JP2017058187A - シンチレータパネル、及び、放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】解像度及び光出力を向上可能なシンチレータパネル及び放射線検出器を提供する。【解決手段】シンチレータパネル１は、基板２と、基板２の主面２ｓ上に設けられたシンチレータ層３と、シンチレータ層３を囲うように主面２ｓ上に設けられた枠体４と、主面２ｓ及びシンチレータ層３上に配置され枠体４に固定された保護層５と、シンチレータ層３と保護層５との間に配置されたシート状の光機能層６と、光機能層６と保護層５とに挟まれて弾性変形された弾性部材７と、を備える。主面２ｓからの枠体４の高さＨ４は、主面２ｓからのシンチレータ層３の高さＨ３よりも大きい。シンチレータ層３は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶３０を含む。光機能層６は、弾性部材７の弾性力によってシンチレータ層３に押圧され、複数の柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の領域においてシンチレータ層３に接触している。【選択図】図３

Description

本発明は、シンチレータパネル、及び、放射線検出器に関する。

特許文献１には、Ｘ線検出器が記載されている。このＸ線検出器は、光電変換基板と、光電変換基板の表面に形成された蛍光変換膜と、光電変換基板及び蛍光変換膜上に形成された光反射層と、を備える。蛍光変換膜は、光電変換基板の面方向に複数の柱状結晶が形成された柱状結晶構造に形成されている。光反射層は、周辺部が光電変換基板に密着して蛍光変換膜を密閉する。光反射層は、流動性を有する粘着物質と、粘着物質よりも屈折率が高い無機物質の粉末と、の混合体によって構成されている。

特開２００９−２５２５８号公報

上記のＸ線検出器は、光反射層によって水分を遮断して蛍光変換膜の劣化の防止を図っている。また、上記のＸ線検出器は、光反射層の蛍光変換膜の内部への浸透を抑制することにより、Ｘ線解像度の改善を図っている。しかしながら、光反射層は、粘着物質の流動によって先端部に追従するように変形し、互いに隣り合う柱状結晶の先端部同士の間の空間を充填する。また、粘着物質の流動性の大きさによっては、柱状結晶のより基端側においても、互いに隣り合う柱状結晶間に浸透することが想定される。これらの場合には、柱状結晶から光反射層に可視光が漏れることにより、Ｘ線解像度及び光出力が低下するそれがある。

本発明は、解像度及び光出力を向上可能な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。

本発明に係るシンチレータパネルは、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、主面を有し、シンチレーション光に対して透過性を有する基板と、主面上に設けられたシンチレータ層と、主面に交差する方向からみてシンチレータ層を囲うように主面上に設けられた枠体と、主面及びシンチレータ層上に配置され、シンチレータ層を封止するように枠体に固定された保護層と、シンチレータ層と保護層との間に配置されたシート状の光機能層と、光機能層と保護層とに挟まれて弾性変形された弾性部材と、を備え、主面からの枠体の高さは、主面からのシンチレータ層の高さよりも大きく、シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、光機能層は、弾性部材の弾性力によってシンチレータ層に押圧され、複数の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このシンチレータパネルにおいては、複数の柱状結晶を含むシンチレータ層が、基板の主面に設けられ、保護層により封止されている。シンチレータ層と保護層との間にはシート状の光機能層が配置され、光機能層と保護層との間には弾性部材が配置されている。弾性部材は、光機能層と保護層とにより挟まれて弾性変形されている。光機能層は、弾性部材の弾性力によってシンチレータ層に押圧され、シンチレータ層の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このように、このシンチレータパネルにおいては、シート状の光機能層が用いられる。このため、光機能層が、互いに隣り合う柱状結晶の先端の間の間隙を充填したり、柱状結晶間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層が弾性部材の弾性力によりシンチレータ層に押圧されるので、光機能層が柱状結晶の先端から離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層は、シンチレータ層よりも高い（厚い）枠体に固定される。このため、例えば平板状の保護層を用いることにより、枠体とシンチレータ層との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層と保護層との間に形成される。したがって、そのスペースに光機能層と弾性部材を配置することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、弾性部材は、主面に沿って延びるシート状であってもよい。このとき、弾性部材は、発泡プラスチックを含んでもよい。この場合、弾性部材によって、基板の主面に沿って一様に光機能層を押圧することができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、弾性部材は、光機能層又は保護層と一体化されていてもよい。この場合、弾性部材によって光機能層をシンチレータ層に押圧するように構成することが容易である。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、柱状結晶の先端は、平坦化されていてもよい。このように柱状結晶の先端が平坦化されている場合であっても、光機能層が互いに隣り合う柱状結晶の先端同士の間隙を充填したり柱状結晶間に浸透したりすることが避けられるので、解像度及び光出力を向上可能である。

本発明に係る放射線検出器は、主面と、主面上に形成された複数の光電変換素子と、を有する基板と、光電変換素子上に設けられ、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータ層と、主面に交差する方向からみてシンチレータ層を囲うように主面上に設けられた枠体と、主面及びシンチレータ層上に配置され、シンチレータ層を封止するように枠体に固定された保護層と、シンチレータ層と保護層との間に配置されたシート状の光機能層と、光機能層と保護層とに挟まれて弾性変形された弾性部材と、を備え、主面からの枠体の高さは、主面からのシンチレータ層の高さよりも大きく、シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、光機能層は、弾性部材の弾性力によってシンチレータ層に押圧され、複数の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

この放射線検出器においては、複数の柱状結晶を含むシンチレータ層が、複数の光電変換素子を有する基板の主面に設けられ、保護層により封止されている。シンチレータ層と保護層との間にはシート状の光機能層が配置され、光機能層と保護層との間には弾性部材が配置されている。弾性部材は、光機能層と保護層とにより挟まれて弾性変形されている。光機能層は、弾性部材の弾性力によってシンチレータ層に押圧され、シンチレータ層の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このように、この放射線検出器においては、シート状の光機能層が用いられる。このため、光機能層が、互いに隣り合う柱状結晶の先端の間の間隙を充填したり、柱状結晶間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層が弾性部材の弾性力によりシンチレータ層に押圧されるので、光機能層が柱状結晶の先端から離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層は、シンチレータ層よりも高い（厚い）枠体に固定される。このため、例えば平板状の保護層を用いることにより、枠体とシンチレータ層との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層と保護層との間に形成される。したがって、そのスペースに光機能層と弾性部材を配置することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。

本発明に係る放射線検出器においては、弾性部材は、主面に沿って延びるシート状であってもよい。このとき、弾性部材は、発泡プラスチックを含んでもよい。この場合、弾性部材によって、基板の主面に沿って一様に光機能層を押圧することができる。

本発明に係る放射線検出器においては、弾性部材は、光機能層又は保護層と一体化されていてもよい。この場合、弾性部材によって光機能層をシンチレータ層に押圧するように構成することが容易である。

本発明に係る放射線検出器においては、柱状結晶の先端は、平坦化されていてもよい。このように柱状結晶の先端が平坦化されている場合であっても、光機能層が互いに隣り合う柱状結晶の先端同士の間隙を充填したり柱状結晶間に浸透したりすることが避けられるので、解像度及び光出力を向上可能である。

本発明に係るシンチレータパネルは、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、主面を有し、シンチレーション光に対して透過性を有する基板と、主面上に設けられたシンチレータ層と、主面に交差する方向からみてシンチレータ層を囲うように主面上に設けられた枠体と、主面及びシンチレータ層上に配置され、シンチレータ層を封止するように枠体に固定された保護層と、保護層のシンチレータ層に対向する面に一体的に形成された硬質の光機能層と、を備え、主面からの枠体の高さは、主面からのシンチレータ層の高さよりも大きく、シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、光機能層は、保護層が枠体に固定された状態においてシンチレータ層に押圧され、複数の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このシンチレータパネルにおいては、複数の柱状結晶を含むシンチレータ層が、基板の主面に設けられ、保護層により封止されている。保護層のシンチレータ層に対向する面には、硬質の光機能層が一体的に形成されている。そして、光機能層は、保護層が枠体に固定された状態でシンチレータ層に押圧される。これにより、光機能層は、シンチレータ層の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このように、このシンチレータパネルにおいては、保護層に一体形成された硬質の光機能層が用いられる。このため、光機能層が、互いに隣り合う柱状結晶の先端の間の間隙を充填したり、柱状結晶間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層が保護層の固定に応じてシンチレータ層に押圧されるので、光機能層が柱状結晶の先端から離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層は、シンチレータ層よりも高い（厚い）枠体に固定される。このため、例えば平板状の保護層を用いることにより、枠体とシンチレータ層との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層と保護層との間に形成される。したがって、そのスペースに応じて光機能層を形成することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。また、光機能層が硬質であるとは、例えば、樹脂を含む材料を硬化させることにより光機能層が形成されることによって、硬化した樹脂の硬度に応じた硬度を有することを意味する。

本発明に係る放射線検出器は、主面と、主面上に形成された複数の光電変換素子と、を有する基板と、光電変換素子上に設けられ、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータ層と、主面に交差する方向からみてシンチレータ層を囲うように主面上に設けられた枠体と、主面及びシンチレータ層上に配置され、シンチレータ層を封止するように枠体に固定された保護層と、保護層のシンチレータ層に対向する面に一体的に形成された光機能層と、を備え、主面からの枠体の高さは、主面からのシンチレータ層の高さよりも大きく、シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、光機能層は、保護層が枠体に固定された状態においてシンチレータ層に押圧され、複数の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

この放射線検出器においては、複数の柱状結晶を含むシンチレータ層が、複数の光電変換素子を有する基板の主面に設けられ、保護層により封止されている。保護層のシンチレータ層に対向する面には、硬質の光機能層が一体的に形成されている。そして、光機能層は、保護層が枠体に固定された状態でシンチレータ層に押圧される。これにより、光機能層は、シンチレータ層の柱状結晶の先端を含む複数の領域においてシンチレータ層に接触している。

このように、この放射線検出器においては、保護層に一体形成された硬質の光機能層が用いられる。このため、光機能層が、互いに隣り合う柱状結晶の先端の間の間隙を充填したり、柱状結晶間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層が保護層の固定に応じてシンチレータ層に押圧されるので、光機能層が柱状結晶の先端から離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層は、シンチレータ層よりも高い（厚い）枠体に固定される。このため、例えば平板状の保護層を用いることにより、枠体とシンチレータ層との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層と保護層との間に形成される。したがって、そのスペースに応じて光機能層を形成することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。

本発明によれば、解像度及び光出力を向上可能なシンチレータパネル及び放射線検出器を提供することができる。

本実施形態に係るシンチレータパネルの断面図である。 図１に示されたシンチレータパネルの平面図である。 図１に示されたシンチレータパネルの一部を拡大して示す断面図である。 変形例に係るシンチレータパネルの断面図である。 図４に示されたシンチレータパネルの一部を拡大して示す断面図である。 シンチレータ層の変形例を示す断面図である。 シンチレータパネルの変形例を示す断面図である。 本実施形態に係る放射線検出器の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

本実施形態に係るシンチレータパネルは、Ｘ線等の放射線を可視光等のシンチレーション光に変換するためのものである。以下の実施形態に係るシンチレータパネルは、例えば、マンモグラフィー装置、胸部検査装置、ＣＴ装置、歯科口内撮影装置、及び、放射線カメラ等において、放射線イメージング用のデバイスとして用いることができる。

図１は、本実施形態に係るシンチレータパネルの断面図である。図２は、図１に示されたシンチレータパネルの平面図である。図１，２に示されるように、シンチレータパネル１は、基板２、シンチレータ層３、枠体４、保護層５、光機能層６、及び、弾性部材７を備えている。

基板２は、主面２ｓを有する。基板２は、例えば矩形板状である。基板２は、シンチレータ層３で生じるシンチレーション光に対して透過性を有する。基板２の厚さは、例えば２．０ｍｍ程度である。基板２は、例えば、ＦＯＰ（ファイバオプティックプレート：多数の光ファイバを束ねて構成される光学デバイス（例えば、浜松ホトニクス（株）製Ｊ５７３４））等から構成される。

シンチレータ層３は、Ｘ線等の放射線Ｒの入射に応じて、可視光等のシンチレーション光を生じさせる。シンチレータ層３は、基板２の主面２ｓ上に設けられている。シンチレータ層３は、例えば、主面２ｓに交差（例えば直交）する方向からみて、主面２ｓの矩形状のエリアに形成されている。シンチレータ層３の外縁部は、シンチレータ層３の中心から縁に向かう方向にシンチレータ層３の厚さが減少するように、傾斜部が設けられている。したがって、シンチレータ層３の全体としての断面形状は、例えば台形状である。

シンチレータ層３の厚さ（上記の傾斜部以外の厚さ）は、例えば６００μｍ程度である。シンチレータ層３は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶３０を含む（図３の（ｂ）参照）。シンチレータ材料は、例えば、ＣｓＩ：ＴｌといったＣｓＩを主成分とする材料である。シンチレータ層３は、例えば、真空蒸着法等によって基板２の主面２ｓ上に柱状結晶３０を成長させることにより形成される。

枠体４は、基板２の主面２ｓに交差する方向からみてシンチレータ層３を囲うように、主面２ｓ上に設けられている。枠体４は、例えば矩形環状である。主面２ｓからの枠体４の高さＨ４は、主面２ｓからのシンチレータ層３の高さＨ３（厚さ）よりも大きい。枠体４は、主面２ｓと保護層５との間に介在して主面２ｓと保護層５とを互いに接合する。主面２ｓ、枠体４、及び、保護層５は、シンチレータ層３、光機能層６、及び、弾性部材７が配置される空間を形成する。枠体４は、その空間を少なくとも液密（さらには気密）に封止するように、主面２ｓ及び保護層５に接合される。枠体４は、例えばエポキシ樹脂等からなる透湿性が低い樹脂である。

保護層５は、主面２ｓ及びシンチレータ層３上に配置されている。保護層５は、主面２ｓに交差する方向からみて、シンチレータ層３及び枠体４を覆うように配置されている。保護層５は、例えば、主面２ｓに沿って延びる矩形平板状である。保護層５は、放射線Ｒを透過する。保護層５の厚さは、例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度である。保護層５は、例えば、化学強化ガラス等のガラス板である。保護層５は、上述したように、シンチレータ層３を少なくとも液密に封止するように枠体４に固定（接合）される。以上の封止構造により、シンチレータ層３に対する防湿が実現される。

光機能層６は、シンチレータ層３と保護層５との間に配置されている。光機能層６は、シート状である。すなわち、光機能層６は、流動性を有さない。一例として、光機能層６は、主面２ｓに沿って延びる矩形シート状である。光機能層６は、主面２ｓに交差する方向からみて、シンチレータ層３を覆っている。光機能層６は、放射線Ｒを透過する。光機能層６は、例えば、シンチレータ層３で生じたシンチレーション光を反射する光反射層、又は、シンチレーション光を吸収する光吸収層である。光機能層６の厚さは、例えば、１００μｍ程度である。光機能層６は、顔料とバインダ樹脂とからなる層を含むことができる。光機能層６は、例えば、ＰＥＴフィルムである。

弾性部材（弾性層）７は、光機能層６と保護層５との間に配置されている。弾性部材７は、例えば、主面２ｓに沿って延びるシート状である。弾性部材７は、主面２ｓに交差する方向からみて、少なくともシンチレータ層３を覆うように光機能層６上に配置されている。弾性部材７は、放射線Ｒを透過する。弾性部材７は、光機能層６と保護層５とに挟まれて弾性変形されている（すなわち、主面２ｓに交差する方向に圧縮されている）。これにより、弾性部材７は、弾性力によって、光機能層６をシンチレータ層３に押圧する。すなわち、弾性部材７は、光機能層６に圧力を付与する圧力付与層である。

弾性部材７の厚さは、例えば、１００μｍ以上１０００μｍ以下程度である。弾性部材７の材料は、例えば、ポリエチレン、ウレタン樹脂、及び、メラミン樹脂等のプラスチック、ゴム、並びに、シリコーンゲル等である。弾性部材７は、例えば、上記のプラスチックを発泡させて形成される発泡プラスチックのシート、ウレタンマット（ウレタン樹脂のシート）、シリコンゲルシート、メラミンスポンジのシート、及び、シート状の気泡緩衝材等である。

図３は、図１に示されたシンチレータパネルの一部を拡大して示す断面図である。図３の（a）は、図１の領域Ｒａを示し、図３の（ｂ）は図１の領域Ｒｂを示す。図３に示されるように、弾性部材７は、ここでは、接着層８により光機能層６に接着され、光機能層６と一体化されている。接着層８は、例えば、粘着性を有する樹脂である。

ここで、シンチレータ層３の柱状結晶３０は、その基端において基板２の主面２ｓに接合されている。柱状結晶３０は、柱状部３１とテーパ部３２とを含む。柱状部３１は、柱状結晶３０における主面２ｓ側の基端を含む。柱状部３１は、主面２ｓから主面２ｓに交差する方向に延びている。

テーパ部３２は、柱状結晶３０の先端３０ｔを含む。テーパ部３２は、柱状部３１と一体的に構成されている。テーパ部３２は、主面２ｓから離れるにつれて縮小するテーパ状である。テーパ部３２の断面形状は、例えば三角形状である。柱状結晶３０は、互いに離間している。すなわち、互いに隣り合う柱状結晶３０の間には間隙が形成されている。より具体的には、互いに隣り合う柱状結晶３０間において、柱状部３１の側面３１ｓ同士の間、及び、テーパ部３２の側面３２ｓ同士の間に間隙が形成されている。

上述したように、弾性部材７は、弾性力によって、光機能層６をシンチレータ層３に押圧する。つまり、光機能層６は、弾性部材７の弾性力によって押圧され、シンチレータ層３の接触している。ここでは、光機能層６は、複数の柱状結晶３０の先端３０ｔに接触する。柱状結晶３０の先端３０ｔは、互いに離間して独立している。したがって、光機能層６は、複数の柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の独立した領域において、シンチレータ層３に接触している（すなわち多点で接触している）。

一方、光機能層６は、互いに隣り合う柱状結晶３０同士の間隙を充填しない。換言すれば、光機能層６は、互いに隣り合う柱状結晶３０同士の間隙を維持するように、シンチレータ層３に接触している。より具体的には、シート状の光機能層６は、柱状結晶３０の先端３０ｔの形状に追従するように変形するが、テーパ部３２の側面３２ｓの先端３０ｔ側の一部のみに接触する。このため、テーパ部３２の側面３２ｓの柱状部３１側の大部分においては、光機能層６と接触せず、光機能層６及びシンチレータ層３よりも屈折率の低い空気層との接触が維持される。また、光機能層６は、柱状部３１の側面３１ｓ同士の間隙に浸透しない。したがって、柱状部３１の側面３１ｓの全体においても、光機能層６と接触せず、空気層との接触が維持される。

他方、例えば、流動性を有する材料（液状の材料）をシンチレータ層３に塗布することによって光機能層を形成した場合には、その光機能層は、テーパ部３２の側面３２ｓ同士の間隙を充填すると共に、柱状部３１の側面３１ｓ同士の間隙に浸透する。このため、テーパ部３２の側面３２ｓの全体、及び、柱状部３１の側面３１ｓの少なくとも一部において、空気層よりも屈折率の高い光機能層との接触が形成される。

以上説明したように、シンチレータパネル１においては、複数の柱状結晶３０を含むシンチレータ層３が、基板２の主面２ｓに設けられ、保護層５及び枠体４により封止されている。シンチレータ層３と保護層５との間にはシート状の光機能層６が配置されている。光機能層６と保護層５との間には弾性部材７が配置されている。弾性部材７は、光機能層６と保護層５とにより挟まれて弾性変形している（圧縮されている）。光機能層６は、弾性部材７の弾性力によってシンチレータ層３に押圧されている。これにより、光機能層６は、柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の独立した領域において、シンチレータ層３に接触している。

このように、シンチレータパネル１においては、シート状の光機能層６が用いられる。このため、光機能層６が、互いに隣り合う柱状結晶３０のテーパ部３２同士の間隙を充填したり、柱状結晶３０の柱状部３１間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層６が弾性部材７の弾性力によりシンチレータ層３に押圧されるので、光機能層６が柱状結晶３０の先端３０ｔから離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶３０から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層５は、シンチレータ層３よりも高い（厚い）枠体４に固定される。このため、例えば平板状の保護層５を用いることにより、枠体４とシンチレータ層３との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層３と保護層５との間に形成される。したがって、そのスペースに光機能層６と弾性部材７を配置することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。

また、シンチレータパネル１においては、弾性部材７を、基板２の主面２ｓに沿って延びるシート状とすることができる。このとき、弾性部材７は、例えば発泡プラスチックを含むことができる。この場合、弾性部材７によって、主面２ｓに沿って一様に光機能層６を押圧することができる。

また、シンチレータパネル１においては、弾性部材７が、光機能層６と一体化されている。このため、弾性部材７によって光機能層６をシンチレータ層３に押圧するように構成することが容易である。

さらに、弾性部材７の厚さは、例えば、１００μｍ以上１０００μｍ以下程度とすることができる。弾性部材７の厚さが１００μｍ以上であれば、光機能層６をシンチレータ層３に押圧してシンチレータ層３に接触させるのに十分な弾性力を得ることができる。弾性部材７の厚さが１０００μｍ以下であれば、シンチレータパネル１の大型化（厚みが増すこと）が避けられる。すなわち、弾性部材７の厚さを１００μｍ以上１０００μｍ以下とすれば、シンチレータパネル１の小型化（厚み増加の抑制）と、解像度及び光出力の向上と、を両立することが可能である。

図４は、変形例に係るシンチレータパネルの断面図である。図５は、図４に示されたシンチレータパネルの一部を拡大して示す断面図である。図５の（ａ）は、図４の領域Ｒａを示す。図５の（ｂ）は、図４の領域Ｒｂを示す。図４，５に示されるように、シンチレータパネル１Ａは、シンチレータ層３に代えてシンチレータ層３Ａを備える点、及び、弾性部材７が保護層５と一体化されている点において、シンチレータパネル１と相違している。

シンチレータ層３Ａは、柱状結晶３０に代えて柱状結晶３０Ａを含む点において、シンチレータ層３と相違している。柱状結晶３０Ａは、テーパ部３２に代えてテーパ部３２Ａを有する点において、柱状結晶３０と相違している。テーパ部３２Ａは、先端３０ｔを含む。テーパ部３２Ａは、柱状部３１と一体的に構成されている。テーパ部３２Ａは、主面２ｓから離れるにつれて縮小するテーパ状である。テーパ部３２Ａの断面形状は、例えば台形状である。

ここでは、柱状結晶３０Ａの先端３０ｔは、例えば、加圧処理、加熱処理、レーザ光等のエネルギー線照射処理、研磨処理、及び、研削処理の少なくとも１つによって平坦化されている。すなわち、柱状結晶３０Ａの先端３０ｔは、テーパ部３２Ａの側面３２ｓの縁部により規定される平坦面である。

弾性部材７は、接着層８により保護層５に接着され、保護層５と一体化されている。光機能層６は、弾性部材７の弾性力によって押圧され、シンチレータ層３Ａに接触している。ここでは、光機能層６は、複数の柱状結晶３０Ａの先端３０ｔに接触する。すなわち、光機能層６は、複数の柱状結晶３０Ａの先端３０ｔを含む複数の独立した平坦な領域において、シンチレータ層３Ａに接触している（すなわち多点で接触している）。

ここでも、光機能層６は、互いに隣り合う柱状結晶３０Ａ同士の間隙を充填しない。すなわち、光機能層６は、互いに隣り合う柱状結晶３０Ａ同士の間隙を維持するように、シンチレータ層３Ａに接触している。より具体的には、光機能層６は、テーパ部３２Ａの側面３２ｓにより規定される平坦面（先端３０ｔ）のみに接触する。このため、テーパ部３２Ａの側面３２ｓの略全体においては、光機能層６と接触せず、光機能層６及びシンチレータ層３Ａよりも屈折率の低い空気層との接触が維持される。また、光機能層６は、柱状部３１の側面３１ｓ同士の間隙に浸透しない。したがって、柱状部３１の側面３１ｓの全体においても、光機能層６と接触せず、空気層との接触が維持される。

このように、柱状結晶３０Ａの先端３０ｔが平坦化されている場合であっても、シート状の光機能層６を弾性部材７の弾性力によってシンチレータ層３Ａに押圧してシンチレータ層３Ａに接触させる構成とすれば、シンチレータパネル１と同様に、解像度及び光出力の向上が可能である。

また、シンチレータパネル１Ａにおいては、弾性部材７が、保護層５と一体化されている。このため、弾性部材７によって光機能層６をシンチレータ層３Ａに押圧するように構成することが容易である。

以上の実施形態は、本発明に係るシンチレータパネルの一実施形態を例示したものである。したがって、本発明は、上記のシンチレータパネル１，１Ａに限定されない。本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記のシンチレータパネル１，１Ａを任意に変形したもの、或いは、他のものに適用したものとすることができる。

例えば、図６に示されるように、シンチレータパネル１においては、シンチレータ層３に代えて、シンチレータ層３Ｂを用いることができる。シンチレータ層３Ｂは、柱状結晶３０に代えて、柱状結晶３０Ｂを有している点において、シンチレータ層３と相違している。柱状結晶３０Ｂは、先端３０ｔが平坦化されている点において、柱状結晶３０と相違している。柱状結晶３０Ｂは、柱状結晶３０のテーパ部３２の全体を除去するように、先端３０ｔを平坦化することにより構成されている。すなわち、柱状結晶３０Ｂは、柱状部３１のみを有する。

この場合には、シート状の光機能層６が、弾性部材７の弾性力によって押圧され、柱状部３１の側面３１ｓの縁部により規定される平坦面（先端３０ｔ）のみに接触する。このため、シンチレータ層３を用いる場合と同様に、解像度及び光出力の向上が可能である。

なお、シンチレータパネル１においては、シンチレータパネル１Ａと同様に、弾性部材７を保護層５と一体化してもよい。また、シンチレータパネル１Ａにおいては、シンチレータパネル１と同様に、弾性部材７を光機能層６と一体化してもよい。また、シンチレータパネル１Ａにおいても、シンチレータ層３Ａに代えてシンチレータ層３Ｂを用いることができる。

ここで、本発明に係るシンチレータパネルは、図７に示されるシンチレータパネル１Ｃに適用することができる。シンチレータパネル１Ｃは、光機能層６に代えて光機能層９を備える点、及び、弾性部材７を備えない点において、シンチレータパネル１と相違している。

光機能層９は、シンチレータ層３と保護層５との間に配置されている。光機能層９は、保護層５のシンチレータ層３に対向する面５ｓに形成されている。光機能層９は、例えば、保護層５の面５ｓに対して、反射又は吸収等の光機能を有する顔料とバインダ樹脂とからなる樹脂層を配置し、その樹脂層を乾燥させて硬化させることにより作製することができる。したがって、光機能層９は、硬質である。すなわち、光機能層９は、流動性を有さない。また、光機能層９は、保護層５の面５ｓに一体的に形成されている。なお、光機能層９が硬質であるとは、上記の通り樹脂を含む材料を硬化させて形成されることにより、硬化した樹脂の硬度に応じた硬度を有することを意味する。

このような光機能層９は、保護層５が枠体４に固定された状態において（固定されることによって）、シンチレータ層３に押圧される。これにより、光機能層９は、シンチレータ層３に接触している。特に光機能層９は、複数の柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の独立した領域において、シンチレータ層３に接触している（すなわち多点で接触している）。

以上説明したように、シンチレータパネル１Ｃにおいては、保護層５のシンチレータ層３に対向する面５ｓには、硬質の光機能層９が一体的に形成されている。光機能層９は、保護層５が枠体４に固定された状態で、保護層５とシンチレータ層３との間に挟持されてシンチレータ層３に押圧される。これにより、光機能層９は、シンチレータ層３の柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の領域においてシンチレータ層３に接触している。

このように、シンチレータパネル１Ｃにおいては、保護層５に一体形成された硬質の光機能層９が用いられる。このため、光機能層９が、互いに隣り合う柱状結晶３０の先端３０ｔの間の間隙を充填したり、柱状結晶３０間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層９が保護層５の固定に応じてシンチレータ層３に押圧されるので、光機能層９が柱状結晶３０の先端３０ｔから離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶３０から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。つまり、保護層５と光機能層９とは、上述した保護層５と光機能層６と弾性部材７との組み合わせと同等の特性を得ることができる。

なお、シンチレータパネル１Ｃにおいても、シンチレータ層３に代えてシンチレータ層３Ａやシンチレータ層３Ｂを用いてもよい。

上記実施形態においては、本発明をシンチレータパネル（例えばシンチレータパネル１，１Ａ，１Ｃ）に適用した場合について説明した。このようなシンチレータパネルにおいては、光電変換素子を有するセンサパネル（例えばＴＦＴパネルやＣＭＯＳイメージセンサパネル）を基板として用いることにより、放射線検出器を構成することができる。引き続いて、放射線検出器の一実施形態について説明する。

図８は、本実施形態に係る放射線検出器の断面図である。図８に示されるように、放射線検出器１Ｄは、基板２に代えて、センサパネルとしての基板２Ｄを備える点において、シンチレータパネル１と相違している。基板（センサパネル）２Ｄは、主面２ｓと、主面２ｓに形成された複数の光電変換素子１０と、を有する。より具体的には、基板２Ｄは、主面２ｓを含む板状の基部２ｐを有している。また、光電変換素子１０は、主面２ｓに沿って２次元状に配列されている。

シンチレータ層３は、例えば蒸着等によって、主面２ｓ及び光電変換素子１０上に設けられている。ここでは、主面２ｓ及び光電変換素子１０上には、パッシベーション膜又は平坦化膜等の膜部１１が形成されている。シンチレータ層３は、膜部１１を介して、主面２ｓ及び光電変換素子１０上に設けられている。シンチレータ層３は、光電変換素子１０に光学的に結合されている。したがって、光電変換素子１０は、シンチレータ層３において発生したシンチレーション光を入力し、シンチレーション光に応じた電気信号を出力する。電気信号は、図示しない配線等により外部に取り出される。これにより、放射線検出器１Ｄは放射線Ｒを検出する。

放射線検出器１Ｄは、少なくとも、上記のシンチレータパネル１の奏する効果と同様の効果を奏する。より具体的には、放射線検出器１Ｄにおいては、複数の柱状結晶３０を含むシンチレータ層３が、複数の光電変換素子１０を有する基板２Ｄの主面２ｓに設けられ、保護層５により封止されている。シンチレータ層３と保護層５との間にはシート状の光機能層６が配置され、光機能層６と保護層５との間には弾性部材７が配置されている。弾性部材７は、光機能層６と保護層５とにより挟まれて弾性変形されている。光機能層６は、弾性部材７の弾性力によってシンチレータ層３に押圧され、シンチレータ層３の柱状結晶３０の先端３０ｔを含む複数の領域においてシンチレータ層３に接触している。

このように、放射線検出器１Ｄにおいては、シート状の光機能層６が用いられる。このため、光機能層６が、互いに隣り合う柱状結晶３０のテーパ部３２同士の間隙を充填したり、柱状結晶３０の柱状部３１間に浸透したりすることが避けられる。また、光機能層６が弾性部材７の弾性力によりシンチレータ層３に押圧されるので、光機能層６が柱状結晶３０の先端３０ｔから離間することが避けられる。このため、シンチレーション光が柱状結晶３０から漏れることが抑制される。よって、解像度及び光出力が向上される。

なお、保護層５は、シンチレータ層３よりも高い（厚い）枠体４に固定される。このため、例えば平板状の保護層５を用いることにより、枠体４とシンチレータ層３との高さの差に応じたスペースが、シンチレータ層３と保護層５との間に形成される。したがって、そのスペースに光機能層６と弾性部材７を配置することにより、容易且つ確実に上記の構成を実現して解像度及び光出力を向上可能である。

ここで、放射線検出器１Ｄによれば、次のような別の効果を奏することができる。すなわち、放射線検出器１Ｄは、センサパネルとしての基板２Ｄ上（及び膜部１１上）に、例えば蒸着等によって直接的にシンチレータ層３を形成することにより構成されている。このため、放射線検出器を構成するに際して、互いに別体として用意したセンサパネルとシンチレータパネルとを貼り合わせる必要がない。ただし、シンチレータパネル１，１Ａ，１Ｃにおいて、基板２における主面２ｓの反対側の裏面に対して、センサパネルを別途設けることにより放射線検出器を構成してもよい。

なお、放射線検出器１Ｄは、シンチレータ層３に代えて、シンチレータ層３Ａ又はシンチレータ層３Ｂを備えていてもよい。また、放射線検出器１Ｄにおいては、弾性部材７は、シンチレータパネル１のように、光機能層６と一体化されていてもよいし、シンチレータパネル１Ａのように、保護層５と一体化されていてもよい。さらに、シンチレータパネル１Ｃの基板２を基板２Ｄに変更することにより放射線検出器を構成してもよい。この場合の放射線検出器は、光機能層６に代えて、保護層５のシンチレータ層３に対向する面５ｓに一体的に形成された硬質の光機能層９を備えると共に、弾性部材７を備えないことになる。

１，１Ａ，１Ｃ…シンチレータパネル、１Ｄ…放射線検出器、２，２Ｄ…基板、２ｓ…主面、３，３Ａ，３Ｂ…シンチレータ層、４…枠体、５…保護層、５ｓ…面、６…光機能層、７…弾性部材、９…光機能層、１０…光電変換素子、３０，３０Ａ，３０Ｂ…柱状結晶、３０ｔ…先端、Ｒ…放射線、Ｈ３，Ｈ４…高さ。

Claims (12)

1. 放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、
   主面を有し、前記シンチレーション光に対して透過性を有する基板と、
   前記主面上に設けられたシンチレータ層と、
   前記主面に交差する方向からみて前記シンチレータ層を囲うように前記主面上に設けられた枠体と、
   前記主面及び前記シンチレータ層上に配置され、前記シンチレータ層を封止するように前記枠体に固定された保護層と、
   前記シンチレータ層と前記保護層との間に配置されたシート状の光機能層と、
   前記光機能層と前記保護層とに挟まれて弾性変形された弾性部材と、
   を備え、
   前記主面からの前記枠体の高さは、前記主面からの前記シンチレータ層の高さよりも大きく、
   前記シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、
   前記光機能層は、前記弾性部材の弾性力によって前記シンチレータ層に押圧され、複数の前記柱状結晶の先端を含む複数の領域において前記シンチレータ層に接触している、
   シンチレータパネル。
2. 前記弾性部材は、前記主面に沿って延びるシート状である、
   請求項１に記載のシンチレータパネル。
3. 前記弾性部材は、発泡プラスチックを含む、
   請求項２に記載のシンチレータパネル。
4. 前記弾性部材は、前記光機能層又は前記保護層と一体化されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のシンチレータパネル。
5. 前記柱状結晶の前記先端は、平坦化されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のシンチレータパネル。
6. 主面と、前記主面上に形成された複数の光電変換素子と、を有する基板と、
   前記光電変換素子上に設けられ、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータ層と、
   前記主面に交差する方向からみて前記シンチレータ層を囲うように前記主面上に設けられた枠体と、
   前記主面及び前記シンチレータ層上に配置され、前記シンチレータ層を封止するように前記枠体に固定された保護層と、
   前記シンチレータ層と前記保護層との間に配置されたシート状の光機能層と、
   前記光機能層と前記保護層とに挟まれて弾性変形された弾性部材と、
   を備え、
   前記主面からの前記枠体の高さは、前記主面からの前記シンチレータ層の高さよりも大きく、
   前記シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、
   前記光機能層は、前記弾性部材の弾性力によって前記シンチレータ層に押圧され、複数の前記柱状結晶の先端を含む複数の領域において前記シンチレータ層に接触している、
   放射線検出器。
7. 前記弾性部材は、前記主面に沿って延びるシート状である、
   請求項６に記載の放射線検出器。
8. 前記弾性部材は、発泡プラスチックを含む、
   請求項７に記載の放射線検出器。
9. 前記弾性部材は、前記光機能層又は前記保護層と一体化されている、
   請求項６〜８のいずれか一項に記載の放射線検出器。
10. 前記柱状結晶の前記先端は、平坦化されている、
    請求項６〜９のいずれか一項に記載の放射線検出器。
11. 放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、
    主面を有し、前記シンチレーション光に対して透過性を有する基板と、
    前記主面上に設けられたシンチレータ層と、
    前記主面に交差する方向からみて前記シンチレータ層を囲うように前記主面上に設けられた枠体と、
    前記主面及び前記シンチレータ層上に配置され、前記シンチレータ層を封止するように前記枠体に固定された保護層と、
    前記保護層の前記シンチレータ層に対向する面に一体的に形成された硬質の光機能層と、
    を備え、
    前記主面からの前記枠体の高さは、前記主面からの前記シンチレータ層の高さよりも大きく、
    前記シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、
    前記光機能層は、前記保護層が前記枠体に固定された状態において前記シンチレータ層に押圧され、複数の前記柱状結晶の先端を含む複数の領域において前記シンチレータ層に接触している、
    シンチレータパネル。
12. 主面と、前記主面上に形成された複数の光電変換素子と、を有する基板と、
    前記光電変換素子上に設けられ、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータ層と、
    前記主面に交差する方向からみて前記シンチレータ層を囲うように前記主面上に設けられた枠体と、
    前記主面及び前記シンチレータ層上に配置され、前記シンチレータ層を封止するように前記枠体に固定された保護層と、
    前記保護層の前記シンチレータ層に対向する面に一体的に形成された硬質の光機能層と、
    を備え、
    前記主面からの前記枠体の高さは、前記主面からの前記シンチレータ層の高さよりも大きく、
    前記シンチレータ層は、シンチレータ材料の複数の柱状結晶を含み、
    前記光機能層は、前記保護層が前記枠体に固定された状態において前記シンチレータ層に押圧され、複数の前記柱状結晶の先端を含む複数の領域において前記シンチレータ層に接触している、
    放射線検出器。

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