JP2013190213A - 放射線画像検出装置及び放射線画像撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＳＳ方式でかつ粒子構造の蛍光体層を備えた放射線画像検出装置において、鮮鋭度をさらに向上させる。
【解決手段】放射線画像検出装置は、放射線の入射側から、固体検出器２０及び波長変換層２１がこの順に配列されている。波長変換層２１は、固体検出器２０を透過した放射線を可視光に変換する。固体検出器２０は、この可視光を検出して画像データを生成する。波長変換層２１は、蛍光体粒子４０がバインダ４１に分散された蛍光体層である。波長変換層２１の単位厚さ当たりのバインダ４１の重量は、固体検出器２０側に向かって次第に小さくなるように分布している。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線を波長変換層（蛍光体層）により光に変換して放射線画像を検出する放射線画像検出装置に関する。

医療分野などにおいて、被写体にＸ線などの放射線を照射し、被写体を透過した放射線を検出することにより被写体の放射線画像を検出する放射線画像検出装置が各種実用化されている。このような放射線画像検出装置として、放射線の入射に応じて電荷を生成し、この電荷を電圧に変換して放射線画像を表す画像データを生成する電気読取方式のものが普及している。

この電気読取方式の放射線画像検出装置としては、放射線をセレン等の半導体層により直接電荷に変換する直接変換方式のものや、放射線を波長変換層により一旦光に変換し、その光を、フォトダイオードなどを有する固体検出器によって電荷に変換する間接変換方式のものがある。

間接変換方式の放射線画像検出装置では、波長変換層と固体検出器とが積層されている。波長変換層では、放射線の入射に応じて可視光の発光が生じるが、その発光は、主として放射線が入射した表層で生じる。このため、波長変換層側から放射線画像検出装置に放射線を入射した場合には、波長変換層の表層で生じた光が固体検出器に向かって伝播する間に、その一部がその波長変換層自身によって吸収されて感度が低下するという問題や、波長変換層内での光の散乱により画像にボケが生じ鮮鋭度が低下するという問題がある。

そこで、特許文献１などにおいて、波長変換層とは反対の固体検出器側から放射線を入射させ、固体検出器を透過した放射線を波長変換層で光に変換することが提案されている。この場合、波長変換層での発光が波長変換層内の固体検出器側の近傍で主に生じるため、上記のような感度や鮮鋭度の低下が抑えられる。このような方式は、放射線の照射側に固体検出器を配置することから、ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）方式と呼ばれている。

波長変換層は、放射線を可視光に変換する蛍光体を含む。この蛍光体は、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）等の粒子（以下、蛍光体粒子という）や、ＣｓＩ：Ｔｌなどの柱状結晶である。粒子構造の波長変換層は、柱状結晶構造の波長変換層と比べて製造が容易であり安価であることから、広く用いられている。粒子構造の波長変換層は、蛍光体粒子を樹脂などのバインダ（結合剤）に分散させたものである。

波長変換層における放射線から光への変換効率を上げるには、蛍光体粒子のサイズを大きくし、波長変換層を厚くすればよい。しかし、波長変換層を厚くすると、感度は向上するが、固体検出器から離れた位置でサイズの大きな発光が生じることになり、これが固体検出器に向けて伝播するに連れて広がるため、画像の鮮鋭度が低下するという問題がある。

このため、特許文献１では、波長変換層として、平均粒子径が小さい蛍光体粒子をバインダに分散した第１の蛍光体層と、平均粒子径が大きい蛍光体粒子をバインダに分散した第２の蛍光体層とを積層し、第２の蛍光体層を固体検出器側に配置することが提案されている。固体検出器側の第２の蛍光体層では、蛍光体粒子のサイズが大きく発光量が大きいが、固体検出器に近いため、光の広がりが小さく、画像の鮮鋭度の低下に対する影響は小さい。一方の第１の蛍光体層では、蛍光体粒子のサイズが小さいため、発光量は小さくなるが、画像の鮮鋭度の低下に対する影響は小さい。したがって、特許文献１に記載の放射線画像検出装置では、感度と画像の鮮鋭度との両立が図られる。

特開２０１０−１１２７３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放射線画像検出装置では、固体検出器側の第２の蛍光体層において、単位厚さあたりのバインダ重量が、第２の蛍光体層の厚さ方向の固体検出器側に向かって次第に大きくなっている。これは、固体検出器側で蛍光体粒子の空間充填率が低いことに相当するため、画像の鮮鋭度に関してさらなる改善の余地がある。

本発明は、ＩＳＳ方式でかつ粒子構造の波長変換層を備えた放射線画像検出装置において、鮮鋭度をさらに向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線を光に変換する波長変換層と、光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、放射線の入射側から、固体検出器及び波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置において、波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層を有し、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって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。

波長変換層は、第１の蛍光体層の蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、固体検出器の側から、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とがこの順に積層されていることが好ましい。

第１の蛍光体層は、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体粒子と第１の平均粒子径より大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。

第２の蛍光体粒子に対する第１の蛍光体粒子の重量比は、２０％〜４０％であることが好ましい。

第１の平均粒子径は１μｍ以上５μｍ未満であり、第２の平均粒子径は５μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましい。

第２の蛍光体層は、第３の平均粒子径を有する第３の蛍光体粒子と第３の平均粒子径より大きい第４の平均粒子径を有する第４の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。

第４の蛍光体粒子に対する第３の蛍光体粒子の重量比は、２０％〜４０％であることが好ましい。

第３の平均粒子径は１μｍ以上５μｍ未満であり、第４の平均粒子径は５μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましい。

波長変換層における蛍光体粒子の空間充填率が６３％以上であることが好ましい。

蛍光体粒子は、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）により形成されていることが好ましい。

固体検出器と波長変換層とは、接合剤層を介して接合されているか、または、直接接するように押し当てた状態とされていることが好ましい。

第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に小さくなるように分布していることが好ましい。第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に大きくなるように分布していてもよい。

波長変換層の固体検出器とは反対側に、波長変換層を支持する支持体を備えることが好ましい。波長変換層と支持体とは、加熱圧縮により接合したものであることが好ましい。支持体は、波長変換層に対向する面に光反射層を有することが好ましい。

波長変換層の周縁の側面を覆う縁貼り部材を備えることが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置によれば、波長変換層の単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に小さくなるように分布しているので、固体検出器側で蛍光体粒子の空間充填率が大きくなり、鮮鋭度をさらに向上する。

放射線画像撮影システムの構成を示す説明図である。 放射線画像検出装置の斜視図である。 固体検出器の構成を示す説明図である。 放射線画像検出装置を放射線に沿う方向に切断した縦断面図である。 波長変換層の構成を説明する説明図である。 放射線画像検出装置の第１製造工程図である。 放射線画像検出装置の第２製造工程図である。 放射線画像検出装置の第３製造工程図である。 第２実施形態の放射線画像検出装置を放射線に沿う方向に切断した縦断面図である。 第２実施形態の波長変換層の構成を説明する説明図である。 第３実施形態の波長変換層の構成を説明する説明図である。 第４実施形態の波長変換層を放射線に直交する方向に切断した横断面図である。 第１及び第２の蛍光体粒子の空間充填率と重量比の関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
図１において、放射線画像撮影システム１０は、放射線源１１、放射線画像検出装置１２、信号処理装置１３、表示装置１４を備えている。放射線源１１は、被写体１５に向けて放射線（Ｘ線）を射出する。放射線画像検出装置１２は、被写体１５を透過した放射線を検出し、その放射線に担持された被写体１５の放射線画像を表す画像データを生成して出力する。信号処理装置１３は、放射線画像検出装置１２から出力された画像データに所定の信号処理を施す。表示装置１４は、信号処理装置１３により信号処理の施された画像データに基づいて放射線画像を表示する。

図２において、放射線画像検出装置１２は、固体検出器２０、波長変換層２１、支持体２２、縁貼り部材２３、保護層２４により構成されている。固体検出器２０、波長変換層２１、支持体２２、保護層２４は、放射線源１１側からこの順に積層されている。放射線源１１から射出され被写体１５を透過した放射線は、固体検出器２０を透過して波長変換層２１に入射する。

波長変換層２１は、入射した放射線を、より波長の長い光（可視光）に変換する蛍光体層（シンチレータ）である。固体検出器２０は、波長変換層２１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データを生成する。縁貼り部材２３は、波長変換層２１及び支持体２２の周縁の側面を覆っている。保護層２４は、支持体２２の波長変換層２１とは反対側の面を覆っている。

放射線画像検出装置１２は、不図示の筐体を備え、筐体内に画像メモリやバッテリを備えたいわゆる電子カセッテである。

図３において、固体検出器２０は、画素３０、走査線３１、データ線３２、ゲートドライバ３３、積分アンプ３４、Ａ／Ｄ変換器３５を備える。画素３０は、フォトダイオード３０ａとＴＦＴスイッチ３０ｂにより構成され、Ｘ−Ｙ方向に２次元状に多数配列されている。走査線３１は、Ｘ方向に並ぶ画素３０の行毎に設けられ、ＴＦＴスイッチ３０ｂを駆動するための走査信号が印加される。データ線３２は、Ｙ方向に並ぶ画素３０の列毎に設けられ、フォトダイオード３０ａに蓄積され、ＴＦＴスイッチ３０ｂを介して読み出された信号電荷が流れる。

フォトダイオード３０ａは、波長変換層２１により生成された可視光を受けて信号電荷を発生し蓄積する。ＴＦＴスイッチ３０ｂは、走査線３１とデータ線３２との各交点に対応して設けられており、フォトダイオード３０ａと接続されている。

ゲートドライバ３３は、各走査線３１の一端に接続されており、走査線３１に順に走査信号を印加する。積分アンプ３４は、各データ線３２の一端に接続されており、データ線３２に流れる信号電荷を積算して、積算電荷に対応する電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器３５は、各積分アンプ３４の出力側に設けられており、積分アンプ３４により出力された電圧をデジタル信号に変換する。積分アンプ３４とＡ／Ｄ変換器３５との間には、電圧アンプやマルチプレクサなどが設けられるが、簡略化のため図示を省略している。Ａ／Ｄ変換器３５から出力された全画素分のデジタル信号により画像データが構成される。

図４において、波長変換層２１は、その第１の面２１ａが固体検出器２０に接合剤層２５を介して接合されており、第２の面２１ｂが支持体２２に接合されている。接合剤層２５は、アクリル系の材料により形成されている。支持体２２は、樹脂フィルム２２ａ、導電性層２２ｂ、光反射層２２ｃがこの順に積層されたものである。この光反射層２２ｃに波長変換層２１の第２の面２１ｂが接合されている。支持体２２の下面は、保護層２４で覆われている。

縁貼り部材２３は、樹脂などから形成される。縁貼り部材２３の厚さは、５μｍ以上５００μｍ以下が望ましい。縁貼り部材２３は、例えば、シリコーン系ポリマーとポリイソシアネートの硬化皮膜である。

シリコーン系ポリマーとしては、主としてポリシロキサン単位を有する成分（ポリマー、プレポリマー、またはモノマー）と、他の成分（ポリマー、プレポリマー、またはモノマー）との縮合反応あるいは重付加反応により、これらが交互、ブロックあるいはペンダントに結合したポリマーが用いられる。例えば、ポリシロキサン単位を有するポリウレタン、ポリシロキサン単位を有するポリウレア、ポリシロキサン単位を有するポリエステル、ポリシロキサン単位を有するアクリル樹脂が挙げられる。

ポリイソシアネートとしては、各種ポリイソシアネート単量体、ＴＭＰ（トリメチロールプロパン）等のポリオールとＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）等（ポリ）イソシアネートの付加体、ＴＤＩの二量体あるいはＴＤＩの三量体とＨＭＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）の重合体などの重合体、ポリイソシアネートと多官能性ヒドロキシルあるいはアミン化合物又はポリイソシアネートとヒドロキシポリエーテルあるいはポリエステルとの反応により得られるイソシアネトープレポリマー等の化合物が用いられる。シリコーン系ポリマーとポリイソシアネーとの混合比は、重量比で９９：１〜１０：９０（ポリマー：ポリイソシアネート）が一般的であり、９５：５〜２０：８０が好ましく、さらに９０：１０〜７０：３０が好ましい。

支持体２２の樹脂フィルム２２ａの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、セルロースアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、トリアセテート、ポリカーボネートなどが用いられる。樹脂フィルム２２ａの厚さは、２０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、さらに７０μｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

導電性層２２ｂは、ポリエステル等の樹脂にＳｎＯ_２等の導電剤を分散させたものである。光反射層２２ｃは、アクリル等の樹脂にアルミナ微粒子等の光反射性物質を分散させたものである。保護層２４としては、富士フイルム株式会社製のスーパーバリアフィルム（ＳＢＦ）が好適である。

縁貼り部材２３は、導電性を含有した材料で形成してもよい。例えば、ポリマーに、ＳｎＯ_２：Ｓｂ、ＺｎＯなどの導電性微粒子や、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等のカーボンクラスターを混合する。この場合、縁貼り部材２３のシート抵抗は１０^８Ω以下であることが望ましい。

図５において、波長変換層２１は、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）等の蛍光体粒子４０を樹脂などのバインダ（結合剤）４１に分散させることにより形成されている。蛍光体粒子４０を球状に図示しているが、実際には、各蛍光体粒子４０は、歪な多角形状である。蛍光体粒子４０は、平均粒子径が５μｍ程度である。ここで、平均粒子径とは、例えば、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である。

蛍光体粒子４０としては、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）で表される粒子を用いる。また、蛍光体粒子４０として、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘに共付活剤としてＣｅまたはＳｍを含めたものを用いてもよく、さらに、混晶系の蛍光体を用いてもよい。

波長変換層２１の単位厚さ当たりのバインダ４１の重量は、放射線の入射側とは反対の第２の面２１ｂ側から第１の面２１ａ側に向かって次第に小さくなるように分布している。すなわち、蛍光体粒子４０の単位厚さ当たりの空間充填率は、第２の面２１ｂ側から第１の面２１ａ側に向かって次第に大きくなっている。したがって、蛍光体粒子４０の空間充填率が、固体検出器２０側で大きく、固体検出器２０から離れた位置で小さいため、波長変換層２１は、固体検出器２０側で発光量が大きく、かつ蛍光体粒子４０から固体検出器２０への発光の広がりが抑えられる。このため、固体検出器２０により得られる画像の感度及び鮮鋭度が向上する。

また、波長変換層２１における蛍光体粒子４０の空間充填率は６３％以上であることが望ましい。一般に、蛍光体の空間充填率は、以下の方法で求められる。まず、波長変換層の一部を切り出して体積を測定する。次いで、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は、組成分析を行い、構成元素と結晶構造から密度を計算すればよい。

次に、放射線画像検出装置１２の製造方法を説明する。まず、図６（Ａ）において、ＰＥＴなどの樹脂で形成された仮支持体５０を用意し、この表面にシリコーン系等の離型剤を塗布することにより離型剤層５１を形成する。

図６（Ｂ）において、バインダ４１の溶液（結合剤溶液）に蛍光体粒子４０を分散させた蛍光体塗布液を離型剤層５１上にドクターブレードを用いて塗布し、乾燥させることにより、波長変換層２１が蛍光体シートとして形成される。蛍光体塗布液を塗布した際、バインダ４１の溶液内で蛍光体粒子４０の比重が大きいため、蛍光体粒子４０が沈降して仮支持体５０側（第１の面２１ａ側）に移動する。この移動は、乾燥によりさらに促進される。この結果、波長変換層２１の単位厚さ当たりのバインダ４１の重量は、仮支持体５０とは反対側（第２の面２１ｂ側）から仮支持体５０側（第１の面２１ａ側）に向けて次第に小さくなる。

図７（Ａ）において、ＰＥＴなどの樹脂で形成された樹脂フィルム２２ａを用意し、この表面に導電性の塗布液を塗布し乾燥させ、硬化させることにより、導電性層２２ｂを形成する。図７（Ｂ）において、光反射性物質を分散させた塗布液を導電性層２２ｂ上にドクターブレードを用いて塗布し、乾燥させることにより、光反射層２２ｃが形成される。これにより、前述の支持体２２が完成する。

続いて、図６（Ｂ）の工程で作成した波長変換層２１を仮支持体５０から剥離し、図７（Ｃ）に示すように、波長変換層２１を、第２の面２１ｂが光反射層２２ｃに接するように、支持体２２上に重ねる。そして、このように波長変換層２１と支持体２２とを重ねた状態で、カレンダー機を用いて加熱圧縮する。これにより、波長変換層２１の第２の面２１ｂが光反射層２２ｃに融着する。波長変換層２１の第２の面２１ｂは、第１の面２１ａと比べて、バインダ４１の量が多いため、加熱圧縮の際にバインダ４１の溶融量が多く、光反射層２２ｃとの密着性に優れる。

図７（Ｄ）において、第１の剥離フィルム５２ａ、接合剤層２５、第２の剥離フィルム５２ｂをこの順に積層してなる粘着シート５３を用意し、この第１の剥離フィルム５２ａを剥離して、図７（Ｅ）に示すように、接合剤層２５を波長変換層２１に接合する。接合剤層２５は、アクリル系の接合剤により形成されており、第１及び第２の剥離フィルム５２ａ，５２ｂは、ＰＥＴライナーにより形成されている。

以上の工程で作成された放射線変換シート５４を規定のサイズに裁断し、図８（Ａ）に示すように、裁断後の放射線変換シート５４の周縁の側面に、ディスペンサを用いて縁貼り部材２３を被覆する。このとき、縁貼り部材２３は、第１の剥離フィルム５２ａの外周部と樹脂フィルム２２ａの外周部とを覆う。そして、図８（Ｂ）において、樹脂フィルム２２ａの下面に保護層２４を形成する。

この後、第２の剥離フィルム５２ｂを剥離し、別途半導体プロセスにより製造された固体検出器２０の表面に、接合剤層２５を介して波長変換層２１の第１の面２１ａを接合する。具体的には、第２の剥離フィルム５２ｂを剥離する際に、イオナイザーで接合剤層２５の表面のゴミを取り除く。そして、貼り合わせ機により、放射線変換シート５４と固体検出器２０とを接合剤層２５を介して貼り合わせ、固体検出器２０の裏面からローラーで押圧することにより、固体検出器２０を波長変換層２１に接合させる。以上の工程で、放射線画像検出装置１２が完成する。

放射線変換シート５４の裁断時や縁貼り部材２３の形成時には、ゴミが発生する可能性があるが、これらのゴミは、第２の剥離フィルム５２ｂに付着し、第２の剥離フィルム５２ｂの剥離とともに除去される。また、縁貼り部材２３が第１の剥離フィルム５２ａの外周部上に長めに形成されたとしても、この部分は第１の剥離フィルム５２ａの剥離とともに除去されるため、固体検出器２０の画素３０の形成領域と波長変換層２１の間に縁貼り部材２３が介在することがなく、問題とならない。

波長変換層２１は、バインダ４１の量が少ない第１の面２１ａが固体検出器２０に接合されるが、接合剤層２５を介して接合が行われるため、密着性は確保される。

次に、放射線画像撮影システム１０の作用を説明する。まず、放射線源１１から放射線が被写体１５に向けて射出される。被写体１５を透過して被写体１５の放射線画像を担持した放射線が固体検出器２０の側から放射線画像検出装置１２に入射する。放射線画像検出装置１２に入射した放射線は、固体検出器２０を透過して波長変換層２１に第１の面２１ａから入射する。波長変換層２１では、入射した放射線が可視光に変換される。

ここで、波長変換層２１内のバインダ４１の量は、第１の面２１ａ側が少なく、蛍光体粒子４０の空間充填率が大きいため、固体検出器２０の近傍において蛍光体粒子４０の発光量が大きく、かつ蛍光体粒子４０から固体検出器２０への光の広がりが小さい。また、第１の面２１ａ側は、バインダ４１の量が少ないことにより、光がバインダ４１を介して面方向に伝播することが抑えられる。

波長変換層２１により変換された可視光は、固体検出器２０に入射し、固体検出器２０内で光電変換が行われ、光電変換で生成された信号電荷が画素３０に読み出される。固体検出器２０は、１画面分の各信号電荷を画像データに変換して出力する。そして、固体検出器２０から出力された画像データは、信号処理装置１３に入力され、信号処理装置１３において信号処理が施された後、表示装置１４に入力される。表示装置１４では、入力された画像データに基づいて画像表示が行われる。この画像は、上記の波長変換層２１の構成により高鮮鋭となる。

以下に、上述した放射線変換シート５４を形成する実施例を説明する。

（実施例１）
１）波長変換層の形成
ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂脂および可塑剤の混合物２０重量％を、トルエン、２−ブタノールおよびキシレンの混合溶剤８０重量％に溶解し、十分に攪拌してバインダの溶液（結合剤溶液）を作成した。

この結合剤溶液と平均粒子径５μｍのＧｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ蛍光体とを固形成分として１５：８５の質量％比で混合し、ボールミルで分散処理して蛍光体塗布液を調製した。

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ＰＥＴ（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、波長変換層（厚み：３００μｍ）を得た。

２）導電性層の形成
下記の組成の材料にＭＥＫ（メチルエチルケトン）５ｇに加え、混合分散して塗布液を調製した。そして、この塗布液をＰＥＴ（支持体、厚み：１８８μｍ、ヘイズ度２７％、ルミラー（登録商標）Ｓ−１０、東レ株式会社製）の表面にドクターブレードを用いて塗布し、乾燥させ、硬化させ、導電性層（膜厚：５μｍ）を形成した。

樹脂：飽和ポリエステル樹脂（バイロン３００（登録商標）、東洋紡株式会社製）のＭＥＫ溶液（固形分３０重量％）２０ｇ
硬化剤：ポリイソシアネート（オレスターＮＰ３８−７０Ｓ（登録商標）（固形分７０％）、三井東圧株式会社製）２ｇ
導電剤：ＳｎＯ_２（Ｓｂドープ）針状微粒子のＭＥＫ分散体（固形分３０重量％）５０ｇ

３）光反射層の形成
続いて、下記組成の材料をＭＥＫ３８７ｇに加え、混合分散して塗布液を作製した。この塗布液を導電性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１００μｍ）を形成した。

光反射性物質：高純度アルミナ微粒子（平均粒子経：０．４μｍ）４４４ｇ
結合剤：軟質アクリル樹脂（クリスコートＰ−１０１８ＧＳ（登録商標）「２０％トルエン溶液」、大日本インキ化学工業株式会社製）１００ｇ

４）波長変換層と光反射層との接合
光反射層の面上に、１）で作製した波長変換層を塗布形成時の上面（仮支持体とは反対側）が接するようにして重ね、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、波長変換層は光反射層に完全に融着した。熱圧縮後の層厚は２００μｍであった。

５）接合剤層および剥離フィルムの形成
粘着シートとして、ＰＥＴライナー３８μｍ（軽剥離）／アクリル系接合剤層１５μｍ／ＰＥＴライナー７５μｍ（重剥離）の構成のものを用い、軽剥離側の剥離フィルムを剥離し、接合剤層を蛍光体層と接合した。

６）縁貼り部材の形成
１）〜５）で作製した放射線変換シートを規定のサイズに裁断した後、縁貼り部材のディスペンサにセットし、ロボットを制御して蛍光体層の周縁の側面を縁貼り部材で被覆した。縁貼り部材としては、下記組成の混合物をメチルエチルケトン１５０ｇに溶解させて調製した被覆液を使用した。

シリコーン系ポリマー：ポリジメチルシロキサン単位を有するポリウレタン（大日精化（株）、ダイアロマ−ＳＰ３０２３［１５％メチルエチルケトン溶液］）７００ｇ
架橋剤：ポリイソシアネート（大日精化（株）、クロスネートＤ−７０［５０％溶液］）３０ｇ
黄変防止剤：エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）、エピ コート＃１００１［固形］）６ｇ
滑り剤：アルコール変成シリコーン（信越化学（株）、Ｘ−２ ２−２８０９［６６％キシレン含有ペースト］）２ｇ

そして、得られた被覆液を、コロナ放電処理済の放射線変換シートの端部全周（端部から１ｍｍ内側までを含む）に塗布し、室温で充分に乾燥して、膜厚約２５μｍの端部皮膜を形成した。

（第２実施形態）
第１実施形態では、波長変換層を単一の蛍光体層により構成しているが、波長変換層を、蛍光体粒子の平均粒子径が異なる複数の蛍光体層を積層したものとしてもよい。

図９及び図１０において、第２実施形態の放射線画像検出装置６０は、第１の蛍光体層６１と第２の蛍光体層６２とを積層して形成された波長変換層６３を備える。波長変換層６３以外の構成は、第１実施形態と同一である。

第１の蛍光体層６１に含まれる蛍光体粒子６１ａの平均粒子径は、第２の蛍光体層６２に含まれる蛍光体粒子６２ａの平均粒子径より大きい。蛍光体粒子６１ａの平均粒子径は、５μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましい。蛍光体粒子６２ａの平均粒子径は、１μｍ以上５μｍ未満であることが好ましい。

蛍光体粒子６１ａ，６２ａは、第１実施形態の蛍光体粒子４０と同様に、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）で表される粒子であり、例えば、ＧＯＳである。蛍光体粒子６１ａ，６２ａとして、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘに共付活剤としてＣｅまたはＳｍを含めたものを用いてもよく、さらに、混晶系の蛍光体を用いてもよい。

第１の蛍光体層６１の蛍光体粒子６１ａは、バインダ６１ｂに分散されている。第１の蛍光体層６１の単位厚さ当たりのバインダ６１ｂの重量は、第１実施形態の波長変換層２１と同様に、放射線の入射側とは反対側から放射線の入射側（固体検出器２０側）に向かって次第に小さくなるように分布している。

第２の蛍光体層６２の蛍光体粒子６２ａは、バインダ６２ｂに分散されている。第２の蛍光体層６２の単位厚さ当たりのバインダ６２ｂの重量は、同様に、放射線の入射側とは反対側から放射線の入射側（固体検出器２０側）に向かって次第に小さくなるように分布している。

波長変換層６３は、放射線の入射側とは反対側に第２の蛍光体層６２を備え、この第２の蛍光体層６２は、蛍光体粒子６２ａの平均粒子径が小さいため、画像ボケの影響を抑えつつ、放射線の変換効率をさらに向上させることができる。

波長変換層６３を製造するには、第１実施形態の波長変換層２１と同様の方法を用いて、仮支持体上に第１の蛍光体層６１を形成し、この第１の蛍光体層６１の上に第２の蛍光体層６２を形成すればよい。この製造方法は、仮支持体上に、平均粒子径が異なる蛍光体粒子を含む蛍光体塗布液を２回に分けて塗布及び乾燥を行う方法であり、重層塗布と呼ばれる。

蛍光体塗布液は、その乾燥度合いに応じて表面の平滑度が変化する。このため、仮支持体上に、第１の蛍光体層６１形成用の蛍光体塗布液を塗布した後、この蛍光体塗布液が十分に乾燥しないうちに、第２の蛍光体層６２形成用の蛍光体塗布液し、これを乾燥させることで、第１の蛍光体層６１の表面の平滑度が悪化（荒く）なる。これにより、第１の蛍光体層６１と第２の蛍光体層６２との界面の密着性を向上させることができる。

逆に、仮支持体上に塗布した第１の蛍光体層６１形成用の蛍光体塗布液が十分に乾燥した後、第２の蛍光体層６２形成用の蛍光体塗布液を塗布することで、第１の蛍光体層６１と第２の蛍光体層６２との界面の平滑度が増し、画像にムラが生じにくい。

なお、波長変換層６３の製造には、上述の重層塗布に代えて、第１の蛍光体層６１と第２の蛍光体層６２とをそれぞれ個別に形成した後、第１の蛍光体層６１と第２の蛍光体層６２とを加熱圧縮等の方法で貼り合わせてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態として、図１１に示す波長変換層７０を適用する。波長変換層７０は、第１の蛍光体層７１と第２の蛍光体層７２とを積層したものであり、第２の蛍光体層７２のバインダ分布の方向が異なる点以外は、第２実施形態の波長変換層６３と同一構成である。

第１の蛍光体層７１は、第２実施形態の第１の蛍光体層６１と同一構成である。第２の蛍光体層７２は、第２実施形態の第２の蛍光体層６２を、放射線に対する方向を逆向きにしたものである。第１の蛍光体層７１では、平均粒子径の大きい蛍光体粒子７１ａがバインダ７１ｂに分散されている。第２の蛍光体層７２では、平均粒子径の小さい蛍光体粒子７２ａがバインダ７２ｂに分散されている。蛍光体粒子７１ａ，７２ａの平均粒子径や材料については、第２実施形態の蛍光体粒子６１ａ，６２ａと同一である。

第１の蛍光体層７１の単位厚さ当たりのバインダ７１ｂの重量は、放射線の入射側とは反対側から放射線の入射側（固体検出器２０側）に向かって次第に小さくなるように分布している。一方の第２の蛍光体層７２の単位厚さ当たりのバインダ７２ｂの重量は、放射線の入射側とは反対側から放射線の入射側（固体検出器２０側）に向かって次第に大きくなるように分布している。

波長変換層７０を製造するには、第１の蛍光体層７１と第２の蛍光体層７２とをそれぞれ、仮支持体に蛍光体塗布液を塗布し乾燥させることにより形成した後、仮支持体とは反対側の面を対向させて、加熱圧縮等の方法で貼り合わせればよい。第１の蛍光体層７１と第２の蛍光体層７２と対向面は、それぞれバインダ量が多い面であるため、密着性がよい。

（第４実施形態）
第１実施形態では、波長変換層を、単一の大きさの蛍光体粒子をバインダに分散させることにより形成しているが、大きさの異なる２種の蛍光体粒子をバインダ内に混合させてもよい。この場合、大きな蛍光体粒子間の隙間に小さな蛍光体粒子が入り込むため、蛍光体の空間充填率が向上し、画質が向上する。

第４実施形態として、図１２に示す波長変換層８０を適用する。波長変換層８０は、大きさの異なる第１の蛍光体粒子８１と第２の蛍光体粒子８２とをバインダ８３に分散させたものである。第１の蛍光体粒子８１の平均粒子径は、１μｍ以上５μｍ未満であることが好ましく、２μｍ程度であることがより好ましい。第２の蛍光体粒子８２の平均粒子径は、５μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましく、６μｍ程度であることがより好ましい。

第１の蛍光体粒子８１と第２の蛍光体粒子８２とは、両者とも同じ材料（例えば、ＧＯＳ）で形成されたものでもよいし、それぞれ異なる材料（例えば、ＧＯＳとＬＯＳ（Ｌｕ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ））で形成されたものでもよい。

波長変換層８０内の第１の蛍光体粒子８１と第２の蛍光体粒子８２とを合わせた空間充填率ＳＦＲは、第２の蛍光体粒子８２に対する第１の蛍光体粒子８１の重量比ＷＲに依存する。具体的には、第１の蛍光体粒子８１の平均粒子径を２μｍ、第２の蛍光体粒子８２の平均粒子径を６μｍとしたとき、図１３に示すように、重量比ＷＲが約３０％の場合に空間充填率ＳＦＲが最大となる。重量比ＷＲは、２０％〜４０％の範囲内であることが好ましく、この範囲で約６３％以上の空間充填率ＳＦＲが得られる。

波長変換層８０を製造するには、第１の蛍光体粒子８１と第２の蛍光体粒子８２とをバインダ８３の溶液に分散させてなる蛍光体塗布液を仮支持体上に塗布し乾燥させればよい。波長変換層８０の単位厚さ当たりのバインダ８３の重量は、同様に、仮支持体とは反対側から仮支持体側に向かって次第に小さくなる。波長変換層８０の仮支持体側の面が固体検出器２０に接合される。第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同一である。

なお、第２実施形態及び第３実施形態の第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とをそれぞれ、大きさの異なる２種の蛍光体粒子をバインダ内に混合させたものとしてもよい。この場合には、第１の蛍光体層に、第１の蛍光体粒子と、これより平均粒子径が大きい第２の蛍光体粒子とを混合し、第２の蛍光体層に、第３の蛍光体粒子と、これより平均粒子径が大きい第４の蛍光体粒子とを混合する。

第３の蛍光体粒子及び第４の蛍光体粒子は、第１の蛍光体粒子及び第２の蛍光体粒子と同様に、それぞれ平均粒子径を、１μｍ以上５μｍ未満、５μｍ以上１２μｍ以下とすることが好ましい。また、第４の蛍光体粒子に対する第３の蛍光体粒子の重量比は、２０％〜４０％の範囲内であることが好ましい。さらに、第１の蛍光体粒子と第２の蛍光体粒子とを合わせた平均粒子径が、第３の蛍光体粒子と第４の蛍光体粒子とを合わせた平均粒子径より大きくなるように、第１〜第４の蛍光体粒子の各平均粒子径を選択すればよい。

上記各実施形態では、波長変換層を、接合剤層を介して固体検出器に接合しているが、波長変換層が固体検出器に直接接するように押し当てた状態としてもよい。

１０ 放射線画像撮影システム
１２ 放射線画像検出装置
２０ 固体検出器
２１ 波長変換層
２２ 支持体
２２ｃ 光反射層
２３ 縁貼り部材
２５ 接合剤層
４０ 蛍光体粒子
４１ バインダ
６０ 放射線画像検出装置
６１ 第１の蛍光体層
６１ａ 蛍光体粒子
６１ｂ バインダ
６２ 第２の蛍光体層
６２ａ 蛍光体粒子
６２ｂ バインダ
６３ 波長変換層
７０ 波長変換層
７１ 第１の蛍光体層
７１ａ 蛍光体粒子
７１ｂ バインダ
７２ 第２の蛍光体層
７２ａ 蛍光体粒子
７２ｂ バインダ
８０ 波長変換層
８１ 第１の蛍光体粒子
８２ 第２の蛍光体粒子
８３ バインダ

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線を光に変換する波長変換層と、光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、放射線の入射側から、固体検出器及び波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置において、波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層を有し、第１の蛍光体層は、前記固体検出器に接合または押し当てられており、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって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。

本発明は、放射線を波長変換層（蛍光体層）により光に変換して放射線画像を検出する放射線画像検出装置、及びこの放射線画像検出装置を有する放射線画像撮影システムに関する。

本発明は、ＩＳＳ方式でかつ粒子構造の波長変換層を備えた放射線画像検出装置、及びこの放射線画像検出装置を有する放射線画像撮影システムにおいて、鮮鋭度をさらに向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線を光に変換する波長変換層と、前記光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、撮影時において放射線源から照射される放射線が入射する側から、前記固体検出器及び前記波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置において、前記波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層の前記蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、前記第１の蛍光体層は、前記固体検出器に接合または押し当てられており、前記第１及び第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりの前記バインダの重量が、前記固体検出器側に向かって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。

第１〜第４の蛍光体粒子は、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）により形成されていることが好ましい。

波長変換層の固体検出器とは反対側に、波長変換層を支持する支持体を備えることが好ましい。波長変換層と支持体とは、加熱圧縮により接合したものであることが好ましい。支持体は、波長変換層に対向する面に光反射層を有することが好ましい。また、波長変換層の周縁の側面を覆う縁貼り部材を備えることが好ましい。

本発明の放射線撮影システムは、放射線を射出する放射線源と、放射線を光に変換する波長変換層と、光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、放射線が入射する側から、固体検出器及び波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置と、を備えた放射線画像撮影システムにおいて、波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体層の蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、第１の蛍光体層は、固体検出器に接合または押し当てられており、第１及び第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に小さくなるように分布している。第１の蛍光体層は、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体粒子と第１の平均粒子径より大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。第２の蛍光体層は、第３の平均粒子径を有する第３の蛍光体粒子と第３の平均粒子径より大きい第４の平均粒子径を有する第４の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。第１〜第４の蛍光体粒子は、Ａ _２ Ｏ _２ Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）により形成されていることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線を光に変換する波長変換層と、光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、撮影時において放射線源から照射される放射線が入射する側から、固体検出器及び波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置において、波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体層の蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、固体検出器の側から、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とがこの順に積層されているとともに、第１の蛍光体層は、固体検出器に接合または押し当てられており、第１及び第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に小さくなるように分布しており、第１及び第２の蛍光体層の界面において、第１の蛍光体層のバインダの重量が、第２の蛍光体層のバインダの重量より大きいことを特徴とする。

本発明の放射線撮影システムは、放射線を射出する放射線源と、放射線を光に変換する波長変換層と、光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、放射線が入射する側から、固体検出器及び波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置と、を備えた放射線画像撮影システムにおいて、波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体層の蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、固体検出器の側から、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とがこの順に積層されているとともに、第１の蛍光体層は、固体検出器に接合または押し当てられており、第１及び第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりのバインダの重量が、固体検出器側に向かって次第に小さくなるように分布しており、第１及び第２の蛍光体層の界面において、第１の蛍光体層のバインダの重量が、第２の蛍光体層のバインダの重量より大きい。第１の蛍光体層は、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体粒子と第１の平均粒子径より大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。第２の蛍光体層は、第３の平均粒子径を有する第３の蛍光体粒子と第３の平均粒子径より大きい第４の平均粒子径を有する第４の蛍光体粒子とをバインダ中に混合したものであることが好ましい。第１〜第４の蛍光体粒子は、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）により形成されていることが好ましい。

Claims (17)

1. 放射線を光に変換する波長変換層と、前記光を検出して画像データを生成する固体検出器とを備え、放射線の入射側から、前記固体検出器及び前記波長変換層がこの順に配置された放射線画像検出装置において、
   前記波長変換層は、蛍光体粒子がバインダに分散された第１の蛍光体層を有し、単位厚さ当たりの前記バインダの重量が、前記固体検出器側に向かって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装置。
2. 前記波長変換層は、前記第１の蛍光体層の前記蛍光体粒子より平均粒子径が小さい蛍光体粒子がバインダに分散された第２の蛍光体層を有し、前記固体検出器の側から、前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層とがこの順に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記第１の蛍光体層は、第１の平均粒子径を有する第１の蛍光体粒子と前記第１の平均粒子径より大きい第２の平均粒子径を有する第２の蛍光体粒子とを前記バインダ中に混合したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記第２の蛍光体粒子に対する前記第１の蛍光体粒子の重量比は、２０％〜４０％であることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記第１の平均粒子径は１μｍ以上５μｍ未満であり、前記第２の平均粒子径は５μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記第２の蛍光体層は、第３の平均粒子径を有する第３の蛍光体粒子と前記第３の平均粒子径より大きい第４の平均粒子径を有する第４の蛍光体粒子とを前記バインダ中に混合したものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記第４の蛍光体粒子に対する前記第３の蛍光体粒子の重量比は、２０％〜４０％であることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記第３の平均粒子径は１μｍ以上５μｍ未満であり、前記第４の平均粒子径は５μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記波長変換層における前記蛍光体粒子の空間充填率が６３％以上であることを請求項１から８いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記蛍光体粒子は、Ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｘ（ただし、Ａは、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕのうちいずれか、Ｘは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒのうちのいずれか）により形成されていることを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記固体検出器と前記波長変換層とは、接合剤層を介して接合されているか、または、直接接するように押し当てた状態とされていることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりの前記バインダの重量が、前記固体検出器側に向かって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請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記第２の蛍光体層は、単位厚さ当たりの前記バインダの重量が、前記固体検出器側に向かって次第に大きくなるように分布していることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
14. 前記波長変換層の前記固体検出器とは反対側に、前記波長変換層を支持する支持体を備えることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
15. 前記波長変換層と前記支持体とは、加熱圧縮により接合したものであることを特徴とする請求項１４に記載の放射線画像検出装置。
16. 前記支持体は、前記波長変換層に対向する面に光反射層を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の放射線画像検出装置。
17. 前記波長変換層の周縁の側面を覆う縁貼り部材を備えることを特徴とする請求項１から１６いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。

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