JP2016136094A - Scintillator panel and radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線の検出に利用されるシンチレータパネル及びそれを用いた放射線検出器に関する。 The present invention relates to a scintillator panel used for radiation detection and a radiation detector using the same.
近年、放射線源から被写体の撮影部位を透過した放射線を電荷に変換し、デジタル放射線画像を生成する放射線検出器が、医療現場において病状の診断に用いられている。これらの放射線検出器は、Gd2O2SやCsI等の蛍光体層によって放射線を可視光に変換後、光電変換素子(PD)により電荷へ変換するシンチレータ方式と、Seを代表とするX線検出素子によりX線を直接電荷へ変換する方式とに大別され、これらのうち、シンチレータ方式への注目度が高い。 In recent years, radiation detectors that convert radiation transmitted from a radiation source through an imaging region of a subject into electric charges and generate a digital radiation image are used in medical practice for diagnosis of medical conditions. These radiation detectors include a scintillator system in which radiation is converted into visible light by a phosphor layer such as Gd 2 O 2 S or CsI, and then converted into electric charge by a photoelectric conversion element (PD), and X-rays represented by Se. The method is roughly divided into a method of directly converting X-rays into electric charges by a detection element, and among these, a scintillator method is highly noted.
このようなシンチレータパネルでは、光を透過するファイバオプティックスプレート(FOP)とFOP上に蛍光体層を含むシンチレータが形成される。放射線の入射によってシンチレータで光を生じ、生じた光をファイバオプティックスプレートで伝播させるようになっている。 In such a scintillator panel, a fiber optics plate (FOP) that transmits light and a scintillator including a phosphor layer on the FOP are formed. Light is generated in the scintillator by the incidence of radiation, and the generated light is propagated through the fiber optics plate.
シンチレータを構成する蛍光体材料は潮解性を有しているため、シンチレータの上部に、ポリパラキシリレンなどからなる防湿保護層を形成することにより、湿気から保護している。湿気は、蛍光体と基板との境界面やこれらを接着させる接着層からも浸入するので、防湿保護層は、シンチレータ表面だけでなく、FOPをも覆うように形成されている。 Since the phosphor material constituting the scintillator has deliquescence, it is protected from moisture by forming a moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene or the like on the scintillator. Moisture permeates from the boundary surface between the phosphor and the substrate and the adhesive layer that bonds them, so that the moisture-proof protective layer is formed so as to cover not only the scintillator surface but also the FOP.
しかしながら、FOPは、防湿保護層との密着性が低いという欠点があった。このため、特開2005−338067号公報(特許文献1)では、防湿保護層と接触するFOP側壁面に凹凸面を設けて、保護層剥がれを防止することが提案されている。 However, FOP has a drawback of low adhesion to the moisture-proof protective layer. For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-338067 (Patent Document 1) proposes providing an uneven surface on the FOP side wall surface in contact with the moisture-proof protective layer to prevent peeling of the protective layer.
また、特開2011−257142号公報(特許文献2)では、シンチレータを構成する柱状結晶の先端とFOPとを対向するように両面粘着フィルムで張り合わせて、FOPとシンチレータとの密着性を高めることが開示されている。 In JP 2011-257142 A (Patent Document 2), the adhesion between the FOP and the scintillator is improved by attaching the tip of the columnar crystal constituting the scintillator and the FOP with a double-sided adhesive film so as to face each other. It is disclosed.
特開2010-32299 号公報(特許文献3)には、基板の一面に形成され、放射線を可視光に変換する蛍光体層と、この蛍光体層の表面を含む前記基板の一面から反対側の他面の一部までを覆うとともに、前記基板の他面の一部を覆う層厚が前記基板の周辺部側より中心部側に向かうにしたがって薄くなるように形成されている防湿層とが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-32299 (Patent Document 3) discloses a phosphor layer formed on one surface of a substrate that converts radiation into visible light and a surface opposite to the one surface of the substrate including the surface of the phosphor layer. A moisture-proof layer is disclosed which covers a part of the other surface and is formed so that a layer thickness covering a part of the other surface of the substrate becomes thinner from the peripheral side to the center side of the substrate. Has been.
しかしながら密着性を高めるために、FOP側面に凹凸を設ける際に、FOPに傷がつきやすく、FOPの繊維性が低くなるという問題を生じる。また、上記に提案された方法では、放射線入射側の防湿保護層を厚くすると光学的な性能が低下することがあり、また、FOP側面での防湿保護層の密着強度が必ずしも高いわけでないため、剥がれが生じるという問題点があった。 However, when unevenness is provided on the side surface of the FOP in order to enhance the adhesion, the FOP is easily damaged and the fiber property of the FOP is lowered. In addition, in the method proposed above, the optical performance may decrease when the moisture-proof protective layer on the radiation incident side is thickened, and the adhesion strength of the moisture-proof protective layer on the FOP side surface is not necessarily high. There was a problem that peeling occurred.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、放射線入射側の防湿保護層による、光学的性能の変化が少なく、FOP側面での防湿保護層の密着強度が高いため、蛍光体への防湿性能を高く維持し、高輝度化と高解像度化の両立を図ることができるシンチレータパネル及び放射線検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and since there is little change in optical performance due to the moisture-proof protective layer on the radiation incident side, and the adhesion strength of the moisture-proof protective layer on the FOP side surface is high, An object of the present invention is to provide a scintillator panel and a radiation detector capable of maintaining high moisture-proof performance on the body and achieving both high luminance and high resolution.
本発明に係る上記課題は、以下に挙げる手段により解決される。
すなわち、本発明に係るシンチレータパネルは、放射線の入射面及び出射面を有し、ファイバオプティクスプレート(FOP)と、該FOP上の光入射面に設けられた放射線を可視光に変換するシンチレータと、該シンチレータの上に設けられ、前記FOPの少なくとも一部を覆う形態で配置された防湿保護層とからなるシンチレータパネルにおいて、前記FOPの光出射面に前記防湿保護層が配置されないことを特徴とする。
The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.
That is, the scintillator panel according to the present invention has a radiation entrance surface and an exit surface, a fiber optics plate (FOP), and a scintillator that converts radiation provided on the light entrance surface on the FOP into visible light, In the scintillator panel, which is provided on the scintillator and includes a moisture-proof protective layer disposed so as to cover at least a part of the FOP, the moisture-proof protective layer is not disposed on the light emitting surface of the FOP. .
前記防湿保護層がシンチレータ表面及び側面全体と前記FOPの側面の少なくとも一部を連続して覆っていることが好ましい。前記シンチレータ側面における前記防湿保護層が覆う距離をA、前記FOPの厚み方向に前記防湿保護層が覆う距離をB、としたとき、A≦Bの関係を有することが好ましい。前記シンチレータ側面に於ける前記防湿保護層の層厚をT1、前記FOP側面側における前記防湿保護層の出射側端部における層厚をT2としたとき、T1>T2の関係を有することが好ましい。 It is preferable that the moisture-proof protective layer continuously covers the scintillator surface and the entire side surface and at least a part of the side surface of the FOP. When the distance covered by the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator is A and the distance covered by the moisture-proof protective layer in the thickness direction of the FOP is B, it is preferable to have a relationship of A ≦ B. When the layer thickness of the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator is T1, and the layer thickness at the emission side end of the moisture-proof protective layer on the side surface of the FOP is T2, it is preferable that T1> T2.
前記シンチレータは有機フィルムからなる支持体と、前記支持体上の放射線出射側に配置される密着層と、柱状結晶構造を有し支持体の密着層配置面に配置された蛍光体層とからなることが好ましい。 The scintillator includes a support made of an organic film, an adhesion layer disposed on the radiation emitting side on the support, and a phosphor layer having a columnar crystal structure and disposed on the adhesion layer arrangement surface of the support. It is preferable.
前記防湿保護層はパラキシリレン重合物からなることが好ましい。また、前記シンチレータと前記FOPは起伏吸収層を介して接することが好ましく、起伏吸収層は可視光に対して透明なホットメルト樹脂からなる層であることが好ましい。起伏吸収層の厚みは30μm以下であることが好ましい。前記起伏吸収層はパネル平面方向の全面に渉って単層であることが好ましい。 The moisture-proof protective layer is preferably made of a paraxylylene polymer. Further, the scintillator and the FOP are preferably in contact with each other through an undulating absorption layer, and the undulating absorption layer is preferably a layer made of a hot melt resin that is transparent to visible light. The thickness of the relief absorbing layer is preferably 30 μm or less. The undulation absorbing layer is preferably a single layer over the entire surface in the panel plane direction.
また、前記支持体と、前記密着層と、前記蛍光体層は平面方向に於いて同一の寸法を有していることが好ましい。前記密着層は樹脂、金属酸化物、金属の1種類以上の組み合わせからなることが好ましい。密着層は前記蛍光体層で発生した電磁波を吸収、もしくは反射する機能を有することが好ましい。また、FOPの少なくとも出射面の外周部に面取り加工が施されていることが好ましい。
本発明に係る放射線検出器は上記記載のシンチレータパネルを用いてなることを特徴とする。
Moreover, it is preferable that the said support body, the said contact | adherence layer, and the said fluorescent substance layer have the same dimension in a plane direction. The adhesion layer is preferably composed of one or more combinations of resin, metal oxide, and metal. The adhesion layer preferably has a function of absorbing or reflecting electromagnetic waves generated in the phosphor layer. Further, it is preferable that chamfering is performed on the outer peripheral portion of at least the exit surface of the FOP.
The radiation detector according to the present invention is characterized by using the scintillator panel described above.
本発明では、シンチレータの上に設けられ、FOPの少なくとも一部を覆う形態で配置された防湿保護層は、FOPの光出射面に配置されない。これにより、放射線入射側の防湿保護層を厚くしても光学的な性能を落とすことが無い。またFOP側面の防湿保護層が充分な長さで付着しているので、FOP側面への密着強度が上がるため層剥がれも少ない。
したがって、放射線照射によって発光した光を高効率で光電変換素子に伝搬させ、高輝度、高解像度であるシンチレータパネルおよび放射線検出器を提供することができる。
In the present invention, the moisture-proof protective layer provided on the scintillator and arranged to cover at least a part of the FOP is not arranged on the light emission surface of the FOP. Thereby, even if the moisture-proof protective layer on the radiation incident side is thickened, the optical performance is not deteriorated. Further, since the moisture-proof protective layer on the side surface of the FOP is attached with a sufficient length, the adhesion strength to the side surface of the FOP is increased, so that the layer peeling is small.
Therefore, light emitted by radiation irradiation can be propagated to the photoelectric conversion element with high efficiency, and a scintillator panel and a radiation detector having high luminance and high resolution can be provided.
以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
ここで、本明細書において、「光」なる語は、電磁波のうち、可視光線を中心に紫外領域から赤外領域にわたる波長領域の電磁波、より具体的には、300nmから800nmにかけての波長を有する電磁波を指す。また、「蛍光体」または「シンチレータ」なる語は、X線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、上記「光」を発光する蛍光体を指す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
Here, in this specification, the term “light” has an electromagnetic wave in a wavelength region ranging from an ultraviolet region to an infrared region centered on visible light, more specifically, a wavelength from 300 nm to 800 nm. Refers to electromagnetic waves. The term “phosphor” or “scintillator” refers to a phosphor that absorbs the energy of incident radiation such as X-rays and emits the “light”.
また、「透明」なる語は、他の記載がない限り、上記「光」を、顕著な反射および散乱を生じさせることなく透過させることができる性質を指す。
以下、本発明に係るシンチレータパネル及び放射線検出器とこれらの構成要素、並びに、本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。
Further, the term “transparent” refers to the property that the “light” can be transmitted without causing significant reflection and scattering unless otherwise stated.
Hereinafter, a scintillator panel and a radiation detector according to the present invention, their components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail.
〔シンチレータパネル〕
本発明に係るシンチレータパネルの基本構成を図1に示す。
図1に示すように、シンチレータパネル10は、ファイバオプティクスプレート(FOP)11と、シンチレータ層12と、防湿保護層13をこの順番で含む。ここで、本発明における典型的な態様では、シンチレータパネル10への放射線入射は、FOP11上面の防湿保護層13側からFOP11側に向かって行われることから、放射線入射側から見たときに、防湿保護層13、シンチレータ層12、およびFOP11がこの順に配される。
[Scintillator panel]
A basic configuration of a scintillator panel according to the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the scintillator panel 10 includes a fiber optics plate (FOP) 11, a scintillator layer 12, and a moisture-proof protective layer 13 in this order. Here, in a typical aspect of the present invention, radiation incident on the scintillator panel 10 is performed from the moisture-proof protective layer 13 side of the upper surface of the FOP 11 toward the FOP 11 side. The protective layer 13, the scintillator layer 12, and the FOP 11 are arranged in this order.
防湿保護層13は、前記FOP11の少なくとも一部を覆う形態で配置され、前記FOP11の光出射面に前記防湿保護層が配置されない。このような構成を採用することで、防湿保護層の剥れを抑制できる。 The moisture-proof protective layer 13 is disposed so as to cover at least a part of the FOP 11, and the moisture-proof protective layer is not disposed on the light emission surface of the FOP 11. By adopting such a configuration, peeling of the moisture-proof protective layer can be suppressed.
防湿保護層13は、シンチレータ表面及び側面全体とともに、連続的にFOPの側面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。したがって、FOP側面の出射側下端は、FOPが露出していてもよい。 It is preferable that the moisture-proof protective layer 13 continuously covers at least a part of the side surface of the FOP together with the scintillator surface and the entire side surface. Therefore, the FOP may be exposed at the lower end of the emission side of the FOP side surface.
図1に示されるように、本発明に係るシンチレータ側面における前記防湿保護層が覆う距離をA、前記FOPの厚みをC、厚み方向に前記防湿保護層が覆う距離をBとしたとき(なお、C−Bは露出部分に相当し、C≧B)、A≦Bの関係を有することが好ましい。この関係を有すると、FOP側面への防湿保護層の密着面積が十分に確保され、剥がれ防止となる。 As shown in FIG. 1, when the distance covered by the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator according to the present invention is A, the thickness of the FOP is C, and the distance covered by the moisture-proof protective layer in the thickness direction is B (note that CB corresponds to an exposed portion and preferably has a relationship of C ≧ B) and A ≦ B. If it has this relationship, the contact | adherence area of the moisture-proof protective layer to FOP side surface will fully be ensured, and it will prevent peeling.
距離Aはシンチレータ層の厚みに相当する。なおシンチレータ層12が、好ましい態様の一つである、支持体14と蛍光体15と密着層16とから構成される場合、これらを合わせた合計の厚さが、距離Aに相当する。 The distance A corresponds to the thickness of the scintillator layer. In addition, when the scintillator layer 12 is comprised from the support body 14, the fluorescent substance 15, and the contact | adherence layer 16 which is one of the preferable aspects, the total thickness combining these corresponds to the distance A.
前記シンチレータ側面における前記防湿保護層の層厚をT1、前記FOP側面側における前記防湿保護層の出射側端部における層厚をT2としたとき、T1>T2の関係を有することが好ましい。なお、防湿保護層は、シンチレータ側面の層厚T1は均一であるが、前記FOP側面の出射側端部に向かって、図1に示されるように、層厚がT2となるように傾斜を有するものであっても、段階的に厚さが減じるものであってもよい。このような層厚構成を採用することによって、より防湿保護層の密着性が高くなり、剥れをより顕著に抑制できる抑制できる。 When the layer thickness of the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator is T1, and the layer thickness at the emission side end of the moisture-proof protective layer on the side surface of the FOP is T2, it is preferable that T1> T2. The moisture-proof protective layer has a uniform layer thickness T1 on the side surface of the scintillator, but has an inclination so that the layer thickness becomes T2, as shown in FIG. 1, toward the emission side end of the FOP side surface. Even if it is a thing, thickness may reduce in steps. By adopting such a layer thickness configuration, the adhesion of the moisture-proof protective layer can be further increased, and peeling can be suppressed more significantly.
シンチレータ層12とFOP11との間には、図1に示されるように起伏吸収層17が設けられていてもよい。なお、起伏吸収層の厚さは、上記距離AおよびBには含まれない。
以下本発明を構成する各部材について、説明する。
A relief absorbing layer 17 may be provided between the scintillator layer 12 and the FOP 11 as shown in FIG. The thickness of the undulation absorbing layer is not included in the distances A and B.
Hereinafter, each member constituting the present invention will be described.
<ファイバオプティクスプレート(FOP)11>
ファイバオプティクスプレート(FOP)は数μmの光ファイバを束にした光学デバイスであり、入射された光を高効率、低歪みで光電変換素子に伝搬する事が可能である。また、FOPは放射線遮蔽効果が高く、放射線画像変換器に使用される光検出器を構成する各種素子への放射線ダメージを防ぐことも可能である。
<Fiber optics plate (FOP) 11>
A fiber optics plate (FOP) is an optical device in which optical fibers of several μm are bundled, and can transmit incident light to a photoelectric conversion element with high efficiency and low distortion. Further, FOP has a high radiation shielding effect, and it is also possible to prevent radiation damage to various elements constituting the photodetector used in the radiation image converter.
FOPはその放射線遮蔽率、可視光透過率などから市販のものを選択する事が可能である。このFOPの形状や大きさは、シンチレータパネル10の用途などによって適宜設定することができ、従来公知の手法により、面取等、形状の変更を行うことができる。FOPを面取りしておくと、FOPの下端において衝撃によるクラックや破損を防止する効果が期待出来る。
ここで、FOPの面取等は、シンチレータ層12の形成を行う前に行ってもよいし、あるいは、シンチレータ層12、防湿保護層13の形成を行った後で行ってもよい。
A commercially available FOP can be selected from the radiation shielding rate, visible light transmittance, and the like. The shape and size of the FOP can be appropriately set depending on the application of the scintillator panel 10 and the like, and the shape can be changed by chamfering or the like by a conventionally known method. If the FOP is chamfered, an effect of preventing cracks and breakage due to impact at the lower end of the FOP can be expected.
Here, the chamfering of the FOP may be performed before the scintillator layer 12 is formed, or may be performed after the scintillator layer 12 and the moisture-proof protective layer 13 are formed.
<シンチレータ層12>
シンチレータ層12は、有機フィルムからなる支持体14と、前記支持体上の放射線出射側に配置される密着層16と、柱状結晶構造を有し支持体の密着層配置面に配置された蛍光体層15とから構成されている。
<Scintillator layer 12>
The scintillator layer 12 includes a support 14 made of an organic film, an adhesion layer 16 disposed on the radiation emitting side on the support, and a phosphor having a columnar crystal structure and disposed on the adhesion layer arrangement surface of the support. Layer 15.
支持体と、前記密着層と、前記蛍光体層は平面方向において同一の寸法を有していることが好ましい。このような同一寸法を有していると、端部においても中央と同等の光学的特性が得られるため、有効面積を最大化できる。 The support, the adhesion layer, and the phosphor layer preferably have the same dimensions in the planar direction. When having the same dimensions, the optical area equivalent to that at the center can be obtained even at the end portion, so that the effective area can be maximized.
支持体14
支持体とは、シンチレータパネルの構成要素において、蛍光体層を保持する役割を果たす部材を指す。本発明のシンチレータパネルを構成する支持体14としては、可撓性を有する光学的に透明な高分子材料からなる樹脂フィルムが使用される。
Support 14
The support refers to a member that plays a role of holding the phosphor layer in the components of the scintillator panel. As the support 14 constituting the scintillator panel of the present invention, a resin film made of an optically transparent polymer material having flexibility is used.
ここで、「可撓性を有する」とは、120℃での弾性率(E120)が、0.1〜300GPaであることをいう。また、「弾性率」とは、引張試験機を用い、JIS−C2318に準拠したサンプルの標線が示すひずみと、それに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めた値である。これがヤング率と呼ばれる値であり、かかるヤング率を弾性率とする。支持体は、上記120℃での弾性率(E120)が、0.1〜300GPaであることが好ましく、1〜100GPaであることがより好ましい。 Here, “having flexibility” means that the elastic modulus (E120) at 120 ° C. is 0.1 to 300 GPa. In addition, “elastic modulus” refers to the slope of the stress with respect to the strain amount in a region where the strain indicated by the standard line of the sample conforming to JIS-C2318 and the corresponding stress have a linear relationship using a tensile tester. Is the value obtained. This is a value called Young's modulus, and this Young's modulus is defined as an elastic modulus. The support preferably has an elastic modulus (E120) at 120 ° C. of 0.1 to 300 GPa, more preferably 1 to 100 GPa.
可撓性を有する樹脂フィルムとしては、具体的には、樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、セルロースアセテート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、エポキシ、ポリアミドイミド、ビスマレイミド、フッ素樹脂、アクリル、ポリウレタン、アラミド、ナイロン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、バイオナノファイバー等からなるフィルムが挙げられる。 Specific examples of the resin film having flexibility include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, cellulose acetate, polyamide, polyimide, polyetherimide, epoxy, polyamideimide, bismaleimide, fluororesin, and acrylic. , Polyurethane, aramid, nylon, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyetheretherketone, liquid crystal polymer, bio-nanofiber, and the like.
当該樹脂フィルム上に蛍光体を蒸着する際、耐熱性の観点から、ポリイミドを含有する樹脂フィルムが好適である。
樹脂フィルムの厚さとしては、好ましくは20〜1000μm、更に好ましくは50〜750μmである。支持体の厚さを50μm以上にすることで蛍光体層を形成した後のハンドリング性が良好となる。また、支持体の厚さを750μm以下にすることで、反射層、導電層、易接着層等の機能層を、ロール・ツー・ロール(roll to roll)で加工することが容易となり、生産性向上の観点より、非常に有用である。
When vapor-depositing the phosphor on the resin film, a resin film containing polyimide is preferable from the viewpoint of heat resistance.
The thickness of the resin film is preferably 20 to 1000 μm, more preferably 50 to 750 μm. By making the thickness of the support 50 μm or more, the handling property after forming the phosphor layer is improved. Moreover, by making the thickness of the support 750 μm or less, functional layers such as a reflective layer, a conductive layer, and an easy-adhesion layer can be easily processed by roll-to-roll, and productivity is improved. From the viewpoint of improvement, it is very useful.
蛍光体層15
本発明において蛍光体とはα線、γ線、X線等の電離放射線が照射されたときに原子が励起されることにより発光する蛍光体をいう。すなわち、放射線を紫外・可視光に変換して放出する蛍光体を指す。
Phosphor layer 15
In the present invention, the term “phosphor” refers to a phosphor that emits light when atoms are excited when it is irradiated with ionizing radiation such as α-rays, γ-rays, and X-rays. That is, it refers to a phosphor that converts radiation into ultraviolet / visible light and emits it.
本発明で用いられる蛍光体には、従来公知の種々の蛍光体母材化合物、および、これらの蛍光体母材化合物に従来公知の適当な賦活剤をドープしてなる種々の化合物を用いることができる。 For the phosphor used in the present invention, various conventionally known phosphor matrix compounds, and various compounds obtained by doping these phosphor matrix compounds with conventionally known appropriate activators may be used. it can.
例えば、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、及び、希土類元素のハロゲン化物を蛍光体母材化合物として含むものが挙げられる。ここで、アルカリ土類金属のハロゲン化物のうち、フッ化物は概して水に不溶のものが多い一方で、それ以外のハロゲン化物では水溶性が高いものが多く潮解性の問題が生じやすい傾向にある。したがって、アルカリ土類金属のハロゲン化物については、フッ化物以外のハロゲン化物を挙げることができる。 For example, those containing alkali metal halides, alkaline earth metal halides, and rare earth element halides as phosphor matrix compounds. Here, among the halides of alkaline earth metals, fluorides are generally insoluble in water, while other halides are highly water-soluble and tend to cause deliquescence problems. . Accordingly, examples of the alkaline earth metal halide include halides other than fluoride.
これらのハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、柱状結晶を形成可能で蛍光体として機能しうる潮解性のハロゲン化物を与えるものである限り特に限定はないものの、通常、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられ、アルカリ金属のハロゲン化物およびランタノイドのハロゲン化物の場合には、フッ素も構成ハロゲンとなり得る。ただ、多くの場合、これらのハロゲン化物を構成するハロゲンは、臭素およびヨウ素が好ましく、ヨウ素が特に好ましい傾向にある。 The halogen constituting these halides is not particularly limited as long as it provides a deliquescent halide capable of forming a columnar crystal and functioning as a phosphor, and usually includes chlorine, bromine and iodine. In the case of alkali metal halides and lanthanoid halides, fluorine can also be a constituent halogen. However, in many cases, the halogen constituting these halides is preferably bromine and iodine, and iodine is particularly preferred.
アルカリ金属の例として、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられ、これらのうちの好適な例として、ナトリウム及びセシウムが挙げられ、セシウムが特に好ましい。 Examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium. Preferred examples of these include sodium and cesium, and cesium is particularly preferable.
アルカリ土類金属の例として、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられ、これらのうちの好適な例として、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムが挙げられる。 Examples of alkaline earth metals include beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, and suitable examples of these include calcium, strontium, and barium.
また、希土類元素の例として、スカンジウム、イットリウムおよび各種ランタノイド元素が挙げられ、これらのうちの好適な例として、ランタンおよびセリウムが挙げられる。
なお、好適な蛍光体の一例として、立方晶系の結晶構造を有する、アルカリ金属のハロゲン化物を蛍光体母材化合物として含むものが挙げられる。
これらの化合物は、1種単独であってもよく、2種以上の組み合わせであってもよい。
Examples of rare earth elements include scandium, yttrium, and various lanthanoid elements, and suitable examples of these include lanthanum and cerium.
An example of a suitable phosphor includes a phosphor having a cubic crystal structure and containing an alkali metal halide as the phosphor matrix compound.
These compounds may be used alone or in combination of two or more.
なお、本発明において『Xを母材とする蛍光体』という表現が用いられることがあるが、これは、賦活剤がドープされているか否かにかかわらず、蛍光体母材化合物としてXを含んでなる蛍光体を意味し、そのような蛍光体は、Xのみからなるものであってもよく、あるいは、Xに対して賦活剤がドープされてなるもの(すなわち、Xと賦活剤を含むもの)であってもよい。 In the present invention, the expression “phosphor containing X as a base material” is sometimes used, and this includes X as a phosphor base material compound regardless of whether the activator is doped. The phosphor may be composed only of X, or may be doped with an activator for X (ie, containing X and an activator) ).
ここで、本発明において、蛍光体を構成するこのような蛍光体母材化合物の好適な例として、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化セシウム(CsI)、臭化セシウム(CsBr)、臭化ランタン(LaBr3)、ヨウ化ストロンチウム(SrI)、のような蛍光体が挙げられる。なかでも、ヨウ化セシウム(CsI)は、X線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成できるため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能である。したがって、ヨウ化セシウム(CsI)を蛍光体母材化合物とすることが特に好適である。 Here, in the present invention, preferable examples of such a phosphor base material compound constituting the phosphor include sodium iodide (NaI), cesium iodide (CsI), cesium bromide (CsBr), and lanthanum bromide. And phosphors such as (LaBr 3 ) and strontium iodide (SrI). Among them, cesium iodide (CsI) has a relatively high change rate from X-rays to visible light, and can easily form a phosphor into a columnar crystal structure by vapor deposition. Scattering is suppressed, and the thickness of the phosphor layer can be increased. Therefore, it is particularly preferable to use cesium iodide (CsI) as the phosphor base material compound.
また、蛍光体を構成しうるその他の好適な蛍光体母材化合物として、カルシウムハライド、ストロンチウムハライド、ヨウ化セシウムバリウム(CsBa2I5)などアルカリ土類金属のハロゲン化物や、臭化セリウム、臭化ランタンなどランタノイドのハロゲン化物も挙げられる。ここで、ストロンチウムハライドの例として、ヨウ化ストロンチウムや臭化ストロンチウムが挙げられ、カルシウムハライドの例として、ヨウ化カルシウムや臭化カルシウムが挙げられる。 Further, as other suitable phosphor matrix compounds that can constitute the phosphor, alkaline earth metal halides such as calcium halide, strontium halide, cesium barium iodide (CsBa 2 I 5 ), cerium bromide, odor Also included are lanthanide halides such as lanthanum halides. Here, examples of the strontium halide include strontium iodide and strontium bromide, and examples of the calcium halide include calcium iodide and calcium bromide.
ここで、本発明において、シンチレータ層12を構成する蛍光体として、CsIなど上記した蛍光体母材化合物をそのまま用いることを妨げるものではない。ただ、発光効率を充分に確保する観点からは、蛍光体母材化合物に対して、各種の賦活剤をドープしてなる蛍光体を蛍光体120として用いることが好ましい。そのような賦活剤として、例えばタリウム(Tl)、ユウロピウム(Eu)、インジウム(In)、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、ナトリウム(Na)などの賦活物質が好適に挙げられ、これらを少なくとも1種類以上含有することが好ましい。なお、本発明においては、タリウム化合物を含む添加剤とヨウ化セシウムとを原材料として得られる蛍光体、すなわち、ヨウ化セシウムにタリウムをドープしてなる蛍光体であるタリウム賦活ヨウ化セシウムが好ましい。タリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)は400nmから750nmまでの広い発光波長をもち、汎用の光検出パネルにて検出可能である。
ここで、本発明では、シンチレータ層12のうち、蛍光の発光に寄与する蛍光体層として機能する部分における賦活剤の相対含有量は0.1〜3モル%が好ましい。
Here, in the present invention, it does not preclude the use of the above phosphor base material compound such as CsI as the phosphor constituting the scintillator layer 12 as it is. However, from the viewpoint of sufficiently ensuring the luminous efficiency, it is preferable to use as the phosphor 120 a phosphor obtained by doping a phosphor base material compound with various activators. Suitable examples of such activators include activators such as thallium (Tl), europium (Eu), indium (In), lithium (Li), potassium (K), rubidium (Rb), and sodium (Na). It is preferable to contain at least one of these. In the present invention, a phosphor obtained by using an additive containing a thallium compound and cesium iodide as raw materials, that is, a thallium activated cesium iodide which is a phosphor obtained by doping cesium iodide with thallium is preferable. Thallium-activated cesium iodide (CsI: Tl) has a broad emission wavelength from 400 nm to 750 nm and can be detected by a general-purpose light detection panel.
Here, in this invention, 0.1-3 mol% is preferable for the relative content of the activator in the part which functions as a fluorescent substance layer which contributes to fluorescence emission among the scintillator layers 12.
本発明において、シンチレータ層12は、通常、蛍光体母体化合物と賦活剤とから気相堆積法により形成された蛍光体柱状結晶で構成され、かつ、好ましくは当該蛍光体柱状結晶の一定の面指数を有する面のX線回折スペクトルに基づく配向度が、当該蛍光体柱状結晶の基板に近い根元から当該シンチレータ層の層厚方向の位置に係わらず、80〜100%の範囲内である。 In the present invention, the scintillator layer 12 is usually composed of phosphor columnar crystals formed by a vapor deposition method from a phosphor matrix compound and an activator, and preferably a certain plane index of the phosphor columnar crystals. The orientation degree based on the X-ray diffraction spectrum of the surface having s is in the range of 80 to 100% regardless of the position in the layer thickness direction of the scintillator layer from the base close to the phosphor columnar crystal substrate.
本発明においては、当該配向度が、95〜100%の範囲内であることがより好ましい。また、前記一定の面指数は、(100)、(110)、(111)、(200)、(211)、(220)、(311)等のうちのいずれかであり得るが、(200)であることが好ましい(当該面指数については、X線解析入門(東京化学同人)42〜46頁参照。)。 これにより、柱状結晶の基板側においても独立した柱状が得られ、蛍光体内で発生した光成分の散乱が抑制され、効率よく光電変換素子に向けて出射される。FOPと組み合わせると、FOPのシングルファイバに光損失なく伝搬されるため、より効果的である。なお、本発明における「一定の面指数の面のX線回折スペクトルに基づく配向度」とは、ある面指数の強度Ixが他の面指数の面を含めた全体の総強度Iに占める割合のことを指す。例えば、X線回折スペクトルにおける(200)面の強度I200の配向度は、「配向度=I200/I」である。配向度決定のための面指数その測定方法としては、例えばX線回折(XRD)が挙げられる。X線回折は、特定波長の固有X線を結晶性物質に照射し、Braggの式を満足する回折が起こることを利用して、物質の同定、結晶相の構造などに関する知見を得ることのできる汎用性の高い分析手法である。照射系のターゲットはCu、Fe、Coなどが用いられ、装置能力によるが、一般的に照射時の出力は0〜50mA、0〜50kV程度である。
In the present invention, the degree of orientation is more preferably in the range of 95 to 100%. The constant surface index may be any one of (100), (110), (111), (200), (211), (220), (311), etc. (Refer to
また、本発明では、シンチレータ層12を構成する蛍光体は、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられる柱状結晶の形状を有する。柱状結晶を形成する方法としては、気相堆積法が挙げられる。気相堆積法としては、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法その他を用いることができるが、本発明では特に蒸着法が好ましい。 Further, in the present invention, the phosphor constituting the scintillator layer 12 has a columnar crystal shape in which scattering of emitted light within the crystal is suppressed by the light guide effect. As a method for forming the columnar crystal, a vapor deposition method may be mentioned. As the vapor deposition method, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method, or the like can be used. In the present invention, the vapor deposition method is particularly preferable.
本発明において、シンチレータ層12は、1層からなっていてもよいし、2層以上からなっていてもよい。すなわち、シンチレータ層12は、蛍光体層のみからなるものであってもよく、あるいは、下地層と蛍光体層とからなり、支持体11上に、下地層と蛍光体層とがこの順で積層されている構造を有するものであってもよい。シンチレータ層12が下地層と蛍光体層との2層を含む場合、これらの層は、蛍光体母材化合物が同じである限り、同じ材質からなるものであってもよく、あるいは異なる材質からなるものであってもよい。すなわち、シンチレータ層12は、全体が蛍光体母材のみからなる1層であってもよく、全体が蛍光体母材化合物と賦活剤とを含む1層であってもよく、蛍光体母材化合物のみからなる下地層と、蛍光体母材化合物と賦活剤とを含む蛍光体層とからなるものであってもよく、蛍光体母材化合物と第1の賦活剤とを含む下地層と、蛍光体母材化合物と第2の賦活剤とを含む蛍光体層とからなるものであってもよい。 In the present invention, the scintillator layer 12 may be composed of one layer or may be composed of two or more layers. That is, the scintillator layer 12 may be composed only of a phosphor layer, or may be composed of an underlayer and a phosphor layer, and the underlayer and the phosphor layer are laminated in this order on the support 11. It may have the structure which is made. When the scintillator layer 12 includes two layers of an underlayer and a phosphor layer, these layers may be made of the same material or different materials as long as the phosphor base material compound is the same. It may be a thing. That is, the scintillator layer 12 may be a single layer consisting entirely of the phosphor base material, or may be a single layer including the phosphor base compound and the activator as a whole. And a phosphor layer containing a phosphor base material compound and an activator, an underlayer comprising a phosphor base material compound and a first activator, and a fluorescent layer. It may consist of a phosphor layer containing a body matrix compound and a second activator.
ただ、本発明では、好適なシンチレータ層12として、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる蛍光体層のみからなるシンチレータ層、および、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる蛍光体層と、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる下地層とを含むシンチレータ層が挙げられ、このうち、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる蛍光体層と、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる下地層とを含むシンチレータ層が特に好ましく挙げられる。 However, in the present invention, as a suitable scintillator layer 12, a scintillator layer composed only of a phosphor layer composed of a phosphor matrix compound and an activator, and a phosphor layer composed of a phosphor matrix compound and an activator, And a scintillator layer including a base layer composed of a phosphor matrix compound and an activator. Among these, a phosphor layer composed of a phosphor matrix compound and an activator, a phosphor matrix compound and an activator Particularly preferred is a scintillator layer including an underlayer comprising
このように、本発明の好適な態様において、シンチレータ層12は、蛍光体母材化合物と賦活剤とからなる蛍光体を含む蛍光体層から構成されるが、支持体11と蛍光体層との間に、蛍光体母材化合物と賦活剤からなり、空隙率が蛍光体層よりも大きい値を示す下地層が設けられていることが好ましい。 Thus, in a preferred embodiment of the present invention, the scintillator layer 12 is composed of a phosphor layer containing a phosphor composed of a phosphor matrix compound and an activator. In between, it is preferable that the base layer which consists of a fluorescent substance base material compound and an activator and whose porosity is larger than a fluorescent substance layer is provided.
下地層における賦活剤の相対含有量は0.01〜1モル%が好ましく、0.1〜0.7モル%が更に好ましい。特に、下地層の賦活剤の相対含有量が0.01モル%以上であることが、シンチレータパネル10の発光輝度向上及び保存性の点で非常に好ましい。また、下地層における賦活剤の相対含有量が蛍光体層における相対含有量よりも低いことが非常に好ましく、蛍光体層における賦活剤の相対含有量に対する下地層における賦活剤の相対含有量のモル比((下地層における賦活剤の相対含有量)/(蛍光体層における相対含有量))は、0.1〜0.7であることが好ましい。 The relative content of the activator in the underlayer is preferably from 0.01 to 1 mol%, more preferably from 0.1 to 0.7 mol%. In particular, the relative content of the activator in the underlayer is preferably 0.01 mol% or more from the viewpoint of improving the light emission luminance and storage stability of the scintillator panel 10. Further, it is very preferable that the relative content of the activator in the underlayer is lower than the relative content in the phosphor layer, and the molar content of the relative activator in the underlayer relative to the relative content of the activator in the phosphor layer. The ratio ((relative content of activator in the underlayer) / (relative content in the phosphor layer)) is preferably 0.1 to 0.7.
蛍光体柱状結晶の形成方法としては、上記面指数についての要件を満たすために、基板の表面に、空隙率が蛍光体層よりも低い値を示す下地層を形成する工程、及び下地層の表面に蛍光体を気相堆積法により形成する工程を含む態様の製造方法であることが好ましい。本特許における空隙率は、蛍光体層を支持体と平行に切断した断面において、柱状結晶の断面積と空隙の面積の総和に対する、空隙の面積の比率をいう。空隙率は、シンチレータパネルの蛍光体層を支持体と平行に切除し、断面の走査型電子顕微鏡写真を、画像処理ソフトを使用して蛍光体部分と空隙部の2値化することにより、求めることができる。なお、蛍光体層(蛍光体層)の厚さは、100〜800μmであることが好ましく、120〜700μmであることが、輝度と鮮鋭性の特性をバランスよく得られる点からより好ましい。下地層の層厚は、高輝度・鮮鋭性維持の面から、0.1μm〜50μmであることが好ましく、5μm〜40μmであることがより好ましい。 As a method for forming the phosphor columnar crystal, in order to satisfy the requirements for the plane index, a step of forming a base layer having a lower porosity than the phosphor layer on the surface of the substrate, and a surface of the base layer It is preferable that the manufacturing method includes an embodiment including a step of forming a phosphor by vapor deposition. The porosity in this patent refers to the ratio of the area of the void to the sum of the cross-sectional area of the columnar crystals and the area of the void in the cross section obtained by cutting the phosphor layer in parallel with the support. The porosity is obtained by excising the phosphor layer of the scintillator panel in parallel with the support and binarizing the cross-sectional scanning electron micrograph of the phosphor portion and the void portion using image processing software. be able to. In addition, it is preferable that the thickness of a fluorescent substance layer (phosphor layer) is 100-800 micrometers, and it is more preferable that it is 120-700 micrometers from the point from which the characteristic of a brightness | luminance and sharpness is acquired with sufficient balance. The layer thickness of the underlayer is preferably 0.1 μm to 50 μm, more preferably 5 μm to 40 μm from the viewpoint of maintaining high brightness and sharpness.
密着層16
支持体と蛍光体層との間に、密着層が形成されている。密着層としては、樹脂、金属酸化物、金属の1種類以上の組み合わせからなるものが使用される。
Adhesion layer 16
An adhesion layer is formed between the support and the phosphor layer. As the adhesion layer, a layer made of a combination of one or more of resin, metal oxide and metal is used.
密着層を構成する樹脂材料として具体的には、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が挙げられる。なかでもポリウレタン、ポリエステル、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラールを使用することが好ましい。また、これらの2種以上を混合して使用することもできる。 Specific examples of the resin material constituting the adhesion layer include polyurethane, vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, butadiene-acrylonitrile. Copolymer, polyamide resin, polyvinyl butyral, polyester, cellulose derivative (nitrocellulose, etc.), styrene-butadiene copolymer, various synthetic rubber resins, phenol resin, epoxy resin, urea resin, melamine resin, phenoxy resin, silicone Examples thereof include resins, acrylic resins, urea formamide resins, and the like. Among these, it is preferable to use polyurethane, polyester, silicone resin, fluororesin, acrylic resin, or polyvinyl butyral. Moreover, these 2 or more types can also be mixed and used.
密着層を構成する金属酸化物としては、SiO2、TiO2などが挙げられる。金属酸化物層を構成する場合、複数の酸化物層から構成してもよい。
密着層を構成する金属材料としては、アルミニウム、銀、白金、パラジウム、金、銅、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、ステンレス等の金属材料を含有していることが好ましい。中でも反射率、耐食性の観点からアルミニウムもしくは銀を主成分としていることが特に好ましい。また、このような金属材料を2種以上使用しても良い。
Examples of the metal oxide constituting the adhesion layer include SiO 2 and TiO 2 . When forming a metal oxide layer, you may comprise from several oxide layers.
The metal material constituting the adhesion layer preferably contains a metal material such as aluminum, silver, platinum, palladium, gold, copper, iron, nickel, chromium, cobalt, and stainless steel. Among these, it is particularly preferable that aluminum or silver is the main component from the viewpoint of reflectance and corrosion resistance. Two or more kinds of such metal materials may be used.
本発明では、密着層としては、前記樹脂材料からなるバインダー中にフィラーが分散したものが好ましい。なおフィラーの粒子径や配合量は形成する密着層の厚さや光学特性などを考慮して適宜選択される。 In the present invention, the adhesive layer is preferably one in which a filler is dispersed in a binder made of the resin material. The particle size and blending amount of the filler are appropriately selected in consideration of the thickness of the adhesion layer to be formed and the optical characteristics.
フィラーとしては、公知の無機質粉末や有機質粉末を適宜選択して使用することができる。無機質粉末としては例えば、酸化チタン、窒化硼素、SnO2、SiO2、Cr2O3、α−Al2O3、α−Fe2O3、α−FeOOH、SiC、酸化セリウム、コランダム、人造ダイヤモンド、石榴石、ガーネット、マイカ、珪石、窒化珪素、炭化珪素、TiO2(アナターゼ型、ルチル型)、MgO、PbCO3・Pb(OH)2、BaSO4、Al2O3、M(II)FX(但し、M(II)はBa、Sr及びCaの各原子から選ばれる少なくとも一種の原子であり、XはCl原子又はBr原子である。)、CaCO3、ZnO、Sb2O3、ZrO2、リトポン(BaSO4・ZnS)、珪酸マグネシウム、塩基性珪硫酸鉛、塩基性燐酸鉛、珪酸アルミニウム等を使用することができる。有機質粉末としては、例えば3次元架橋されたポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、テフロン(登録商標)等の粉末の他に、カーボンブラック、顔料などを挙げることができる。これらの粉末については表面処理されていてもよい。 As the filler, a known inorganic powder or organic powder can be appropriately selected and used. Examples of the inorganic powder include titanium oxide, boron nitride, SnO 2 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , α-Al 2 O 3 , α-Fe 2 O 3 , α-FeOOH, SiC, cerium oxide, corundum, artificial diamond , Stone meteorite, garnet, mica, silica, silicon nitride, silicon carbide, TiO 2 (anatase type, rutile type), MgO, PbCO 3 · Pb (OH) 2 , BaSO 4 , Al 2 O 3 , M (II) FX (However, M (II) is at least one atom selected from Ba, Sr and Ca atoms, and X is a Cl atom or a Br atom.), CaCO 3 , ZnO, Sb 2 O 3 , ZrO 2 Lithopone (BaSO 4 · ZnS), magnesium silicate, basic lead silicate sulfate, basic lead phosphate, aluminum silicate, and the like can be used. Examples of organic powders include carbon black and pigments in addition to powders such as three-dimensionally crosslinked polymethyl methacrylate, polystyrene, and Teflon (registered trademark). These powders may be surface-treated.
密着層には、電磁波を吸収、もしくは反射する機能を有するものが好ましく、反射する場合は光散乱粒子、吸収の場合は光吸収粒子を、フィラーとしてそれぞれ樹脂バインダーに分散させたものが好適である(このような密着層を塗布型密着層という)。このように、電磁波を吸収または反射する機能を有する密着層は、蛍光体から発した電磁波を吸収または反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。これにより、高輝度、鮮鋭性に優れたシンチレータを構成できる。 The adhesion layer preferably has a function of absorbing or reflecting electromagnetic waves, and in the case of reflection, light scattering particles and in the case of absorption, light absorption particles are preferably dispersed in a resin binder as fillers. (Such an adhesion layer is called a coating-type adhesion layer). As described above, the adhesion layer having a function of absorbing or reflecting electromagnetic waves is for absorbing or reflecting electromagnetic waves emitted from the phosphors and increasing light extraction efficiency. Thereby, the scintillator excellent in high-intensity and sharpness can be comprised.
光散乱粒子は、蛍光体層で生じた発光光の光拡散を防止することで鮮鋭性を向上させる機能を有する。発光光を蛍光体層の柱状結晶内に効果的に戻すことで感度を向上させる機能を有する。 The light scattering particles have a function of improving sharpness by preventing light diffusion of emitted light generated in the phosphor layer. It has the function of improving the sensitivity by effectively returning the emitted light into the columnar crystals of the phosphor layer.
光散乱粒子は、密着層を構成するバインダーを構成する樹脂材料と異なる屈折率を有する粒子状材料であれば特に限定されるものではなく、その材料としては、例えば、TiO2(アナターゼ型、ルチル型)、MgO、PbCO3・Pb(OH)2、BaSO4、Al2O3、M(II)FX(但し、M(II)はBa、Sr及びCaの各原子から選ばれる少なくとも一種の原子であり、XはCl原子又はBr原子である。)、CaCO3、ZnO、Sb2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、リトポン(BaSO4・ZnS)、珪酸マグネシウム、塩基性珪硫酸鉛、塩基性燐酸鉛、珪酸アルミニウム等の白色顔料を使用することができる。これらの光散乱粒子は隠蔽力が強く、屈折率が大きいため、光を反射し、屈折させることによりシンチレータの発光を容易に散乱し、得られるパネルの感度を顕著に向上させることができる。 The light scattering particle is not particularly limited as long as it is a particulate material having a refractive index different from that of the resin material constituting the binder constituting the adhesion layer. Examples of the material include TiO 2 (anatase type, rutile). Type), MgO, PbCO 3 · Pb (OH) 2 , BaSO 4 , Al 2 O 3 , M (II) FX (where M (II) is at least one atom selected from Ba, Sr and Ca atoms) And X is a Cl atom or a Br atom.), CaCO 3 , ZnO, Sb 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , lithopone (BaSO 4 .ZnS), magnesium silicate, basic silica White pigments such as lead sulfate, basic lead phosphate, and aluminum silicate can be used. Since these light scattering particles have a strong hiding power and a high refractive index, the light emitted from the scintillator can be easily scattered by reflecting and refracting the light, and the sensitivity of the resulting panel can be significantly improved.
その他の光散乱性粒子として、例えば、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、及び、中空部が粒子内に存在する中空粒子、中空部が粒子内に多数存在する多中空粒子、多孔質粒子等も使用する事ができる。 As other light scattering particles, for example, glass beads, resin beads, hollow particles having hollow portions in the particles, multi-hollow particles having many hollow portions in the particles, porous particles, etc. may be used. Can do.
ガラスビーズはより高屈折率のものが好ましく、例えば、BK7(n=約1.5、nは相対屈折率、以下同じ);LaSFN9(n=約1.9);SF11(n=約1.8);F2(n=約1.6);BaK1(n=約1.6);チタン酸バリウム(n=約1.9);高屈折率青ガラス(n=約1.6〜1.7);TiO2−BaO(n=約1.9〜2.2);ホウケイ酸塩(n=約1.6);又はカルコゲナイドガラス(n=約2又はそれよりも高い)などが挙げられる。樹脂ビーズとしては、アクリル粒子、ポリエステル樹脂粒子、ポリオレフィン粒子、シリコン粒子等が挙げられ、具体的にはケミスノー(登録商標)(綜研化学社製)、シリコンレジンKRシリーズ他(信越化学工業社製)、テクポリマー(登録商標)(積水化成品工業社製)等を好適に用いることができる。 The glass beads preferably have a higher refractive index, for example, BK7 (n = about 1.5, n is a relative refractive index, the same applies hereinafter); LaSFN9 (n = about 1.9); SF11 (n = about 1. 8); F2 (n = about 1.6); BaK1 (n = about 1.6); barium titanate (n = about 1.9); high refractive index blue glass (n = about 1.6 to 1.). 7); TiO 2 —BaO (n = about 1.9 to 2.2); borosilicate (n = about 1.6); or chalcogenide glass (n = about 2 or higher). . Examples of the resin beads include acrylic particles, polyester resin particles, polyolefin particles, and silicon particles. Specifically, Chemisnow (registered trademark) (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.), silicon resin KR series and others (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Techpolymer (registered trademark) (manufactured by Sekisui Plastics Kogyo Co., Ltd.) can be suitably used.
特に、酸化チタンなどの白色顔料は隠蔽性が高く、屈折率が大きいため、光を反射し、屈折させることによりシンチレータの発光を容易に散乱し、シンチレータパネルの感度を顕著に向上させることができる。白色顔料としては、前記したものが使用でき、これらに限定されないが、このなかでも酸化チタンであることが好ましい。 In particular, white pigments such as titanium oxide have high concealability and a high refractive index, so that the light emitted from the scintillator can be easily scattered by reflecting and refracting light, and the sensitivity of the scintillator panel can be significantly improved. . As the white pigment, those described above can be used and are not limited to these, but among these, titanium oxide is preferable.
酸化チタンの結晶構造としては、ルチル型、アナターゼ型どちらでも使用できるが、樹脂の屈折率との比率が大きく、高輝度を達成できる点からルチル型が好ましい。
このような酸化チタン粒子としては、具体的には、例えば塩酸法で製造されたCR−50,CR−50−2,CR−57,CR−80,CR−90,CR−93,CR−95,CR−97,CR−60−2,CR−63,CR−67,CR−58,CR−58−2,CR−85,硫酸法で製造されたR−820,R−830,R−930,R−550,R−630,R−680,R−670,R−580,R−780,R−780−2,R−850,R−855,A−100,A−220,W−10(以上商品名:石原産業(株)社製)などが挙げられる。
As the crystal structure of titanium oxide, either a rutile type or an anatase type can be used, but a rutile type is preferable because it has a large ratio to the refractive index of the resin and can achieve high luminance.
Specific examples of such titanium oxide particles include CR-50, CR-50-2, CR-57, CR-80, CR-90, CR-93, and CR-95 manufactured by the hydrochloric acid method. , CR-97, CR-60-2, CR-63, CR-67, CR-58, CR-58-2, CR-85, R-820, R-830, R-930 manufactured by sulfuric acid method , R-550, R-630, R-680, R-670, R-580, R-780, R-780-2, R-850, R-855, A-100, A-220, W-10 (Product name: Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
酸化チタン粒子の一次粒径は0.1〜0.5μmが好ましく、さらに0.2〜0.3μmがさらに好ましい。また、酸化チタンとしては、ポリマーとの親和性、分散性を向上させるため、あるいはポリマーの劣化を抑えるために、Al、Si、Zr、Znなどの酸化物で表面処理されたものが好ましい。 The primary particle size of the titanium oxide particles is preferably from 0.1 to 0.5 μm, more preferably from 0.2 to 0.3 μm. The titanium oxide is preferably surface-treated with an oxide such as Al, Si, Zr, or Zn in order to improve the affinity and dispersibility with the polymer or suppress the deterioration of the polymer.
光吸収粒子は、支持体の反射率を所望の値により精度よく調整しやすくする等のために用いられる。光吸収粒子には、光吸収性の顔料等が挙げられる。光吸収性の顔料としては、従来公知の種々の顔料が使用可能である。具体的には、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄)、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド、カルボニウム、チタンブラック、カーボンブラック等を用いることができる。 The light absorbing particles are used for easily adjusting the reflectance of the support with a desired value with high accuracy. Examples of the light absorbing particles include light absorbing pigments. Various conventionally known pigments can be used as the light absorbing pigment. Specifically, ultramarine blue, prussian blue (iron ferrocyanide), phthalocyanine, anthraquinone, indigoid, carbonium, titanium black, carbon black and the like can be used.
密着層には、上記の光散乱粒子と光吸収粒子が双方含まれていてもよい。
塗布型密着層は、少なくとも光散乱粒子ないし光吸収粒子、バインダー、溶剤を含有する組成物を、塗布、乾燥して形成する事ができる。塗布方式については、特に制約は無いが、例えば、グラビア、ダイ、コンマ、バー、ディップ、スプレー、スピン等の一般的な方式を用いることができる。
The adhesion layer may contain both the light scattering particles and the light absorption particles.
The coating type adhesive layer can be formed by coating and drying a composition containing at least light scattering particles or light absorbing particles, a binder, and a solvent. Although there is no restriction | limiting in particular about an application | coating system, For example, general systems, such as a gravure, die | dye, comma, bar, dip, spray, spin, can be used.
塗布型密着層作製に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノールなどの低級アルコール、メチレンクロライド、エチレンクロライドなどの塩素原子含有炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、キシレンなどの芳香族化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの低級脂肪酸と低級アルコールとのエステル、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエステル、エチレングリコールモノメチルエステル、メトキシプロパノールプロピレングリコールモノメチルエーテル 、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエーテル及びそれらの混合物を挙げることができる。 Solvents used for preparing the coating type adhesion layer include lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol and n-butanol, chlorine atom-containing hydrocarbons such as methylene chloride and ethylene chloride, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. , Aromatic compounds such as toluene, benzene, cyclohexane, cyclohexanone, xylene, esters of lower fatty acids and lower alcohols such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, dioxane, ethylene glycol monoethyl ester, ethylene glycol monomethyl ester, methoxypropanol Mention may be made of ethers such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate and mixtures thereof.
また必要に応じて分散剤を用いてもよく、例えば、多価アルコール、アミン類、シリコーン、あるいは界面活性剤を用いることができる。光散乱粒子は、密着層中に40〜95質量%含まれていることが好ましく、60〜90質量%含まれていることが特に好ましい。40質量%以上で輝度が向上し、95質量%以下で、支持体もしくは蛍光体との接着性が向上する。 Moreover, you may use a dispersing agent as needed, for example, a polyhydric alcohol, amines, silicone, or surfactant can be used. It is preferable that 40-95 mass% of light-scattering particles are contained in the contact | adherence layer, and it is especially preferable that 60-90 mass% is contained. When the amount is 40% by mass or more, the luminance is improved, and when the amount is 95% by mass or less, the adhesion to the support or the phosphor is improved.
酸化チタンなどの分散性を向上させるために分散剤を使用しても良い。分散剤としては、例えば、多価アルコール、アミン類、シリコーン、あるいは界面活性剤を用いることができる。 A dispersant may be used to improve the dispersibility of titanium oxide or the like. As the dispersant, for example, polyhydric alcohols, amines, silicones, or surfactants can be used.
密着層の厚みは、樹脂からなる場合、1μm以上100μm以下であることが好ましく、1μm以上60μm以下がさらに好ましい。
また、金属酸化物および金属からなる密着層の厚さは、輝度向上、光の取り出し効率の観点から0.005〜0.3μmが好ましく、より好ましくは0.01〜0.2μmである。
The thickness of the adhesion layer is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 60 μm or less when made of resin.
Further, the thickness of the adhesion layer made of a metal oxide and a metal is preferably 0.005 to 0.3 μm, more preferably 0.01 to 0.2 μm, from the viewpoints of luminance improvement and light extraction efficiency.
塗布型密着層の膜厚は、10〜500μmであることが好ましい。密着層の膜厚が10μm以上で十分な輝度が得られ、また500μm以下で、平滑性が向上する。酸化チタンを含む場合は、塗布型密着層中に40〜95質量%含まれていることが好ましく、60〜90質量%含まれていることが特に好ましい。40質量%以上で輝度が向上し、95質量%以下で、支持体もしくは蛍光体との接着性が向上する。 The film thickness of the coating-type adhesion layer is preferably 10 to 500 μm. Sufficient luminance is obtained when the thickness of the adhesive layer is 10 μm or more, and smoothness is improved when the thickness is 500 μm or less. When titanium oxide is included, it is preferably contained in the coating-type adhesion layer in an amount of 40 to 95% by mass, particularly preferably 60 to 90% by mass. When the amount is 40% by mass or more, the luminance is improved, and when the amount is 95% by mass or less, the adhesion to the support or the phosphor is improved.
金属酸化物層の形成方法も公知の手法によることができる。ただ、本発明の典型的な態様においては、層状の緻密な密着層を形成しやすいことから、気相堆積法が一般的に用いられる。気相堆積法としては、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、プラズマCVD等既知の方法が使用できるが、より緻密な層形成が可能なスパッタやプラズマCVDが好ましい。 The formation method of a metal oxide layer can also be based on a well-known method. However, in a typical embodiment of the present invention, a vapor deposition method is generally used because a layered dense adhesion layer is easily formed. As the vapor deposition method, known methods such as vapor deposition, sputtering, ion plating, and plasma CVD can be used, but sputtering and plasma CVD capable of forming a denser layer are preferable.
金属層を支持体上に形成する方法としては、蒸着、スパッタ、あるいは、金属箔の貼り合わせ等、特に制約は無いが、密着性の観点からスパッタが好ましい。
以上のようにして密着層などが形成された支持体を、熱真空容器内に蒸発源及び支持体回転機構を有する蒸着装置を用いて、前記支持体回転機構に設置して、当該支持体を回転しながら蛍光体材料を蒸着する工程を含む気相堆積法により、蛍光体層を形成する態様の製造方法が好ましい。
The method for forming the metal layer on the support is not particularly limited, such as vapor deposition, sputtering, or bonding of metal foil, but sputtering is preferable from the viewpoint of adhesion.
The support on which the adhesion layer and the like are formed as described above is installed in the support rotation mechanism using a vapor deposition apparatus having an evaporation source and a support rotation mechanism in a thermal vacuum vessel, and the support is A manufacturing method in which the phosphor layer is formed by a vapor deposition method including a step of vapor-depositing the phosphor material while rotating is preferable.
<防湿保護層13>
防湿保護層は、単一材料から形成されていてもよいし、混合材料から形成されていてもよいし、材料の異なる複数の層などが併用されて形成されていてもよい。
<Dampproof protective layer 13>
The moisture-proof protective layer may be formed from a single material, may be formed from a mixed material, or may be formed by using a plurality of layers of different materials in combination.
防湿保護層は、主に、蛍光体の保護を目的とするものである。具体的には、例えば、蛍光体がヨウ化セシウム(CsI)である場合、CsIは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止することを目的として、防湿保護層が設けられる。また、この保護層は、シンチレータパネルの蛍光体から放出される物質(例えばハロゲンイオン)などを遮断し、シンチレータ層と受光素子の接触により生じる受光素子側の腐食を防止する機能も有する。 The moisture-proof protective layer is mainly intended to protect the phosphor. Specifically, for example, when the phosphor is cesium iodide (CsI), CsI absorbs water vapor in the air and is deliquescent if it is exposed to high moisture absorption. For the purpose of preventing, a moisture-proof protective layer is provided. The protective layer also has a function of blocking substances (for example, halogen ions) emitted from the phosphor of the scintillator panel and preventing corrosion on the light receiving element side caused by contact between the scintillator layer and the light receiving element.
また、上記保護層は、シンチレータパネルの柱状蛍光体結晶から形成されるシンチレータパネルと光電受光素子とを例えば接着剤や光学オイルなどにて接合する態様においては、接着剤や光学オイルが柱状蛍光体結晶間に浸透することを防止する浸透防止層の役割も担う。 Further, in the aspect in which the scintillator panel formed from the columnar phosphor crystal of the scintillator panel and the photoelectric light receiving element are bonded with, for example, an adhesive or optical oil, the protective layer is formed of the columnar phosphor. It also plays a role of a penetration preventing layer that prevents penetration between crystals.
この保護層は、種々の材料を用いて形成することができる。本発明においては、保護層はポリオレフィン系、ポリアセタール系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系、ポリパラキシリレン系の材料を用いることができる。ポリパラキシリレン系はCVD法により形成可能であり、水蒸気およびガスの透過性も少ないという特徴もあり、もともと潮解性であるCsI:Tlの保護層では好適である。ここでポリパラキシリレンはポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレンポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。 This protective layer can be formed using various materials. In the present invention, the protective layer may be made of polyolefin, polyacetal, epoxy, polyimide, silicone, or polyparaxylylene. The polyparaxylylene system can be formed by a CVD method and has a feature of low water vapor and gas permeability, and is suitable for a protective layer of CsI: Tl that is originally deliquescent. Here, polyparaxylylene is polyparaxylylene, polymonochloroparaxylylene, polymonochloroparaxylylene, polydichloroparaxylylene, polytetrachloroparaxylylene, polyfluoroparaxylylene, polytetrachloroparaxylylene. , Polyfluoroparaxylylene, polydimethylparaxylylene, polydiethylparaxylylene and the like.
ポリパラキシリレンからなる防湿保護層を形成する場合、シンチレータ層表面および側面での層厚は2μm以上15μm以下が好ましい。
また、防湿保護層にはさらに蒸着法、スパッタリング法などにより、SiC、SiO2、SiN、Al2O3などの無機物質を積層して形成してもよい。
ポリパラキシリレンなどの保護層によりシンチレータ層の上部、側面及びFOP側面の一部を覆うことにより、高い防湿性が得られる。
In the case of forming a moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene, the layer thickness on the scintillator layer surface and side surfaces is preferably 2 μm or more and 15 μm or less.
Further, the moisture-proof protective layer may be formed by further laminating an inorganic substance such as SiC, SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 by vapor deposition or sputtering.
By covering a part of the scintillator layer on the upper part, the side surface and the FOP side surface with a protective layer such as polyparaxylylene, high moisture resistance can be obtained.
<起伏吸収層17>
図1に示すようにシンチレータ層12とFOP11との間には、表面の起伏を吸収するために、起伏吸収層17が設けられていてもよい。
起伏吸収層としては、可視光に対して透明な樹脂が使用される。本発明では、このような樹脂として、加熱溶融状態で他の有機材料および無機材料に接着性をもち、常温の固体状態では接着性をもたず、溶媒・溶剤を含有しない性質を有するホットメルト樹脂を用いることが好ましい。ホットメルト樹脂としてはポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等を主成分とするものが好ましく、特に、防湿性、光透過性が高い材料としてポリオレフィン系樹脂をベースにしたホットメルト樹脂を用いることが望ましい。このようにホットメルト樹脂を用いた起伏吸収層はシンチレータ層およびFOPの平面方向の全面に渉って単層であることが好ましい。このように単層にすることで可視光が透過する際の界面がなくなり、望まない光の屈折および散乱が最小となる。
<Rough absorption layer 17>
As shown in FIG. 1, a undulation absorbing layer 17 may be provided between the scintillator layer 12 and the FOP 11 in order to absorb surface undulations.
As the undulation absorbing layer, a resin transparent to visible light is used. In the present invention, as such a resin, a hot melt having the property that it has adhesiveness to other organic materials and inorganic materials in a heated and melted state, has no adhesiveness in a solid state at room temperature, and does not contain a solvent / solvent. It is preferable to use a resin. As the hot melt resin, those mainly composed of polyolefin, polyester, polyamide, etc. are preferable. In particular, it is desirable to use a hot melt resin based on a polyolefin resin as a material having high moisture resistance and light transmittance. . Thus, it is preferable that the relief absorbing layer using the hot melt resin is a single layer over the entire surface of the scintillator layer and the FOP in the plane direction. By using a single layer in this way, there is no interface when visible light is transmitted, and unwanted light refraction and scattering are minimized.
起伏吸収層の厚みは30μm以下であることが好ましい。この範囲にあれば、表面の起伏を充分に吸収できるとともに、光の取り出し性に影響を及ぼすこともない。
シンチレータ層と起伏吸収層との間に、光学補償層を設けることで、境界面での屈折率の差を小さくして、境界面で反射される光の量をより低減するようにしてもよい。
The thickness of the relief absorbing layer is preferably 30 μm or less. If it is in this range, the surface undulations can be sufficiently absorbed, and the light extraction property is not affected.
By providing an optical compensation layer between the scintillator layer and the relief absorbing layer, the difference in refractive index at the boundary surface may be reduced to further reduce the amount of light reflected at the boundary surface. .
シンチレータに放射線が照射されると、シンチレータの蛍光体内で放射線が光に変換されて発光する。そして、光は、蛍光体の柱状結晶内を、起伏吸収層やFOPの方向に伝播する。そして、蛍光体内を伝播した光は、蛍光体の柱状結晶の先端部分の略円錐状の壁面に達するが、上記のように光学補償層が形成されていれば光のほとんどは光学補償層内に入るため境界面で反射される光の量をより低減することが可能となる。 When the scintillator is irradiated with radiation, the scintillator phosphor converts the radiation into light and emits light. And light propagates in the direction of the relief absorption layer and FOP in the columnar crystal of the phosphor. The light propagating through the phosphor reaches the substantially conical wall surface at the tip of the columnar crystal of the phosphor, but if the optical compensation layer is formed as described above, most of the light is in the optical compensation layer. Therefore, the amount of light reflected at the boundary surface can be further reduced.
光学補償層として、熱を加えることにより硬化する熱硬化性の樹脂で形成されていることが好ましい。熱硬化性の樹脂としては、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が好ましく用いられる。また、光学補償層を、硬化させた樹脂等の固体で形成する代わりに、透明な液体やゲル状物質で形成することも可能である。さらに、光学補償層は、接着剤を用いて、形成されることも望ましい態様である。接着剤としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系などの常温硬化型の接着剤が使用できる。特に弾力性を有する接着樹脂としてはゴム系の接着剤が使用できる。ゴム系の接着剤の樹脂としては、スチレン−イソプレン−スチレン等のブロックコポリマー系や、ポリブタジエン、ポリブチレン等の合成ゴム系接着剤、及び天然ゴム等を使用できる。市販されているゴム系接着剤の例としては一液型RTVゴムKE420(信越化学工業社製)などが好適に使用される。 The optical compensation layer is preferably formed of a thermosetting resin that is cured by applying heat. As the thermosetting resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, or the like is preferably used. Further, the optical compensation layer can be formed of a transparent liquid or a gel substance instead of being formed of a solid such as a cured resin. Furthermore, it is also desirable that the optical compensation layer is formed using an adhesive. As the adhesive, for example, a room temperature curable adhesive such as acrylic, epoxy, or silicone can be used. In particular, as an adhesive resin having elasticity, a rubber adhesive can be used. As the resin for the rubber adhesive, a block copolymer such as styrene-isoprene-styrene, a synthetic rubber adhesive such as polybutadiene or polybutylene, natural rubber, or the like can be used. As an example of a commercially available rubber-based adhesive, a one-component RTV rubber KE420 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) or the like is preferably used.
<シンチレータパネルの製作方法>
本発明に係るシンチレータパネル10は、本発明の目的を損なわない限り製造方法に特に制限はなく、基本的には従来公知のシンチレータパネルの製造方法と同様の方法とすることができる。
<Manufacturing method of scintillator panel>
The scintillator panel 10 according to the present invention is not particularly limited in the manufacturing method as long as the object of the present invention is not impaired, and can basically be a method similar to a conventionally known scintillator panel manufacturing method.
具体的には、密着層が形成された支持体に対して、従来公知の方法に従って、柱状構造の蛍光体からなるシンチレータ層の形成を行い、次いで、必要に応じて起伏吸収層を介在させて、FOPと接着させたのち、防湿保護層の形成を行うことにより、シンチレータパネルを得ることができる。 Specifically, a scintillator layer made of a phosphor having a columnar structure is formed on a support on which an adhesion layer is formed in accordance with a conventionally known method, and then an undulating absorption layer is interposed as necessary. After bonding with FOP, a scintillator panel can be obtained by forming a moisture-proof protective layer.
密着層の形成は、それぞれ上記「密着層」の項に記載した方法により行うことができる。
本発明においては、蛍光体が気相法によって形成されていることが好ましく、具体的には蒸着法によって形成されることが好ましい。
The adhesion layer can be formed by the method described in the above item “Adhesion layer”.
In the present invention, the phosphor is preferably formed by a vapor phase method, and specifically, preferably formed by a vapor deposition method.
シンチレータ層の形成
シンチレータ層は、真空容器内に蒸発源及び基板回転機構を有する蒸着装置を用いて、支持体を前記支持体回転機構に設置して、当該支持体を回転しながら蛍光体材料を蒸着する工程を含む気相堆積法により、蛍光体層を形成する態様の製造方法が好ましい。
以下、本発明の実施の一形態について、図2を参照しながら説明する。
Formation of the scintillator layer The scintillator layer is formed by using a vapor deposition apparatus having an evaporation source and a substrate rotation mechanism in a vacuum vessel, and placing a support on the support rotation mechanism and rotating the support while rotating the phosphor material. A production method in which the phosphor layer is formed by a vapor deposition method including a step of vapor deposition is preferable.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
真空容器32の内部の底面付近には、支持体34に垂直な中心線を中心とした円の円周上の互いに向かい合う位置に蒸発源38a,38bが配置されている。この場合において、支持体34と蒸発源38a,38bとの間隔は100〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200〜1000mmである。また、支持体34に垂直な中心線と蒸発源38a,38bとの間隔は100〜1500mmとされるのが好ましく、より好ましくは200〜1000mmである。
Near the bottom surface inside the
なお、前記製造装置においては3個以上の多数(8個、16個、24個等)の蒸発源を設けることも可能であり、各々の蒸発源は等間隔に配置してもよく、間隔を変えて配置してもよい。また、支持体34に垂直な中心線を中心とした円の半径は任意に定めることができる。
In the manufacturing apparatus, it is possible to provide three or more (8, 16, 24, etc.) evaporation sources, and the evaporation sources may be arranged at equal intervals. You may change and arrange. Further, the radius of a circle centered on the center line perpendicular to the
蒸発源38a,38bは、前記蛍光体を収容して抵抗加熱法で加熱するため、ヒータを巻いたアルミナ製のるつぼから構成しても良いし、ボートや、高融点金属からなるヒータから構成しても良い。また、前記蛍光体を加熱する方法は、抵抗加熱法以外に電子ビームによる加熱や、高周波誘導による加熱等の方法でも良いが、本発明では比較的簡単な構成で取り扱いが容易、安価、かつ、非常に多くの物質に適用可能である点から直接電流を流し抵抗加熱する方法や、周りのヒータでるつぼを間接的に抵抗加熱する方法が好ましい。また、蒸発源38a,38bは分子源エピタキシャル法による分子線源でも良い。
The
以上の製造方法によれば、複数の蒸発源38a,38bを設けることによって蒸発源38a,38bの蒸気流が重なり合う部分が整流化され、支持体34の表面に蒸着する前記蛍光体の結晶性を均一にすることができる。このとき、多数の蒸発源を設けるほど多くの箇所で蒸気流が整流化されるため、より広範囲において前記蛍光体の結晶性を均一にすることができる。また、蒸発源38a,38bを支持体34に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置することによって、蒸気流の整流化によって結晶性が均一になるという作用を、支持体34の表面において等方的に得ることができる。
According to the above manufacturing method, by providing the plurality of
支持体ホルダ35は、支持体34のうち前記蛍光体層を形成する面が真空容器32の底面に対向し、かつ、真空容器32の底面と平行となるように支持体34を保持する構成となっている。
The
また、支持体ホルダ35には、支持体34を加熱する加熱ヒータ(図示せず)を備えることが好ましい。この加熱ヒータで支持体34を加熱することによって、支持体34の支持体ホルダ35に対する密着性の強化や、前記蛍光体層の質調整を行う。また、支持体34の表面の吸着物を離脱・除去し、支持体34の表面と前記蛍光体との間に不純物層が発生することを防止する。
The
また、加熱手段として温媒又は熱媒を循環させるための機構(図示せず)を有していてもよい。この手段は蛍光体の蒸着時における支持体34の温度を50〜150℃といった比較的低温に保持して蒸着する場合に適している。
Moreover, you may have a mechanism (not shown) for circulating a heating medium or a heating medium as a heating means. This means is suitable when vapor deposition is performed while keeping the temperature of the
また、加熱手段としてハロゲンランプ(図示せず)を有していてもよい。この手段は蛍光体の蒸着時における支持体34の温度を150℃以上といった比較的高温に保持して蒸着する場合に適している。
Moreover, you may have a halogen lamp (not shown) as a heating means. This means is suitable for the case where vapor deposition is carried out while maintaining the temperature of the
さらに、支持体ホルダ35には、支持体34を水平方向に回転させる支持体回転機構36が設けられている。支持体回転機構36は、支持体ホルダ35を支持すると共に支持体34を回転させる支持体回転軸37及び真空容器32の外部に配置されて支持体回転軸37の駆動源となるモータ(図示せず)から構成されている。
Further, the
蒸着装置には、上記構成の他に、真空容器に真空ポンプが配されている。真空ポンプは、真空容器の内部に存在する気体の排気を行うもので、高真空領域まで排気するために、作動圧力領域の異なる真空ポンプを2種類もしくはそれ以上配置してもよい。真空ポンプとしては、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、ディフュージョンポンプ、メカニカルブースタ等を用いることができる。 In addition to the above configuration, the vapor deposition apparatus is provided with a vacuum pump in a vacuum vessel. The vacuum pump exhausts the gas existing in the vacuum vessel. In order to exhaust to the high vacuum region, two or more types of vacuum pumps having different operating pressure regions may be arranged. As the vacuum pump, a rotary pump, a turbo molecular pump, a cryopump, a diffusion pump, a mechanical booster, or the like can be used.
チャンバー内の圧力を調整するために、真空容器内にガスを導入できる機構が設けられている。導入するガスは、一般的には例えばNe、Ar、Kr等の不活性ガスが用いられる。真空容器内の圧力は、真空容器内を真空ポンプで排気しながら導入するガス量で調整してもよいし、所望の圧力よりも高真空となるまで真空排気行った後に真空排気を停止して、その後所望の圧力となるまでガスを導入することにより調整してもよい。また、真空容器と真空ポンプの間に圧力制御弁を設ける等によりポンプの排気量を調整して真空容器内の圧力を制御してもよい。 In order to adjust the pressure in the chamber, a mechanism capable of introducing gas into the vacuum vessel is provided. As the gas to be introduced, an inert gas such as Ne, Ar, or Kr is generally used. The pressure in the vacuum vessel may be adjusted by the amount of gas introduced while evacuating the inside of the vacuum vessel with a vacuum pump, or after evacuating until the vacuum is higher than the desired pressure, the evacuation is stopped. Then, the gas may be adjusted by introducing gas until a desired pressure is reached. Further, the pressure in the vacuum container may be controlled by adjusting the pump displacement by providing a pressure control valve between the vacuum container and the vacuum pump.
また、蒸発源38a,38bと支持体34との間には、蒸発源38a,38bから支持体34に至る空間を遮断するシャッタ39が水平方向に開閉自在に設けられており、このシャッタ39によって、蒸発源38a,38bにおいて前記蛍光体の表面に付着した目的物以外の物質が蒸着の初期段階で蒸発し、支持体34に付着するのを防ぐことができるようになっている。
Further, a
上記製造装置31を用いた本発明のシンチレータパネルの製造方法についてさらに説明する。
まず、支持体ホルダ35に支持体34を取付ける。また、真空容器32の底面付近において、支持体34に垂直な中心線を中心とした円の円周上に蒸発源38a,38bを配置する。次に、るつぼやボート等に、2つ以上の蛍光体母体化合物(CsI:賦活剤なし)と、賦活剤(TlI)を充填し、蒸発源にセットする。
The manufacturing method of the scintillator panel of the present invention using the
First, the
充填した蛍光体母材および賦活剤の中の不純物を蒸着前に除去するため、予備加熱を行ってもよい。予備加熱は使用する材料の融点以下であることが望ましい。例えばCsIの場合、予備加熱温度は50〜550℃が好ましく、100〜500℃がより好ましい。TlIの場合、50〜500℃が好ましく、100〜500℃がより好ましい。 In order to remove impurities in the filled phosphor base material and activator before vapor deposition, preheating may be performed. It is desirable that the preheating is below the melting point of the material used. For example, in the case of CsI, the preheating temperature is preferably 50 to 550 ° C, more preferably 100 to 500 ° C. In the case of TlI, 50 to 500 ° C is preferable, and 100 to 500 ° C is more preferable.
蒸着装置内を一旦排気し、Arガスを導入して真空度を調整した後、基板を回転させる。基板回転は装置の大きさにもよるが2〜15回転/分が好ましく、4〜10回転/分がより好ましい。次いで、蛍光体母体化合物(CsI:賦活剤なし)のるつぼを加熱して蛍光体を蒸着し、下地層(第1の蛍光体層)を形成する。この時基板温度は5〜100℃が好ましく、15〜50℃がより好ましい。下地層の厚さは、結晶径や蛍光体層の厚さにもよるが、0.1〜50μmであることが好ましい。次に基板の加熱を開始し、基板温度を150〜250℃に加熱し、残りの蛍光体母体化合物(CsI:賦活剤なし)と賦活剤(TlI)のるつぼの蒸発を開始する。この時、蛍光体母体化合物は、生産性を考慮して、下地層よりも早い蒸着速度で蒸発をすることが好ましい。下地層や蛍光体層の厚さにもよるが、下地層蒸着時よりも5〜100倍の速度で蒸着することが好ましく、10〜50倍で蒸着することがより好ましい。賦活剤の蒸発方法は、賦活剤単体を蒸発させてもよいが、CsIとTlIを混合した蒸発源を作成し、CsIは蒸発せずTlIのみが蒸発する温度(例えば500℃)に加熱して蒸発させてもよい。 The inside of the vapor deposition apparatus is once evacuated, Ar gas is introduced to adjust the degree of vacuum, and then the substrate is rotated. The substrate rotation is preferably 2 to 15 revolutions / minute, more preferably 4 to 10 revolutions / minute, although it depends on the size of the apparatus. Next, the crucible of the phosphor matrix compound (CsI: no activator) is heated to deposit the phosphor, thereby forming an underlayer (first phosphor layer). At this time, the substrate temperature is preferably 5 to 100 ° C, more preferably 15 to 50 ° C. The thickness of the underlayer is preferably 0.1 to 50 μm, although it depends on the crystal diameter and the thickness of the phosphor layer. Next, heating of the substrate is started, the substrate temperature is heated to 150 to 250 ° C., and evaporation of the remaining phosphor base compound (CsI: no activator) and activator (TlI) crucible is started. At this time, it is preferable that the phosphor base compound evaporates at a higher deposition rate than the underlayer in consideration of productivity. Although it depends on the thickness of the underlayer and the phosphor layer, it is preferably deposited at a rate of 5 to 100 times, more preferably 10 to 50 times that at the time of depositing the underlayer. The activator evaporation method may evaporate the activator alone, but an evaporation source in which CsI and TlI are mixed is prepared and heated to a temperature at which only TlI evaporates without CsI evaporating (for example, 500 ° C.). It may be evaporated.
蒸着時に加熱を行っていた支持体は、高温のため、取り出すために冷却を行う必要がある。蛍光体層を80℃まで冷却する工程での平均冷却速度を0.5℃〜10℃/分の範囲内とすることで、基板にダメージなく冷却することができる。例えば支持体に厚さ50μm以上500μm以下の高分子フィルム等の比較的薄い基板を用いた場合に特に有効である。この冷却工程は、真空度1×10-5Pa〜0.1Paの雰囲気下で行われることが特に好ましい。また、冷却工程時に、蒸着装置の真空容器内にArやHe等不活性ガスを導入する手段を講じてもよい。なお、ここでいう平均冷却速度とは、冷却開始(蒸着終了時)から80℃まで冷却する間の時間と温度を連続的に測定し、この間の1分間あたりの冷却速度を求めたものである。 Since the support that has been heated at the time of vapor deposition has a high temperature, it needs to be cooled to be taken out. By setting the average cooling rate in the step of cooling the phosphor layer to 80 ° C. within the range of 0.5 ° C. to 10 ° C./min, the substrate can be cooled without damage. For example, it is particularly effective when a relatively thin substrate such as a polymer film having a thickness of 50 μm to 500 μm is used as the support. This cooling step is particularly preferably performed in an atmosphere having a degree of vacuum of 1 × 10 −5 Pa to 0.1 Pa. In addition, a means for introducing an inert gas such as Ar or He into the vacuum container of the vapor deposition apparatus may be provided during the cooling process. The average cooling rate here is a value obtained by continuously measuring the time and temperature during cooling from the start of cooling (at the end of vapor deposition) to 80 ° C. and determining the cooling rate per minute during this time. .
蒸着終了後、前記蛍光体層を加熱処理しても良い。また、蒸着法においては必要に応じてO2、H2などのガスを導入して蒸着する反応性蒸着を行っても良い。
本発明では、蛍光体層が形成された支持体は、支持体、密着層、蛍光体層が同一の寸法を有することが好ましい。このため、シンチレータパネルの製造において、蛍光体層が形成された支持体は、製品サイズよりも大きい支持体に製品サイズよりも大きい蛍光体層を形成した後、支持体と共に製品サイズに断裁されることが好ましい。蛍光体層を形成した支持体から、複数枚の蛍光体層付支持体ごとに切り出すことで、生産性の向上を図ることができる。
上記複数枚の蛍光体層付支持体の断裁方法としては、例えば、打ち抜き刃、押し切りカッター、カッターナイフ、ハサミ、レーザ光等を用いた方法が挙げられる。
After the vapor deposition, the phosphor layer may be heat treated. In the vapor deposition method, reactive vapor deposition may be performed in which vapor deposition is performed by introducing a gas such as O 2 or H 2 as necessary.
In the present invention, the support on which the phosphor layer is formed preferably has the same dimensions as the support, the adhesion layer, and the phosphor layer. For this reason, in the manufacture of a scintillator panel, a support on which a phosphor layer is formed is cut into a product size together with the support after forming a phosphor layer larger than the product size on a support larger than the product size. It is preferable. Productivity can be improved by cutting out each of the plurality of supports with a phosphor layer from the support on which the phosphor layer is formed.
Examples of the method for cutting the plurality of phosphor layer-attached supports include a method using a punching blade, a push cutter, a cutter knife, scissors, laser light, and the like.
FOPとの接着
シンチレータ層とFOPとを積層するため、たとえば、起伏吸収層を介して積層する。起伏吸収層としてはホットメルト樹脂からなるシートを、蛍光体層とFOPとの間に挟み、加圧状態で加熱することにより蛍光体層表面の微小な起伏を吸収しつつ固着させることが可能である。
In order to laminate the adhesive scintillator layer with FOP and FOP, for example, they are laminated through a relief absorbing layer. As a relief absorbing layer, a sheet made of hot melt resin is sandwiched between the phosphor layer and the FOP and heated in a pressurized state to fix the phosphor layer surface while absorbing minute relief. is there.
起伏吸収層として使用するホットメルト樹脂シートは、ホットメルト樹脂シートの両面に剥離可能な保護層が配置された構造を有し、保護層を剥離した後、加熱工程を経ることで接着対象物への固着を実現するものである。
かかる蛍光体層とFOPの積層方法の概略を図3により説明する。
The hot melt resin sheet used as the undulation absorbing layer has a structure in which a protective layer that can be peeled is disposed on both sides of the hot melt resin sheet. Is achieved.
An outline of the method of laminating the phosphor layer and the FOP will be described with reference to FIG.
図3の上段に示すように、蛍光体層とFOPの積層手順は、まずFOPと同形にホットメルト樹脂シートを裁断し、FOP側の保護層を剥離の後、ホットメルト樹脂シートの保護層剥離面とFOPとを積層し、大気圧相当の加圧下で60℃〜80℃の温度範囲で仮固定(仮貼合)を行い、その後ホットメルト樹脂シートの蛍光体層側の保護層を剥離して、ホットメルト樹脂シートとシンチレータの蛍光体層とを積層し、大気圧相当の加圧下で80℃〜100℃の温度範囲で本固定(本貼合)を実施する。 As shown in the upper part of FIG. 3, the phosphor layer and the FOP are laminated by first cutting the hot melt resin sheet into the same shape as the FOP, peeling off the protective layer on the FOP side, and then peeling off the protective layer of the hot melt resin sheet. Laminate the surface and FOP, perform temporary fixing (temporary bonding) in the temperature range of 60 ° C to 80 ° C under pressure equivalent to atmospheric pressure, and then peel off the protective layer on the phosphor layer side of the hot melt resin sheet Then, the hot melt resin sheet and the phosphor layer of the scintillator are laminated, and permanent fixing (main bonding) is performed in a temperature range of 80 ° C. to 100 ° C. under a pressure corresponding to atmospheric pressure.
かかる固定時に仮固定のホットメルト樹脂シートとFOP、本固定のFOP・ホットメルト樹脂シートと蛍光体層とをそれぞれ積層した積層体は、袋状の熱圧着可能な熱圧着フィルム袋内に封入して、真空下で、前記袋を熱圧着して積層体を密封したのち、袋より積層体を取り出し、大気圧下の加圧密着状態で所定の温度範囲に加熱されて仮固定・本固定とされる。 The laminated body in which the temporarily fixed hot melt resin sheet and the FOP, and the permanently fixed FOP / hot melt resin sheet and the phosphor layer are laminated at the time of fixing are sealed in a bag-like thermocompression-bondable thermocompression film bag. Then, under vacuum, the bag is thermocompression-bonded to seal the laminate, and then the laminate is taken out of the bag and heated to a predetermined temperature range in a pressure contact state under atmospheric pressure to be temporarily fixed and permanently fixed. Is done.
また、図3の下段に示すように、断裁前のシンチレータの蛍光体層に、保護層を剥離したホットメルト樹脂シートを大気圧相当の加圧下で60℃〜80℃の温度範囲で仮固定(仮貼合)し、蛍光体/ホットメルト樹脂積層体とする。これを前記した断裁方法でFOPと同サイズの蛍光体/ホットメルト樹脂積層体とした後に、ホットメルト樹脂シートの保護層を剥離し(図示せず)、FOP上へ配置・積層し、大気圧相当の加圧下で80℃〜100℃の温度範囲で本固定(本貼合)を実施しても良い。この場合も固定時には、上記のように熱圧着フィルム袋が使用される。 Moreover, as shown in the lower part of FIG. 3, the hot melt resin sheet from which the protective layer has been peeled is temporarily fixed to the phosphor layer of the scintillator before cutting in a temperature range of 60 ° C. to 80 ° C. under a pressure equivalent to atmospheric pressure ( Temporary bonding) to obtain a phosphor / hot melt resin laminate. After this is made into a phosphor / hot melt resin laminate having the same size as FOP by the above-mentioned cutting method, the protective layer of the hot melt resin sheet is peeled off (not shown), and placed on the FOP and laminated, and the atmospheric pressure You may implement this fixing (main bonding) in the temperature range of 80 to 100 degreeC under considerable pressurization. Also in this case, the thermocompression film bag is used as described above at the time of fixing.
防湿保護層の形成方法
シンチレータ層の上部、側面及びFOP側面に、防湿保護層を形成する。
防湿保護層の形成方法を図4に示す。
図4(a)は、CVD法により、防湿保護層が所定の傾斜を持つように形成する方法の概略を示すものである。
FOPと接着したシンチレータを、FOP部のみが埋没するように高さ、かつ、FOPの周りに所定の空隙を有する凹部を有する治具を用意する。
Method for forming moisture-proof protective layer A moisture-proof protective layer is formed on the top, side and FOP side of the scintillator layer.
A method for forming the moisture-proof protective layer is shown in FIG.
FIG. 4A shows an outline of a method of forming the moisture-proof protective layer so as to have a predetermined inclination by the CVD method.
A scintillator bonded to the FOP is prepared so as to have a height so that only the FOP portion is buried and a recess having a predetermined gap around the FOP.
この凹部に、上面にシンチレータ層が接着されたFOPを載置し、CVD法により防湿保護層を蒸着することにより、シンチレータ層の表面および側面、FOP側面の一部に防湿層が形成される。なお、CVD法では、空隙内をすべて均一に蒸着するわけでなく、徐々に薄くなるように蒸着される。このためFOP側面の下端は蒸着されず、所定の傾斜を有する防湿層が形成される。この下端の厚みが前記図1に示されるT2に相当する。傾斜移行部は、シンチレータからFOPに移行する側面であり、FOPの側面の途中で、傾斜が開始してもよい。 In this recess, an FOP having a scintillator layer bonded to the upper surface is placed, and a moisture-proof protective layer is deposited by a CVD method, whereby a moisture-proof layer is formed on the surface and side surfaces of the scintillator layer and part of the FOP side surfaces. In the CVD method, not all the inside of the gap is uniformly deposited, but is deposited so as to gradually become thinner. For this reason, the lower end of the FOP side surface is not deposited, and a moisture-proof layer having a predetermined inclination is formed. The thickness of this lower end corresponds to T2 shown in FIG. An inclination transition part is a side surface which transfers from a scintillator to FOP, and an inclination may start in the middle of the side surface of FOP.
かかる防湿保護層の傾斜は、FOP周縁の空隙の幅や深さによって、調整可能である。
防湿層形成後、所定の厚さに研磨等を行い加工してもよい。
本発明の形態では、防湿保護層はFOPとの結着力が高いので、防湿保護層が剥がれることがなく、耐湿性を損ねることがない。
The inclination of the moisture-proof protective layer can be adjusted by the width and depth of the gap around the FOP.
After forming the moisture-proof layer, it may be processed by polishing to a predetermined thickness.
In the embodiment of the present invention, since the moisture-proof protective layer has a high binding force with the FOP, the moisture-proof protective layer is not peeled off and the moisture resistance is not impaired.
FOPの面取りを行う場合、防湿保護層形成後、面取を行ってもよい。
図5は、保護層形成に用いられる、装置の一態様の模式断面図であり、シンチレータ表面にポリパラキシリレンからなる保護層を形成する例である。
When chamfering FOP, chamfering may be performed after the moisture-proof protective layer is formed.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the apparatus used for forming the protective layer, and is an example in which a protective layer made of polyparaxylylene is formed on the surface of the scintillator.
CVD蒸着装置45は、ポリパラキシリレンの原料であるジパラキシリレンを挿入し気化させる気化室51、気化したジパラキシリレンを加熱昇温してラジカル化する熱分解室52、ラジカル化された状態のジパラキシリレンをシンチレータ上の蛍光体層122に蒸着させる蒸着室53、防臭、冷却を行う冷却室54および真空ポンプを有する排気系55を備えて構成されている。ここで、蒸着室53は、図5に示すように熱分解室52においてラジカル化されたポリパラキシリレンを導入する導入口53aおよび余分なポリパラキシリレンを排出する排出口53bを有すると共に、ポリパラキシリレンの蒸着を行う試料を支持するターンテーブル(蒸着台)53cを有する。
The
まず、蒸着室53のターンテーブル53c上にシンチレータパネル42の蛍光体層122を上向きにして設置する。
次に、気化室51において175℃に加熱して気化させ、熱分解室52において690℃に加熱昇温してラジカル化したジパラキシリレンを、導入口53aから蒸着室53に導入して、蛍光体層122上に保護層(ポリパラキシリレン)123を3μmの厚さで蒸着する、この場合に、蒸着室53内は真空度13Paに維持されている。又、ターンテーブル53cは、4rpmの速度で回転させている。また、余分なポリパラキシリレンは、排出口53bから排出され、防臭、冷却を行う冷却室54および真空ポンプを有する排気系55に導かれる。
First, the
Next, diparaxylylene radicalized by heating to 175 ° C. in the vaporizing
<用途>
本発明のシンチレータパネルは、種々の態様のX線画像撮影システムに応用することができる。その中でも特に好適な用途として、光検出パネルと組み合わされて放射線検出器として用いることができる。
<Application>
The scintillator panel of the present invention can be applied to various types of X-ray imaging systems. Among them, as a particularly suitable application, it can be used as a radiation detector in combination with a light detection panel.
〔放射線検出器〕
シンチレータ層を有する上述のシンチレータパネルに、光検出パネルを組み合わせてなる放射線検出器とすることができる。かかる放射線検出器において、外部からのX線が、シンチレータ層によって光に変換され、この光が、光検出パネルによって電気信号に変換されるとともに、位置情報と関連づけられた形で外部に出力可能な状態とされる。
(Radiation detector)
It can be set as the radiation detector which combines a photodetection panel with the above-mentioned scintillator panel which has a scintillator layer. In such a radiation detector, X-rays from the outside are converted into light by the scintillator layer, and this light is converted into an electrical signal by the light detection panel and can be output to the outside in a form associated with the position information. State.
本発明で用いられる光検出パネルは、光を、電気信号に変換して、外部に出力する役割を有するものであり、従来公知のものを用いることができ、その構成は特に制限はないものの、通常、基板と、画像信号出力層と、光電変換素子とがこの順で積層された形態を有している。 The light detection panel used in the present invention has a role of converting light into an electrical signal and outputting it to the outside, and a conventionally known one can be used, and its configuration is not particularly limited, Usually, the substrate, the image signal output layer, and the photoelectric conversion element are stacked in this order.
このうち、光電変換素子は、シンチレータ層で発生した光を吸収して、電荷の形に変換する機能を有している。ここで、光電変換素子は、そのような機能を有する限り、どのような具体的な構造を有していてもよい。例えば、本発明で用いられる光電変換素子は、透明電極と、入光した光により励起されて電荷を発生する電荷発生層と、対電極とからなるものとすることができる。これら透明電極、電荷発生層および対電極は、いずれも、従来公知のものを用いることができる。また、本発明で用いられる光電変換素子は、適当なフォトセンサーから構成されていても良く、例えば、複数のフォトダイオードを2次元的に配置してなるものであってもよく、あるいは、CCD(Charge Coupled Devices)、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)センサーなどの2次元的なフォトセンサーからなるものであっても良い。 Among these, the photoelectric conversion element has a function of absorbing light generated in the scintillator layer and converting it into a charge form. Here, the photoelectric conversion element may have any specific structure as long as it has such a function. For example, the photoelectric conversion element used in the present invention can be composed of a transparent electrode, a charge generation layer that is excited by incident light to generate charges, and a counter electrode. Any of these transparent electrodes, charge generation layers, and counter electrodes may be conventionally known ones. The photoelectric conversion element used in the present invention may be composed of an appropriate photosensor. For example, the photoelectric conversion element may be a two-dimensional arrangement of a plurality of photodiodes, or a CCD ( A two-dimensional photosensor such as a charge coupled device (CMOS) or a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) sensor may be used.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
<実施例1>
基材として厚み125μmポリイミドフィルムを使用し、密着層として蛍光体を形成する面に結晶性ポリエステルであるバイロン樹脂(東洋紡社製)を3μmとなるようにコートし、バイロン樹脂をエージングした後に断裁して蒸着用の支持体とした。前記支持体に対して真空下でCsI蛍光体を蒸着した。CsIの膜厚は300μmとした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
<Example 1>
A 125 μm thick polyimide film is used as the base material, and the surface on which the phosphor is formed as the adhesion layer is coated with a crystalline polyester Byron resin (Toyobo Co., Ltd.) to a thickness of 3 μm. After the Byron resin is aged, it is cut. Thus, a support for vapor deposition was obtained. A CsI phosphor was deposited on the support under vacuum. The film thickness of CsI was 300 μm.
蒸着したシンチレータは、FOPと同形状に断裁した後、3mm厚のFOP上に30μm厚のホットメルトシートおよび前記シンチレータを、以下の2段階の手順で積層した。
まず、熱圧着可能なフィルムシートを製袋したものに、上記FOP、ホットメルトシートを積層した積層したもの(積層体A)を封入し、真空下で前記フィルムシートを熱圧着して積層体Aを密封した。密封されたフィルムシートの袋を大気圧に戻した後、積層体Aを取り出し、大気圧による加圧を加えつつ60℃で1時間加熱することにより、ホットメルトシートが融解してFOPとホットメルトシートを仮固定した。
The deposited scintillator was cut into the same shape as the FOP, and then a hot melt sheet 30 μm thick and the scintillator were laminated on the 3 mm thick FOP in the following two steps.
First, a laminate (laminated body A) obtained by laminating the above FOP and hot melt sheet is encapsulated in a bag made of a thermocompressible film sheet, and the film sheet is thermocompressed under vacuum to form a laminated body A. Was sealed. After returning the sealed film sheet bag to atmospheric pressure, the laminate A is taken out and heated at 60 ° C. for 1 hour while applying pressure by atmospheric pressure, so that the hot melt sheet melts and FOP and hot melt are melted. The sheet was temporarily fixed.
続いて、シンチレータの蛍光体面(発光面)をホットメルトシートに対向する向きでFOP/ホットメルトシート積層体(積層体B)に配置したものを熱圧着可能なフィルムシートを製袋したもの内に封入して、前記と同様の方法で、加圧密着下に、80℃加熱を1時間行い、FOPとシンチレータを積層した。 Next, the scintillator phosphor surface (light emitting surface) placed in the FOP / hot melt sheet laminate (laminate B) with the orientation facing the hot melt sheet is put into a bag made of a thermo-compressible film sheet. After encapsulating, FOP and scintillator were laminated by heating at 80 ° C. for 1 hour under pressure and adhesion in the same manner as described above.
FOP、ホットメルト、シンチレータの積層体(以下シンチレータパネル)を、FOPのシンチレータ接着面の反対側となる、可視光出射面側が密着するように治具へ装着し、真空下でポリパラキシリレンからなる防湿保護層をCVDで形成した。ポリパラキシリレンからなる防湿保護層の厚さは10μmとなるよう、調整した。なお、側面における膜厚も10μmとなる。ポリパラキシリレンからなる防湿保護層形成後、治具からシンチレータパネルを取り外すことで、FOPの可視光出射面に防湿保護層が形成されない状態を実現した。 FOP, hot melt, scintillator laminate (hereinafter referred to as scintillator panel) is mounted on a jig so that the visible light emitting surface side, which is the opposite side of the FOP scintillator bonding surface, is in close contact with the polyparaxylylene under vacuum. A moisture-proof protective layer was formed by CVD. The thickness of the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene was adjusted to 10 μm. The film thickness on the side surface is also 10 μm. After the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene was formed, the scintillator panel was removed from the jig to realize a state where the moisture-proof protective layer was not formed on the visible light emitting surface of the FOP.
本実施例では、ポリパラキシリレンからなる防湿保護層形成時に使用される治具の形状を、シンチレータパネルと10〜100μmの範囲の隙間を有する孔構造とすることで、FOP側面における防湿保護層の厚みが下端近傍で薄くなるよう調整した。ポリパラキシリレンからなる防湿保護層の下端はFOPの可視光出射面から0.5mmの位置であった。 In this example, the shape of the jig used when forming the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene is a hole structure having a gap in the range of 10 to 100 μm from the scintillator panel, so that the moisture-proof protective layer on the side surface of the FOP The thickness was adjusted so as to be thin in the vicinity of the lower end. The lower end of the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene was at a position 0.5 mm from the visible light exit surface of the FOP.
得られたシンチレータパネルでは、シンチレータ側面における前記防湿保護層が覆う距離をA、前記FOPの厚み方向に前記防湿保護層が覆う距離をBとしたとき、Aは0.6mmであり、Bは3.0mmであった。また、シンチレータ側面に於ける前記防湿保護層の層厚をT1、前記FOP側面側における前記防湿保護層の出射側端部における層厚をT2としたとき、T1は10μmであり、T2は0.5μmであった。 In the obtained scintillator panel, when the distance covered by the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator is A and the distance covered by the moisture-proof protective layer in the thickness direction of the FOP is B, A is 0.6 mm, and B is 3.0 mm. Met. Further, when the layer thickness of the moisture-proof protective layer on the side surface of the scintillator is T1, and the layer thickness at the emission side end of the moisture-proof protective layer on the side surface of the FOP is T2, T1 is 10 μm and T2 is 0.5 μm. Met.
このようにしてポリパラキシリレンからなる防湿保護層が形成されたシンチレータパネルを、CMOS素子を有する読み取りセンサー上に配置して鮮鋭性を測定したところ、各空間周波数においてFOPを貼合しない場合のシンチレータに対して鮮鋭性が110%へ向上していることが判った。輝度はFOP貼合無しのシンチレータと比較して70%となった。また、40℃70%RHの環境で耐湿試験を行ったところ、196時間後の鮮鋭性は変動しなかった。
なお実施例での評価は以下のようにして行った。
When the scintillator panel on which the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene was formed in this way was placed on a reading sensor having a CMOS element and the sharpness was measured, the case where FOP was not bonded at each spatial frequency It was found that the sharpness was improved to 110% with respect to the scintillator. The brightness was 70% compared to a scintillator without FOP bonding. Further, when the moisture resistance test was performed in an environment of 40 ° C. and 70% RH, the sharpness after 196 hours did not vary.
The evaluation in the examples was performed as follows.
シンチレータパネルの鮮鋭性の評価方法
管電圧を80Kvpに設定したX線照射装置を用いて、X線を、鉛製のMTFチャートを通して上記シンチレータパネルの裏面(シンチレータ層が形成されていない面)から照射し、CMOSフラットパネルで検出された画像データをハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の画像データの記録をコンピュータで分析して、当該ハードディスクに記録されたX線画像の変調伝達関数MTF(空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値)を鮮鋭性の指標とした。MTFはModulation Transfer Functionの略号であり、このとき、FOPを貼合していない以外は実施例1と同様に作製したシンチレータパネルを搭載した放射線画像検出器を100とする。
Evaluation method of scintillator panel sharpness Using an X-ray irradiation device with a tube voltage set to 80 Kvp, X-rays are irradiated from the back surface of the scintillator panel (surface on which the scintillator layer is not formed) through a lead MTF chart. The image data detected by the CMOS flat panel was recorded on the hard disk. Thereafter, the recording of the image data on the hard disk was analyzed by a computer, and the modulation transfer function MTF (MTF value at a spatial frequency of 1 cycle / mm) of the X-ray image recorded on the hard disk was used as a sharpness index. MTF is an abbreviation for Modulation Transfer Function. At this time, a radiation image detector equipped with a scintillator panel manufactured in the same manner as in Example 1 except that FOP is not bonded is defined as 100.
シンチレータパネルの感度(輝度)の評価方法
シンチレータパネルの感度(輝度)の評価方法は、管電圧を80Kvpに設定したX線照射装置を用いて、X線を、放射線画像検出器を具備したFPDの受光面に照射し、得られたX線画像データから、該X線画像全面の平均シグナル値を求めてシンチレータパネルの感度とする。このとき、FOPを貼合していない以外は実施例1と同様にして作製したシンチレータパネルを搭載した放射線画像検出器の平均シグナル値を100とする。
Evaluation method of scintillator panel sensitivity (luminance) The scintillator panel sensitivity (luminance) evaluation method uses an X-ray irradiation apparatus with a tube voltage set to 80 Kvp, and X-rays are emitted from an FPD equipped with a radiation image detector. An average signal value of the entire surface of the X-ray image is obtained from the X-ray image data obtained by irradiating the light receiving surface, and is used as the sensitivity of the scintillator panel. At this time, the average signal value of the radiation image detector equipped with the scintillator panel produced in the same manner as in Example 1 except that FOP is not bonded is set to 100.
耐湿試験
40℃70%RHの環境で耐湿試験を行い、196時間後の鮮鋭性を評価する。
Moisture resistance test A moisture resistance test is performed in an environment of 40 ° C. and 70% RH, and the sharpness after 196 hours is evaluated.
<実施例2>
シンチレータの作製の際に、密着層に白色顔料として、酸化チタンを40質量%の量で配合したバイロン樹脂を使用して密着層を形成し、蛍光体層を実施例1と同様の方法で作製したのち、FOPを、ホットメルトを介して貼合させてシンチレータパネルを作製し、次いで防湿保護膜を形成した。得られたシンチレータパネル実施例1と同様に評価した。その結果、鮮鋭性は実施例1と同様にFOP貼合無しシンチレータとの比較で30%低下したが、輝度はFOP貼合無しシンチレータの130%となり高輝度型のシンチレータが得られた。また耐湿試験による、鮮鋭性は変化がなかった。
<Example 2>
When making the scintillator, the adhesion layer was formed by using a byron resin containing 40% by mass of titanium oxide as a white pigment in the adhesion layer, and the phosphor layer was produced in the same manner as in Example 1. After that, FOP was bonded through hot melt to produce a scintillator panel, and then a moisture-proof protective film was formed. The scintillator panel obtained was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the sharpness decreased by 30% as compared with the scintillator without FOP bonding as in Example 1, but the brightness became 130% of the scintillator without FOP bonding, and a high-luminance scintillator was obtained. Further, the sharpness by the moisture resistance test was not changed.
<実施例3>
シンチレータの作成の際に、密着層に黒色顔料としてカーボンブラック40質量%を配合したバイロン樹脂を使用した密着層を形成し、蛍光体層を実施例1と同様の方法で作製した。
<Example 3>
When creating the scintillator, an adhesion layer using a Byron resin containing 40% by mass of carbon black as a black pigment was formed in the adhesion layer, and a phosphor layer was produced in the same manner as in Example 1.
FOPへの貼合を実施例1と同様に行い、防湿保護膜を形成してシンチレータパネルを作製した。得られたシンチレータパネルについて、実施例1と同様に光学特性を評価した結果、鮮鋭性はFOP貼合無しシンチレータとの比較で20%向上し、輝度はFOP貼合無しシンチレータとの比較で60%となったがさらに高鮮鋭型のシンチレータが得られた。また耐湿試験による、鮮鋭性は変化がなかった。 Bonding to FOP was performed in the same manner as in Example 1, and a moisture-proof protective film was formed to produce a scintillator panel. As a result of evaluating the optical characteristics of the obtained scintillator panel in the same manner as in Example 1, the sharpness was improved by 20% compared with the scintillator without FOP bonding, and the luminance was 60% compared with the scintillator without FOP bonding. However, a highly sharp scintillator was obtained. Further, the sharpness by the moisture resistance test was not changed.
<比較例1>
実施例1と同様の方法でシンチレータとFOPの積層体を作成し、実施例で使用した治具の代わりに、積層体全体を平滑なカーボン板に載せた状態でCVD装置へ投入し、実施例1と同条件でポリパラキシリレンからなる防湿保護層を形成した。
<Comparative Example 1>
A laminated body of scintillator and FOP was prepared in the same manner as in Example 1, and instead of the jig used in the Example, the entire laminated body was put on a smooth carbon plate and put into a CVD apparatus. A moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene was formed under the same conditions as in 1.
ポリパラキシリレンからなる防湿保護層はシンチレータ/FOP貼合体とカーボン板とを一体として被覆するため、カーボン板からの分離はカッターを用いてFOPとカーボン板の界面部分を切り離すことで実施した。 Since the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene coats the scintillator / FOP bonded body and the carbon plate as a unit, separation from the carbon plate was performed by separating the interface portion between the FOP and the carbon plate using a cutter.
シンチレータ側面のポリパラキシリレンからなる防湿保護層は、ポリイミド支持体の側面からFOPの側面下端に至るまで10μmの厚みとなったが、FOP下端での防湿保護層厚はカッターによる切断形状が不規則となり、10〜15μmとバラツキが見られた。 The moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene on the side of the scintillator has a thickness of 10 μm from the side of the polyimide support to the bottom of the side of the FOP, but the thickness of the moisture-proof protective layer at the bottom of the FOP is not cut by a cutter. It became a rule and a variation of 10-15 μm was observed.
このようなシンチレータは、初期性能は実施例1と同等であったが、耐湿テスト中にFOP側面のポリパラキシリレンからなる防湿保護層が剥離し、輝度および鮮鋭性が劣化した。 Such a scintillator had the same initial performance as that of Example 1, but the moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene on the side of the FOP peeled off during the moisture resistance test, and the brightness and sharpness deteriorated.
<比較例2>
実施例1と同様の方法でシンチレータとFOPの積層体を作成し、シンチレータの放射線入射面を点で支持するよう、針状の突起が並んだ形状の支持体で保持する形態でCVDによりポリパラキシリレンからなる防湿保護層を形成した。
<Comparative example 2>
A laminated body of scintillator and FOP was prepared in the same manner as in Example 1, and a polyparaffin was formed by CVD in a form in which needle-like protrusions were held side by side so as to support the radiation incident surface of the scintillator with dots. A moisture-proof protective layer made of xylylene was formed.
このようにして作成したシンチレータはFOPの出射面にも10μmの厚さのポリパラキシリレンからなる防湿保護層が形成された。この状態で実施例1と同様の光学特性を検査したところ、輝度、耐湿性は特に変化がなかったものの、鮮鋭性は劣化した。 In the scintillator thus prepared, a moisture-proof protective layer made of polyparaxylylene having a thickness of 10 μm was also formed on the exit surface of the FOP. In this state, the same optical characteristics as in Example 1 were examined. The brightness and moisture resistance were not particularly changed, but the sharpness was deteriorated.
10 シンチレータパネル
11 ファイバオプティクスプレート(FOP)
12 シンチレータ層
13 防湿保護層
14 支持体
15 蛍光体
16 密着層
17 起伏吸収層
10 Scintillator panel 11 Fiber optics plate (FOP)
12 scintillator layer 13 moisture-proof protective layer 14 support 15 phosphor 16 adhesion layer 17 undulation absorption layer
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