JP3691391B2 - 放射線イメージセンサ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用のＸ線撮影等に用いられる放射線イメージセンサ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療、工業用のＸ線撮影では、Ｘ線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果の保存性の面から放射線検出素子を用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、放射線検出素子により２次元の放射線による画素データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示している。
【０００３】
従来、代表的な放射線検出素子として、特開平５−１９６７４２号公報、特開平６３−２１５９８７号公報に開示されている放射線検出素子等が知られている。この放射線検出素子は、撮像素子又はファイバオプティカルプレート（ＦＯＰ）、即ち複数のファイバを束ねて構成される光学部上にシンチレータを形成し、シンチレータ側から入射する放射線をシンチレータで光に変換して検出している。
【０００４】
ここで典型的なシンチレータ材料であるＣｓＩは、吸湿性材料であり、空気中の水蒸気（湿気）を吸収して潮解し、シンチレータの特性、特に解像度が劣化することから、上述の放射線検出素子においては、シンチレータ層の上部に水分不透過性の防湿バリヤを形成することにより、シンチレータを湿気から保護している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで放射線検出素子の用途が広範になるにしたがって、撮像素子又はＦＯＰ上にシンチレータを形成するのではなく、Ａｌ製の基板等Ｘ線透過率の良い基板上にシンチレータを形成し、シンチレータに対向させて撮像素子を配置した構造の放射線検出素子の使用が望まれる場合がある。
【０００６】
このような場合には、基板側からＸ線を入射させるためシンチレータの表面に耐湿を目的とした金属膜を形成することができず、またシンチレータの表面に耐湿を目的として透明な有機膜を形成するだけでは耐湿性に問題があった。
【０００７】
この発明は、耐湿性に優れたシンチレータパネル、放射線イメージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の放射線イメージセンサは、放射線透過性の基板と、基板上に形成された柱状結晶からなるシンチレータと、ンチレータとともに基板全面を覆う水分不透過性の第１の透明有機膜と、シンチレータ側の第１の透明有機膜上に形成された水分不透過性の透明無機膜と、シンチレータに対向して設けられた撮像素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、シンチレータを覆う第１の透明有機膜上に形成された透明無機膜を有するため、この透明無機膜によりシンチレータの耐湿性を著しく向上させることができる。
【００１０】
この発明は、透明無機膜上に第２の透明有機膜をさらに形成したことを特徴とする。この発明によれば、透明無機膜上に第２の透明有機膜が形成されているため、透明無機膜の剥がれを防止することができる。
【００１１】
この発明は、透明無機膜がＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｇＯ，ＳｉＮ，ＭｇＦ２，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＡｇＣｌ及びＳｉＮＯからなる群の中の物質を含む材料により形成されることを特徴とする。
【００１２】
この発明は、放射線透過性の基板上にシンチレータを形成する第１の工程と、シンチレータを覆う第１の透明有機膜を形成する第２の工程と、第１の透明有機膜上に透明無機膜を形成する第３の工程と、シンチレータに対向して撮像素子を配設する第４の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第３工程により第１の透明有機膜上に透明無機膜を形成するため、シンチレータの耐湿性を著しく向上させた放射線イメージセンサを製造することができる。
【００１３】
この発明は、放射線透過性の基板上にシンチレータを形成する第１の工程と、シンチレータを覆う第１の透明有機膜を形成する第２の工程と、第１の透明有機膜上に透明無機膜を形成する第３の工程と、透明無機膜上に第２の透明有機膜を形成する第４の工程と、シンチレータに対向して撮像素子を配設する第５の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第４工程により透明無機膜上に第２の透明有機膜を形成するため、透明無機膜の剥がれを防止することができる放射線イメージセンサを製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４Ｂを参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は実施の形態に用いられるシンチレータパネル２の断面図であり、図２は実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、シンチレータパネル２のＡｌ製の基板１０の一方の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１２が形成されている。このシンチレータ１２には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。
【００１６】
この基板１０に形成されたシンチレータ１２は、基板１０と共に全面が第１のポリパラキシリレン膜（第１の透明有機膜）１４で覆われており、シンチレータ１２側の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面にＳｉＯ２（透明無機膜）膜１６が形成されている。更に、ＳｉＯ２膜１６の表面及び基板１０側のＳｉＯ２膜１６が形成されていない部分の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面に第２のポリパラキシリレン膜（第２の透明有機膜）１８が形成されており全面が第２のポリパラキシリレン膜１８で覆われている。また、放射線イメージセンサ４は、図２に示すように、シンチレータパネル２のシンチレータ１２側に撮像素子２０を貼り付けた構造を有している。
【００１７】
次に、図３Ａ〜図４Ｂを参照して、シンチレータパネル２の製造工程について説明する。図３Ａに示されるようなＡｌ製の基板１０（厚さ１．０ｍｍ）の一方の表面に、ＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１２を形成する（図３Ｂ参照）。
【００１８】
シンチレータ１２を形成するＣｓＩは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するためにＣＶＤ法により第１のポリパラキシリレン膜１４を形成する。即ち、シンチレータ１２が形成された基板１０をＣＶＤ装置に入れ、第１のポリパラキシリレン膜１４を１０μｍの厚さで成膜する。これによりシンチレータ１２及び基板１０の表面全体に第１のポリパラキシリレン膜１４が形成される（図３Ｃ参照）。シンチレータ１２の先端部は凹凸であることから、この第１のポリパラキシリレン膜１４は、シンチレータ１２の先端部を平坦化する役目も有する。
【００１９】
次に、シンチレータ１２側の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面にＳｉＯ２膜１６をスパッタリングにより３００ｎｍの厚さで成膜する（図４Ａ参照）。ＳｉＯ２膜１６は、シンチレータ１２の耐湿性の向上を目的とするものであるため、シンチレータ１２を覆う範囲で形成される。上述のようにシンチレータ１２の先端部は、第１のポリパラキシリレン膜１４により平坦化されているため、出力光量が減少しないようにＳｉＯ２膜１６を薄く（１００ｎｍ〜２００ｎｍ）形成することができる。
【００２０】
更に、ＳｉＯ２膜１６の表面及び基板１０側のＳｉＯ２膜１６が形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１４の表面に、再度ＣＶＤ法により第２のポリパラキシリレン膜１８を１０μｍ厚さで成膜する（図４Ｂ参照）。この工程を終了することによりシンチレータパネル２の製造が終了する。
【００２１】
また、放射線イメージセンサ４は、完成したシンチレータパネル２のシンチレータ１２側に撮像素子（ＣＣＤ）２０を貼り付けることにより製造される。
【００２２】
このようにして製造されたシンチレータパネル２と、従来のシンチレータパネル、即ちシンチレータ上にポリパラキシリレン膜を１層のみ有するシンチレータパネルについて相対湿度９３％、温度４０℃の条件下で耐湿試験を行った。
【００２３】
従来のシンチレータパネルは、この環境下に１００時間放置することにより解像度特性が初期値に比較して１０〜１５％劣化したが、この実施の形態にかかるシンチレータパネル２については、上述の環境下に２８００時間放置した場合であっても解像度特性に変化が見られなかった。したがって、シンチレータパネル２の構造を採用することにより耐湿ライフ性能を従来のシンチレータパネルに比較して３０倍に伸ばすことができた。
【００２４】
以上説明したように、この実施の形態に用いられるシンチレータパネル２によれば、シンチレータ１２側の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面にＳｉＯ２膜１６を成膜することにより、シンチレータパネル２の耐湿性を格段に向上させることができる。また、ＳｉＯ２膜１６上に第２のポリパラキシリレン膜１８を成膜したことにより、ＳｉＯ２膜１６の剥がれを防止することができる。
【００２５】
なお、上述の実施の形態においては、透明無機膜としてＳｉＯ２膜を用いているが、これに限らずＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｇＯ，ＳｉＮ，ＭｇＦ２，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＡｇＣｌ及びＳｉＮＯ等を材料とする無機膜を使用しても良い。
【００２６】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータとしてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられているが、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等を用いてもよい。
【００２７】
また、上述の実施の形態においては、基板としてＡｌ製の基板が用いられているが、Ｘ線透過率の良い基板であればよいことから、アモルファスカーボン製の基板、Ｃ（グラファイト）製の基板、Ｂｅ製の基板、ＳｉＣ製の基板等を用いてもよい。
【００２８】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１２側の第１のポリパラキシリレン膜１４の表面にＳｉＯ２膜１６を成膜しているが、シンチレータ１２側のポリパラキシリレン膜１４の表面だけでなく、第１のポリパラキシリレン膜１４の表面全体にＳｉＯ２膜１６を形成するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述の実施の形態においては、ＳｉＯ２膜１６の表面及び基板１０側のポリパラキシリレン膜１４の表面、即ち全面にポリパラキシリレン膜１８を形成しているが、ポリパラキシリレン膜１８はＳｉＯ２膜１６の剥がれ防止の役割を有するものであるため、透明な材料からなる膜であればその材料は限定されず、更にＳｉＯ２膜１６を覆う範囲に形成するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述の実施の形態における、ポリパラキシリレンには、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。
【００３１】
【発明の効果】
また、この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータを覆う第１の透明有機膜上に形成された透明無機膜を有するため、この透明無機膜によりシンチレータの耐湿性を著しく向上させることができる。また、透明無機膜上に第２の透明有機膜を形成する場合には、この第２の透明有機膜により透明無機膜の剥がれを防止することができる。
【００３２】
また、この発明の放射線イメージセンサの製造方法によれば、第３工程により第１の透明有機膜上に透明無機膜を形成するため、シンチレータの耐湿性を著しく向上させた放射線イメージセンサを製造することができる。また、第４工程により透明無機膜上に第２の透明有機膜を形成する場合には、この第２の透明有機膜により透明無機膜の剥がれを防止することができる放射線イメージセンサを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に用いられるシンチレータパネルの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
【図３】図１のシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
【図４】図１のシンチレータパネルの製造工程のつづきを示す図である。
【符号の説明】
２…シンチレータパネル、４…放射線イメージセンサ、１０…基板、１２…シンチレータ、１４、１８…ポリパラキシリレン膜、１６…ＳｉＯ２膜、２０…撮像素子。

Claims (8)

  1. 放射線透過性の基板と、前記基板上に形成された柱状結晶からなるシンチレータと、前記シンチレータとともに前記基板全面を覆う水分不透過性の第１の透明有機膜と、前記シンチレータ側の前記第１の透明有機膜上に形成された水分不透過性の透明無機膜と、前記シンチレータに対向して設けられた撮像素子と、
    を備えることを特徴とする放射線イメージセンサ。
  2. 前記透明無機膜上に形成されている水分不透過性の第２の透明有機膜を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の放射線イメージセンサ。
  3. 前記第２の透明有機膜が前記基板全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線イメージセンサ。
  4. 前記透明無機膜は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｇＯ，ＳｉＮ，ＭｇＦ２，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＡｇＣｌ及びＳｉＮＯからなる群の中の物質を含む材料とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
  5. 放射線透過性の基板上に柱状結晶からなるシンチレータを形成する第１の工程と、前記シンチレータとともに前記基板全面を覆う水分不透過性の第１の透明有機膜を形成する第２の工程と、前記シンチレータ側の前記第１の透明有機膜上に水分不透過性の透明無機膜を形成する第３の工程と、前記シンチレータに対向して撮像素子を配設する第４の工程と、
    を備えることを特徴とする放射線イメージセンサの製造方法。
  6. 前記透明無機膜上に水分不透過性の第２の透明有機膜を形成する第５の工程をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の放射線イメージセンサの製造方法。
  7. 前記第２の透明有機膜が前記基板全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項６に記載の放射線イメージセンサの製造方法。
  8. 前記透明無機膜は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｇＯ，ＳｉＮ，ＭｇＦ２，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＡｇＣｌ及びＳｉＮＯからなる群の中の物質を含む材料とすることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の放射線イメージセンサの製造方法。
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