JP2018009803A - シンチレータパネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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において、前記シンチレータ層は光電変換素子上に直接接してなり、前記シンチレータ層の放射線入射側に反射層および散乱放射線拡散層を備え、前記散乱放射線拡散層が反射層よりも放射線入射側に存在し、かつ散乱放射線拡散層のX線透過率が99.5%以上であることを特徴とするシンチレータパネル。
【選択図】図1
Description
さらに輝度およびMTFが向上されたシンチレータパネルに関する。
そして、所定のX線透過率を有する散乱放射線拡散層を所定の位置に配置することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
[2]シンチレータ層は、蛍光体の蒸着物ないしシンチレータ粒子を含むコーティングであることを特徴とする[1]に記載のシンチレータパネル。
[3]前記シンチレータと反射層の距離が75μm以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載のシンチレータパネル。
[4]前記散乱放射線拡散層の厚さが10μm以上であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のシンチレータパネル。
[5]前記散乱放射線拡散層が、有機材料を主成分とすることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のシンチレータパネル。
[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載のシンチレータパネルと前記シンチレータパネルより変換された光を検出する光電変換素子を具備することを特徴とする放射線検出器。
このような散乱放射線拡散層を設けることで、本発明者らは以下のような作用効果を考えている。
(2)コンプトン散乱・トムソン散乱の散乱度合いは、X線の光子エネルギー以外に、構成元素の陽子数や密度にも比例するため、エアギャップ法の様な、空気(密度低い)を挟む形よりも、何らかの固体(密度高い)を挟む方が、散乱度合いは増加する。
さらに所定の反射層をシンチレータ側に設けることで、シンチレータで発光した光を拡散前に反射できるので、輝度・MTFを向上できるという効果も奏する。
図1に示すように、本発明にかかるシンチレータパネルは、光電変換素子上に直接形成されてなり、前記シンチレータの放射線入射側に反射層および散乱放射線拡散層を備える。
以下、各構成部材について順に説明する。
シンチレータ層は、蛍光体から構成され、外部から入射された放射線であるX線のエネルギーを、可視光に変換する役割を有する。
本発明において蛍光体とはα線、γ線、X線等の電離放射線が照射されたときに原子が励起されることにより発光する蛍光体をいう。すなわち、放射線を紫外・可視光に変換して放出する蛍光体を指す。蛍光体は外部から入射されたX線などの放射線エネルギーを効率よく光に変換可能な材料である限り特に制限されない。また、放射線の光への変換は必ずしも瞬時に行われる必要は無く、蛍光体層に一旦潜像として蓄積され、後から読み出す方式を用いても良い。
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。
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。
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、
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。
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。
シンチレータ層を形成する方法としては、シンチレータ粉体をバインダー樹脂などと混合して出来る液体を塗布して塗布膜を形成する方法や、その液体や塗布膜を加工することで規則的な配列構造を有する膜を形成する方法、各種蒸着法を用いて結晶膜を形成する方法、別途作製したシンチレータ層を転写するなどを用いることが可能である。
本発明では、光電変換素子に直接蒸着された柱状結晶からなるシンチレータ層が好ましい態様である。
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。
本発明では、前記シンチレータ層の放射線入射側に反射層を有する。反射層によって、シンチレータ層による発光を反射させる。発光を反射することで、シンチレータでの発光が効率的にセンサーへ導かれ、感度が向上する。
白色顔料としては、例えば、TiO2(アナターゼ型、ルチル型)、MgO、PbCO3・Pb(OH)2、BaSO4、Al2O3、M(II)FX(但し、M(II)はBa、Sr及びCaの各原子から選ばれる少なくとも一種の原子であり、XはCl原子又はBr原子である。)、CaCO3、ZnO、Sb2O3、SiO2、ZrO2、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、珪酸アルミニウム等を使用することができる。これらの白色顔料は単独で用いてもよいし、あるいは組み合わせて用いてもよい。
酸化チタンとしては、具体的には、例えば塩酸法で製造されたCR−50,CR−50−2,CR−57,CR−80,CR−90,CR−93,CR−95,CR−97,CR−60−2,CR−63,CR−67,CR−58,CR−58−2,CR−85,硫酸法で製造されたR−820,R−830,R−930,R−550,R−630,R−680,R−670,R−580,R−780,R−780−2,R−850,R−855,A−100,A−220,W−10(以上商品名:石原産業(株)製)などが挙げられる。
本発明では、散乱放射線拡散層が反射層よりも放射線入射側に存在し、かつ散乱放射線拡散層のX線透過率が99.5%以上である。
散乱放射線は、放射線が被写体に照射されたときに放射線が散乱して発生するものであり、また保護部材等としての板状部材や筐体が配置されていると、板状部材でも放射線が散乱され、散乱放射線となる。
散乱放射線拡散粒子としては、光を拡散可能なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有機粒子であっても、無機粒子であってもよく、2種以上の粒子を含有していてもよい。
散乱放射線拡散層の形成方法としては特に制限されず、樹脂成分をコーティングしたり、蒸着させたり、あるいはあらかじめ作成しておいた拡散層を転写してもよい。
光電変換素子は、シンチレータ層で発生した発光光を吸収して、電荷の形に変換することで電気信号に変換して、放射線画像検出器の外部に出力する役割を有しており、従来公知のものを用いることができる。
このうち、光電変換素子は、シンチレータ層で発生した光を吸収して、電荷の形に変換する機能を有している。ここで、光電変換素子は、そのような機能を有する限り、どのような具体的な構造を有していてもよい。例えば、本発明で用いられる光電変換素子は、透明電極と、入光した光により励起されて電荷を発生する電荷発生層と、対電極とからなるものとすることができる。これら透明電極、電荷発生層および対電極は、いずれも、従来公知のものを用いることができる。また、本発明で用いられる光電変換素子は、適当なフォトセンサーから構成されていても良く、例えば、複数のフォトダイオードを2次元的に配置してなるものであってもよく、あるいは、CCD(Charge Coupled Devices)、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)センサーなどの2次元的なフォトセンサーからなるものであっても良い。
さらに、光電変換素子は、電気信号に変換されたX線の強度情報および位置情報に基づく画像信号を記憶するためのメモリ部、光電変換素子パネルを駆動させるために必要な電力を供給する電源部、外部に画像情報を取りだすための通信用出力部など、公知の放射線検出器を構成する光電変換素子パネルが有しうる各種部品をさらに備えることができる。
本発明にかかる放射線検出器は、以上のシンチレータパネルと前記シンチレータパネルより変換された光を検出する光電変換素子を具備する。
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
実施例および比較例では以下のようにして、撮影時線量及びコントラストを評価した。
X線照射を行い、シンチレータへ到達するX線量が比較例1と同等であるものを「○」、比較例1よりも少なくなるものを「△」とした。
コントラストの評価は、鉛ディスク法により行い、散乱放射線上に載置する鉛ディスクの径を種々変化させて行った。放射線画像検出装置の放射線入射面上に載置する鉛ディスクの径φを種々変化させた場合に算出されるコントラストが、放射線画像検出装置の実用上許容される範囲内に収まっている場合には「○」と評価し、前記範囲を逸脱している場合には「△」と評価した。
上記放射線画像検出装置に管電圧80kVpのX線を照射し、得られた画像データの平均シグナル値を発光量として、得られた放射線画像、すなわちX線画像の輝度の評価を行った。比較例1の放射線画像検出装置の発光量に基づいて求めたX線画像の輝度を1.0とし、得られるX線画像の輝度がその1倍(同等)以上1.1倍未満の放射線画像検出装置を「○」、1.1倍以上の放射線画像検出装置を「○」と評価した。
鉛製のMTFチャートを通して管電圧80kVpのX線を放射線画像検出装置の放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたX線画像の変調伝達関数MTFを得られたX線画像の鮮鋭性の指標とした。表中、MTF値が高いほど上記鮮鋭性に優れていることを示す。変調伝達関数MTFとは、空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値である。また、MTFはModulation Transfer Functionの略号を示す。比較例1の放射線画像検出装置の平均MTFを1.0とし、平均MTF値が1倍(同等)以上1.1倍未満の放射線画像検出装置を「○」、1.1倍以上の放射線画像検出装置を「◎」と評価した。
(放射線画像検出装置の作製)
光電変換素子パネル上に、蒸着装置を使用して、蛍光体材料(CsI(Tl)(0.3mol%))を蒸着させ、シンチレータ層を形成した。
エチレン・酢酸ビニル共重合体(融点70℃)を200℃で溶融した後、押し出しコーターを用いて膜厚が60μmのホットメルトシートを作製した。ホットメルトシートは有機材料層に相当する。
上記放射線画像検出装置に、上記ホットメルトシートを介して厚さ20μmのAl箔を貼り合わせた。なお、貼り合わせは、100kPaの圧力をかけた状態で75℃、15分の条件で加熱することにより行った。
比較例1の反射層上に散乱放射線吸収層として500μmのCu膜を付与したことを除き、比較例1と同様な構成とした。
比較例1の反射層上に散乱放射線拡散層として15μmのPET膜(X線透過率99.9%)を付与したことを除き、比較例1と同様な構成とした。
比較例1のホットメルトシートの厚さを30μmとしたことを除き、実施例1と同様な構成とした。
Claims (6)
- 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において、前記シンチレータ層は光電変換素子上に直接接してなり、前記シンチレータ層の放射線入射側に反射層および散乱放射線拡散層を備え、前記散乱放射線拡散層が反射層よりも放射線入射側に存在し、かつ散乱放射線拡散層のX線透過率が99.5%以上で
あることを特徴とするシンチレータパネル。 - シンチレータ層は、蛍光体の蒸着物ないしシンチレータ粒子を含むコーティングであることを特徴とする請求項1に記載のシンチレータパネル。
- 前記シンチレータと反射層の距離が75μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のシンチレータパネル。
- 前記散乱放射線拡散層の厚さが10μm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシンチレータパネル。
- 前記散乱放射線拡散層が、有機材料を主成分とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシンチレータパネル。
- 前記請求項1〜5のいずれかに記載のシンチレータパネルと前記シンチレータパネルより変換された光を検出する光電変換素子を具備することを特徴とする放射線検出器。
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