２００５−１１６５４３号公報 国際公開第２００９／１３９２０９号パンフレット

しかしながら、上記のように、光電変換素子の受光面側に保護層を介在させずに、光電変換素子の受光面がいわば剥き出しの状態になっていると、例えば、空洞Ｃに湿気を含む空気が入り込み、ハロゲン化物を含有する材料で形成されたシンチレータの蛍光体が潮解してハロゲンを含む成分が溶け出し、溶け出した成分が光電変換素子の受光面に接触して、受光面が腐食されて破壊される等して、光電変換素子が正常に機能しなくなる可能性があることが分かってきた。

図１８に示すように、光電変換素子２０１や信号線等の配線２０５の表面は、それらを保護するために窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる無機層２０６で被覆される場合もあるが、無機層２０６を、緻密に、すなわち小孔がない全くない状態で形成したり分厚く形成したりすると、無機層２０６内に生じる応力のために、基板２０２に曲がりや変形等が生じる場合がある。

そのため、光電変換素子２０１や配線２０５を無機層２０６で被覆するように構成するとしても、無機層２０６を必要以上に緻密に形成したり分厚く形成することができず、無機層２０６が顕微鏡レベルの小孔を有する状態にしか形成することができない。そのため、光電変換素子２０１や配線２０５等を被覆する無機層２０６を形成するだけでは、シンチレータ２０３の蛍光体から溶け出したハロゲンを含む成分が光電変換素子２０１等に到達することを確実に防止することができない。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、光電変換素子とシンチレータとの間に設けられる保護層による光電変換素子の量子効率の低下の度合を低減し、かつ、光電変換素子等が腐食することを的確に防止することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
入射した放射線を光に変換するシンチレータが一方の面に形成された第一の基板と、
前記シンチレータにより変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子が一方の面に形成された第二の基板と、
を備え、
前記第二の基板の、前記光電変換素子が設けられた側の前記面上には、前記第一の基板の面上に形成された前記シンチレータと接触する保護層が形成されており、
前記保護層は、前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する受光面上の部分では、前記シンチレータから離間する状態で凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、光電変換素子とシンチレータとの間に設けられた保護層を、光電変換素子の受光面上の部分ではシンチレータから離間する状態で凹部が形成されるように構成したことで、仮にシンチレータの蛍光体が潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子とシンチレータとの間には保護層が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子の受光面等に到達することが防止される。

そのため、溶け出したハロゲンを含む成分によって光電変換素子の受光面が腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子が破壊されたり、光電変換素子が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。

また、保護層の凹部が形成されているため、例えば後述する図１４に示すように保護層に凹部を形成しない場合に比べて、保護層の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子の量子効率（外部量子効率）が、保護層が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置１の良好な放射線感度を維持することが可能となる。

さらに、少なくとも光電変換素子の部分では保護層とシンチレータとが離間しているため、シンチレータが保護層に押し付けられて潰れたり、光電変換素子の部分の保護層がシンチレータによって傷ついたりすることを防止することが可能となる。そのため、シンチレータから各光電変換素子への光（電磁波）の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置内の各画素（各光電変換素子）の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第二基板上の構成を示す平面図である。 図３の第二基板上の小領域に形成された光電変換素子と薄膜トランジスタ等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図４におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられた第二基板を説明する図である。 蛍光体が柱状構造を有するシンチレータの構成を示す拡大模式図である。 層状に形成されたシンチレータの構成を示す拡大模式図である。 第二基板とシンチレータとの接触部分の拡大断面図である。 第二基板をシンチレータ側から見た平面図である 走査線上や信号線上等の部分に凸状に形成された樹脂等を表す断面図である。 図１０のシンチレータの向きを逆転させて取り付けた場合の構成を示す拡大断面図である。 図１０において保護層に凹部を設けない場合の構成を表す拡大断面図である。 図１０において保護層の凹部の底部を凸レンズ状に形成する場合の変形例の構成を表す拡大断面図である。 図１０において保護層の凹部の表面に反射防止層を形成する場合の変形例の構成を表す拡大断面図である。 従来の放射線画像撮影装置における光電変換素子、シンチレータおよび保護層等を表す拡大断面図である。 光電変換素子の受光面とシンチレータとの間の部分に保護層が介在しない空洞が設けられた場合の構成を表す拡大断面図である。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置が、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された専用機型の放射線画像撮影装置に対しても適用される。

図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内に第二の基板３やシンチレータ４等が収納されて構成されている。

筐体２は、カーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板５１とバック板５２とで形成された、いわば弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に形成するいわばモノコック型とすることも可能である。また、筐体２の側面部分には、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ５３や蓋５４、外部の装置と接続される端子５５、電源スイッチ５６等が配置されている。

なお、以下では、放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｘ側を上側、筐体２における放射線入射面Ｘとは反対側の面Ｙ側を下側として説明するが、放射線画像撮影装置１を上下反転して用いる場合には上下関係が逆になり、放射線画像撮影装置１をその放射線入射面Ｘが水平方向を向くようにして用いる場合には上記の上下関係が左右の関係になる。このように上記の上下関係はあくまで相対的な位置関係である。

筐体２の内部では、図２に示すように、第二の基板（以下、第二基板という。）３の上側にシンチレータ４が配置され、シンチレータ４のさらに上側にはシンチレータ４を支持する第一の基板（以下、第一基板という。）５が配置されている。また、第二基板３の下方には、図示しない鉛の薄板を介して基台６が配置され、基台６には、電子部品７等が配設されたＰＣＢ基板８や緩衝部材９等が取り付けられている。

本実施形態では、第二基板３はガラス基板で構成されている。図３は、第二基板上の構成を示す平面図である。第二基板３のシンチレータ４側の面３ａ上には、複数の走査線１０と複数の信号線１１とが互いに交差するように配設されている。また、複数のバイアス線１２が、複数の信号線１１と平行に配置されており、各バイアス線１２は、１本の結線１３により結束されている。

また、第二基板３の面３ａ上で複数の走査線１０と複数の信号線１１により区画された各小領域Ｒには、後述するようにシンチレータ４により変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子１４がそれぞれ設けられている。また、光電変換素子１４はバイアス線１２に接続されており、バイアス線１２は図示しないバイアス電源から供給された逆バイアス電圧を各光電変換素子１４に印加するようになっている。

本実施形態では、光電変換素子１４として、シンチレータ４から光の照射を受けると光エネルギを吸収して電子正孔対を発生させて光エネルギを電荷に変換するフォトダイオードが用いられている。また、図４の拡大図に示すように、各領域Ｒには、各光電変換素子１４につき１つのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１５が設けられており、ＴＦＴ１５のソース電極１５ｓが光電変換素子１４の１つの電極と、ドレイン電極１５ｄが信号線１１と、ゲート電極１５ｇが走査線１０とそれぞれ接続されている。

ここで、本実施形態における光電変換素子１４およびＴＦＴ１５の構造について、図５および図６に示す拡大された断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図６は、図４におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

ＴＦＴ１５の部分では、第二基板３の面３ａ上にＴＦＴ１５のゲート電極１５ｇが積層されて形成されており、ゲート電極１５ｇ上には、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層１５１が積層されている。さらにその上方には、半導体層１５２が積層されており、その上方には、後述する光電変換素子１４の第１電極１４３と接続されたソース電極１５ｓと、信号線１１と一体的に形成されるドレイン電極１５ｄとがパッシベーション層１５３によって分割された状態で積層されている。

また、光電変換素子１４の部分では、第二基板３の面３ａ上にゲート絶縁層１５１と一体的に形成される絶縁層１４１が積層されており、その上には、パッシベーション層１５３と一体的に形成される絶縁層１４２が積層されている。絶縁層１４２の上には第１電極１４３が積層されており、第１電極１４３は、パッシベーション層１５３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ１５のソース電極１５ｓに接続されている。

第１電極１４３の上には、水素化アモルファスシリコンにＶ族元素をドープしてｎ型に形成されたいわゆるｎ層１４４、水素化アモルファスシリコンで形成され電磁波の照射を受けて電子正孔対を発生させる変換層であるいわゆるｉ層１４５、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたいわゆるｐ層１４６が下方から順に積層されて形成されている。なお、ｎ層１４４、ｉ層１４５、ｐ層１４６の上下の順はこの逆であってもよい。また、光電変換素子１４はＰＩＮ型のフォトダイオードに限定されず、例えばＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型等の他の形式のフォトダイオード等で構成することも可能である。

ｐ層１４６の上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極とされた第２電極１４７が積層されて形成されており、光がｉ層１４５等に到達するように構成されている。また、第２電極１４７の上面には、第２電極１４７に電圧を印加して光電変換素子１４に逆方向バイアスをかけるためのバイアス線１２が接続されている。本実施形態の光電変換素子１４は、このように逆方向バイアスが印加されて駆動されるようになっており、ＴＦＴ１５がオン状態とされると、第１電極１４３に蓄積された電荷がＴＦＴ１５のソース電極１５ｓやドレイン電極１５ｄを介して信号線１１に取り出されるようになっている。

光電変換素子１４の第２電極１４７やバイアス線１２は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる被膜層１６で被覆されている。被膜層１６は、それと一体的にＴＦＴ１５側にも形成されており、パッシベーション層１５３や光電変換素子１４の第１電極１４３の延出部分等を上側から被覆するように構成されている。

なお、図３に示したように、各走査線１０、各信号線１１および結線１３の第二基板３の面３ａ上の端縁部分には、それぞれ入出力端子（パッドともいう）１７が形成されており、各入出力端子１１には図７に示すようにＣＯＦ（Chip On Film）１８が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１９を介して圧着されている。また、ＣＯＦ１８は、第二基板３の裏面３ｂ側に引き回されており、裏面３ｂ側でＰＣＢ基板８とＣＯＦ１８とが圧着されるようになっている。なお、図７ではシンチレータ４や電子部品７等の図示が省略されている。

シンチレータ４は、入射した放射線を光に変換するものであり、蛍光体を主たる成分とする。具体的には、シンチレータ４は、放射線が入射すると、波長が３００ｎｍ〜８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心として紫外光から赤外光にわたる光を出力するようになっている。蛍光体としては、例えばＣｓＩ：Ｔｌ等の母体材料内に発光中心物質が付活されたものが好ましく用いられる。

シンチレータ４は、本実施形態では、図８の拡大図に示すように、例えば、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等の各種高分子材料により形成された支持体４ｂの上に、例えば気相成長法により蛍光体４ａを成長させて形成されたものであり、蛍光体４ａの柱状結晶からなっている。気相成長法としては、蒸着法やスパッタ法等が好ましく用いられる。

いずれの手法においても、蛍光体４ａを支持体４ｂ上に独立した細長い柱状結晶として気相成長させることができる。蛍光体４ａの各柱状結晶は、支持体４ｂ付近では太く、先端（図８中では下側の端部）Ｐａに向かうに従って細くなっていき、先端Ｐａは鋭角状の略円錐形状となるように成長して形成される。

本実施形態では、このようにして蛍光体４ａが柱状結晶として形成されたシンチレータ４は、その支持体４ｂが、蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが下側（すなわち第二基板３側）を向くように、前述した第一基板５（図１０参照）の下面５ａに貼付されるようになっている。本実施形態では、第一基板５はガラス基板で構成されているが、この他にも、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）等の樹脂等で構成することも可能である。

なお、以下では、シンチレータ４の蛍光体４ａが上記のように柱状結晶構造を有する場合について説明するが、シンチレータ４は、蛍光体４ａが必ずしも柱状結晶構造を有するものである必要はなく、例えば、図９の拡大図に示すように、蛍光体４ａを第一基板５上に塗布する等して、第一基板５上に層状に形成してもよい。

図１０は、第二基板とシンチレータとの接触部分の拡大図である。第二基板３の、光電変換素子１４や信号線１１等が設けられた側の面３ａ上には、それらを保護するための保護層２０が設けられている。本実施形態では、保護層２０は、透明な、すなわち、放射線を照射されたシンチレータ４の蛍光体４ａから出力される光（電磁波）を透過するアクリル系の樹脂等の有機材料で形成されている。

本実施形態では、保護層２０は、第二基板３をシンチレータ４側から見た平面図である図１１に斜線を付して示す、第二基板３上の互いに交差する走査線１０上や信号線１１上の部分でシンチレータ４側に凸状となるように構成されており、図１０に示すように、保護層２０は、これらの部分でシンチレータ４と当接するようになっている。

また、保護層２０は、光電変換素子１４のシンチレータ４に対向する受光面１４ａ上の部分では凹部２０ａが形成されており、その部分では、シンチレータ４から離間する状態になっている。そして、この保護層２０の凹部２０ａの部分とシンチレータ４との間に空間Ｃが形成されている。

すなわち、各光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分が凹部２０ａとされた保護層２０とシンチレータ４との間にそれぞれ空間Ｃが形成されるようになっており、この部分では、保護層２０とシンチレータ４とは接触しないようになっている。

図１１に示したように、保護層２０が、互いに交差するように配設された複数の走査線１０上や複数の信号線１１上等の部分でシンチレータ４側に凸状となるように設けられ、第二基板３上でいわば略格子状に凸状に設けられているため、光電変換素子１４の上方のシンチレータ４が、光電変換素子１４の受光面１４ａ周囲の四辺で下方から支持されるように構成できる。そのため、シンチレータ４の光電変換素子１４側への落ち込みを的確に防止して、シンチレータ４を下方から安定して支持することが可能となる。

なお、図１０や図１１では、バイアス線１２上の部分では、保護層２０をシンチレータ４側に凸状となるように形成しない場合を示したが、保護層２０を、バイアス線１２上の部分でもシンチレータ４側に凸状になるように形成することも可能である。

また、シンチレータ４の蛍光体４ａを、図９に示したように、第一基板５上に層状に塗布して形成する場合にも、上記と同様に、光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分とシンチレータ４との間に空間Ｃが形成されるように、保護層２０は、光電変換素子１４のシンチレータ４に対向する受光面１４ａ上の部分では、凹部２０ａが形成される。

上記のように、保護層２０の、光電変換素子１４のシンチレータ４に対向する受光面１４ａ上の部分に凹部２０ａを形成する方法としては、いくつかの方法を挙げることができる。

例えば、保護層２０となるアクリル系等の感光性樹脂を、光電変換素子１４等が設けられた第二基板３の全面に、所定の厚さになるように塗布する。塗布の方法としては、例えばスピンコート法を用いることができ、第二基板３上に液体状の上記感光性樹脂を塗布して、第二基板３を回転させる。その際、例えば、感光性樹脂として比較的粘度が高いものを用い、第二基板３を緩やかに回転させると、感光性樹脂が第二基板３の表面上が平坦になるように塗布される。

そして、上記のようにして形成された保護層２０のうち、光電変換素子１４の受光面１４ａ（図１０、図１１等参照）上の部分の感光性樹脂を一部除去する。完全に除去すると、図１８に示したような状態になってしまうため、その部分の上側の部分、すなわちシンチレータ４側の部分だけが除去されるようにする。

感光性樹脂には、よく知られているようにいわゆる「ポジ型」と「ネガ型」とがあるが、例えば「ポジ型」の場合、図１１に斜線で示した部分に保護層２０の凸部が形成されるように上側から図示しないマスクをかけ、上方から光を照射して露光した後、マスクを除去し、溶媒等により光が照射された光電変換素子１４の受光面１４ａ上の感光性樹脂のうち、上側すなわちシンチレータ４側だけを溶かし出して保護層２０に凹部２０ａを形成する。

感光性樹脂が「ネガ型」であれば、光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分にマスクをかけて露光し、その部分以外の部分、すなわち図１１に斜線で示した部分を残して光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分の樹脂を溶かし出して保護層２０に凹部２０ａを形成する。このようにして、光電変換素子１４の受光面１４ａの上方部分に凹部２０ａを形成することができる。

また、別の方法としては、例えば、保護層２０となるアクリル系の樹脂等を、光電変換素子１４等が設けられた第二基板３の全面に、所定の厚さになるように塗布する。塗布の方法としては、上記の場合のように、例えばスピンコート法を用いることができる。そして、所定の厚さに塗布されて硬化された樹脂の上面の、走査線１０上や信号線１１上等の部分に、さらに樹脂を格子状に形成して硬化させるように構成する。

このように構成しても、光電変換素子１４の受光面１４ａの上方部分では凹部２０ａが形成され、走査線１０や信号線１１等の上方部分では凸状とされた保護層２０を形成することができる。

また、別の方法としては、例えば、図１２に示すように、走査線１０上や信号線１１上等の部分に予めアクリル系の樹脂等２０ｂを上方に凸状に形成しておく。この場合、図１２に示すように、光電変換素子１４や信号線１１等を被膜層１６で被覆した後、アクリル系の樹脂等２０ｂを配置してもよく、また、アクリル系の樹脂等２０ｂを走査線１０上や信号線１１上等の部分に予め上方に凸状に形成した後で、その上側から被膜層１６で被覆するように構成してもよい。

そして、それらの上方から保護層２０となるアクリル系の樹脂等をスピンコート法等によって比較的薄く塗布することで、光電変換素子１４の受光面１４ａの上方部分では凹部２０ａが形成され、走査線１０や信号線１１等の上方部分では凸状とされた保護層２０を形成することができる。

この場合は、例えば、樹脂として比較的粘度が低いものを用い、第二基板３を比較的高速に回転させると、樹脂が、樹脂等２０ｂの凹凸を含む第二基板３の表面上の凹凸に追従した状態で（すなわち第二基板３の表面上の凹凸が平坦化されず、その凹凸に沿って凹凸する状態で）、比較的薄く塗布することができる。

次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用について説明する。

放射線画像撮影装置１の放射線入射面Ｘ（図１、図２等参照）から放射線が入射されると、放射線は第一基板５を透過してシンチレータ４（図１０参照）に入射し、シンチレータ４の蛍光体４ａに吸収される。そして、蛍光体４ａで光に変換され、第二基板３上の光電変換素子１４に向けて出力される。

その際、例えば図１３に示すように、仮に、シンチレータ４を、その蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが光電変換素子１４に対向する方向とは逆方向を向くように配置すると、蛍光体４ａの柱状結晶中を伝播した光が鋭角状の先端Ｐａとは反対側の平面状の先端Ｐｂから光電変換素子１４に出力されるが、その場合、平面状の先端Ｐｂから光が出力される場合の光の左右方向（すなわち光電変換素子１４に向かう方向に直交する方向）への拡散の度合が比較的多くなる。

しかし、本実施形態のように、シンチレータ４を、その蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが光電変換素子１４に対向するように配置すると（図１０参照）、図１３に示した場合に比べて、鋭角状の先端Ｐａから光が出力される場合の方が光の左右方向への拡散の度合が少なくなる。

そのため、得られる放射線画像の鮮鋭性が図１３に示した場合よりも改善され、鮮鋭性の向上を図ることが可能となるため、本実施形態のようにシンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが光電変換素子１４に対向するように配置することが好ましい。

また、仮に、光電変換素子１４上の保護層２０とシンチレータ４との間の空間Ｃ（図１０参照）に例えば湿気を含む空気が入り込み、ハロゲン化物を含有する材料で形成されたシンチレータ４の蛍光体４ａが潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子１４とシンチレータ４との間には保護層２０が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子１４の受光面１４ａ等に到達することが防止される。

そのため、仮にシンチレータ４の蛍光体４ａからハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、それによって光電変換素子１４の受光面が腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子１４が破壊されたり、光電変換素子１４が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。

また、本実施形態では、光電変換素子１４の受光面１４ａとシンチレータ４との間に保護層２０の凹部２０ａが形成されている。そのため、例えば図１４に示すように、保護層２０に凹部２０ａを形成せず、保護層２０のシンチレータ４側の面が平坦になるように形成した場合に比べて、光電変換素子１４の部分での保護層２０の厚さが薄くなる。

そのため、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａから出力された光が保護層２０を透過する際に、図１４に示した場合よりも、図１０に示した本実施形態の場合の方が、薄い保護層２０の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子１４の量子効率（外部量子効率）が、保護層２０が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置１の良好な放射線感度を維持することが可能となる。

なお、本実施形態のように、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが光電変換素子１４に対向するように配置される場合に、例えば、図１４に示したように、仮に、保護層２０に凹部２０ａを形成せず、保護層２０のシンチレータ４側の面が平坦になるように形成し、空間Ｃ（図１０参照）を設けないように構成したとする。

すると、この状態では、放射線画像撮影装置１の筐体２（図１、図２参照）の放射線入射面Ｘに被写体が載置される等して第一基板５に上方から力が加わると、第一基板５やシンチレータ４が下方に押し下げられ、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが保護層２０に押し付けられる。

すると、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶は、その鋭角状の先端Ｐａがいわば臼歯状になって潰れる。そして、蛍光体４ａの柱状結晶の先端Ｐａがこのように潰れると、図１３に示した鋭角状の先端Ｐａの反対側の平面状の先端Ｐｂの場合と同様に、出力される光が左右方向に拡散し易くなり、柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが潰された部分の画素（光電変換素子１４）の鮮鋭性が低下する場合がある。

そして、得られた１つの放射線画像の中で、柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが潰された部分の画素の鮮鋭性と、潰されていない部分の画素の鮮鋭性が異なり、画質の低下を招いてしまう虞れがある。

また、放射線画像撮影装置１に衝撃が加わってシンチレータ４の蛍光体４ａが保護層２０に押し付けられると、保護層２０がシンチレータ４の蛍光体４ａによって傷つき、シンチレータ４から出力された光が保護層２０の傷ついた表面で散乱し易くなり、光の透過率が低下する可能性もある。

しかし、本実施形態のように、保護層２０に凹部２０ａを設け、光電変換素子１４上の部分の保護層２０とシンチレータ４との間に空間Ｃを設けるように構成すれば、放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｘに被写体が載置される等して第一基板５やシンチレータ４が下方に押し下げられても、少なくとも光電変換素子１４の上方ではシンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが保護層２０に押し付けられることがない。

そのため、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａが潰れたり、保護層２０の表面が傷つくことがない。そのため、シンチレータ４から各光電変換素子１４への光（電磁波）の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置１内の各画素（各光電変換素子１４）の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。

以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、光電変換素子１４とシンチレータ４との間に設けられた保護層２０を、光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分ではシンチレータ４から離間する状態で凹部２０ａが形成されるように構成したことで、仮にシンチレータ４の蛍光体４ａが潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子１４とシンチレータ４との間には保護層２０が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子１４の受光面１４ａ等に到達することが防止される。

そのため、溶け出したハロゲンを含む成分によって光電変換素子１４の受光面１４ａが腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子１４が破壊されたり、光電変換素子１４が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。

また、保護層２０の凹部２０ａが形成されているため、例えば図１４に示すように保護層２０に凹部２０ａを形成しない場合に比べて、本実施形態の場合の方が、薄い保護層２０の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子１４の量子効率（外部量子効率）が、保護層２０が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置１の良好な放射線感度を維持することが可能となる。

さらに、少なくとも光電変換素子１４の部分では、保護層２０とシンチレータ４の蛍光体４ａとが離間しているため、シンチレータ４の蛍光体４ａが保護層２０に押し付けられて潰れたり、光電変換素子１４の部分の保護層２０がシンチレータ４の蛍光体４ａによって傷ついたりすることを防止することが可能となる。

そのため、シンチレータ４から各光電変換素子１４への光（電磁波）の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置１内の各画素（各光電変換素子１４）の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。

なお、本実施形態では、図１０に示したように、保護層２０の凹部２０ａの底部の表面が平坦に形成される場合について説明したが、その代わりに、例えば、図１５に示すように、凹部２０ａの底部を、シンチレータ４に接触しない状態としながら、シンチレータ４側に向かって凸状の凸レンズ状に形成するように構成することも可能である。

このように構成すれば、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａから出力された光が光電変換素子１４に照射される際に、光が光電変換素子１４側に屈折するようになる。そのため、光電変換素子１４の受光面１４ａに到達する光の量が増加するため、光電変換素子１４の量子効率をより向上させることが可能となる。

また、図１６に示すように、保護層２０のシンチレータ４側の表面のうち、少なくとも光電変換素子１４の受光面１４ａ上の部分に、保護層２０の屈折率より小さく、空間Ｃの屈折率（すなわち空間Ｃ中の気体の屈折率）より大きな屈折率を有する反射防止層２１を形成するように構成することも可能である。

このような反射防止層２１を設けると、シンチレータ４の蛍光体４ａの柱状結晶の鋭角状の先端Ｐａから出力された光が、保護層２０の凹部２０ａの表面で反射されてしまい光電変換素子１４に到達しなくなる光の量をより低減することが可能となり、光電変換素子１４に到達する光の量を増加させることが可能となる。そのため、光電変換素子１４の量子効率をより向上させることが可能となる。

１ 放射線画像撮影装置
３ 第二基板（第二の基板）
３ａ 面
４ シンチレータ
４ａ 蛍光体
４ｂ 支持体
５ 第一基板（第一の基板）
５ａ 面
１０ 走査線
１１ 信号線
１４ 光電変換素子
１４ａ 受光面
２０ 保護層
２０ａ 凹部
２１ 反射防止層
Ｐａ 鋭角状の先端
Ｒ 領域

Claims (7)

1. 入射した放射線を光に変換するシンチレータが一方の面に形成された第一の基板と、
   前記シンチレータにより変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子が一方の面に形成された第二の基板と、
   を備え、
   前記第二の基板の、前記光電変換素子が設けられた側の前記面上には、前記第一の基板の面上に形成された前記シンチレータと接触する保護層が形成されており、
   前記保護層は、前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する受光面上の部分では、前記シンチレータから離間する状態で凹部が形成されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記第二の基板上には、前記光電変換素子からの電気信号の読み出しを制御するための複数の走査線および複数の信号線が互いに交差するように配設されており、
   前記光電変換素子は、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に設けられており、
   前記保護層は、少なくとも前記第二の基板上の前記複数の走査線上および前記複数の信号線上の部分で前記シンチレータと当接していることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する前記受光面上の部分で前記凹部が形成されている前記保護層は、前記凹部の底部が、前記シンチレータに接触しない状態で前記シンチレータに向かって凸状の凸レンズ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記保護層は、透明な有機材料で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記保護層の前記シンチレータ側の表面のうち、少なくとも前記光電変換素子の受光面上の部分に、前記保護層の屈折率より小さく、前記保護層の前記凹部の部分および前記シンチレータの間に形成されている空間の屈折率より大きな屈折率を有する反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記シンチレータは、支持体に対する蒸着により形成される蛍光体の柱状結晶からなっていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記シンチレータは、前記蛍光体の柱状結晶の鋭角状の先端が前記光電変換素子に対向するように前記保護層と接触されることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像撮影装置。

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