JP2012108158A - Radiographic image detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長変換層により変換された光を検出して放射線画像を表す画像信号に変換する放射線画像検出器に関するものである。 The present invention relates to a radiation image detector that detects light converted by a wavelength conversion layer and converts it into an image signal representing a radiation image.
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field and the like, various radiological image detectors that record a radiographic image related to a subject by irradiation with radiation that has passed through the subject have been proposed and put into practical use.
上記のような放射線画像検出器として、たとえば、放射線の照射により電荷を発生する半導体を利用した放射線画像検出器が提案されており、そのような放射線画像検出器として、いわゆる光読取方式のものやＴＦＴ（thin film transistor、薄膜トランジスタ）、ＣＣＤ（charge coupled device）、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサなどを用いる電気読取方式のものが提案されている。 As the radiation image detector as described above, for example, a radiation image detector using a semiconductor that generates a charge upon irradiation of radiation has been proposed. An electric reading type using a thin film transistor (TFT), a charge coupled device (CCD), a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor, or the like has been proposed.
また、上記のような放射線画像検出器としては、放射線を半導体層において直接電荷に変換して蓄積する直接変換方式のものや、放射線を蛍光体により一旦光に変換し、その変換した光をフォトダイオードなどによって電荷に変換して蓄積する間接変換方式のものが提案されている。 In addition, the radiation image detector as described above may be a direct conversion type that converts radiation into direct charge in a semiconductor layer and stores it, or radiation is once converted into light by a phosphor and the converted light is converted into a photo. An indirect conversion method has been proposed in which the charge is converted and stored by a diode or the like.
そして、たとえば、特許文献１から特許文献３には、蛍光体層と検出素子が多数配列された検出基板とが積層された間接変換方式の放射線画像検出器が提案されている。
For example, Patent Document 1 to
一方、特許文献１から特許文献３に記載の放射線画像検出器において、蛍光体層側から放射線を入射した場合、蛍光体層により変換された光が蛍光体層自身によって吸収されて感度の劣化を生じたり、蛍光体層において光が散乱して画像がボケてしまったりしてしまうおそれがある。
On the other hand, in the radiation image detectors described in Patent Document 1 to
そこで、特許文献４においては、蛍光体層側からではなく、検出基板側から放射線が入射される放射線画像検出器が提案されている。 Therefore, Patent Document 4 proposes a radiation image detector in which radiation is incident not from the phosphor layer side but from the detection substrate side.
ここで、上記のような間接変換方式の放射線画像検出器において高画質な放射線画像を取得するためには、放射線画像検出器に入射される放射線量に対する光の変換効率を上げる必要がある。そのためには高感度な大サイズの粒子の蛍光体を用いたり、蛍光体層の厚さを厚くしたりすることが考えられる。 Here, in order to acquire a high-quality radiographic image in the indirect conversion type radiographic image detector as described above, it is necessary to increase the light conversion efficiency with respect to the radiation dose incident on the radiographic image detector. For this purpose, it is conceivable to use a high-sensitivity, large-sized particle phosphor, or to increase the thickness of the phosphor layer.
しかしながら、大サイズの粒子を蛍光体層全体に亘って分散させた場合、液物性が変わって液だれをし易くなるという問題がある。また、蛍光体層の厚さを単純に厚くしたのでは、蛍光体の発光の広がりが大きくなり、画像がボケてしまうという問題が生じる。 However, when large-sized particles are dispersed over the entire phosphor layer, there is a problem that the liquid physical properties change and the liquid can easily drip. In addition, when the thickness of the phosphor layer is simply increased, there is a problem that the spread of light emission of the phosphor is increased and the image is blurred.
そして、特許文献４に記載の放射線画像検出器のように、検出基板側から放射線が入射される放射線画像検出器においても、上記と同様の問題があり、さらにこのような構造の放射線画像検出器に適応した蛍光体層の構成はこれまでに明らかにされていない。 Further, the radiation image detector in which radiation is incident from the detection substrate side like the radiation image detector described in Patent Document 4 has the same problem as described above, and the radiation image detector having such a structure. The structure of the phosphor layer adapted to the above has not been clarified so far.
本発明は、上記の事情に鑑み、検出基板側から放射線が入射される間接変換方式の放射線画像検出器において、光変換効率を向上させ、高画質な画像を取得することができる放射線画像検出器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a radiation image detector capable of improving light conversion efficiency and obtaining a high-quality image in an indirect conversion type radiation image detector in which radiation is incident from the detection substrate side. The purpose is to provide.
本発明の放射線画像検出器は、放射線の照射を受けてその放射線をより長い波長の光に変換する蛍光体を含む波長変換層と、波長変換層により変換された光を検出して放射線画像を表す画像信号に変換する検出器とを備え、放射線が照射される側から、検出器および波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出器であって、波長変換層が、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とが積層されたものであり、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とが、第２の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径が第１の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径よりも大きくなるように形成されたものであり、放射線が照射される側から、第２の蛍光体層および第１の蛍光体層がこの順に配置されていることを特徴とする。 The radiological image detector of the present invention detects a radiographic image by detecting a wavelength conversion layer containing a phosphor that receives radiation and converting the radiation into light having a longer wavelength, and light converted by the wavelength conversion layer. A radiation image detector having a detector and a wavelength conversion layer arranged in this order from the side irradiated with radiation, wherein the wavelength conversion layer is a first phosphor. The first phosphor layer and the second phosphor layer have a total average particle diameter of phosphors contained in the second phosphor layer. The second phosphor layer and the first phosphor layer are formed so as to be larger than the total average particle diameter of the phosphors contained in the first phosphor layer, and from the side irradiated with radiation. Are arranged in this order.
ここで、上記「波長変換層」は、放射線を、より長い波長の光に変換するものであるが、近赤外光、可視光および近赤外光に変換するものであることが好ましい。より好ましくは可視光に変換するものである。 Here, the “wavelength conversion layer” converts radiation into light having a longer wavelength, but preferably converts near-infrared light, visible light, and near-infrared light. More preferably, the light is converted into visible light.
また、上記本発明の放射線画像検出器においては、第２の蛍光体層を、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層とすることができる。 In the radiation image detector of the present invention, the second phosphor layer may be a layer in which phosphors having different average particle diameters are mixed.
また、第２の蛍光体層を、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体と第１の平均粒子径よりも大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体と混合した層とし、第１の蛍光体：第２の蛍光体比を重量比で、２：８〜４：６とすることができる。 Further, the second phosphor layer is mixed with the first phosphor having the first average particle diameter and the second phosphor having the second average particle diameter larger than the first average particle diameter. The weight ratio of the first phosphor: second phosphor can be 2: 8 to 4: 6.
また、上記第１の蛍光体として平均粒子径が１μｍ以上５μｍ未満のものを用い、第２の蛍光体として平均粒子径が５μｍ以上１２μｍ以下のものを用いることができる。 The first phosphor may have an average particle diameter of 1 μm or more and less than 5 μm, and the second phosphor may have an average particle diameter of 5 μm or more and 12 μm or less.
また、第１の蛍光体層を、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層とすることができる。 Further, the first phosphor layer can be a layer in which phosphors having different average particle diameters are mixed.
また、第１の蛍光体層を、第３の平均粒子径を有する第３の蛍光体と第３の平均粒子径よりも大きい第４の平均粒子径を有する第４の蛍光体と混合した層とし、第３の蛍光体：第４の蛍光体比を重量比で、８：２〜６：４とすることができる。 Further, the first phosphor layer is mixed with a third phosphor having a third average particle diameter and a fourth phosphor having a fourth average particle diameter larger than the third average particle diameter. The weight ratio of the third phosphor to the fourth phosphor can be 8: 2 to 6: 4.
また、第３の蛍光体として平均粒子径が１μｍ以上５μｍ未満のものを用い、第４の蛍光体として平均粒子径が５μｍ以上１２μｍ未満のものを用いることができる。 Moreover, the thing with an average particle diameter of 1 micrometer or more and less than 5 micrometers can be used as a 3rd fluorescent substance, and the thing with an average particle diameter of 5 micrometers or more and less than 12 micrometers can be used as a 4th fluorescent substance.
また、波長変換層を、バインダに蛍光体を分散したものとし、波長変換層におけるバインダ／蛍光体の重量比が、波長変換層の厚さ方向の中央に向かって次第に小さくなるように分布するものを用いることができる。 In addition, the wavelength conversion layer has a phosphor dispersed in a binder, and the weight ratio of the binder / phosphor in the wavelength conversion layer is distributed so as to gradually decrease toward the center in the thickness direction of the wavelength conversion layer. Can be used.
また、波長変換層を、少なくとも第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを貼り合わせたものとすることができる。 Moreover, the wavelength conversion layer can be a laminate of at least the first phosphor layer and the second phosphor layer.
また、波長変換層を、少なくとも第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを加熱圧縮により貼り合わせたものとすることができる。 Moreover, the wavelength conversion layer can be obtained by bonding at least the first phosphor layer and the second phosphor layer by heat compression.
また、波長変換層における蛍光体の空間充填率を６３％以上とすることができる。 In addition, the space filling factor of the phosphor in the wavelength conversion layer can be 63% or more.
また、蛍光体として、Ａ２Ｏ２Ｓ：Ｘ（ただし、ＡはＹ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちのいずれか、ＸはＥｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）で表わされる粒子を用いることができる。また、蛍光体を、共付活剤としてＣｅまたはＳｍを含むものとすることができる。 Further, as the phosphor, particles represented by A 2 O 2 S: X (A is any of Y, La, Gd, and Lu, and X is any of Eu, Tb, and Pr) are used. be able to. The phosphor may contain Ce or Sm as a coactivator.
ここで、上記「第１の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径」とは、第１の蛍光体層に含まれる全ての蛍光体の粒子径の平均値のことを意味し、「第２の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径」とは、第２の蛍光体層に含まれる全ての蛍光体の粒子径の平均値のことを意味する。そして、上記「粒子径」は、フィッシャー・サブ-シーブ・サイザー（Fisher Sub-Sieve Sizer）で測定した粒子径のことを意味する。 Here, the above-mentioned “total average particle diameter of phosphors contained in the first phosphor layer” means an average value of the particle diameters of all phosphors contained in the first phosphor layer, “The total average particle diameter of the phosphors contained in the second phosphor layer” means the average value of the particle diameters of all the phosphors contained in the second phosphor layer. The “particle diameter” means a particle diameter measured with a Fisher Sub-Sieve Sizer.
また、上記「平均粒子径」とは、フィッシャー・サブ-シーブ・サイザー（Fisher Sub-Sieve Sizer）で測定した粒子径の平均値のことを意味する。 The “average particle diameter” means an average value of particle diameters measured with a Fisher Sub-Sieve Sizer.
本発明の放射線画像検出器によれば、波長変換層を、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを積層したものとし、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを、第２の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径が第１の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径よりも大きくなるように形成し、放射線が照射される側から、第２の蛍光体層および第１の蛍光体層をこの順に配置するようにしたので、すなわち、放射線が先に入射される第２の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径の方が、放射線が後から入射される第１の蛍光体層に含まれる蛍光体の全平均粒子径よりも大きくなるようにしたので、第２の蛍光体層において放射線を光により効率的に変換することができる。 According to the radiation image detector of the present invention, the wavelength conversion layer is formed by laminating the first phosphor layer and the second phosphor layer, and the first phosphor layer, the second phosphor layer, Is formed such that the total average particle size of the phosphors included in the second phosphor layer is larger than the total average particle size of the phosphors included in the first phosphor layer, and is irradiated with radiation. From the above, the second phosphor layer and the first phosphor layer are arranged in this order, that is, the total average particle diameter of the phosphors contained in the second phosphor layer on which the radiation is incident first. In this case, the radiation is made larger than the total average particle diameter of the phosphors included in the first phosphor layer to which the radiation is incident later. Can be converted.
そして、さらに第２の蛍光体層により変換されずに第２の蛍光体層を透過した放射線を第１の蛍光体層により受けて光に変換することができ、さらに光変換効率を向上させることができる。また、第１の蛍光体層は、蛍光体の全平均粒子径が第２の蛍光体層よりも小さいので、光が散乱されてから次に散乱されるまでの平均距離である散乱長が短くなるので、第２の蛍光体層により変換された光を検出器側へ反射する反射層としても機能することができ、より光変換効率を向上させることができる。 Further, radiation that has passed through the second phosphor layer without being converted by the second phosphor layer can be received by the first phosphor layer and converted to light, and the light conversion efficiency can be further improved. Can do. In addition, since the first phosphor layer has a total average particle size of the phosphor smaller than that of the second phosphor layer, the scattering length, which is the average distance from the time the light is scattered to the next time it is scattered, is short. Therefore, it can also function as a reflective layer that reflects the light converted by the second phosphor layer toward the detector, and the light conversion efficiency can be further improved.
また、上記本発明の放射線画像検出器において、第２の蛍光体層を、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層とした場合には、大サイズの粒子の蛍光体と小サイズの粒子の蛍光体とを混合し、大サイズの蛍光体の粒子の比率を多くすることによって蛍光体の空間充填率を向上させることができ、さらに光変換効率を向上させることができる。 In the radiographic image detector of the present invention, when the second phosphor layer is a layer in which phosphors having different average particle diameters are mixed, a large-sized particle phosphor and a small-sized particle are used. The phosphor space-filling ratio can be improved and the light conversion efficiency can be improved by increasing the ratio of the large-sized phosphor particles.
また、第１の蛍光体層を、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層とした場合には、大サイズの粒子の蛍光体と小サイズの粒子の蛍光体とを混合し、小サイズの蛍光体の粒子の比率を多くすることによって上述した反射層として機能を向上させることができるとともに、大サイズの粒子の蛍光体によって光変換効率も向上することができる。 In addition, when the first phosphor layer is a layer in which phosphors having different average particle diameters are mixed, a phosphor of a large size particle and a phosphor of a small size particle are mixed to obtain a small size. By increasing the ratio of the phosphor particles, the function as the reflective layer described above can be improved, and the light conversion efficiency can also be improved by the large-sized phosphor particles.
また、波長変換層を、バインダに蛍光体を分散したものとし、波長変換層におけるバインダ／蛍光体の重量比が、波長変換層の厚さ方向の中央に向かって次第に小さくなるように分布するものを用いるようにした場合には、波長変換層の中央部分におけるバインダの比率を小さくすることができるので、光子の波長変換層内における散乱による広がりを抑え、その結果画像のボケを低減することができる。 In addition, the wavelength conversion layer has a phosphor dispersed in a binder, and the weight ratio of the binder / phosphor in the wavelength conversion layer is distributed so as to gradually decrease toward the center in the thickness direction of the wavelength conversion layer. Can be used, the binder ratio in the central portion of the wavelength conversion layer can be reduced, so that the spread of photons in the wavelength conversion layer due to scattering can be suppressed, thereby reducing image blurring. it can.
また、波長変換層を、少なくとも第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを貼り合わせるようにした場合には、上述した波長変換層におけるバインダ／蛍光体の重量比を簡易な製造方法で実現することができる。その理由については後で詳述する。 Further, in the case where the wavelength conversion layer is bonded to at least the first phosphor layer and the second phosphor layer, the weight ratio of the binder / phosphor in the wavelength conversion layer described above can be simply manufactured. Can be realized. The reason will be described in detail later.
また、波長変換層を、少なくとも第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを加熱圧縮により貼り合わせるようにした場合には、圧縮により波長変換層における蛍光体の空間充填率をさらに向上させることができ、光変換効率をさらに向上させることができる。 In addition, when the wavelength conversion layer is bonded to at least the first phosphor layer and the second phosphor layer by heat compression, the space filling rate of the phosphor in the wavelength conversion layer is further improved by compression. And the light conversion efficiency can be further improved.
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の一実施形態を用いた放射線画像撮影装置について説明する。図１は、本放射線画像撮影装置の概略構成図である。 A radiographic imaging apparatus using an embodiment of the radiographic image detector of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the radiographic image capturing apparatus.
本放射線画像撮影装置は、被写体２に向けて放射線を射出する放射線源１と、被写体２を透過した放射線が照射され、その放射線に担持された被写体２の放射線画像を表す画像信号を出力する放射線画像検出器３と、放射線画像検出器３から出力された画像信号に所定の信号処理を施す信号処理部４と、信号処理部４において信号処理の施された画像信号に基づいて放射線画像を再生する再生部５とを備えている。
The radiation imaging apparatus is a radiation source 1 that emits radiation toward a
図２は、本放射線画像撮影装置における放射線画像検出器３の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of the
放射線画像検出器３は、図２に示すように、被写体を透過した放射線の照射を受けてその放射線を可視光に変換する波長変換層３２と、波長変換層３２により変換された可視光を検出して放射線画像を表す画像信号に変換する固体検出器３１と、波長変換層３２を支持する支持体３３とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
そして、放射線画像検出器３は、放射線源１側から、固体検出器３１、波長変換層３２および支持体３３がこの順に配置されたものであり、固体検出器３１側から放射線の照射を受けるものである。
The
図３は固体検出器３１の構成を示す平面図である。固体検出器３１は、図３に示すように、Ｘ−Ｙ方向に２次元状に多数配列されたフォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７と、Ｘ方向に並ぶフォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７の行毎に設けられ、その行の各ＴＦＴスイッチ３７に入力される走査信号が印加される走査線３１ｂと、Ｙ方向に並ぶフォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７の列毎に設けられ、その列の各フォトダイオード部３６によって検出された画素信号が流れ出すデータ線３１ｃとを備えている。
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the
走査線３１ｂとデータ線３１ｃとは直交するように設けられ、走査線３１ｂとデータ線３１ｃの交差点に対応してフォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７が設けられている。
The
そして、各走査線３１ｂの一端には各走査線３１ｂに走査信号を出力するゲートドライバ４０が接続され、各データ線３１ｃの一端には各信号線に流れ出した画素信号を検出する積分アンプ５０が接続されている。なお、図１および図２においては、ゲートドライバ４０および積分アンプ５０を図示省略している。
A
図４は、固体検出器３１における各フォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７の概略構成を示す図である。フォトダイオード部３６は、波長変換層３２により変換された可視光を光電変換するものである。ＴＦＴスイッチ３７は、フォトダイオード部３６において光電変換された電荷信号を画素信号として読み出すためのものである。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of each
図４に示すようにフォトダイオード部３６およびＴＦＴスイッチ３７は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板３１ｄ上に設けられている。そして、フォトダイオード部３６は、波長変換層３２により変換された可視光を透過する透明電極３６ａと、フォトダイオードとして機能する半導体層３６ｂと、下部電極３６ｃとから構成されている。半導体層３６ｂとしては、たとえばＰＩＮ構造を利用することができる。なお、フォトダイオード部としてＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）構造を用いてもよい。また、下部電極３６ｃは、後述するＴＦＴスイッチ３７のドレイン電極３７ｂに接続されるものである。また、図４においては、フォトダイオード部３６とＴＦＴスイッチ３７とを並べて配置しているが、重ねて配置してフォトダイオードの面積を大きく取ることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
また、ＴＦＴスイッチ３７は、ゲート電極３７ａと、ドレイン電極３７ｂと、ソース電極３７ｃと、半導体層３７ｄと、ゲート絶縁膜３７ｅとから構成されている。ゲート電極３７ａは走査線３１ｂに接続されるものであり、ドレイン電極３７ｂは、上述したとおりフォトダイオード部３６の下部電極３６ｃに接続されるものであり、ソース電極３７ｃはデータ線３１ｃに接続されるものである。また、半導体層３７ｄはＴＦＴスイッチ３７のチャネル部であり、ゲート電圧によってＯＮ−ＯＦＦされるデータ線３１ｃとドレイン電極３７ｂとを結ぶ電流の通路である。
The
波長変換層３２は、図２に示すように、第１の蛍光体層３２ａと、第２の蛍光体層３２ｂとを積層したものである。そして、第１の蛍光体層３２ａと第２の蛍光体層３２ｂはともに放射線を可視光に変換する蛍光体を含むものであるが、第２の蛍光体層３２ｂに含まれる蛍光体の全平均粒子径が第１の蛍光体層３２ａに含まれる蛍光体の全平均粒子径よりも大きくなるように形成されたものである。そして、図２に示すように、被写体２を透過した放射線が照射される側から、第２の蛍光体層３２ｂおよび第１の蛍光体層３２ａがこの順に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、ここで第１の蛍光体層３２ａに含まれる蛍光体の全平均粒子径とは、第１の蛍光体層３２ａに含まれる全ての蛍光体の粒子径の平均値のことを意味し、第２の蛍光体層３２ｂに含まれる蛍光体の全平均粒子径とは、第２の蛍光体層３２ｂに含まれる全ての蛍光体の粒子径の平均値のことを意味する。そして、第１の蛍光体層３２ａに含まれる蛍光体の粒子径と第２の蛍光体層３２ｂに含まれる蛍光体の粒子径とは、フィッシャー・サブ-シーブ・サイザー（Fisher Sub-Sieve Sizer）で測定した粒子径のことを意味する。
Here, the total average particle diameter of the phosphors included in the
そして、より具体的には、第１の蛍光体層３２ａの蛍光体として、たとえば、平均粒子径が１μｍ〜５μｍの蛍光体を用い、第２の蛍光体層３２ｂの蛍光体として、たとえば、平均粒子径が５μｍ〜１２μｍの蛍光体を用いるようにすればよい。
More specifically, as the phosphor of the
なお、ここで平均粒子径とは、フィッシャー・サブ-シーブ・サイザー（Fisher Sub-Sieve Sizer）で測定した粒子径の平均値のことを意味する。 Here, the average particle diameter means an average value of the particle diameters measured with a Fisher Sub-Sieve Sizer.
また、蛍光体の材料としては、たとえば、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子を用いることができ、この粒子を樹脂などのバインダに分散したものを用いて第１の蛍光体層３２ａと第２の蛍光体層３２ｂとを形成することができる。なお、第１の蛍光体層３２ａの蛍光体の材料と第２の蛍光体の材料とは、同じものを利用してもよいし、互いに異なる材料の蛍光体を用いるようにしてもよい。この場合、たとえば、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とＬＯＳ（Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とを用いることができる。また、蛍光体としては、Ａ２Ｏ２Ｓ：Ｘ（ただし、ＡはＹ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちのいずれか、ＸはＥｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）で表わされる粒子を用いることができる。また、蛍光体として、Ａ２Ｏ２Ｓ：Ｘに共付活剤としてＣｅまたはＳｍを含めたものを利用することができる。また、混晶系の蛍光体を用いるようにしてもよい。
In addition, as the material of the phosphor, for example, GOS (Gd 2 O 2 S: Tb) particles can be used, and the
また、第２の蛍光体層３２ｂを、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層から形成するようにしてもよい。具体的には、たとえば、平均が１μｍ〜５μｍの第１の蛍光体と平均粒子径が５μｍ〜１２μｍの第２の蛍光体との両方を混合して樹脂に分散させたものを用いて第２の蛍光体層３２ｂを形成するようにしてもよい。また、このとき、第１の蛍光体：第２の蛍光体比は重量比で２：８〜４：６となるようにすることが望ましい。なお、第１の蛍光体の材料と第２の蛍光体の材料は同じものを用いてもよいし、互いに異なる材料を用いるようにしてもよい。具体的には、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とＬＯＳ（Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とを用いることができる。
Further, the
なお、第１の蛍光体：第２の蛍光体比は、たとえば、粒子サイズ分布を測定し、ピークの数だけ対数正規分布を有するサイズ種があると仮定してフィッティングし、その結果から導出することができる。 The first phosphor: second phosphor ratio is derived, for example, by measuring the particle size distribution and assuming that there is a size species having a lognormal distribution corresponding to the number of peaks and fitting it. be able to.
また、第１の蛍光体層３２ａを、平均粒子径が互いに異なる蛍光体を混合した層から形成するようにしてもよい。具体的には、たとえば、平均が１μｍ〜５μｍの第３の蛍光体と平均粒子径が５μｍ〜１２μｍの第４の蛍光体との両方を混合して樹脂に分散させたものを用いて第１の蛍光体層３２ａを形成するようにしてもよい。また、このとき、第３の蛍光体：第４の蛍光体比は重量比で８：２〜６：４となるようにすることが望ましい。なお、第３の蛍光体の材料と第４の蛍光体の材料は同じものを用いてもよいし、互いに異なる材料を用いるようにしてもよい。具体的には、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とＬＯＳ（Ｌｕ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）粒子とを用いることができる。
Further, the
また、第３の蛍光体：第４の蛍光体比の求め方は、上述したとおりである。 The method for obtaining the third phosphor: fourth phosphor ratio is as described above.
また、波長変換層３２は、波長変換層３２におけるバインダ／蛍光体の重量比が、波長変換層３２の厚さ方向の中央に向かって次第に小さくなるように分布するように形成することが望ましい。
The
また、波長変換層３２における蛍光体の空間充填率が６３％以上となるようにすることが望ましい。なお、蛍光体の空間充填率は、以下のようにして求めることができる。まず、波長変換層の一部を切り出して体積を測定する。さらに、溶剤等を用いてその波長変換層から抽出した蛍光体の重量を測定し、その蛍光体の密度から蛍光体の体積を計算する。上記それぞれの体積比が蛍光体の空間充填率として表わされる。なお、蛍光体の組成が不明の場合、組成分析を行い、構成元素と結晶構造から密度を計算する。
Moreover, it is desirable that the space filling factor of the phosphor in the
なお、波長変換層３２の形成方法については、後述する実施例において詳細に説明する。
In addition, the formation method of the
また、本実施形態の放射線画像検出器については、上記のように波長変換層を第１の蛍光体層３２ａと第２の蛍光体層３２ｂとから構成するようにしたが、その他の蛍光体層などをさらに波長変換層内に積層するようにしてもよい。
In the radiation image detector of the present embodiment, the wavelength conversion layer is composed of the
支持体３３は、その上に波長変換層３２が形成され、その波長変換層３２を支持するものである。そして、波長変換層３２を支持体３３上に形成したものが固体検出器３１に貼り付けられることになる。支持体の材料としては、たとえば、厚さ２００μｍのポリエチレンテレフタレートを利用することができる。
The
次に、本実施形態の放射線画像検出器を用いた放射線画像撮影装置の作用について説明する。 Next, the operation of the radiographic imaging apparatus using the radiographic image detector of this embodiment will be described.
まず、放射線源１から放射線が被写体２に向けて照射される。そして、被写体２を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器３の固体検出器３１側から照射される。
First, radiation is emitted from the radiation source 1 toward the
そして、放射線画像検出器３に照射された放射線は、固体検出器３１を透過し、波長変換層３２に照射される。放射線の照射を受けた波長変換層３２は、その放射線を可視光に変換する。
The radiation irradiated to the
ここで、本実施形態の放射線画像検出器３においては、上述したように被写体２を透過した放射線が照射される側から、第２の蛍光体層３２ｂおよび第１の蛍光体層３２ａをこの順に配置している。そして、放射線が先に入射される第２の蛍光体層３２ｂに含まれる蛍光体の全平均粒子径の方が、放射線が後から入射される第１の蛍光体層３２ａに含まれる蛍光体の全平均粒子径よりも大きくなるようにしたので、第２の蛍光体層３２ｂにおいて放射線を可視光により効率的に変換することができる。
Here, in the
そして、さらに第２の蛍光体層３２ｂにより変換されずに第２の蛍光体層３２ｂを透過した放射線を第１の蛍光体層３２ａにより受けて可視光に変換することができる。また、第１の蛍光体層３２ａは、蛍光体の全平均粒子径が第２の蛍光体層３２ｂよりも小さいので、すなわち光が散乱されてから次に散乱されるまでの平均距離である散乱長が短くなるので、第２の蛍光体層３２ｂにより変換された可視光を固体検出器３１側へ反射する反射層としても機能することができる。
Further, the radiation transmitted through the
そして、波長変換層３２の第１の蛍光体層３２ａおよび第２の蛍光体層３２ｂにより変換された可視光は固体検出器３１に照射され、固体検出器３１の各フォトダイオード部３６に入射される。そして、フォトダイオード部３６に入射された可視光はフォトダイオード部３６の半導体層３６ｂに照射され、半導体層３６ｂおいて電荷が発生する。
The visible light converted by the
そして、画像読出時には、Ｘ方向に並ぶＴＦＴスイッチ３７の行に接続された各走査線３１ｂがゲートドライバ４０によりＹ方向について順次選択され、ゲートドライバ４０からその選択された走査線３１ｂに対して各ＴＦＴスイッチ３７をＯＮするためのＯＮ信号が順次出力される。
At the time of image reading, each
そして、走査線３１ｂにＯＮ信号が流されるとその走査線３１ｂに接続された各ＴＦＴスイッチ３７のゲート電極３７ａにゲート電圧が印加され、ＴＦＴスイッチ３７のドレイン電極３７ｂ−ソース電極３７ｃ間が半導体層３７ｄを介して導通し、ＴＦＴスイッチ３７がＯＮ状態となる。
When an ON signal is supplied to the
そして、これによりフォトダイオード部３６において発生した電荷信号がＴＦＴスイッチ３７を介して読み出され、データ線３１ｃに流れ出す。そして、各データ線３１ｃに流れ出した電荷信号は各データ線３１ｃに接続された積分アンプ５０により画像信号として検出され、走査線３１ｂの選択毎に積分アンプ５０から画像信号が出力される。
As a result, the charge signal generated in the
そして、放射線画像検出器３から出力された画像信号は信号処理部４に出力され、信号処理部４において所定の信号処理が施された後、その処理済画像信号が再生部５に出力される。
Then, the image signal output from the
そして、再生部５において、処理済画像信号に基づいて、たとえば被写体２の放射線画像がモニタ上に再生表示されたり、所定の記録媒体に放射線画像が再生記録されたりする。
Then, in the
以下、上述した実施形態の放射線画像検出器の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the radiation image detector of the above-described embodiment will be described.
１）第１の蛍光体層および第２の蛍光体層の形成
ポリウレタンエラストマー（パンデックス（登録商標）Ｔ−５２６５ＨＭ、大日本インキ化学工業社製）およびエポキシ樹脂（ｊＥＲ＃１００１、油化シェルエポキシ社製）の混合物１４．５重量％を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）８５．５重量％に溶解し、十分に攪拌して結合剤（バインダ）溶液を作成した。
1) Formation of first phosphor layer and second phosphor layer Polyurethane elastomer (Pandex (registered trademark) T-5265HM, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and epoxy resin (jER # 1001, oiled shell epoxy) 14.5% by weight of a mixture (manufactured by Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 85.5% by weight of methyl ethyl ketone (MEK) and sufficiently stirred to form a binder solution.
そして、この結合剤溶液と平均粒子径２．１μｍのＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ蛍光体粒子とを固形成分として２０：８０の重量％比で混合し、プロペラミキサで分散処理して蛍光体塗布液を調製した。 Then, this binder solution and Gd 2 O 2 S: Tb phosphor particles having an average particle diameter of 2.1 μm are mixed as a solid component at a weight ratio of 20:80, dispersed by a propeller mixer, and coated with a phosphor. A liquid was prepared.
そして、この蛍光体塗布液をドクターブレードを用いて、シリコーン系離型剤が塗布されたポリエチレンテレフタレートシート（仮支持体、厚み：１９０μｍ）の表面に、４３０ｍｍの巾で塗布し乾燥した後、仮支持体から剥離して、第１の蛍光体層（厚み：３００μｍ）を得た。 Then, this phosphor coating solution was applied to the surface of a polyethylene terephthalate sheet (temporary support, thickness: 190 μm) coated with a silicone mold release agent using a doctor blade in a width of 430 mm, and then dried. It peeled from the support body and obtained the 1st fluorescent substance layer (thickness: 300 micrometers).
また、上記結合剤と平均粒子径６．３μｍのＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ蛍光体粒子とを固形成分として２０：８０の重量％比で混合し、プロペラミキサで分散処理して蛍光体塗布液を調製した。 Further, the binder and Gd 2 O 2 S: Tb phosphor particles having an average particle diameter of 6.3 μm are mixed as a solid component at a weight ratio of 20:80, and dispersed by a propeller mixer, and then a phosphor coating solution. Was prepared.
そして、この蛍光体塗布液をドクターブレードを用いて、シリコーン系離型剤が塗布されたポリエチレンテレフタレートシート（仮支持体、厚み：１９０μｍ）の表面に、３００ｍｍの巾で塗布し乾燥した後、仮支持体から剥離して、第２の蛍光体層（厚み：３００μｍ）を得た。 Then, this phosphor coating solution was applied to the surface of a polyethylene terephthalate sheet (temporary support, thickness: 190 μm) coated with a silicone release agent with a doctor blade in a width of 300 mm and dried. It peeled from the support body and obtained the 2nd fluorescent substance layer (thickness: 300 micrometers).
ここで、上記のように第１および第２の蛍光体層を仮支持体上に塗布して形成した場合、塗膜内で比重の大きい蛍光体は沈降して下部に、バインダ分子は逆に上部に移動する。乾燥によりそれがさらに促進されるため、蛍光体層における結合剤（バインダ）の重量の分布は、図５に示すように、下側（仮支持体）から上側に向かって次第に多くなる分布となった。 Here, when the first and second phosphor layers are formed on the temporary support as described above, the phosphor having a large specific gravity settles in the coating film, and the binder molecules are reversed. Move to the top. Since it is further promoted by drying, the distribution of the weight of the binder (binder) in the phosphor layer becomes a distribution that gradually increases from the lower side (temporary support) to the upper side, as shown in FIG. It was.
２）支持体の形成
下記組成の材料をＭＥＫに加え、混合分散して粘度０．０２〜０．０５Pa・sの塗布液を調製した。この塗布液をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（支持体、厚み：１８８μｍ、ヘイズ度：約２７、ルミラー（登録商標）Ｓ−１０、東レ社製）の表面に、ドクターブレードを用いて塗布し乾燥して、導電層（層厚：２μｍ）を形成した。
2) Formation of Support A material having the following composition was added to MEK and mixed and dispersed to prepare a coating solution having a viscosity of 0.02 to 0.05 Pa · s. This coating solution was applied to the surface of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (support, thickness: 188 μm, haze: about 27, Lumirror (registered trademark) S-10, manufactured by Toray Industries, Inc.) using a doctor blade and dried. Thus, a conductive layer (layer thickness: 2 μm) was formed.
導電剤：ＳｎＯ２（Ｓｂドープ）針状微粒子（長軸：０．２〜２μｍ、短軸：０．０１
〜０．０２μｍ、ＦＳ−１０Ｐ、石原産業社製）のＭＥＫ分散体（固形分３０
重量％） ５００ｇ
樹脂：飽和ポリエステル樹脂（バイロン３００、東洋紡社製） ６０ｇ
硬化剤：ポリイソシアネート（タケネートＤ１４０Ｎ［固形分７５％］、三井武田ケミ
カル社製） ６．６ｇ
下記組成の材料をＭＥＫ／酢酸ブチル混合溶媒に加え、混合分散して粘度２〜３Pa・sの塗布液を調製した。この塗布液を導電層の表面にドクターブレードを用いて塗布し乾燥して、光反射層（層厚：約７０μｍ）を形成した。
Conductive agent: SnO 2 (Sb dope) needle-shaped fine particles (major axis: 0.2-2 μm, minor axis: 0.01
-0.02 μm, FS-10P, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) MEK dispersion (solid content 30)
500% by weight)
Resin: Saturated polyester resin (Byron 300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) 60 g
Curing agent: Polyisocyanate (Takenate D140N [solid content 75%], Takeshi Mitsui Chemi
6.6g
A material having the following composition was added to a MEK / butyl acetate mixed solvent, mixed and dispersed to prepare a coating solution having a viscosity of 2 to 3 Pa · s. This coating solution was applied to the surface of the conductive layer using a doctor blade and dried to form a light reflecting layer (layer thickness: about 70 μm).
光反射性物質：高純度アルミナ微粒子（平均粒子径：０．４μｍ、ＵＡ−５１０５、
昭和電工社製）５００ｇ
結合剤：軟質アクリル樹脂（クリスコート（登録商標）Ｐ−１０１８ＧＳ［２０％トルエン溶液］、大日本インキ化学工業(株)製）１１２ｇ
着色剤：群青（ＳＭ−０３Ｓ、第一化成工業(株)製）２．５ｇ
カップリング剤：γ-アミノプロピルトリエトキシシラン（ＫＢＥ９０３、信越化学社製）５ｇ
３）波長変換層の形成
支持体上の反射層の面に、１）で作製した第１の蛍光体層をその上側（塗布形成時の仮支持体側とは反対側）が反射層に接するようにして重ね、さらに、その第１の蛍光体層上に１）で作製した第２の蛍光体層をその下側（塗布形成時の仮支持体側）が第１の蛍光体層に接するようにして重ね、これをカレンダー機を用いて総荷重２３００ｋｇ、上側ロール４５℃、下側ロール４５℃、送り速度０．３ｍ／分にて加熱圧縮した。これにより、第１の蛍光体層および第２の蛍光体層は支持体上の反射層に完全に融着した。
Light reflecting material: high-purity alumina fine particles (average particle size: 0.4 μm, UA-5105,
Showa Denko) 500g
Binder: Soft acrylic resin (Chriscoat (registered trademark) P-1018GS [20% toluene solution], manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 112 g
Colorant: Ultramarine (SM-03S, Daiichi Kasei Kogyo Co., Ltd.) 2.5g
Coupling agent: γ-aminopropyltriethoxysilane (KBE903, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 5 g
3) Formation of wavelength conversion layer On the surface of the reflective layer on the support, the upper side of the first phosphor layer prepared in 1) (the side opposite to the temporary support side during coating formation) is in contact with the reflective layer. Further, the second phosphor layer produced in 1) is placed on the first phosphor layer so that the lower side (the temporary support side during coating formation) is in contact with the first phosphor layer. This was heated and compressed using a calender machine at a total load of 2300 kg, an upper roll of 45 ° C., a lower roll of 45 ° C., and a feed rate of 0.3 m / min. As a result, the first phosphor layer and the second phosphor layer were completely fused to the reflective layer on the support.
ここで、上記のように支持体上に第１および第２の蛍光体層を重ね合わせて波長変換層を形成した場合、波長変換層における結合剤の重量の分布は、図６に示すように、波長変換層３２の厚さ方向の中央に向かって次第に小さくなる分布となった。すなわち、波長変換層３２におけるバインダ／蛍光体の重量比の分布が、波長変換層３２の厚さ方向の中央に向かって次第に小さくなる分布となった。
Here, when the wavelength conversion layer is formed by superimposing the first and second phosphor layers on the support as described above, the distribution of the weight of the binder in the wavelength conversion layer is as shown in FIG. The distribution gradually decreased toward the center of the
なお、本実施例においては、上記のように第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを貼り合わせるようにしたが、これに限らず、製造工程における製造時間の短縮のため、２層の蛍光体層を同時重層塗布により形成するようにしてもよい。 In the present embodiment, the first phosphor layer and the second phosphor layer are bonded together as described above. However, the present invention is not limited to this, and in order to shorten the manufacturing time in the manufacturing process, 2 The phosphor layers may be formed by simultaneous multilayer coating.
４）放射線画像検出器の形成
上記支持体上の波長変換層の表面に両面接着テープ(接着層；厚み２５μm、日東電工(株)製CS9621)を貼った後、ラミネート機を用いて固体検出器の表面に、両面接着テープを介して波長変換層を貼り合わせることで放射線画像検出器を作成した。
4) Formation of radiation image detector A double-sided adhesive tape (adhesive layer; thickness 25 μm, CS9621 manufactured by Nitto Denko Corporation) was applied to the surface of the wavelength conversion layer on the support, and then a solid state detector using a laminator. A radiation image detector was prepared by laminating a wavelength conversion layer on the surface of the film with a double-sided adhesive tape.
なお、上記実施形態および実施例においては、電気読取方式の固体検出器を用いた放射線画像検出器について説明したが、本発明の放射線画像検出器は光読取方式の固体検出器を用いるようにしてもよい。光読取方式の固体検出器としては、具体的には、たとえば、波長変換層に変換された可視光を透過する第１の電極層、第１の電極層を透過した可視光の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層、記録用光導電層において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層、および読取光を透過する透明線状電極と読取光を遮光する遮光線状電極とからなる第２の電極層をこの順に積層してなるものを用いることができる。そして、上記放射線画像検出器の第１の電極層の上に、上述した波長変換層を、第２の蛍光体層が第１の電極層側に配置されるように設けるようにすればよい。 In the embodiments and examples described above, the radiation image detector using the electric reading type solid state detector has been described. However, the radiation image detector of the present invention uses an optical reading type solid state detector. Also good. Specifically, as an optical reading type solid state detector, for example, the first electrode layer that transmits visible light converted into the wavelength conversion layer, and the irradiation of visible light transmitted through the first electrode layer are received. Acts as an insulator for the charge of one polarity of the charges generated in the photoconductive layer for recording, and as a conductor for the charge of the other polarity. A second layer comprising an acting charge transport layer, a reading photoconductive layer that generates charges when irradiated with reading light, and a transparent linear electrode that transmits the reading light and a light shielding linear electrode that blocks the reading light. What laminated | stacked an electrode layer in this order can be used. Then, the above-described wavelength conversion layer may be provided on the first electrode layer of the radiation image detector so that the second phosphor layer is disposed on the first electrode layer side.
１ 放射線源
２ 被写体
３ 放射線画像検出器
４ 信号処理部
５ 再生部
３１ 固体検出器
３１ｂ 走査線
３１ｃ データ線
３１ｄ 基板
３２ 波長変換層
３２ａ 第１の蛍光体層
３２ｂ 第２の蛍光体層
３３ 支持体
３６ フォトダイオード部
３６ａ 透明電極
３６ｂ 半導体層
３６ｃ 下部電極
３７ ＴＦＴスイッチ
３７ａ ゲート電極
３７ｂ ドレイン電極
３７ｃ ソース電極
３７ｄ 半導体層
４０ ゲートドライバ
５０ 積分アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記波長変換層が、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体と前記第１の平均粒子径よりも大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体と混合した蛍光体層を有し、
前記第１の蛍光体：前記第２の蛍光体比が重量比で、２：８〜４：６であるとともに、前記第１の平均粒子径が１μｍ以上５μｍ未満、前記第２の平均粒子径が５μｍ以上１２μｍ以下であり、
かつ前記蛍光体層がバインダに前記蛍光体を分散したものであり、前記バインダの前記第１および第２の蛍光体に対する重量比が、前記検出器側から次第に小さくなるように分布していることを特徴とする放射線画像検出器。 A wavelength conversion layer including a phosphor that receives radiation and converts the radiation into light having a longer wavelength, and a detector that detects the light converted by the wavelength conversion layer and converts the light into an image signal representing a radiation image A radiation image detector in which the detector and the wavelength conversion layer are arranged in this order from the side irradiated with the radiation,
A phosphor layer in which the wavelength conversion layer is mixed with a first phosphor having a first average particle size and a second phosphor having a second average particle size larger than the first average particle size. Have
The ratio of the first phosphor to the second phosphor is a weight ratio of 2: 8 to 4: 6, and the first average particle diameter is 1 μm or more and less than 5 μm, and the second average particle diameter is Is 5 μm or more and 12 μm or less,
The phosphor layer is obtained by dispersing the phosphor in a binder, and the weight ratio of the binder to the first and second phosphors is distributed so as to gradually decrease from the detector side. A radiation image detector characterized by.
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