JP2018513982A - シンチレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｘ線のための改善されたシンチレータと、発明のシンチレータの使用と、本シンチレータを備えるＸ線検出器と、改善されたシンチレータを製造する方法と、の分野である。シンチレータは、Ｘ線を光に変換し、高性能シンチレータは、通常、結晶物質から作られる。【選択図】図４

Description

本発明は、シンチレータの分野に含まれる。

シンチレータは、Ｘ線を可視光線に変換する。高性能シンチレータは、ＣｓIなどの結晶物質から作られ得る。光を、たとえば、ダイオードのアレイと、感光板と、電荷結合素子（ＣＣＤ）と、を備えるセンサによって検出することができる。そのようにして形成された画像は、Ｘ線写真と呼ばれる。

シンチレータでは、２つの主なパラメータが通常考えられ、すなわち、光出力性能及び変調伝達関数である。

変調伝達関数（ＭＴＦ）は、画像システムまたは画像構成要素の空間周波数応答である。それは、所与の空間周波数において、低周波数に対して対比するものである。ＭＴＦは、好適には、できる限り高いものである。

Ｘ線写真上では、異なるサイズと不透明度とを有する被写体は、異なるグレースケール値を用いて表示される。ＭＴＦは、異なるサイズの被写体のコントラスト値（被写体コントラスト）を、画像内のコントラスト強度レベルに変換する責任を負う。一般的なイメージングでは、関連のある詳細は、０サイクル／ｍｍと２サイクル／ｍｍとの範囲に含まれ、それらは、高いＭＴＦ値を要求する。

まとめとして、ＭＴＦは、所与の空間周波数の入力信号の変調をその出力に伝達する、検出器の能力である。

ＭＴＦは、真のまたは効果的な解像度の便利な尺度であり、なぜなら、それが、空間的周波数の範囲において、ぼやけとコントラストとの量を考慮するからである。

一実施例では、先行技術のシンチレータは、基板上に形成され、柱状構造を有する。結晶の制約により、柱は、その上部に円すい様の形状を有する。柱の直径は、柱の上部で、その底部（基板側）と比較して、より大きいことが多いことが分かっている。各柱は、光の導波管のような動作をし、たとえば、ＣＣＤまたはダイオードアレイ検出器上で、画像の空間的解像度を維持する手助けをすると考えられている。

シンチレータ上では、通常層を水平にする柱が、（ＣｓI）柱の上部を覆うために用いられる。水平化層は、好適には、柱の間を貫通するべきではないことが分かっている。これは、ＭＴＦの減少を引き起こすと信じられており、なぜなら、光が柱から出て、空間的クロストークを示すからであると考えられる。

問題は、（もっとも感度の高い）発光物質が湿度の高い空気に曝された時、シンチレータの効率が変化し始め、ＭＴＦと画像のノイズレベルとに関して、画質が、時間と共に劣化することである。このため、発光層を、密封（またはバリア）層で覆う必要がある。層を密封することの弱点は、それを塗布することで、空間的解像度（ＭＴＦ）を維持することが困難なことである。通常、水平化層の上部には、バリア層が配置される。この層は、湿度が水平化層とシンチレータ層との方に浸透することをある程度防ぐ。

先行技術のバリア層は、通常、密封されておらず、したがって、時間が経つにつれて、たとえば、ＭＴＦと出力性能とに関して、シンチレータの劣化を引き起こす。

また、バリア層は、たとえば、均一なカバー、均一な特性、層の厚さ、などに関して、品質が不十分である。それは、部分的に、シンチレータの固有の複雑さ、たとえば、柱状構造のシンチレータ物質によるものである。

また、先行技術のバリア層は、特に時間が経つにつれて、高温及び／または高吸湿性において十分に良くなく、特に改善された光学特性との組み合わせにおいて、密封されていない。

ところで、いくつかの文書が、そのようなバリア層について挙げている。

たとえば、ＤＥ １０ ２０１０ ０４１５２５ Ａ１は、湿度に関して安定したシンチレータを挙げている。シンチレータ物質の吸湿性の性質を鑑みると、物質は、湿度から、いわゆる原子層蒸着法によって保護されている。この層は、通常シンチレータで使用される高アスペクト比物質に対して、より等方性のカバーを提供する。

さらに、ＥＰ １ ３９８ ６４８ Ａ２は、蛍光体層と防湿保護層との間の層間亀裂の防止を挙げている。放射線を光と発光活性化因子とに変換するためのハロゲン化アルカリから成る蛍光体層を少なくとも形成することによって構成される放射線変換基板と、放射線送信基板上の連続する防湿保護層とでは、防湿保護層は、モノシラン化合物のモノマーから形成された第１のプラズマ重合膜と、フッ素を含む不飽和炭化水素のモノマーから形成された第２のプラズマ重合膜と、から成る。

ＥＰ ２ ４５３ ２６３ Ａ２は、陰極と基板との間に提供されたハイブリッド光活性層を有するＸ線検出器を挙げている。ハイブリッド光活性層は、バルクヘテロ結合によって間接的なＸ線変換を実行するための、いくつかのシンチレータとバルクヘテロ結合とを有し、バルクヘテロ結合は、シンチレータの発光放射線の波長範囲内の光を吸収して、電気的に検出される電子正孔対を形成するように設計されている。バルクヘテロ結合は、溶性で、スプレープロセスを介して蒸着させることができる、有機半導体物質を備える。独立した請求項が、Ｘ線検出器を製造するための方法に対して含まれている。

ＷＯ２０１１／０６５３０２ Ａ１は、ロール形のシンチレータパネルのためのサポートと、複雑でないプロセスによって、高い生産性をもって生産することができ、改善された耐湿性能を有するシンチレータパネルと、シンチレータパネルを生産するためのプロセスと、シンチレータパネルを備えた放射線画像検出器と、を挙げている。ロール形シンチレータパネルのためのサポートは、母材と、１から５００ｎｍの厚さを有し、母材上に配置された金属薄膜層と、を備えることにおいて特徴付けられる。シンチレータパネルは、サポートと、サポート上に配置された蛍光層と、を備え、蛍光層の発光面及び側面と、サポートの側面と、の各々が、耐湿性保護膜で覆われている、ということにおいて特徴付けられている。

上記の問題を鑑みて、機能性と利点とを危うくすることなしに、上記の弱点の１つまたは複数を克服する、改善されたシンチレータに対する必要性がある。

本発明は、請求項１による、Ｘ線のための改善されたシンチレータと、請求項１２による、シンチレータの使用と、請求項１３による、本シンチレータを備えるＸ線検出器と、請求項１４による、改善されたシンチレータを製造する方法と、に関連する。

本発明は、最大１０００ｎｍの、つまり、最大１０００原子層の厚さの範囲の、２つ以上の非常に薄い層を蒸着させるためのＡＬＤ（原子層蒸着法）の使用に関連する。「層」という用語は、この点に関しては、物理的な厚さを有する層が得られるまで継続する（半）継続的な蒸着、少なくとも１原子ｃ．ｑ．分子層が蒸着するが、通常、多数の原子／分子層が蒸着することに関連する、ということに留意する。その後プロセスが止まり、その後、次の同等な物理層が蒸着する。次の同等な物理層は、通常、前の層とは異なる組成を有するが、必ずしもではない。しかしながら、少なくとも２つの組成が使用され、しがたって、少なくとも１つの後続層は、直前の層とは異なる。究極かつ最適な場合では、各後続層は、各前の層とは異なる。つまり、次の層の組成を、前に層の組成と比較して変更することができ、究極かつ最適な場合では、毎回変更する。したがって、組成（とさらに特性と）に関しては、異種の層のスタックが形成される。間欠的なプロセスの結果として、（ＴＥＭなどの）断面図は、原理上、層のスタックを、互いに上に積み重なった「独立」層として明らかにする。そのようなものは、継続的に蒸着し、（１つの組成のみが使用された場合）可視の層（のスタック）がない積み重ねとは異なる。明らかに、本層のスタックは、たとえば、同様または同じ先行技術手法で成長させた厚い層と比較して、異なる特性を有する。したがって、非常に薄い層（のスタック）は、既存の解決策と比較して提供され、既存の解決策は、ミクロメートル（＞１，０００ｎｍ）の厚さのバリア層を有する。一実施例では、本防湿層は、たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂などの無機層の、１つまたは複数の独立したＡＬＤ層から成り得る。本層のスタックは、まとめると、たとえば、密封されている、光学的特性に関して、先行技術よりも改善された特性を有する。

本バリア構造は、ピンホールが無いことが分かった。本バリアは、ＭＴＦなどのシンチレータの特性に負の影響を及ぼすことは見出されていない。本ＡＬＤ無機多層構造（ナノラミネート）は、固有のものだと考えられている。

実験的に、層スタックの厚さがＭＴＦに影響を与えることが分かった。水平化層の厚さ、保護層の厚さ、及び位置の距離のそれぞれが、シンチレータプレートのＭＴＦに重大な（負の）影響を有することが示されている。本バリアが良い防湿特性を提供するために、いくらかのバリア特性も提供する水平化層及び保護層などの他の層の厚さは、より小さく（薄く）維持することができる。結果として、全体的な性能は、たとえば、ＭＴＦの観点では、本バリアではもっと良い。

ＡＬＤ層の上部に、パリレンから成るものなどの、機械的な保護のための余分の層を蒸着させることができる。パリレンは、さまざまな化学蒸着（ＣＶＤ）ポリ（ｐ−キシリレン）ポリマーの商品名であり、通常、湿度バリア及び誘電体バリアとして使用される。実験的に、保護層の厚さは、（品質テストの前後での）ノイズ電力スペクトルに影響を有することが分かっている。ノイズ電力スペクトル（ＮＰＳ）は、値が大きい方が良く、画像のノイズコンテンツを理解するための便利な測定基準であるとみなされている。本シンチレータの例では、６．０の値は、最小だとみなされている。このような値は、本発明を用いて、信頼性高く、管理された方法で、達成することができる。

本発明を用いて、適用される層を、できる限り薄くし、良い品質にすることができ、それによって、性能を維持し、本明細書を通して述べる利点を提供する。

原子層蒸着法（ＡＬＤ）のいくつかの一般的な態様を、以下で詳細に述べる。それは、気相化学プロセスを順番に使用することに基づいた、薄膜蒸着法に関連する。ＡＬＤ反応の大部分は、通常前駆体と呼ばれる、２つの化学物質を使用する。これらの前駆体は、一度に１つずつ、順番に、自己制御式な方法で、表面と反応する。前駆体を成長表面に繰り返し曝すことによって、薄膜が蒸着する。

ＡＬＤは、自己制御（各反応サイクルで蒸着する膜物質の量は、一定である）の、物質の共形薄膜を基板に蒸着させる、シーケンシャルな界面化学であるとみなされている。ＡＬＤ膜の成長は、原子スケールでの蒸着管理を可能にする。ＡＬＤ反応が、化学蒸着（ＣＶＤ）反応を２つの半反応に分け、反応中に前駆体を別々に維持すること以外は、ＡＬＤは、ＣＶＤと同様の化学であるとみなされている。

ＡＬＤを使用して、いくつかの種類の薄膜を蒸着させることができ、それには、さまざまな酸化物（たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、ＨｆＯ₂）と、金属窒化物（たとえば、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ、ＮｂＮ）と、金属（たとえば、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｔ）と、金属硫化物（たとえば、ＺｎＳ）と、が含まれる。

ＡＬＤによる物質層の成長は、以下の４つのステップを繰り返すことから成る。
（ｉ）通常有機金属化合物である第１の前駆体の暴露。
（ｉｉ）非反応前駆体とガス状の反応副産物とを除去するための、反応室をパージまたは空にすること。
（ｉｉｉ）プラズマなどの第１の前駆体の反応のために表面を再び活性化するための、第２の前駆体の暴露−または別の処理。
（ｉｖ）反応室をパージまたは空にすること。

各反応サイクルは、所与の量の物質を表面に追加し、これは、サイクル毎の成長と呼ばれる。物質層を成長させるために、反応サイクルは、所望の膜厚に必要なだけ何回でも繰り返される。１サイクルは、０．５ｓから数秒かかり、０．１から３Åの間の膜厚を蒸着させる。

本ＡＬＤ−成長膜は、非常にコンフォーマルであり、厚さが均一であることが分かった。

したがって、本発明は、上記の問題のうちの１つまたは複数に対する解決策を提供する。

本明細書の利点は、本明細書を通して説明される。

〔発明の詳細な説明〕
本発明は、第１の態様において、請求項１によるＸ線のための改善されたシンチレータに関連する。

本シンチレータは、基板層を備える。一実施例では、プレート層が、アルミニウムプレートと光ファイバプレートと炭素プレートとから選択される。図に示す通り、光ファイバプレートの場合には、シンチレータ層は、好適にはプレート上に配置され、一方で、アルミニウムプレートと炭素プレートとの場合には、シンチレータは、好適にはプレートの下に置かれることが留意される。アルミニウムは、比較的高いエネルギーのＸ線を検出する必要がある場合に好まれ、炭素は、比較的低いエネルギーのＸ線を検出する必要がある場合に好まれる。炭素は、また、ガラス基板とよく合う。

基板またはプレートは、通常、０．３〜１００ｍｍの厚さを有する。一実施例では、アルミニウムプレートは、０．３〜１．０ｍｍの厚さを有し、光ファイバプレートは、１〜４ｍｍの厚さを有し、炭素プレートは、０．５〜２．０ｍｍの厚さを有する。一実施例では、プレートは、通常プレートの下に提供されるセンサを、Ｘ線によるダメージから保護する。プレートの厚さは、通常、特定のアプリケーションまたはアプリケーションの範囲で使用されるＸ線のエネルギーに対して適応される。

炭素プレートに、反射体を提供することができる。

本シンチレータは、たとえば、０．５^*０．５ｍ²の面積を有する比較的大きなデバイスにおいて、及びたとえば、１^*１ｃｍ²の面積を有する比較的小さなデバイスにおいて、アプリケーションを見つけることができる。提供される典型的なサイズは、１５ｃｍ、２３ｃｍ、３１ｃｍ、及び３８ｃｍの直径を有する円形プレート、２０^*４０ｃｍ²、４４^*４４ｃｍ²、５^*５ｃｍ²、及び２０^*１ｃｍ²の寸法を有する長方形プレート、及び５^*３ｃｍ²の八角形プレートである。つまり、本シンチレータは、広範囲の表面積に渡って応用可能である。本シンチレータは、好適には、実質的に平坦なシンチレータである。

本シンチレータ層は、１００〜３０００μｍの厚さを有する。比較的低いエネルギーのＸ線では、厚さは、１２０〜２００μｍなど１００〜３００μｍであってよく、一方で、比較的高いエネルギーのＸ線では、厚さは、１０００〜２０００μｍなど５００〜３０００μｍであってよい。使用されるＸ線エネルギーは、通常、１０ｋｅＶ〜３００ｋｅＶなど、１ｋｅＶ（低エネルギー）から４００ｋｅＶ（高エネルギー）である。

一実施例では、シンチレータ物質は、ドープＣｓIまたは非ドープＣｓIなどの、結晶ＣｓI、ＴｌIから選択される。ＣｓI、ＴｌIなどの多くの結晶物質及び塩は、（いくらか）吸湿性であることに留意する。（高）真空アプリケーションでは、吸湿性は問題でないことが多い。典型的な条件下では、シンチレータは、時間が経つにつれてシンチレータを劣化させる吸湿性において用いられる。したがって、シンチレータの保護が必要とされる。本シンチレータは、劣化なしに、比較的高湿度（２５℃で９５％ ＲＨ）のもとで用いられ得る。

シンチレータ物質は、好適には、基板上に直接蒸着または成長させる。それは、改善された送信などの、本シンチレータの特性を改善する。

シンチレータ物質を、ドープし、混晶を形成することなどによって、所与のセンサに対して調整することができる。たとえば、ＣｓIをＮａでドープすると、４２０ｎｍ波長の光を提供することができ、ＣｓIをＴｉでドープすると、５６０ｎｍ波長の光を提供することができる。

一実施例では、シンチレータ物質は、柱型構造である。柱の長さ、または同様にシンチレータの厚さを、要件によって変更し、適応することができる。柱の特性は、通常、いくらかの空間が柱の間に残されていることである。そのような空間は、シンチレータの空間的解像度にとって重要である。また、柱（の一部）は、その上側で、いくらかより広い傾向がある。ＣｓI柱の典型的な直径は、３〜１０μｍなど、１〜２０μｍである。

本シンチレータは、第１の防湿層が、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有することによって特徴付けられる。それは、本分野では、非常に薄いとみなされる。本バリア層は、密封されており、高密度を有し、それにより、優れた湿度バリアを提供する。本バリア層は、それぞれが独立して１〜５０ｎｍなど０．５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する２つ以上の層、または２つのハイブリッド層、またはそれらの組み合わせを有する。典型的な先行技術の層は、より大きな厚さを有する１つの層のみを備える、ということに留意する。また、層を、本シンチレータ層などの比較的粗い構造上に置くことは、本質的に複雑である、ということに留意する。

一実施例では、第１の防湿層は、３〜５０層など比較的多くの層、好適には５〜３０層、より好適には１０〜２０層、を備える。特に、異なる層の組み合わせは、たとえば、密封した湿度バリアに関して、良い特性を提供することが分かった。

一実施例では、第１の防湿層は、２０ｎｍ〜５００ｎｍの、好適には５０ｎｍ〜２５０ｎｍの、より好適には１００ｎｍ〜１５０ｎｍの、厚さを有する。厚さは、好適には、たとえば、ＭＴＦの視点から、できる限り小さい。厚さは、また、良い湿度バリアを提供するのに十分大きくある。１５程の層を備える非常に薄いバリア層は、優秀な湿度バリアを提供し、ＭＴＦなどのシンチレータの他の特性にほとんど影響を与えないことが分かった。小さい厚さでは、特性に対する顕著な悪影響は、観察し得ない。

一実施例では、第１の防湿層は層を備え、各層は、Ａｌなどの金属と、ＴｉＯ₂、Ａ１₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＳｉＯ₂などの金属酸化物と、ＴｉＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄などの金属窒化物と、から独立して選択された物質を備え、好適には、５〜５０層のＡ１₂Ｏ₃と１０〜２０層などのＴｉＯ₂との順番である。後続の層は、好適には、１〜１０ｎｍの厚さを有する。合計の厚さは、一実施例では、１００〜１５０ｎｍなど５０〜２００ｎｍである。第１の防湿層は、好適には、第１の水平化層上に設けられる。

本シンチレータの一実施例では、シンチレータ層は、接着層で覆われる。接着層は、カバー範囲などの、後から適用される水平化層の特性を改善し、それは、また、たとえば、水平化層の、特にパリレン−Ｃなどの基板への接着を改善する。今では、そのような水平化層を、特に光ファイバプレート（ＦＯＰ）の場合では、基板の両側に接着することが可能である。たとえば、ＦＯＰへのパリレン−Ｃの接着が限定されていることは、知られている問題である。また、パリレンなどのさまざまな水平化層は、時間が経つにつれて剥がれる傾向がある。接着層は、飽和した、線形で分枝したハイドロシリコン（Ｓｉ_nＨ_2n+2）／好適には、ｎ ∈［１，６］から選択される物質を備える。接着層は、好適には、モノシラン及びジシランなどのシラン型層である。特に、シランを、本シンチレータ物質に非常に良く適用することができる、ということが分かった。シランを使用することの具体的な利点は、それが、余分なステップとしての研磨を回避することであり、それに加えて、粒子による汚れを引き起こすことがある。間接的に、また、さらに適用される層の特性も改善される。シランには広範囲なアプリケーションがあるにも関わらず、シランは、本発明者の知る限りでは、シンチレータには使用されていない。

本シンチレータは、さらに、シンチレータ層上の水平化層と、第１の保護層と、第２の保護層と、第２の防湿層と、のうちの１つまたは複数を備える。

１つまたは複数の水平化層は、シンチレータ物質の厚さに関連し得る厚さを有することができる。水平化層が、１．５〜３％などの、シンチレータ層の厚さの１〜５％の厚さを有することが好適である。つまり、比較的薄いシンチレータ層は、比較的薄い水平化層を有することができ、同様に、比較的厚いシンチレータ層は、比較的厚い水平化層を有することができる。一実施例では、水平化層は、３〜２０μｍ、好適には、８〜１０μｍなどの５〜１５μｍの厚さを有する。

バリア層を、ガラスなどの平坦な表面に適用することは、同様の層を、粗く、柱様構造の上に適用することよりも本質的にもっと簡単であることが留意される。これらの粗い構造は、好適には、ある程度の表面の平坦さを提供するために水平化層を使用する。また、柱間の空間が覆われる。実験的に、たとえば、バリア特性に関して最適な結果は、水平化層が薄すぎない時に達成されることが分かった。

水平化層及び他の層は、好適には、水平化層では約１．６２、及びシンチレータ層では約１．７９などの、相当する屈折率を有する。好適には、各屈折率は、シンチレータ層の屈曲率の±２０％（たとえば、１．７９±０．３６）、より好適には、±１０％（たとえば、１．７９±０．１８）に等しい。

一実施例では、水平化層は、パリレンＣ及びパリレンＮなどの、ポリ（ｐ−キシリレン）（パリレン）などの芳香族ポリマーから選択された物質を備える。これらの物質は、シンチレータ柱を水平にする良いカバー範囲を提供し、比較的平坦で滑らかな表面を提供し、容易に適用され、柱の間に浸透しない、または最大でもわずかに浸透する、ということが分かった。

一実施例では、最適な第２の防湿層は、層を備え、各層は、Ａｌなどの金属、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＳｉＯ₂などの金属酸化物、ＴｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄などの金属窒化物、から個別に選択された物質、好適には５〜５０層のＡｌ及び１０〜２０層などのＴｉＯ₂の順番、を備える。第１の防湿層及び第２の防湿層は、相当する特性を有することができ、類似の方法で形成され得る。後続の層は、好適には、１〜１０ｎｍの厚さを有する。全体の厚さは、一実施例では、１００〜１５０ｎｍなどの５０〜２００ｎｍである。第１の防湿層と第２の防湿層との特性を、個別に選択することができる。第２の防湿層は、好適には、保護層の上に適用される。

一実施例では、第１の保護層及び任意の第２の保護層は、物質を備え、それぞれは、個別に、パリレンＣ及びパリレンＮなどの、ポリ（ｐ−キシリレン）（パリレン）などの芳香族ポリマーから選択される。これらの物質は、良いカバー範囲を提供し、シンチレータ柱を機械的な衝撃から保護し、比較的平坦で滑らかな表面を提供し、容易に適用することができることが分かっている。これらの保護層は、通常、水平化層の厚さに相当する厚さ、好適には、いくらか薄い厚さで適用される。

本シンチレータは、通常、画像検出デバイスと、画像形成デバイスと、（画像）増幅器と、画像増強管と、コンピュータなどのイメージプロセッサと、モニタと、のうちの１つまたは複数との組み合わせで使用される。

第２の態様では、本発明は、非破壊検査などの非破壊アプリケーション、及び口腔内検査及び口腔外検査と、マンモグラフィーと、胸部検査と、整形外科と、のうちの１つまたは複数などの（パラ）メディカルアプリケーション、のための本シンチレータの使用に関連する。

メディカルアプリケーションでは、使用は、通常、Ｘ線写真術に関連する。レントゲン写真は、骨などのより重い部分、または肺などのより軽い部分を可視にすることができる、被写体のＸ線画像である。患者は、Ｘ線写真を撮られ、画像が作られる。通常、レントゲン写真は、病状や病気の検出のために使用される。例は、胸部検査、腹部検査、胆石検査、腎臓結石検査、整形外科検査、及びマンモグラフィーである。

また、歯科放射線も広く使用されている。

各診断に対して、適切なＸ線エネルギーが決定される。

いくつかのアプリケーションでは、画像は、造影剤と組み合わせて撮影される。

高度な手法は、コンピュータ断層撮影またはＣＴに関連する。

また、患者の内部構造のリアルタイムで動いている画像を取得することができる。そこでは、使用は、蛍光スクリーンから作ることができる。

本発明の第３の態様は、本シンチレータを備えるＸ線検出器に関連する。

本発明の第４の態様は、本発明による、改善されたシンチレータを製造する方法に関連し、それは、
基板プレート層と、シンチレータ層と、を提供するステップと、
第１の密封した高密度の防湿層を、原子層蒸着法を使用することによって蒸着させるステップと、
を備える。

一実施例では、本方法は、さらに、接着層、好適にはシラン接着層を、蒸着するステップを備える。

本発明は、さらに、添付の図面と実施例とによって詳細に説明され、それらは、例示的かつ説明的な性質のものであり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者にとって、明らかであろうとなかろうと、多数の変形物が、本特許請求の範囲によって定めされる保護の範囲に含まれる、と考えることができるということは明白であり得る。

柱状構造のＳＥＭ画像である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。 シンチレータの概略的断面図である。

〔図面の詳細な説明〕
図１では、柱状構造のＳＥＭ画像が示されている。明らかに見ることができるのは、多くの柱、通常ＣｓI柱の上部である。柱の断面径は、７〜８μｍの大きさである。柱の間には、オープン空間が通常存在する。

図２では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層を特定される。１＝基板、２＝シンチレータ層、４＝水平化層、５＝湿度バリア、及び６＝保護層である。水平化層及び保護層は、通常、パリレン−Ｃから形成される。

図３では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝アルミニウム基板、２＝シンチレータ層、３＝接着層、４＝水平化層、５＝湿度バリア、及び６＝保護層である。

図４では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝炭素基板、２＝シンチレータ層、３＝接着層、４＝水平化層、５ 湿度バリア、６＝保護層、及び７＝反射体である。

図５では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝ＦＯＰ基板、２ ＝シンチレータ層、３＝接着層、４＝水平化層、５＝湿度バリア、及び６＝保護層である。

図６では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝ＦＯＰ基板、２＝シンチレータ層、３＝接着層、４＝水平化層、５＝湿度バリア、６＝保護層、８＝第２の湿度バリア、及び９＝第２の保護層である。

図７では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝ＦＯＰ基板、２＝シンチレータ層、６＝保護層、及び１０＝センサである。

図８では、シンチレータの概略断面が提供されている。そこでは、以下の層が特定される。１＝アルミニウム基板、２＝シンチレータ層、６＝保護層、及び１０＝センサである。

図を、さらに、以下の説明と実験とで詳細に述べる。

実施例／実験
詳細な説明的文脈で説明したが、本発明は、添付の実施例と図面と共に、最も良く理解され得る。

水平化層とバリア層と保護層との異なる厚さを用いた実験が行われた。層スタックの厚さがＭＴＦに影響を与える：より薄い層がＭＴＦを改善する、ことが特定された。水平化層の厚さ及び同様に保護層の厚さが、シンチレータプレートのＭＴＦに大きな影響を有することが示されている。一実施例では、ＭＴＦは、１μｍの（合計の）厚さにおける約５９％（＠１ ｌｐ／ｍｍ）から２０μｍの厚さにおける約５３％に、線形に減少する（ベストフィット：ＭＴＦ＝−０．４厚さ＋５９．５％）。

画像ノイズの視点からの実験が行われた。ノイズは、ノイズ電力スペクトル（ＮＰＳ）によって表される。ノイズ電力スペクトルは、空間的スペクトルにおけるノイズの頻度分布を示し、それは、合計ノイズの状況を変化させるノイズスペクトルのシフトを示している。標準的なＮＰＳ測定は、ＩＥＣ６２２２０〜１（ｅｄ．１， ２００３）で提供されている。本実施例では、標準的なＮＰＳ測定は、線形データの平均で除算し、平均ＮＰＳの−¹⁰ｌｏｇを取ることによって、正規化される。

原理上は、１つのバリア層を使用することができる、ということに留意する。（１つの無機層を有する）そのような構造は、ＭＴＦ値を十分なレベルに維持することができるが、画像ノイズ電力が、（湿気のある空気では）時間の経過と共に増加する。反対に、無機マルチレイヤ構造（ナノラミネート）は、画像のノイズ電力を、十分に低いレベルに維持する。実験的に、ＡＬＤが、例えば、（ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、またはスパッタリングのような）他の手法と比較して、強い無機バリアを提供することが分かっている。同じ厚さがさまざまな無機層に対して使用された場合、比較において、ＡＬＤ層が、より強いバリア性能を示すことが分かっている。また、膜密度がより高い。

（水蒸気伝達率に関して）本ＡＬＤ層性能は、１０^-3（ｇ／ｍ²／日）くらい良く、通常は、２．５^*１０^-4（ｇ／ｍ²／日）未満など、５^*１０^-4（ｇ／ｍ²／日）未満であることに留意する。これらの値は、「密封した」という用語を表し、数値化しているとみなされている。他の手法を使用することによってこの値に達するために、比較的厚い及び／または複雑な構造が必要とされ、最も良い報告されている値でさえも、１．６４^*１０^-3（ｇ／ｍ²／日）である（本層よりも少なくとも６０％悪いが、通常、少なくとも３〜１０倍悪い。先行技術では、そこで提示された層が本当に密封されているかの記述はない。

現在、ＡＬＤの使用により、もっと薄い保護層及び／または水平化層の使用が可能になる。層のスタックの合計の厚さは、より薄く、したがって、達成されるＭＴＦが、より高い。

表１では、より厚い水平化層（パリレン）が、初期ＭＴＦにおけるより大きな減少になることを示している。さらに、より厚い水平化層が、より厚いＣｓI層に対して必要であることを示している。６００μｍのＣｓI層の上の３μｍの水平化層は、良い湿度バリアを形成するには薄すぎ、より大きなＭＴＦ低下（−２０．４％）という結果になる。１２０μｍのＣｓI層の上の３μｍの水平化層は、十分な結果を提供する。

表１：ＣｓIの厚さと水平化層の厚さとのＭＴＦに対する影響（気候テストの前後（４０℃及び９３％ ＲＨ）。
基板として、ＦＯＰが使用された。

気候テストの前後での、パリレンの厚さのＭＴＦに対する影響を、さらに調査した。一実施例では、アルミニウム基板が、６００μｍのＣｓI層と共に使用された。２０μｍのパリレン層を使用した時の、（１ ｌｐ／ｍｍにおける）１μｍのパリレン層に対する約６０％から（１ ｌｐ／ｍｍにおける）５０％への、初期のＭＴＦ低下が示されている。また、より厚いパリレン層が、（上記の）気候テスト後に、より小さなＭＴＦ低下になることが示されている。（同様に、２０μｍのパリレン層が使用された時、１μｍのパリレン層に対して、（１ ｌｐ／ｍｍにおいて）約９％から４２％。）

実験的に、より厚いＣｓＩ：Ｔｌ層が使用された場合、水平化層もより厚くなる必要があることが特定されている。それは、円錐様の柱の間の隙間を覆うことに関連し、ＣｓＩ：Ｔｌのより大きな表面粗さを提供すると考えられる。

ピンホールを非常に効果的に密閉することがわかっているＡＬＤの使用により、シンチレータのＣｓIの厚さと水平化層の厚さとのいくつかの実施例は、以下である。
ａ） ＣｓI：Ｔｌ厚さ：４００μｍ、水平化層厚さ：通常８μｍ、
ｂ） ＣｓI：Ｔｌ厚さ：６００μｍ、水平化層厚さ：約１０μｍまたは１２μｍ、
ｃ） より薄いＣｓI（１２０μｍから１５０μｍ）は、約３μｍの厚さの水平化層を有することができる。

まとめとして、ＡＬＤの使用は、良い絶縁の層のスタックを、ＣｓIの上に有することを可能にし、それは、他の種類の非ＡＬＤバリア層よりも薄くなることができ、それによってＭＴＦを改善する、ということが分かった。

商用アプリケーションでは、本システムの１つまたは複数の変形物を使用することが好適であり得、それは、本出願で開示したものに同様であり、本発明の趣旨に含まれる、ということを理解すべきである。

Claims (15)

1. 基板プレート層（１）と、
   シンチレータ層（２）と、
   第１の防湿層（５）と、
   を備え、
   前記第１の防湿層が、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有し、密封されており、高密度を有することと、
   前記第１の防湿層が、それぞれが独立して０．５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する２つ以上の層を備え、または２つ以上のハイブリッド層、またはその組み合わせを備え、少なくとも１つの後続の層が、前の層とは異なることと、
   を特徴とする、Ｘ線のための改善されたシンチレータ。
2. 前記プレート層（１）が、アルミニウムプレートと、光ファイバプレートと、炭素プレートと、から選択される、請求項１に記載のシンチレータ。
3. 前記シンチレータ物質が、ドープＣｓＩまたは非ドープＣｓＩなどの、結晶ＣｓＩとＴｌＩとから選択される、請求項２に記載のシンチレータ。
4. 前記発光物質が、柱型構造である、請求項１から３のいずれかに記載のシンチレータ。
5. 前記第１の防湿層（５）が、３〜５０層を備え、
   前記第１の防湿層が、２０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する、
   請求項１から４のいずれかに記載のシンチレータ。
6. 前記シンチレータ層が、接着層（３）で覆われている、請求項１から５のいずれかに記載のシンチレータ。
7. 前記シンチレータ層上の水平化層（４）と、第１の保護層（６）と、第２の保護層（９）と、第２の防湿層（８）と、のうちの１つまたは複数、をさらに備え、
   前記水平化層が、前記シンチレータ層の厚さの１〜５％の厚さを有する、
   請求項１から６のいずれかに記載のシンチレータ。
8. 前記第１の防湿層及び前記任意の第２の防湿層（５、８）が、層を備え、各層が、金属と金属酸化物と金属窒化物とから個別に選択された物質を備える、請求項１から７のいずれかに記載のシンチレータ。
9. 前記接着層（３）が、飽和した、線形かつ分枝したハイドロシリコン（Ｓｉ_nＨ_2n+2）から選択された物質を備える、請求項６から８のいずれかに記載のシンチレータ。
10. 前記水平化層（４）が、芳香族ポリマーから選択された物質を備える、請求項７から９のいずれかに記載のシンチレータ。
11. 前記第１の保護層及び前記任意の第２の保護層（６、９）が、各々が個別に、芳香族ポリマーから選択された物質を備える、請求項７から１０のいずれかに記載のシンチレータ。
12. 非破壊アプリケーションと、（パラ）メディカルアプリケーションと、整形外科と、のための、請求項１から１１のいずれかに記載のシンチレータの使用。
13. 請求項１から１１のいずれかに記載のシンチレータと、センサ（１０）と、を備える、Ｘ線検出器。
14. 請求項１から１１のいずれかに記載の改善されたシンチレータを製造する方法であって、
    基板プレート層（１）と、シンチレータ層（２）と、を提供するステップと、
    第１の密封された、高密度の、防湿層（５）を、原子層蒸着法を使用することによって蒸着させるステップと、
    を備え、
    前記第１の密封されたバリア層が、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有し、密封されており、高密度を有し、
    前記第１の防湿層が、各々が個別に０．５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する２つ以上の層を備え、または２つ以上のハイブリッド層、またはその組み合わせを備え、少なくとも１つの後続の層が、前の層とは異なる、
    前記方法。
15. 接着層（３）を蒸着させるステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。