JP2022101583A - 放射線検出器、放射線画像撮影装置及び放射線検出器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
図1は、開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置10の構成の一例を示す斜視図である。放射線画像撮影装置10は、可搬型の電子カセッテの形態を有する。放射線画像撮影装置10は、放射線検出器30(FPD: Flat Panel Detectors)と、制御ユニット12と、支持板16と、放射線検出器30、制御ユニット12及び支持板16を収容する筐体14と、を含んで構成されている。
d=2Z×sinθ ・・・(1)
sinθ=d/2Z ・・・(2)
一方、図4における長さDについて下記の(3)式が成立する。
D=d/2+2r×cosθ=R×sinθ ・・・(3)
また、図4における長さhについて、三平方の定理により下記の(4)式が成立する。
h={Z2-(d/2)2}1/2 ・・・(4)
また、cosθについて下記の(5)式が成立する。
cosθ=h/Z={Z2-(d/2)2}1/2/Z ・・・(5)
(2)式及び(5)式を、(3)式に代入すると、下記の(6)式を導くことができる。
d/2+2r×{Z2-(d/2)2}1/2/Z=R×d/2Z ・・・(6)
(6)式を曲率半径Rについて解くと(7)式が得られる。
R=Z+4r×{Z2-(d/2)2}1/2/d ・・・(7)
ここで、Zについて下記の(8)式が成立し、(8)式を(7)式に代入すると、(9)式が得られる。
Z=L-r/tanΦ ・・・(8)
R=L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d ・・・(9)
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d ・・・(10)
図8Aは、開示の技術の第2の実施形態に係る放射線検出器30Aの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器30Aは、撓み抑制部材60による撓み抑制効果を補強する補強部材70を更に含む点が、第1の実施形態に係る放射線検出器30と異なる。
図12は、開示の技術の第3の実施形態に係る放射線検出器30Bの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器30Bは、基板34とシンチレータ32との間に設けられた緩衝層90を有する。緩衝層90は、基板34の熱膨張率とシンチレータ32の熱膨張率との間の熱膨張率を有する。緩衝層90として、例えば、ポリイミド膜及びパリレン膜を用いることができる。基板34の材料として、XENOMAX(登録商標)を用いた場合には、基板34として例えばガラス基板を用いた場合と比較して、基板34とシンチレータ32との間の熱膨張率の差が大きくなり、基板34とシンチレータ32との界面に作用する熱応力が過大となる。基板34とシンチレータ32との間に緩衝層90を設けることで、基板34とシンチレータ32との界面に作用する熱応力を抑制することが可能となる。
図13~図33は、それぞれ、撓み抑制部材60がシンチレータ32の基板34と接する面とは反対側の面の側に積層された場合における、撓み抑制部材60の設置形態の例を示す断面図である。図13~図33において、基板34上の複数の画素41が設けられた領域である画素領域41Aが示されている。
12 制御ユニット
14 筐体
15 放射線入射面
16 支持板
18 接着層
19 回路基板
20 COF
22 ゲート線駆動部
24 チャージアンプ
26 信号処理部
28 画像メモリ
29 制御部
30、30A 放射線検出器
32 シンチレータ
32a 柱状結晶
32b 非柱状部
32E 端部
34 基板
36 光電変換素子
41 画素
42 TFT
43 ゲート線
44 信号線
50 反射膜
60 撓み抑制部材
70 補強部材
L 接線
R 曲率半径
S1 第1の面
S2 第2の面
S3、S4、S5、S6 面
R 曲率半径
L 柱状結晶の高さの平均値
Z 柱状結晶の先端部を除く高さの平均値
r 柱状結晶の半径の平均値
Φ 柱状結晶の先端部の角度の平均値
d 柱状結晶同士の間隔の平均値
θ 柱状結晶の傾斜角
図1は、開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置10の構成の一例を示す斜視図である。放射線画像撮影装置10は、可搬型の電子カセッテの形態を有する。放射線画像撮影装置10は、放射線検出器30(FPD: Flat Panel Detectors)と、制御ユニット12と、支持板16と、放射線検出器30、制御ユニット12及び支持板16を収容する筐体14と、を含んで構成されている。
d=2Z×sinθ ・・・(1)
sinθ=d/2Z ・・・(2)
一方、図4における長さDについて下記の(3)式が成立する。
D=d/2+2r×cosθ=R×sinθ ・・・(3)
また、図4における長さhについて、三平方の定理により下記の(4)式が成立する。
h={Z2-(d/2)2}1/2 ・・・(4)
また、cosθについて下記の(5)式が成立する。
cosθ=h/Z={Z2-(d/2)2}1/2/Z ・・・(5)
(2)式及び(5)式を、(3)式に代入すると、下記の(6)式を導くことができる。
d/2+2r×{Z2-(d/2)2}1/2/Z=R×d/2Z ・・・(6)
(6)式を曲率半径Rについて解くと(7)式が得られる。
R=Z+4r×{Z2-(d/2)2}1/2/d ・・・(7)
ここで、Zについて下記の(8)式が成立し、(8)式を(7)式に代入すると、(9)式が得られる。
Z=L-r/tanΦ ・・・(8)
R=L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d ・・・(9)
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d ・・・(10)
図8Aは、開示の技術の第2の実施形態に係る放射線検出器30Aの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器30Aは、撓み抑制部材60による撓み抑制効果を補強する補強部材70を更に含む点が、第1の実施形態に係る放射線検出器30と異なる。
図12は、開示の技術の第3の実施形態に係る放射線検出器30Bの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器30Bは、基板34とシンチレータ32との間に設けられた緩衝層90を有する。緩衝層90は、基板34の熱膨張率とシンチレータ32の熱膨張率との間の熱膨張率を有する。緩衝層90として、例えば、ポリイミド膜及びパリレン膜を用いることができる。基板34の材料として、XENOMAX(登録商標)を用いた場合には、基板34として例えばガラス基板を用いた場合と比較して、基板34とシンチレータ32との間の熱膨張率の差が大きくなり、基板34とシンチレータ32との界面に作用する熱応力が過大となる。基板34とシンチレータ32との間に緩衝層90を設けることで、基板34とシンチレータ32との界面に作用する熱応力を抑制することが可能となる。
図13~図33は、それぞれ、撓み抑制部材60がシンチレータ32の基板34と接する面とは反対側の面の側に積層された場合における、撓み抑制部材60の設置形態の例を示す断面図である。図13~図33において、基板34上の複数の画素41が設けられた領域である画素領域41Aが示されている。
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ) 2 -(d/2) 2 } 1/2 /d
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ) 2 -(d/2) 2 } 1/2 /d
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
12 制御ユニット
14 筐体
15 放射線入射面
16 支持板
18 接着層
19 回路基板
20 COF
22 ゲート線駆動部
24 チャージアンプ
26 信号処理部
28 画像メモリ
29 制御部
30、30A 放射線検出器
32 シンチレータ
32a 柱状結晶
32b 非柱状部
32E 端部
34 基板
36 光電変換素子
41 画素
42 TFT
43 ゲート線
44 信号線
50 反射膜
60 撓み抑制部材
70 補強部材
L 接線
R 曲率半径
S1 第1の面
S2 第2の面
S3、S4、S5、S6 面
R 曲率半径
L 柱状結晶の高さの平均値
Z 柱状結晶の先端部を除く高さの平均値
r 柱状結晶の半径の平均値
Φ 柱状結晶の先端部の角度の平均値
d 柱状結晶同士の間隔の平均値
θ 柱状結晶の傾斜角
Claims (25)
- 可撓性を有する基板と、
前記基板に設けられ、光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、
前記基板に積層された複数の柱状結晶を有するシンチレータと、
前記基板の撓みを抑制する撓み抑制部材と、
を含み、
前記柱状結晶の高さの平均値をL、前記柱状結晶の半径の平均値をr、前記柱状結晶同士の間隔の平均値をd、前記柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、前記シンチレータの重量によって前記基板に生じる撓みの曲率半径をRとしたとき、
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d
を満たす剛性を、前記撓み抑制部材が有する
放射線検出器。 - 前記シンチレータは、前記基板の第1の面の側に積層され、
前記撓み抑制部材は、前記基板の第1の面の側とは反対側の第2の面の側及び前記シンチレータの、前記基板と接する面の側とは反対側の面の側の少なくとも一方に積層されている
請求項1に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材は、前記基板の前記第2の面の側、及び前記シンチレータの前記基板と接する面の側とは反対側の面の側の双方に積層されている
請求項2に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材は、前記基板よりも高い剛性を有する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材は、前記シンチレータが延在する範囲よりも広い範囲に亘って延在している
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、可撓性の配線が接続される接続領域を有し、
前記撓み抑制部材は、前記接続領域の少なくとも一部及び前記シンチレータを覆う領域に設けられている
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材は、曲げ弾性率が1000MPa以上3500MPa以下である
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記シンチレータの熱膨張率に対する前記撓み抑制部材の熱膨張率の比が0.5以上2以下である
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材の熱膨張率は30ppm/K以上80ppm/K以下である
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記撓み抑制部材は、アクリル、ポリカーボネート、及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一つを含んで構成されている
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記シンチレータの端部を跨ぐ領域に設けられ、前記撓み抑制部材による撓み抑制効果を補強する補強部材を更に含む
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記補強部材は、前記基板よりも高い剛性を有する
請求項11に記載の放射線検出器。 - 前記補強部材は、前記撓み抑制部材と同一の材料で構成されている
請求項11または請求項12に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、樹脂フィルムを含んで構成されている
請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、平均粒子径が0.05μm以上2.5μm以下の無機材料からなる微粒子を含む微粒子層を有する樹脂材料からなる基材を含んで構成され、
前記微粒子層は、前記基板の前記複数の画素が設けられた第1の面とは反対側の第2の面の側に設けられている
請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記微粒子は、前記樹脂材料を構成する元素よりも原子番号が大きく且つ原子番号が30以下の元素を含む
請求項15に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、300℃以上400℃以下における熱膨張率が20ppm/K以下である
請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、前記基板の厚さを25μmとした場合の400℃におけるMD方向の熱収縮率が0.5%以下、及び500℃における弾性率が1GPa以上の少なくとも一方を満たす
請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記基板と、前記シンチレータとの間に設けられ、前記基板の熱膨張率と前記シンチレータの熱膨張率との間の熱膨張率を有する緩衝層を更に含む
請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 前記シンチレータは、前記柱状結晶の一端側に非柱状部を有し、
前記非柱状部が前記基板に接している
請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の放射線検出器。 - 請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の放射線検出器と、
前記画素に蓄積された電荷の読み出しを行う読み出し部と、
前記画素から読み出された電荷に基づいて画像データを生成する生成部と、
を含む放射線画像撮影装置。 - 放射線が入射する放射線入射面を有し、前記放射線検出器を収容する筐体を更に含み、
前記基板及び前記シンチレータのうち、前記基板が前記放射線入射面の側に配置されている
請求項21に記載の放射線画像撮影装置。 - 可撓性を有する基板に光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素を形成する工程と、
前記基板に複数の柱状結晶を有するシンチレータを形成する工程と、
前記基板の撓みを抑制する撓み抑制部材を配置する工程と、
を含み、
前記柱状結晶の高さ、前記柱状結晶の半径、前記柱状結晶の先端部の角度、及び前記柱状結晶同士の間隔に応じて、前記撓み抑制部材の剛性を調整する
放射線検出器の製造方法。 - 前記柱状結晶の高さの平均値をL、前記柱状結晶の半径の平均値をr、前記柱状結晶同士の間隔の平均値をd、前記柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、前記シンチレータの重量による前記基板の撓みの曲率半径をRとしたとき、
R≧L-r/tanΦ+4r×{(L-r/tanΦ)2-(d/2)2}1/2/d
を満たす剛性を、前記撓み抑制部材が有する
請求項23に記載の製造方法。 - 前記シンチレータを形成する工程は、気相成長法により前記基板の表面に前記柱状結晶を成長させる工程を含む
請求項23または請求項24に記載の製造方法。
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