JP2020097669A - Manufacturing method for scintillator - Google Patents

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To provide a technique advantageous for suppressing a bright burn effect and improving quality of a scintillator.SOLUTION: A manufacturing method for a scintillator includes: a process of preparing a material supply source containing a cesium iodide material and a copper material; and a vapor deposition process of using the material supply source to form a scintillator on a substrate. In the vapor deposition process, the cesium iodide material is melted in the material supply source and heated to a temperature lower than a melting point of the copper material, and copper iodide generated by a reaction of the copper material and the cesium iodide material is vaporized along with the melted cesium iodide material, so that a scintillator containing cesium iodide and copper is formed on the substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シンチレータの製造方法に関する。 The present invention relates to a scintillator manufacturing method.

放射線撮像装置において、放射線をシンチレータによって光に変換し、光電変換素子を用いてその光を検出するように構成されているものがある。放射線が照射されたことに応じてシンチレータの特性が変動してしまう場合があり、このような現象は「ブライトバーン」とも称される。特許文献1には、ブライトバーンを抑制するために、アルカリ金属のヨウ化物を母材とし、シンチレータの発光効率を向上させるための賦活剤を含有するシンチレータに、一価の陽イオンとなる原子をさらに含有させることが示されている。 Some radiation imaging devices are configured to convert radiation into light with a scintillator and detect the light with a photoelectric conversion element. The characteristics of the scintillator may change depending on the irradiation of radiation, and such a phenomenon is also called “bright burn”. In Patent Document 1, in order to suppress bright burn, an atom that becomes a monovalent cation is added to a scintillator containing an alkali metal iodide as a base material and an activator for improving the luminous efficiency of the scintillator. It has been shown to further contain.

特開2016−88988号公報JP, 2016-88988, A

特許文献1には、母材化合物、賦活剤化合物、および、一価の陽イオンを形成し得る原子を含む化合物を、それぞれ別の蒸着源に収容し加熱することによって、支持体にシンチレータを形成することが示されている。一価の陽イオンとなる原子は、シンチレータの母材化合物とは別の蒸着源から供給されるため、シンチレータ中に添加する濃度や、膜厚方向での濃度の均一性の制御が煩雑となる可能性がある。 In Patent Document 1, a base material compound, an activator compound, and a compound containing an atom capable of forming a monovalent cation are housed in different vapor deposition sources and heated to form a scintillator on a support. Has been shown to do. Since the atoms that become monovalent cations are supplied from a vapor deposition source that is different from the scintillator base material compound, it becomes complicated to control the concentration added to the scintillator and the uniformity of concentration in the film thickness direction. there is a possibility.

本発明は、ブライトバーンの抑制およびシンチレータの品質の向上に有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique that is advantageous for suppressing bright burn and improving scintillator quality.

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係るシンチレータの製造方法は、ヨウ化セシウム原料と銅原料とを含む材料供給源を準備する工程と、材料供給源を用いて基板にシンチレータを形成する蒸着工程と、を含み、蒸着工程において、材料供給源は、ヨウ化セシウム原料が溶解し、かつ、銅原料の融点よりも低い温度に加熱され、銅原料とヨウ化セシウム原料との反応によって生成されるヨウ化銅が、溶解したヨウ化セシウム原料と共に蒸発することによって、基板にヨウ化セシウムおよび銅を含むシンチレータが形成されることを特徴とする。 In view of the above problems, the method of manufacturing a scintillator according to an embodiment of the present invention, a step of preparing a material supply source containing a cesium iodide raw material and a copper raw material, and forming the scintillator on the substrate using the material supply source In the vapor deposition step, the material supply source is formed by the reaction between the copper raw material and the cesium iodide raw material, in which the cesium iodide raw material is melted and heated to a temperature lower than the melting point of the copper raw material. The copper iodide thus formed is vaporized together with the dissolved cesium iodide raw material to form a scintillator containing cesium iodide and copper on the substrate.

上記手段によって、ブライトバーンの抑制およびシンチレータの品質の向上に有利な技術を提供する。 By the above means, a technique advantageous in suppressing bright burn and improving the quality of the scintillator is provided.

シンチレータを形成する装置の例を示す図。The figure which shows the example of the apparatus which forms a scintillator. シンチレータに銅を添加する方法を示す図。The figure which shows the method of adding copper to a scintillator. ブライトバーンの評価方法の例を示す図。The figure which shows the example of the evaluation method of bright burn. 本実施例および比較例のシンチレータの特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the scintillator of a present Example and a comparative example.

以下、本発明に係るシンチレータの製造方法の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども含みうる。 Specific embodiments of the scintillator manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations across a plurality of drawings. Therefore, common configurations will be described with reference to a plurality of drawings, and description of configurations having common reference numerals will be appropriately omitted. The radiation in the present invention includes, in addition to α-rays, β-rays, γ-rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radiation decay, beams having similar or higher energy such as X-rays. It may include rays, particle rays, cosmic rays, and the like.

図1〜4を参照して、本発明の実施形態におけるシンチレータの製造方法について説明する。図1は、本発明の実施形態におけるシンチレータを形成するための蒸着装置100の構成例を示す図である。蒸着装置100は、真空排気が可能なチャンバ109の中に、シンチレータを形成するための材料供給源が貯留された蒸発部101a、101b(例えば、るつぼ)、シンチレータが形成される基板107を支持するための支持部108を含む。支持部108は、図1に示されるように、蒸着中、基板107を回転させてもよい。 A method of manufacturing a scintillator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a vapor deposition device 100 for forming a scintillator according to an embodiment of the present invention. The vapor deposition device 100 supports evaporation parts 101a and 101b (for example, a crucible) in which a material supply source for forming a scintillator is stored and a substrate 107 on which a scintillator is formed in a chamber 109 capable of being evacuated. The support part 108 for is included. The support 108 may rotate the substrate 107 during vapor deposition, as shown in FIG.

蒸発部101aに貯留される材料供給源は、シンチレータの母材となるハロゲン化アルカリ原料とシンチレータに添加される金属原料とを含む。本実施形態において、ハロゲン化アルカリ原料として、ヨウ化セシウム原料102が用いられる。ハロゲン化アルカリ原料は、ヨウ化セシウム原料に限られるものではなく、ハロゲン化アルカリ原料として、例えば、ヨウ化ナトリウムや、ヨウ化カリウム、臭化セシウムなどの、針状(柱状)結晶が形成可能な他の原料が用いられてもよい。さらに、本実施形態において、金属原料として銅(銅原料103)が用いられる。つまり、本実施形態において、材料供給源は、ヨウ化セシウム原料102と銅原料103とを含む。金属原料は、銅に限られることはなく、金属原料として、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、水銀などが用いられてもよい。 The material supply source stored in the evaporation unit 101a includes an alkali halide raw material as a base material of the scintillator and a metal raw material added to the scintillator. In this embodiment, the cesium iodide raw material 102 is used as the alkali halide raw material. The alkali halide raw material is not limited to the cesium iodide raw material, and needle-shaped (columnar) crystals such as sodium iodide, potassium iodide, and cesium bromide can be formed as the alkali halide raw material. Other raw materials may be used. Further, in the present embodiment, copper (copper raw material 103) is used as the metal raw material. That is, in this embodiment, the material supply source includes the cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103. The metal raw material is not limited to copper, and gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, mercury, or the like may be used as the metal raw material.

ヨウ化セシウム原料102と銅原料103とを含む材料供給源が貯留された蒸発部101aとは別の蒸発部101bには、発光中心として働き、発光効率を向上させるための賦活剤原料が貯留される。換言すると、図1に示されるように、ヨウ化セシウム原料102と銅原料103とを含む材料供給源のほかに、賦活剤原料を含む別の材料供給源が準備される。本実施形態において、賦活剤原料としてタリウムを含むヨウ化タリウム原料104が用いられる。賦活剤は、タリウムに限られることはなく、賦活剤として、例えば、ユウロピウムやインジウムなどが用いられてもよい。この場合、賦活剤原料として、ヨウ化ユウロピウムやヨウ化インジウムなどが用いられてもよい。また、シンチレータの母材が、臭化セシウムである場合、臭化タリウムや臭化ユウロピウム、臭化インジウムなどが用いられてもよい。シンチレータ中において、母材であるヨウ化セシウムに対して、ヨウ化タリウムが0.1〜5モル%程度含まれることによって、十分な発光が得られうる。 An evaporating portion 101b, which is different from the evaporating portion 101a in which a material supply source including a cesium iodide raw material 102 and a copper raw material 103 is stored, stores an activator raw material that functions as a luminescence center and improves the luminous efficiency. It In other words, as shown in FIG. 1, in addition to the material supply source containing the cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103, another material supply source containing the activator raw material is prepared. In this embodiment, thallium iodide raw material 104 containing thallium is used as the activator raw material. The activator is not limited to thallium, and, for example, europium or indium may be used as the activator. In this case, europium iodide, indium iodide, or the like may be used as the activator raw material. When the base material of the scintillator is cesium bromide, thallium bromide, europium bromide, indium bromide or the like may be used. In the scintillator, thallium iodide is contained in an amount of about 0.1 to 5 mol% with respect to cesium iodide as a base material, whereby sufficient light emission can be obtained.

本実施形態において、シンチレータに添加する添加物の原料として、銅原料103が蒸発部101aに貯留される材料供給源に含まれることを上述した。この銅原料103について説明する。銅原料103は、例えば、粒状、ブロック状、メッシュ状、ワイヤ状の銅でありうる。また、銅原料103は、蒸着時において、表面積が一定となるように蒸発部101aに充填される。つまり、ヨウ化セシウム原料が、蒸着のために加熱され溶解したときに、溶解したヨウ化セシウム原料102と銅原料103との接触面積が一定に保たれるように、金属材料の形状および材料が、それぞれ選択される。 In the present embodiment, it has been described above that the copper raw material 103 is included in the material supply source stored in the evaporation unit 101a as the raw material of the additive added to the scintillator. The copper raw material 103 will be described. The copper raw material 103 can be, for example, granular, block-shaped, mesh-shaped, or wire-shaped copper. Further, the copper raw material 103 is filled in the evaporation portion 101a so that the surface area is constant during vapor deposition. That is, when the cesium iodide raw material is heated and melted for vapor deposition, the shape and material of the metal material are set so that the contact area between the dissolved cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103 is kept constant. , Respectively selected.

次に、基板107にシンチレータを形成する蒸着工程について説明する。図2(a)〜2(d)は、蒸着工程おいて、シンチレータに添加物として銅、より具体的には、ハロゲン化金属であるヨウ化銅が添加される際に想定されるメカニズムについて説明する図である。 Next, a vapor deposition process for forming a scintillator on the substrate 107 will be described. FIGS. 2(a) to 2(d) explain the mechanism assumed when copper, more specifically, copper iodide, which is a metal halide, is added to the scintillator in the vapor deposition process. FIG.

まず、図2(a)に示されるように、蒸発部101a内の材料供給源を加熱する。このとき、材料供給源は、ヨウ化セシウム原料102が溶解し、かつ、銅原料103の融点よりも低い温度に加熱される。具体的には、ヨウ化セシウム原料102が621℃で溶解し、融液となる。一方、銅の融点は1085℃と、ヨウ化セシウムの融点よりも高いため、銅原料103は、溶解したヨウ化セシウム原料102の中で固体の状態で存在する。 First, as shown in FIG. 2A, the material supply source in the evaporation unit 101a is heated. At this time, the material supply source is heated to a temperature at which the cesium iodide raw material 102 is dissolved and which is lower than the melting point of the copper raw material 103. Specifically, the cesium iodide raw material 102 melts at 621° C. to form a melt. On the other hand, since the melting point of copper is 1085° C., which is higher than the melting point of cesium iodide, the copper raw material 103 exists in a solid state in the dissolved cesium iodide raw material 102.

次いで、図2(b)に示されるように、銅原料103の表面部分と溶解したヨウ化セシウム原料102との反応によって、ヨウ化銅110が生成される。銅原料103の表面部分で生成されたヨウ化銅110の融点は605℃であり、ヨウ化セシウム原料102の融点よりも低い。このため、ヨウ化銅110は、図2(c)に示されるように、溶解したヨウ化セシウム原料102と共に蒸発し、基板107にヨウ化セシウムおよび銅を含むシンチレータが形成される。さらに、図2(d)に示されるように、銅原料103の表面で新たにヨウ化銅110が生成され、図2(b)に示される状態に戻る。この図2(b)〜2(d)のサイクルが繰り返されることによって、基板107上に形成されるヨウ化セシウムを母材とするシンチレータに、一定量ずつヨウ化銅が添加されることとなる。 Next, as shown in FIG. 2B, the reaction of the surface portion of the copper raw material 103 with the dissolved cesium iodide raw material 102 produces copper iodide 110. The melting point of the copper iodide 110 generated on the surface portion of the copper raw material 103 is 605° C., which is lower than the melting point of the cesium iodide raw material 102. Therefore, as shown in FIG. 2C, the copper iodide 110 is evaporated together with the dissolved cesium iodide raw material 102, and a scintillator containing cesium iodide and copper is formed on the substrate 107. Further, as shown in FIG. 2D, copper iodide 110 is newly generated on the surface of the copper raw material 103, and the state shown in FIG. 2B is restored. By repeating the cycle of FIGS. 2B to 2D, copper iodide is added to the scintillator having cesium iodide as a base material formed on the substrate 107 in constant amounts. ..

シンチレータに添加される銅の濃度は、後述する実施例のように数10ppm程度と非常に低濃度で効果が得られる。つまり、銅原料103の表面で生成するヨウ化銅は、少量である。また、後述する実施例において、用いる銅原料103の蒸着前後の重量変化が、計測限界以下であった。このため、基板107にシンチレータを形成する蒸着工程において、銅原料103の外形は実質的にほとんど変化しないと考えられ、溶解したヨウ化セシウム原料102と銅原料103との接触面積は、一定に保たれていると考えられる。 As for the concentration of copper added to the scintillator, the effect can be obtained at a very low concentration of about several tens of ppm as in Examples described later. That is, the amount of copper iodide generated on the surface of the copper raw material 103 is small. Further, in Examples described later, the weight change of the used copper raw material 103 before and after vapor deposition was below the measurement limit. Therefore, in the vapor deposition step of forming the scintillator on the substrate 107, the outer shape of the copper raw material 103 is considered to be substantially unchanged, and the contact area between the molten cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103 is kept constant. It is considered to be dripping.

この蒸着工程において、ヨウ化セシウム原料102と銅原料103との接触面積を一定に保つため、銅原料103が、溶解したヨウ化セシウム原料102の中に配されるように、ヨウ化セシウム原料102の量や銅原料103の量および形状が決められてもよい。また、蒸着工程において、基板107と蒸発部101aとの間に設けられたシャッター(不図示)を操作することによって、シンチレータの成膜の開始および終了を行う場合がある。この場合、溶解したヨウ化セシウム原料102から銅原料103が露出する前に、シャッターを閉じ成膜を終了してもよい。つまり、蒸着工程において、蒸発部101a中の材料供給源に含まれる銅原料103が、溶解したヨウ化セシウム原料102から露出しないように、シンチレータの蒸着を行ってもよい。 In this vapor deposition step, in order to keep the contact area between the cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103 constant, the copper cesium raw material 103 is disposed in the molten cesium iodide raw material 102 so that the cesium iodide raw material 102 is distributed. And the amount and shape of the copper raw material 103 may be determined. In addition, in the vapor deposition step, the film formation of the scintillator may be started and ended by operating a shutter (not shown) provided between the substrate 107 and the evaporation unit 101a. In this case, the shutter may be closed to complete the film formation before the copper raw material 103 is exposed from the dissolved cesium iodide raw material 102. That is, in the vapor deposition step, the scintillator may be vapor deposited so that the copper raw material 103 included in the material supply source in the evaporation unit 101a is not exposed from the dissolved cesium iodide raw material 102.

本実施形態において、銅原料103とヨウ化セシウム原料102との接触面積を一定に維持することができるため、蒸着中に生成して蒸発するヨウ化銅110の量を一定に保つことが可能となる。このため、形成されたシンチレータに含まれる銅の濃度が、膜厚方向に一定となる。つまり、本実施形態に示される方法を用いることによって、シンチレータの膜厚方向において、所望の均一な濃度の金属の添加を行うことができる。 In the present embodiment, since the contact area between the copper raw material 103 and the cesium iodide raw material 102 can be kept constant, the amount of copper iodide 110 generated and evaporated during vapor deposition can be kept constant. Become. Therefore, the concentration of copper contained in the formed scintillator becomes constant in the film thickness direction. That is, by using the method shown in the present embodiment, it is possible to add a metal having a desired uniform concentration in the film thickness direction of the scintillator.

実施例を後述するが、銅原料103の表面積とヨウ化セシウム原料102の充填量を変化させて、蒸着実験を行った。この結果、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値が3.4以上、また、銅原料の表面積が1200mm以上で、ブライトバーン評価値が明確に低減され、特性が大幅に改善されることを見出した。このときのシンチレータの分解能特性や輝度特性は、銅を添加しない場合とほぼ同等であった。 Although an example will be described later, a vapor deposition experiment was performed by changing the surface area of the copper raw material 103 and the filling amount of the cesium iodide raw material 102. As a result, the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 is 3.4 or more, and the surface area of the copper raw material is 1200 mm 2 or more, and the bright burn evaluation value is Was clearly reduced and the characteristics were significantly improved. The resolution characteristics and the brightness characteristics of the scintillator at this time were almost the same as those when copper was not added.

また、蒸着工程において、蒸発部101b中の材料供給源からの蒸着と同時に、蒸発部101b中の材料供給源から賦活剤の原料としてヨウ化タリウム原料104を蒸発させる。これによって、シンチレータに賦活剤としてタリウムが添加される。さらに、蒸着工程でシンチレータを形成した後に、シンチレータを覆うように、パリレンやフッ素樹脂、TEOS膜などの保護膜が形成されてもよい。保護膜は、スプレー法、塗布法、CVD法などの各種コーティング法を用いて形成することが可能である。 In the vapor deposition step, at the same time as the vapor deposition from the material supply source in the evaporation unit 101b, the thallium iodide raw material 104 as the activator raw material is vaporized from the material supply source in the evaporation unit 101b. As a result, thallium is added to the scintillator as an activator. Furthermore, after forming the scintillator in the vapor deposition step, a protective film such as parylene, a fluororesin, or a TEOS film may be formed so as to cover the scintillator. The protective film can be formed by using various coating methods such as a spray method, a coating method, and a CVD method.

次に、図3(a)、3(b)を用いて、放射線が照射されたことに応じてシンチレータの特性が変動してしまうブライトバーンの評価方法について説明する。図3(b)に示されるように、ここでは、基板107に蒸着されたシンチレータ301を、複数の光電変換素子が配列されたセンサ基板(センサ部)302に貼り合わせた放射線検出装置APについて、ブライトバーンの評価を行う。シンチレータ301は、放射線を受けて光(シンチレーション光)を発生し、この光はセンサ基板302によって検出される。放射線検出装置APは、このような構成によって放射線を検出可能とする。 Next, a method for evaluating bright burn in which the characteristics of the scintillator fluctuate according to the irradiation of radiation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3B, here, with respect to the radiation detection apparatus AP in which the scintillator 301 deposited on the substrate 107 is attached to the sensor substrate (sensor unit) 302 in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, Brightburn is evaluated. The scintillator 301 receives radiation to generate light (scintillation light), and this light is detected by the sensor substrate 302. The radiation detection apparatus AP can detect radiation with such a configuration.

図3(a)は、放射線検出装置AP上に放射線遮蔽材303を配置した状態を示す。図3(a)において、シンチレータ301のうち、放射線遮蔽材303で覆われていない部分を「露出部分311」と示し、放射線遮蔽材303で覆われた部分を「被覆部分321」と示す。この状態で放射線検出装置APに対して放射線を照射した場合、露出部分311には放射線が入射し、被覆部分321には放射線が入射しない。ここで、放射線照射の終了後において、露出部分311と被覆部分321との間で、特性(感度や放射線から光への変換効率など)の差(ブライトバーン)が生じる場合がある。 FIG. 3A shows a state in which the radiation shielding material 303 is arranged on the radiation detecting device AP. In FIG. 3A, a portion of the scintillator 301 not covered with the radiation shielding material 303 is shown as an “exposed portion 311”, and a portion covered with the radiation shielding material 303 is shown as a “covered portion 321”. When the radiation detection apparatus AP is irradiated with radiation in this state, the radiation is incident on the exposed portion 311 and the radiation is not incident on the covered portion 321. Here, after the irradiation of radiation, a difference (bright burn) in characteristics (sensitivity, conversion efficiency from radiation to light, etc.) may occur between the exposed portion 311 and the covered portion 321.

ブライトバーンの評価は、比較的大きい放射線強度(線量)の放射線を照射して、いわゆる「焼付け」を行った後に、比較的小さい放射線強度の放射線を照射したときのシンチレータ301の輝度を計測することで行われる。本明細書において、ブライトバーンの評価値BB(t)は、
BB(t)≡{a(t)/b(t)}/{a(0)/b(0)}−1・・・(1)
ここで、
a(0):焼付け前の露出部分311の輝度値(単位体積当たり(以下同様))
b(0):焼付け前の被覆部分321の輝度値
a(t):焼付け後、時間t経過後の露出部分311の輝度値
b(t):焼付け後、時間t経過後の被覆部分321の輝度値
で表される。
Brightburn is evaluated by measuring the brightness of the scintillator 301 when a comparatively large radiation intensity (dose) is irradiated and a so-called “baking” is performed and then a comparatively small radiation intensity is irradiated. Done in. In this specification, the Brightburn evaluation value BB(t) is
BB(t)≡{a(t)/b(t)}/{a(0)/b(0)}-1...(1)
here,
a(0): brightness value of exposed portion 311 before baking (per unit volume (the same applies below))
b(0): Luminance value of the coated portion 321 before baking a(t): Luminance value of the exposed portion 311 after the time t has elapsed after baking b(t): The luminance value of the covered portion 321 after the time t elapsed after baking It is represented by a brightness value.

(1)式において、a(0)/b(0)は、焼付け前の露出部分311と被覆部分321との間の輝度値の比を表す。ここでは、シンチレータ301の輝度分布は、露出部分311および被覆部分321間で均一であり、
a(0)/b(0)=1、
が成立するものとする。
In the equation (1), a(0)/b(0) represents the ratio of the brightness value between the exposed portion 311 and the coated portion 321 before baking. Here, the brightness distribution of the scintillator 301 is uniform between the exposed portion 311 and the covered portion 321,
a(0)/b(0)=1,
Shall hold.

図3(a)に示される状態で、放射線遮蔽材303を設置して焼付けを行った後に放射線遮蔽材303を除去する。次いで、図3(b)に示される状態で、焼付けから時間t経過後の露出部分311と被覆部分321との輝度値をそれぞれ測定してa(t)/b(t)を求めた。 In the state shown in FIG. 3A, the radiation shielding material 303 is installed and baked, and then the radiation shielding material 303 is removed. Next, in the state shown in FIG. 3B, the luminance values of the exposed portion 311 and the coated portion 321 after the time t has elapsed from the baking were measured to obtain a(t)/b(t).

ここで、前述のブライトバーンが生じている場合、
a(t)/b(t)>1
が成立することとなり、
BB(t)>0
となる。一方、ブライトバーンが抑制ないし低減されている場合には、
BB(t)≒0、
となる。即ち、評価値BB(t)が小さいほどブライトバーンが抑制ないし低減されており、シンチレータ301の品質が良好であるといえる。
Here, if the above-mentioned bright burn occurs,
a(t)/b(t)>1
Is established,
BB(t)>0
Becomes On the other hand, if bright burn is suppressed or reduced,
BB(t)≈0,
Becomes That is, it can be said that the smaller the evaluation value BB(t), the more suppressed or reduced the bright burn, and the better the quality of the scintillator 301.

ブライトバーンの評価値BB(t)が大きい場合、ある撮影で得られる信号に、その直前の撮影で得られた信号が重畳されることとなりうる。このことは、撮影によって得られた画像に残像やアーチファクトなどをもたらす場合があり、画像の品質の低下の原因ともなりうる。このことは、例えば放射線撮影を連続して行う場合(いわゆる連続撮影を行う場合)に顕著に現れうる。 When the bright burn evaluation value BB(t) is large, the signal obtained in a certain shooting may be superimposed on the signal obtained in a certain shooting. This may cause an afterimage or an artifact in an image obtained by shooting, and may cause deterioration in image quality. This can be remarkable when, for example, radiography is continuously performed (so-called continuous radiography is performed).

ここで、ブライトバーンの評価値BB(t)の目標値が、センサ基板302上の光電変換素子におけるノイズ(暗電流に起因するノイズ成分、いわゆるダークノイズ。)に比べて充分に小さい場合(例えば、1/10以下の場合)、焼付け後の露出部分311および被覆部分321の輝度値の変化量は該ノイズに埋もれて区別しにくくなるといえる。そのため、一般的に用いられるセンサ基板302上の光電変換素子のS/N比を30dBとした場合(20×log10(S/N)=30、即ち、S/N≒33の場合)、ブライトバーンの評価値BB(t)の目標値として0.3%以下が設定されてもよい。 Here, when the target value of the bright burn evaluation value BB(t) is sufficiently smaller than the noise (noise component caused by dark current, so-called dark noise) in the photoelectric conversion element on the sensor substrate 302 (for example, , 1/10 or less), it can be said that the amount of change in the brightness value of the exposed portion 311 and the covering portion 321 after baking is buried in the noise and difficult to distinguish. Therefore, when the S/N ratio of the photoelectric conversion element on the sensor substrate 302 that is generally used is set to 30 dB (20×log 10 (S/N)=30, that is, S/N≈33), bright A target value of the burn evaluation value BB(t) may be set to 0.3% or less.

以下に、本実施形態の実施例および比較例について説明する。シンチレータ301の分解能特性は、国際規格に準拠する線質RQA5を用いて、エッジ法に基づく空間周波数2LP/mm(本/mm)でのMTF(Modulation Transfer Function)の評価を行った。シンチレータ301の輝度特性は、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)などの受光素子や、フラットパネルディテクタ、カメラなどの光検出器で評価可能である。本実施形態において、輝度特性は、シンチレータ301の成膜面をCMOS光検出器にFOP(Fiber Optic Plate)を介して密着させ、国際規格の線質RQA5に準ずる放射線を照射し、CMOS光検出器によって得られた出力値を用いて評価した。シンチレータ301の化学組成は、例えば、蛍光X線分析や誘導結合プラズマ分析(ICP)によって評価可能である。また、シンチレータ301の結晶性は、例えば、X線回折分析で評価可能である。 Hereinafter, examples and comparative examples of this embodiment will be described. As for the resolution characteristics of the scintillator 301, MTF (Modulation Transfer Function) at a spatial frequency of 2 LP/mm (pieces/mm) based on the edge method was evaluated using a quality RQA5 conforming to international standards. The brightness characteristics of the scintillator 301 can be evaluated by a light receiving element such as CCD (charge coupled device) or CMOS (complementary metal oxide film semiconductor), or a photodetector such as a flat panel detector or a camera. In the present embodiment, the luminance characteristic is that the film formation surface of the scintillator 301 is brought into close contact with the CMOS photodetector via a FOP (Fiber Optic Plate), and radiation corresponding to the radiation quality RQA5 of the international standard is applied to the CMOS photodetector. It evaluated using the output value obtained by. The chemical composition of the scintillator 301 can be evaluated by, for example, fluorescent X-ray analysis or inductively coupled plasma analysis (ICP). The crystallinity of the scintillator 301 can be evaluated by, for example, X-ray diffraction analysis.

また、ブライトバーンの評価は、まず、図3(a)の状態(放射線遮蔽材303を配した状態)で、放射線照射条件として、管電圧80kVかつ線量2.9mGyとして、シンチレータ301に対して放射線の照射(焼付け)を行った。その後、放射線遮蔽材303を除去し、焼付け後から2.5分経過後、10分経過後、および、30分経過後のそれぞれについて、管電圧70kVかつ線量2μGyとして、0.6mm厚の銅板を介してシンチレータ301に放射線を照射した。これによって、ブライトバーンの評価値BB(2.5)、BB(10)およびBB(30)をそれぞれ取得した。 In the evaluation of bright burn, first, in the state of FIG. 3A (the state in which the radiation shielding material 303 is arranged), the radiation voltage is 80 kV and the dose is 2.9 mGy. Was irradiated (baked). After that, the radiation shielding material 303 is removed, and after each of 2.5 minutes, 10 minutes, and 30 minutes after baking, the tube voltage is 70 kV and the dose is 2 μGy. The scintillator 301 was irradiated with the radiation. Thereby, the evaluation values BB(2.5), BB(10), and BB(30) of Brightburn were obtained.

ここでは、まず、比較例から説明する。 Here, first, a comparative example will be described.

比較例1
まず、材料供給源として340gのヨウ化セシウム原料102を準備し、蒸発部101a(タンタル製、円筒型)に充填した。また、賦活剤の材料供給源としてヨウ化タリウム原料104を準備し、蒸発部101b(タンタル製、円筒型)に充填した。これらの蒸発部101a、101bを、蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した。また、支持部108を介して基板107を、チャンバ109内の所定の位置に配した。基板107には、シリコン基板にアルミニウム反射層を厚さ200nm、二酸化ケイ素を厚さ100nm積層したものを用いた。
Comparative Example 1
First, 340 g of the cesium iodide raw material 102 was prepared as a material supply source, and was filled in the evaporation unit 101a (made of tantalum, cylindrical type). Further, thallium iodide raw material 104 was prepared as a material supply source for the activator, and was filled in the evaporation unit 101b (made of tantalum, cylindrical type). These evaporation units 101a and 101b were arranged at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition device 100. In addition, the substrate 107 was placed at a predetermined position in the chamber 109 via the support portion 108. As the substrate 107, used was a silicon substrate on which an aluminum reflective layer having a thickness of 200 nm and silicon dioxide having a thickness of 100 nm were laminated.

材料供給源が充填された蒸発部101a、101b、基板107を蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した後、蒸着装置100のチャンバ109内を0.01Pa以下になるまで真空排気した。次いで、各々の蒸発部101a、101bに電流を徐々に流して材料供給源を加熱し、設定温度および出力に達したところで、基板107と蒸発部101a、101bとの間に設けられたシャッター(不図示)を開けることによって、シンチレータの形成(蒸着)を開始した。このとき、基板温度を80℃、基板回転速度は毎分60回転とした。基板温度を140℃まで徐々に上昇させながら成膜を行い、材料供給源(ヨウ化セシウム原料102およびヨウ化タリウム原料104)が無くなる前にシャッターを閉じ、成膜を終了した。基板107と蒸発部101a、101bとを室温まで冷却した後、基板107を取り出した。 After the evaporation parts 101a and 101b filled with the material supply source and the substrate 107 are arranged at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100, the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100 is evacuated to a pressure of 0.01 Pa or less. .. Then, a current is gradually passed through each of the evaporation units 101a and 101b to heat the material supply source, and when a preset temperature and output are reached, a shutter (not opened) provided between the substrate 107 and the evaporation units 101a and 101b. The formation (deposition) of the scintillator was started by opening (shown). At this time, the substrate temperature was 80° C. and the substrate rotation speed was 60 rpm. Film formation was performed while gradually raising the substrate temperature to 140° C., and the shutter was closed before the material supply sources (cesium iodide raw material 102 and thallium iodide raw material 104) were exhausted, and film formation was completed. After cooling the substrate 107 and the evaporation units 101a and 101b to room temperature, the substrate 107 was taken out.

形成された比較例1のシンチレータを走査型電子顕微鏡で観察し、針状結晶群の形成を確認した。また、比較例1のシンチレータの膜厚は、795μmであった。ICP分析より、比較例1のシンチレータのセシウムに対するタリウム濃度は0.57モル%であった。 The formed scintillator of Comparative Example 1 was observed with a scanning electron microscope to confirm the formation of needle crystal groups. The film thickness of the scintillator of Comparative Example 1 was 795 μm. From the ICP analysis, the thallium concentration of cesium in the scintillator of Comparative Example 1 was 0.57 mol %.

輝度特性として、上述の評価方法を用いて比較例1のシンチレータによって得られた出力値を100とし、後述の各実施例および比較例との比較を行った。また、分解能として、タングステン製のナイフエッジを用いた上述のエッジ法によって得られた比較例1のシンチレータのMTFを100とし、後述の各実施例および比較例との比較を行った。 As the brightness characteristics, the output value obtained by the scintillator of Comparative Example 1 using the above-described evaluation method was set to 100, and comparison was made with each Example and Comparative Example described later. As the resolution, the MTF of the scintillator of Comparative Example 1 obtained by the above-mentioned edge method using a knife edge made of tungsten was set to 100, and comparison was made with each Example and Comparative Example described later.

ブライトバーン評価は、上述の評価方法を用いて比較例1のシンチレータによって得られた放射線の照射から2.5分後の輝度データで求めたブライトバーンの評価値であるBB(2.5)を100とし、比較を行った。比較例1のシンチレータにおいて、10分後のブライトバーンの評価値BB(10)=96、30分後のブライトバーンの評価値BB(30)=88であった。 Bright burn evaluation was performed by using the above-described evaluation method to obtain BB (2.5) which is an evaluation value of Bright burn obtained from the brightness data 2.5 minutes after the irradiation of the radiation obtained by the scintillator of Comparative Example 1. It was set to 100 and compared. In the scintillator of Comparative Example 1, the evaluation value BB(10) of bright burn after 10 minutes was 96, and the evaluation value BB(30) of bright burn after 30 minutes was 88.

比較例2
まず、352gのヨウ化セシウム原料102と2×5×40[mm]のブロック状の銅原料103とを含む材料供給源を準備し、蒸発部101a(タンタル製、円筒型)に充填した。比較例2において、銅原料103の表面積は580mm、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値は1.6である。また、賦活剤の材料供給源としてヨウ化タリウム原料104を準備し、蒸発部101b(タンタル製、円筒型)に充填した。また、比較例1と同様の構成を備える基板107を準備した。
Comparative example 2
First, a material supply source containing 352 g of a cesium iodide raw material 102 and a block-shaped copper raw material 103 of 2×5×40 [mm] was prepared, and the evaporation portion 101a (made of tantalum, cylindrical) was filled. In Comparative Example 2, the surface area of the copper raw material 103 is 580 mm 2 , and the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 is 1.6. Further, thallium iodide raw material 104 was prepared as a material supply source for the activator, and was filled in the evaporation unit 101b (made of tantalum, cylindrical type). Further, a substrate 107 having the same configuration as that of Comparative Example 1 was prepared.

材料供給源が充填された蒸発部101a、101b、基板107を蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した後、比較例1と同様の手順で基板107上に比較例2のシンチレータを形成(蒸着)した。比較例2のシンチレータの成膜時、蒸発部101aにおいて、銅の融点よりも低い温度でヨウ化セシウム原料102を溶解させ蒸着を行った。 After the evaporation parts 101a and 101b filled with the material supply source and the substrate 107 are arranged at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100, the scintillator of the comparative example 2 is placed on the substrate 107 in the same procedure as the comparative example 1. It was formed (vapor deposition). During film formation of the scintillator of Comparative Example 2, the cesium iodide raw material 102 was melted and vapor-deposited in the evaporation section 101a at a temperature lower than the melting point of copper.

比較例2のシンチレータを形成した後、形成された比較例2のシンチレータを走査型電子顕微鏡で観察し、針状結晶群の形成を確認した。また、比較例2のシンチレータの膜厚は、830μmであった。ICP分析より、比較例2のシンチレータのセシウムに対するタリウム濃度は0.97モル%、銅濃度は1.6ppm(parts per million)であった。 After forming the scintillator of Comparative Example 2, the formed scintillator of Comparative Example 2 was observed with a scanning electron microscope to confirm the formation of needle-shaped crystal groups. The film thickness of the scintillator of Comparative Example 2 was 830 μm. From the ICP analysis, the scintillator of Comparative Example 2 had a thallium concentration of 0.97 mol% relative to cesium and a copper concentration of 1.6 ppm (parts per million).

比較例2のシンチレータの輝度は、比較例1のシンチレータと比較して113であった。また、比較例2のシンチレータのMTFは、比較例1のシンチレータと比較して113であった。 The brightness of the scintillator of Comparative Example 2 was 113 as compared with the scintillator of Comparative Example 1. The MTF of the scintillator of Comparative Example 2 was 113 as compared with the scintillator of Comparative Example 1.

比較例2のシンチレータのブライトバーンの評価値は、それぞれBB(2.5)=104、BB(10)=98、BB(30)=79であった。比較例2のシンチレータは、銅を1.6ppm添加したが、比較例1のシンチレータと比較して、ブライトバーン現象を低減する効果は限定的であった。 The bright burn evaluation values of the scintillator of Comparative Example 2 were BB(2.5)=104, BB(10)=98, and BB(30)=79, respectively. Although 1.6 ppm of copper was added to the scintillator of Comparative Example 2, the effect of reducing the bright burn phenomenon was limited as compared with the scintillator of Comparative Example 1.

次いで、実施例について説明する。 Next, examples will be described.

実施例1
まず、350gのヨウ化セシウム原料102と50個の2mm角の粒状の銅原料103とを含む材料供給源を準備し、蒸発部101a(タンタル製、円筒型)に充填した。実施例1において、銅原料103の表面積は1200mm、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値は3.4である。また、賦活剤の材料供給源としてヨウ化タリウム原料104を準備し、蒸発部101b(タンタル製、円筒型)に充填した。また、比較例1、2と同様の構成を備える基板107を準備した。
Example 1
First, a material supply source containing 350 g of the cesium iodide raw material 102 and 50 pieces of 2 mm square granular copper raw material 103 was prepared, and the evaporation part 101a (made of tantalum, cylindrical type) was filled. In Example 1, the surface area of the copper raw material 103 was 1200 mm 2 , and the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 was 3.4. Further, thallium iodide raw material 104 was prepared as a material supply source for the activator, and was filled in the evaporation unit 101b (made of tantalum, cylindrical type). Further, a substrate 107 having the same configuration as in Comparative Examples 1 and 2 was prepared.

材料供給源が充填された蒸発部101a、101b、基板107を蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した後、比較例2と同様の手順で基板107上に実施例1のシンチレータを形成(蒸着)した。実施例1のシンチレータの成膜時、比較例2と同様に、蒸発部101aにおいて、銅の融点よりも低い温度でヨウ化セシウム原料102を溶解させ蒸着を行った。 After the evaporation parts 101a and 101b filled with the material supply source and the substrate 107 are arranged at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100, the scintillator of Example 1 is placed on the substrate 107 in the same procedure as in Comparative Example 2. It was formed (vapor deposition). At the time of film formation of the scintillator of Example 1, as in Comparative Example 2, in the evaporation section 101a, the cesium iodide raw material 102 was melted at a temperature lower than the melting point of copper and vapor deposition was performed.

実施例1のシンチレータを形成した後、形成された実施例1のシンチレータを走査型電子顕微鏡で観察し、針状結晶群の形成を確認した。また、実施例1のシンチレータの膜厚は、860μmであった。ICP分析より、実施例1のシンチレータのセシウムに対するタリウム濃度は0.74モル%、銅濃度は35ppmであった。 After forming the scintillator of Example 1, the formed scintillator of Example 1 was observed with a scanning electron microscope to confirm the formation of needle-shaped crystal groups. The film thickness of the scintillator of Example 1 was 860 μm. From the ICP analysis, the scintillator of Example 1 had a thallium concentration of 0.74 mol% relative to cesium and a copper concentration of 35 ppm.

実施例1のシンチレータの輝度は、比較例1のシンチレータと比較して110であった。また、実施例1のシンチレータのMTFは、比較例1のシンチレータと比較して117であった。 The brightness of the scintillator of Example 1 was 110 as compared with the scintillator of Comparative Example 1. The MTF of the scintillator of Example 1 was 117 as compared with the scintillator of Comparative Example 1.

実施例1のシンチレータのブライトバーンの評価値は、それぞれBB(2.5)=40、BB(10)=39、BB(30)=38であった。 The bright burn evaluation values of the scintillator of Example 1 were BB(2.5)=40, BB(10)=39, and BB(30)=38, respectively.

本実施例において、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値を3.4、また、銅原料の表面積を1200mmとすることによって、ブライトバーンの評価値が明確に低減した。また、銅を添加していない比較例1のシンチレータと比較して、実施例1のシンチレータの分解能や輝度特性が、低下していないことがわかった。つまり、分解能や輝度特性を損なうことなく、ブライトバーン現象を低減することが実現可能であることがわかった。 In this example, the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 was 3.4, and the surface area of the copper raw material was 1200 mm 2 to obtain bright. The burn evaluation value was clearly reduced. Further, it was found that the resolution and luminance characteristics of the scintillator of Example 1 were not deteriorated as compared with the scintillator of Comparative Example 1 to which copper was not added. That is, it was found that it is possible to reduce the bright burn phenomenon without impairing the resolution and the brightness characteristics.

実施例2
まず、359gのヨウ化セシウム原料102と150個の2mm角の粒状の銅原料103とを含む材料供給源を準備し、蒸発部101a(タンタル製、円筒型)に充填した。実施例2において、銅原料103の表面積は3600mm、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値は10.0である。また、賦活剤の材料供給源としてヨウ化タリウム原料104を準備し、蒸発部101b(タンタル製、円筒型)に充填した。また、実施例1、比較例1、2と同様の構成を備える基板107を準備した。
Example 2
First, a material supply source including 359 g of the cesium iodide raw material 102 and 150 pieces of 2 mm square granular copper raw material 103 was prepared, and the evaporation portion 101 a (made of tantalum, cylindrical type) was filled. In Example 2, the surface area of the copper material 103 is 3600 mm 2, the value obtained by dividing the filling amount [g] of the surface area [mm 2] cesium iodide material 102 of copper material 103 is 10.0. Further, thallium iodide raw material 104 was prepared as a material supply source for the activator, and was filled in the evaporation unit 101b (made of tantalum, cylindrical type). Further, a substrate 107 having the same configuration as that of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was prepared.

材料供給源が充填された蒸発部101a、101b、基板107を蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した後、実施例1、比較例2と同様の手順で基板107上に実施例2のシンチレータを成膜した。実施例2のシンチレータの成膜時、実施例1、比較例2と同様に、蒸発部101aにおいて、銅の融点よりも低い温度でヨウ化セシウム原料102を溶解させ蒸着を行った。 After the evaporation portions 101a and 101b filled with the material supply source and the substrate 107 are arranged at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100, the substrate 107 is formed on the substrate 107 in the same procedure as in Example 1 and Comparative Example 2. The scintillator of No. 2 was formed into a film. At the time of film formation of the scintillator of Example 2, as in Example 1 and Comparative Example 2, in the evaporation section 101a, the cesium iodide raw material 102 was melted at a temperature lower than the melting point of copper and vapor deposition was performed.

実施例2のシンチレータを形成した後、形成された実施例2のシンチレータを走査型電子顕微鏡で観察し、針状結晶群の形成を確認した。また、実施例2のシンチレータの膜厚は、890μmであった。ICP分析より、実施例2のシンチレータのセシウムに対するタリウム濃度は0.71モル%、銅濃度は38ppmであった。 After forming the scintillator of Example 2, the formed scintillator of Example 2 was observed with a scanning electron microscope to confirm the formation of needle-shaped crystal groups. The film thickness of the scintillator of Example 2 was 890 μm. According to ICP analysis, the scintillator of Example 2 had a thallium concentration of 0.71 mol% relative to cesium and a copper concentration of 38 ppm.

実施例2のシンチレータの輝度は、比較例1のシンチレータと比較して96であった。また、実施例2のシンチレータのMTFは、比較例1のシンチレータと比較して111であった。 The brightness of the scintillator of Example 2 was 96 as compared with the scintillator of Comparative Example 1. Further, the MTF of the scintillator of Example 2 was 111 as compared with the scintillator of Comparative Example 1.

実施例2のシンチレータのブライトバーンの評価値は、それぞれBB(2.5)=54、BB(10)=40、BB(30)=36であった。 Bright burn evaluation values of the scintillator of Example 2 were BB(2.5)=54, BB(10)=40, and BB(30)=36, respectively.

本実施例において、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値を10.0、また、銅原料の表面積を3600mmとすることによって、ブライトバーン評価値が明確に低減した。また、銅を添加していない比較例1のシンチレータと比較して、実施例2のシンチレータの分解能や輝度特性が、低下していないことがわかった。つまり、分解能や輝度特性を損なうことなく、ブライトバーン現象を低減することが実現可能であることがわかった。 In this example, the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 was 10.0, and the surface area of the copper raw material was 3600 mm 2 to obtain bright. The burn evaluation value was clearly reduced. Further, it was found that the resolution and luminance characteristics of the scintillator of Example 2 were not deteriorated as compared with the scintillator of Comparative Example 1 in which copper was not added. That is, it was found that it is possible to reduce the bright burn phenomenon without impairing the resolution and the brightness characteristics.

実施例3
まず、360gのヨウ化セシウム原料102と300個の2mm角の粒状の銅原料103とを含む材料供給源を準備し、蒸発部101a(タンタル製、円筒型)に充填した。実施例3において、銅原料103の表面積は7200mm、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値は20.0である。また、賦活剤の材料供給源としてヨウ化タリウム原料104を準備し、蒸発部101b(タンタル製、円筒型)に充填した。また、実施例1、2、比較例1、2と同様の構成を備える基板107を準備した。
Example 3
First, a material supply source including 360 g of cesium iodide raw material 102 and 300 pieces of 2 mm square granular copper raw material 103 was prepared, and the evaporation portion 101 a (made of tantalum, cylindrical type) was filled. In Example 3, the surface area of the copper raw material 103 was 7200 mm 2 , and the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 was 20.0. Further, thallium iodide raw material 104 was prepared as a material supply source for the activator, and was filled in the evaporation unit 101b (made of tantalum, cylindrical type). In addition, a substrate 107 having the same configuration as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was prepared.

蒸発部101a、101b、基板107を蒸着装置100のチャンバ109内の所定の位置に配した後、実施例1、2、比較例2と同様の手順で基板107上に実施例3のシンチレータを成膜した。実施例3のシンチレータの成膜時、実施例1、2、比較例2と同様に、蒸発部101aにおいて、銅の融点よりも低い温度でヨウ化セシウム原料102を溶解させ蒸着を行った。 After arranging the evaporation units 101a and 101b and the substrate 107 at predetermined positions in the chamber 109 of the vapor deposition apparatus 100, the scintillator of Example 3 was formed on the substrate 107 in the same procedure as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2. Filmed At the time of film formation of the scintillator of Example 3, as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, in the evaporation section 101a, the cesium iodide raw material 102 was melted at a temperature lower than the melting point of copper and vapor deposition was performed.

実施例3のシンチレータを形成した後、形成された実施例3のシンチレータを走査型電子顕微鏡で観察し、針状結晶群の形成を確認した。また、実施例3のシンチレータの膜厚は、880μmであった。ICP分析より、実施例3のシンチレータのセシウムに対するタリウム濃度は0.69モル%、銅濃度は39ppmであった。 After forming the scintillator of Example 3, the formed scintillator of Example 3 was observed with a scanning electron microscope to confirm the formation of needle-shaped crystal groups. The film thickness of the scintillator of Example 3 was 880 μm. From the ICP analysis, the scintillator of Example 3 had a thallium concentration of 0.69 mol% relative to cesium and a copper concentration of 39 ppm.

実施例3のシンチレータの輝度は、比較例1のシンチレータと比較して97であった。また、実施例2のシンチレータのMTFは、比較例1のシンチレータと比較して100であった。 The brightness of the scintillator of Example 3 was 97 as compared with that of the scintillator of Comparative Example 1. The MTF of the scintillator of Example 2 was 100 as compared with the scintillator of Comparative Example 1.

実施例3のシンチレータのブライトバーンの評価値は、それぞれBB(2.5)=37、BB(10)<10、BB(30)<10であった。 Bright burn evaluation values of the scintillator of Example 3 were BB(2.5)=37, BB(10)<10, and BB(30)<10, respectively.

本実施例において、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値を20.0、また、銅原料の表面積を7200mmとすることによって、ブライトバーン評価値が明確に低減した。また、銅を添加していない比較例1のシンチレータと比較して、実施例3のシンチレータの分解能や輝度特性が、低下していないことがわかった。つまり、分解能や輝度特性を損なうことなく、ブライトバーン現象を低減することが実現可能であることがわかった。 In this example, the value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 was 20.0, and the surface area of the copper raw material was 7200 mm 2 , whereby bright was obtained. The burn evaluation value was clearly reduced. Further, it was found that the resolution and luminance characteristics of the scintillator of Example 3 were not deteriorated as compared with the scintillator of Comparative Example 1 to which copper was not added. That is, it was found that it is possible to reduce the bright burn phenomenon without impairing the resolution and the brightness characteristics.

実施例1〜3、比較例1、2の結果を図4にまとめる。実施例1〜3に示されるように、銅原料103の表面積[mm]をヨウ化セシウム原料102の充填量[g]で除した値が3.4以上、また、銅原料の表面積が1200mm以上で、ブライトバーン評価値が明確に低減されることがわかった。 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized in FIG. As shown in Examples 1 to 3, a value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material 103 by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material 102 is 3.4 or more, and the surface area of the copper raw material is 1200 mm. It was found that when it is 2 or more, the bright burn evaluation value is clearly reduced.

また、本実施例において、上述の通り、銅原料103とヨウ化セシウム原料102との接触面積を一定に維持することができるため、蒸着中に生成して蒸発するヨウ化銅110の量を一定に保つことが可能となる。つまり、シンチレータに含まれる銅の濃度を、膜厚方向に一定にすることができる。このとき、シンチレータに含まれる銅の濃度を35ppm以上かつ39ppm以下にすることによって、分解能や輝度特性を損なうことなく、ブライトバーン現象を低減することが実現可能であることがわかった。 Further, in this embodiment, as described above, the contact area between the copper raw material 103 and the cesium iodide raw material 102 can be kept constant, so that the amount of the copper iodide 110 generated and evaporated during the vapor deposition is constant. It is possible to keep it. That is, the concentration of copper contained in the scintillator can be made constant in the film thickness direction. At this time, it was found that by setting the concentration of copper contained in the scintillator to 35 ppm or more and 39 ppm or less, it is possible to reduce the bright burn phenomenon without impairing the resolution and the brightness characteristics.

本実施形態および本実施例の方法を用いることによって、このような少量の添加物を、安定して供給しながらシンチレータを製造可能である。また、添加物の濃度は、上述のようにヨウ化セシウム原料102と銅原料103との接触する面積に依存しうる。このため、成膜中に添加物の濃度が変化することなく一定の濃度で添加物を供給可能であり、シンチレータ中で添加物が偏析することを抑制できる。つまり、例えば、ヨウ化セシウム原料102と銅原料103とを別々の材料供給源から供給し、シンチレータ中に添加する濃度や、膜厚方向での濃度の均一性を制御する場合と比較して、容易に少量の添加物をシンチレータ中に均一に添加することが可能となる。 By using the method of this embodiment and the method of this example, it is possible to manufacture a scintillator while stably supplying such a small amount of additive. Further, the concentration of the additive may depend on the contact area between the cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103 as described above. Therefore, the additive can be supplied at a constant concentration without changing the concentration of the additive during film formation, and segregation of the additive in the scintillator can be suppressed. That is, for example, as compared with the case where the cesium iodide raw material 102 and the copper raw material 103 are supplied from different material supply sources and the concentration added to the scintillator and the uniformity of the concentration in the film thickness direction are controlled, It becomes possible to easily add a small amount of the additive uniformly to the scintillator.

以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。 Although the embodiments according to the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and the above-described embodiments may be appropriately modified and combined without departing from the gist of the present invention. It is possible. Therefore, the following claims are attached to open the scope of the present invention.

102:ヨウ化セシウム原料、103:銅原料、107:基板、110:ヨウ化銅 102: Cesium iodide raw material, 103: Copper raw material, 107: Substrate, 110: Copper iodide

Claims (10)

シンチレータの製造方法であって、
ヨウ化セシウム原料と銅原料とを含む材料供給源を準備する工程と、
前記材料供給源を用いて基板にシンチレータを形成する蒸着工程と、を含み、
前記蒸着工程において、
前記材料供給源は、前記ヨウ化セシウム原料が溶解し、かつ、前記銅原料の融点よりも低い温度に加熱され、
前記銅原料と前記ヨウ化セシウム原料との反応によって生成されるヨウ化銅が、溶解した前記ヨウ化セシウム原料と共に蒸発することによって、前記基板にヨウ化セシウムおよび銅を含むシンチレータが形成されることを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing a scintillator,
Preparing a material supply source containing a cesium iodide raw material and a copper raw material;
A vapor deposition step of forming a scintillator on a substrate using the material supply source,
In the vapor deposition step,
The material supply source, the cesium iodide raw material is dissolved, and is heated to a temperature lower than the melting point of the copper raw material,
Copper iodide produced by the reaction between the copper raw material and the cesium iodide raw material is evaporated together with the dissolved cesium iodide raw material to form a scintillator containing cesium iodide and copper on the substrate. And a manufacturing method.
前記蒸着工程において、溶解した前記ヨウ化セシウム原料と前記銅原料との接触面積が、一定に保たれることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein a contact area between the dissolved cesium iodide raw material and the copper raw material is kept constant in the vapor deposition step. 前記蒸着工程において、前記銅原料が、溶解した前記ヨウ化セシウム原料の中に配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。 The said copper raw material is distribute|arranged in the said dissolved cesium iodide raw material in the said vapor deposition process, The manufacturing method of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記蒸着工程において、前記銅原料が、溶解した前記ヨウ化セシウム原料から露出しないことを特徴とする請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 3, wherein, in the vapor deposition step, the copper raw material is not exposed from the dissolved cesium iodide raw material. 前記銅原料の表面積[mm]を前記ヨウ化セシウム原料の充填量[g]で除した値が、3.4以上であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の製造方法。 The value obtained by dividing the surface area [mm 2 ] of the copper raw material by the filling amount [g] of the cesium iodide raw material is 3.4 or more, and any one of claims 1 to 4 is characterized. Manufacturing method. 前記銅原料の表面積が、1200mm以上であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法。 The surface area of the said copper raw material is 1200 mm< 2 > or more, The manufacturing method in any one of Claim 1 thru|or 5 characterized by the above-mentioned. 前記シンチレータに含まれる銅の濃度が、膜厚方向に一定であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the concentration of copper contained in the scintillator is constant in the film thickness direction. 前記シンチレータに含まれる銅の濃度が、35ppm以上かつ39ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein a concentration of copper contained in the scintillator is 35 ppm or more and 39 ppm or less. 前記材料供給源のほかに、賦活剤原料を含む別の材料供給源を準備する工程をさらに含み、
前記蒸着工程において、前記別の材料供給源から前記シンチレータに前記賦活剤原料を蒸発させることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の製造方法。
In addition to the material source, the method further includes the step of preparing another material source containing an activator raw material,
9. The manufacturing method according to claim 1, wherein in the vapor deposition step, the activator raw material is evaporated from the another material supply source to the scintillator.
前記賦活剤原料がタリウムを含むことを特徴とする請求項9に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 9, wherein the activator raw material contains thallium.
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