JP2015175730A - 放射線検出装置の修復方法及び製造方法、並びに撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】発光が異常な異常部を含まないシンチレータ層を有する放射線検出装置の製造に有利な技術を提供する。【解決手段】 シンチレータ層に発光が異常な異常部を含む放射線検出装置の修復方法は、前記異常部を含む前記シンチレータ層の一部を除去する除去工程と、前記一部を除去することによって形成された前記シンチレータ層の欠損部にシンチレータ粒子、バインダー及び該バインダーの溶媒を含むペーストを充填する充填工程と、前記充填されたペーストを平坦化する平坦化工程と、前記ペーストを加熱して前記ペースト中の前記溶媒を除去する加熱工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、放射線検出装置の修復方法及び製造方法、並びに撮像システムに関する。

従来のＸ線を検出するＸ線検出器に用いられるシンチレータ層として、ヨウ化セシウム、酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）が挙げられる。ＧＯＳシンチレータ層とフォトダイオードアレイを貼合わせたＸ線検出器は、比較的低コストであるが、中間層が介在することにより、光伝達効率が低下するといった問題がある。そのため、フォトダイオードアレイ上にＧＯＳシンチレータ層を直接塗布することにより中間層を介さないで光伝達効率を向上させる直接塗布構成が検討されている。

特許文献１では、有機バインダー中に分散させたシンチレータの微粒子を含むシンチレータ層を光検出器の受光面に塗布されたＸ線検出器とその製造方法が提案されている。また、特許文献２では、感圧接着剤を含む結合剤組成物中に分散された、発光する粒子状の材料を含むシンチレータ素子と、フォトセンサのアレイとを備えたデジタルＸ線撮影用検出器が提案されている。前記シンチレータ素子が、前記フォトセンサのアレイ、又は、前記フォトセンサのアレイに光を導く光ファイバアレイのいずれかに、直接接着され且つ光学的に接触していることを特徴としている。

特開２０１１-２２１４２号公報 特開２０１１-１１７９６６号公報

ＧＯＳシンチレータに代表されるシンチレータ粒子を含むシンチレータをスリットコートなどで直接センサパネルに塗布して形成した場合、形成されたシンチレータ層の一部に異常部が発生する場合がある。この異常部の形成要因としては、基板上に存在していた異物、あるいは塗布直後のシンチレータ層に付着した異物や、シンチレータ粒子の凝集などが挙げられる。異物またはシンチレータ粒子の凝集による異常部がシンチレータ層に存在すると、異常部で発光しなかったり、異常発光が生じたりすることがある。このような異常部が発生した場合には、従来技術では、シンチレータ層全体を剥離してシンチレータを再塗布していた。その結果、従来技術では、シンチレータ層全体の剥離とシンチレータの再塗布に伴うコスト増が生じていた。

そのため、シンチレータの膜全体を剥離せずに、異常部のみを部分的に修復する方法の確立が望まれていた。

本発明は、発光が異常な異常部を含まないシンチレータ層を有する放射線検出装置の製造に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、光を検出するセンサ部を含むセンサパネルと、入射した放射線を光に変換するシンチレータ粒子及びバインダーを含み前記センサパネルの上に配置されたシンチレータ層と、を備え、前記シンチレータ層に発光が異常な異常部を含む放射線検出装置の修復方法であって、前記異常部を含む前記シンチレータ層の一部を除去する除去工程と、前記一部を除去することによって形成された前記シンチレータ層の欠損部にシンチレータ粒子、バインダー及び該バインダーの溶媒を含むペーストを充填する充填工程と、前記充填されたペーストを平坦化する平坦化工程と、前記ペーストを加熱して前記ペースト中の前記溶媒を除去する加熱工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、発光が異常な異常部を含まないシンチレータ層を有する放射線検出装置の製造に有利な技術を提供することができる。

本発明に係る放射線検出装置の一例を示す概略断面図。 シンチレータ層の形成製造方法を説明する図。 実施例１を説明する概略図。 実施例２を説明する概略図。 実施例３を説明する概略図。 実施例４を説明する概略図。 実施例５を説明する概略図。 実施例６を説明する図。

以下、本発明の放射線検出装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１は放射線検出装置の断面図である。図１の（ａ）に示すように、基板１０６の上に光を検出する複数の光電変換素子（センサ部）１０５を有するセンサパネル１０３上に、センサ保護層１０４を介してシンチレータ層（蛍光体層）１００が配置されている。シンチレータ層１００は、シンチレータ（蛍光体）粒子１０１とそのバインダー１０２とを含む。

図１の（ｂ）に示すように、シンチレータ層１００の上には、絶縁層１１１、反射層１１０が形成されている。絶縁層１１１は、反射層１１０とシンチレータ層１００との間で電気化学的腐食が発生することを抑制するものであり、ポリパラキシリレン等の有機絶縁材料やＳｉＯ２等の無機絶縁材料が使用されうる。反射層１１０は、シンチレータ層１００で発生した光をセンサパネル１０３側に反射させるものであり、銀、Ａｌ等の高い光反射率と高い放射線透過率の材料が使用されうる。反射層１１０、絶縁層１１１、シンチレータ層１００は、粘着層１０９を介してシンチレータ保護層１０８によって基板１０６上に封止されてシンチレータパネル１０７を構成する。シンチレータ保護層１０８は、シンチレータ層１００を外部環境、特に湿度から保護するものであり、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂等の水分透過率の低い材料が使用されうる。センサパネル１０３上には、フレキシブル配線板等の外部配線１１２が設置される。

シンチレータ粒子１０１の材料としては、賦活剤として微量のテルビウム（Ｔｂ）が添加された酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）を用いる。本発明ではシンチレータ層１００を形成するシンチレータ粒子１０１の粒径は２５μｍ以下、かつ粒度分布中央値が２μｍ以上１２μｍ未満であることが望ましい。またシンチレータ層１００を形成するシンチレータは、耐湿性や発光効率、熱プロセス耐性、残光性といった点から、一般式Ｍｅ_２Ｏ_２Ｓ：Ｒｅで示される金属酸硫化物であることが望ましい。ここで、ＭｅはＬａ、Ｙ、Ｇｄのいずれか、またＲｅはＴｂ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｍの少なくとも１つである。

更にシンチレータ層１００を形成するバインダー１０２は、光電変換素子の耐湿保護といった観点から、有機溶媒に溶解するものが使用される。例えば、後段のプロセスでベークアウトする必要がないため有機溶媒に可溶でかつチクソトロピックな特性を有するセルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルブチラール溶剤系グレードなどのポリビニルアセタール系樹脂が使用される。セルロース系樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロースが、アクリル系樹脂としては、ポリメチルメタアクリレートが使用される。またバインダー１０２は、２種類以上の組み合わせであっても構わない。バインダー１０２がシンチレータ粒子１０１を覆う膜厚が薄すぎると、接着面積が小さくなり、その分接着力も小さくなってしまう。そのため、バインダー１０２の膜厚は、少なくとも０.００５μｍが必要である。しかし、バインダー１０２の膜厚が大きすぎると、シンチレータ粒子１０１間を通って移動する光を遮断し、感度を低下させてしまう。したがって、接着力、感度の両面から、有効画素領域上に分布しているシンチレータ層１００中におけるバインダー１０２の膜厚が決定される。センサパネル１０３は、基板１０６に形成されたセンサ部１０５を保護するセンサ保護層１０４を含みうる。

シンチレータ層１００の製造方法について以下に説明する。まず、図２の（ａ）に示されるようにセンサ部１０５が形成された基板１０６の上にポリイミドからなる保護膜材料を塗布しこれを２００℃で硬化させることによってセンサ保護層１０４を形成する。続いて、図２の（ｂ）に示されるように、センサ保護層１０４の上に粒子状のシンチレータ層１００を形成する。シンチレータ層１００を形成する場合には、溶媒にバインダー１０２を溶かしたビヒクルにシンチレータ粒子１０１を混合し、分散させたシンチレータペーストを作製し、シンチレータペーストを真空脱泡する。シンチレータ層１００をＧＯＳの堆積層で形成する場合には、例えば、溶媒としてブチルカルビトールアセテートとターピネオールとの共溶媒を、バインダー１０２としてポリビニルブチラールを使用し得る。ビヒクルを構成するバインダー１０２と溶媒との組み合わせの例を、表１に示す。その後、スリットコーターにてシンチレータペーストを塗工して溶媒を１３０℃で乾燥することによって除去してシンチレータ層１００を形成する。

このようにして形成されたシンチレータ層１００に発光が異常な異常部が存在する場合に、シンチレータ層１００の異常部１１３，１１４を含むシンチレータ層の一部を除去してシンチレータ層１００を修復する修復方法について図３〜７を用いて以下説明する。図３〜７において、工程（ｂ）〜（ｃ）は、異常部を含むシンチレータ層の一部を除去する除去工程である。工程（ｅ）、（ｉ）は、異常部が除去された欠損部１００’にシンチレータのペースト（第２ペースト）１１６を充填する充填工程である。ペースト１１６は、シンチレータ粒子、バインダー及びバインダーの溶媒を含む。工程（ｇ）は、ペースト１１６が充填された欠損部１００’の表面Ｓを平坦化する平坦化工程である。工程（ｈ）は、充填されたペーストを加熱してペースト１１６中の溶媒を除去する加熱工程である。

＜実施例１＞
図３を用いて実施例１の修復方法について詳細に説明する。図３の（ａ）は上述の通りに作製したシンチレータ層１００中に異物１１３あるいはシンチレータ粒子の凝集体１１４を有する放射線検出装置の断面図である。センサ部（複数の光電変換素子）１０５を有する基板１０６上にセンサ保護層１０４を介してシンチレータ層１００が形成されている。

工程（ｂ）で、シンチレータ層１００上に存在する異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４の周辺に、シンチレータ層１００を形成するときに使用したペーストの溶媒１１５を接触させてシンチレータ層１００中のバインダー１０２を溶解する。溶媒１１５は、例えば、ブチルカルビトールアセテートとターピネオールとの混合物である。この滴下した溶媒１１５によって、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４周辺のバインダー１０２を溶解させる。その後、工程（ｃ）で、溶解し、柔らかくなった異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を含む部分をピンセットまたはスパチュラで取り除く。図３の（ｄ）は、除去工程（ｂ）〜（ｃ）が行われた後の放射線検出装置の様子を示している。

次に、工程（ｅ）で、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を含む部分を除去することによって生じた欠損部１００’に新たにシンチレータのペースト１１６を充填する。実施例１では、充填用のペースト（第２ペースト）１１６として、シンチレータ層１００を形成するために使用されたシンチレータのペースト（第１ペースト）と同じ材料のものを使用する。シンチレータ層１００に特性むらの発生や、欠損部１００’の表面Ｓからのペースト１１６の侵入を防ぐために、ペースト１１６に含まれるシンチレータ粒子の粒径は、シンチレータ層１００を形成するのに用いたシンチレータ粒子１０１と同程度としうる。充填工程（ｆ）で充填されたペースト１１６により盛り上がった部位を平坦化し、加熱工程（ｈ）で、充填されたペースト１１６を１３０℃で加熱し、溶媒を除去する。

＜実施例２＞
図４を用いて実施例２について説明する。実施例１と同様の工程によって異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を除去する。したがって、図４の（ａ）〜（ｄ）は、図３の（ａ）〜（ｄ）と同じである。実施例２では、次に塗布工程（ｉ）で、欠損部１００’の表面Ｓに撥油剤１１７を塗布する。撥油剤１１７は、例えば、フッ素系樹脂である。欠損部１００’との界面Ｓに撥油剤１１７の被膜を形成することによって、充填用のペースト１１６に含まれる溶媒が界面Ｓからシンチレータ層１００の内部に侵入することを防ぐことができる。例えば、充填用のペースト１１６が溶媒としてブチルカルビトールアセテートとターピネオールとを使用するとき、当該溶媒がバインダーとしてのポリビニルブチラールを溶解しながらシンチレータ層１００内に侵入することを防止し得る。撥油剤１１７を塗布した後の、ペースト１１６の充填工程、充填されたペースト１１６の平坦化工程、充填されたペースト１１６の加熱工程を含む工程（ｅ）〜（ｈ）は、実施例１と同様である。加熱工程で形成されたシンチレータ層１００は、異常部を含む一部が除去され欠損部が存在していたシンチレータ層の残部と充填されたペースト１１６によって形成されたシンチレータとの境界Ｓに撥油剤１１７の層を含んでいる。

＜実施例３＞
図５を用いて実施例３について説明する。実施例１と同様の工程によって異物１１３またはシンチレータ凝集体１１４を除去する。実施例１では、充填用の（第２）ペースト１１６として、シンチレータ層１００を形成するために使用された（第１）ペーストと同じ材料を含むものを使用した。そのため、充填用のペースト１１６中の溶媒がシンチレータ層１００中のバインダーを溶解して充填用のペースト１１６がシンチレータ層１００内に侵入することがありえた。

そこで、実施例３では、充填用のペーストとして、シンチレータ層１００中のバインダーを溶解しない組成のペースト１１８を使用することで、充填用のペースト１１８のシンチレータ層１００内への侵入を防止する。したがって、実施例３では、充填用のペースト（第２ペースト）１１８中に使用される溶媒とバインダーとの組み合わせは、シンチレータ層１００を形成するために使用されたペースト（第１ペースト）と異なる。使用される充填用のペーストの違いを除き、ペースト１１８の充填工程、充填されたペースト１１８の平坦化工程、平坦化されたペースト１１８の加熱工程を含む工程（ｅ）〜（ｈ）は、実施例１と同様である。

実施例３で使用可能な第１ペーストとその第１ペースト中のバインダーを溶解しない第２ペーストの組成の組合せの例を表２〜６に示す。加熱工程で形成されたシンチレータ層１００は、欠損部が存在していた第１ペースト１１６によって形成されたシンチレータ層と第２ペースト１１８によって形成されたシンチレータとの境界Ｓを有している。

＜実施例４＞
図６を用いて実施例４について説明する。まず、工程（ａ）で、シンチレータ層１００上に存在する異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４の周辺に粘着物１１９を付着する。続いて、工程（ｂ）〜（ｃ）で、この粘着物１１９を引き剥がすことによって、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を含む異常部を粘着物１１９と共にシンチレータ層１００から剥がし取る。実施例４では、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を取り除くのに、実施例１のようにピンセットまたはスパチュラを使用しない。したがって、実施例４では、ピンセットまたはスパチュラを使用することに伴うセンサ保護層１０４や基板１０６の損傷が発生することを回避し得る。異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を除去したあとの、シンチレータのペースト１１６の充填工程、充填されたペースト１１６の表面の平坦化工程、平坦化されたペースト１１６の加熱工程を含む工程（ｅ）〜（ｈ）は、実施例１と同様である。

＜実施例５＞
図７を用いて実施例５について説明する。図７の（ａ）は、第１ペースト１２０を基板１０６上にスリットコートした直後の、第１ペースト１２０が未乾燥である状態の放射線検出装置の断面図である。この未乾燥状態の第１ペースト１２０内に存在する異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４をスパチュラあるいはピンセットを用いて除去する（図７の（ｂ））。図７の（ａ）〜（ｂ）の状態では、第１ペースト１２０は、溶媒を含んで柔軟である。したがって、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４を含む部分を容易に除去することができる。そのため、溶媒１１５を滴下して異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４とその周囲を溶解させる手間を省くことができる。工程（ｃ）で、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４が除去されて欠損部１００’が残った状態の第１ペースト１２０を加熱して欠損部１００’を有するシンチレータ層１００を生成する。加熱後の工程（ｄ）で、この欠損部１００’に対し、実施例１〜３に示されるいずれかの操作を用いて第２ペースト１１６を充填する。その後、工程（ｅ）で第２ペースト１１６を平坦化し、工程（ｆ）で、第２ペーストを加熱して、異物１１３およびシンチレータ粒子の凝集体１１４のない平坦なシンチレータ層１００を形成する。

なお、実施例５では、工程（ｃ）で、異物１１３またはシンチレータ粒子の凝集体１１４が除去されて欠損部１００’が残った状態の第１ペースト１２０を加熱して欠損部１００’を有するシンチレータ層１００を生成した。しかし、工程（ｃ）では、第１ペースト１２０を加熱せずに、工程（ｆ）で、第２ペーストとともに第１ペーストを加熱して、シンチレータ層１００を形成してもよい。

＜実施例６＞
実施例６は、実施例１〜５で製造された異物１１３およびシンチレータ粒子の凝集体１１４のない放射線検出装置を含む撮像システムに関する。図８に示すように、Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０で発生した放射線（Ｘ線）６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置（イメージセンサ）６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータ層（シンチレータ）１００は発光し、この発光をセンサパネル１０３のセンサ部（光電変換素子）１０５が光電変換して、電気的情報を得る。この電気的情報は、デジタルに変換され、信号処理部（イメージプロセッサ）６０７０により画像処理され、表示部（ディスプレイ）６０８０によって観察できる。

また、イメージプロセッサ６０７０により画像処理された情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０等の伝送処理部により遠隔地へ転送できる。したがって、イメージプロセッサ６０７０により画像処理された情報は、別の場所のドクタールームなどの表示部（ディスプレイ）６０８１に表示したり、光ディスク等の記録部に保存したりすることができ、遠隔地の医師によって診断可能である。また、イメージプロセッサ６０７０により画像処理された情報は、フィルムプロセッサ６１００によりフィルム６２１０に記録することもできる。

本発明の放射線検出装置は、医療用の放射線検出装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析、検査用途の装置への応用が可能である。

Claims (15)

1. 光を検出するセンサ部を含むセンサパネルと、入射した放射線を光に変換するシンチレータ粒子及びバインダーを含み前記センサパネルの上に配置されたシンチレータ層と、を備え、前記シンチレータ層に発光が異常な異常部を含む放射線検出装置の修復方法であって、
   前記異常部を含む前記シンチレータ層の一部を除去する除去工程と、
   前記一部を除去することによって形成された前記シンチレータ層の欠損部にシンチレータ粒子、バインダー及び該バインダーの溶媒を含むペーストを充填する充填工程と、
   前記充填されたペーストを平坦化する平坦化工程と、
   前記ペーストを加熱して前記ペースト中の前記溶媒を除去する加熱工程と、
   を含むことを特徴とする修復方法。
2. 前記異常部は、異物または前記シンチレータ粒子の凝集体を含むことを特徴とする請求項１に記載の修復方法。
3. 前記除去工程は、前記シンチレータ層の前記一部に溶媒を接触させて該一部のバインダーを溶解し、該バインダーが溶解された一部を前記シンチレータ層から除去することを特徴とする請求項１または２に記載の修復方法。
4. 前記充填工程で使用するペーストは、前記シンチレータ層を形成するときに使用したペーストと同じであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の修復方法。
5. 前記充填工程で使用するペーストの溶媒は、前記シンチレータ層を形成するバインダーを溶解しないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の修復方法。
6. 前記除去工程は、前記シンチレータ層の前記一部の表面に粘着物を付着し、該粘着物を剥ぎ取ることによって前記一部を前記シンチレータ層から除去することを特徴とする請求項１または２に記載の修復方法。
7. 前記除去工程で形成された前記シンチレータ層の欠損部の表面に撥油剤を塗布する塗布工程を前記充填工程の前に含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の修復方法。
8. 放射線検出装置の製造方法であって、
   光を検出するセンサ部を含むセンサパネルの上に、入射した放射線を光に変換するシンチレータ粒子、バインダー及び該バインダーの溶媒を含む第１ペーストを塗布してシンチレータ層を形成する形成工程と、
   発光が異常な異常部を含む前記シンチレータ層の一部を除去する除去工程と、
   前記一部を除去することによって形成された前記シンチレータ層の欠損部にシンチレータ粒子、バインダー及び該バインダーの溶媒を含む第２ペーストを充填する充填工程と、
   前記充填された第２ペーストを平坦化する平坦化工程と、
   前記第２ペーストを加熱して前記第２ペースト中の溶媒を除去する加熱工程と、
   を含むことを特徴とする製造方法。
9. 前記異常部は、異物または前記シンチレータ粒子の凝集体を含むことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
10. 前記第１ペーストと前記第２ペーストとは同じであることを特徴とする請求項８または９に記載の製造方法。
11. 前記除去工程と前記充填工程との間に前記第１ペーストを加熱して前記第１ペースト中の溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の製造方法。
12. 前記加熱工程で、前記第２ペーストに加えて前記第１ペーストを加熱して前記第１ペーストおよび前記第２ペースト中の溶媒を除去する工程を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の製造方法。
13. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の修復方法により修復され、前記異常部を含む前記一部が除去されたシンチレータ層の残部と前記ペーストから形成されたシンチレータとの境界を有するシンチレータ層を含む放射線検出装置と、
    前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    前記放射線を発生させるための放射線源と、
    を備えることを特徴とする撮像システム。
14. 前記境界は、撥油剤の層で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の撮像システム。
15. 請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、前記異常部を含む前記一部が除去されたシンチレータ層の残部と前記ペーストから形成されたシンチレータとの境界を有するシンチレータ層を含む放射線検出装置と、
    前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    前記放射線を発生させるための放射線源と、
    を備えることを特徴とする撮像システム。

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