JP2017078635A - Scintilator panel and manufacturing method thereof - Google Patents

Scintilator panel and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2017078635A
JP2017078635A JP2015206620A JP2015206620A JP2017078635A JP 2017078635 A JP2017078635 A JP 2017078635A JP 2015206620 A JP2015206620 A JP 2015206620A JP 2015206620 A JP2015206620 A JP 2015206620A JP 2017078635 A JP2017078635 A JP 2017078635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scintillator layer
incident side
ray
scintillator
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015206620A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6580940B2 (en
Inventor
弘 堀内
Hiroshi Horiuchi
弘 堀内
會田 博之
Hiroyuki Aida
博之 會田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd filed Critical Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority to JP2015206620A priority Critical patent/JP6580940B2/en
Publication of JP2017078635A publication Critical patent/JP2017078635A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6580940B2 publication Critical patent/JP6580940B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scintillator panel capable of improving total characteristics including afterimage characteristics and radiation resistance on a scintillator layer.SOLUTION: A scintillator panel 10 includes: a support substrate 11 that transmits X-ray 16; and a scintillator layer 13 which is formed on the support substrate 11 to convert an X-ray 16 incident from outside into light. The scintillator layer 13 is a fluorescent body containing Tl as an activator in the halide CsI. Defining the incident side of the X-ray 16 in the film thickness direction of the scintillator layer 13 as the incident side area A; the opposite side of the incidence side area A as the non-incident side area B; and an area between the incident side area A and the non-incident side area B as an intermediate area C, the density of the activator in the fluorescent body at incident side area A and non-incident side area B is 0.2 mass%±0.15 mass%, and the density of the activator in the fluorescent body at the intermediate area C is 1.6 mass%±0.4 mass%.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、放射線を光に変換するシンチレータパネルおよびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a scintillator panel that converts radiation into light and a method for manufacturing the scintillator panel.

新世代のX線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスや、CCDおよびCMOS等の固体撮像素子を用いた平面形の放射線検出器であるX線検出器が注目を集めている。このX線検出器にX線を照射することにより、X線撮影像またはリアルタイムのX線画像がデジタル信号として出力される。   As a new-generation X-ray diagnostic image detector, an X-ray detector, which is a planar radiation detector using an active matrix or a solid-state imaging device such as a CCD and a CMOS, has attracted attention. By irradiating the X-ray detector with X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal.

X線検出器は、放射線を光に変換するシンチレータ層を有するシンチレータパネル、およびこのシンチレータパネルによって変換された光を電気信号に変換する光電変換基板を備えている。そして、入射X線によりシンチレータ層で変換された光が光電変換基板に到達することで電荷に変換され、この電荷が出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換される。   The X-ray detector includes a scintillator panel having a scintillator layer that converts radiation into light, and a photoelectric conversion substrate that converts light converted by the scintillator panel into an electrical signal. The light converted in the scintillator layer by incident X-rays reaches the photoelectric conversion substrate and is converted into electric charge. This electric charge is read out as an output signal and converted into a digital image signal by a predetermined signal processing circuit or the like. Is done.

また、シンチレータ層にハロゲン化物であるCsIを用いた場合は、CsI単体では、入射X線を可視光に変換することができないことから、一般的な蛍光体と同様に入射X線に対する光の励起を活性化させるため、賦活剤を含有させている。   In addition, when CsI, which is a halide, is used for the scintillator layer, since CsI alone cannot convert incident X-rays into visible light, excitation of light with respect to incident X-rays is performed in the same manner as general phosphors. An activator is contained in order to activate.

X線検出器においては、光電変換基板の受光感度のピーク波長が可視光領域の400nm〜700nm付近に存在することから、シンチレータ層にCsIを用いた場合は、入射X線により励起された光の波長が550nm付近となるTlが賦活剤として用いられている。   In the X-ray detector, since the peak wavelength of the light receiving sensitivity of the photoelectric conversion substrate exists in the visible light region of 400 nm to 700 nm, when CsI is used for the scintillator layer, the light excited by the incident X-rays Tl having a wavelength of around 550 nm is used as an activator.

シンチレータ層がハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体である場合、一般的な賦活剤を含有する蛍光体と同様に、シンチレータ層の特性が賦活剤であるTlの濃度および濃度分布に大きな影響を受けることとなる。   When the scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI, which is a halide, the concentration and concentration of the activator Tl is similar to that of a phosphor containing a general activator. It will be greatly affected by the distribution.

賦活剤を含有するシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、賦活剤の濃度および濃度分布が適正化されていない場合は、シンチレータ層の特性劣化を招くこととなり、シンチレータ層の発光特性に関連する感度(発光効率)および残像{n回目のX線画像に(n−1)回目以前のX線画像の被写体像が残留する現象}に影響が生じることとなる。   In a scintillator panel having a scintillator layer containing an activator, if the concentration and concentration distribution of the activator are not optimized, the characteristics of the scintillator layer will be deteriorated, and the sensitivity related to the light emission characteristics of the scintillator layer (light emission) Efficiency) and afterimage (a phenomenon in which the subject image of the X-ray image before the (n-1) -th X-ray image remains in the n-th X-ray image).

例えば、X線画像を用いた診断においては、被写体により撮影条件が大きく異なるため{入射X線の線量:0.0087mGy〜0.87mGy程度(部位によりX線透過率が異なるため)}、(n−1)回目のX線画像とn回目のX線画像の入射X線の線量に大きな差異が生じることがあり、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差が(n−1)>nの場合、(n−1)回目のX線画像の非被写体部のシンチレータ層の発光特性が、入射X線の大きなエネルギーにより変化し、n回目のX線画像にまで、影響が残留することによって、残像が生じることとなる。   For example, in diagnosis using an X-ray image, the imaging conditions vary greatly depending on the subject {incident X-ray dose: approximately 0.0087 mGy to 0.87 mGy (since X-ray transmittance varies depending on the region)}, (n -1) There may be a large difference in the dose of incident X-rays between the X-ray image and the n-th X-ray image, and the dose difference between incident X-rays between the (n-1) -th and n-th X-ray images. Is (n-1)> n, the light emission characteristic of the scintillator layer in the non-subject portion of the (n-1) th X-ray image is changed by the large energy of incident X-rays, and the nth X-ray image Up to this, an afterimage occurs due to the remaining effect.

この残像特性は、X線画像を用いた診断においては、他のシンチレータ層の特性である感度(発光効率)や解像度(MTF)に比べても重要な特性となっている。   This afterimage characteristic is an important characteristic in diagnosis using an X-ray image as compared with sensitivity (light emission efficiency) and resolution (MTF) which are characteristics of other scintillator layers.

また、CsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層では、シンチレータ層中の賦活剤であるTl濃度が高い程、シンチレータ層のX線耐性{X線照射によるダメージに伴うシンチレータ層の感度低下(信頼性項目)}が劣化することが論文(非特許文献1)等に示されている。さらに、一般的に物質が高エネルギーの照射(X線等)を受けた場合、物質を構成する原子間の結合にダメージ(結合が切れる等)が生じることに由来し、特に光を透過する蛍光体等においては、高エネルギーの照射(X線等)を受けた場合、ダメージによる着色(カラーセンター)が発生することが論文(非特許文献2)等に記載されている。   Further, in a scintillator layer composed of a phosphor containing Tl as an activator in CsI, the higher the Tl concentration as the activator in the scintillator layer, the higher the Xl resistance of the scintillator layer {scintillator associated with damage caused by X-ray irradiation. It has been shown in a paper (Non-patent Document 1) and the like that the sensitivity reduction of the layer (reliability item)} deteriorates. Furthermore, in general, when a substance is irradiated with high energy (such as X-rays), the bond between the atoms constituting the substance is damaged (bonds are broken, etc.), and in particular fluorescence that transmits light. It has been described in a paper (Non-Patent Document 2) and the like that when a body or the like is irradiated with high energy (X-ray or the like), coloring (color center) due to damage occurs.

そして、CsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層には、さらなる特性の改善に課題がある。   And the scintillator layer comprised with the fluorescent substance which contains Tl as an activator in CsI has a subject in the further improvement of a characteristic.

従来、シンチレータ層の特性の改善については、感度(発光効率)、解像度(MTF)、残像など、それぞれ個別の特性の改善に関するものが多く、残像特性およびX線耐性も含めた総合的な特性の改善に関するものはなかった。   Conventionally, the improvement of the characteristics of the scintillator layer is mostly related to improvement of individual characteristics such as sensitivity (light emission efficiency), resolution (MTF), and afterimage, and has comprehensive characteristics including afterimage characteristics and X-ray resistance. There was nothing related to improvement.

特開2015−17972号公報JP 2015-17972 A 特開2015−38458号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-38458

Sara Bergenius,「GLAST CsI(Tl) Crystal」,ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY,Stockholm 2004,ISBN:91-7283-754-3Sara Bergenius, `` GLAST CsI (Tl) Crystal '', ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Stockholm 2004, ISBN: 91-7283-754-3 Simon Jolly,「Radiation damage and afterglow in CsI(Tl)」,Brunel University, Institute of Physical and Environmental Sciences,Physics UnitSimon Jolly, `` Radiation damage and afterglow in CsI (Tl) '', Brunel University, Institute of Physical and Environmental Sciences, Physics Unit

本発明が解決しようとする課題は、シンチレータ層の残像特性および放射線耐性も含めた総合的な特性を改善できるシンチレータパネルおよびその製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a scintillator panel that can improve the overall characteristics including the afterimage characteristics and radiation resistance of the scintillator layer, and a method for manufacturing the scintillator panel.

本実施形態のシンチレータパネルは、放射線を透過する支持基板と、支持基板上に形成され、外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備する。シンチレータ層は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体である。シンチレータ層の膜厚方向における放射線の入射側を入射側領域、入射側領域とは反対側を非入射側領域、および入射側領域と非入射側領域との間を中間領域とすると、入射側領域および非入射側領域におけるそれぞれの蛍光体中の賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%、中間領域における蛍光体中の賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%である。   The scintillator panel of the present embodiment includes a support substrate that transmits radiation, and a scintillator layer that is formed on the support substrate and converts radiation incident from the outside into light. The scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide. When the incident side of the radiation in the film thickness direction of the scintillator layer is the incident side region, the opposite side of the incident side region is the non-incident side region, and the intermediate region is between the incident side region and the non-incident side region. The concentration of the activator in each phosphor in the non-incident side region is 0.2 mass% ± 0.15 mass%, and the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region is 1.6 mass% ± 0.4 mass%. .

一実施形態を示すシンチレータパネルの第1の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 1st structural example of the scintillator panel which shows one Embodiment. 同上シンチレータパネルの第2の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 2nd structural example of a scintillator panel same as the above. 同上シンチレータパネルの第3の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 3rd structural example of a scintillator panel same as the above. 同上シンチレータパネルの第4の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 4th structural example of a scintillator panel same as the above. 同上シンチレータパネルを用いた撮影装置の断面図である。It is sectional drawing of the imaging device using a scintillator panel same as the above. 同上シンチレータパネルのシンチレータ層のTl濃度と感度比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration of the scintillator layer of a scintillator panel same as the above, and a sensitivity ratio. 同上シンチレータ層のTl濃度とMTF比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration of a scintillator layer same as the above, and MTF ratio. 同上シンチレータ層のTl濃度と残像比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration and a residual image ratio of a scintillator layer same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期と感度比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and a sensitivity ratio same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期とMTF比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and MTF ratio same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期と残像比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and an afterimage ratio same as the above. 同上シンチレータ層の膜厚と残像比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the film thickness of a scintillator layer, and an afterimage ratio same as the above. 同上シンチレータ層のTl濃度とX線耐性(感度減衰比)との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration of a scintillator layer same as the above, and X-ray tolerance (sensitivity attenuation ratio). 同上シンチレータ層を示し、(a)はシンチレータ層を示す模式図、(b)はシンチレータ層に入射するX線の線質が硬い場合のX線吸収量を示す模式図、(c)はシンチレータ層に入射するX線の線質が柔らかい場合のX線吸収量を示す模式図である。The scintillator layer is shown, (a) is a schematic diagram showing the scintillator layer, (b) is a schematic diagram showing the amount of X-ray absorption when the quality of the X-ray incident on the scintillator layer is hard, and (c) is the scintillator layer. It is a schematic diagram which shows the X-ray absorption amount in case the quality of the X-ray which injects into is soft. 同上シンチレータ層の膜厚と管電圧との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the film thickness of a scintillator layer, and a tube voltage. 同上シンチレータ層の膜厚とX線吸収率との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the film thickness of a scintillator layer, and an X-ray absorption rate same as the above. 同上シンチレータ層の一般的な形成方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the general formation method of a scintillator layer same as the above. 同上シンチレータ層の本実施形態の形成方法を(a)(b)に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the formation method of this embodiment of a scintillator layer same as the above (a) (b). 同上シンチレータパネルのサンプルI、II、III、IV、Vの同上シンチレータ層を示す模式図であり、(a)(b)(c)(d)(e)のサンプル毎の模式図である。It is a schematic diagram which shows the same scintillator layer of sample I, II, III, IV, V of a scintillator panel same as the above, and is a schematic diagram for every sample of (a) (b) (c) (d) (e). 同上シンチレータパネルのサンプルI、II、III、IV、Vを用いて取得したX線画像であり、(a)(b)(c)(d)(e)はサンプル毎のX線画像である。It is an X-ray image acquired using the samples I, II, III, IV, and V of the scintillator panel, and (a), (b), (c), (d), and (e) are X-ray images for each sample. 同上シンチレータパネルのサンプルI、II、III、IV、Vを用いて取得した各特性を示す表である。It is a table | surface which shows each characteristic acquired using sample I, II, III, IV, V of a scintillator panel same as the above.

以下、一実施形態を、図1ないし図21を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 21.

図1ないし図4にはシンチレータパネル10の基本構成について第1ないし第4の構造例を示す。   1 to 4 show first to fourth structural examples of the basic configuration of the scintillator panel 10.

まず、図1を参照して、シンチレータパネル10の第1の構造例を説明する。シンチレータパネル10は、放射線としてのX線を透過する支持基板11を有し、この支持基板11上に光を反射する反射層12が形成され、この反射層12上に放射線を可視光に変換するシンチレータ層13が形成され、このシンチレータ層13上にシンチレータ層13を密閉する保護層14が積層されて形成されている。   First, a first structural example of the scintillator panel 10 will be described with reference to FIG. The scintillator panel 10 includes a support substrate 11 that transmits X-rays as radiation. A reflection layer 12 that reflects light is formed on the support substrate 11, and the radiation is converted into visible light on the reflection layer 12. A scintillator layer 13 is formed, and a protective layer 14 that seals the scintillator layer 13 is laminated on the scintillator layer 13.

支持基板11は、遷移金属元素よりも軽元素を主成分とし、X線の透過率がよい物質から構成されている。   The support substrate 11 is made of a substance that has a light element as a main component rather than a transition metal element and has a good X-ray transmittance.

反射層12は、シンチレータ層13で発生した光を支持基板11とは反対方向へ反射させて光利用効率を高める。   The reflective layer 12 reflects the light generated in the scintillator layer 13 in the direction opposite to the support substrate 11 to increase the light use efficiency.

シンチレータ層13は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等の気相成長法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム(CsI)等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物(GOS)等の酸化物系化合物等の蛍光体を、支持基板11上に柱状に堆積させて成膜されている。そして、シンチレータ層13は、支持基板11の面方向に複数の短冊状の柱状結晶13aが形成された柱状結晶構造に形成されている。   The scintillator layer 13 is formed by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method, for example, a halogen compound such as cesium iodide (CsI), which is a high-intensity fluorescent material, or an oxide such as gadolinium sulfate (GOS). A phosphor such as a system compound is deposited on the support substrate 11 in a columnar shape to form a film. The scintillator layer 13 is formed in a columnar crystal structure in which a plurality of strip-shaped columnar crystals 13a are formed in the surface direction of the support substrate 11.

そして、このように構成されたシンチレータパネル10において、支持基板11側からシンチレータ層13へと入射した放射線としてのX線16がこのシンチレータ層13の柱状結晶13aにて可視光17に変換され、支持基板11とは反対側のシンチレータ層13の表面(保護層14の表面)から可視光17が出射する。   Then, in the scintillator panel 10 configured in this way, X-rays 16 as radiation incident on the scintillator layer 13 from the support substrate 11 side are converted into visible light 17 by the columnar crystals 13a of the scintillator layer 13, and supported. Visible light 17 is emitted from the surface of the scintillator layer 13 opposite to the substrate 11 (the surface of the protective layer 14).

また、図2にシンチレータパネル10の第2の構造例を示す。図1に示したシンチレータパネル10の第1の構造例において、反射層12を備えていないだけで、他の構成は同様である。この場合、支持基板11には、反射率の高い例えばAl、Ni、Cu、Pd、Ag等の金属材料が用いられる。   FIG. 2 shows a second structural example of the scintillator panel 10. The first structure example of the scintillator panel 10 shown in FIG. 1 is the same as the other structure except that the reflective layer 12 is not provided. In this case, the support substrate 11 is made of a metal material such as Al, Ni, Cu, Pd, or Ag having a high reflectance.

また、図3にシンチレータパネル10の第3の構造例を示す。図1に示したシンチレータパネル10の第1の構造例において、シンチレータ層13が柱状結晶13aをなしていないだけで、他の構成は同様である。   FIG. 3 shows a third structural example of the scintillator panel 10. In the first structural example of the scintillator panel 10 shown in FIG. 1, the scintillator layer 13 does not form the columnar crystal 13a, and the other configurations are the same.

また、図4にシンチレータパネル10の第4の構造例を示す。図2に示したシンチレータパネル10の第2の構造例において、シンチレータ層13が柱状結晶13aをなしていないだけで、他の構成は同様である。   FIG. 4 shows a fourth structural example of the scintillator panel 10. In the second structural example of the scintillator panel 10 shown in FIG. 2, the other structures are the same except that the scintillator layer 13 does not form the columnar crystal 13a.

また、図5にはシンチレータパネル10を用いた例えばCCD−DR方式の撮影装置20を示す。撮影装置20は、筐体21を有し、この筐体21の一端にシンチレータパネル10が設置され、筐体21の内部に鏡面の反射板22および光学レンズ23が設置され、筐体21の他端に例えばCCD等の受光素子24が設置されている。そして、X線発生源(X線管)25から放射されたX線16がシンチレータパネル10に入射し、シンチレータ層13で変換した可視光17がシンチレータ層13の表面から出射される。このシンチレータ層13の表面にX線像が映し出され、このX線像を反射板22で反射するとともに光学レンズ23で集光して受光素子24に照射し、受光素子24でX線像を電気信号に変換して出力する。   FIG. 5 shows a CCD-DR type photographing apparatus 20 using the scintillator panel 10. The imaging device 20 has a housing 21, the scintillator panel 10 is installed at one end of the housing 21, a mirror-like reflector 22 and an optical lens 23 are installed inside the housing 21, A light receiving element 24 such as a CCD is installed at the end. X-rays 16 emitted from an X-ray generation source (X-ray tube) 25 enter the scintillator panel 10, and visible light 17 converted by the scintillator layer 13 is emitted from the surface of the scintillator layer 13. An X-ray image is projected on the surface of the scintillator layer 13, the X-ray image is reflected by the reflecting plate 22, condensed by the optical lens 23 and irradiated to the light receiving element 24, and the X-ray image is electrically converted by the light receiving element 24. Convert to signal and output.

CCD−DR方式の撮影装置20に用いられる受光素子24は、受光感度のピーク波長が400〜700nmの可視光領域に存在するため、シンチレータ層13にCsIを用いた場合、X線16の入射により励起された光の波長が550nm付近となるTlが賦活剤として用いられる。   Since the light receiving element 24 used in the CCD-DR imaging device 20 exists in the visible light region where the peak wavelength of the light receiving sensitivity is 400 to 700 nm, when CsI is used for the scintillator layer 13, the X-ray 16 is incident. Tl having a wavelength of excited light in the vicinity of 550 nm is used as an activator.

そして、図1ないし図4に示される構造のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、さらに次の(1)(2)(3)(4)の特徴を有している。   In the scintillator panel 10 having the structure shown in FIGS. 1 to 4, the scintillator layer 13 is a phosphor containing Tl as an activator in CsI, which is a halide, and the following (1) (2) ( 3) It has the characteristics of (4).

(1):蛍光体中の賦活剤の濃度はシンチレータ層13の膜厚方向に分布が存在する。すなわち、シンチレータ層13の膜厚方向におけるX線16の入射側を入射側領域A、入射側領域Aとは反対側(シンチレータ層13で変換した可視光17の出力側)を非入射側領域B、および入射側領域Aと非入射側領域Bとの間を中間領域Cとすると、入射側領域Aおよび非入射側領域Bにおけるそれぞれの蛍光体中の賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%、中間領域Cにおける蛍光体中の賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%である。さらに、シンチレータ層13は、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域Bの賦活剤の濃度領域のみで構成され、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域B以外の賦活剤の濃度領域は存在しない。   (1): The concentration of the activator in the phosphor has a distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13. That is, the incident side of the X-ray 16 in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is the incident side region A, and the side opposite to the incident side region A (the output side of the visible light 17 converted by the scintillator layer 13) is the non-incident side region B. , And the intermediate region C between the incident side region A and the non-incident side region B, the concentration of the activator in each phosphor in the incident side region A and the non-incident side region B is 0.2 mass% ± 0. .15 mass%, the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region C is 1.6 mass% ± 0.4 mass%. Further, the scintillator layer 13 is composed only of the concentration regions of the activator in the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B, and the activator other than the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B. There is no density region.

(2):シンチレータ層13の膜厚方向における入射側領域Aおよび非入射側領域Bがそれぞれ占める割合は10%以上である。   (2): The ratio of the incident side region A and the non-incident side region B in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is 10% or more.

(3):シンチレータ層13は、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域B内におけるそれぞれの単位膜厚200nm以下の領域において、面内方向および膜厚方向のそれぞれの賦活剤の濃度分布が±15%以下であり、均一性が維持されている。   (3): The scintillator layer 13 has the concentration of each activator in the in-plane direction and in the film thickness direction in each of the unit film thicknesses of 200 nm or less in the incident side area A, intermediate area C, and non-incident side area B. The distribution is ± 15% or less, and uniformity is maintained.

(4):シンチレータ層13は、CsIとTlIの2つの蒸発源(材料源)を用いた真空蒸着法により形成され、かつ好ましくは短冊状の柱状結晶13aの構造を有している。   (4): The scintillator layer 13 is formed by a vacuum evaporation method using two evaporation sources (material sources) of CsI and TlI, and preferably has a structure of a strip-like columnar crystal 13a.

ここで、図1に示される第1の構造例のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13の膜厚:350μm、シンチレータ層13の母材:CsI、賦活剤:Tlとし、シンチレータ層13中のTl濃度と各特性との相関を試験した結果を図6ないし図8に示す。   Here, in the scintillator panel 10 of the first structural example shown in FIG. 1, the film thickness of the scintillator layer 13 is 350 μm, the base material of the scintillator layer 13 is CsI, and the activator is Tl, and the Tl concentration in the scintillator layer 13 FIG. 6 to FIG. 8 show the results of testing the correlation between the characteristics and each characteristic.

図6はシンチレータ層13中のTl濃度と感度比との相関を示す。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、感度比:シンチレータ層13中のTl濃度が0.1mass%の場合の感度を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図6に示すように、シンチレータ層13中のTl濃度が1.4mass%〜1.8mass%近辺において最も感度が向上した。   FIG. 6 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 13 and the sensitivity ratio. The test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, sensitivity ratio: ratio based on the sensitivity (1.0) when the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass%, and each test sample The scintillator layer formation conditions (except for the Tl concentration in the scintillator layer 13) are the same. As shown in FIG. 6, the sensitivity was most improved when the Tl concentration in the scintillator layer 13 was in the vicinity of 1.4 mass% to 1.8 mass%.

図7はシンチレータ層13中のTl濃度と解像度であるMTF比との相関を示す。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、MTF比:シンチレータ層13中のTl濃度が0.1mass%の場合のMTF(at 2Lp/mm)を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図7に示すように、シンチレータ層13中のTl濃度が2.0mass%付近までは略一定となった。   FIG. 7 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 13 and the MTF ratio as the resolution. The test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, MTF ratio: MTF (at 2 Lp / mm) when the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass% as a standard (1.0). Yes, the scintillator layer formation conditions (except for the Tl concentration in the scintillator layer 13) of each test sample are the same. Then, as shown in FIG. 7, the Tl concentration in the scintillator layer 13 was substantially constant up to around 2.0 mass%.

図8はシンチレータ層13中のTl濃度と残像比との相関を示す。試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。さらに、残像比:シンチレータ層13中のTl濃度が0.1mass%の場合の残像を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図8に示すように、シンチレータ層13中のTl濃度が1.6mass%近辺において残像が最小レベルとなった。さらに、残像比が0.5(好ましくは0.4)以下の領域であって、シンチレータ層13中のTl濃度が1.6mass%±0.4mass%の領域では、残像が確認されなかった。   FIG. 8 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 13 and the afterimage ratio. The test condition is that the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) th and n-th X-ray images is (n-1)> n, and the incident X-ray is 70 kV in the (n-1) th X-ray image. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec. Further, the afterimage ratio: a ratio based on the afterimage when the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass% as a reference (1.0), and the scintillator layer forming conditions of each test sample (Tl concentration in the scintillator layer 13) Are the same. As shown in FIG. 8, the afterimage was at the minimum level when the Tl concentration in the scintillator layer 13 was around 1.6 mass%. Further, in the region where the afterimage ratio is 0.5 (preferably 0.4) or less and the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 1.6 mass% ± 0.4 mass%, no afterimage was confirmed.

そして、図8に示すように、シンチレータ層13である蛍光体中の賦活剤の濃度が1.6mass%近辺において残像が最小レベルとなり、残像比が0.5(好ましくは0.4)以下となる1.6mass%±0.4mass%の領域では残像が確認されず、また、図6および図7に示すように、1.6mass%±0.4mass%の領域では感度およびMTFの各特性も良好であるため、シンチレータ層13の残像特性も含めた総合的な特性を改善するには、賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%の領域が好ましい。   And as shown in FIG. 8, the afterimage becomes the minimum level when the concentration of the activator in the phosphor as the scintillator layer 13 is around 1.6 mass%, and the afterimage ratio is 0.5 (preferably 0.4) or less. In the region of 1.6 mass% ± 0.4 mass%, no afterimage is confirmed, and as shown in FIGS. 6 and 7, the characteristics of sensitivity and MTF are also obtained in the region of 1.6 mass% ± 0.4 mass%. Since it is good, the concentration of the activator is preferably 1.6 mass% ± 0.4 mass% in order to improve the overall characteristics including the afterimage characteristics of the scintillator layer 13.

また、図1に示される第1の構造例のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13の膜厚:350μm、シンチレータ層13の母材:CsI、賦活剤:Tlとし、シンチレータ層13中のTl濃度を一定とした場合のシンチレータ層13の積層周期{単位膜厚(基板1回転当りの形成膜厚)の形成周期}と各特性との相関を試験した結果を図9ないし図11に示す。   Further, in the scintillator panel 10 of the first structural example shown in FIG. 1, the film thickness of the scintillator layer 13 is 350 μm, the base material of the scintillator layer 13 is CsI, the activator is Tl, and the Tl concentration in the scintillator layer 13 is FIG. 9 to FIG. 11 show the results of testing the correlation between the stacking cycle of the scintillator layer 13 (the formation cycle of the unit film thickness (formed film thickness per one rotation of the substrate)) and each characteristic in a constant case.

図9はシンチレータ層13の積層周期と感度比との相関を示す。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、シンチレータ層13中のTl濃度:0.1mass%、感度比:シンチレータ層13の積層周期が200nmの場合の感度を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 9 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 13 and the sensitivity ratio. The test conditions were as follows: incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, Tl concentration in the scintillator layer 13: 0.1 mass%, sensitivity ratio: sensitivity when the lamination period of the scintillator layer 13 is 200 nm as a reference (1.0). The scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 13) of each test sample are the same.

図10はシンチレータ層13の積層周期とMTF比との相関を示す。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、シンチレータ層13中のTl濃度:0.1mass%、MTF比:シンチレータ層13の積層周期が200nmの場合のMTF(at 2Lp/mm)を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 10 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 13 and the MTF ratio. Test conditions are based on incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, Tl concentration in scintillator layer 13: 0.1 mass%, MTF ratio: MTF (at 2 Lp / mm) when the laminating period of scintillator layer 13 is 200 nm. The scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 13) of each test sample are the same.

図11はシンチレータ層13の積層周期と残像比との相関を示す。試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。さらに、シンチレータ層13中のTl濃度:0.1mass%、残像比:シンチレータ層13の積層周期が200nmの場合の残像を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 11 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 13 and the afterimage ratio. The test condition is that the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) th and n-th X-ray images is (n-1)> n, and the incident X-ray is 70 kV in the (n-1) th X-ray image. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec. Furthermore, the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass%, the afterimage ratio is a ratio based on the afterimage when the stacking period of the scintillator layer 13 is 200 nm (1.0), and the scintillator layer formation of each test sample The conditions (except for the Tl concentration in the scintillator layer 13) are the same.

そして、図9ないし図11に示すように、シンチレータ層13の積層周期が200nm以上の領域では、各特性が劣化する傾向となった。   As shown in FIGS. 9 to 11, each characteristic tends to deteriorate in the region where the lamination period of the scintillator layer 13 is 200 nm or more.

これは、シンチレータ層13の発光波長のピーク波長は550nm付近であるが、シンチレータ層13の母材であるCsIの屈折率が1.8であるため、シンチレータ層13内を伝播する発光波長のピーク波長をλ1とすると、屈折率と波長との関係から、λ1=550nm/1.8=306nmと見なせるため、シンチレータ層13の積層周期がλ1よりも大きい場合は、シンチレータ層13の結晶性のばらつき、およびシンチレータ層13中のTl濃度のばらつき等に伴う光学特性の劣化(散乱・減衰等)の影響を受ける可能性が高くなることと合致するからである。   This is because the peak wavelength of the emission wavelength of the scintillator layer 13 is around 550 nm, but the peak of the emission wavelength propagating in the scintillator layer 13 is because the refractive index of CsI which is the base material of the scintillator layer 13 is 1.8. If the wavelength is λ 1, it can be considered that λ 1 = 550 nm / 1.8 = 306 nm from the relationship between the refractive index and the wavelength. Therefore, when the stacking period of the scintillator layer 13 is larger than λ 1, the crystallinity variation of the scintillator layer 13 This is because the possibility of being affected by deterioration of optical characteristics (scattering, attenuation, etc.) due to variations in the Tl concentration in the scintillator layer 13 and the like is increased.

また、図6ないし図8に示されるように、シンチレータ層13中のTl濃度が1.6mass%±0.4mass%の領域では、各特性が安定状態に近いため、シンチレータ層13中のTl濃度が変動(±15%程度)しても、各特性の変動は小さいこととなる。   Further, as shown in FIG. 6 to FIG. 8, in the region where the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 1.6 mass% ± 0.4 mass%, each characteristic is close to a stable state, so the Tl concentration in the scintillator layer 13 Even if fluctuates (about ± 15%), the fluctuation of each characteristic is small.

蛍光体中の賦活剤の濃度が1.6mass%±0.4mass%の領域にあっても、蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布が±15%以内にあることが好ましい。この賦活剤の濃度分布が±15%程度の変動範囲内であれば、各特性の変動は小さく影響は少ない。   Even if the concentration of the activator in the phosphor is in the range of 1.6 mass% ± 0.4 mass%, if the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the phosphor is largely biased, each characteristic Therefore, the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the phosphor is preferably within ± 15%. If the concentration distribution of this activator is within the fluctuation range of about ± 15%, the fluctuation of each characteristic is small and the influence is small.

したがって、シンチレータ層13の残像特性も含めた総合的な特性を改善するには、蛍光体中の賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%で、かつ蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布が±15%以内であることが好ましい。さらに、蛍光体の少なくとも単位膜厚200nm以下の領域において、蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、単位膜厚200nm以下の領域においても蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布が±15%以内であることが好ましい。   Therefore, in order to improve the overall characteristics including the afterimage characteristics of the scintillator layer 13, the concentration of the activator in the phosphor is 1.6 mass% ± 0.4 mass%, and the in-plane direction of the phosphor and the film It is preferable that the concentration distribution of the activator in the thickness direction is within ± 15%. Further, if there is a large bias in the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the phosphor in at least the region of the unit film thickness of 200 nm or less, each characteristic is likely to fluctuate greatly. Even in a region having a thickness of 200 nm or less, the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the thickness direction of the phosphor is preferably within ± 15%.

次に、図1に示される第1の構造例のシンチレータパネル10において、シンチレータ層13の母材:CsI、賦活剤:Tl、シンチレータ層13の積層周期:150nmとし、シンチレータ層13の膜厚と各特性との相関を試験した結果を図12および図13に示す。   Next, in the scintillator panel 10 of the first structural example shown in FIG. 1, the base material of the scintillator layer 13: CsI, the activator: Tl, the lamination cycle of the scintillator layer 13: 150 nm, and the film thickness of the scintillator layer 13 The results of testing the correlation with each characteristic are shown in FIGS.

図12はシンチレータ層13の膜厚と残像比との相関を示す。試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。さらに、シンチレータ層13中のTl濃度が0.1mass%、残像比:シンチレータ層13の膜厚が600μmの場合の残像を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図12に示すように、シンチレータ層13の膜厚が薄い程、残像も小さくなった。これは、シンチレータ層13の膜厚が薄くなると、X線吸収率(DQE)の低下に伴い感度低下が発生するが、残像特性はシンチレータ層13の発光特性の1つであるため、感度低下(入射X線により励起される光の減少)に伴い相対的に残像も減少すると考えられる。   FIG. 12 shows the correlation between the film thickness of the scintillator layer 13 and the afterimage ratio. The test condition is that the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) th and n-th X-ray images is (n-1)> n, and the incident X-ray is 70 kV in the (n-1) th X-ray image. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec. Further, the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass%, and the afterimage ratio is a ratio based on the afterimage when the film thickness of the scintillator layer 13 is 600 μm (1.0), and the scintillator layer formation of each test sample The conditions (except for the Tl concentration in the scintillator layer 13) are the same. And as shown in FIG. 12, the afterimage became small, so that the film thickness of the scintillator layer 13 was thin. This is because, when the film thickness of the scintillator layer 13 is reduced, the sensitivity decreases with a decrease in the X-ray absorption rate (DQE). However, since the afterimage characteristic is one of the light emission characteristics of the scintillator layer 13, the sensitivity decreases ( It is considered that the afterimage is relatively reduced with a decrease in light excited by incident X-rays.

図13はシンチレータ層13中のTl濃度とX線耐性(X線照射によるダメージに伴うシンチレータ層13の感度減衰)との相関を示す。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、X線耐性における積算照射線量:通常のX線画像診断における3年間使用相当、感度減衰比:シンチレータ層中のTl濃度が0.1mass%の場合のX線耐性後の感度減衰率を基準(1.0)とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層13中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図13に示すように、シンチレータ層13中のTl濃度が一定の閾値である0.4mass%よりも少ないと、X線耐性の劣化が少なく、また、シンチレータ層13中のTl濃度が一定の閾値である0.4mass%以上になると、X線耐性の劣化が顕著となり、さらにTl濃度が一定の閾値である1.0mass%以上になると、X線耐性の劣化傾向が鈍化した。   FIG. 13 shows a correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 13 and X-ray resistance (sensitivity attenuation of the scintillator layer 13 due to damage caused by X-ray irradiation). Test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, integrated irradiation dose in X-ray resistance: equivalent to use for 3 years in normal X-ray imaging diagnosis, sensitivity attenuation ratio: Tl concentration in scintillator layer is 0.1 mass% In this case, the ratio of the sensitivity attenuation rate after X-ray resistance is a reference (1.0), and the scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 13) of each test sample are the same. As shown in FIG. 13, when the Tl concentration in the scintillator layer 13 is less than the constant threshold of 0.4 mass%, the X-ray resistance is less deteriorated, and the Tl concentration in the scintillator layer 13 is constant. When the T value was 0.4 mass% or more, the X-ray resistance was significantly deteriorated, and when the Tl concentration was 1.0 mass% or more, which was a constant threshold, the X-ray resistance was deteriorated.

これは、一般的に物質が高エネルギーの照射(X線等)を受けた場合、物質を構成する原子間の結合にダメージ(結合が切れる等)が生じることに由来し、特に光を透過する蛍光体等においては、高エネルギーの照射(X線等)を受けた場合、ダメージによる着色(カラーセンター)が発生するためと考えられる(前記非特許文献2参照)。また、一般的に、物質が高エネルギーの照射(X線等)を受けた場合、高エネルギーの照射によるダメージは物質の結晶状態に依存し、不純物濃度が高い場合や結晶の歪が大きい場合は、不純物濃度が低い場合や結晶の歪が小さい場合に対してダメージが大きくなることが考えられる。   This is because, in general, when a substance is irradiated with high energy (such as X-rays), the bonds between the atoms constituting the substance are damaged (bonds are broken, etc.), and particularly light is transmitted. It is considered that phosphors and the like are colored due to damage (color center) when irradiated with high energy (such as X-rays) (see Non-Patent Document 2). In general, when a substance is irradiated with high energy (such as X-rays), the damage caused by irradiation with high energy depends on the crystal state of the substance, and when the impurity concentration is high or the distortion of the crystal is large It is conceivable that the damage is increased when the impurity concentration is low or when the crystal distortion is small.

ここで、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層13においては、賦活剤は不純物であることから、シンチレータ層13中のTl濃度が高い程、入射X線によるダメージが顕著となるため、図13に示されるシンチレータ層13中のTl濃度とX線耐性(感度減衰比)の相関とも合致することになる。   Here, in the scintillator layer 13 composed of a phosphor containing Tl as an activator in CsI, which is a halide, the activator is an impurity. Therefore, the higher the Tl concentration in the scintillator layer 13, the more incident X Since the damage due to the line becomes remarkable, the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 13 and the X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio) shown in FIG.

したがって、シンチレータ層13のX線耐性を改善するには、蛍光体中の賦活剤の濃度は0.4mass%以下が好ましいが、図6および図8に示されるように、蛍光体中の賦活剤の濃度が0.05mass%以下(0mass%では発光しない)では、感度および残像の劣化傾向が顕著となる。すなわち、シンチレータ層13に顕著な特性劣化を起こさずにX線耐性を改善するには、蛍光体中の賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%以内であること好ましい。   Therefore, in order to improve the X-ray resistance of the scintillator layer 13, the concentration of the activator in the phosphor is preferably 0.4 mass% or less. However, as shown in FIGS. 6 and 8, the activator in the phosphor. When the density of the light is 0.05 mass% or less (no light emission at 0 mass%), the deterioration tendency of sensitivity and afterimage becomes remarkable. That is, in order to improve the X-ray resistance without causing significant deterioration in the scintillator layer 13, the concentration of the activator in the phosphor is preferably within 0.2 mass% ± 0.15 mass%.

次に、図14(a)はシンチレータ層13を示す模式図、図14(b)はシンチレータ層13に入射するX線16の線質が硬い場合のX線吸収量を示す模式図、図14(c)はシンチレータ層13に入射するX線16の線質が柔らかい場合のX線吸収量を示す模式図である。また、シンチレータ層13の母材をCsIとした場合におけるシンチレータ層13の膜厚と各特性との相関を試験した結果を図15および図16に示す。   14A is a schematic diagram showing the scintillator layer 13, FIG. 14B is a schematic diagram showing the amount of X-ray absorption when the quality of the X-ray 16 incident on the scintillator layer 13 is hard, and FIG. (c) is a schematic diagram showing the amount of X-ray absorption when the quality of X-rays 16 incident on the scintillator layer 13 is soft. 15 and 16 show the results of testing the correlation between the thickness of the scintillator layer 13 and each characteristic when the base material of the scintillator layer 13 is CsI.

図14(a)(b)(c)に示されるように、シンチレータ層13に入射したX線16はシンチレータ層13で吸収および可視光に変換されることから、入射X線のエネルギーはシンチレータ層13の膜厚方向zに沿って順次減衰するため、シンチレータ層13の発光レベルも膜厚方向zに沿って順次減衰することとなる。   As shown in FIGS. 14A, 14B and 14C, the X-rays 16 incident on the scintillator layer 13 are absorbed by the scintillator layer 13 and converted into visible light. Since the light is sequentially attenuated along the film thickness direction z of 13, the light emission level of the scintillator layer 13 is also attenuated sequentially along the film thickness direction z.

このため、シンチレータ層13にX線16が入射した場合、シンチレータ層13の発光特性は、X線入射側のシンチレータ層13の特性に依存することとなる。   For this reason, when X-rays 16 are incident on the scintillator layer 13, the light emission characteristics of the scintillator layer 13 depend on the characteristics of the scintillator layer 13 on the X-ray incident side.

図15はX線吸収率50%におけるシンチレータ層13の膜厚とX線の線質{X線発生源(X線管)の管電圧}との相関{NIST(米国立標準技術研究所)の材料データより概算}である。試験条件は、入射X線:単一線(単一の線質で形成されるX線)、シンチレータ層13のX線吸収率:50%である。   FIG. 15 shows the correlation {NIST (National Institute of Standards and Technology)) between the film thickness of the scintillator layer 13 and the X-ray quality {X-ray generation source (X-ray tube) tube voltage} at an X-ray absorption rate of 50%. Approximate from material data}. The test conditions are incident X-ray: single ray (X-ray formed with a single radiation quality), and X-ray absorption rate of the scintillator layer 13: 50%.

図16は管電圧70kVにおけるシンチレータ層13の膜厚とX線吸収率との相関である。試験条件は、入射X線:単一線、X線の線質(管電圧):70kVである。   FIG. 16 shows the correlation between the film thickness of the scintillator layer 13 and the X-ray absorption rate at a tube voltage of 70 kV. The test conditions are incident X-ray: single ray, X-ray quality (tube voltage): 70 kV.

そして、図14(b)(c)、図15および図16から分かるように、X線は線質が硬い{X線発生源(X線管)の管電圧が高い}程、物質の透過性が高いため、シンチレータ層13にX線が入射した場合、X線の線質が硬い程、シンチレータ層13の膜厚方向zに沿って生じる減衰は小さくなる。   14 (b) (c), FIG. 15 and FIG. 16, the X-ray has a harder quality (the higher the tube voltage of the X-ray generation source (X-ray tube)), the more transparent the substance. Therefore, when X-rays enter the scintillator layer 13, the harder the X-ray quality, the smaller the attenuation that occurs along the film thickness direction z of the scintillator layer 13.

しかし、X線発生源であるX線管の特性上、発生するX線は単一線では無く、設定された線質よりも軟らかい線質{X線発生源(X線管)の管電圧が低い}が多く含まれるため、一般的なX線画像を用いた診断においては、シンチレータ層13の発光特性はよりX線入射側のシンチレータ層13の特性に依存することとなる。   However, due to the characteristics of the X-ray tube that is the X-ray generation source, the generated X-ray is not a single line, but a softer quality than the set quality {the tube voltage of the X-ray generation source (X-ray tube) is low } In the diagnosis using a general X-ray image, the light emission characteristic of the scintillator layer 13 is more dependent on the characteristic of the scintillator layer 13 on the X-ray incident side.

例えば、シンチレータ層13の母材をCsI、シンチレータ層13の膜厚を500μm、入射X線の管電圧を70kV(単一線)とした事例の場合、シンチレータ層13のX線吸収率は約50%であり、かつシンチレータ層13のX線の入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10の領域)において、シンチレータ層13に吸収されたX線全体のうちの15%以上が吸収されることとなる。   For example, in the case where the base material of the scintillator layer 13 is CsI, the thickness of the scintillator layer 13 is 500 μm, and the tube voltage of incident X-rays is 70 kV (single line), the X-ray absorption rate of the scintillator layer 13 is about 50%. 15% or more of the entire X-ray absorbed in the scintillator layer 13 is absorbed in the region on the X-ray incident side of the scintillator layer 13 (region of 1/10 of the film thickness of the scintillator layer 13). The Rukoto.

さらに、X線発生源であるX線管から発生されるX線は単一線では無く、設定された線質よりも軟らかい線質が多く含まれるため、前記事例の場合、シンチレータ層13のX線入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)において、シンチレータ層13に吸収されたX線全体のうちの少なくとも25%以上が吸収されると考えられる。   Furthermore, since the X-rays generated from the X-ray tube, which is the X-ray generation source, are not a single line and contain a lot of softer quality than the set quality, the X-rays of the scintillator layer 13 are used in the above case. It is considered that at least 25% or more of the entire X-ray absorbed by the scintillator layer 13 is absorbed in the incident side region (region of about 1/10 of the thickness of the scintillator layer 13).

一般的な間接方式のX線平面画像検出器や図5に示されるCCD−DR方式の撮影装置20においては、不要な被曝を軽減するため、シンチレータ層13のX線吸収率が少なくとも50%以上となるようなシンチレータ層13の膜厚を選択することが多く、例えば、管電圧を70kV付近として使用されることが多い一般撮影用途のX線平面画像検出器の場合、シンチレータ層13の膜厚は500μm以上とすることが一般的である。   In a general indirect X-ray planar image detector and the CCD-DR imaging apparatus 20 shown in FIG. 5, the X-ray absorption rate of the scintillator layer 13 is at least 50% or more in order to reduce unnecessary exposure. For example, in the case of an X-ray planar image detector for general radiography that is often used with a tube voltage of around 70 kV, the film thickness of the scintillator layer 13 is selected. Is generally 500 μm or more.

このため、一般的な間接方式のX線平面画像検出器や図5に示されるCCD−DR方式の撮影装置20は、シンチレータ層13のX線の入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)において、シンチレータ層13の発光全体のうちの25%以上が発生すると考えられる。   For this reason, a general indirect X-ray plane image detector and a CCD-DR imaging apparatus 20 shown in FIG. 5 are used in the X-ray incident side region of the scintillator layer 13 (the film thickness of the scintillator layer 13). It is considered that 25% or more of the total light emission of the scintillator layer 13 occurs in the region of about 1/10.

したがって、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層13において、シンチレータ層13のX線入射側の領域をX線耐性が良好なTl濃度とし、かつ残りのX線非入射側の領域のTl濃度を最適化すれば、残像特性の改善とX線耐性の改善との両立が可能となる。   Therefore, in the scintillator layer 13 composed of a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide, the region on the X-ray incident side of the scintillator layer 13 has a Tl concentration with good X-ray resistance, and the remaining If the Tl concentration in the X-ray non-incident side region is optimized, it is possible to improve both the afterimage characteristics and the X-ray resistance.

また、一般的な気相成長法による結晶形成においては、結晶全体の結晶性が良い程、結晶の特性も良いこととなる。   In crystal formation by a general vapor phase growth method, the better the crystallinity of the whole crystal, the better the crystal characteristics.

例えば、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体から成るシンチレータ層13においては、賦活剤は不純物であることから、シンチレータ層13中のTl濃度が低い程、CsIの単結晶に近い結晶状態(結晶性の良い状態)となる。   For example, in the scintillator layer 13 made of a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide, the activator is an impurity. Therefore, the lower the Tl concentration in the scintillator layer 13, the more the CsI single crystal becomes. It becomes a close crystal state (a state with good crystallinity).

一般的にシンチレータ層13の結晶性が良い程、シンチレータ層13の光学特性(透過・減衰等)も良好であるが、一般的な間接方式のX線平面画像検出器や図5に示されるCCD−DR方式の撮影装置20に組み込まれるシンチレータパネル10においては、入射X線により励起された光の出力側であるX線非入射側の領域のシンチレータ層13の光学特性がX線平面画像検出器やCCD−DR方式の撮影装置20の特性(特に解像度)に大きな影響を及ぼすため、X線非入射側の領域のシンチレータ層13の結晶性が良い程、X線平面画像検出器やCCD−DR方式の撮影装置20の特性劣化(特に解像度)が生じ難くなる。   In general, the better the crystallinity of the scintillator layer 13, the better the optical characteristics (transmission, attenuation, etc.) of the scintillator layer 13, but a general indirect X-ray planar image detector or CCD shown in FIG. In the scintillator panel 10 incorporated in the -DR imaging device 20, the optical characteristics of the scintillator layer 13 in the X-ray non-incident side region, which is the output side of light excited by incident X-rays, is an X-ray planar image detector. And the characteristics (particularly the resolution) of the CCD-DR imaging device 20 are greatly affected. Therefore, the better the crystallinity of the scintillator layer 13 in the X-ray non-incident side region, the more the X-ray planar image detector and the CCD-DR. The characteristic deterioration (especially resolution) of the imaging device 20 of the type is less likely to occur.

しかし、シンチレータ層13のX線入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)をX線耐性が良好なTl濃度とし、かつ残りのX線非入射側の領域のTl濃度を最適化した場合、X線非入射側の領域のTl濃度が高くなるため、シンチレータ層13のX線非入射側の領域の結晶性が悪くなり、シンチレータパネル10の特性劣化(解像度等)を招く可能性が生じる。   However, the region on the X-ray incident side of the scintillator layer 13 (region about 1/10 of the film thickness of the scintillator layer 13) has a Tl concentration with good X-ray resistance, and the remaining Tl of the region on the non-X-ray incident side. When the concentration is optimized, the Tl concentration in the X-ray non-incident side region becomes high, so that the crystallinity of the X-ray non-incident side region of the scintillator layer 13 deteriorates and the characteristics of the scintillator panel 10 deteriorate (resolution, etc.) May occur.

入射X線のエネルギーはシンチレータ層13の膜厚方向に沿って順次減衰することから、シンチレータ層13の発光レベルも膜厚方向に沿って順次減衰するため、シンチレータ層13のX線非入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)は残像特性およびX線耐性への影響が殆ど無いと考えられる。   Since the energy of incident X-rays attenuates sequentially along the film thickness direction of the scintillator layer 13, the light emission level of the scintillator layer 13 also attenuates sequentially along the film thickness direction. It is considered that the region (region of about 1/10 of the thickness of the scintillator layer 13) has almost no influence on the afterimage characteristics and the X-ray resistance.

このため、シンチレータ層13のX線非入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)をシンチレータ層13のX線入射側の領域(シンチレータ層13の膜厚の1/10程度の領域)と同様にX線耐性が良好なTl濃度し、かつ残りの領域のTl濃度を最適化すれば、残像特性とX線耐性の両立が可能となり、かつシンチレータパネル10の特性劣化(解像度等)を防止することができる。   Therefore, the region on the non-incident side of the scintillator layer 13 (region about 1/10 of the film thickness of the scintillator layer 13) is changed to the region on the X-ray incident side of the scintillator layer 13 (1 / th of the film thickness of the scintillator layer 13). If the Tl density with good X-ray resistance is optimized and the Tl density in the remaining area is optimized, the afterimage characteristics and the X-ray resistance can be compatible, and the characteristics of the scintillator panel 10 deteriorate. (Resolution etc.) can be prevented.

次に、図17にシンチレータ層13の一般的な形成方法の模式図を示す。真空チャンバ30内に支持基板11を配置し、この支持基板11を回転させながら、真空チャンバ30内に設置されているCsIの蒸発源31からの蒸発粒31aとTlIの蒸発源32からの蒸発粒32aを支持基板11の積層面に蒸着する真空蒸着法により、シンチレータ層13を積層形成する。   Next, FIG. 17 shows a schematic diagram of a general method for forming the scintillator layer 13. The support substrate 11 is arranged in the vacuum chamber 30 and the support substrate 11 is rotated while the evaporation particles 31a from the CsI evaporation source 31 and the evaporation particles from the TlI evaporation source 32 are installed in the vacuum chamber 30. The scintillator layer 13 is laminated by a vacuum vapor deposition method in which 32a is vapor-deposited on the laminated surface of the support substrate 11.

このとき、支持基板11の回転周期とCsIおよびTlIの蒸発とを制御すれば、シンチレータ層13の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のTl濃度分布を任意に制御することができる。そのため、シンチレータ層13の形成時において、シンチレータ層13の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のTl濃度分布の均一性を確保すれば、シンチレータ層13の全体の面内方向および膜厚方向のTl濃度分布の均一性も確保されることとなる。   At this time, if the rotation period of the support substrate 11 and the evaporation of CsI and TlI are controlled, the in-plane direction and the film thickness direction Tl concentration distribution per stacking period of the scintillator layer 13 can be arbitrarily controlled. Therefore, when the scintillator layer 13 is formed, if the uniformity of the Tl concentration distribution in the in-plane direction and film thickness direction per stacking period of the scintillator layer 13 is ensured, the entire in-plane direction and film thickness direction of the scintillator layer 13 The uniformity of the Tl concentration distribution is also ensured.

さらに、図18(a)(b)にシンチレータ層13の本実施形態の形成方法の模式図を示す。真空チャンバ30内に、CsIの蒸発源31、必要とされるTl濃度に対応したTlIの2つの蒸発源32-1,32-2が配置されている。そして、真空チャンバ30内に支持基板11を配置し、この支持基板11を回転させながら、CsIの蒸発源31からの蒸発粒31aと、必要とされるTl濃度によって切り換えられるTlIの蒸発源32-1,32-2からの蒸発粒32a-1,32a-2とを支持基板11の積層面に蒸着する真空蒸着法により、シンチレータ層13を積層形成する。これにより、シンチレータ層13の膜厚方向のTl濃度分布を変化させることが可能となる。すなわち、シンチレータ層13の入射側領域をA、中間領域をC、非入射側領域をBとした場合、蛍光体中の賦活剤の膜厚方向の濃度および濃度分布をC>A、C>Bとし、かつ入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域Bの賦活剤の濃度領域のみで構成し、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域B以外の賦活剤の濃度領域は存在しないように形成することが可能となる。   Further, FIGS. 18 (a) and 18 (b) are schematic views showing a method of forming the scintillator layer 13 according to this embodiment. In the vacuum chamber 30, a CsI evaporation source 31 and two TlI evaporation sources 32-1 and 32-2 corresponding to the required Tl concentration are arranged. Then, the support substrate 11 is disposed in the vacuum chamber 30 and the TlI evaporation source 32 − is switched according to the required Tl concentration and the evaporated particles 31 a from the CsI evaporation source 31 while rotating the support substrate 11. The scintillator layer 13 is laminated by a vacuum vapor deposition method in which the vaporized particles 32a-1 and 32a-2 from 1 and 32-2 are vapor-deposited on the laminated surface of the support substrate 11. As a result, the Tl concentration distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13 can be changed. That is, assuming that the incident side region of the scintillator layer 13 is A, the intermediate region is C, and the non-incident side region is B, the concentration and concentration distribution of the activator in the phosphor in the film thickness direction are C> A and C> B. And the concentration region of the activator other than the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B is composed of only the concentration region of the activator in the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B. It can be formed so that it does not exist.

以上のことから、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層13において、シンチレータ層13の入射側領域Aおよび非入射側領域BをX線耐性が良好なTl濃度とし、かつ残りの中間領域Cを残像特性が良好なTl濃度に最適化すれば、残像特性の改善とX線耐性の改善との両立が可能となる。すなわち、入射側領域Aおよび非入射側領域Bにおける蛍光体中の賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%、中間領域Cにおける蛍光体中の賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%とすることにより、残像特性の改善とX線耐性の改善との両立が可能となる。   From the above, in the scintillator layer 13 composed of a phosphor containing CsI as a halide and containing Tl as an activator, the incident side region A and the non-incident side region B of the scintillator layer 13 have good X-ray resistance. If the Tl density is set and the remaining intermediate region C is optimized to a Tl density with good afterimage characteristics, both improvement in afterimage characteristics and improvement in X-ray resistance can be achieved. That is, the concentration of the activator in the phosphor in the incident side region A and the non-incident side region B is 0.2 mass% ± 0.15 mass%, and the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region C is 1.6 mass% ±. By setting the mass to 0.4 mass%, it is possible to improve both the afterimage characteristics and the X-ray resistance.

しかも、入射側領域Aおよび非入射側領域Bにおける蛍光体中の賦活剤の濃度と中間領域Cにおける蛍光体中の賦活剤の濃度との間の濃度領域は、入射側領域Aおよび非入射側領域Bに比べてX線耐性が低下し、中間領域Cに比べて残像特性が低下するため、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域Bの賦活剤の濃度領域のみで構成し、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域B以外の賦活剤の濃度領域は存在しないものとすることにより、高いレベルでの残像特性の改善とX線耐性の改善との両立が可能となる。   Moreover, the concentration region between the concentration of the activator in the phosphor in the incident side region A and the non-incident side region B and the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region C is the incident side region A and the non-incident side. Since the X-ray resistance is reduced compared to the region B and the afterimage characteristics are reduced compared to the intermediate region C, it is composed only of the concentration regions of the activator in the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B. By having no concentration region of the activator other than the incident side region A, the intermediate region C, and the non-incident side region B, it is possible to achieve both improvement in afterimage characteristics at a high level and improvement in X-ray resistance. Become.

さらに、シンチレータ層13の膜厚方向における入射側領域Aおよび非入射側領域Bがそれぞれ占める割合を10%以上とすれば、残像特性の改善とX線耐性の改善との両立が可能となる。例えば、シンチレータ層13の膜厚方向における入射側領域Aおよび非入射側領域Bがそれぞれ占める割合が10%よりも小さいと、各特性の改善バランスが崩れることとなる。   Furthermore, if the ratio of the incident side region A and the non-incident side region B in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is 10% or more, it is possible to achieve both improvement in afterimage characteristics and improvement in X-ray resistance. For example, if the ratio of the incident side area A and the non-incident side area B in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is smaller than 10%, the improvement balance of each characteristic is lost.

さらに、シンチレータ層13は、入射側領域A、中間領域Cおよび非入射側領域B内におけるそれぞれの単位膜厚200nm以下の領域において、面内方向および膜厚方向のそれぞれの賦活剤の濃度分布が±15%以下であり、均一性が維持されていることにより、安定した各特性が得られる。   Furthermore, the scintillator layer 13 has a concentration distribution of each activator in the in-plane direction and in the film thickness direction in each of the unit film thicknesses of 200 nm or less in the incident side area A, the intermediate area C, and the non-incident side area B. Each of the stable characteristics can be obtained by maintaining the uniformity within ± 15%.

さらに、シンチレータ層13は、CsIとTlIの2つの蒸発源32-1,32-2を用いた真空蒸着法により形成され、かつ好ましくは短冊状の柱状結晶13aの構造を有している。   Further, the scintillator layer 13 is formed by a vacuum evaporation method using two evaporation sources 32-1 and 32-2 of CsI and TlI, and preferably has a structure of a strip-like columnar crystal 13a.

故に、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体で構成されるシンチレータ層13に上記(1)〜(4)の特徴を付与すれば、シンチレータ層13の特性改善(残像特性およびX線耐性を含めた総合的な改善)が可能となる。   Therefore, if the characteristics (1) to (4) are added to the scintillator layer 13 composed of a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide, the characteristics of the scintillator layer 13 can be improved (afterimage characteristics and Comprehensive improvement including X-ray resistance) becomes possible.

また、図1に示される第1の構造例のシンチレータパネル10の実施例について説明する。この実施例では、シンチレータ層13の母材:CsI、賦活剤:Tl、シンチレータ層13の積層周期:150nm、シンチレータ層13の面内方向および膜厚方向の賦活剤の濃度分布:±15%とし、シンチレータ層13の膜厚方向の濃度分布の有無、シンチレータ層13中の賦活剤の濃度をそれぞれ異ならせたサンプルI、II、III、IV、Vを作成する。図19(a)(b)(c)(d)(e)にはサンプルI、II、III、IV、Vのシンチレータ層13の模式図を示す。   An embodiment of the scintillator panel 10 of the first structural example shown in FIG. 1 will be described. In this example, the base material of the scintillator layer 13: CsI, the activator: Tl, the lamination period of the scintillator layer 13: 150 nm, the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 13: ± 15% Samples I, II, III, IV, and V, each having a different concentration distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13 and different concentrations of the activator in the scintillator layer 13 are prepared. FIGS. 19 (a), (b), (c), (d), and (e) are schematic views of the scintillator layers 13 of Samples I, II, III, IV, and V. FIG.

サンプルIは、シンチレータ層13の膜厚方向の濃度分布:一定、シンチレータ層13の膜厚:350μm、シンチレータ層13中の賦活剤の濃度:0.1mass%である。   In sample I, the concentration distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is constant, the film thickness of the scintillator layer 13 is 350 μm, and the concentration of the activator in the scintillator layer 13 is 0.1 mass%.

サンプルIIは、シンチレータ層13の膜厚方向の濃度分布:一定、シンチレータ層13の膜厚:350μm、シンチレータ層13中の賦活剤の濃度:1.2mass%である。   In Sample II, the concentration distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is constant, the film thickness of the scintillator layer 13 is 350 μm, and the concentration of the activator in the scintillator layer 13 is 1.2 mass%.

サンプルIIIは、シンチレータ層13の入射側領域をA、非入射側領域をB、および中間領域をCとし、入射側領域Aおよび非入射側領域Bでは膜厚:35μm、および賦活剤の濃度:0.1mass%であり、中間領域Cでは膜厚:280μm、および賦活剤の濃度:1.2mass%である。   In Sample III, the incident side region of the scintillator layer 13 is A, the non-incident side region is B, and the intermediate region is C. In the incident side region A and the non-incident side region B, the film thickness is 35 μm, and the concentration of the activator is: In the intermediate region C, the film thickness is 280 μm, and the concentration of the activator is 1.2 mass%.

サンプルIVは、シンチレータ層13の膜厚方向の濃度分布:一定、シンチレータ層13の膜厚:350μm、シンチレータ層13中の賦活剤の濃度:1.6mass%である。   In sample IV, the concentration distribution in the film thickness direction of the scintillator layer 13 is constant, the film thickness of the scintillator layer 13 is 350 μm, and the concentration of the activator in the scintillator layer 13 is 1.6 mass%.

サンプルVは、シンチレータ層13の入射側領域をA、非入射側領域をB、および中間領域をCとし、入射側領域Aおよび非入射側領域Bでは膜厚:35μm、および賦活剤の濃度:0.1mass%であり、中間領域Cでは膜厚:280μm、および賦活剤の濃度:1.6mass%である。   In sample V, the incident side region of the scintillator layer 13 is A, the non-incident side region is B, and the intermediate region is C. In the incident side region A and the non-incident side region B, the film thickness is 35 μm, and the concentration of the activator is: In the intermediate region C, the film thickness is 280 μm, and the concentration of the activator is 1.6 mass%.

これら5つのサンプルI、II、III、IV、Vについて、それぞれ図6に示されるCCD−DR方式の撮影装置20に組み合わせ、特定の撮影条件下にて被写体を撮影し、所定の画像処理条件にて撮影画像を処理した場合のX線画像(n回目)を図20(a)(b)(c)(d)(e)に示すとともに、特性の結果を図21の表に示す。   Each of these five samples I, II, III, IV, and V is combined with the CCD-DR type photographing device 20 shown in FIG. 6, and a subject is photographed under specific photographing conditions to satisfy predetermined image processing conditions. The X-ray image (n-th) when the captured image is processed is shown in FIGS. 20 (a) (b) (c) (d) (e), and the characteristic results are shown in the table of FIG.

図21において、感度比、MTF比、残像比は、シンチレータ層13中のTl濃度が0.1mass%の場合を基準(1.00)とした比率である。感度減衰比は、シンチレータ層中のTl濃度が0.1mass%の場合のX線耐性後の感度減衰率を基準(1.00)とした比率である。   In FIG. 21, the sensitivity ratio, the MTF ratio, and the afterimage ratio are ratios based on the reference (1.00) when the Tl concentration in the scintillator layer 13 is 0.1 mass%. The sensitivity attenuation ratio is a ratio based on the sensitivity attenuation rate after X-ray resistance when the Tl concentration in the scintillator layer is 0.1 mass% as a reference (1.00).

感度比およびMTF比の試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGyとする。残像比の試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。X線耐性の試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、積算照射線量:通常のX線画像診断における3年間使用相当とする。   The test conditions for the sensitivity ratio and MTF ratio are incident X-rays: 70 kV-0.0087 mGy. The test conditions for the afterimage ratio are as follows: (n-1)> n is the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) -th and n-th X-ray images, and the incident X in the (n-1) -th X-ray image. Line: 70 kV-0.87 mGy, subject: lead plate (plate thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec. In the nth X-ray image, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray Image acquisition interval: 60 sec. The X-ray resistance test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, cumulative irradiation dose: equivalent to use for 3 years in normal X-ray image diagnosis.

画像処理条件は、フラットフィールド補正(Flat Field Correction):有り、ウィンドウ処理:有り(画像のヒストグラム平均値±10%)とする。   The image processing conditions are: Flat Field Correction: Yes, Window Processing: Yes (Image histogram average value ± 10%).

そして、図20(a)に示すように、賦活剤の濃度が0.1mass%のサンプルIでは、図中破線で囲む範囲に残像が確認された。一方、図20(b)(c)(d)(e)に示すように、サンプルII、III、IV、Vでは、図中破線で囲む範囲に残像は確認されなかった。   And as shown to Fig.20 (a), in the sample I whose activator density | concentration is 0.1 mass%, the afterimage was confirmed in the range enclosed with a broken line in the figure. On the other hand, as shown in FIGS. 20 (b), (c), (d), and (e), no afterimage was observed in the range surrounded by the broken line in the samples II, III, IV, and V.

図21に示すように、サンプルIは、X線耐性(感度減衰比)が最も優れるが、感度比が低下するとともに、残像比が高くなって上述のように残像が確認されるようになる。   As shown in FIG. 21, sample I has the best X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio), but the sensitivity ratio decreases, and the afterimage ratio increases and the afterimage is confirmed as described above.

サンプルIIは、サンプルIに比べて、感度比および残像比が改善されたが、X線耐性(感度減衰比)の低下が確認された。   In Sample II, the sensitivity ratio and the afterimage ratio were improved as compared with Sample I, but a decrease in X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio) was confirmed.

サンプルIIIは、サンプルIIに比べて、感度比および残像比がわずかに低下するもののX線耐性(感度減衰比)の改善が確認された。   Compared to sample II, sample III was confirmed to have improved X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio) although the sensitivity ratio and afterimage ratio were slightly reduced.

サンプルIVは、サンプルI、II、IIIに比べて、感度比および残像比の改善が確認されたが、X線耐性(感度減衰比)の低下が確認された。   Sample IV was confirmed to have improved sensitivity ratio and afterimage ratio compared to samples I, II, and III, but a decrease in X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio) was confirmed.

サンプルVは、サンプルIIIに比べて、X線耐性(感度減衰比)がほとんど変わらず、感度比および残像比の改善が確認された。さらに、サンプルVは、サンプルIVに比べて、感度比および残像比がわずかに低下するものの、X線耐性(感度減衰比)の改善が確認された。   Compared to sample III, sample V had almost no change in X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio), and improved sensitivity ratio and afterimage ratio were confirmed. Furthermore, although the sensitivity ratio and the afterimage ratio of Sample V are slightly lower than those of Sample IV, an improvement in X-ray resistance (sensitivity attenuation ratio) was confirmed.

したがって、シンチレータ層13に本実施形態で規定される上記(1)〜(4)の特徴を付与すれば、感度やMTFも良好な状態で、残像特性の改善とX線耐性の改善との両立ができるため、シンチレータパネル10の高性能化と信頼性の向上が可能となる。   Therefore, if the features (1) to (4) defined in the present embodiment are added to the scintillator layer 13, the improvement of the afterimage characteristics and the improvement of the X-ray resistance can be achieved with good sensitivity and MTF. Therefore, the scintillator panel 10 can be improved in performance and reliability.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 シンチレータパネル
11 支持基板
13 シンチレータ層
16 放射線としてのX線
A 入射側領域
B 非入射側領域
C 中間領域
10 Scintillator panel
11 Support substrate
13 Scintillator layer
16 X-ray as radiation A Incident side area B Non-incident side area C Intermediate area

Claims (7)

放射線を透過する支持基板と、
前記支持基板上に形成され、外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と
を具備し、
前記シンチレータ層は、
ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、
前記シンチレータ層の膜厚方向における前記放射線の入射側を入射側領域、前記入射側領域とは反対側を非入射側領域、および前記入射側領域と前記非入射側領域との間を中間領域とすると、前記入射側領域および前記非入射側領域におけるそれぞれの前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%、前記中間領域における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%である
ことを特徴とするシンチレータパネル。
A support substrate that transmits radiation;
A scintillator layer formed on the support substrate and converting radiation incident from the outside into light, and
The scintillator layer is
A phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide,
The incident side of the radiation in the film thickness direction of the scintillator layer is an incident side region, the opposite side of the incident side region is a non-incident side region, and an intermediate region is between the incident side region and the non-incident side region. Then, the concentration of the activator in each phosphor in the incident side region and the non-incident side region is 0.2 mass% ± 0.15 mass%, and the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region The scintillator panel is characterized by 1.6 mass% ± 0.4 mass%.
前記シンチレータ層は、前記入射側領域、前記中間領域および前記非入射側領域の前記賦活剤の濃度領域のみで構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のシンチレータパネル。
The scintillator panel according to claim 1, wherein the scintillator layer includes only the concentration region of the activator in the incident side region, the intermediate region, and the non-incident side region.
前記シンチレータ層の膜厚方向における前記入射側領域および前記非入射側領域がそれぞれ占める割合は10%以上である
ことを特徴とする請求項1または2記載のシンチレータパネル。
3. The scintillator panel according to claim 1, wherein a ratio of each of the incident side region and the non-incident side region in the film thickness direction of the scintillator layer is 10% or more.
前記シンチレータ層は、前記入射側領域、前記中間領域および前記非入射側領域内におけるそれぞれの単位膜厚200nm以下の領域において、面内方向および膜厚方向のそれぞれの前記賦活剤の濃度分布が±15%以下である
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一記載のシンチレータパネル。
The scintillator layer has a concentration distribution of the activator in each of the in-plane direction and the film thickness direction in a region having a unit film thickness of 200 nm or less in each of the incident side region, the intermediate region, and the non-incident side region. The scintillator panel according to any one of claims 1 to 3, wherein the scintillator panel is 15% or less.
前記シンチレータ層は、柱状結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一記載のシンチレータパネル。
The scintillator panel according to any one of claims 1 to 4, wherein the scintillator layer has a columnar crystal structure.
前記支持基板は、遷移金属元素よりも軽元素を主成分とする物質から構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一記載のシンチレータパネル。
The scintillator panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the support substrate is made of a material whose main component is a light element rather than a transition metal element.
放射線を透過する支持基板と、前記支持基板上に形成され外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備するシンチレータパネルの製造方法であって、
前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、
前記シンチレータ層の膜厚方向における前記放射線の入射側を入射側領域、前記入射側領域とは反対側を非入射側領域、および前記入射側領域と前記非入射側領域との間を中間領域とすると、前記入射側領域および前記非入射側領域におけるそれぞれの前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度は0.2mass%±0.15mass%、前記中間領域における前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度は1.6mass%±0.4mass%となるように、前記CsIと前記Tlとを材料源とした気相成長法により前記シンチレータ層を形成する
ことを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
A scintillator panel manufacturing method comprising: a support substrate that transmits radiation; and a scintillator layer that is formed on the support substrate and converts radiation incident from the outside into light,
The scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide,
The incident side of the radiation in the film thickness direction of the scintillator layer is an incident side region, the opposite side of the incident side region is a non-incident side region, and an intermediate region is between the incident side region and the non-incident side region. Then, the concentration of the activator in each phosphor in the incident side region and the non-incident side region is 0.2 mass% ± 0.15 mass%, and the concentration of the activator in the phosphor in the intermediate region The scintillator layer is formed by a vapor phase growth method using the CsI and the Tl as material sources so as to be 1.6 mass% ± 0.4 mass%.
JP2015206620A 2015-10-20 2015-10-20 Scintillator panel and manufacturing method thereof Active JP6580940B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015206620A JP6580940B2 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Scintillator panel and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015206620A JP6580940B2 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Scintillator panel and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017078635A true JP2017078635A (en) 2017-04-27
JP6580940B2 JP6580940B2 (en) 2019-09-25

Family

ID=58665523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015206620A Active JP6580940B2 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Scintillator panel and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6580940B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012159393A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Fujifilm Corp Radiograph detecting device and manufacturing method for the same
JP2012168009A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Fujifilm Corp Radiation image detector and method for manufacturing the same
JP2015038459A (en) * 2013-07-16 2015-02-26 株式会社東芝 Scintillator panel and manufacturing method thereof
JP2015206620A (en) * 2014-04-17 2015-11-19 株式会社東芝 Partial discharge testing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012159393A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Fujifilm Corp Radiograph detecting device and manufacturing method for the same
JP2012168009A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Fujifilm Corp Radiation image detector and method for manufacturing the same
JP2015038459A (en) * 2013-07-16 2015-02-26 株式会社東芝 Scintillator panel and manufacturing method thereof
JP2015206620A (en) * 2014-04-17 2015-11-19 株式会社東芝 Partial discharge testing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6580940B2 (en) 2019-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6266324B2 (en) Scintillator panel and manufacturing method thereof
US9418768B2 (en) Radiographic image conversion panel and radiographic image detector
JP5710352B2 (en) Neutron detector
KR101788999B1 (en) Radiation detector, scintillator panel, and methods for manufacturing radiation detector and scintillator panel
JP6770286B2 (en) Scintillator panel and its manufacturing method
JP2004317300A (en) Plane radiation detector and its manufacturing method
JP6306334B2 (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
JP6306325B2 (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
JP6580940B2 (en) Scintillator panel and manufacturing method thereof
KR101784118B1 (en) Radiation detector, scintillator panel, and methods for manufacturing radiation detector and scintillator panel
JP6734035B2 (en) Scintillator panel and manufacturing method thereof
JP6734034B2 (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
Graafsma et al. Detectors for synchrotron tomography
JP2015096819A (en) Scintillator panel and scintillator panel manufacturing method
Marton et al. Ultra-fast LuI3: Ce scintillators for hard x-ray imaging
JP6687359B2 (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
JP6591256B2 (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
JP2015038461A (en) Scintillator panel and manufacturing method thereof
US9971042B2 (en) Scintillator panel
JP2015096821A (en) Scintillator panel and scintillator panel manufacturing method
CN111081728B (en) X-ray flat panel detector and preparation method thereof
JP2009084471A (en) Scintillator plate
JP2019174185A (en) Scintillator panel and method for manufacturing the same
JP2015038460A (en) Radiation detector and manufacturing method thereof
JP2015096820A (en) Radiation detector and radiation detector manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20160509

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181016

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190724

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190829

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6580940

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150