JP2017227520A - 積層型シンチレータパネル - Google Patents

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Abstract

【課題】シリコンウェハを用いた従来技術とは全く異なる手段で、大面積化・厚層化が可能な格子形状の積層型シンチレータパネルを製造する方法を提供する。【解決手段】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する、積層型シンチレータパネルの製造方法であり、シンチレータ層と非シンチレータ層を接合する工程を有することを特徴とする、積層型シンチレータパネルの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、タルボシステムで使用される新規な積層型シンチレータパネルに関する。
現在、Ｘ線画像診断では、Ｘ線の物体透過後の減弱を画像化する吸収画像が用いられている。一方でＸ線は電磁波の一種であることから、この波動性に着目し、Ｘ線物体透過後の位相の変化を画像化する試みが近年なされてきた。これらはそれぞれ吸収コントラストと位相コントラストと呼ばれる。この位相コントラストを用いた撮影技術は、従来の吸収コントラストと比較して、軽元素への感度が高いことから、これが多く含まれる人体の軟部組織への感度が高いと考えられている。
しかしながら、従来の位相コントラスト撮影技術は、シンクロトロンＸ線源や微小焦点Ｘ線管を用いる必要があったため、前者は巨大な施設が必要であること、後者は人体を撮影する為に十分なＸ線量が確保できないことから、一般医療施設での実用は難しいと考えられていた。
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。
タルボ・ロー干渉計は、図３に示されるように、医療用Ｘ線管とＦＰＤの間にＧ０格子、Ｇ１格子、Ｇ２格子が各々配置され、被写体によるＸ線の屈折をモアレ縞として可視化するものである。上部に配置されたＸ線源から縦方向にＸ線が照射され、Ｇ０、被写体、Ｇ１、Ｇ２を通って画像検出器に到達する。
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。
しかしながら、上記方法では、入手できるシリコンウェハのサイズやエッチング装置の制約等により大面積化が困難であり、撮影対象は小さな部位に限定される。また、エッチングによってシリコンウェハに深い凹部を形成するのは容易でない上に、凹部の奥まで金属を均一に充填することも難しいため、Ｘ線を充分遮蔽するだけの厚みを有する格子は作製困難である。このため、特に高圧撮影条件ではＸ線が格子を透過してしまい良好な画像を得ることが出来ない。
一方、画像検出器を構成するシンチレータに格子機能を付与した格子形状のシンチレータを採用することも検討されている。
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。
しかしながら、上記方式では、前述のＧ２格子の作製方法と同じくシリコンウェハを使用しているため、シリコンウェハ起因の課題である面積の制約や厚膜化が困難な状況は改善されていない。さらに、ＣｓＩの発光がシリコン格子の壁面での衝突を繰り返すうちに減衰し、輝度が低下するといった新たな課題も発生している。
また、特許5127246号（特許文献１）には、投影および断層撮影による位相コントラスト画像を作成するための、Ｘ線装置の焦点−検出器システムが開示されている。かかる特許文献１には、Ｇ２格子の溝を光子が下方に透過することが開示され、かかる溝内にシンチレーション材料が充填されていることが開示されている。また、特許文献１にはＧ１格子とＧ２格子の周期は規定されているものの、基本的にＧ２格子は空所（溝）と/格子の繰り返し配列が前提となっている。
特開2004-61492号公報（特許文献２）には、シンチレータに形成された格子状の切り込み溝に、反射層を充填するか白色拡散反射層／金属膜／白色拡散反射層の三層構造のセパレータを挿入した上に反射層を充填することが開示されている。
特開2005-201891号公報（特許文献３）には、区画化されたシンチレータ間に反射層を設けることが開示されている。
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。
特許第5127246号公報 特開2004-061492号公報 特開2005-201891号公報
Applied Physics Letter 98, 171107(2011)
これに対して、本発明者らは、従来の概念とは異なる、シンチレータ層と非シンチレータ層とから成る積層単位が、繰り返して積層されたスリット状シンチレータを考案した。
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。
このため、反射層、光透過層や光吸収層などのなどの光学的に機能を有する層を設ける必要がある。しかしながら、このような光学的な機能層をどのようにスリット状シンチレータに配置すればよいのか、全く分かっていなかった。
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。
このような状況の下、本発明者らはスリットシンチレータの輝度を損なわずにＭＴＦを大幅に向上させることができる構成についてさらなる検討を行った。その結果、反射層などの機能層を特定の周期で配置することで、画質向上効果が高く、輝度と解像の両立が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の構成は以下の通りである。
［１］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。
［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。
本発明によれば、従来の概念とは異なる積層型シンチレータパネルが提供される。かかるシンチレータパネルは、大面積化や厚層化も可能であり、格子ピッチも任意に調整できる。本発明にかかる積層型シンチレータパネルは、タルボ・ロー干渉計用に、格子の機能を備えたシンチレータとして使用することができる。そして、特定の機能層が設けられているため、スリットシンチレータの輝度を損なわずにＭＴＦを大幅に向上させることができるので、輝度と解像度向上が両立した積層型シンチレータパネルが提供される。
本発明の積層型シンチレータは高輝度である上に、大面積化、厚膜化に適している。このため、高圧撮影も可能となり、胸腹部、大腿部、肘関節、膝関節、股関節などの厚みある被写体の撮影も可能となる。
従来、軟骨の画像診断では、ＭＲＩが主流であり、大がかりな機材を使うため撮影コストが高く、撮影時間も長いという欠点もあった。これに対し、本発明によれば、より低コストでスピーディーなＸ線画像で、軟骨、筋腱、靭帯などの軟部組織や、内臓組織を写すことができる。このため、関節リュウマチ、変形性膝関節症等の整形外科疾患や、乳がんをはじめ、柔らかい組織の画像診断などへ、広く応用が期待できる。
積層型シンチレータパネルの一態様の概略図である。 積層型シンチレータパネルの別の一態様の概略図である。 タルボ・シンチレータの概略構成図である。 傾斜を設けた積層型シンチレータパネルの概略図である。
本発明の積層型シンチレータパネルについて説明する。
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。
積層型シンチレータパネルの放射線入射面もしくはその反対面を光電変換パネルに対向させることで、放射線によるシンチレータの発光を電気信号に変換しデジタル画像を取得することが出来る。
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。
一対のシンチレータ層と非シンチレータ層の積層方向の厚さ（以下、積層ピッチ）、およびシンチレータ層と非シンチレータ層の積層方向の厚さの比率（以下、duty比）はタルボ干渉条件より導かれるが、一般的には、積層ピッチは０．５〜５０μｍ、duty比は３０／７０〜７０／３０であることが好ましい。積層ピッチの繰り返し積層数は、充分な面積の診断画像を得るために１，０００〜５００，０００層であることが好ましい。
本発明における積層型シンチレータパネルの放射線入射方向の厚さは１０〜１，０００μｍが好ましく、１００〜５００μｍがより好ましい。放射線入射方向の厚さが前記範囲の下限値よりも薄い場合、シンチレータの発光強度が弱くなり画質が低下する。また、放射線入射方向の厚さが前記範囲の上限値よりも厚い場合、シンチレータの発光が光電変換パネルに届く距離が長くなるため光が拡散しやすくなり鮮鋭性が低下する。
本発明におけるシンチレータ層とはシンチレータを主成分として含有する層であり、シンチレータ粒子を含有することが好ましい。
本発明に係るシンチレータとしては、Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質を適宜使用することが出来る。具体的には、「蛍光体ハンドブック」（蛍光体同学会編・オーム社・１９８７年）の２８４頁から２９９頁に至る箇所に記載されたシンチレータ及び蛍光体や、米国Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ ＬａｂｏｒａｔｏｒｙのＷｅｂホームページ「Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｈｔｔｐ：／／ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／）」に記載の物質などが考えられるが、ここに指摘されていない物質でも、「Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質」であれば、シンチレータとして用いることが出来る。
具体的なシンチレータの組成としては、以下の例が挙げられる。まず、
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。
上記基本組成式（Ｉ）において、ＭIは１価の陽イオンになり得る元素、すなわち、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、タリウム（Ｔｌ）および銀（Ａg）などからなる群より選択される少なくとも１種を表す。
ＭIIは２価の陽イオンになり得る元素、すなわち、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）およびカドミウム（Ｃｄ）などからなる群より選択される少なくとも１種を表す。
ＭIIIは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびランタノイドに属する元素からなる群より選択される少なくとも１種を表す。
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種の元素を表す。
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。
また、
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。
上記基本組成式（ＩＩ）において、ＭIIは少なくとも１種のアルカリ土類金属元素を、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ｘは、少なくとも１種のハロゲン元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ≦０．２である。
また、
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。
上記基本組成式（III）において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、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。またｚは、０＜ｚ＜１である。
特にＬｎとしてガドリニウム（Ｇｄ）を用いたＧｄ2Ｏ2Ｓは、Ａの元素種にテルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）等を用いることによって、センサパネルが最も受光しやすい波長領域で、高い発光特性を示すことが知られているため、好ましい。
また、
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。
上記基本組成式（ＩＶ）において、ＭIIは２価の陽イオンになり得る元素、すなわちアルカリ土類金属、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｇａ（ガリウム）等からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、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。またｚは、０＜ｚ＜１である。
また、
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。
上記基本組成式（Ｖ）において、ＭIIは陽イオンになり得る金属元素を、（ＡＧ）はリン酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩、アルミン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種のオキソ酸基を、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。
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。
また、
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。
上記基本組成式（ＶＩ）において、Ｍは陽イオンになり得る金属元素より選択される少なくとも１種の元素を表す。
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。
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。
また他に、
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。
上記基本組成式（ＶＩＩ）において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ｘは、少なくとも１種のハロゲン元素を、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。またｚは、０＜ｚ＜１である。
シンチレータ粒子の平均粒子径は、シンチレータ層の積層方向の厚さに応じて選択され、シンチレータ層の積層方向の厚さに対して１００％以下が好ましく、９０％以下が更に好ましい。シンチレータ粒子の平均粒子径が上記範囲を超えると積層ピッチの乱れが大きくなりタルボ干渉機能が低下する。
シンチレータ層中のシンチレータ粒子の含有率は、発光特性を考慮すると好ましくは３０ｖｏｌ％以上、より好ましくは５０ｖｏｌ％以上、さらに好ましくは７０ｖｏｌ％以上である。
本発明における非シンチレータ層とは、シンチレータを主成分として含まない層であり、非シンチレータ層中のシンチレータの含有量は１０ｖｏｌ％未満、好ましくは１ｖｏｌ％未満であるが、０ｖｏｌ％であることが最も好ましい。
非シンチレータ層は、各種のガラス、高分子材料、金属等が主成分として含まれることが望ましい。これらは単独で用いても良いし、複数を組み合わせて複合体にして用いても良い。
具体的には、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラス等の板ガラス；サファイア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミック；
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；
炭素繊維やガラス繊維など（特に、これら繊維を含む繊維強化樹脂シート）
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。
非シンチレータ層としては、製造上の取扱いの観点よりポリマーフィルムが好ましい。なお非シンチレータ層を透過性にしないとＭＴＦは良好であり、光拡散を抑制することは可能だが、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）、輝度が低くなる。一方、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が不足する。
このため、単に非シンチレータ層を光透過性とするのではなく、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の配列構造内に、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層設けることを特徴とする。
機能層は、図１に示されるように、シンチレータ層間に設けられる。ただし機能層は、非シンチレータ層の代わりに部分積層体を構成するものではなく、目的に応じて所定のピッチに設けられ、１層からなるものであっても、２層以上のであってもよい。
機能層としては、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有するものであれば特に制限されず、また機能の異なる複数の機能層を設けてもよい。
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。
本発明では、このような機能層を積層型シンチレータ内に２層以上有し、かつ機能層同士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３倍以下であることが好ましい。このような間隔で機能層を設けることで、スリットシンチレータの輝度を損なわずにＭＴＦを大幅に向上させることができる。また、複数設けられる機能層は同一の機能であっても、異なる機能を有するものであってもよい。
機能層は、図１に示されるように、シンチレータ層間に設けられるだけではなく、図２に示されるように非シンチレータ層の表面（すなわちシンチレータ層と非シンチレータ層との界面）に設けられていてもよい。このような態様の機能層は、例えば非シンチレータ層の表面を加工することによって形成可能であり、具体的には、金属スパッタで反射層を非シンチレータ層表面形成するなどによって、形成することができる。さらに本発明では、図１および２の態様を双方含むものであってもよい。
機能層としては、反射率に応じて以下の好ましい態様が挙げられる。
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。
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４０％以上７０％未満であり（このような機能層を機能層Ｂという）、このときの機能層Ｂ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１／３倍よりも大きい。
さらに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４０％未満であり（このような機能層を機能層Ｃという）、このときの機能層Ｃ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１／２倍よりも大きい。
なお、「シンチレータで発光された光の強度が最大となる波長」はシンチレータを構成する蛍光体などに応じて適宜選択される。
このように、機能層の光の反射率に応じて、機能層間の距離を定義することで、輝度・ＭＴＦのバランスが取れるシンチレータパネルを作製できる。
このような機能層Ａ〜Ｃは、反射率が前記範囲となるように、各種材料から構成され、たとえば反射率を調整するナノ粒子を混合した樹脂などから構成される。
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。
粒子としては、たとえば、無機酸化物や無機窒化物、炭酸塩や硫酸塩、塩化物などの金属塩粒子などが挙げられる。たとえば、ＴｉＯ2（アナターゼ型、ルチル型）、ＭｇＯ、ＰｂＣＯ3・Ｐｂ(ＯＨ)2、ＢａＳＯ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｍ(II)ＦＸ（ただし、Ｍ(II)は、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも一種の原子であり、Ｘは、Ｃｌ原子またはＢｒ原子である。）、ＣａＣＯ3、ＺｎＯ、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、リトポン〔ＢａＳＯ4・ＺｎＳ〕、珪酸マグネシウム、塩基性珪硫酸塩、塩基性燐酸鉛、珪酸アルミニウムなどの白色顔料を使用することができる。またナノ粒子として、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、中空部が粒子内に存在する中空粒子、中空部が粒子内に多数存在する多中空粒子、多孔質粒子なども使用することができる。これらの物質は一種単独で用いてもよいし、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに機能層は、金属から構成されるものであってもよく、金属としては、Ａｌ，Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ等が挙げられる。これらの金属が単体で機能層を構成してもよく、また粒子状の金属が機能層に含まれていてもよい。
機能層は、顔料を含むものであってもよい、例えば光を吸収しやすい黒色の着色材が一例として挙げられる。そのような黒色の着色材としては、例えば、カーボンブラックやチタンブラックなどが使用できる。なおチタンブラックとは二酸化チタンから酸素の一部を取り除くことで黒色化したものである。
上記粒子と混合して機能層を構成する樹脂は、バインダーと機能し、所定の反射率を達成できるものであれば特に制限されず、具体的には、易接着性のポリマー、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体（ニトロセルロース等）、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、尿素ホルムアミド樹脂などが挙げられる。なかでもポリウレタン、ポリエステル、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラールが好ましい。また、これらのバインダーは一種単独でも二種以上を混合してもよい。
機能層中に含まれるナノ粒子と樹脂との混合比率は、反射率が所定の範囲になるものであれば特に制限されない。
本発明では、スリットシンチレータにおいて、反射率の大きさに応じて、光学的な機能を有する機能層（反射層・光透過層・光吸収層など）を載置する周期を規定する。これによって、輝度およびＭＴＦがバランス良く優れた積層型シンチレータパネルを得ることができる。
さらにまた、また機能層の別の態様としては、機能層の屈折率が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ものであってもよい。このような機能層は、シリカやＭｇＦ2などの無機物から構成されてもよく、さらには空気層や液体層（ゲル化物を含む）であってよい。特に、空気や液体などのように、反射率を定義できない場合、屈折率で機能層を定義することが可能である。この態様の機能層としては空気層が好ましい。
なお従来技術にあるように、区画化した壁面にシンチレータ層を充填したり、シンチレータ層を切断して区画化する方法では、所望の周期に機能層を載置することが困難であるが、本発明のような積層型スリット型シンチレータであれば、機能層の配置を自在にコントロールできる。
本発明にかかる積層型シンチレータは、シンチレータ層と非シンチレータ層とを積層させて、シンチレータ層と非シンチレータ層を接合することで製造される。本発明における接合とは、シンチレータ層と非シンチレータ層を接着して一体化することを指す。接合方法としては接着剤層を介して両者を接着することもできるが、シンチレータ層もしくは非シンチレータ層に接着性樹脂を予め含有させておき、加圧により両者を密着させることで、接着層を介さずに接合することが、プロセス簡略化の観点より、好ましい。また、加圧した状態で加熱することで、接着性を有する物質が溶融もしくは硬化し接着が強固なものになり更に好ましい。また、非シンチレータ層表面に、シンチレータ層を形成しうる組成物をコートするか、あるいは、必要に応じて更に溶媒を除去することによってシンチレータ層と非シンチレータ層を接合することも可能である。このシンチレータ層と非シンチレータ層を接合する際に、機能層をシンチレータ層に設け、他のシンチレータ層と接着させれば、本発明にかかる積層型シンチレータを構成することができる。
機能層が空気層や液体層の場合、シンチレータ層端縁部にスペーサを載せて所定の空隙を設け、空気ないし所定の液体を充満させればよい。
接着性樹脂は、シンチレータ層、非シンチレータ層のいずれの層に含有しても良いが、特に、シンチレータ層にシンチレータ粒子のバインダーとして接着性樹脂が含まれていることが好ましい。また、接着性樹脂は、シンチレータの発光の伝搬を阻害しないように、シンチレータの発光波長に対して透明な材料であることが好ましい。
接着性樹脂としては、本発明の目的を損なわない限り特に限定されず、例えば、ゼラチン等の蛋白質、デキストラン等のポリサッカライド、またはアラビアゴムのような天然高分子物質；および、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース、エチルセルロース、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、ポリ（メタ）アクリレート、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂などのような合成高分子物質が挙げられるが。なお、これらの樹脂はエポキシやイソシアネート等の架橋剤によって架橋されたものであってもよく、これらの接着性樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。接着性樹脂は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
シンチレータ層中の接着性樹脂の含有率は、好ましくは１〜７０ｖｏｌ％、より好ましくは５〜５０ｖｏｌ％、更に好ましくは１０〜３０ｖｏｌ％である。前記範囲の下限値よりも低いと充分な接着性が得られず、逆に前記範囲の上限値よりも高いと、シンチレータの含有率が不充分となり発光量が低下する。
シンチレータ層の形成方法としては、前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を溶媒に溶解もしくは分散した組成物をコートしてもよいし、前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する混合物を加熱溶融して調製した組成物をコートしてもよい。
前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を溶媒に溶解もしくは分散した組成物をコートする場合、使用できる溶媒の例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等の低級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、キシレン等の芳香族化合物；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等の低級脂肪酸と低級アルコールとのエステル、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、メトキシプロパノールプロピレングリコールモノメチルエーテル 、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等などのエーテル、ベンゼントリオール、メチレンクロライド、エチレンクロライドなどのハロゲン化炭化水素及びそれらの混合物などが挙げられる。当該組成物には、組成物中のシンチレータ粒子の分散性を向上させるための分散剤、また、形成後のシンチレータ層中における接着性樹脂とシンチレータ粒子との間の結合力を向上させるための硬化剤や可塑剤などの種々の添加剤が混合されていてもよい。
そのような目的に用いられる分散剤の例としては、フタル酸、ステアリン酸、カプロン酸、親油性界面活性剤などを挙げることができる。
可塑剤の例としては、燐酸トリフェニル、燐酸トリクレジル、燐酸ジフェニルなどの燐酸エステル； フタル酸ジエチル、フタル酸ジメトキシエチル等のフタル酸エステル； グリコール酸エチルフタリルエチル、グリコール酸ブチルフタリルブチルなどのグリコール酸エステル； そして、トリエチレングリコールとアジピン酸とのポリエステル、ジエチレングリコールとコハク酸とのポリエステルなどのポリエチレングリコールと脂肪族二塩基酸とのポリエステルなどを挙げることができる。硬化剤は、熱硬化性樹脂の硬化剤として公知のものを使用できる。
またあらかじめ転写用基材に塗布・乾燥して作製した機能層を転写してシンチレータ層に設けてもよい。
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。
前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する混合物を加熱溶融してコートする場合、接着性樹脂としてホットメルト樹脂を使用することが好ましい。ホットメルト樹脂には、例えば、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系若しくはアクリル系の樹脂を主成分としたものを用いることができる。これらのうち、光透過性、防湿性及び接着性の観点から、ポリオレフィン系の樹脂を主成分としたものが好ましい。ポリオレフィン系の樹脂としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−アクリル酸エステル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体（ＥＭＭＡ）、アイオノマー樹脂等を用いることができる。なお、これらの樹脂は、二種以上組み合わせた、いわゆるポリマーブレンドとして用いてもよい。
シンチレータ層を形成するための組成物のコート手段としては、特に制約はないが、通常のコート手段、例えば、ドクターブレード、ロールコーター、ナイフコーター、押し出しコーター、ダイコーター、グラビアコーター、リップコーター、キャピラリー式コーター、バーコーター、ディップ、スプレー、スピンなどの一般的な方式を用いることができる。
また、本発明では、シンチレータ層と非シンチレータ層を繰り返し積層した後、両者を接合する工程を有する。
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。
また本発明では、前記シンチレータ層と前記非シンチレータ層が接合された部分積層体を複数作成したのち、当該複数の部分積層体を積層して前記積層体を形成することが、積層体の積層数や厚さの調整がしやすいので好ましい態様である。
たとえば、予め、一対のシンチレータ層と非シンチレータ層からなる部分積層体を形成しておき、その部分積層体を複数枚のシートに分割し、繰り返し積層してもよい。このときいずれかに所望の機能層を別途設けておき、適当な間隔で配置するように積層すればよい。
シンチレータ層と非シンチレータ層からなる部分積層体が巻取り可能なフィルム形状であれば、コアに巻取ることによって効率的に積層することが可能となる。巻取りコアとしては筒状でも平板でもよい。さらに効率的には、上記方法によって作製した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加圧、加熱などによって接合（一体化）してから複数枚のシートに分割し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。
シンチレータ層と非シンチレータ層からなる部分積層体の形成方法には特に制約は無いが、非シンチレータ層としてポリマーフィルムを選択し、その片面に、シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する組成物をコートすることでシンチレータ層を形成して良い。また、ポリマーフィルムの両面に、シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する組成物をコートしても良い。
部分積層体は、前記したように、シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する組成物をポリマーフィルム上にコートして形成すると、工程が簡略化できる上に複数枚のシートへの分割が容易となる。分割方法は特に制限されず、通常の裁断方法が選択される。
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。
本発明では、前記シンチレータ層と前記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なるように前記積層体を加圧することで、前記シンチレータ層と前記非シンチレータ層とを接合する。また所定の間隔で機能層をもうける。
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。
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する方法には特に制約は無いが、積層体が所望の寸法以上に圧縮されないように、予め、金属等のスペーサを設けた状態で加圧することが好ましい。その際の圧力としては１ＭＰａ〜１０ＧＰａが好ましい。圧力が前記範囲の下限値よりも低いと、積層体に含まれる樹脂成分を所定の寸法に変形させることが出来ない恐れがある。圧力が前記範囲の上限値よりも高いと、スペーサが変形してしまう場合があり、積層体を所望の寸法以上に圧縮してしまう恐れがある。
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。
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加熱する条件としては、樹脂の種類にもよるが、熱可塑性樹脂ではガラス転移点以上、熱硬化性樹脂では硬化温度以上の温度で、いずれも０．５〜２４時間程度加熱することが好ましい。加熱温度としては、一般的に４０℃〜２５０℃であることが好ましい。温度が前記範囲の下限値よりも低いと、樹脂の融着あるいは硬化反応が不充分な場合があり、接合不良や、もしくは圧縮を解除すると元の寸法に戻ってしまう恐れがある。温度が前記範囲の上限値よりも高いと、樹脂が変質し光学特性を損ねる恐れが生じる。積層体を加圧しながら加熱する方法には、特に制約は無いが、発熱体が装着されたプレス機を用いても良いし、積層体を所定の寸法になるように箱型の治具に封じ込めた状態でオーブン加熱しても良いし、箱型の治具に発熱体が装着されていても良い。
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が加圧される前の状態としては、シンチレータ層の内部、非シンチレータ層の内部、もしくはシンチレータ層と非シンチレータ層の界面に空隙が存在していることが好ましい。もし空隙が全く存在しない状態で加圧した場合には、積層端面より構成材料の一部が流出して積層ピッチに乱れが生じるか、あるいは加圧を解除すると元の寸法に戻ってしまうこともある。空隙が存在していれば、加圧しても空隙がクッションとなり、空隙がゼロになるまでの範囲であれば積層体を任意の寸法に調整することが出来、即ち、積層ピッチを任意の値に調整することが出来る。空隙率は、積層体の実測体積（面積×厚さ）と、積層体の理論体積（重量÷密度）を用いて次式より算出される。
（積層体の実測体積-積層体の理論体積）÷積層体の理論体積×１００
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
シンチレータ層の加熱後の空隙率は３０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を超えるとシンチレータの充填率が低下し輝度が低下する。
シンチレータ層や非シンチレータ層の内部に空隙を設ける手段としては、例えば、シンチレータ層や非シンチレータ層の作製過程で層内に気泡を含有させても良いし、中空のポリマー粒子を添加しても良い。一方、シンチレータ層あるいは非シンチレータ層の表面に凹凸が存在する場合でも、両者の接触界面に空隙が出来るため同様の効果が得られる。シンチレータ層や非シンチレータ層の表面に凹凸も設ける手段としては、例えば、ブラスト処理やエンボス処理のような凹凸処理を層の表面に施しても良いし、層内にフィラーを含有させることで表面に凹凸を形成させても良い。シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する組成物をポリマーフィルム上に塗設することによりシンチレータ層を形成する場合、シンチレータ層の表面に凹凸が形成され、ポリマーフィルムとの接触界面に空隙を設けることが出来る。凹凸の大きさは、フィラーの粒径や分散性を制御することによって任意に調整することが出来る。
Ｘ線等の放射線を発する線源は一般に点波源であるため、個々のシンチレータ層と非シンチレータ層が完全に平行に形成されている場合には、積層型シンチレータの周辺領域では、Ｘ線が斜め入射してしまう。この結果、前記周辺領域では、放射線が充分に透過しない、いわゆるケラレが生じてしまう。ケラレは、シンチレータが大面積化するほど深刻な問題となる。
本課題については、前記積層型シンチレータパネルにおいて、放射線入射側を第一面、第一面と対向する側を第二面としたとき、第二面における前記シンチレータ層と非シンチレータ層の積層ピッチを、第一面における前記シンチレータ層と非シンチレータ層の積層ピッチよりも大きくすることで、個々のシンチレータ層と非シンチレータ層が放射線に対して平行になるように配置することで改善できる。本課題については、具体的には、積層型シンチレータパネルを湾曲させるか、もしくは湾曲させなくても積層型シンチレータパネルを傾斜構造にすることで解決可能である。本発明では、傾斜化された積層型シンチレータパネルの前記第一面と第二面をいずれも平面にすることで、一般的にはリジッドで平坦な光電変換パネルにも無理なく密着させることが出来、画質向上の観点で好ましい。一方、積層型シンチレータパネルを湾曲させる場合には、光電変換パネルも追従させる必要があるためフレキシブルな材料であることが好ましい。
積層型シンチレータパネルを傾斜構造にするは、例えば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加圧する工程において、加圧方向を斜めにすることで、図４に示すような断面が台形型の傾斜構造を形成することが出来る。傾斜角は積層型シンチレータパネルの端辺が最大で、中央に向かって連続的に平行に近づく。最大傾斜角は積層型シンチレータパネルのサイズや積層型シンチレータパネルと放射線源との距離によって決まるが、一般的に０〜１０°である。傾斜構造を形成する加圧方法としては、たとえば、図４に示すような、所定の傾斜を設けた加圧治具を使用することなどが挙げられる。なお、傾斜角０°は平行で、前記範囲は本願明細書における「略平行」の概念に含まれる。
積層型シンチレータパネルのシンチレータ層と非シンチレータ層の界面には鮮鋭性向上を目的として、シンチレータの発光の拡散を抑制する遮光層を設けてもよい。遮光層としてはシンチレータの発光の伝搬を抑制する機能を有していれば特に限定されず、例えば光反射機能を有していても良く、また、光吸収機能を有していても良い。
輝度を大きく損なわないためには、遮光層は、積層ピッチ５層〜５００層に対して１層の割合で挿入することが好ましく、積層ピッチ１０層〜１００層に対して１層の割合で挿入することがさらに好ましい。規定値の下限を下回ると鮮鋭性は向上するが輝度が大幅に低下し、上限を上回ると鮮鋭性の向上効果が損なわれる。
遮光層を設ける手段には特に制約は無いが、染料や顔料、あるいは金属ナノ粒子を含むインクを塗布しても良く、また、蒸着やスパッタ等の気相法により金属薄膜を設けても良い。
本発明では、複数のシンチレータ層と非シンチレータ層を接合した後に、接合端面を平坦化することが好ましい。特に、放射線入射側の面、もしくはその反対の面、もしくは両方の面を平坦化することで、接合端面におけるシンチレータ光の散乱を抑制すること出来、鮮鋭性が向上する。平坦化の方法には特に制限は無く、切削、研削、研磨などの機械加工の他、イオン、プラズマ、電子線等のエネルギーを照射しても良い。機械加工の場合、シンチレータ層と非シンチレータ層の積層構造にダメージを与えないよう、積層構造に対して平行方向に加工することが好ましい。
本発明における積層型シンチレータパネルの放射線入射方向の厚さは数ｍｍ以下と非常に薄いため、積層構造を維持するためには、放射線入射側の面、もしくはその反対の面、もしくは両方の面が支持体に貼り合わされて保持されていることが好ましい。
支持体としては、Ｘ線等の放射線を透過させることが可能な各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができるが、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板（光電変換パネル）、またセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等の高分子フィルム（プラスチックフィルム）、アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート、あるいは該金属酸化物の被覆層を有する金属シート、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）シート、アモルファスカーボンシートなどを用いることができる。支持体の厚みは５０μｍ〜２，０００μｍであることが好ましく、５０〜１，０００μｍであることがより好ましい。
積層型シンチレータパネルと支持体とを貼り合わせる方法に特に指定は無いが、例えば接着剤や両面テープ、ホットメルトシートなどを用いることが出来る。積層型シンチレータパネルを支持体と貼りあわせた後に、接合面と反対の面を平坦化加工しても良い。
積層型シンチレータパネルと支持体の間には、目的用途に応じて、シンチレータの発光を反射する層もしくは吸収する層を設けても良い。シンチレータの発光を反射する層を設けることで輝度が向上し、シンチレータの発光を吸収する層を設けることで鮮鋭性が向上する。シンチレータの発光を反射する機能もしくは吸収する機能を支持体自体が有していても良い。
本発明の積層型シンチレータパネルを光電変換パネルに対向させることで、放射線によるシンチレータの発光を電気信号に変換しデジタル画像を取得することが出来る。積層型シンチレータパネルと光電変換パネルは非接触に対向させてもいが、積層型シンチレータパネルと光電変換パネル界面での光学ロスを低減するためには、屈折率が１．０（空気）を超える透明な材料で接合されていることが好ましい。積層型シンチレータパネルと光電変換パネルの接合方法に特に指定は無いが、例えば接着剤や両面テープ、ホットメルトシートなどを用いることが出来る。
対向した積層型シンチレータパネルと光電変換パネルは、前述のケラレ防止のため湾曲させてもよい。その場合、光電変換パネルはフレキシブルな材料であることが好ましい。
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。
本発明によればシンチレータ層と非シンチレータ層とを接合する工程を経るという、簡便な方法で積層型シンチレータパネルを提供できる上に、従来困難であった大面積化や厚層化も可能であり、積層ピッチも任意に調整できる。このため本発明にかかる積層型シンチレータパネルは、タルボシステム用のシンチレータとして使用することができる。また、本発明のシンチレータ粒子を重金属等の高Ｘ線吸収粒子に変更することで、Ｇ０格子、Ｇ１格子、Ｇ２格子等、タルボ用の各種格子の製造方法にも応用することが出来る。
実施例
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。
まず、上部から基板、波長変換層、センサー保護層、センサーの順に配置し、波長変換層は蛍光体と樹脂を含有するシンチレータ層と、非シンチレータ層とが、スリット状に、かつ基板およびセンサーに対し一様に直立するように配置する。
基板側、またはセンサー側から見てシンチレータ層および非シンチレータ層のそれぞれの短辺の長さを２．６μｍとした。上述の基板の波長変換層に接する面はＡｌ同等の反射率を持つ光反射部が領域全体に設けられている。
シンチレータ層を構成する蛍光体と樹脂は、体積比率にして５０：５０で構成されている。蛍光体はＧｄ2Ｏ2Ｓ（ＧＯＳ）粒子を想定して粒径２．６μｍ、屈折率を２．３とし、樹脂については屈折率を１．５２とした。シンチレータ層内は樹脂の中に蛍光体粒子が均一に分散されているとし、シンチレータ層内における光の拡散をミー散乱現象として設定した。
センサー保護層はアクリル等の樹脂を想定し、屈折率を１．５０、厚さを５μｍとした。全ての部材の界面では、両屈折率差に起因するフレネル反射を仮定した。
本発明に必要な条件を満たすために、上記構成において、非シンチレータ層を樹脂性のフィルムとして設定し、所望の間隔「Ｄ」（μｍ）にて非シンチレータ層の表面に機能層を設け、シンチレータ光の強度が最大となる波長（５５０ｎｍ）における反射率を「Ｒ」（％）とした。また上記基本モデルの波長変換層の膜厚を「Ｔ」（μｍ）とし、シミュレーションではＴとＤとＲの組み合わせを変化させたときの効果を算出した。
また非シンチレータ層に設ける反射層（機能層）については、上記ＰＥＴフィルム表面にＡｌ等の金属膜をスパッタ成膜することにより形成する。その反射率については金属種の変更またはスパッタ膜厚を変化させることにより調整する。反射率が極端に低いものについては、黒色のＰＥＴフィルム等の光吸収性のフィルムを用いる。
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。
シミュレーションする際のモデルの領域については２０ｍｍ四方の正方形とした。入射Ｘ線として管電圧７１ｋＶで照射された後に２１ｍｍ厚のＡｌ製金属フィルターを透過したＸ線を想定し、そのエネルギースペクトルを持つＸ線がモデル領域の中心位置に直径０．０１μｍのスポットで照射されると仮定した。さらに、入射Ｘ線の吸収によって発せられるシンチレーション光の強度分布は、シンチレータ層の基板面側から垂直な方向に向かって、Ｘ線の侵入深さに対応したＸ線エネルギー吸収量を蛍光体の体積比率と質量エネルギー吸収係数から導き、その値に蛍光体の発光効率を掛け合わせることにより算出して用いた。
受光面となるセンサーについては、センサー保護層とセンサー表面との界面は光学幾何回折や光学的散乱を引き起こさず、その界面に到達した光を受光面がただちに吸収すると仮定した。
以上のモデルをもとにして、Ｚｅｍａｘ社の光線追跡ソフトウェアであるＺｅｍａｘ ＯｐｔｉｃＳｔｕｄｉｏを用いてシミュレーションを実施した。シンチレーション光に相当する光線を１万本発生させ、センサーで吸収された光強度分布である点像強度分布（ＰＳＦ）から、空間分解能の指標となる変調伝達関数（ＭＴＦ）と、輝度を得た。
上記モデルの構成を実際に作製する手法としては、ＰＥＴフィルムに蛍光体と樹脂を混合したペーストを塗布成膜し、そのシートを積層熱圧着することでスリット状の波長変換層を作成する。
下表にて評価結果を示す。ＭＴＦが向上しているとき、輝度は基準の７０％以上あれば画質としては良好との判断ができることが検討の結果から導かれており、評価の判断基準としては輝度が基準の７０％以上、ＭＴＦは基準の１０５％以上となったものについては「○」とし、それらを満たさないものについては「×」とした。基準として、機能層を設けていないスリット状シンチレータを用いた。
＜実施例１、２、５、６、８、９、１０、１３、１５＞
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。
＜実施例３、７、１１、１４、比較例２、５＞
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。
＜実施例４、１２、比較例１、３、４、６＞
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。
＜実施例１６、１７、１８、１９、比較例７、８＞
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。
＜実施例２０、２１、２２、２３、２４、比較例９＞
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。
以上の実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。

Claims (7)

  1. 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。
  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、請求項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、請求項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、請求項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、請求項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、請求項２に記載の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、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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