JP2012098110A

JP2012098110A - 放射線検出器及びその製造方法

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Publication number: JP2012098110A
Application number: JP2010245063A
Authority: JP
Inventors: Atsuya Yoshida; 篤也吉田; Wataru Matsuyama; 渉松山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-01
Also published as: JP5661426B2

Abstract

【課題】蛍光体層がセンサー基板から剥がれにくく、良好な感度特性を有する放射線検出器を提供する。
【解決手段】可視光を電気信号に変換する光電変換素子を含む画素１が基板２上の面方向に多数配列されたセンサーパネル５と、センサーパネル５の光電変換素子上に設けられ、放射線を可視光に変換するタリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層６とを有する放射線検出器１０において、タリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層６中の膜厚方向のタリウム濃度は、センサーパネル５側に近づくに従って大きくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線を可視光に変換するシンチレータを用いた放射線検出器及びその製造方法に関する。

放射線検出器は、昨今、医療用、歯科用もしくは非破壊検査用などに用いられている。この放射線検出器においては、可視光を電気信号に変換する光電変換素子を有するセンサーパネル上にシンチレータ層が形成され、このシンチレータ層で放射線を一旦可視光に変換する間接方式が主流である。

シンチレータ層としていくつかの種類の材料が用いられているが、医療用の平面検出器（以下ＦＰＤ）、歯科用のＣＭＯＳセンサー、及び医療用・動物診断用であるＣＣＤ−ＤＲ装置には、タリウム賦活ヨウ化セシウム（以下、「ＣｓＩ／Ｔｌ」と記す）蛍光体層が多く使用されている。

ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層は、真空蒸着法で簡便に平面状に成膜できる。しかも、成膜条件を適正に調整することにより、直径５μｍ程度のファイバー結晶が並んだ構造に成膜することができる。このファイバー結晶が並んだ構造により、ＣｓＩ結晶（屈折率＝１．８）及び結晶間の隙間（屈折率＝１）の間の屈折率の差に起因して、ある１つのファイバー中で放射線から変換された可視光は、発光点から面方向にそれほどずれない位置でセンサー面に到達し、放射線撮像装置としてそれほど滲まない撮影像が得られる。

即ち、ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層は、適正な条件で成膜することにより、放射線を可視光に変換するシンチレーション機能と、画像を次のセンサー部まで保持するファイバープレート機能を同時に備えることが可能である。

放射線画像のデジタル撮影装置は、現在のところ、１７インチ（約４３０ｍｍ角）サイズのものが一般的であるが、それより小型のものであっても、昨今のデジタル装置の普及に伴う数量増に対応して、小型のセンサーパネルを真空蒸着装置に多数並べて一度にＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層を成膜することが量産上、さらにはコスト上有利である。このため、真空蒸着装置、るつぼとも大型化してきている。

特開２００９−１２８０２３号公報

ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層に適正なシンチレーション機能を持たせるための重要な要件として、第一に発光特性を得るために適正な濃度でＴｌを賦活すること、第二に蛍光体層がセンサーパネルから剥がれないこと、がある。

しかしながら、従来用いられている２元蒸着法の如くＣｓＩ蛍光体とＴｌＩ賦活剤とを別々のるつぼに収納して蒸着する方法では、装置が大型化するにつれて十分な感度特性が得られにくくなってしまう。

また、ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層の基板となるセンサーパネルは、表面構造がセンサーの機能が最適になるように設定されているので、ＣｓＩ蛍光体層の下地層として適切でない場合が多く、蛍光体層が剥がれる現象が起きることがある。

そこで、本発明は、蛍光体層がセンサー基板から剥がれにくく、良好な感度特性を有する放射線検出器及びその製造方法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、本発明の放射線検出器は、可視光を電気信号に変換する光電変換素子を含む画素が基板上の面方向に多数配列されたセンサーパネルと、前記センサーパネルの前記光電変換素子上に設けられ、放射線を可視光に変換するタリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層とを有する放射線検出器において、前記蛍光体層中の膜厚方向のタリウム濃度は、前記センサーパネル側に近づくに従って大きくなっていることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するため、本発明の放射線検出器の製造方法は、真空蒸着装置内に、光電変換素子を含む画素が基板上の面方向に多数配列されたセンサーパネルを配置し、前記センサーパネルの蛍光体層形成面に対向して、タリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層の原料となるヨウ化セシウムとヨウ化タリウムを別々に収納したるつぼを配置し、るつぼを加熱させることにより、前記センサーパネル上にタリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層を形成する放射線検出器の製造方法において、前記ヨウ化セシウムが収納されているるつぼにも、ヨウ化タリウムを収納することを特徴とする。

本発明に係る放射線検出器の一実施の形態を示す概略図。本発明に係る放射線検出器の製造方法の一実施の形態を説明する概略図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る放射線検出器の一実施の形態を示すものである。

この放射線検出器１０は、光電変換素子としてのアモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴスイッチング回路とを含む画素１をガラス基板２上に面方向に配列したセンサー基板に、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等からなる有機膜３を塗布してセンサーパネル５とし、そのセンサーパネル５上に、ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６、反射膜層７、防湿層８が順次積層して形成されている。

また、鉛直方向に延びる多数のファイバー結晶からなるＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６の内部に存在しているＴｌの濃度は、図中、濃淡で示してあるように、有機膜３に近づくに従って高く、逆に反射膜層７に近づくに従って低くなっている。

このようにＴｌ濃度を有機膜３に近づくに従って高くすることにより、センサーパネル５とＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６との間の付着力を高め、はがれを防止することができ、良好な感度特性を付与することが可能となる。

図２は本発明に係る放射線検出器の製造方法の一実施の形態を示すものである。

本製造方法では、先ず、真空蒸着装置１４内において図１で示したセンサーパネル５を蛍光体成膜面が図中下向きになるように配置し、ＣｓＩを投入したＣｓＩ用るつぼ１２及びＴｌＩを投入したＴｌＩ用るつぼ１３をセンサーパネル５の図中下方に設置する。

ここで、ＣｓＩ用るつぼ１２には、ＣｓＩ蛍光体の他にＴｌＩ賦活剤を１０００ｐｐｍ程度混入させる。

一般に、るつぼが大きい場合やるつぼから噴出するＣｓＩ蒸気の濃度が高い状態の場合に、別にＴｌＩ用るつぼを用意しても、成膜の初期段階はＣｓＩ蒸気の影響でセンサーパネル５まで到達するＴｌＩの量が限定的になり、センサーパネル５とＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６との界面付近のＴｌ濃度が少なくなる傾向がある。

これに対して、ＣｓＩ用るつぼ１２側にも少量のＴｌＩを入れることにより、成膜の初期から適正量以上のＴｌＩが混入されたＣｓＩ蛍光体層を得ることができる。

また、ＣｓＩ用るつぼ１２中のＴｌＩの混入のさせ方は、ＣｓＩに均一に混ぜるのではなく、ＣｓＩ用るつぼの底部にＣｓＩ蛍光体の下敷きになるように仕込むのが好ましい。これは、ＴｌＩはＣｓＩよりも蒸気圧が高いので、ＣｓＩるつぼ１２を加熱すると、ＴｌＩの蒸気の方が極端に先に蒸発してしまうからである。

次に、図２のように設置した真空蒸着装置１４内で、図示しない圧力制御装置により真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調整した状態で、図示しない加熱装置によってセンサーパネル５の温度を２００℃に設定する。

その後、ＣｓＩ用るつぼ１２及びＴｌＩ用るつぼ１３の温度をそれぞれ７００℃、４５０℃に設定し、蒸着を開始する。蒸着時間は、例えば、１０時間である。

最後に、ＣｓＩの膜厚が６００μｍとなったところでＣｓＩ用るつぼ１２及びＴｌＩ用るつぼ１３の加熱を終了し、真空蒸着装置１４内の全ての加熱装置を冷却する。冷却後、真空蒸着装置１４からセンサーパネル５を取り出し、成膜工程を終了させる。

上記工程の後、反射膜層７、防湿層８を形成し、必要な回路・筐体を組み立てて放射線検出器１０を完成させる。

このようにして製造された放射線検出器１０のＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６のＴｌ濃度は、センサーパネル５付近で０．３１ｗｔ％であるのに対して、反射膜層７付近で０．２９ｗｔ％となって、センサーパネル５付近の方が高い結果となった。

また、放射線検出器１０の感度特性は、単純な２元蒸着法の場合と比較して、１３％感度が高くなることが確認できた。

なお、ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層６中のＴｌの濃度の従来の適正値は０．３８〜１．９１ｗｔ％とされているのに対して、本実施の形態では、平均Ｔｌ濃度を０．３ｗｔ％と従来よりも少なめになるように設定しても、従来のＴｌの濃度の場合と比較して感度特性に差異は認められなかった。

なお、上述した実施の形態では、光電変換素子としてアモルファスシリコンフォトダイオードを用いた例を挙げたが、他に、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等を用いることもできる。

１：画素
２：ガラス基板
３：有機膜
５：センサーパネル
６：ＣｓＩ／Ｔｌ蛍光体層
７：反射膜層
８：防湿層
１０：放射線検出器
１２：ＣｓＩ用るつぼ
１３：ＴｌＩ用るつぼ
１４：真空蒸着装置

Claims

可視光を電気信号に変換する光電変換素子を含む画素が基板上の面方向に多数配列されたセンサーパネルと、前記センサーパネルの前記光電変換素子上に設けられ、放射線を可視光に変換するタリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層とを有する放射線検出器において、
前記蛍光体層中の膜厚方向のタリウム濃度は、前記センサーパネル側に近づくに従って大きくなっていることを特徴とする放射線検出器。
真空蒸着装置内に、光電変換素子を含む画素が基板上の面方向に多数配列されたセンサーパネルを配置し、前記センサーパネルの蛍光体層形成面に対向して、タリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層の原料となるヨウ化セシウムとヨウ化タリウムを別々に収納したるつぼを配置し、るつぼを加熱させることにより、前記センサーパネル上にタリウム賦活ヨウ化セシウム蛍光体層を形成する放射線検出器の製造方法において、
前記ヨウ化セシウムが収納されているるつぼにも、ヨウ化タリウムを収納することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
前記ヨウ化セシウムが収納されているるつぼの底部に、ヨウ化タリウムを収納することを特徴とする請求項２記載の放射線検出器の製造方法。