JP2014021002A - シンチレータパネル及び放射線検出器 - Google Patents

シンチレータパネル及び放射線検出器 Download PDF

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Abstract

【課題】ガラス基板の欠けやクラックの発生を防止しつつ、可撓性を確保できるシンチレータパネル、及びこれを用いた放射線検出器を提供する。
【解決手段】シンチレータパネル２Ａでは、厚さ１５０μｍ以下のガラス基板１１が支持体となっていることにより、優れた放射線透過性及び可撓性が得られる。また、このシンチレータパネル２Ａでは、ガラス基板１１の表面全体を覆うように有機樹脂層１２が形成されている。これにより、ガラス基板１１が補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。さらに、ガラス基板１１の側面１１ｃからの迷光を防止できるほか、表面全体に有機樹脂層１２が形成されることで、シンチレータ層１３を形成した後の内部応力によるガラス基板１１の反りの抑制が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シンチレータパネル及び放射線検出器に関する。
従来のシンチレータパネルとして、例えば特許文献１に記載のものがある。この従来の構成では、シンチレータ層の支持体として０．０５ｍｍのガラス基板が用いられている。また、筐体の外部からの力を緩和する緩衝材と、シンチレータ層よりも剛性の高い高剛性部材とが筐体とシンチレータ層との間に配置されている。
また、特許文献２に記載のシンチレータパネルでは、ポリイミド系樹脂膜又はポリパラキシリレン膜で被覆されたグラファイト基板が支持体として用いられている。さらに、特許文献３に記載のシンチレータパネルでは、アモルファスカーボンなどからなる基板の全面がポリパラキシリレン膜などの中間膜で覆われている。
特開２００６−５８１２４号公報 国際公開ＷＯ２００９／０２８２７５号パンフレット 特開２００７−２７９０５１号公報
例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パネルといった固体検出器に適用するシンチレータパネルでは、固体検出器に対する形状の追従性を満足し得る可撓性が要求される。また、ＴＦＴパネルの熱膨張係数とシンチレータパネルの基板の熱膨張係数との間に差があると、動作時の熱によってシンチレータパネルの基板上の細かい傷やシンチレータ層１３を蒸着によって形成する場合に生じる異常成長部によってＴＦＴパネルとの間に生じる傷が受光面に対して移動し、キャリブレーションの手間が煩雑になるという問題が生じるおそれがある。
このような可撓性の問題や熱膨張係数の問題を解決するためには、例えば厚さが１５０μｍ以下の極薄ガラスをシンチレータパネルの基板として用いることが考えられる。しかしながら、極薄ガラスを用いる場合、ガラスの端部（エッジ部分）が衝撃に対して脆く、欠けやクラックの発生が問題となる。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、ガラス基板の欠けやクラックの発生を防止しつつ、可撓性を確保できるシンチレータパネル、及びこれを用いた放射線検出器を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明に係るシンチレータパネルは、放射線透過性を有する厚さ１５０μｍ以下のガラス基板と、ガラス基板の表面全体を覆うように形成された第１の有機樹脂層と、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板の一面側に形成されたシンチレータ層と、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板と共にシンチレータ層の全体を覆うように形成された耐湿性の保護層と、を備えたことを特徴としている。
このシンチレータパネルでは、厚さ１５０μｍ以下のガラス基板が支持体となっていることにより、優れた放射線透過性及び可撓性が得られ、熱膨張係数の問題も緩和できる。また、このシンチレータパネルでは、ガラス基板の表面全体を覆うように第１の有機樹脂層が形成されている。これにより、ガラス基板が補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。さらに、ガラス基板の側面からの迷光を防止できるほか、表面全体に第１の有機樹脂層が形成されることで、ガラス基板の反りの抑制が可能となる。
また、上記のシンチレータパネルにおいて、第１の有機樹脂層は、ポリパラキシリレン及びポリ尿素から選択されてもよい。
また、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板の他面側と保護層との間に樹脂フィルム層が貼り付けられていることが好ましい。この場合、樹脂フィルム層によってガラス基板を一層補強できる。また、樹脂フィルム層がガラス基板の他面側にあることで、シンチレータ層の内部応力をキャンセルでき、ガラス基板の反りをより効果的に抑制できる。
また、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板の一面側とシンチレータ層との間に樹脂フィルム層が貼り付けられていることが好ましい。この場合、樹脂フィルム層によってガラス基板を一層補強できる。また、ガラス基板の他面側への光の透過性が保たれ、解像度を維持できる。
また、上記のシンチレータパネルにおいて、樹脂フィルム層は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、及びＰＩから選択されてもよい。
また、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板の他面側と側面側とを覆うように第２の有機樹脂層が形成されていることが好ましい。これにより、ガラス基板が更に補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生をより効果的に抑制できる。さらに、ガラス基板の他面側と側面側とに第２の有機樹脂層が形成されることで、迷光の防止効果及びガラス基板の反りの抑制効果を一層高めることができる。
また、第１の有機樹脂層が形成されたガラス基板の一面側と側面側とを覆うように第２の有機樹脂層が形成されていることが好ましい。これにより、ガラス基板が更に補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生をより効果的に抑制できる。また、ガラス基板の他面側と側面側とに第２の有機樹脂層が形成されることで、迷光の防止効果が高められる一方、ガラス基板の他面側への光の透過性が保たれ、解像度を維持できる。
また、上記のシンチレータパネルにおいて、第２の有機樹脂層は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びフッ素樹脂から選択されてもよい。
また、本発明に係る放射線検出器は、上記のシンチレータパネルと、保護層が形成されたシンチレータ層に対向して配置された受光素子と、を備えたことを特徴としている。
この放射線検出器では、厚さ１５０μｍ以下のガラス基板がシンチレータパネルの支持体となっていることにより、優れた放射線透過性及び可撓性が得られ、熱膨張係数の問題も緩和できる。また、この放射線検出器では、ガラス基板の表面全体を覆うように第１の有機樹脂層が形成されている。これにより、ガラス基板が補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。さらに、ガラス基板の側面からの迷光を防止できるほか、表面全体に第１の有機樹脂層が形成されることで、ガラス基板の反りの抑制が可能となる。
本発明によれば、ガラス基板の欠けやクラックの発生を防止しつつ、可撓性を確保できる。
本発明の第１実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るシンチレータパネル及び放射線検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。同図に示すように、放射線検出器１Ａは、シンチレータパネル２Ａに受光素子３を固定することによって構成されている。受光素子３は、例えばガラス基板上にフォトダイオード（ＰＤ）と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とを配列してなるＴＦＴパネルである。
受光素子３は、シンチレータパネル２Ａにおける後述のシンチレータ層１３に対して受光面３ａが対向するようにして、シンチレータパネル２Ａの一面側に貼り付けられている。なお、受光素子３としては、ＴＦＴパネルのほか、ＣＣＤなどのイメージセンサをファイバオプティクプレート（ＦＯＰ：数ミクロンの光ファイバを束にした光学デバイスであり、例えば、浜松ホトニクス社製Ｊ５７３４）を介して接続したものを用いることもできる。
シンチレータパネル２Ａは、支持体となるガラス基板１１と、ガラス基板１１を保護する有機樹脂層（第１の有機樹脂層）１２と、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータ層１３と、シンチレータ層１３を湿気から保護する耐湿性の保護層１４とによって構成されている。
ガラス基板１１は、例えば厚さが１５０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下の極薄の基板である。ガラス基板１１の厚さが極薄となっていることにより、十分な放射線透過性と可撓性が得られ、受光素子３の受光面３ａに貼り付けを行う際のシンチレータパネル２Ａの追従性が確保されている。
有機樹脂層１２は、例えばポリパラキシレンやポリ尿素などを気相堆積（例えば蒸着）することにより、ガラス基板１１の全面を覆うように形成されている。有機樹脂層１２の厚さは、例えば１００μｍ程度となっている。
シンチレータ層１３は、例えばＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長及び堆積させることにより、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１の一面１１ａ側に形成されている。シンチレータ層１３の厚さは、例えば２５０μｍとなっている。シンチレータ層１３は、吸湿性が高く、露出したままにしておくと空気中の湿気によって潮解してしまうおそれがある。このため、シンチレータ層１３には耐湿性の保護層１４が必要となっている。
保護層１４は、例えばポリパラキシリレンなどをＣＶＤ法などの気相堆積法を用いて成長させることにより、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１と共にシンチレータ層１３を覆うように形成されている。保護層１４の厚さは、例えば１０μｍ程度となっている。
以上のような構成を有する放射線検出器１Ａでは、ガラス基板１１側から入射した放射線がシンチレータ層１３において光に変換され、受光素子３によって検出される。シンチレータパネル２Ａでは、厚さ１５０μｍ以下のガラス基板１１が支持体となっていることにより、優れた放射線透過性及び可撓性が得られる。
ガラス基板１１が十分な可撓性を有することにより、シンチレータパネル２Ａを受光素子３の受光面３ａに貼り付ける際の形状の追従性を満足できる。また、受光素子３としてＴＦＴパネルを用い、受光面３ａがガラス製のパネルである場合、受光面３ａの熱膨張係数とシンチレータパネル２Ａのガラス基板１１の熱膨張係数とを一致させることができる。このため、動作時の熱によってガラス基板１１上の細かい傷やシンチレータ層１３を蒸着によって形成する場合に生じる異常成長部によってＴＦＴパネルとの間に生じる傷が受光面３ａに対して移動してしまうことを防止でき、キャリブレーションの手間が煩雑になることも回避できる。
また、このシンチレータパネル２Ａでは、ガラス基板１１の表面全体を覆うように有機樹脂層１２が形成されている。これにより、ガラス基板１１が補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。このことは、製造時や使用時のハンドリング性の向上にも寄与する。さらに、ガラス基板１１の側面１１ｃからの迷光を防止できるほか、表面全体に有機樹脂層１２が形成されることで、シンチレータ層１３を形成した後の内部応力によるガラス基板１１の反りの抑制が可能となる。ガラス基板１１の反りの抑制効果は、ガラス基板１１が１０ｃｍ×１０ｃｍ程度の小型の基板である場合に特に顕著となる。
また、ガラス基板１１の表面全体を覆うように有機樹脂層１２が形成されていることで、シンチレータ層１３を形成する際に好適な表面エネルギー及び表面粗さとなるように、ガラス基板１１の表面状態を調整することも可能となる。
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。同図に示すように、第２実施形態に係る放射線検出器１Ｂ，１Ｃは、シンチレータパネル２Ｂ，２Ｃにおいて、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１の外側に樹脂フィルム層１６が更に配置されている点で、第１実施形態と異なっている。
より具体的には、図２（ａ）に示す例では、樹脂フィルム層１６は、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１において、シンチレータ層１３が形成される面の反対面（他面１１ｂ）側にラミネータ等を用いることによって貼り付けられている。また、図２（ｂ）に示す例では、樹脂フィルム層１６は、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１において、シンチレータ層１３が形成される面（一面１１ａ）側にラミネータ等を用いることによって貼り付けられている。
樹脂フィルム層１６は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート)、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＣＯＰ（ポリオレフィン系）、ＰＩ（ポリイミド）から選択される。樹脂フィルム層１６の厚さは、例えば有機樹脂層１２と同様に１００μｍ程度となっている。また、樹脂フィルム層１６の縁部は、ガラス基板１１の縁部と一致しているか、僅かにはみ出る程度となっていることが好ましい。
このような構成においても、上記実施形態と同様に、有機樹脂層１２によってガラス基板１１が補強されているので、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。また、ガラス基板１１の側面１１ｃからの迷光を防止できるほか、表面全体に有機樹脂層１２が形成されることで、ガラス基板１１の反りの抑制が可能となる。
さらに、これらの放射線検出器１Ｂ，１Ｃによれば、樹脂フィルム層１６の追加によってガラス基板１１が更に補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生をより確実に抑制できる。図２（ａ）のように、樹脂フィルム層１６をガラス基板１１の他面１１ｂ側に配置する場合には、シンチレータ層１３の内部応力をキャンセルでき、ガラス基板１１の反りをより効果的に抑制できる。また、図２（ｂ）に示すように、樹脂フィルム層１６をガラス基板１１の一面１１ａ側に配置する場合には、ガラス基板１１の他面１１ｂ側への光の透過性が保たれ、受光素子３側への反射が減衰する結果、解像度を維持できる。
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る放射線検出器の構成を示す断面図である。同図に示すように、第３実施形態に係る放射線検出器１Ｄ，１Ｅは、シンチレータパネル２Ｄ，２Ｅにおいて、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１の外側に有機樹脂層（第２の有機樹脂層）１７が更に配置されている点で、第１実施形態と異なっている。
より具体的には、図３（ａ）に示す例では、有機樹脂層１７は、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１において、シンチレータ層１３が形成される面の反対面（他面１１ｂ）と側面１１ｃとを覆うように形成されている。また、図３（ｂ）に示す例では、有機樹脂層１７は、有機樹脂層１２が形成されたガラス基板１１において、シンチレータ層１３が形成される面（一面１１ａ）と側面１１ｃとを覆うように形成されている。
有機樹脂層１７としては、例えばシリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂などを用いることができる。また、有機樹脂層１７の形成方法としては、例えばスピンコート法などによる塗布が挙げられる。有機樹脂層１７の厚さは、例えば有機樹脂層１２と同様に１００μｍ程度となっている。
このような構成においても、上記実施形態と同様に、有機樹脂層１２によってガラス基板１１が補強されているので、エッジ部分の欠けやクラックの発生を抑制できる。また、ガラス基板１１の側面１１ｃからの迷光を防止できるほか、表面全体に有機樹脂層１２が形成されることで、ガラス基板１１の反りの抑制が可能となる。
さらに、これらの放射線検出器１Ｄ，１Ｅによれば、有機樹脂層１７の追加により、ガラス基板１１が更に補強され、エッジ部分の欠けやクラックの発生をより確実に抑制できる。図３（ａ）のように、ガラス基板１１の他面１１ｂと側面１１ｃとを覆うように有機樹脂層１７を形成する場合には、側面１１ｃからの迷光の防止効果及びガラス基板１１の反りの抑制効果を一層高めることができる。また、図３（ｂ）のように、ガラス基板１１の一面１１ａと側面１１ｃとを覆うように有機樹脂層１７を形成する場合には、側面１１ｃからの迷光の防止効果が高められる一方、ガラス基板１１の他面１１ｂ側への光の透過性が保たれ、受光素子３側への反射が減衰する結果、解像度を維持できる。
１Ａ〜１Ｅ…放射線検出器、２Ａ〜２Ｅ…シンチレータパネル、３…受光素子、１１…ガラス基板、１１ａ…一面、１１ｂ…他面、１１ｃ…側面、１２…有機樹脂層（第１の有機樹脂層）、１３…シンチレータ層、１４…保護層、１６…樹脂フィルム層、１７…有機樹脂層（第２の有機樹脂層）。

Claims (9)

  1. 放射線透過性を有する厚さ１５０μｍ以下のガラス基板と、
    前記ガラス基板の表面全体を覆うように形成された第１の有機樹脂層と、
    前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板の一面側に形成されたシンチレータ層と、
    前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板と共に前記シンチレータ層を覆うように形成された耐湿性の保護層と、を備えたことを特徴とするシンチレータパネル。
  2. 前記第１の有機樹脂層は、ポリパラキシリレン及びポリ尿素から選択されることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータパネル。
  3. 前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板の他面側と前記保護層との間に樹脂フィルム層が貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレータパネル。
  4. 前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板の一面側と前記シンチレータ層との間に樹脂フィルム層が貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレータパネル。
  5. 前記樹脂フィルム層は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、及びＰＩから選択されることを特徴とする請求項３又は４に記載のシンチレータパネル。
  6. 前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板の他面側と側面側とを覆うように第２の有機樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレータパネル。
  7. 前記第１の有機樹脂層が形成された前記ガラス基板の一面側と側面側とを覆うように第２の有機樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレータパネル。
  8. 前記第２の有機樹脂層は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びフッ素樹脂から選択されることを特徴とする請求項６又は７に記載のシンチレータパネル。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のシンチレータパネルと、
    前記保護層が形成された前記シンチレータ層に対向して配置された受光素子と、を備えたことを特徴とする放射線検出器。
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