JP2014066671A - 放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータの破損を防止することができるＩＳＳ型の放射線画像検出装置を提供する。
【解決手段】筐体１４内に、Ｘ線の入射側から、光電変換パネル２１、シンチレータ２０、カバー体２７、回路基板１２が収容されている。光電変換パネル２１には、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置されている。シンチレータ２０は、ヨウ化セシウムを含有し、光電変換パネル２１に蒸着されており、Ｘ線を可視光に変換する。カバー体２７は、モールド樹脂で形成され、シンチレータ２０を覆うように光電変換パネル２１に接着されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線画像を検出する放射線画像検出装置に関する。

近年、医療分野において、画像診断を行うために、放射線源から被写体（患者）の撮影部位に向けて放射され、撮影部位を透過した放射線（例えば、Ｘ線）を検出して電荷に変換し、この電荷に基づいて撮影部位の放射線画像を表す画像データを生成する放射線画像検出装置が用いられている。この放射線画像検出装置には、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式のものと、放射線を一旦可視光に変換し、この可視光を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は、放射線を吸収して可視光に変換するシンチレータ（蛍光体層）と、可視光を検出して電荷に変換する光電変換パネルとを有する。シンチレータには、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリニウムオキサイドサルファ（ＧＯＳ）が用いられている。光電変換パネルは、ガラス製の絶縁性基板の表面に薄膜トランジスタ及びフォトダイオードがマトリクス状に配列されたものである。

ＣｓＩは、ＧＯＳに比べて製造コストが高いものの、放射線から可視光への変換効率が高く、かつ柱状結晶構造を有し、光ガイド効果により画像データのＳＮ比が向上することから、特にハイエンド向けの放射線画像検出装置のシンチレータとして用いられている。

ＣｓＩをシンチレータとして用いた放射線画像検出装置には、シンチレータを蒸着した蒸着基板と光電変換パネルとを、シンチレータが光電変換パネルに対向するように粘着層を介して貼り付ける貼り付け方式と、シンチレータを光電変換パネルに直接蒸着する直接蒸着方式とが知られている。貼り付け方式は、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルに近接し、この先端部から放出された可視光が効率良く光電変換パネルに入射するため、高解像度の放射線画像が得られる。しかし、貼り付け方式は、蒸着基板が必要であり、製造工程数が多くなるため、高コストである。

一方、直接蒸着方式は、蒸着基板が不要であり、製造工程数が少ないため、低コストである。この直接蒸着方式では、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルとは反対側に配置されるため、放射線画像の画質は、貼り付け方式の場合よりはやや劣るが、シンチレータをＧＯＳで形成する場合よりは優れる。このため、直接蒸着方式は、性能面とコスト面とのバランスが良い。

しかし、直接蒸着方式では、シンチレータを光電変換パネルに蒸着する際に、一部の箇所で柱状結晶が異常成長し、この異常成長した柱状結晶（以下、異常成長結晶という）の先端部が、シンチレータの表面から大きく突出することが知られている（特許文献１参照）。この異常成長結晶は、例えば、光電変換パネルの表面上に凸状等に局所的に変形した欠陥が生じ、この欠陥を起点として柱状結晶が成長したものであり、光電変換パネルから離れるに連れて、欠陥の大きさよりも大きく広がる。

特許文献１では、シンチレータは、光電変換パネルより放射線源側に配置されている。シンチレータには、柱状結晶の先端部側から放射線が入射し、先端部の付近で放射線が吸収されて可視光の発光が生じる。このように、光電変換パネルより放射線源側にシンチレータを配置する構成は、ＰＳＳ（Penetration Side Sampling）型と呼ばれている。

このＰＳＳ型では、柱状結晶の先端部側から放射線が入射するため、異常成長結晶が存在する場合には、異常成長結晶の先端部で発光が生じる。異常成長結晶の先端部は、大きく広がっているため、発光量が大きく、放射線画像に画像欠陥が生じる。このため、光電変換パネルにシンチレータを蒸着した後、異常成長結晶の先端部を加圧等の方法で押しつぶして、画像欠陥を低減することが行われている。

直接蒸着方式の放射線画像検出装置において、ＰＳＳ型とは逆に、光電変換パネルをシンチレータより放射線源側に配置し、放射線源から放射され、光電変換パネルを透過した放射線をシンチレータに入射させるＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）型が知られている（特許文献２〜４参照）。このＩＳＳ型では、シンチレータは、放射線入射側の光電変換パネルに近い領域で発光するため、光電変換パネルでの受光効率が高まり、画質及び輝度に優れる放射線画像が得られる。

特開２００６−０５２９８０号公報 特開２０１２−１０５８７９号公報 特開２００１−３３０６７７号公報

特許文献２、３に記載の直接蒸着方式のＩＳＳ型の放射線画像検出装置では、光電変換パネル側からシンチレータに放射線が入射するため、異常成長結晶が存在する場合でも、異常成長結晶の先端部までは放射線が届きにくく、この先端部での発光量は小さい。したがって、ＩＳＳ型では、異常成長結晶による画像欠陥が生じにくいため、異常成長結晶の先端部を押しつぶす必要はない。

しかしながら、異常成長結晶の先端部は、シンチレータの表面から突出しているため、シンチレータ及び光電変換パネルを収容する筐体に荷重が加わると、異常成長結晶の先端部が筐体等に接触して押しつぶされ、これにより異常成長結晶の周囲に存在する正常な柱状結晶が破損するという問題がある。

本発明は、シンチレータの破損を防止することができるＩＳＳ型の放射線画像検出装置を提供す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、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルと、この光電変換パネルに蒸着され、ヨウ化セシウムを含有し、放射線を可視光に変換するシンチレータと、このシンチレータを覆うように光電変換パネルに固着されたカバー体と、放射線が光電変換パネルを通過してシンチレータに入射するように、光電変換パネル、シンチレータ、カバー体を収容する筐体と、を備えることを特徴とする。

なお、カバー体は、一体形成されており、光電変換パネルのシンチレータが蒸着された表面に接着されていることが好ましい。このカバー体は、モールド樹脂により形成されていることが好ましい。

また、カバー体は、光電変換パネルに接着され、シンチレータの側部を囲う枠状部と、この枠状部に接着され、シンチレータの放射線入射側とは反対側を覆う板状部とで構成してもよい。この枠状部は、光電変換パネルのシンチレータが蒸着された表面に接着されていることが好ましい。

また、カバー体は、光電変換パネルの外部端子を閉じ込めるように光電変換パネルに接着されており、この枠状部には、外部端子に接続されたフレキシブルプリント基板を挿通するための挿通孔が形成されていてもよい。この枠状部はモールド樹脂により形成され、板状部はガラスにより形成されていることが好ましい。

また、シンチレータは、非柱状結晶層と、この非柱状結晶層上に形成された複数の柱状結晶とを有し、非柱状結晶層は光電変換パネルに密着していることが好ましい。このシンチレータの周囲を覆う封止膜を備えることが好ましい。この封止膜とカバー体との間に隙間が設けられていることが好ましい。

また、複数の柱状結晶の先端部から放出された可視光を反射する光反射膜を備えることが好ましい。また、複数の柱状結晶の先端部を覆う保護膜を備え、光反射膜は保護膜上に形成されており、封止膜は光反射膜上を覆っていることが好ましい。

また、筐体は、モノコック構造であることが好ましい。また、画素は、可視光を電荷に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードにより生成された電荷を読み出すためのスイッチング素子とを有することが好ましい。

また、光電変換パネルの放射線の入射側とは反対側に、可視光を透過させる透光性基板を備え、シンチレータは、透光性基板に蒸着されていることが好ましい。この透光性基板は、ＯＰＳフィルムにより形成されていることが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置によれば、シンチレータを覆うように光電変換パネルに固着されたカバー体を備えるので、シンチレータの破損を防止することができる。

Ｘ線画像検出装置の一部破断斜視図である。 Ｘ線画像検出装置の断面図である。 カバー体の斜視図である。 ＦＰＤの断面図である。 光電変換パネルの構成を示す回路図である。 撮影時のＸ線画像検出装置の配置例を説明する説明図である。 Ｘ線画像検出装置の第１の変形例を示す断面図である。 Ｘ線画像検出装置の第２の変形例を示す断面図である。 Ｘ線画像検出装置の第３の変形例を示す断面図である。 Ｘ線画像検出装置の第４の変形例を示す断面図である。 Ｘ線画像検出装置の第５の変形例を示す断面図である。 柱状結晶の先端部に形成した金属薄膜を示す断面図である。

図１において、Ｘ線画像検出装置１０は、フラットパネル検出器（ＦＰＤ）１１と、回路基板１２と、制御ユニット１３と、これらを収容する筐体１４により構成されている。筐体１４は、Ｘ線の透過性が高く、軽量で耐久性の高い炭素繊維強化樹脂（カーボンファイバー）により一体形成されたモノコック構造である。

筐体１４の１つの側面には開口（図示せず）が形成され、この開口を塞ぐように蓋部材（図示せず）が形成されている。Ｘ線画像検出装置１０の製造時には、この開口からＦＰＤ１１、回路基板１２、制御ユニット１３が筐体１４内に挿入される。

この筐体１４の上面１４ａは、Ｘ線源６０（図６参照）から放射され、被写体（患者）６１（図６参照）を透過したＸ線が照射される照射面である。

Ｘ線画像検出装置１０は、従来のＸ線フィルムカセッテと同様に可搬性を有し、Ｘ線フィルムカセッテに代えて用いることが可能であるため、電子カセッテと称されている。

筐体１４内には、照射面１４ａ側から順に、ＦＰＤ１１、回路基板１２が配置されている。回路基板１２は、信号処理等を行う集積回路（ＩＣ）チップが搭載されており、筐体１４に固定されている。制御ユニット１３は、筐体１４内の短手方向に沿った一端側に配置されている。

制御ユニット１３は、マイクロコンピュータやバッテリ（いずれも図示せず）を収容している。このマイクロコンピュータは、有線または無線の通信部（図示せず）を介して、Ｘ線源６０と接続されたコンソール（図示せず）と通信して、ＦＰＤ１１の動作を制御する。

図２において、ＦＰＤ１１は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ２０と、この可視光を電荷に変換する光電変換パネル２１を有している。Ｘ線画像検出装置１０は、ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）型であり、光電変換パネル２１は、シンチレータ２０よりＸ線の入射側に配置されている。シンチレータ２０は、光電変換パネル２１を透過したＸ線を吸収して可視光を発生する。光電変換パネル２１は、シンチレータ２０から放出された可視光を受光し、光電変換を行って電荷を生成する。

光電変換パネル２１は、そのＸ線入射側が、ポリイミド等からなる接着層２２を介して筐体１４の照射面１４ａ側に貼り付けられている。

シンチレータ２０は、光電変換パネル２１の表面２１ａ上にタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着することにより形成されている。シンチレータ２０は、複数の柱状結晶２０ａと非柱状結晶層２０ｂとからなり、光電変換パネル２１側に非柱状結晶層２０ｂが形成されている。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂから結晶成長したものであり、非柱状結晶層２０ｂとは反対側に先端部２０ｃを有する。

柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂ上に複数形成されており、各柱状結晶２０ａは、隣接する柱状結晶２０ａと空気層を介して離間している。柱状結晶２０ａは、屈折率が約１．８１と、空気層の屈折率（約１．０）より大きいため、光ガイド効果を備えている。この光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内で発生した可視光の大部分は、発生した柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを介して光電変換パネル２１に入射する。

光電変換パネル２１の表面２１ａに凸状等に局所的に変形した欠陥２３が存在する場合には、この欠陥２３上に蒸着されるＣｓＩ：Ｔｌは、蒸着時に異常成長し、径及び長さが正常な柱状結晶２０ａより大きい異常成長結晶２０ｄが生じることがある。異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅは、シンチレータ２０の表面から光電変換パネル２１とは反対側の方向に突出する。

各柱状結晶２０ａの先端部２０ｃを覆うように、保護膜２４が形成されている。この保護膜２４は、ホットメルト樹脂により形成されている。ホットメルト樹脂は、水や溶剤を含まず、室温で固体であり、１００％不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂である。保護膜２４は、光反射性微粒子を含有している。光反射性微粒子としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル等の金属微粒子や、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の金属酸化物を用いることができる。保護膜２４は、例えば、光反射性微粒子を分散させたホットメルト樹脂を溶融し、塗布装置を用いてシンチレータ２０の表面に塗布することにより形成される。

保護膜２４の表面には、アルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる光反射膜２５が形成されている。この光反射膜２５は、ラミネート等の方法で保護膜２４上に貼り付けられている。保護膜２４及び光反射膜２５は、柱状結晶２０ａの先端部２０ｃから放出された可視光を反射して、柱状結晶２０ａに戻す機能を有しており、Ｘ線の電荷への変換効率を向上させる。

この光反射膜２５上及びシンチレータ２０の側面を覆うように、アルミニウム等の金属で形成された封止膜２６が形成されている。この封止膜２６の端部は、接着層２６ａを介して光電変換パネル２１の表面２１ａに接着されている。接着層２６ａは、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型接着剤で形成されている。封止膜２６の端部に紫外線硬化型接着剤を塗布して表面２１ａに当接させ、この状態を保ったまま光電変換パネル２１を介して紫外線を照射することで、紫外線硬化型接着剤が硬化して封止膜２６の端部が表面２１ａに接着する。

封止膜２６で封止されたシンチレータ２０を、光電変換パネル２１との間で囲うように、カバー体２７が設けられている。図３に示すように、カバー体２７は、上面に開口２７ａが形成された箱形状である。光電変換パネル２１は、カバー体２７の上端部２７ｂに接着層２７ｃを介して接着され、開口２７ａを覆っている。カバー体２７は、モールド樹脂により一体形成されている。このモールド樹脂は、半導体封止材料として用いられるエポキシ樹脂等を主剤とするものである。カバー体２７及び光電変換パネル２１は、シンチレータ２０より剛性が高く、シンチレータ２０を保護している。

また、カバー体２７の底面２７ｄとシンチレータ２０との間には、間隔Ｄの隙間２８が設けられている。この間隔Ｄは、カバー体２７が、封止膜２６に接触して、シンチレータ２０（特に、異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅ）を押圧することがないように、異常成長結晶２０ｄの想定される最大限の長さを考慮して設定されている。また、温度変化等でシンチレータ２０に反りが生じた場合でも封止膜２６がカバー体２７に接触することがないように、使用温度範囲等も考慮して間隔Ｄが設定されている。

回路基板１２は、カバー体２７のＸ線入射側とは反対側に配置されている。回路基板１２は、筐体１４の側部１４ｂに固設された固定部１４ｃにビスや接着剤等で固着されている。

回路基板１２と光電変換パネル２１とは、フレキシブルプリント基板２９を介して電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２９は、いわゆるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）ボンディング法により、光電変換パネル２１の端部に設けられた外部端子２１ｂに接続されている。

フレキシブルプリント基板２９には、光電変換パネル２１を駆動するためのゲートドライバ２９ａや、光電変換パネル２１から出力された電荷を電圧信号に変換するチャージアンプ２９ｂがＩＣチップとして搭載されている。回路基板１２には、チャージアンプ２９ｂにより変換された電圧信号に基づいて画像データを生成する信号処理部１２ａや、画像データを記憶する画像メモリ１２ｂがＩＣチップとして搭載されている。

図４において、光電変換パネル２１は、無アルカリガラス等のガラスで形成された絶縁性基板３０と、この上に配列された複数の画素３１を有する。絶縁性基板３０の厚みは、Ｘ線透過性を向上させるために、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

各画素３１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２と、このＴＦＴ３２に接続されたフォトダイオード（ＰＤ）３３とを有する。ＰＤ３３は、シンチレータ２０により生成された可視光を光電変換して電荷を発生し、これを蓄積する。ＴＦＴ３２は、ＰＤ３３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である。

ＴＦＴ３２は、逆スタガ型であり、ゲート電極３２ｇ、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、及び活性層３２ａを有する。ゲート電極３２ｇは、絶縁性基板３０上に形成されている。また、絶縁性基板３０上には、各画素３１の電荷の蓄積容量を増加させるために、グランド電圧が付与される電荷蓄積用電極３４が形成されている。

絶縁性基板３０上には、ゲート電極３２ｇ及び電荷蓄積用電極３４を覆うように、窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）等からなる絶縁膜３５が形成されている。この絶縁膜３５上には、ゲート電極３２ｇに対向するように、活性層３２ａが配置されている。ソース電極３２ｓ及びドレイン電極３２ｄは、活性層３２ａ上に所定間隔だけ離して配置されている。ドレイン電極３２ｄは、その一部が絶縁膜３５上に延在し、絶縁膜３５を介して電荷蓄積用電極３４と対向して、キャパシタ３４ａを構成している。

ゲート電極３２ｇ、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、電荷蓄積用電極３４は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）で形成されている。活性層３２ａは、アモルファスシリコンで形成されている。そして、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、及び活性層３２ａを覆うように、絶縁膜３５上には、窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）等からなるＴＦＴ保護膜３６が形成されている。

このＴＦＴ保護膜３６上には、ＴＦＴ３２による凹凸構造をなくすように、表面が平坦な第１の平坦化膜３７が形成されている。この第１の平坦化膜３７は、有機材料を塗布することにより形成されたものである。第１の平坦化膜３７及びＴＦＴ保護膜３６には、ドレイン電極３２ｄと対向する位置にコンタクトホール３８が形成されている。ＰＤ３３は、コンタクトホール３８を介してＴＦＴ３２のドレイン電極３２ｄに接続している。ＰＤ３３は、下部電極３３ａ、半導体層３３ｂ、上部電極３３ｃにより形成されている。

下部電極３３ａは、コンタクトホール３８内を覆い、かつＴＦＴ３２上を覆うように、第１の平坦化膜３７上に形成されており、ドレイン電極３２ｄに接続されている。この下部電極３３ａは、アルミニウム（Ａｌ）や酸化スズインジウム（ＩＴＯ）で形成されている。半導体層３３ｂは、下部電極３３ａ上に積層されている。半導体層３３ｂは、ＰＩＮ型のアモルファスシリコンであり、下から順にｎ^＋層、ｉ層、ｐ^＋層が積層されたものである。上部電極３３ｃは、半導体層３３ｂ上に形成されている。この上部電極３３ｃは、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）や酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）などの透光性の高い材料で形成されている。

このＰＤ３３及び第１の平坦化膜３７上には、ＰＤ３３による凹凸構造をなくすように、表面が平坦な第２の平坦化膜３９が形成されている。この第２の平坦化膜３９は、第１の平坦化膜３７と同様に、有機材料を塗布することにより形成されたものである。

第２の平坦化膜３９には、上部電極３３ｃを露呈させるようにコンタクトホール４０が形成されている。そして、このコンタクトホール４０を介して上部電極３３ｃに共通電極配線４１が接続されている。共通電極配線４１は、各ＰＤ３３の上部電極３３ｃに共通に接続されており、バイアス電圧を上部電極３３ｃに印加するために用いられる。上部電極３３ｃは、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）で形成されている。

第２の平坦化膜３９及び共通電極配線４１上には、保護絶縁膜４２が形成されている。保護絶縁膜４２は、ＴＦＴ保護膜３６と同様に、窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）等で形成されている。

第２の平坦化膜３９の外側の絶縁性基板３０上には、前述の外部端子２１ｂが設けられている。外部端子２１ｂは、絶縁性基板３０上に形成された端子電極４３と、絶縁膜３５及びＴＦＴ保護膜３６に形成されたコンタクトホール４４を覆うように設けられた金属膜４５とで形成されている。

シンチレータ２０は、第２の平坦化膜３９の平坦面上に、保護絶縁膜４２を介して形成されている。具体的には、保護絶縁膜４２上に、非柱状結晶層２０ｂがＣＶＤ法により蒸着されている。この非柱状結晶層２０ｂは、複数の粒子状の結晶からなり、結晶間の空隙が少ない（空間充填率が高い）ため、保護絶縁膜４２との間で高い密着性を有する。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂを基礎として結晶成長されたものである。柱状結晶２０ａの径は、その長手方向に沿ってほぼ均一であり、６μｍ程度である。

シンチレータ２０の厚みは、Ｘ線の吸収率を向上させるために、４００μｍ以上であることが好ましい。

また、前述のように、光電変換パネル２１の表面に欠陥２３が存在する場合には、この欠陥２３上に異常成長結晶２０ｄが生じている。

前述のように、各柱状結晶２０ａの先端部２０ｃを覆うように、保護膜２４が形成されており、この保護膜２４の表面上に光反射膜２５が形成されている。そして、シンチレータ２０の周囲には、封止膜２６が形成されている。

図５において、画素３１は、絶縁性基板３０上に２次元マトリクス状に配列されている。各画素３１には、前述のように、ＴＦＴ３２、ＰＤ３３、及びキャパシタ３４ａが含まれている。各画素３１は、ゲート配線５０とデータ配線５１とに接続されている。ゲート配線５０は、行方向に延在し、列方向に複数配列されている。データ配線５１は、列方向に延在し、ゲート配線５０と交わるように、行方向に複数配列されている。ゲート配線５０は、ＴＦＴ３２のゲート電極３２ｇに接続されている。データ配線５１は、ＴＦＴ３２のドレイン電極３２ｄに接続されている。

ゲート配線５０の一端は、ゲートドライバ２９ａに接続されている。データ配線５１の一端は、チャージアンプ２９ｂに接続されている。ゲートドライバ２９ａは、各ゲート配線５０に順にゲート駆動信号を与え、各ゲート配線５０に接続されたＴＦＴ３２をオンさせる。ＴＦＴ３２がオンすると、ＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに蓄積された電荷がデータ配線５１に出力される。

チャージアンプ２９ｂは、データ配線５１に出力された電荷を積算して電圧信号に変換する。信号処理部１２ａは、チャージアンプ２９ｂから出力された電圧信号にＡ／Ｄ変換やゲイン補正処理等を施して画像データを生成する。画像メモリ１２ｂは、フラッシュメモリなどからなり、信号処理部１２ａにより生成された画像データを記憶する。画像メモリ１２ｂに記憶された画像データは、有線や無線の通信部（図示せず）を介して外部に読み出し可能である。

次に、Ｘ線画像検出装置１０の作用を説明する。Ｘ線画像検出装置１０を用いて撮影を行うには、図６に示すように、撮影者（例えば、放射線技師）は、Ｘ線画像検出装置１０上に被写体６１を載置し、被写体６１に対向するようにＸ線源６０を配置する。

撮影者は、コンソールを操作してＸ線源６０及びＸ線画像検出装置１０に撮影開始を指示する。そうすると、Ｘ線源６０からＸ線が射出され、被写体６１を透過したＸ線がＸ線画像検出装置１０の照射面１４ａに照射される。照射面１４ａに照射されたＸ線は、接着層２２、光電変換パネル２１を順に通過して、シンチレータ２０に入射する。

シンチレータ２０は、入射したＸ線を吸収して可視光を発生する。シンチレータ２０での可視光の発生は、主に、柱状結晶２０ａ内の非柱状結晶層２０ｂ側で生じる。柱状結晶２０ａ内で発生した可視光は、光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを通過して光電変換パネル２１に入射する。また、柱状結晶２０ａ内を先端部２０ｃの方向に伝搬し、先端部２０ｃから射出された可視光は、保護膜２４及び光反射膜２５によって反射されて柱状結晶２０ａ内に戻り、非柱状結晶層２０ｂを通過して光電変換パネル２１に入射する。

光電変換パネル２１に入射した可視光は、画素３１毎にＰＤ３３により電荷に変換され、ＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに電荷が蓄積される。Ｘ線源６０からのＸ線照射が終了すると、ゲートドライバ２９ａにより、ゲート配線５０を介してＴＦＴ３２のゲート電極３２ｇに順にゲート駆動信号が印加される。これにより、行方向に並んだＴＦＴ３２が列方向に順にオンとなり、オンとなったＴＦＴ３２を介してＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに蓄積された電荷がデータ配線５１に出力される。

データ配線５１に出力された電荷は、チャージアンプ２９ｂにより電圧信号に変換されて信号処理部１２ａに入力される。信号処理部１２ａにより、全画素３１分の電圧信号に基づいて画像データが生成され、画像メモリ１２ｂに記憶される。

この撮影の際に、図６において二点鎖線で示すように、Ｘ線画像検出装置１０が被写体６１からの荷重によって僅かに撓むことがある。筐体１４は、モノコック構造であり、軽量化に優れる反面、耐荷重性が低いため、撓みやすい。Ｘ線画像検出装置１０は、ＩＳＳ型であり、光電変換パネル２１が照射面１４ａ側に配置されているため、被写体６１からの荷重は、筐体１４を介して光電変換パネル２１に作用する。

光電変換パネル２１が撓むとシンチレータ２０も撓むが、シンチレータ２０は、カバー体２７によって保護されているため、回路基板１２に接触して破損することはない。また、カバー体２７の底面２７ｄとシンチレータ２０との間には、間隔Ｄの隙間２８が設けられているため、異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅに接触せず、先端部２０ｅを押しつぶすことはない。これにより、画像欠陥の少ないＸ線画像が得られる。

なお、上記実施形態では、シンチレータ２０の周囲に封止膜２６を設けているが、シンチレータ２０は、カバー体２７及び光電変換パネル２１によって封止されているため、封止膜２６は必ずしも設ける必要はない。

また、上記実施形態では、図２に示すように、回路基板１２がカバー体２７から離間しているが、図７に示すように、回路基板１２を、接着層７０を介してカバー体２７に接着してもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、光電変換パネル２１を筐体１４に接着しているが、図８に示すように、光電変換パネル２１と筐体１４との間に基板７１を設けてもよい。基板７１は、第１の接着層７２を介して光電変換パネル２１に接着されており、第２の接着層７３を介して筐体１４に接着されている。基板７１の材料としては、緩衝性を有する樹脂や、剛性が高く補強板として機能するカーボン等が好ましい。このように基板７１を設けることにより、筐体１４から光電変換パネル２１に加わる荷重が緩和される。

また、上記実施形態では、図２及び図３に示すように、モールド樹脂により一体形成されたカバー体２７を用いているが、図９に示すように、枠状部８１と板状部８２とで構成されたカバー体８０を用いてもよい。枠状部８１は、上記実施形態のカバー体２７の底部に開口を設けた形状であり、シンチレータ２０の側部を囲っている。枠状部８１の断面形状はＬ字状である。このＬ字状の屈曲部の内側に板状部８２が接着されている。板状部８２は、シンチレータ２０のＸ線入射側とは反対側を覆っている。

カバー体８０は、上面が開放された箱形状であり、枠状部８１の上端部が接着層８３を介して光電変換パネル２１の表面２１ａに接着されている。枠状部８１は、モールド樹脂により形成されている。板状部８２は、ガラスにより形成されている。このガラスとして、Ｘ線遮蔽性を有する鉛（Ｐｂ）を含有するＰｂガラスを用いることが好ましい。

図９では、回路基板１２がカバー体８０から離間しているが、回路基板１２を、カバー体８０（特に、枠状部８１）に接着してもよい。また、光電変換パネル２１と筐体１４との間に、荷重を緩和するための基板を設けてもよい。

また、図１０に示すように、上部及び下部が屈曲した角括弧状の断面を有する枠状部９１と、板状部９２とで構成されたカバー体９０を用いてもよい。枠状部９１の下部の屈曲部の内側には、板状部９２が接着されている。枠状部９１の上部の屈曲部の内側には、光電変換パネル２１が接着されている。すなわち、板状部９２と光電変換パネル２１とは、同一の平面形状でかつ同一の大きさであり、周囲が枠状部９１に接着されている。

枠状部９１は、モールド樹脂により形成されている。板状部９２は、Ｐｂガラス等のガラスにより形成されている。枠状部９１は、その上端部が接着層９３を介して筐体１４に接着されている。

光電変換パネル２１の外部端子２１ｂが、光電変換パネル２１とカバー体９０とで閉じられた空間内に存在するため、枠状部９１には、フレキシブルプリント基板２９を挿通するための挿通孔９１ａが形成されている。フレキシブルプリント基板２９は、挿通孔９１ａを介して外部端子２１ｂと回路基板１２とを接続している。

この例においても、回路基板１２を、カバー体９０（特に、枠状部９１）に接着してもよい。また、光電変換パネル２１と筐体１４との間に、荷重を緩和するための基板を設けてもよい。

また、上記実施形態では、光電変換パネル２１にシンチレータ２０を直接蒸着しているが、図１１に示すように、光電変換パネル２１の放射線入射側とは反対側に透光性基板１００を貼り付け、この透光性基板１００上にシンチレータ２０を蒸着してもよい。透光性基板１００は、接着層１０１を介して光電変換パネル２１に貼り付けられている。カバー体２７は、接着層２７ｃを介して透光性基板１００に接着されている。

シンチレータ２０で発生された可視光は、透光性基板１００及び接着層１０１を通過して光電変換パネル２１に入射するため、透光性基板１００及び接着層１０１は、可視光に対して高い透光性を有することが好ましい。透光性基板１００の材料として、透明ポリイミド、ポリアルレート樹脂、ＯＰＳ（Oriented Polystyrene Sheet）フィルム、アラミドなどを用いることができる。また、透光性基板１００は、シンチレータ２０の蒸着基板として用いられるため、蒸着温度に耐えうる耐熱性を有するものが好ましい。ＯＰＳフィルムは、２５０℃程度の耐熱性を有しているため、透光性基板１００の材料として最も好ましい。また、接着層１０１の材料としては、透光性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。

接着層１０１は、補修の際などに、光電変換パネル２１と、シンチレータ２０が蒸着された透光性基板１００とを容易に分離可能なように粘着材や解体性接着剤で形成してもよい。さらに、接着層１０１を設けず、透光性基板１００を光電変換パネル２１に押し当てた状態として、筐体１４などに固定してもよい。

図１１では、カバー体２７を透光性基板１００に接着しているが、光電変換パネル２１に接着してもよい。

また、上記実施形態では、シンチレータ２０の保護膜２４上に光反射膜２５を形成し、この光反射膜２５上に封止膜２６を形成しているが、これに代えて、保護膜２４上に封止膜を形成し、この封止膜上に光反射膜を形成してもよい。また、図１２に示すように、柱状結晶２０ａの先端部２０ｃに、光反射性を有するアルミニウム等の金属薄膜１１０を蒸着し、この金属薄膜１１０が形成された先端部２０ｃを覆うようにホットメルト樹脂で保護膜１１１を形成してもよい。

また、上記実施形態では、回路基板１２を固定部１４ｃに固着させているが、筐体１４内に挿入レールを設け、筐体１４の側面に設けられた開口（図示せず）から挿入レールを用いて回路基板１２を筐体１４内に挿入させ、この挿入レール上の所定位置に回路基板１２を固定してもよい。この固定方法として、開口に対向する筐体１４内の部分に位置決め部材を設け、この位置決め部材で回路基板１２を位置決めしたうえで固定することが好ましい。同様に、光電変換パネル２１とシンチレータ２０を筐体１４内に挿入して固定してもよい。

また、上記実施形態では、ＴＦＴ３２の活性層３２ａをアモルファスシリコンにより形成しているが、これに代えて、非晶質酸化物（例えば、Ｉｎ−Ｏ系）、有機半導体材料、カーボンナノチューブなどにより形成してもよい。

また、上記実施形態では、ＰＤ３３の半導体層３３ｂをアモルファスシリコンにより形成しているが、これに代えて、有機光電変換材料（例えば、キナクリドン系有機化合物やフタロシアニン系有機化合物）により形成してもよい。アモルファスシリコンは、幅広い吸収スペクトルを持つが、有機光電変換材料は、可視域にシャープな吸収スペクトルを持つため、シンチレータ２０で発光された可視光以外の電磁波を吸収することが殆どなく、ノイズを抑制することができる。

また、上記実施形態では、シンチレータ２０とカバー体２７との間に隙間２８が設けられているが、この隙間２８に、緩衝材等を充填してもよい。

また、上記実施形態では、カバー体２７をモールド樹脂で形成しているが、このモールド樹脂にカーボンブラック等を混ぜることや、外表面に遮光性シートを貼り付けることにより、カバー体２７を遮光性としてもよい。これにより、万が一、外部から筐体１４内に光が入射した場合に、シンチレータ２０及びＰＤ３３に光が入射することを防止することができる。

また、カバー体２７を形成するモールド樹脂に導電性粒子を混ぜることや、外表面に導電性シートを貼り付けることにより、カバー体２７に電磁シールド性を持たせることも好ましい。これにより、回路基板１２や外部からの電磁ノイズがＰＤ３３に伝搬するのを遮蔽することができる。

なお、上記した各変形例は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせてもよい。また、上記実施形態では、放射線としてＸ線を用いているが、γ線やα線等、Ｘ線以外の放射線を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、可搬型の放射線画像検出装置である電子カセッテを例に挙げて本発明を説明しているが、本発明は、立位型や臥位型の放射線画像検出装置や、マンモグラフィ装置等にも適用可能である。

１０ Ｘ線画像検出装置
２０ シンチレータ
２０ａ 柱状結晶
２０ｂ 非柱状結晶層
２０ｄ 異常成長結晶
２１ 光電変換パネル
２４ 保護膜
２５ 光反射膜
２６ 封止膜
２７，８０，９０ カバー体
２８ 隙間
３１ 画素
８１，９１ 枠状部
８２，９２ 板状部
９１ａ 挿通孔
１００ 透光性基板

Claims (16)

1. 光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルと、
   前記光電変換パネルに蒸着され、ヨウ化セシウムを含有し、放射線を可視光に変換するシンチレータと、
   前記シンチレータを覆うように前記光電変換パネルに固着されたカバー体と、
   放射線が前記光電変換パネルを通過して前記シンチレータに入射するように、前記光電変換パネル、前記シンチレータ、前記カバー体を収容する筐体と、
   を備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記カバー体は、一体形成されており、前記光電変換パネルの前記シンチレータが蒸着された表面に接着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. 前記カバー体は、モールド樹脂により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記カバー体は、前記光電変換パネルに接着され、前記シンチレータの側部を囲う枠状部と、前記枠状部に接着され、前記シンチレータの放射線入射側とは反対側を覆う板状部とで構成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。
5. 前記枠状部は、前記光電変換パネルの前記シンチレータが蒸着された表面に接着されてい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. 前記カバー体は、前記光電変換パネルの外部端子を閉じ込めるように前記光電変換パネルに接着されており、
   前記枠状部には、前記外部端子に接続されたフレキシブルプリント基板を挿通するための挿通孔が形成されてい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。
7. 前記枠状部はモールド樹脂により形成され、前記板状部はガラスにより形成されていることを特徴とする請求項４から６いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記シンチレータは、非柱状結晶層と、この非柱状結晶層上に形成された複数の柱状結晶とを有し、前記非柱状結晶層は前記光電変換パネルに密着していることを特徴とする請求項２から７いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記シンチレータの周囲を覆う封止膜を備えることを特徴とする請求項８に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記封止膜と前記カバー体との間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記複数の柱状結晶の先端部から放出された可視光を反射する光反射膜を備えることを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記複数の柱状結晶の先端部を覆う保護膜を備え、
    前記光反射膜は前記保護膜上に形成されており、前記封止膜は前記光反射膜上を覆っていることを特徴とする請求項１１に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記筐体は、モノコック構造であ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。
14. 前記画素は、可視光を電荷に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより生成された電荷を読み出すためのスイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１から１３いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
15. 前記光電変換パネルの放射線の入射側とは反対側に、可視光を透過させる透光性基板を備え、
    前記シンチレータは、前記透光性基板に蒸着されていることを特徴とする請求項１から１４いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
16. 前記透光性基板は、ＯＰＳフィルムにより形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の放射線画像検出装置。

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