JP2019049437A - Radiation detection device, and radiation detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線検出装置及び放射線検出システムに関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus and a radiation detection system.
放射線検出装置は、入射した放射線に応じて光を発するシンチレータ層と、シンチレータ層が発した光を電気信号に変換する光電変換素子が設けられたセンサ基板とを有する。シンチレータ層は、例えば、放射線の入射により光を発する材料の柱状結晶からなり、蒸着法により形成される。また、放射線検出装置では、シンチレータ層の上部に反射層を設置してセンサ基板への光取り込み量を向上させることができる。シンチレータ層形成の際に、不純物などの異物が成長核となって柱状結晶が異常成長することがある。この場合、柱状結晶の異常成長部は、形成されたシンチレータ層の表面において局所的な突出部となる。この異常成長部の大きさは、シンチレータ層の最大膜厚に比例し、局所的な突出部によってシンチレータ層の表面には最大膜厚の約5%程度の段差が生じ得る。局所的な突出部における発光量は他の部分と異なるため、シンチレータ層の表面に局所的な突出部が存在すると、突出部に起因するアーチファクトが発生し、生成する画像の画質が低下する。このため、特許文献1には、シンチレータ層の製造方法として、形成したシンチレータ層の表面に平面性が良好なガラス板を配置し、このガラス板を加圧して突出部を押し込むことによりシンチレータ層の表面を平坦化する平坦化処理を行う方法が開示されている。 The radiation detection apparatus includes a scintillator layer that emits light according to incident radiation, and a sensor substrate on which a photoelectric conversion element that converts light emitted from the scintillator layer into an electrical signal is provided. The scintillator layer is made of, for example, a columnar crystal of a material that emits light upon incidence of radiation, and is formed by an evaporation method. In the radiation detection apparatus, a reflection layer can be provided on the scintillator layer to improve the amount of light taken into the sensor substrate. During the formation of the scintillator layer, columnar crystals may grow abnormally with foreign substances such as impurities as growth nuclei. In this case, the abnormally grown portion of the columnar crystal becomes a local protrusion on the surface of the formed scintillator layer. The size of the abnormally grown portion is proportional to the maximum film thickness of the scintillator layer, and a step of about 5% of the maximum film thickness can occur on the surface of the scintillator layer due to local protrusions. Since the amount of light emitted from the local protrusion is different from that of other portions, if there is a local protrusion on the surface of the scintillator layer, artifacts due to the protrusion occur, and the image quality of the generated image is degraded. For this reason, in Patent Document 1, as a method of manufacturing the scintillator layer, a glass plate having good flatness is arranged on the surface of the formed scintillator layer, and the scintillator layer is pressed by pressing the glass plate and pushing the protruding portion. A method of performing a flattening process for flattening the surface is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、シンチレータ層に膜厚分布が存在した場合に、画質低下が懸念される。シンチレータ層の膜厚分布は、シンチレータ層の最大膜厚の約10〜20%程度の大きさで発生し得る。そのような場合、特許文献1に記載の方法では、シンチレータ層の膜厚が小さい領域において、十分な平坦化処理を行うことができず、突出部に起因するアーチファクトによる画質低下が懸念される。 However, in the method described in Patent Document 1, there is a concern that the image quality is deteriorated when a film thickness distribution exists in the scintillator layer. The film thickness distribution of the scintillator layer may occur with a size of about 10 to 20% of the maximum film thickness of the scintillator layer. In such a case, in the method described in Patent Document 1, sufficient flattening processing cannot be performed in a region where the film thickness of the scintillator layer is small, and there is a concern about image quality degradation due to artifacts caused by the protruding portions.
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、突出部による画質の低下を抑制しつつ鮮鋭度低下を抑制する放射線検出装置を提供することである。 In view of the above situation, the problem to be solved by the present invention is to provide a radiation detection apparatus that suppresses a decrease in sharpness while suppressing a decrease in image quality due to a protrusion.
上記課題を解決するため、本発明の放射線検出装置は、光光電変換素子を有するセンサ基板と、複数の柱状結晶を有し、前記センサ基板の一方の表面に配置されるシンチレータ層と、前記シンチレータ層の表面を被覆する被覆部材と、を有し、前記シンチレータ層は、膜厚分布を有し、且つ、前記シンチレータ層の膜厚の最大値と最小値の差よりも小さい突出部を有し、前記被覆部材は、前記シンチレータ層側の表面が前記膜厚分布に沿った形状を有し、前記突出部が平坦化された平坦化部と前記突出部を除く他の柱状結晶の少なくとも一部とに接していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a radiation detection apparatus of the present invention includes a sensor substrate having a photoelectric photoelectric conversion element, a scintillator layer having a plurality of columnar crystals and disposed on one surface of the sensor substrate, and the scintillator. The scintillator layer has a thickness distribution, and has a protrusion smaller than the difference between the maximum value and the minimum value of the scintillator layer. The covering member has a shape on the scintillator layer side of the thickness distribution along the film thickness distribution, and at least a part of the columnar crystal excluding the protruding portion and the flattened portion where the protruding portion is flattened. It is in contact with and.
本発明によれば、突出部による画質の低下を抑制しつつ鮮鋭度低下を抑制する放射線検出装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation detection apparatus which suppresses a sharpness fall can be provided, suppressing the fall of the image quality by a protrusion part.
以下に、本発明の各実施形態および実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本発明において、放射線には、X線のみならず、α線、β線、γ線などのX線以外の電磁波も含まれるものとする。 Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, radiation includes not only X-rays but also electromagnetic waves other than X-rays such as α-rays, β-rays, and γ-rays.
図1は、放射線検出装置1aの構成例を模式的に示す断面図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る放射線検出装置1aは、センサ基板11と、シンチレータ層12と、接着層13と、部材14と、反射層16と、反射層保護層16とを有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the
センサ基板11は、光電変換素子112を有する基板である。例えば、センサ基板11は、ガラス基板111と、このガラス基板111の表面に二次元マトリックス状に配列される複数の光電変換素子112と、これら複数の光電変換素子112を覆う保護膜113とを有する。このほか、センサ基板11は、光電変換素子112の電荷の蓄積と放出を切替えるスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動する信号を伝送する配線と、光電変換素子112が蓄積した電荷(電気信号)を取り出す配線とを有する。また、センサ基板11の周縁部には、スイッチング素子を駆動する信号を入力するための複数の駆動電極114と、光電変換素子112から電荷を読み出すための複数の読出電極115とが設けられる。
The
センサ基板11の周縁部に配置される駆動電極114と読出電極115には、それぞれ、フレキシブル配線101が接続される。そして、センサ基板11には、これらのフレキシブル配線101を介して、駆動用回路基板102や読出用回路基板103が接続される。なお、センサ基板11の周縁部には、これらのフレキシブル配線101が接続されるため、後述するシンチレータ層12と、部材14と、反射層16と、反射層保護層16、封止部材17は配置されない。
A
シンチレータ層12は、センサ基板11の一方の表面に配置される。シンチレータ層12は、放射線が入射すると励起して光を発する。説明の便宜上、放射線の入射によりシンチレータ層12が発する光を、シンチレーション光と称する。シンチレータ層12は、複数の柱状結晶121からなる。例えば、シンチレータ層12は、ヨウ化セシウム(CsI)の複数の柱状結晶121からなる。ヨウ化セシウムには、特性の向上(発光効率の向上)のため、賦活剤としてタリウム(Tl)が微量添加されたタリウム活性化ヨウ化セシウムや、ナトリウムが微量添加されたナトリウム活性化ヨウ化セシウムなどが適用される。また、柱状結晶121どうしの間には隙間122が存在する。なお、シンチレータ層12は、複数の柱状結晶121からなり、それらの間に隙間122が存在する構成であればよく、ヨウ化セシウムの柱状結晶からなる構成に限定されない。例えば、シンチレータ層12には、ハロゲン化アルカリを主成分とする材料も適用できる。
The
シンチレータ層12の形成には、蒸着法が適用される。なお、本発明の実施形態では、シンチレータ層12は、センサ基板11とは別に形成されてセンサ基板11に貼り合わせられるのではなく、蒸着法によってセンサ基板11の表面に直接に形成される。蒸着の条件、例えば、センサ基板11の温度、蒸着材料の配置位置、センサ基板11の配置位置などを適宜設定することにより、センサ基板11の表面に柱状結晶121を形成できるとともに、柱状結晶121どうしの間に隙間122を形成できる。シンチレータ層12の表面形状は、蒸着方法によって、例えば図3(a)〜(c)に示すような膜厚分布を有する。シンチレータ層12の膜厚分布は、シンチレータ層12の膜厚の最大値の約10〜20%程度の大きさで発生し得る。すなわち、シンチレータ層12の膜厚分布の最大差(膜厚の最大値と最小値の差)は、シンチレータ層12の膜厚の最大値の約10〜20%程度の大きさで発生し得る。
A vapor deposition method is applied to form the
蒸着の際に柱状結晶121が異常成長すると、異常成長した柱状結晶121の先端部が、その周囲の他の柱状結晶121よりも高くなることがある。その結果、シンチレータ層12の表面には、局所的に突出した突出部123が現れる。このような突出部123は、例えば、蒸着の際に、センサ基板11の表面に存在する不純物やゴミやキズなどの異物や、蒸着材料の加熱時の材料突沸による異物などが成長核となり、柱状結晶121が異常成長することによって現れる。このような突出部123は、シンチレータ層12の表面に対して、シンチレータ層12の膜厚の約5%程度の高さで突出する。すなわち、シンチレータ層12は、膜厚分布を有し、且つ、その膜厚の最大値と最小値の差よりも小さい突出部123を有している。このような突出部123は、生成する放射線画像の画質の低下の原因となることから、以下に説明する被覆部材3を用いて押しつぶして平坦化する。
If the
シンチレータ層12の表面を被覆する被覆部材3は、部材14と反射層16とを含み、好ましくは、更に、基台13と接着層15とを含む。被覆部材3のシンチレータ層12側の表面は、シンチレータ層12の膜厚分布に沿った形状となっており、突出部123が平坦化された平坦化部124の表面と突出部123を除く他の柱状結晶123の少なくとも一部とに接している。また、被覆部材3のシンチレータ層12側の表面は、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する絶縁性の表面が適用される。以下に、被覆部材3が、基台13と、基台13のシンチレータ層12側に配置された反射層16と、基台13と反射層16との間に配置された部材14と、を含む構成について、説明する。
The covering
基台13は、後述する部材14を支持する目的で設置する。例えば、基台13は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリイミド(PI)などの樹脂材料や、カーボン、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などといった、放射線の透過率が高く透湿率が低い材料が適用できる。基台13のシンチレータ層側の表面には、部材14が配置されている。
The
次に、部材14について、図2を用いて説明する。部材14は、板状形状の部材であり、基台13側の表面は平坦形状で、基台13に固定される。基台13側の表面と反対の表面(シンチレータ層12側の表面)は、前述したシンチレータ層12の膜厚分布に沿った表面形状を有する。部材14の表面形状は、シンチレータ層12の膜厚分布を予め計測しておき、計測されたシンチレータ層12の膜厚分布に沿って形成されてもよい。
Next, the
図2に示すように、部材14の厚さDは、シンチレータ層12の膜厚分布の最大差d2、及び、それに対応して形成された部材14の表面形状の最大値と最小値との差d1よりも大きい。シンチレータ層12の層厚に依存するが、部材14の厚さDは、シンチレータ層12の平均膜厚、例えば1mm、以上あれば目的を達成できる。すなわち、部材14は、シンチレータ層12の膜厚分布に応じた膜厚分布を有する。また、部材14は、基台13と同じ材料で一定的に構成されてもよい。
As shown in FIG. 2, the thickness D of the
部材14の材料は、(1)放射線画像に影響が出ない程度に放射線透過性が高い(2)前述のシンチレータ層12の表面形状に沿った表面形状を形成可能(3)後述する反射層や反射層保護層の支持に十分な強度や硬さを備える、といった条件を満足すればよい。これら条件を満足する材料として、例えば、シリコーン樹脂等の熱硬化性プラスチック、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等の熱可塑性プラスチックが好適に用いられる。また、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等のエンジニアリングプラスチック材料が好適に用いられる。また、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や、カーボン板を加工して使用することもできる。
The material of the
また、部材14は、上記(3)を満たす範囲で、圧力印加により変形可能な材料を使用してもよく、その場合には対放射線性能に優れたシリコーンゴム等の材料が好適に適用できる。シリコーンゴム等の変形可能な材料を適用した場合には、予めシンチレータ層12の表面形状に合わせて表面形状を形成しなくても、部材14をシンチレータ層12の表面形状に沿わせて配置することができる。その為、部材14の加工コストを低減できる。
The
放射線検出装置の製造工程の例を、図6(a)〜(c)を用いて説明する。図6(a)の状態では、被覆部材3のシンチレータ層12側の表面は、シンチレータ層12の膜厚分布形状を反映して準備されている。次に図6(b)に示すように、シンチレータ層12の突出部123と被覆部材3を接触させる。そして、図6(c)に示すように被覆部材3とシンチレータ層12を押し当て、シンチレータ層12の突出部123を平坦化して平坦化部124とする。そして、被覆部材3のシンチレータ層12側の表面が、シンチレータ層12の平坦化部124と、平坦化部124を除くシンチレータ層12の表面の一部と接触するように、被覆部材3とシンチレータ層12を押し当てる。その後、封止部材17で被覆部材3を固定する。上記工程を経ることで、目的の構造を得ることができる。
An example of the manufacturing process of the radiation detection apparatus will be described with reference to FIGS. In the state of FIG. 6A, the surface of the covering
反射層16(図4(a)参照)は、シンチレータ層12と対向する位置に配置される。反射層16は、シンチレーション光を反射することにより、センサ基板11の光電変換素子112に入射するシンチレーション光の光量を増加させる。このため、反射層16には、被覆部材3の他の構成要素よりもシンチレーション光の反射率が高い材料が適用される。また、反射層16は、シンチレータ層12への水分の侵入を抑制する防湿層の機能も有していてもよい。さらに、反射層16は、放射線をシンチレータ層12に入射させるため、放射線撮影に影響がない程度に放射線の透過率が高い材料が適用される。このような機能のため、反射層16には、例えば、金属材料、より具体的には、アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)などを用いたシートや板が適用できる。また、酸化チタン(TiO2)等の反射率の高い白色顔料を含有する塗料を塗布形成した絶縁膜や絶縁性のシート等が適用できる。ただし、反射層16は、前述の条件を充足すればよく、これらの材料に限定されない。
The reflective layer 16 (see FIG. 4A) is disposed at a position facing the
金属材料を用いた反射層21(図4(b)参照)は、例えば、蒸着法によって部材14のシンチレータ層12側の表面に、アルミニウムや銀を蒸着させることにより形成される。金属材料を反射層として使用する場合には、シンチレータ層12との接触により金属表面が反応し、反射率が低下する可能性がある。特に、シンチレータ層12表面に形成された突出部123等ではその可能性が高い。その為、金属材料を反射層として使用する場合には、その表面に反射層保護層22を形成することが好ましい。その場合、反射層保護層22は、突出部123を押しつぶしてシンチレータ層12の表面を平坦化するための機能を有する。また、反射層保護層22は、シンチレータ層12と反射層21とが直接接触しないようにする。反射層保護層22は、次の条件を充足する。(1)柱状結晶よりも硬いこと。具体的には、反射層保護層22をシンチレータ層12の突出部123に押し当てた場合に、反射層保護層22が破壊したり穴が開いたりすることなく、突出部123を押しつぶすことができること。(2)放射線撮影に影響がない程度にシンチレーション光の透過率が高いこと。(3)反射層16との密着性が良いこと。(4)シンチレータ層12の側の表面が電気的な絶縁性を有すること。これら(1)〜(4)の条件を充足する材料として、例えば、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)などの樹脂材料の膜や、二酸化ケイ素(SiO2)や窒化ケイ素(SiN)などの無機材料の膜が好適である。より具体的には、シンチレータ層12の材料にヨウ化セシウムが適用される場合には、反射層保護層22には、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足するとともに、電気的な絶縁性を有する材料が適用される。この場合には、これらの条件を充足する材料として、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)が適用できる。ただし、反射層保護層22は、前記(1)〜(4)の条件を充足すればよく、具体的な材料は前記材料に限定されない。
The
図4(b)の構成では、シンチレータ層12の突出部123であるシンチレータ層12の複数の柱状結晶121のうちの少なくとも一部の柱状結晶121の先端部は、被覆部材3の最表面である反射層保護層22に接触している。具体的には、突出部123である異常成長した柱状結晶121の先端部は、反射層保護層22によって押しつぶされて平坦化部124となり、この平坦化部124の表面が反射層保護層22に接触している。反射層保護層22は、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する絶縁性の表面をシンチレータ層12側に有する。
In the configuration of FIG. 4B, the tip of at least some of the
このような構成によれば、反射層保護層22によってシンチレータ層12の突出部123が平坦化される。このため、局所的な突出部123に起因して生じる発光量の不均一を抑制して画質の低下を抑制できる。
According to such a configuration, the protruding
また、図4(b)の構成では、反射層保護層22によってシンチレータ層12の突出部123を押しつぶす構成であるため、反射層21をシンチレータ層12に接触させることなく、反射層21とシンチレータ層12とを接近させることができる。すなわち、反射層21が金属などの電気的な導体である場合には、シンチレータ層12の電気化学的腐食を抑制するため、シンチレータ層12と反射層21とが接触しないようにする。シンチレータ層12の表面に突出部123が存在する場合において、反射層21と突出部123が接触しないようにするためには、反射層21とシンチレータ層12との距離を、突出部123の高さよりも大きくしなければならない。これに対して、本実施形態では、突出部123が反射層保護層22によって押しつぶされるともに、反射層21とシンチレータ層12との間に反射層保護層22が介在する。このような構成であると、反射層21をシンチレータ層12に直接接触させることなく、反射層16をシンチレータ層12に接近させることができる。特に、反射層保護層22の直上に反射層16が配置される構成であると、シンチレータ層12と反射層16とを接触させることなく、これらの距離をさらに小さくできる。
Further, in the configuration of FIG. 4B, the reflective
したがって、このような構成によれば、生成する放射線画像の鮮鋭度(MTF)と検出量子効率(DQE)を向上させることができる。また、撮影する範囲の全域にわたって発光量および鮮鋭度のムラを小さくできる。また、反射層21に金属などの導体が適用される場合であっても、シンチレータ層12の電気化学的腐食が抑制される。
Therefore, according to such a configuration, it is possible to improve the sharpness (MTF) and detection quantum efficiency (DQE) of the generated radiation image. Further, the unevenness of the light emission amount and the sharpness can be reduced over the entire range to be photographed. Moreover, even when a conductor such as a metal is applied to the
さらに、このような構成によれば、シンチレータ層12の突出部123を押しつぶす工程以降において、シンチレータ層12の大気曝露を抑制できるから、シンチレータ層12の特性の劣化を抑制できる。このように、シンチレータ層12の突出部123に起因する画質の低下を抑制しつつ、シンチレータ層12の大気曝露による特性劣化を抑制できる。さらに、シンチレータ層12の突出部123を押しつぶす工程と、シンチレータ層12を保護する保護する各層の形成とを、同じ工程で行うことができる。このため、放射線検出装置1aの製造工程の削減を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
Furthermore, according to such a configuration, since the exposure of the
また、図4(b)の構成では、反射層保護層22はシンチレータ層12よりも硬いから、反射層保護層22にシンチレータ層12の突出部123が接触しても反射層保護層22の損傷が防止される。したがって、シンチレータ層12の突出部123が反射層保護層22を貫通して反射層16と直接接触するが防止される。このため、反射層16が電気的な導体である場合に、シンチレータ層12の突出部123が反射層と接触することによる電気化学的腐食が抑制される。なお、本実施形態では、反射層保護層22の全体が電気的な絶縁性を有する樹脂材料から形成される構成を示すが、このような構成に限定されない。反射層保護層22は、シンチレータ層12の側の表面が電気的な絶縁性を有していればよい。その際、反射層保護層22の層厚が大きいと、シンチレータ層12と反射層21までの距離が大きくなり、鮮鋭度が低下する。反射層保護層22の厚さは、好ましくは30um以下であり、さらに好ましくは15um以下である。
In the configuration of FIG. 4B, the reflective layer
また、反射層16が金属等ではなく、シンチレータ層12との接触により表面状態が変化しない材料であれば、反射層16とシンチレータ層12を直接接触させてもよい。図4(c)に示すように、シンチレータ層12との接触により表面状態が変化しない絶縁材料で構成された反射層23は、柱状結晶121よりも硬く、かつ、シンチレーション光の反射率が高い構成が適用される。例えば、反射層23には、二酸化チタン(TiO2)やアルミナ(Al2O3)やジルコニア(ZrO2)や酸化イットリウム(Y2O3)などといった、白色で光の反射率が高い材料の粉末を含有するシートが適用される。そして、このシートには、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)などの樹脂材料のシートが適用できる。なお、シンチレータ層12の材料にヨウ化セシウムが適用される場合には、反射層23には、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する材料が適用される。この場合には、これらの条件を充足する材料として、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)が適用できる。ただし、反射層23は、前記構成に限定されない。前記のとおり、反射層23は、柱状結晶121よりも硬く、かつ、放射線の透過率およびシンチレーション光の反射率が高い構成であればよく、具体的な材料は限定されない。
Further, if the
このほか、部材14が反射層16の機能を有していてもよい。図4(d)に示すように、反射機能を有する部材24は、TiO2等の白色で光の反射率が高い材料の粉末を含有する樹脂材料が適用できる。すなわち、部材14と反射層16とが同じ材料で構成され得る。なお、シンチレータ層12の材料にヨウ化セシウムが適用される場合には、部材24には、反射層23と同様の条件を充足する材料が適用される。すなわち、部材24には、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する材料が適用される。この場合には、これらの条件を充足する材料として、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)等が適用できる。ただし、部材24は、前記構成に限定されない。前記のとおり、部材24は、柱状結晶121よりも硬く、かつ、放射線の透過率およびシンチレーション光の反射率が高い構成であればよく、具体的な材料は限定されない。
In addition, the
更に、部材14が基台13の機能と反射層16の機能を有していても良い。図4(e)に示すように、支持機能及び反射機能を有する部材25は、TiO2等の白色で光の反射率が高い材料の粉末を含有する樹脂材料が適用できる。すなわち、基台13と部材14と反射層16とが同じ材料で構成され得る。なお、シンチレータ層12の材料にヨウ化セシウムが適用される場合には、部材25には、反射層23と同様の条件を充足する材料が適用される。すなわち、部材25には、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する材料が適用される。この場合には、これらの条件を充足する材料として、ポリエチレン(PE)やポリエチレンテレフタラート(PET)等が適用できる。ただし、部材24は、前記構成に限定されない。前記のとおり、部材25は、柱状結晶121よりも硬く、かつ、放射線の透過率およびシンチレーション光の反射率が高い構成であればよく、具体的な材料は限定されない。
Further, the
<第1の実施例>
次に、本発明の第1の実施例について説明する。まず、蒸着法によって、センサ基板11の一方の表面にシンチレータ層12を形成した。蒸着法により別基板上に形成したシンチレータ層12の中心部の膜厚測定を行った結果、膜厚分布は、図3(a)の分布形状であることを確認した。その時に中心膜厚は600μmであった。また、シンチレータ層12の端部の膜厚は570umであった。また、膜厚の測定後のサンプルのシンチレータ層12の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:ScanningElectronMicroscope)により観察したところ、柱状結晶121の間に隙間122が形成されていることが確認できた。また異常成長した柱状結晶121による突出部123の存在も確認できた。
<First embodiment>
Next, a first embodiment of the present invention will be described. First, the
第1の実施例では、基台13と部材14と反射層16とを有する被覆部材3を作成した。被覆部材3の基台13は、厚さが1mmの炭素繊維強化プラスチック(CFRP)とした。部材14は、厚さが200μmのアクリル樹脂とした。また部材14については、シンチレータ層12と同等の製造条件で形成したシンチレータ層の膜厚分布を予め計測しておき、図2に示すようにその分布を部材14の表面形状に反映させた。反射層16は、部材14の表面形状に沿って形成されている。反射層16は、厚さ50umの酸化チタン(TiO2)含有樹脂フィルムを、部材14の表面に、接着層16を介して接合した。反射層16のシート貼り付けは、真空ラミネート処理にて行った。
In the first example, the covering
その後、シンチレータ層12の膜厚分布と、部材14の表面形状が整合する向きに、シンチレータ層12の上部に被覆部材3を設置した。その際、シンチレータ層12と被覆部材3は接着層を介さずに密着させている。また、シンチレータ層12に存在する突出部123について、反射層16を介して押し潰し、平坦化した平坦化部124とした。これらの処理を行うことで突出部123の高さに起因するシンチレータ層12と反射層16のギャップを解消する。その後、被覆部材3の端部と封止部材17を接続し、接着・固定した。この接続処理によりシンチレータ層12の封止構造を形成する。
Thereafter, the covering
上記工程を経て、放射線検出装置を作製する。作製した放射線検出装置はパネルの中心部、周辺部共に鮮鋭度の優れた画像を提供できる。 A radiation detection apparatus is produced through the above steps. The produced radiation detection apparatus can provide an image with excellent sharpness in both the central portion and the peripheral portion of the panel.
<比較例>
次に、比較例(図5参照)について説明する。本比較例は、第1の実施例に於いて、部材14を使用せずに被覆部材3を形成し、放射線検出装置1bを作製した例である。
<Comparative example>
Next, a comparative example (see FIG. 5) will be described. This comparative example is an example in which the
CFRPで形成された基台13に、接着層15を介して酸化チタン含有樹脂フィルムを用いた反射層16を貼り合わせる。基台13表面は平坦であるため、反射層16の表面も平坦面となる。その後、実施例1と同様の膜厚分布を有するシンチレータ層12の表面に、反射層16表面がシンチレータ層12表面に接触する向きで被覆部材3を設置する。その際、シンチレータ層12の膜厚は、中央部が最大で、周辺部に向かうに従い減少するため、接触箇所はシンチレータ層12の中心近傍のみとなり、周辺部では最大で30um程度のギャップを有する非接触部26が存在する。
A
非接触部26においては、反射層16とシンチレータ層12間の距離が接触部と比較し大きい。その為、シンチレータ層12と反射層16が全面で接触する第1の実施例と比較し、周辺部の鮮鋭度が低下する。
In the
<第2の実施例>
次に、第2の実施例について説明する。第2の実施例は、第1の実施例における部材14がアクリル樹脂に代わり厚さ200umのシリコーンゴムである場合の実施例である。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is an embodiment in which the
本実施例で使用するシリコーンゴムは、熱硬化型のシリコーンゴム(例えば旭化成ワッカー社製 熱硬化型ミラブルシリコーンゴム)を使用する。シリコーンゴムからなる部材14は、シンチレータ層12の膜厚分布に追従して変形する。(即ちシンチレータ層12の中心部では変形量が大きく、周辺部では小さい。)また、局所的に存在する突出部123については、その微細な表面形状には追従して変形しない。その為、突出部123は、第1の実施例と同様、反射層16を介して平坦化させることができる。
As the silicone rubber used in this embodiment, a thermosetting silicone rubber (for example, a thermosetting millable silicone rubber manufactured by Asahi Kasei Wacker) is used. The
第2の実施例では、比較例1の装置と比較して鮮鋭度に優れており、特にパネル周辺部までシンチレータ層12と反射層16が密着している為、パネル周辺部の鮮鋭度に優れている。
In the second embodiment, the sharpness is excellent as compared with the apparatus of Comparative Example 1, and in particular, the
<第3の実施例>
次に、第3の実施例について説明する。第3の実施例では、第1の実施例で使用した部材14の厚さを1mmとし、部材14は基台13とは接続しない。すなわち、第3の実施例では、基台13を用いずに被覆部材3を構成した例である。部材14の片側表面に、第1の実施例と同様に、シンチレータ層12の膜厚分布を反映した形状を予め形成しておき、第1の実施例と同様の方法で反射層を形成する。その後、第1の実施例と同様の方法で放射線検出装置を作製する。作製した放射線検出装置は、第1の実施例で作製したものと同様の鮮鋭度特性を示す。また第1の実施例の放射線検出装置と比較して、部材・製造を削減できるためコスト的に有利である。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, the thickness of the
<放射線検出システム>
次に、放射線検出システム6000の実施形態について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施形態に係る放射線検出システム6000の構成例を模式的に示す図である。本発明の実施形態に係る放射線検出システム6000には、本発明の各実施形態に係る放射線検出装置が適用される。
<Radiation detection system>
Next, an embodiment of the
図7に示すように、X線チューブ6050で発生したX線6060(放射線)は、被検者6061の撮影対象部位6062を透過し、放射線検出装置1a〜1dに入射する。この入射したX線には被検者6061の体内部の情報が含まれている。X線の入射に対応してシンチレータ層12が発光し、これをセンサ基板11の光電変換素子112が光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ6070により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ6080で観察できる。
As shown in FIG. 7, the X-ray 6060 (radiation) generated in the
また、この情報は電話、LAN、インターネットなどのネットワーク6090等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどの表示手段となるディスプレイ6081に表示できる。もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができる。そのため、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ6100によりフィルム6110に記録することもできる。
Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission processing means such as a
以上、本発明の実施形態および実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、前記実施形態および実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were described in detail with reference to drawings, the said embodiment and Example only showed the specific example in implementation of this invention. The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples. The present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof, and these are also included in the technical scope of the present invention.
本発明の放射線検出装置は、医療用の放射線検出装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析・検査用途の装置への応用が可能である。 The radiation detection apparatus according to the present invention can be applied to a medical radiation detection apparatus or a non-medical analysis / inspection apparatus using radiation, such as a nondestructive inspection apparatus.
1a、1b 放射線検出装置
3 被覆部材
11 センサ基板
111 ガラス基板
112 光電変換素子
113 保護膜
12 シンチレータ層
121 柱状結晶
122 隙間
123 突出部
13 基台
14 部材
15 接着層
16、21、23 反射層
17 封止部材
22、24、25 反射層保護層
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複数の柱状結晶を有し、前記センサ基板の一方の表面に配置されるシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の表面を被覆する被覆部材と、
を有し、
前記シンチレータ層は、膜厚分布を有し、且つ、前記シンチレータ層の膜厚の最大値と最小値の差よりも小さい突出部を有し、
前記被覆部材は、前記シンチレータ層側の表面が前記膜厚分布に沿った形状を有し、前記突出部が平坦化された平坦化部と前記突出部を除く他の柱状結晶の少なくとも一部とに接していることを特徴とする放射線検出装置。 A sensor substrate having a photoelectric conversion element;
A scintillator layer having a plurality of columnar crystals and disposed on one surface of the sensor substrate;
A covering member that covers the surface of the scintillator layer;
Have
The scintillator layer has a film thickness distribution, and has a protrusion smaller than the difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness of the scintillator layer,
The covering member has a shape in which the surface on the scintillator layer side conforms to the film thickness distribution, and a flattened portion in which the protruding portion is flattened, and at least a part of other columnar crystals excluding the protruding portion, A radiation detection apparatus that is in contact with
前記被覆部材は、前記反射層と前記シンチレータ層との間に反射層保護層を更に含み、
前記反射層保護層は、モース硬度が3以上とショア硬さがD24以上の少なくとも一方を充足する絶縁性の表面を前記シンチレータ層側に有することを特徴とする請求項3又は4に記載の放射線検出装置。 The reflective layer is made of a metal material,
The covering member further includes a reflective layer protective layer between the reflective layer and the scintillator layer,
The radiation according to claim 3 or 4, wherein the reflective layer protective layer has an insulating surface on the scintillator layer side that satisfies at least one of a Mohs hardness of 3 or more and a Shore hardness of D24 or more. Detection device.
前記放射線検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と、
を有することを特徴とする放射線検出システム。 The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 9,
Signal processing means for processing signals obtained by the radiation detection device;
A radiation detection system comprising:
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US11428824B2 (en) | 2019-04-09 | 2022-08-30 | Ymit Co., Ltd. | Scintillator module, scintillator sensor unit, and manufacturing method |
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2017
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