JP2017227520A - 積層型シンチレータパネル - Google Patents
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Abstract
Description
この課題を解決するために、従来から医療現場で用いられるX線源を用いて位相コントラスト画像を取得することができる、X線タルボ・ロー干渉計を用いた、X線画像診断(タルボシステム)が期待されている。
格子の製造方法としては、例えば、X線透過性の高いシリコンウェハをエッチングして格子状の凹部を設け、その中にX線遮蔽性の高い重金属を充填する方法が知られている。
たとえば、Applied Physics Letter 98, 171107(2011)の「Structured scintillator for x-ray grating interferometry」(Paul Scherrer Institute(PSI))」には、シリコンウェハをエッチングして作製した格子の溝に蛍光体(CsI)を充填した格子形状のシンチレータが開示されている。
これらの引用文献では、反射層/シンチレータ層の繰り返しが前提とされている。
スリット状シンチレータでは、非シンチレータ層を透過性にしないと、光拡散を抑制することは可能なためMTFは良好だが、光吸収が起こり(反射時にも、特に金属反射層の場合、若干の吸収が発生)、輝度が低すぎるという課題があり、非シンチレータ層を透過性にすると輝度は良好だが、隣接するスリットへの光拡散が起こることでMTFが低下するという課題がある。
特許文献1〜3は、スリット状シンチレータと異なり、エッチングや切削などで区画を分けたシンチレータであるため、光学的な機能層の配置を何ら示唆するものでない。
本発明の構成は以下の通りである。
かつ当該配列構造内に、シンチレータ層および非シンチレータ層とは異なる光学特性を持つ機能層を少なくとも1層以上含むことを特徴とする積層型シンチレータパネル。
[2]前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の3倍以下であることを特徴とする、[1]に記載の積層型シンチレータパネル。
[3]前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が70%以上であり、
前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の1/4倍よりも大きいことを特徴とする、[2]に記載の積層型シンチレータパネル。
[4]前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が40%以上70%未満であり、
前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の1/3倍よりも大きいことを特徴とする、[2]に記載の積層型シンチレータパネル。
[5]前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が40%未満であり、
前記機能層同士の距離は、
前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面
との距離の1/2倍よりも大きい
ことを特徴とする、[2]に記載の積層型シンチレータパネル。
[6]前記機能層の屈折率はシンチレータ層の主成分の屈折率よりも小さく、シンチレータ層から機能層へ光が入射する際に全反射することを特徴とする、[2]に記載の積層型シンチレータパネル。
[7]前記シンチレータ層、非シンチレータ層の繰り返しの配列に機能層を含む構造は、積層することにより形成される、[3]〜[6]に記載の積層型シンチレータパネル。
積層型シンチレータパネルは図1に示されるように、X線を受けて発光される機能を有するシンチレータ層と、非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し積層された構造を有している。
略平行とは、ほぼ平行あり、完全に平行でも多少の傾斜があっても略平行の範疇に含まれる。
基本組成式(I):MIX・aMIIX'2・bMIIIX''3:zA
で表わされる金属ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。
X、X'およびX''は、それぞれハロゲン元素を表すが、それぞれが異なる元素であっても、同じ元素であっても良い。
a、bおよびzはそれぞれ独立に、0≦a<0.5、0≦b<0.5、0<z<1.0の範囲内の数値を表わす。
基本組成式(II):MIIFX:zLnで表わされる希土類付活金属フッ化ハロゲン化物系蛍光体も挙げられる。
基本組成式(III):Ln2O2S:zA
で表される希土類酸硫化物系蛍光体も挙げられる。
基本組成式(IV):MIIS:zA
で表される金属硫化物系蛍光体も挙げられる。
基本組成式(V):MIIa(AG)b:zA
で表される金属オキソ酸塩系蛍光体も挙げられる。
またaおよびbは、金属及びオキソ酸基の価数に応じて取り得る値全てを表す。zは、0<z<1である。
基本組成式(VI):MaOb:zA
で表わされる金属酸化物系蛍光体が挙げられる。
Aは、Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Na、Mg、Cu、Ag(銀)、TlおよびBi(ビスマス)からなる群より選択される少なくとも1種の元素を、それぞれ表す。
基本組成式(VII):LnOX:zA
で表わされる金属酸ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。
シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等の半導体;
ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレーと(PEN)を始めとするポリエステル、ナイロンを始めとする脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド(アラミド)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、トリアセテート、セルロースアセテート、エポキシ、ビスマレイミド、ポリ乳酸、ポリフェニレンサルファイドやポリエーテルスルホンを始めとする含硫黄ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタンなどポリマー;
アルミニウム、鉄、銅等の金属箔、キトサンやセルロースなどを含むバイオナノファイバーなどを使用できる。
例えば、機能層としては、光が通りにくい拡散防止層、光の反射が大きい反射層、光を吸収する光吸収層などが挙げられる。
前記機能層の一つ態様としてはシンチレータで発光された光の強度が最大となる波長の光の反射率が70%以上であり(このような機能層を機能層Aという)、このときの機能層A間の距離は、積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の1/4倍よりも大きい。
使用されるナノ粒子としては、おおよそナノオーダーの粒子径を有する粒子であり、無機粒子であっても有機粒子であっても特に制限なく使用される。
また、機能層として金属薄膜を設ける場合、AgやAl、Ni、Cr等の金属を蒸着、スパッタ法により形成させてもよい。またあらかじめ作製した金属薄膜を転写させてもよい。
シンチレータ層と非シンチレータ層を繰り返し積層する方法としては特に制約は無いが、個別に形成しておいたシンチレータ層および非シンチレータ層をそれぞれ複数枚のシートに分割した上で、交互に繰り返し積層しても良い。
またこの部分積層体を積層する際に、所定の層間隔となるように機能層を設けておけばよい。
また、あらかじめ転写基材に、シンチレータ層を塗設したものを、非シンチレータ層からなるフィルム上に転写してもよい。転写基材は必要に応じて、剥離などの手段により脱着される。
複数のシンチレータ層と非シンチレータ層の繰り返し積層体を所望の寸法になるように加圧した状態で加熱することにより、積層ピッチを所望の値に調整することが出来る。
前記積層体を加圧した状態で加熱することで接合をより強固なものとすることができる。
積層体の面積が一定であれば、空隙率は、積層体の実測厚さと、積層体の理論厚さ(重量÷密度÷面積)を用いて次式より算出される。
(積層体の実測厚さ-積層体の理論厚さ)÷積層体の理論厚さ×100
このような本発明によれば、シリコンウェハ使用とは全く異なる概念で、大面積化・厚層化が可能な積層型シンチレータパネルが提供できる。
以下、本発明を実施例により説明するが本発明はかかる実施例に何ら制限されるものではない。
なお、実施例および比較例は光線追跡によるシミュレーションにて再現したものである。
また屈折率がシンチレータ層よりも低い機能層としては、所望の間隔「D」(μm)にて非シンチレータ層を空気層(屈折率1.00)として設定して、効果を算出した。
機能層のRが70%以上のとき、D/Tが1/4以上であれば輝度とMTFは基準を満たしていることがわかる。
Rが40%以上70%未満のとき、D/Tが1/3以上であれば輝度とMTFは基準を満たしているが、D/Tが1/3未満のときは基準を満たしていることがわかる。
Rが40%未満のとき、D/Tが1/2以上であれば輝度とMTFは基準を満たしているが、D/Tが1/2未満のときは基準を満たしていることがわかる。
D/Tが3以下であればMTFの向上効果が得られるが、D/Tが3より大きいときはMTF向上効果が得られないことがわかる。
機能層の屈折率がシンチレータ層よりも低い場合、機能層の間隔が狭くとも輝度低下は小さいことがわかる。またこの水準において、D/Tが3以下であればMTFの向上効果が得られるが、D/Tが3より大きいときはMTF向上効果が得られないことがわかる。
Claims (7)
- 少なくとも1層以上のX線を受けて発光される機能を有するシンチレータ層と、非シンチレータ層が含まれる構造単位が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し積層された構造を有する積層型シンチレータパネルであり、
かつ当該配列構造内に、シンチレータ層および非シンチレータ層とは異なる光学特性を持つ機能層を少なくとも1層以上含むことを特徴とする積層型シンチレータパネル。 - 前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の3倍以下であることを特徴とする、請求項1に記載の積層型シンチレータパネル。
- 前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が70%以上であり、
前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の1/4倍よりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の積層型シンチレータパネル。 - 前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が40%以上70%未満であり、
前記機能層同士の距離は、前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面との距離の1/3倍よりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の積層型シンチレータパネル。 - 前記機能層のシンチレータ光の強度が最大となる波長における光の反射率が40%未満であり、
前記機能層同士の距離は、
前記積層型シンチレータパネルの放射線入射面と放射線出射面
との距離の1/2倍よりも大きい
ことを特徴とする、請求項2に記載の積層型シンチレータパネル。 - 前記機能層の屈折率はシンチレータ層の主成分の屈折率よりも小さく、シンチレータ層から機能層へ光が入射する際に全反射することを特徴とする、請求項2に記載のシンチレータパネル。
- 前記シンチレータ層、非シンチレータ層の繰り返しの配列に機能層を含む構造は、積層することにより形成される、請求項3〜6のいずれか1項に記載の積層型シンチレータパネル。
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