JP2015096821A - シンチレータパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータ層の残像特性も含めた総合的な特性を改善できるシンチレータパネルを提供する。
【解決手段】シンチレータパネル10は、Ｘ線16を透過する支持基板11と、支持基板11に接して外部から入射したＸ線16を光に変換するシンチレータ層13とを具備する。シンチレータ層13は、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体である。シンチレータ層13は、シンチレータ層13の形成領域の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、シンチレータ層13の面内方向における蛍光体中の賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、蛍光体中の賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線を光に変換するシンチレータパネルおよびその製造方法に関する。

新世代のＸ線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスや、ＣＣＤおよびＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた平面形の放射線検出器であるＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器にＸ線を照射することにより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。

Ｘ線検出器は、放射線を光に変換するシンチレータ層を有するシンチレータパネル、およびこのシンチレータパネルによって変換された光を電気信号に変換する光電変換基板を備えている。そして、入射Ｘ線によりシンチレータ層で変換された光が光電変換基板に到達することで電荷に変換され、この電荷が出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換される。

また、シンチレータ層にハロゲン化物であるＣｓＩを用いた場合は、ＣｓＩ単体では、入射Ｘ線を可視光に変換することができないことから、一般的な蛍光体と同様に入射Ｘ線に対する光の励起を活性化させるため、賦活剤を含有させている。

Ｘ線検出器においては、光電変換基板の受光感度のピーク波長が可視光領域の４００nm〜７００nm付近に存在することから、シンチレータ層にＣｓＩを用いた場合は、入射Ｘ線により励起された光の波長が５５０nm付近となるＴｌが賦活剤として用いられている。

シンチレータ層がハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体である場合、一般的な賦活剤を含有する蛍光体と同様に、シンチレータ層の特性が賦活剤であるＴｌの濃度および濃度分布に大きな影響を受けることとなる。

賦活剤を含有するシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、賦活剤の濃度および濃度分布が適正化されていない場合は、シンチレータ層の特性劣化を招くこととなり、シンチレータ層の発光特性に関連する感度（発光効率）および残像｛ｎ回目のＸ線画像に（ｎ−１）回目以前のＸ線画像の被写体像が残留する現象｝に影響が生じることとなる。

例えば、Ｘ線画像を用いた診断においては、被写体により撮影条件が大きく異なるため｛入射Ｘ線の線量：０．００８７mGy〜０．８７mGy程度（部位によりＸ線透過率が異なるため）｝、（ｎ−１）回目のＸ線画像とｎ回目のＸ線画像の入射Ｘ線の線量に大きな差異が生じることがあり、（ｎ−１）回目とｎ回目のＸ線画像の入射Ｘ線の線量差が（ｎ−１）＞ｎの場合、（ｎ−１）回目のＸ線画像の非被写体部のシンチレータ層の発光特性が、入射Ｘ線の大きなエネルギーにより変化し、ｎ回目のＸ線画像にまで、影響が残留することによって、残像が生じることとなる。

この残像特性は、Ｘ線画像を用いた診断においては、他のシンチレータ層の特性である感度（発光効率）や解像度（ＭＴＦ）に比べても重要な特性となっている。

さらに、Ｘ線画像を用いた診断においては、通常、Ｘ線画像の中心部に被写体が配置された状態で診断することが多いため、シンチレータ層の形成領域の中心領域の特性が重要となる。

従来、感度（発光効率）や解像度（ＭＴＦ）の向上を目的として、シンチレータ層の賦活剤の濃度や濃度分布を規定しようとした提案がある。

特開２００７−２３２６３６号公報

従来、シンチレータ層の特性向上については、感度（発光効率）や解像度（ＭＴＦ）に関するものが多く、残像特性も含めた総合的な特性向上に関するものは少なかった。

本発明が解決しようとする課題は、シンチレータ層の残像特性も含めた総合的な特性を改善できるシンチレータパネルおよびその製造方法を提供することである。

本実施形態のシンチレータパネルは、放射線を透過する支持基板と、前記支持基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備し、前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体であり、前記シンチレータ層の形成領域の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、前記シンチレータ層の面内方向における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％である。

一実施形態を示すシンチレータパネルの第１の構造例の断面図である。 同上シンチレータパネルの第２の構造例の断面図である。 同上シンチレータパネルの第３の構造例の断面図である。 同上シンチレータパネルの第４の構造例の断面図である。 同上シンチレータパネルを用いた撮影装置の断面図である。 同上シンチレータパネルのシンチレータ層のＴｌ濃度と感度比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータ層のＴｌ濃度とＭＴＦ比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータ層のＴｌ濃度と残像比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータ層の積層周期と感度比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータ層の積層周期とＭＴＦ比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータ層の積層周期と残像比との相関を示すグラフである。 同上シンチレータパネルとＸ線発生源との配置関係を示す側面図である。 同上シンチレータパネルのシンチレータ層側の正面図である。 同上シンチレータパネルを用いて取得したＸ線画像であり、(a)は補正無のＸ線画像、(b)は補正有のＸ線画像である。 同上シンチレータ層の一般的な形成方法を示す模式図である。 同上シンチレータ層の中央部と周辺部とで蛍光体中の賦活剤の濃度を変化させる形成方法の一例を示す模式図である。 同上シンチレータ層の中央部と周辺部とで蛍光体中の賦活剤の濃度を変化させる形成方法の他の例を示す模式図である。 同上シンチレータ層の中央部および周辺部における蛍光体中の賦活剤の濃度を変えたシンチレータパネルのサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを示す表である。 同上シンチレータパネルのサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて取得したＸ線画像であり、(a)(b)(c)(d)(e)にサンプル毎に示すＸ線画像である。 同上シンチレータパネルのサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて取得した各特性を示す表である。 同上シンチレータパネルのサンプルＤ、Ｅを用いて取得したＸ線画像であり、(a)はサンプルＤのＸ線画像、(b)はサンプルＥのＸ線画像である。

以下、一実施形態を、図１ないし図２１を参照して説明する。

図１ないし図４にはシンチレータパネル10の基本構成について第１ないし第４の構造例を示す。

まず、図１を参照して、シンチレータパネル10の第１の構造例を説明する。シンチレータパネル10は、放射線としてのＸ線を透過する支持基板11を有し、この支持基板11上に光を反射する反射層12が形成され、この反射層12上に放射線を可視光に変換するシンチレータ層13が形成され、このシンチレータ層13上にシンチレータ層13を密閉する保護層14が積層されて形成されている。

支持基板11は、遷移金属元素よりも軽元素を主成分とし、Ｘ線の透過率がよい物質から構成されている。

反射層12は、反射率の高いＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ等の金属材料が用いられ、シンチレータ層13で発生した光を支持基板11とは反対方向へ反射させて光利用効率を高める。

シンチレータ層13は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成長法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）等の酸化物系化合物等の蛍光体を、支持基板11上に柱状に堆積させて成膜されている。そして、シンチレータ層13は、支持基板11の面方向に複数の短冊状の柱状結晶13aが形成された柱状結晶構造に形成されている。

そして、このように構成されたシンチレータパネル10において、支持基板11側からシンチレータ層13へと入射した放射線としてのＸ線（入射Ｘ線ともいう）16がこのシンチレータ層13の柱状結晶13aにて可視光17に変換され、支持基板11とは反対側のシンチレータ層13の表面（保護層14の表面）から可視光17が出射する。

また、図２にシンチレータパネル10の第２の構造例を示す。図１に示したシンチレータパネル10の第１の構造例において、反射層12を備えていないだけで、他の構成は同様である。

また、図３にシンチレータパネル10の第３の構造例を示す。図１に示したシンチレータパネル10の第１の構造例において、シンチレータ層13が柱状結晶13aをなしていないだけで、他の構成は同様である。

また、図４にシンチレータパネル10の第４の構造例を示す。図２に示したシンチレータパネル10の第２の構造例において、シンチレータ層13が柱状結晶13aをなしていないだけで、他の構成は同様である。

また、図５にはシンチレータパネル10を用いた例えばＣＣＤ−ＤＲ方式の撮影装置20を示す。撮影装置20は、筐体21を有し、この筐体21の一端にシンチレータパネル10が設置され、筐体21の内部に鏡面の反射板22および光学レンズ23が設置され、筐体21の他端に例えばＣＣＤ等の受光素子24が設置されている。そして、Ｘ線発生源（Ｘ線管）25から放射されたＸ線16がシンチレータパネル10に入射し、シンチレータ層13で変換した可視光17がシンチレータ層13の表面から出射される。このシンチレータ層13の表面にＸ線像が映し出され、このＸ線像を反射板22で反射するとともに光学レンズ23で集光して受光素子24に照射し、受光素子24でＸ線像を電気信号に変換して出力する。

そして、図１ないし図４に示される構造のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13は、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体であり、さらに次の(1)(2)(3)(4)の特徴を有している。

(1)：シンチレータ層13の形成領域の中心領域を中央部13b（図１３に２点鎖線で示す円形仮想線の内側領域）、外周領域を周辺部13c（図１３に２点鎖線で示す円形仮想線の外側領域）とした場合、シンチレータ層13の面内方向における蛍光体中の賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、蛍光体中の賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％である。

(2)：シンチレータ層13の中央部13bは、シンチレータ層13の形成領域の中心を基準とした同心円状もしくは方形状で、シンチレータ層13の形成領域の５０％以上を占める。

(3)：シンチレータ層13は、シンチレータ層13の中央部13bと周辺部13cの各領域内において、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以下であり、かつ、単位膜厚２００nm以下の領域でのシンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以下であり、均一性が維持されている。

(4)：シンチレータ層13は、ＣｓＩとＴｌＩの２つの蒸発源を用いた真空蒸着法により形成され、かつ好ましくは短冊状の柱状結晶13aの構造を有している。

ここで、図１に示される第１の構造例のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13の膜厚：３５０μm、賦活剤：Ｔｌとし、シンチレータ層13中のＴｌ濃度と各特性の相関を試験した結果を図６ないし図８に示し、また、シンチレータ層13中のＴｌ濃度を一定とした場合のシンチレータ層13の積層周期｛単位膜厚（基板１回転当りの形成膜厚）の形成周期｝と各特性の相関を試験した結果を図９ないし図１１に示す。

図６はシンチレータ層13中のＴｌ濃度と感度比との相関である。試験条件は、入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、感度比：シンチレータ層13中のＴｌ濃度が０．１mass％の場合の感度を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。そして、図６に示すように、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が１．４mass％〜１．８mass％近辺において最も感度が向上した。

図７はシンチレータ層13中のＴｌ濃度と解像度であるＭＴＦ比との相関である。試験条件は、入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、ＭＴＦ比：シンチレータ層13中のＴｌ濃度が０．１mass％の場合のＭＴＦ（at 2Lp/mm）を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。そして、図７に示すように、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が２．０mass％付近までは略一定となった。

図８はシンチレータ層13中のＴｌ濃度と残像比との相関である。試験条件は、（ｎ−１）回目とｎ回目のＸ線画像の入射Ｘ線の線量差を（ｎ−１）＞ｎとし、（ｎ−１）回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．８７mGy、被写体：鉛板（板厚３mm）、Ｘ線画像取得間隔：６０secとし、ｎ回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、被写体：無し、Ｘ線画像取得間隔：６０secとする。さらに、残像比：シンチレータ層13中のＴｌ濃度が０．１mass％の場合の残像を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。そして、図８に示すように、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が１．６mass％近辺において残像が最小レベルとなった。さらに、残像比が０．５（好ましくは０．４）以下の領域であって１．６mass％±０．４mass％の領域では、残像が確認されなかった。

図９はシンチレータ層13の積層周期と感度比との相関である。試験条件は、入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、シンチレータ層13中のＴｌ濃度：０．１mass％、感度比：シンチレータ層13の積層周期が２００nmの場合の感度を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。

図１０はシンチレータ層13の積層周期とＭＴＦ比との相関である。試験条件は、入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、シンチレータ層13中のＴｌ濃度：０．１mass％、ＭＴＦ比：シンチレータ層13の積層周期が２００nmの場合のＭＴＦ（at 2Lp/mm）を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。

図１１はシンチレータ層13の積層周期と残像比との相関である。試験条件は、（ｎ−１）回目とｎ回目のＸ線画像の入射Ｘ線の線量差を（ｎ−１）＞ｎとし、（ｎ−１）回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．８７mGy、被写体：鉛板（板厚３mm）、Ｘ線画像取得間隔：６０secとし、ｎ回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、被写体：無し、Ｘ線画像取得間隔：６０secとする。さらに、シンチレータ層13中のＴｌ濃度：０．１mass％、残像比：シンチレータ層13の積層周期が２００nmの場合の残像を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件（シンチレータ層13中のＴｌ濃度を除く）は同一である。

そして、図９ないし図１１に示すように、シンチレータ層13の積層周期が２００nm以上の領域では、各特性が劣化する傾向となった。

これは、シンチレータ層13の発光波長のピ−ク波長は５５０nm付近であるが、シンチレータ層13の母材であるＣｓＩの屈折率が１．８であるため、シンチレータ層13内を伝播する発光波長のピ−ク波長をλ1とすると、屈折率と波長との関係から、λ1＝５５０nm／１．８＝３０６nmと見なせるため、シンチレータ層13の積層周期がλ1よりも大きい場合は、シンチレータ層13の結晶性のばらつき、およびシンチレータ層13中のＴｌ濃度のばらつき等に伴う光学特性の劣化（散乱・減衰等）の影響を受ける可能性が高くなることと合致するからである。

また、図６ないし図８に示されるように、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が１．６mass％±０．４mass％の領域では、各特性が安定状態に近いため、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が変動（±１５％程度）しても、各特性の変動は小さいこととなる。

さらに、図６ないし図８に示される相関から、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が１．６mass％±０．４mass％の領域において最もシンチレータ層13の特性改善効果（特に残像特性）が大きく、かつ１．６mass％付近が最適値となるが、シンチレータ層13がハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体の場合、次の(a)(b)(c)のような特性がある。

(a)：ＣｓＩは、吸湿性が高く、大気中の水分と反応して潮解するが、ＴｌＩには吸湿性が無いため、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が高い程、シンチレータ層13の耐湿性が向上する。

(b)：ＣｓよりもＴｌの原子量が大きいことから、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が高い程、シンチレータ層13のＤＱＥ（Ｘ線吸収率）が向上するため、Ｘ線画像における量子ノイズが減少し、高ＳＮ比のＸ線画像を得ることが可能となる。

(c)：ＣｓよりもＴｌの原子量が大きいことから、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が高い程、シンチレータ層13のＤＱＥ（Ｘ線吸収率）が向上するため、透過Ｘ線による受光素子24等へのダメ−ジが軽減される。

このように、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が高い程、上記(a)〜(c)の効果が得られることとなる。

また、一般的なＤＲ方式の撮影装置20におけるシンチレータパネル10とＸ線発生源25との配置関係を図１２に示すとともに、シンチレータパネル10のシンチレータ層13側の面を図１３に示す。一般的なＤＲ方式の撮影装置20においては、通常、Ｘ線発生源25がシンチレータパネル10の中心軸上に設置されるため、シンチレータパネル10の中央部13bと周辺部13cとでは、Ｘ線発生源25からの距離と入射Ｘ線16の入射角度に相違が生じる。

ここで、シンチレータパネル10の中央部13bのS1位置および周辺部13cのS2位置におけるＸ線発生源25からの距離をL1およびL2、周辺部13cのS2位置における入射Ｘ線16の角度をθ、中央部13bのS1位置から周辺部13cのS2位置までの距離をＭとし、中央部13bのS1位置および周辺部13cのS2位置における入射Ｘ線16の強度（エネルギー）を夫々α、βとすると、入射Ｘ線16の強度はＸ線発生源25からの距離の二乗に比例して減衰するため、
β＝α・cosθ・(L1／L2)＝α・cosθ・(cosθ)²＝α・(cosθ)³
となる。なお、θ＝tan^-1(Ｍ／L1)である。

例えば、L1＝１５００、Ｍ＝３００とした場合（一般的な１７inchサイズのＤＲ方式の撮影装置20におけるＸ線発生源25とシンチレータパネル10の配置）、中央部13bのS1位置に対して周辺部13cのS2位置の入射Ｘ線16の強度は、およそ６％程度減少することとなる。

さらに、Ｘ線発生源25にもＸ線強度の分布が存在するため、一般的なＤＲ方式の撮影装置20においては、シンチレータパネル10の中央部13bに対して周辺部13cの入射Ｘ線16の強度は、およそ数％〜数十％程度減少することとなる。

また、一般的なＤＲ方式の撮影装置20におけるＸ線画像を図１４(a)(b)に示す。入射Ｘ線16の強度は、シンチレータ層13の発光に影響するため、入射Ｘ線16の強度の減少に伴い感度も減少することから、図１４(a)に示されるような入射Ｘ線16の強度分布等に伴う同心円状の感度斑（シェーディング）が生じることとなる。

このため、通常、一般的なＤＲ方式の撮影装置20においては、図１４(b)に示されるような感度斑を補正するフラットフィールド補正（Flat Field Correction）がＸ線画像に付与されることとなる。

しかし、一般的なＤＲ方式の撮影装置20において、フラットフィールド補正をＸ線画像に付与する場合、補正に伴い画像に含まれるノイズ成分も増幅されることから、補正前の感度斑が大きい程、補正後の画像のＳ／Ｎが低下し、画像のダイナミックレンジも減少することとなる。

このため、一般的なＤＲ方式の撮影装置20においては、Ｘ線画像の感度分布の一様性｛ＢＵ（Brightness Uniformity）｝が良い程、高画質なＸ線画像（高Ｓ／Ｎ、ワイドダイナミックレンジ）が得られることとなる。

図６に示されるシンチレータ層13中のＴｌ濃度と感度比の相関から、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が、１．６mass％以上の領域では、Ｔｌ濃度の増加に伴い感度が緩やかに減少する傾向がある。そのため、シンチレータ層13に上記(1)の特徴を付与すれば、シンチレータ層13の感度分布を周辺部＞中央部とすることが可能となることから、撮影装置20におけるＸ線画像のＢＵが改善されるため、シンチレータ層13の面内方向におけるＴｌ濃度分布が均一な場合に対して、高画質なＸ線画像を得ることが可能となる。

そして、Ｘ線画像を用いた診断等においては、通常、Ｘ線画像の中心部に被写体が配置された状態で診断することが多い。そのため、上記(1)の特徴のように、シンチレータ層13の形成領域の中心領域を中央部13b、外周領域を周辺部13cとした場合、シンチレータ層13中の面内方向におけるＴｌ濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、蛍光体中のＴｌ濃度を１．６mass％〜２．０mass％とすれば、シンチレータ層13の残像特性を含めた総合的な特性の改善とシンチレータパネル10の信頼性の向上が可能となる。

さらに、上記(2)の特徴のように、シンチレータ層13の中央部13bがシンチレータ層13の形成領域の５０％以上を占めることにより、Ｘ線画像を用いた診断等に適したシンチレータパネル10を提供できる。

また、蛍光体中の賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％の領域にあっても、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以内にあることが好ましい。蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％程度の変動範囲内であれば、各特性の変動は小さく影響は少ない。

さらに、シンチレータ層13の少なくとも単位膜厚２００nm以下の領域において、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、単位膜厚２００nm以下の領域においてもシンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以内であることが好ましい。

したがって、上記(3)の特徴のように、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以下であり、かつ、単位膜厚２００nm以下の領域でのシンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布が±１５％以内であることが好ましい。

ここで、シンチレータ層13の一般的な形成方法の模式図を図１５に示す。シンチレータ層13の中央部13bと周辺部13cとで蛍光体中の賦活剤の濃度を変化させる形成方法の模式図を図１６および図１７に示す。

図１５において、真空チャンバ30内に支持基板11を配置し、この支持基板11を回転させながら、真空チャンバ30内に設置されているＣｓＩの蒸発源31からの蒸発粒とＴｌＩの蒸発源32からの蒸発粒を支持基板11の積層面に蒸着する真空蒸着法により、シンチレータ層13の膜を積層形成する。

このとき、支持基板11の回転周期とＣｓＩおよびＴｌＩの蒸発とを制御すれば、シンチレータ層13の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のＴｌ濃度分布を任意に制御することができる。そのため、シンチレータ層13の形成時において、シンチレータ層13の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のＴｌ濃度分布の均一性を確保すれば、シンチレータ層13の全体の面内方向および膜厚方向のＴｌ濃度分布の均一性も確保されることとなる。

さらに、図１６に示すように、１つのＴｌＩの蒸発源32を支持基板11の中心軸上（回転中心上）に配置すること、あるいは、図１７に示すように、２つのＴｌＩの蒸発源32を用い、そのうちの１つを支持基板11の中心軸上（回転中心上）に配置することにより、シンチレータ層13の面内方向のＴｌ濃度分布を変化させることが可能となる。この形成方法により、シンチレータ層13の形成領域の中心領域を中央部13b、外周領域を周辺部13cとした場合、シンチレータ層13の面内方向における蛍光体中の賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係に形成することが可能となる。

よって、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体からなるシンチレータ層13に、上記(a)〜(c)の特性を考慮して上記(1)〜(4)の特徴を付与すれば、シンチレータ層13の残像特性を含めた総合的な特性の改善とシンチレータパネル10の信頼性の向上が可能となる。

また、図１に示される第１の構造例のシンチレータパネル10の実施例について説明する。この実施例では、シンチレータ層13の膜厚：３５０μm、シンチレータ層13の積層周期：１５０nm、賦活剤：Ｔｌ、シンチレータ層13の形成領域：４３２mm×４３２mm、シンチレータ層13の中央部13b：シンチレータ層13の形成領域の中心を基準に５０％を占める同心円状領域、シンチレータ層13の周辺部13c：シンチレータ層13の形成領域の中央部13b以外の領域、シンチレータ層13の中央部13bおよび周辺部13cの各領域においてシンチレータ層13の面内方向および膜厚方向における蛍光体中の賦活剤の濃度分布：±１５％とし、シンチレータ層13の中央部13bおよび周辺部13cの各領域における賦活剤の濃度を図１８に示すように変化させたシンチレータパネル10のサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを作成する。

これらシンチレータパネル10のサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを図５に示すＤＲ方式の撮影装置20に組み合わせ、所定の撮影条件下にて被写体を撮影し、所定の画像処理条件にて撮影画像を処理した場合のＸ線画像（ｎ回目）を図１９(a)(b)(c)(d)(e)に示すとともに、特性の結果を図２０の表に示す。図２０において、感度比、ＭＴＦ比、残像比は、シンチレータ層13中のＴｌ濃度が０．１mass％の場合を基準とした値である。

撮影条件は、（ｎ−１）回目とｎ回目のＸ線画像の入射Ｘ線の線量差を（ｎ−１）＞ｎとし、（ｎ−１）回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．８７mGy、被写体：鉛板（板厚３mm）、Ｘ線画像取得間隔：６０secとし、ｎ回目のＸ線画像では入射Ｘ線：７０kV−０．００８７mGy、被写体：無し、Ｘ線画像取得間隔：６０secとする。また、Ｘ線発生源25からシンチレータパネル10までの距離：１５００mmとする。

画像処理条件は、フラットフィールド補正：有、ウィンドウ処理：有（画像のヒストグラム平均値±５０％）とする。

図１９(a)(b)に示すように、シンチレータ層13の中央部13bおよび周辺部13cの各領域における蛍光体中の賦活剤の濃度が０．１mass％のサンプルＡおよび１．０mass％のサンプルＢでは、図１９(a)(b)に四角形破線で囲む範囲に残像が確認された。一方、図１９(c)(d)(e)に示すように、シンチレータ層13の中央部13bおよび周辺部13cの各領域における蛍光体中の賦活剤の濃度が１．２mass％のサンプルＣ、シンチレータ層13の中央部13bおよび周辺部13cの各領域における蛍光体中の賦活剤の濃度が１．６mass％のサンプルＤ、シンチレータ層13の中央部13bにおける蛍光体中の賦活剤の濃度が２．０mass％および周辺部13cにおける蛍光体中の賦活剤の濃度が１．６mass％のサンプルＥでは、図１９(c)(d)(e)に四角形破線で囲む範囲に残像は確認されなかった。なお、図１９(a)(b)(c)(d)(e)に２点鎖線で示す円形仮想線の内側がシンチレータ層13の中央部13bでの撮影領域に相当し、円形仮想線の外側がシンチレータ層13の周辺部13cでの撮影領域に相当する。

また、サンプルＤ、Ｅについて、フラットフィールド補正：無とした場合のＸ線画像を図２１(a)(b)に示す。図２１(a)(b)に示すＸ線画像の対角線の交点の位置P1において中央部の感度を測定し、中央部から対角線上の９０％の４箇所（破線で示す円と対角線との交点）の位置P2において周辺部の感度を測定し、Ｘ線画像の感度分布の一様性であるＢＵ｛ＢＵ＝ｂ／ａ・１００、ｂ：中央部の感度、ａ：周辺部の感度（４箇所の平均値）｝を求めた。

図２１(a)に示すサンプルＤの場合、ＢＵ＝６２％であるのに対して、図２１(b)に示すサンプルＥの場合、ＢＵ＝７２％であった。そのため、サンプルＥの方が、Ｘ線画像のＢＵが改善された。

したがって、シンチレータ層13に本実施形態で規定される上記(1)〜(4)の特徴を付与すれば、感度やＭＴＦも良好な状態で残像特性およびＢＵを改善できるため、シンチレータパネル10の高性能化と信頼性の向上が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 シンチレータパネル
11 支持基板
13 シンチレータ層
13b 中央部
13c 周辺部

Claims (6)

1. 放射線を透過する支持基板と、
   前記支持基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と
   を具備し、
   前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体であり、前記シンチレータ層の形成領域の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、前記シンチレータ層の面内方向における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％である
   ことを特徴とするシンチレータパネル。
2. 前記シンチレータ層の中央部は、前記シンチレータ層の形成領域の５０％以上を占める
   ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータパネル。
3. 前記シンチレータ層は、前記シンチレータ層の中央部と周辺部の各領域内において、前記シンチレータ層の面内方向および膜厚方向における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度分布が±１５％以下であり、かつ、単位膜厚２００nm以下の領域での前記シンチレータ層の面内方向および膜厚方向における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度分布が±１５％以下である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のシンチレータパネル。
4. 前記シンチレータ層は、柱状結晶構造を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のシンチレータパネル。
5. 前記支持基板は、遷移金属元素よりも軽元素を主成分とする物質から構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載のシンチレータパネル。
6. 放射線を透過する支持基板と、前記支持基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備するシンチレータパネルの製造方法であって、
   前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体であり、
   前記シンチレータ層の形成領域の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、前記シンチレータ層の面内方向における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が中央部＞周辺部の関係を有し、かつ、前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が１．６mass％〜２．０mass％となるように、ＣｓＩとＴｌとを材料源とした気相成長法により前記シンチレータ層を形成する
   ことを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。