JP2022017976A - 放射線撮像パネル、放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、シンチレータプレート - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線撮像パネルにおいてＭＴＦの向上に有利な技術を提供する。【解決手段】それぞれ光電変換素子を含む複数の画素が配された基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含む放射線撮像パネルであって、前記シンチレータは、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶を含み、前記保護層は、金属酸化物の粒子が添加された樹脂を含む樹脂層を備え、前記樹脂層のうち前記複数の柱状結晶のそれぞれの頂部から前記樹脂層の上面までの厚さが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、前記樹脂層における前記粒子の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満である。【選択図】図１
Description
本発明は、放射線撮像パネル、放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、シンチレータプレートに関する。
医療画像診断や非破壊検査などで放射線撮影に用いられるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）として、被写体を通過した放射線をシンチレータで光に変換し、シンチレータが発した光を光電変換素子で検出する間接変換方式のＦＰＤがある。放射線を光に変換するシンチレータには、放射線から変換された光を光電変換素子に効率よく伝達するために、ヨウ化セシウムなどのハロゲン化アルカリ金属化合物の柱状結晶が広く用いられている。ハロゲン化アルカリ金属化合物は、吸湿によって劣化してしまうため、シンチレータの上には防湿機能を有する保護層が配されうる。また、シンチレータで放射線から変換された光が光電変換素子で効率よく検出されるように、シンチレータの光電変換素子とは反対の側に、光反射機能を有する反射層が配されうる。特許文献１には、蛍光体層に対する防湿機能と光反射機能とを備えた光反射性微粒子を含有した樹脂からなる蛍光体保護層を備える放射線検出装置が示されている。
特許文献１に示される光反射性微粒子の分散濃度には検討の余地がある。具体的には、光反射性微粒子の濃度が低すぎる場合、光を反射する効果が不十分となり、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の向上効果が不十分となりうる。一方、特許文献１には光反射性微粒子としてＴｉＯ２など臨界角以下で入射した光を透過する金属酸化物を使用することが示されているが、光反射性微粒子の濃度が高すぎる場合、光が光反射性微粒子に臨界角以下の狭角度で入射してしまう確率が高くなる。さらに、光反射性微粒子の濃度が高く光反射性微粒子同士が接触していた場合、一方の光反射性微粒子を透過した光は、他方の光反射性微粒子に入射し光が拡散しうる。結果として、光を反射する効果が不十分となり、ＭＴＦの向上効果が不十分となる可能性がある。
また、光反射性微粒子を分散させた蛍光体保護層の厚さについても検討の余地がある。蛍光体保護層が厚すぎる場合、蛍光体保護層内で光が拡散してしまい、ＭＴＦの向上効果が不十分となりうる。また、保護層が薄すぎる場合、防湿機能が不十分となる可能性がある。
本発明は、放射線撮像パネルにおいてＭＴＦの向上に有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像パネルは、それぞれ光電変換素子を含む複数の画素が配された基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含む放射線撮像パネルであって、前記シンチレータは、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶を含み、前記保護層は、金属酸化物の粒子が添加された樹脂を含む樹脂層を備え、前記樹脂層のうち前記複数の柱状結晶のそれぞれの頂部から前記樹脂層の上面までの厚さが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、前記樹脂層における前記粒子の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満であることを特徴とする。
上記手段によって、放射線撮像パネルにおいてＭＴＦの向上に有利な技術を提供する。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
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。
図１（ａ）～９（ｂ）を参照して、本実施形態による放射線撮像パネルの構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における放射線撮像パネル１００の断面構造を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分１１１を拡大した図である。
放射線撮像パネル１００は、それぞれ光電変換素子を含む複数の画素が配された画素領域１０５を備える基板１０１と、基板１０１の上に配されたシンチレータ１０８と、シンチレータ１０８を覆うように配された保護層１１０と、を含む。シンチレータ１０８は、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶１０２を含む。保護層１１０は、金属酸化物の粒子１０６が添加された樹脂１０３を含む樹脂層１０４を備える。基板１０１とシンチレータ１０８との間には、画素領域１０５に配された画素を保護するための画素保護層１０７が配されていてもよい。
画素領域１０５には、複数の画素が、２次元アレイ状に配されうる。例えば、５５０ｍｍ×４４５ｍｍの基板１０１に対して、３３００×２８００の画素が配される。３３００×２８００画素のうち外周に配された１０画素は、ダミー画素領域とし、ダミー画素の内側に配される３２８０×２７８０画素によって画素領域１０５のうち有効画素領域が構成されていてもよい。画素領域１０５に配される画素の数や、画素領域１０５のうち有効画素領域に配される画素の数は、基板１０１の大きさや撮像対象などに応じて適宜設定すればよい。
画素領域１０５には、それぞれの画素で生成される信号を取り出すための列信号線や、画素領域１０５に配される画素を含むそれぞれの素子を駆動するための行信号線などが配されうる。列信号線や行信号線は、それぞれ読出回路基板や駆動回路基板とフレキシブル配線基板などを介して電気的に接続されうる。列信号線および行信号線と、読出回路基板および駆動回路基板と、の接続を行うために、基板１０１には、接続端子部（不図示）が設けられていてもよい。接続端子部を介して、画素領域１０５のそれぞれの画素で生成された信号が、放射線撮像パネル１００から出力されうる。
ここでは、読出回路および駆動回路が、放射線撮像パネル１００の外部に配される例を示すが、読出回路および駆動回路が放射線撮像パネル１００に配されていてもよい。この場合であっても、基板１０１には接続端子部（不図示）が配され、画素領域１０５のそれぞれの画素で生成された信号は、接続端子部（不図示）を介して放射線撮像パネル１００から出力されうる。
金属酸化物の粒子１０６が樹脂１０３中に分散された樹脂層１０４は、図１（ａ）に示されるように、シンチレータ１０８の画素領域１０５とは反対の側に配される。これによって、シンチレータ１０８で生じた光を効率的に利用することが可能となり、放射線撮像パネル１００の感度が向上しうる。
また、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶１０２によって構成されるシンチレータ１０８は、吸湿によって劣化してしまう。そこで、金属酸化物の粒子１０６が樹脂１０３中に分散された樹脂層１０４は、シンチレータ１０８の防湿層の機能を兼ねていてもよい。シンチレータ１０８を被覆する樹脂層１０４が、防湿層の機能を備えることによって、シンチレータ１０８が吸湿によって劣化してしまうことを抑制することが可能となる。
図１（ｂ）は、金属酸化物の粒子１０６が樹脂１０３中に分散された樹脂層１０４の機能について説明する図である。図１（ｂ）に示されるように、シンチレータ１０８の柱状結晶から樹脂１０３の側に出射した光は、分散して存在する粒子１０６によって正反射、または、拡散反射される。粒子１０６で反射した光のうち一部は、出射した柱状結晶１０２に戻る。また、粒子１０６で反射した光のうち別の一部は、さらに別の粒子で反射を繰り返すことによって減衰する。つまり、樹脂層１０４内を拡散し、光が広がってしまうことを抑制できる。これによって、金属酸化物の粒子１０６が樹脂１０３中に分散された樹脂層１０４によって、高いＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が得られることがわかる。
しかしながら、図９（ａ）に示されるように、金属酸化物の粒子１０６が少ない場合、粒子１０６での反射の効果が得られない可能性がある。また、一方、図９（ｂ）に示されるように、ＴｉＯ２など臨界角以下で入射した光を透過する金属酸化物の粒子１０６の濃度が高すぎる場合、光が粒子１０６に臨界角以下の狭角度で入射してしまう確率が高くなる。さらに、光反射性微粒子の濃度が高く光反射性微粒子同士が接触していた場合、一方の光反射性微粒子を透過した光は、他方の光反射性微粒子に入射し光が拡散してしまう。結果として、光を反射する効果が不十分となり、ＭＴＦの向上効果が不十分となる可能性がある。適切な金属酸化物の粒子１０６の濃度や樹脂層１０４の厚さについては、後述する。
次いで、放射線撮像パネル１００の製造方法について説明する。基板１０１として、例えば、５５０ｍｍ×４４５ｍｍ、厚さ５００μｍの無アルカリガラスを用いてもよい。ガラスの基板１０１に成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程などを繰り返し行うことによって、画素領域１０５が形成される。画素領域１０５には、シンチレータ１０８の発光に応じた電荷を生成する光変換素子と、生成された電荷に応じた信号を出力するスイッチング素子と、をそれぞれ含む複数の画素が配される。また、画素領域１０５には、画素を駆動し、また、得られた信号を外部回路に送り出すための接続端子部（不図示）などが形成される。
画素領域１０５を形成した後、画素領域１０５に形成された画素の動作をチェックするためのアレイ検査が実施されてもよい。アレイ検査で動作が良好であり、欠損した画素が無い、または、僅かなことを確認した後、接続端子部（不図示）を保護する目的で基板１０１の周辺部をマスキングフィルムによりマスキングし、画素保護層１０７が形成されうる。画素保護層１０７は、例えば、基板１０１をスプレイスピンコーターに設置し、ポリイミド溶液をスプレーしつつ、約１００ｒｐｍの回転でスピンさせ、その後、２２０℃の温度で乾燥、乾燥アニーリングさせることによって形成されうる。例えば、画素保護層１０７は、約２μｍの厚さを有していてもよい。
次いで、シンチレータ１０８を形成する。まず、画素保護層１０７が形成された基板１０１のうちシンチレータ１０８を形成しない領域に蒸着マスクをセットした後、画素保護層１０７が蒸着面となるように基板１０１を蒸着装置に載置する。その後、Ｔｌ濃度がＣｓＩに対し１ｍｏｌ％となるようにヨウ化セシウム（ＣｓＩ）とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）をそれぞれセル容器に充填し、加熱することによって共蒸着を行う。シンチレータ１０８は、例えば、３８０μｍの厚さを有し、７５％の膜充填率であってもよい。このとき、シンチレータ１０８の外縁は、画素領域１０５の外縁よりも外側に配されうる。また、シンチレータ１０８の蒸着を行う際に、蒸着装置を１０－３Ｐａまで排気したのち、基板表面が１７５℃になるようにランプヒーターで加熱を行ってもよい。
保護層１１０は、以下のように作製してもよい。図２は、保護層１１０の構成例を示す図である。本実施形態において、保護層１１０は、基台２０１の上にアルミニウムの金属層２０２を形成し、金属層２０２の上に金属酸化物の粒子１０６が添加された樹脂１０３を含む樹脂層１０４が形成されている。保護層１１０のうち樹脂層１０４が、シンチレータ１０８と接触しうる。保護層１１０は、図２に示される３層構造に限られることはない。例えば、金属酸化物の粒子が添加されていない樹脂層など、保護層１１０に、さらに他の層が積層されていてもよい。また、例えば、保護層１１０が、樹脂層１０４のみであってもよいし、樹脂層１０４と金属層２０２との２層構造であってもよい。
本実施形態において、樹脂層１０４を構成する樹脂１０３には、ポリオレフィン樹脂を主成分とするホットメルト樹脂が用いられる。ホットメルト樹脂とは、水や溶剤を含まず室温で固体であり、１００％不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂と定義されるものである（Ｔｈｏｍａｓ Ｐ． Ｆｌａｎａｇａｎ，Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ａｇｅ，ｖｏｌ．９，Ｎｏ．３，ｐｐ．２８（１９６６））。また、ホットメルト樹脂は、樹脂温度が上昇すると溶融し、樹脂温度が低下すると固化する性質を有しており、加熱溶融状態にて他の有機材料、および、無機材料に接着性を有し、反対に常温では固体状態となり接着性を有さない樹脂である。また、ホットメルト樹脂は極性溶媒、溶剤、及び水を含まないため、ハロゲン化アルカリの柱状結晶１０２を有するシンチレータ１０８に接触しても、シンチレータ１０８を溶解しないため、保護層の機能も併せもつことが可能である。
ホットメルト樹脂として、主成分であるベースポリマー（ベース材料）の種類によって分類され、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系などを用いることができる。シンチレータ１０８の保護層１１０にホットメルト樹脂を用いる場合、防湿性が高く、また、シンチレータ１０８から発生する可視光線を透過する光透過性が高いことが重要である。
樹脂層１０４は、例えば、樹脂１０３としてポリオレフィン樹脂をトルエン、キシレンの混合溶媒に溶解させ、さらに粘度を１０ｃｐｓ程度になるよう調整する。また、予めブタノール、プロパノールの混合液中に金属酸化物の粒子１０６を分散剤と共に分散させる。トルエン、キシレンの混合溶液にポリオレフィン樹脂を溶解された材料を、ボールミルによって十分解砕させた分散液を、粒子１０６が樹脂層１０４において０－３２ｖｏｌ％となるように加えたのち混合する。この分散液を、十分な攪拌の後、発泡に注意しつつ溶媒を揮発させることによって樹脂層１０４を得ることができる。
金属酸化物の粒子１０６には、シンチレータ１０８よりも大きい屈折率の材料が用いられうる。例えば、ハロゲン化アルカリ金属化合物のシンチレータ１０８として、上述のＣｓＩ（屈折率（ｎ）：１．７８～１．８４（賦活剤の種類などによる））が用いられる場合、ＣｓＩよりも屈折率が大きな材料が用いられてもよい。例えば、金属酸化物の粒子１０６は、例えば、鉛白（２ＰｂＣｏ３・Ｐｂ（ＯＨ）２）（ｎ：１．９４～２．０９）、酸化亜鉛（ｎ：２．０）、酸化イットリウム（ｎ：１．９１）、酸化ジルコニウム（ｎ：２．２０）、および、酸化チタン（ｎ：２．５０～２．７２）のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。例えば、金属酸化物の粒子１０６の屈折率が、１．９４以上、かつ、２．７２以下であってもよい。本実施形態において、金属酸化物としては、酸化チタンの中でも屈折率が高い、ルチル型二酸化チタンの粒子を用いるとして説明する。
また、金属酸化物の粒子１０６の平均粒度が、２００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であってもよい。一般的に、光電変換素子の感度特性は５００ｎｍ～８００ｎｍにあるが、光の波長の１／２以下の粒子であればレイリー散乱の効果が現れるため、光の入射方向側に反射する確率が高くなるためである。本実施形態において、平均粒度が２５０ｎｍ、粒度分布が１０％径Ｄ１０＝１９５μｍ、５０％径（メジアン径）Ｄ５０＝２４５μｍ、９０％径Ｄ９０＝２７５μｍのルチル型二酸化チタン粒子が、金属酸化物の粒子１０６として用いられる。
基台２０１にはＰＥＴ基板などが用いられうる。厚さ３０μｍのＰＥＴの基台２０１上に厚さ１２μｍのアルミニウムの金属層２０２が形成されたフィルム上に、金属酸化物の粒子１０６が添加された樹脂層１０４を形成することによって、本実施形態の保護層１１０が得られる。保護層１１０は、例えば、ロールコーター装置に金属層２０２が形成された基台２０１をセットし、金属層２０２の側に、上述のように調製した粒子１０６が添加された樹脂１０３を塗工することによって形成できる。これによって、保護層１１０が、樹脂層１０４のシンチレータ１０８とは反対の側に配された基台２０１を備え、さらに、樹脂層１０４と基台２０１との間に配された金属層２０２を備えることとなる。
発明者らが実際に保護層１１０を作製したところ、樹脂層１０４の厚さが１０μｍ未満の場合、樹脂層１０４の膜厚の均一性を得ることが困難であった。つまり、樹脂層１０４は、１０μｍ以上の厚さが必要となる。
基台２０１上に、所望の濃度の金属酸化物の粒子１０６が分散した所望の厚さを有する樹脂層１０４が形成された保護層１１０を、シンチレータ１０８の上に貼り合わせることによって、放射線撮像パネル１００を作成することができる。
例えば、形成された保護層１１０を、基板１０１のシンチレータ１０８のサイズにあわせるように型抜きをした上で、真空熱転写装置にセットする。また、シンチレータ１０８が形成された基板１０１を、保護層１１０に対向するように真空熱転写装置にセットする。基台２０１と基板１０１とをアライメントマークによる位置合わせを行った後、まず３０℃で基板１０１と保護層１１０とを接触させ、次いで、１０－１Ｐａまで減圧し気泡を取り除く。さらに、圧力下で基板１０１と保護層１１０とを共に７０－１００℃に加温し、適当な時間保持することによって、シンチレータ１０８が形成された基板１０１と保護層１１０とが貼り合わされる。
次いで、保護層１１０が貼り合わされた基板１０１は、接続端子部（不図示）に異方性導電フィルムなどを介して駆動基板などが接続される。さらに、強度を補強するためのシートを基板１０１のシンチレータ１０８とは反対の側に貼り付けることによって、本実施形態の放射線撮像パネル１００が得られる。
次に、放射線撮像パネル１００の金属酸化物の粒子１０６の濃度および樹脂層１０４の厚さと、ＭＴＦと、の関係について説明する。図３、４は、金属酸化物の粒子１０６の濃度および樹脂層１０４の厚さを変化させて作製した放射線撮像パネル１００の特性を示す図である。放射線撮像パネル１００の特性の評価は、放射線撮像パネル１００を駆動系にセットし、国際規格の線質ＲＱＡ５に準じたＸ線を照射し、ＭＴＦとＤＱＥ（Ｄｅｔｅｃｔｉｖｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）の測定を行った。樹脂層１０４の金属酸化物の粒子１０６の体積比と樹脂層１０４の厚さｔとの、２ｌｐ／ｍｍでのＭＴＦ値とＤＱＥ値の測定結果が、図３には一覧として、図４にはそれぞれをプロットしたグラフとして示されている。樹脂層１０４の厚さｔは、実際には蛍光体の高さが柱により異なるため、複数のＳＥＭ像を観察した上で範囲として示している。
ここで、樹脂層１０４の厚さｔは、図１（ｂ）に示されるように、樹脂層１０４のうち複数の柱状結晶１０２のそれぞれの頂部から樹脂層１０４の上面までの厚さである。柱状結晶１０２の頂部は、柱状結晶１０２のそれぞれのうち基板１０１から最も遠い部分でありうる。樹脂層１０４の厚さｔは、放射線撮像パネル１００を作製後、小片を切り出し、ケミカルポリッシング装置にて切断した断面を露出させ、ＳＥＭ像を撮影することによって測定可能である。図５には、シンチレータ１０８の柱状結晶１０２と保護層１１０のうち樹脂層１０４とのＳＥＭ像が示される。樹脂層１０４の厚さｔは、保護層１１０を形成する際の樹脂１０３の厚さや、真空熱転写装置における加温温度、維持時間によって制御することが可能である。
図３、４から、樹脂層１０４の厚さｔが３０μｍ未満の場合、金属酸化物の粒子１０６の体積比に対して、ＭＴＦが向上する傾向が変化していることがわかる。さらに、樹脂層１０４の厚さが３０μｍ未満の場合、樹脂層１０４における金属酸化物の粒子１０６の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満の場合、より高いＭＴＦを呈していることがわかる。また、図３から、作製した樹脂層１０４の厚さ、および、金属酸化物の粒子１０６の濃度の範囲において、ＤＱＥ値は、樹脂層１０４の厚さ、金属酸化物の粒子１０６の濃度の何れにも、ほぼ影響を受けていないことがわかる。
以上のことから、樹脂層１０４のうち複数の柱状結晶１０２のそれぞれの頂部から樹脂層１０４の上面までの厚さｔが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、樹脂層１０４における金属酸化物の粒子１０６の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満とする。これによって、放射線撮像パネル１００において、ＤＱＥ特性を保ちつつ、ＭＴＦ特性の向上が実現できる。
上述の実施形態では、樹脂層１０４に用いる樹脂１０３としてホットメルト樹脂を用いる場合について説明したが、樹脂１０３は、ホットメルト樹脂に限られることはない。樹脂層１０４に用いる樹脂１０３には、例えば、分子間力による加圧性接着作用を有する樹脂、いわゆる粘着材と呼ばれる樹脂が用いられてもよい。この場合、樹脂１０３はシンチレータ１０８よりも屈折率が低い材料が用いられてもよい。例えば、樹脂１０３が、ウレタン樹脂（ｎ：１．４９）、および、アクリル樹脂（ｎ：１．４９～１．５３）のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。つまり、例えば、樹脂１０３の屈折率が、１．４９以上、かつ、１．５３以下であってもよい。例えば、樹脂１０３として、アクリル樹脂のうちポリメタクリル酸メチル樹脂（ｎ：１．４９１）が用いられてもよい。
図６、７に、上述の図３、４と同様に、金属酸化物の粒子１０６の濃度および樹脂層１０４の厚さを変化させて作製した放射線撮像パネル１００の特性を示す図である。図６、７に特性を示す放射線撮像パネル１００は、樹脂１０３にホットメルト樹脂の代わりにアクリル樹脂を用いた以外、上述の放射線撮像パネル１００と同様である。樹脂１０３にアクリル樹脂を用いる場合、例えば、ロールラミネート装置を用いて、金属層２０２の形成された基台２０１の上に樹脂層１０４を転写することによって、保護層１１０が形成できる。また、ロールラミネート装置を用いて基板１０１上のシンチレータ１０８の上に保護層１１０を貼り合わせ、加圧脱泡処理を行うことによって、放射線撮像パネル１００が作製できる。
図６、７に示されるように、樹脂１０３にアクリル樹脂を用いた場合であっても、樹脂層１０４の厚さｔが３０μｍ未満の場合、金属酸化物の粒子１０６の体積比に対して、ＭＴＦが向上する傾向が変化していることがわかる。さらに、樹脂層１０４の厚さが３０μｍ未満の場合、樹脂層１０４における金属酸化物の粒子１０６の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満の場合、より高いＭＴＦを呈していることがわかる。また、図６から、作製した樹脂層１０４の厚さ、および、金属酸化物の粒子１０６の濃度の範囲において、ＤＱＥ値は、樹脂層１０４の厚さ、金属酸化物の粒子１０６の濃度の何れにも、ほぼ影響を受けていないことがわかる。
このように、樹脂層１０４のうち複数の柱状結晶１０２のそれぞれの頂部から樹脂層１０４の上面までの厚さｔが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、樹脂層１０４における金属酸化物の粒子１０６の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満とする。これによって、放射線撮像パネル１００において、ＤＱＥ特性を保ちつつ、ＭＴＦ特性の向上が実現できる。
本実施形態において、金属酸化物の粒子１０６として、ルチル型二酸化チタンの粒子を用いたが、上述の金属酸化物（例えば、鉛白、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム。）を用いた場合であっても、上述の金属酸化物の粒子１０６の濃度、および、樹脂層１０４の厚さにすることによって、放射線撮像パネル１００において、ＤＱＥ特性を保ちつつ、ＭＴＦ特性の向上が実現されうる。
また、本実施形態において、複数の画素が配された画素領域１０５を備える基板１０１を使用する場合を説明したが、これに限られることはない。例えば、基板１０１が、画素領域１０５を備えていなくてもよい。この場合、符号１００は、シンチレータプレートと呼ばれうる。例えば、複数の画素が配された画素領域を備えるセンサ基板の上に、このシンチレータプレートを搭載することによって、放射線撮像パネルとして機能しうる。このため、基板１０１が画素領域１０５を備えていない場合、基板１０１は、シンチレータ１０８が発する光を透過する透明基板であってもよい。
以下、上述の放射線撮像パネル１００が組み込まれた放射線撮像装置、および、放射線撮像パネル１００が組み込まれた放射線撮像装置を用いた放射線撮像システム８００について図８を用いて説明する。
放射線撮像システム８００は、放射線で形成される光学像を電気的に撮像し、電気的な放射線画像（すなわち、放射線画像データ）を得るように構成される。放射線撮像システム８００は、例えば、放射線撮像装置８０１、曝射制御部８０２、放射線源８０３、コンピュータ８０４を含む。
放射線撮像装置８０１に放射線を照射するための放射線源８０３は、曝射制御部８０２からの曝射指令に従って放射線の照射を開始する。放射線源８０３から放射された放射線は、不図示の被険体を通って放射線撮像装置８０１に照射される。放射線源８０３は、曝射制御部８０２からの停止指令に従って放射線の放射を停止する。
放射線撮像装置８０１は、上述の放射線撮像パネル１００と、放射線撮像パネル１００を制御するための制御部８０５と、放射線撮像パネル１００から出力される信号を処理するための信号処理部８０６と、を含む。信号処理部８０６は、例えば、放射線撮像パネル１００から出力される信号のＡ／Ｄ変換し、コンピュータ８０４に放射線画像データとして出力してもよい。また、信号処理部８０６は、例えば、放射線撮像パネル１００から出力される信号に基づいて、放射線源８０３からの放射線の照射を停止させるための停止信号を生成してもよい。停止信号は、コンピュータ８０４を介して曝射制御部８０２に供給され、曝射制御部８０２は、停止信号に応答して放射線源８０３に対して停止指令を送る。
制御部８０５は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、または、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、または、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、または、これらの全部または１部の組み合わせによって構成されうる。
また、本実施形態において、信号処理部８０６は、制御部８０５の中に配される、または制御部８０５の一部の機能であるように示されているが、これに限られるものではない。制御部８０５と信号処理部８０６とは、それぞれ別の構成であってもよい。さらに、信号処理部８０６は、放射線撮像装置８０１とは別に配されていてもよい。例えば、コンピュータ８０４が、信号処理部８０６の機能を有していてもよい。このため、信号処理部８０６は、放射線撮像装置８０１から出力される信号を処理する信号処理装置として、放射線撮像システム８００に含まれうる。
コンピュータ８０４は、放射線撮像装置８０１および曝射制御部８０２の制御や、放射線撮像装置８０１から放射線画像データを受信し、放射線画像として表示するための処理を行いうる。また、コンピュータ８０４は、ユーザが放射線画像の撮像を行う条件を入力するための入力部として機能しうる。
一例として、曝射制御部８０２は、曝射スイッチを有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線源８０３に送るほか、放射線の放射の開始を示す開始通知をコンピュータ８０４に送る。開始通知を受けたコンピュータ８０４は、開始通知に応答して、放射線の照射の開始を放射線撮像装置８０１の制御部８０５に通知する。これに応じて、制御部８０５は、放射線撮像パネル１００において、入射する放射線に応じた信号を生成させる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１００：放射線撮像パネル、１０１：基板、１０２：柱状結晶、１０３：樹脂、１０４：樹脂層、１０６：粒子、１０８：シンチレータ、１１０：保護層
Claims (17)
- それぞれ光電変換素子を含む複数の画素が配された基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含む放射線撮像パネルであって、
前記シンチレータは、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶を含み、
前記保護層は、金属酸化物の粒子が添加された樹脂を含む樹脂層を備え、
前記樹脂層のうち前記複数の柱状結晶のそれぞれの頂部から前記樹脂層の上面までの厚さが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、
前記樹脂層における前記粒子の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満であることを特徴とする放射線撮像パネル。 - 前記粒子の平均粒度が、２００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像パネル。
- 前記粒子の屈折率が、１．９４以上、かつ、２．７２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮像パネル。
- 前記粒子が、鉛白、酸化亜鉛、および、酸化チタンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記粒子が、ルチル型二酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記樹脂の屈折率が、１．４９以上、かつ、１．５３以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記樹脂が、不揮発性の熱可塑性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記樹脂が、ホットメルト樹脂を含むことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像パネル。
- 前記樹脂が、分子間力による加圧性接着作用を有する樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記樹脂が、ウレタン樹脂、および、アクリル樹脂のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像パネル。
- 前記ハロゲン化アルカリ金属化合物が、ヨウ化セシウムを含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記保護層が、前記樹脂層の前記シンチレータとは反対の側に配された基台をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
- 前記保護層が、前記樹脂層と前記基台との間に配された金属層をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像パネル。
- 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮像パネルと、
前記放射線撮像パネルを制御するための制御部と、
を含むことを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項１４に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置から出力される信号を処理する信号処理装置と、
を含むことを特徴とする放射線撮像システム。 - 基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含むシンチレータプレートであって、
前記シンチレータは、ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶を含み、
前記保護層は、金属酸化物の粒子が添加された樹脂を含む樹脂層を備え、
前記樹脂層のうち前記複数の柱状結晶のそれぞれの頂部から前記樹脂層の上面までの厚さが、１０μｍ以上、かつ、３０μｍ未満であり、
前記樹脂層における前記粒子の濃度が、０．１５ｖｏｌ％以上、かつ、７．５ｖｏｌ％未満であることを特徴とするシンチレータプレート。 - 前記基板が、前記シンチレータが発する光を透過する透明基板であることを特徴とする請求項１６に記載のシンチレータプレート。
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