JP2022513873A - シンチレータスクリーンの製造方法、シンチレータスクリーン及び対応する画像検出器 - Google Patents

シンチレータスクリーンの製造方法、シンチレータスクリーン及び対応する画像検出器 Download PDF

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Abstract

本出願は、シンチレータスクリーンの製造方法、シンチレータスクリーン及び画像検出器に関する。前記製造方法は、フレキシブル基板（１）の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層（４）を作製するステップと、結晶柱状シンチレータ層（４）が形成されているフレキシブル基板（１）の周辺に防潮層を作製するステップと、防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、Ｘ線吸収層を作製するステップと、Ｘ線吸收層の外面と防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層（５）を作製するステップとを含む。

Description

本出願は、シンチレータスクリーンの製造方法に関し、同時に前記製造方法を用いて得られたシンチレータスクリーンに関し、さらに、前記シンチレータスクリーンを採用した画像検出器に関し、Ｘ線放射イメージング分野に属する。
工業及び医療分野において、Ｘ線検出器が広く使用されており、Ｘ線検出器に欠かせない部分であるシンチレータスクリーンもますます重要になっている。現在、一般的に使用されているシンチレータスクリーンは、結晶柱状シンチレータスクリーン及びセラミックシンチレータスクリーンに分けられている。結晶柱状シンチレータスクリーンは、ヨウ化セシウムやヨウ化ナトリウム等のシンチレータ材料で表され、高輝度と高解像度等の利点がある。ただし、セラミックシンチレータスクリーン（硫酸化ガドリニウム、ゲルマニウム酸ビスマス）に比べて、結晶柱状シンチレータスクリーンは２つの大きな欠点がある。一方、結晶柱状シンチレータは湿気が発生しやすい材料であり、空気に曝露されると水分を吸収して潮解し、よって、シンチレータスクリーンの性能が低下し、特に、画像の解像度の低下を招く。他の一方、結晶柱状シンチレータは、密度が低く、結晶柱の空隙率が高い。残留のＸ線は、シンチレータを透過しやすく、さらにＸ線イメージセンサにおける電子回路に影響を与える。
本発明により解決する主な技術問題は、シンチレータスクリーンの製造方法を提供することである。
本発明により解決する他の技術問題は、上述の製造方法を用いて得られたシンチレータスクリーンを提供することである。
本発明により解決する別の技術問題は、上述のシンチレータスクリーンを使用した画像検出器を提供することである。
上述の目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
本発明の実施例の第1の方面により、シンチレータスクリーンの製造方法が提供され、前記製造方法は、
基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するスッテップと、
前記結晶柱状シンチレータ層が形成されている前記基板の周辺に、防潮層を作製するステップと、
前記防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、Ｘ線吸収層を作製するステップと、
前記Ｘ線吸収層の外面と、前記防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製するステップとを含む。
本発明の実施例の第２の方面により、シンチレータスクリーンの製造方法が提供され、前記製造方法は、
基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するスッテップと、
前記結晶柱状シンチレータ層が形成されている前記基板の周辺に、防潮層を作製するステップと、
前記防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、第1の中間層を作製するステップと、
前記第1の中間層の外面に、Ｘ線吸収層を作製するステップと、
前記Ｘ線吸收層の外面に、第２の中間層を作製するステップと、
前記第２の中間層の外面と、前記防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製するステップとを含む。
好ましくは、前記基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するには、
前記基板と形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料を選択するサブステップと、
真空蒸着法を用いて、形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料で、前記基板に、前記結晶柱状シンチレータ層を形成するサブステップとを含む。
好ましくは、前記基板は、高い可視光線反射率とＸ線透過率を有する基板から選択される。
好ましくは、形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料は、Ｘ線を可視光線に変換するＸ線変換材料から選択される。
好ましくは、前記防潮層及び前記保護層は、それぞれ化学気相成長法を用いて得られた透明な有機膜である。
好ましくは、前記Ｘ線吸收層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、高原子番号の材料から得られた酸化膜である。
好ましくは、前記第1の中間層及び前記第２の中間層は、それぞれ真空マグネトロンスパッタリング法を用いて得られた無機反射防止膜である。
本発明の実施例の第３の方面により、フレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンの製造方法が提供され、前記製造方法は、
高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する、少なくとも１つの表面を備える基板を提供するステップと、
高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する、前記フレキシブル基板の側面に対応する他の側面が、均一に充填された熱伝導性接着剤によって、熱伝導剛性基板に固定されるステップと、
高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する前記フレキシブル基板の側面に、シンチレータ層を製造するステップとを含む。
好ましくは、前記剛性の熱伝導基板及び前記熱伝導性接着剤を剥離除去するステップをさらに含む。
好ましくは、前記シンチレータ層を少なくとも完全にカバーするように、上述構造の外部に、防水保護層を製造するステップをさらに含むとによって、フレキシブル基板に基づく完全なシンチレータスクリーンを得る。
好ましくは、前記剛性の熱伝導基板の熱伝導係数は１０Ｗ／ｍＫよりも大きく、前記熱伝導性接着剤の熱伝導係数は１Ｗ／ｍＫよりも大きく、前記熱伝導性接着剤の熱膨張係数は、前記フレキシブル基板の熱膨張係数と前記剛性の熱伝導基板の熱膨張係数の間に介在すべきである。
好ましくは、前記剛性の熱伝導基板は、アルミニウム合金、銅合金またはステンレスである。
好ましくは、前記熱伝導性接着剤は接着剤または両面テープであり、前記接着剤の充填方法は、流延法、チョクラルスキー法、スクリーン印刷及びスプレーの何れか１つである。
好ましくは、前記フレキシブル基板の少なくとも１つの表面の可視光線反射率は、８０％～１００％または０～２０％である。
好ましくは、 前記フレキシブル基板は透明なフレキシブル基板を選択使用しており、前記フレキシブル基板の少なくとも1つの表面に、光反射層または光吸收層が製造する。
好ましくは、前記剥離方法は、機械的剥離、光照射剥離、レーザー剥離の何れか１つである。
本発明の実施例の第４の方面により、シンチレータスクリーンの製造方法で製造したシンチレータスクリーンが提供される。
本発明の実施例の第５の方面により、上述のシンチレータスクリーンを使用しており、前記シンチレータスクリーンの底部に、Ｘ線イメージセンサが設置されているＸ線画像検出器が提供される。
本発明により提供されるシンチレータスクリーンの製造方法は、結晶柱状シンチレータ層、防潮層、Ｘ線吸收層及び保護層を順番に作製することによって、形成されたシンチレータスクリーンのＸ線吸収率、変換された可視光線の透過率及び耐湿性を向上させる。また、結晶柱状シンチレータ層によって完全に吸収されないＸ線を吸収する、Ｘ線吸收層を増加することによって、Ｘ線イメージセンサの電子回路に対するＸ線シールドを実現し、Ｘ線イメージセンサに対するＸ線の放射干渉を低減する。
本発明の実施例により提供されるシンチレータスクリーンの製造方法のフロー図１である。 本発明の実施例により提供されるシンチレータスクリーンの製造方法のフロー図２である。 ～ 本発明の実施例により提供されるシンチレータスクリーンの主な製造工程のステップの断面構造を順番に示す模式図である。 基板の下面に作製した結晶柱状シンチレータ層の断面構造の模式図である。 結晶柱状シンチレータ層が形成されている基板の周辺に、作製した防潮層の断面構造の模式図である。 防潮層の上面を除く残り表面に、作製したＸ線吸收層の断面構造の模式図である。 Ｘ線吸收層の外面と防潮層の上面に、作製した保護層の断面構造の模式図である。 防潮層の上面を除く残り表面に、順番に作製した第１の中間層、Ｘ線吸收層及び第２の中間層の断面構造の模式図である。 第２の中間層の外面及び防潮層の上面に、作製した保護層の断面構造の模式図である。 本発明の実施例により提供されるシンチレータスクリーンから構成されたＸ線画像検出器の構造の模式図である。 ～ 本発明の実施例により提供されるフレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンの製造方法のフロー図である。
以下、図面及び特定の実施例を参照しながら、本発明の技術内容をさらに詳細に説明する。
本発明の実施例において、シンチレータスクリーンは結晶柱状シンチレータスクリーンを指す。前記結晶柱状シンチレータスクリーンは、入射されたＸ線を可視光線に変換した後、Ｘ線イメージセンサに伝送して、Ｘ線イメージセンサ及びＸ線イメージセンサにおける電子回路が受信した可視光線をアナログ信号に変換することを便利にし、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）を介してデジタル信号に変換して、コンピューターに伝送しＸ線の初期デジタル画像を得る。
図1に示すように、前記シンチレータスクリーンの製造方法は、基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するステップＳ１を含む。
前記ステップは、基板及び形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料を選択するサブステップＳ１１を含む。
Ｘ線が結晶柱状シンチレータスクリーンに照射された後、より良く結晶柱状シンチレータ層に吸収され、且つ可視光線に変換されることを確保するために、高い可視光線反射率及びＸ線透過率を有する基板を選択できる。前記基板は、Ｘ線のみを透過でき、可視光線は透過できず、例えば、基板は、厚さが予備設定された高反射率のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製基板、ＡＩ（アルミニウム）製基板、Ｃ（グラファイト）製基板、Ｂｅ（ベリリウム）製基板等から選択できる。
結晶柱状シンチレータ層がＸ線を吸収して可視光線に変換するために、形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料は、Ｘ線を可視光線に変換できるＸ線変換材料を選択することができ、例えば、形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料は、Ｔｌ（タリウム）またはＮａ（ナトリウム）がドープされたＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、Ｔｌ（タリウム）がドープされたＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）等の材料であってよい。
ステップＳ １２：真空蒸着法を用いて、基板に、形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料で結晶柱状シンチレータ層を形成する。
ステップＳ１１で選択した基板と形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料を真空蒸着装置に配置し、真空条件下で、形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料を加熱蒸発させ、蒸発して得られた原子または分子が基板の所定の面に吸着され薄膜を形成し、前記薄膜は結晶柱状シンチレータ層である。うち、真空蒸着法は従来の慣用技術であり、ここでは詳細には言及しない。
以下、基板は高反射率のＰＥＴ製基板（例えば、厚さが１８８μｍ）を選択し、形成待ちの結晶柱状シンチレータ層の原材料は、ビーズ状のヨウ化タリウム粒子と粉末状のヨウ化セシウム材料を選択することを例として、本ステップにおいて、基板に結晶柱状シンチレータ層を形成するプロセスについて説明する。
図３に示すように、高反射率のＰＥＴ製基板１１、ビーズ状のヨウ化タリウム粒子及び粉末状のヨウ化セシウム材料を真空蒸着装置に入れ、真空条件下で、共蒸着法を用いて、ビーズ状のヨウ化タリウム粒子と粉末状のヨウ化セシウム材料を加熱蒸発させ、蒸発して得られた原子または分子を、高反射率のＰＥＴ 製基板１１の下面に付着させることによって、結晶柱状のヨウ化セシウム層１２を形成する。前記結晶柱状ヨウ化セシウム層１２がＸ線を可視光線に変換する。
ステップＳ２：結晶柱状シンチレータ層が形成されている基板の周辺に防潮層を作製する。
結晶柱状シンチレータ層（例えば、上述の結晶柱状ヨウ化セシウム層１２）は吸湿性が高いため、結晶柱状シンチレータ層を直接空気中に露出すると、結晶柱状シンチレータ層が空気中の水蒸気と相互作用し、シンチレータスクリーンの結晶柱が潮解し、結晶柱の間に付着が発生され、画像の解像度効果に影響を与える。また、結晶柱状シンチレータ層の結晶柱の間に一定のギャップが存在するため、結晶柱状シンチレータ層の下面はでこぼこしており、また、結晶柱状シンチレータ層を透過してＸ線イメージセンサの電子回路に影響を与える残留のＸ線も存在する。したがって、化学気相成長法を用いて、ステップＳ１で形成された結晶柱状シンチレータ層を備える基板の周辺に、防潮層を堆積することができる。
うち、防潮層は、化学気相成長法を用いて、ポリパラジクロロトルエン、ポリパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン等の材料から得られた透明な有機膜であってよい。
結晶柱状ヨウ化セシウム層１２が形成されている高反射率のＰＥＴ製基板１１の周辺に、ポリパラジクロロトルエン膜を形成することを例として、図４に示すように、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２が形成されている高反射率のＰＥＴ製基板１１を、化学気相成長装置に配置し、化学気相成長装置を通じて、高反射率のＰＥＴ製基板１１及び結晶柱状ヨウ化セシウム層１２の周辺に、厚さが予備設定された第１のポリパラジクロロトルエン膜１３を形成する。好ましくは、高反射率のＰＥＴ製基板１１及び結晶柱状ヨウ化セシウム層１２の周辺に、厚さが１０μｍの第１のポリパラジクロロトルエン膜１３を形成するのが最適である。第１のポリパラジクロロトルエン膜１３によって、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２に対する空気中の水蒸気の影響を効果的に低減することができると共に、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３を使用して、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２の結晶柱の間に存在するギャップを充填し、緻密なバリア層を形成することによって、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２の下面を平坦にする。
ステップＳ３：ステップＳ２で作製した防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、Ｘ線吸収層を作製する。
ステップＳ２で作製した防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の、残り表面に作製したＸ線吸収層の作用は、結晶柱状シンチレータ層により完全に吸収されないＸ線を吸収することによって、Ｘ線イメージセンサに対するＸ線の放射干渉を低減するという点にある。真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、防潮層のＸ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、厚さが予備設定されたＸ線吸収層を作製し、好ましくは、Ｘ線の放射線量及び結晶柱状シンチレータ層に基づいて、Ｘ線吸收層の厚さを適切に調整し、Ｘ線吸收層の厚さの調整範囲は３００ｎｍ～５００ｎｍであることが最適である。また、真空マグネトロンスパッタリング法は、従来の慣用技術であり、ここでは言及しない。
うち、Ｘ線吸收層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、ＰｂＯ（酸化鉛）、Ｂｉ２Ｏ３（酸化ビスマス）、ＰｂｘＯｙ（鉛酸化物）、ＷＯ３（三酸化タングステン）等の高原子番号Ｚ材料から得られた酸化膜であってよい。
Ｘ線吸收層が酸化鉛膜であることを例として、図５に示すように、ステップＳ２で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２及び第1のポリパラジクロロトルエン膜１３を備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、真空マグネトロンスパッタ装置に配置し、真空条件下で、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面以外の、残り表面に厚さ５００ｎｍの酸化鉛膜１５を形成する。
ステップＳ４：ステップＳ３で作製したＸ線吸收層の外面と、ステップＳ２で作製した防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製する。
ステップＳ３で作製したＸ線吸收層とステップＳ２で作製した防潮層が、引っかかれたり剥がれたりするのを防止し、また、防潮層に対する空気中の水蒸気の影響をさらに低減するために、化学気相成長法を用いて、ステップＳ３で作製したＸ線吸收層の外面と、ステップＳ２で作製した防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を堆積する。
うち、保護層は、化学気相成長法を用いて、ポリパラジクロロトルエン、ポリパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン等の材料から得られた透明な有機膜であってよい。
保護層がポリパラジクロロトルエン膜であることを例として、図6に示すように、ステップＳ３で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３及び酸化鉛膜１５を備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、化学気相成長装置に配置し、化学気相成長装置によって、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面及び酸化鉛膜１５の外面に、厚さが予備設定された第２のポリパラジクロロトルエン膜１７を形成する。好ましくは、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面及び酸化鉛膜１５の外面に、厚さが１０μｍの第２のポリパラジクロロトルエン膜１７を形成することが最適である。第２のポリパラジクロロトルエン膜１７によって、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３及び酸化鉛膜１５が、引っかかれたり剥がれたりするのを防止すると共に、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２に対する空気中の水蒸気の影響を効果的に低減することができる。
上記のステップＳ１～Ｓ４を用いて、結晶柱状シンチレータスクリーンを製造することができる。結晶柱状シンチレータスクリーンにおける防潮層とＸ線吸收層の結合効果を向上させ、結晶柱状シンチレータ層の耐湿性と、それが変換した可視光線の透過率を向上させるために、図２に示すように、本シンチレータスクリーンの製造方法が以下のステップを含む、以下の好ましい技術案をさらに提供する。
ステップＳ１０：基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製する。該ステップは、上述のステップＳ１とステップＳ１のサブステップの説明と同じである。
ステップ２０：結晶柱状シンチレータ層が形成されている基板の周辺に、防潮層を作製する。該ステップは、上述のステップＳ２の説明と同じである。
ステップＳ３０：ステップＳ２０で作製した防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、第１の中間層を作製する。
ステップＳ２０で作製した防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、作製した第１の中間層の作用は、防潮層と後のステップで作製したＸ線吸收層との結合効果を向上させると共に、結晶柱状シンチレータ層の耐湿性と、それが変換した可視光線の透過率を向上させることもできる、という点にある。真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、除防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、厚さが予備設定された第１の中間層を作製し、好ましくは、光出力の要求に応じて、第１の中間層の厚さを適切に調整し、第１の中間層の厚度の調整範囲は５０ｎｍ～２００ｎｍであることが最適である。
うち、第１の中間層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、ＳiＯ２（シリカ）、ＴＩＯ２（二酸化チタン）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）及びＳｉＮＯ（オキシ窒化ケイ素）等の材料から得られた無機反射防止膜であってよい。
第１の中間層がシリカ膜であることを例として、図７に示すように、ステップＳ２０で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２と第１のポリパラジクロロトルエン膜１３とを備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、真空マグネトロンスパッタリング装置に配置し、真空条件下で、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面以外の残り表面に、厚さが１００ｎｍの第１のシリカ膜１４を形成する。
ステップＳ４０：ステップＳ３０で作製した第１の中間層の外面に、Ｘ線吸収層を作製する。
ステップＳ３０で作製した第１の中間層の外面に作製されたＸ線吸收層の作用は、結晶柱状シンチレータ層により完全に吸収されないＸ線を吸収することによって、Ｘ線イメージセンサに対するＸ線の放射干渉を低減する、という点にある。真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、第１の中間層の外面に厚さが予備設定されたＸ線吸収層を作製し、好ましくは、Ｘ線放射線量及び結晶柱状シンチレータ層に応じて、Ｘ線吸收層の厚さを適切に調整し、Ｘ線吸收層の厚さの調整範囲は３００ｎｍ～５００ｎｍであることが最適である。
うち、Ｘ線吸收層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、ＰｂＯ（酸化鉛）、Ｂｉ２Ｏ３（酸化ビスマス）、ＰｂｘＯｙ（鉛酸化物）、ＷＯ３（三酸化タングステン）等の原子番号Ｚの材料から得られた酸化膜であってよい。
Ｘ線吸收層が酸化鉛膜であることを例として、図７に示すように、ステップＳ３０で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３及び第１のシリカ膜１４を備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、真空マグネトロンスパッタリング装置に配置し、真空条件下で、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、第１のシリカ膜１４の外面に、厚さが５００ｎｍの酸化鉛膜１５を形成する。
ステップＳ５０：ステップＳ４０で作製したＸ線吸收層の外面に、第２の中間層を作製する。
ステップＳ４０で作製したＸ線吸收層の外面に作製された第２の中間層の作用は、結晶柱状シンチレータ層の耐湿性と、それが変換した可視光線の透過率を向上させる、という点にある。真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、Ｘ線吸收層の外面に、厚さが予備設定された第２の中間層を作製し、好ましくは、光出力の要求に応じて、第２の中間層の厚さを適切に調整し、第２の中間層の厚さの調整範囲は５０ｎｍ～２００ｎｍであることが最適である。
うち、第２の中間層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、ＳｉＯ２（シリカ）、ＴＩＯ２（二酸化チタン）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）及びＳｉＮＯ（オキシ窒化ケイ素）等の材料から得られた無機反射防止膜であってよい。
第２の中間層がシリカ膜であることを例として、図７に示すように、ステップＳ４０で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３、第１のシリカ膜１４及び酸化鉛膜１５を備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、真空マグネトロンスパッタリング装置に配置し、真空条件下で、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、酸化鉛膜１５の外面に、厚さが１００ｎｍの第２のシリカ膜１６を形成する。
ステップＳ６０：ステップＳ５０で作製した第２の中間層の外面と、ステップＳ２０で作製した防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製する。
ステップＳ５０で作製した第２の中間層とステップＳ２０で作製した防潮層が、引っかかれたり剥がれたりするのを防止すると共に、防潮層に対する空気中の水蒸気の影響をさらに低減するために、化学気相成長法を用いて、ステップＳ５０で作製した第２の中間層の外面と、ステップＳ２０で作製した防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を堆積する。
うち、保護層は、化学気相成長法を用いて、ポリパラジクロロトルエン、ポリパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン等の材料から得られた透明な有機膜であってよい。
保護層がポリパラジクロロトルエン膜であることを例として、図８に示すように、ステップＳ５０で作製した結晶柱状ヨウ化セシウム層１２、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３、第１のシリカ膜１４、酸化鉛膜１５及び第２のシリカ膜１６を備える高反射率のＰＥＴ製基板１１を、化学気相成長装置に配置し、化学気相成長装置を通じて、第1のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面と第２のシリカ膜１６の外面に、厚さが予備設定された第２のポリパラジクロロトルエン膜１７を形成する。好ましくは、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３の上面と第２のシリカ膜１６の外面に、厚さが１０μｍの第２のポリパラジクロロトルエン膜１７を形成することが最適である。第２のポリパラジクロロトルエン膜１７によって、第１のポリパラジクロロトルエン膜１３と第２のシリカ膜１６が、引っかかれたり剥がれたりするのを防止すると共に、結晶柱状ヨウ化セシウム層１２に対する空気中の水蒸気の影響を効果的に低減することができる。
上記ステップＳ１０～Ｓ６０を用いて、他の結晶柱状シンチレータスクリーンを作製することができる。図９に示すように、上述の２種の結晶柱状シンチレータスクリーンの何れか１種の底部に、Ｘ線イメージセンサ２０を設置し、Ｘ線画像検出器を構成する。結晶柱状シンチレータスクリーンを介して、入射されたＸ線を可視光線に変換した後、Ｘ線イメージセンサに伝送することによって、Ｘ線イメージセンサ及びＸ線イメージセンサの電子回路が、受信した可視光線をアナログ信号に変換することを便利にし、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）を介してデジタル信号に変換して、コンピューターに伝送し、Ｘ線の初期デジタル画像を得ることができる。
上述の実施例に提供されるシンチレータスクリーンの製造方法は、結晶柱状シンチレータ層、防潮層、Ｘ線吸收層及び保護層を順番に作製することによって、形成されたシンチレータスクリーンのＸ線吸収率、変換した可視光線の透過率及び耐湿性を向上させる。また、結晶柱状シンチレータ層によって完全に吸収されないＸ線を吸収する、Ｘ線吸收層を増加することによって、Ｘ線イメージセンサの電子回路に対するＸ線シールドを実現し、Ｘ線イメージセンサに対するＸ線の放射干渉を低減する。
また、フレキシブル基板で成長したヨウ化セシウムスクリーンは、薄くて軽く、曲げに強く、防水性が優れている。しかし、軟化温度の低い一部の大型フレキシブル基板に、ヨウ化セシウムを加熱蒸着すると、蒸着プロセスにおいて基板が変形しやすくなり、また、コーティングプロセスにおいて、基板の異なる部分の放熱能力差により、基板の異なる部分の温度差が大きくなり、コーティングの均一性に影響を与える。
本発明の実施例は、大型のフレキシブル基板に、柱状結晶ヨウ化セシウムのシンチレータを蒸着する場合、変形しやすく、また、コーティングプロセスにおいて、基板の異なる部分の放熱能力差により、薄膜に顕著な不均一性が存在する問題について、高温コーティングプロセスにおいて、フレキシブル基板の変形を防止し、コーティングの均一性を著しく向上させる、シンチレータスクリーンの製造方法をさらに提供する。
上述のフレキシブル基板に基づく、シンチレータスクリーンの製造方法は、
高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する少なくとも１つの表面を備える、基板１を提供するステップ（１）と、
フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面と対向する他の側面が、均一に充填された熱伝導性接着剤２によって、剛性の熱伝導基板３に固定されるステップ（２）と、
フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面に、シンチレータ層４を製造するステップ（３）と、
剛性の熱伝導基板４及び熱伝導性接着剤３を剥離除去するステップ（４）と、
シンチレータ層４を少なくとも完全にカバーすることによって、フレキシブル基板に基づく完全なシンチレータスクリーンが得られるように、上述の構造の外部に防水保護層５を製造するステップ（５）とを含む。
以下、図１０～図１２に示す構造を参照しながら説明する。
うち、ステップ（１）で提供されるフレキシブル基板１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、有機ガラス）等または表面処理された上述の材料から選択できる。
フレキシブル基板１の少なくとも１つの表面の可視光線反射率は、８０％～１００％または０～２０％である。フレキシブル基板１の少なくとも１つの表面の可視光線反射率が８０％～１００％である場合、フレキシブル基板１は、少なくとも１つの表面が高い可視光線反射率を有することによって、高輝度且つ低解像度を有するシンチレータスクリーンの製造に使用されることができる。フレキシブル基板１の少なくとも１つの表面の可視光線反射率が０～２０％である場合、フレキシブル基板１は、少なくとも１つの表面が高い可視光線吸収率を有することによって、高解像度を有するシンチレータスクリーンの製造に使用される。図１０～図１２に示す構造において、フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する表面が上面である。
フレキシブル基板１は、透明なフレキシブル基板を選択して使用することもでき、フレキシブル基板１の少なくとも１つの表面（シンチレータ層４の蒸着に用いられる表面）に、光反射層または光吸收層を製造することによって、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有させ、同じ機能を実現することができる。
ステップ（２）において、フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面と対向する他の側面（即ち図１０～図１２におけるフレキシブル基板１の下面）を、均一に充填された熱伝導性接着剤２によって、剛性の熱伝導基板３に固定する。
うち、剛性の熱伝導基板３は、アルミニウム合金、銅合金またはステンレス等から選択することができ、熱伝導係数は１０Ｗ／ｍＫよりも大きく、熱伝導性接着剤２は、接着剤または両面テープであってよく、熱伝導係数が１Ｗ／ｍＫよりも大きい。熱伝導性接着剤２の熱膨張係数は、フレキシブル基板の熱膨張係数と剛性の熱伝導基板の熱膨張係数の間に介在すべきである。接着剤の充填方法は、流延法、チョクラルスキー法、スクリーン印刷及びスプレー等から選択でき、必要に応じて、高圧または低圧の消泡剤を組合わせることによって、フレキシブル基材１と剛性の熱伝導性基材３との確実な粘着を保証することができる。
ステップ（２）において、熱伝導性接着剤２は、高い熱伝導率を有すると共に、フレキシブル基板１と適切な結合強度を持つべきであり、結合強度が低すぎると、後続のコーティングプロセスでは剥離しやすく、熱伝導の役割を果たすことができず、結合強度が高すぎると、シンチレータ層が蒸着された後、剛性の熱伝導基板が剥離しにくいと言う問題が存在する。
ステップ（３）において、フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面に、シンチレータ層４を製造する。図１０～図１２に示す構造において、フレキシブル基板１の上面にシンチレータ層４を蒸着する。シンチレータ材料は、タリウムがドープされたヨウ化セシウムＣｓＩ（ＴＩ）、ナトリウムがドープされたヨウ化セシウムＣｓＩ（Ｎａ）またはその他がドープされた柱状のヨウ化セシウム結晶から選択使用することができ、製造方法は、加熱蒸着、レーザー蒸着等から選択できる。
上述の３つのステップを通じて、図１０に示す構造を得ることができる。
ステップ（４）において、剛性の熱伝導基板３と熱伝導性接着剤２とを剥離除去する。図１１は、図１０に示す構造から剛性の熱伝導基板３と熱伝導性接着剤２とを剥離除去した構造を示している。剥離方法は、機械的剥離、光照射剥離、レーザー剥離等から選択でき、具体的な剥離工程は、剛性の熱伝導基板３と熱伝導性接着剤２の性質によって決定することができる。前記剥離プロセスにおいて、フレキシブル基板１及びシンチレータ層４の完全性を保証し、フレキシブル基板１の変形とシンチレータ層４の剥離を防止すべきである。
剛性の熱伝導基板３と熱伝導性接着剤２がＸ線に対して明確な遮断効果を持たない場合、補助材料の除去を行わずにステップ（４）をスキップすることもでき、最終製品は複合基板を備えたシンチレータスクリーンである。
ステップ（５）において、従来技術を選択使用して防水保護層５を製造することによって、完全なシンチレータスクリーンを得る。防水保護層５は、シンチレータ層４を少なくとも完全にカバーし、内部にシンチレータ層４を包み込んで、防水及び防湿機能を実現すべきである。使用可能な防水保護層５には、透明なＰｉ膜（ポリイミドフィルム）、ＰＥＴ膜（ポリエステルフィルム）、蒸着パリレンフィルム（ｐａｒｙｌｅｎ）等、または以上の薄膜とＳｉＯ２、ＴＩＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の緻密な無機防水膜とが貼り合わせて構成された複合膜または複合コーティング層が含まれるが、これらに限定されない。
図１２に示す実施例において、フレキシブル基板１及びシンチレータ層４の外部には、防水保護層５が設置されており、防水保護層５は内部に、フレキシブル基板１及びシンチレータ層４全体を包み込んでいる。図示していない実施例において、防水保護層５は、シンチレータ層４とシンチレータ層４のエッジ付近の特定領域内の基板表面のみをカバーすることができ、同じ防水効果を達成することもできる。
上述の製造方法において、フレキシブル基板の、結晶柱状シンチレータが蒸着された側面と対向する他の側面（フレキシブル基板の結晶柱状シンチレータの蒸着に用いられる側面から離れた側面）を、均一に充填された熱伝導性接着剤によって、剛性の熱伝導基板に固定し、高温蒸着過程におけるフレキシブル基板の固定と急速な熱伝導を実現し、重力または加熱ムラによるフレキシブル基板の変形を防止し、且つコーティングの均一性を著しく向上させる。
上述の製造方法において、高熱伝導性の剛性の熱伝導基板を補助基板として使用し、高熱伝導性の熱伝導性接着剤を熱伝導接着材料として使用することによって、フレキシブル基板を補助基板に固定し、蒸着プロセスにおけるフレキシブル基板の固定と急速な熱伝導を実現し、フレキシブル基板の変形を防止し、コーティングの均一性を向上させる。
上述の製造方法にステップ（４）が含まれる場合、得られたフレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンの構造は、図１２示すようである。フレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンは、フレキシブル基板１、シンチレータ層４及び防水保護層５を含み、うち、フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面に、シンチレータ層４が設置されており、防水保護層５がシンチレータ層４を少なくとも完全にカバーする。
また、上述の製造方法にステップ（４）が含まれず、補助材料を除去しない場合、得られた最終製品は、複合基板を備えるシンチレータスクリーンで、フレキシブル基板１、熱伝導性接着剤２、剛性の熱伝導基板３、シンチレータ層４及び防水保護層５を含み、前記フレキシブル基板１の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面に、シンチレータ層４が設置されており、フレキシブル基板１の他の側面は、均一に充填された熱伝導性接着剤２によって、剛性の熱伝導基板４に固定され、防水保護層５がシンチレータ層４を少なくとも完全にカバーする。
上述の２種の構造において、防水保護層５は、シンチレータ層４及びシンチレータ層４のエッジ付近の特定領域内の基板表面のみをカバーすることができ、防水保護層５は内部に、シンチレータスクリーンの全体構造を包み込むこともできる。
明確に、フレキシブルスクリーンを使用する必要がある場合を除き、ほとんどの応用の場合では、上述の２種の構造を有するシンチレータスクリーンが使用できる。図９に示す実施例と同様に、上述の２種の構造を有するシンチレータスクリーンの何れか１種の底部に、Ｘ線イメージセンサ２０を設置することによって、対応するＸ線画像検出器を構成できる。
上記をまとめると、本発明の実施例に提供される、フレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンの製造方法は、フレキシブル基板の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面と対向する他の側面を、均一に充填された熱伝導性接着剤によって、剛性の熱伝導基板に固定することによって、高温蒸着プロセスにおけるフレキシブル基板の固定と急速な熱伝導を実現し、重力または加熱ムラによるフレキシブル基板の変形を防止し、コーティングの均一性を著しく向上させる。
以上、本発明に提供されるシンチレータスクリーンの製造方法、シンチレータスクリーン及び画像検出器に対して、詳細に説明した。当業者にとって、本発明の実質的内容から逸脱することなく、本発明に対して行われた如何なる明らかな変更は、何れも本発明の特許権利の保護範囲に含まれる。

Claims (19)

  1. シンチレータスクリーンの製造方法であって、
    基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するスッテップと、
    前記結晶柱状シンチレータ層が形成されている前記基板の周辺に防潮層を作製するステップと、
    前記防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、Ｘ線吸収層を作製するステップと、
    前記Ｘ線吸收層の外面と前記防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製するステップとを含む、ことを特徴とするシンチレータスクリーンの製造方法。
  2. シンチレータスクリーンの製造方法であって、
    基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するスッテップと、
    前記結晶柱状シンチレータ層が形成されている前記基板の周辺に防潮層を作製するステップと、
    前記防潮層の、Ｘ線の受信に用いられる表面以外の残り表面に、第1の中間層を作製するステップと、
    前記第1の中間層の外面に、Ｘ線吸収層を作製するステップと、
    前記Ｘ線吸收層の外面に、第２の中間層を作製するステップと、
    前記第２の中間層の外面と前記防潮層のＸ線の受信に用いられる表面に、保護層を作製するステップとを含む、ことを特徴とするシンチレータスクリーンの製造方法。
  3. 前記基板の所定の表面に結晶柱状シンチレータ層を作製するには、
    前記基板と形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料を選択するサブステップと、
    真空蒸着法を用いて、形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料で、前記基板に、前記結晶柱状シンチレータ層を形成するサブステップとを含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  4. 前記基板は、高い可視光線反射率及びＸ線透過率を有する基板から選択される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  5. 形成待ちの前記結晶柱状シンチレータ層の原材料は、Ｘ線を可視光線に変換するＸ線変換材料から選択される、ことを特徴とする請求項1または２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  6. 前記防潮層と前記保護層は、それぞれ化学気相成長法を用いて得られた透明な有機膜である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  7. 前記Ｘ線吸收層は、真空マグネトロンスパッタリング法を用いて、高原子番号の材料から得られた酸化膜である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  8. 前記第1の中間層及び前記第２の中間層は、それぞれ真空マグネトロンスパッタリング法を用いて得られた無機反射防止膜である、ことを特徴とする請求項２に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  9. フレキシブル基板に基づくシンチレータスクリーンの製造方法であって、
    高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する少なくとも１つの表面を備える、フレキシブル基板を提供するステップ（１）と、
    前記フレキシブル基板の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面と対向する他の側面が、均一に充填された熱伝導性接着剤によって、剛性の熱伝導基板に固定されるステップ（２）と、
    前記フレキシブル基板の、高い可視光線反射率または高い可視光線吸収率を有する側面に、シンチレータ層を製造するステップ（３）とを含む、ことを特徴とするシンチレータスクリーンの製造方法。
  10. 前記剛性の熱伝導基板と前記熱伝導性接着剤とを剥離除去するステップ（４）をさらに含む、ことを特徴とする請求項９に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  11. 前記シンチレータ層を少なくとも完全にカバーするように、上述構造の外部に防水保護層を製造するステップ（５）をさらに含む、ことを特徴とする請求項９または１０に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  12. 前記剛性の熱伝導基板の熱伝導係数は１０Ｗ／ｍＫよりも大きく、前記熱伝導性接着剤の熱伝導係数は１Ｗ／ｍＫよりも大きく、前記熱伝導性接着剤の熱膨張係数は、前記フレキシブル基板の熱膨張係数と前記剛性の熱伝導基板の熱膨張係数の間に介在する、ことを特徴とする請求項９に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  13. 前記剛性の熱伝導基板は、アルミニウム合金、銅合金またはステンレスである、ことを特徴とする請求項９に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  14. 前記熱伝導性接着剤は、接着剤または両面テープであり、前記接着剤の充填方法は、流延法、チョクラルスキー法、スクリーン印刷及びスプレーの何れか１つである、ことを特徴とする請求項９に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  15. 前記フレキシブル基板の少なくとも１つの表面の可視光線反射率は、８０％～１００％または０～２０％である、ことを特徴とする請求項９に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  16. 前記フレキシブル基板は、透明なフレキシブル基板を選択使用しており、前記フレキシブル基板の1つの側面に、光反射層または光吸收層を製造する、ことを特徴とする請求項１５に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  17. 前記ステップ（４）で使用する剥離方法は、機械的剥離、光照射剥離、レーザー剥離の何れか１つである、ことを特徴とする請求項１０に記載のシンチレータスクリーンの製造方法。
  18. 請求項１～１７の何れか一項に記載のシンチレータスクリーンの製造方法を用いて製造された、シンチレータスクリーン。
  19. 請求項１８に記載のシンチレータスクリーンを使用しており、前記シンチレータスクリーンの底部に、Ｘ線イメージセンサが設置されている、ことを特徴とするＸ線画像検出器。
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