JP3995038B2 - 蛍光体シート製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体シート製造の技術分野に属し、詳しくは、真空蒸着によって蓄積性蛍光体層を形成する蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上してコストダウンを図り、かつ、高品質な蛍光体シートを製造できる蛍光体シート製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層とする）を有するシート（以下、蛍光体シートとする（放射線像変換シートとも呼ばれている）を利用する、放射線画像情報記録再生システムが知られており、例えば、ＦＣＲ（Fuji Computed Radiography)等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シート（蛍光体層）に人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して輝尽発光光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力する。
【０００４】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって、作製される。
これに対し、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている（特許第２７８９１９４号、特開平５−２４９２９９号等の各公報参照）。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、また、バインダなどの蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特性を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、真空蒸着は、光学部品のコーティング、磁気記録媒体や電子ディスプレイの製造等の各種の分野における薄膜の成膜方法として利用されている。これらにおける蒸着による成膜では、ほとんどの場合は、形成する膜の厚さは１μｍ以下で、厚くても３μｍ程度である。
これに対し、真空蒸着で形成される蛍光体シートの蛍光体層は、薄くても２００μｍ以上、通常で５００μｍ程度、厚い場合で１０００μｍもの厚さが必要になる。
【０００６】
ここで、蛍光体シートの蓄積性蛍光体としては、アルカリハライドが好適に利用されており、真空蒸着の成膜材料としては、ヨウ化セシウム、臭化セシウム、臭化ユーロピウム等が用いられるが、このような蓄積性蛍光体の成膜材料は、押し並べて高価である。
ところが、周知のように、真空蒸着は、基板への成膜材料の蒸着率が非常に悪く、すなわち成膜材料の利用効率が低い。そのため、高価な成膜材料を必要とし、しかも、２００μｍを超える膜厚を必要とする、真空蒸着による蛍光体シートの製造においては、成膜材料の利用効率が低いことに起因する製品のコストアップが、大きな問題となっている。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、真空蒸着によって（蓄積性）蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上して低コスト化を図ることができ、しかも、蛍光体層の性状が良好な高品質な蛍光体シートを製造できる蛍光体シート製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、シート状の基板に蛍光体層を成膜する、蛍光体シートの製造装置であって、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を排気する真空排気手段と、成膜材料を収容する筒状のルツボと、誘導加熱によって、前記ルツボを加熱することにより、前記ルツボ内の成膜材料を加熱する加熱手段と、前記ルツボの上端よりも低い位置に設定される蒸発位置に成膜材料の上面が位置するように、成膜材料を前記ルツボに供給する材料供給手段とを有することを特徴とする蛍光体シート製造装置を提供する。
【０００９】
このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記加熱手段は、誘導加熱によって成膜材料を加熱するものであるのが好ましく、また、前記材料供給手段は、成膜基板と逆側から成膜材料を押動することにより、前記蒸発位置に成膜材料を供給するものであるのが好ましく、さらに、前記ルツボの内壁上端および成膜材料面の中心を結んだ線と、前記ルツボの中心線とが成す角度θが、０°＜θ＜９０°となるように、前記蒸発位置が設定されるのが好ましい。
また、このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記ルツボは、円筒状のルツボ、チムニタイプのルツボ、またはクヌーセンセルタイプのルツボであるのが好ましく、また、特に、前記ルツボは、円同径の筒状のルツボであるのが好ましい。
さらに、このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記筒状のルツボ内の成膜材料の上面が位置する前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気を選択的に前記基板に到達させるための指向性を前記蒸気の進行方向に与えるように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定されるのが好ましく、また、前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気が前記基板に対して垂直に入射するように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定されるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蛍光体シート製造装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１１】
図１に、本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図を示す。
図示例の蓄積性蛍光体シート製造装置１０（以下、製造装置１０とする）は、シート状の基板Ｓの表面に、蓄積性蛍光体を含有する層（（蓄積性）蛍光体層）を二元の真空蒸着によって形成して、（蓄積性）蛍光体シートを作製するもので、基本的に、真空チャンバ１２と、基板回転機構１４と、加熱蒸発部１６とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。
また、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００１２】
図示例の製造装置１０は、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒx （ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、基板にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。
【００１３】
なお、本発明の製造装置で作製する蛍光体シートにおいて、基板Ｓには特に限定はなく、ガラス、セラミックス、カーボン、アルミニウム、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板が全て利用可能である。
【００１４】
また、蓄積性蛍光体も、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲に輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号、特開平２−１９３１００号、同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００１５】
中でも、下記の基本組成式
ＭI Ｘ・ａＭIIＸ’2 ・ｂＭIII Ｘ''3 ：ｚＡ
で代表されるアルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体は、特に、好ましい。なお、上記式において、ＭI は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表し、ＭIIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属もしくは二価の金属を表し、ＭIII は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは三価の金属を表し、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは金属を示し、さらに、Ｘ、Ｘ’およびＸ''は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを示す。また、ａは、０≦ａ＜０．５の範囲内の数値を、ｂは、０≦ｂ＜０．５の範囲内の数値を、さらに、ｚは、０≦ｚ＜１．０の範囲内の数値を、それぞれ示す。
【００１６】
上記基本組成式において、ＭI は、少なくともＣｓを含んでいるのが好ましく、また、Ｘは、少なくともＢｒを含んでいるのが好ましく、さらに、Ａは、ＥｕまたはＢｉであるのが好ましい。
また、上記基本組成式で示される金属ハロゲン化物系輝尽性蛍光体には、必要に応じて、酸化アルミニウム、二酸化珪素、および酸化ジルコニウム等の金属酸化物を、ＭI １ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下の量で、添加物として加えてもよい。
【００１７】
さらに、成膜材料にも、特に限定はなく、蓄積性蛍光体に応じて、蛍光体を含有する材料、および、付活剤（賦活剤(activator））を含有する材料を、適宜、選択すればよい。
【００１８】
真空チャンバ１２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。真空ポンプにも、特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。なお、前述の蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．７×１０-3Ｐａ以下、特に４．０×１０-4Ｐａ以下であるのが好ましい。
【００１９】
基板回転機構１４は、基板Ｓを保持して回転するもので、回転駆動源２０と、ターンテーブル２２とから構成される。
ターンテーブル２２は、上側の本体２４と下側（加熱蒸発部１６側）のシースヒータ２６とからなる円板で、その中心に、回転駆動源２０と係合する回転軸２８が固定される。ターンテーブル２２は、後述する加熱蒸発部１６（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（シースヒータ２６の下面）に基板Ｓを保持して、回転駆動源２０によって所定速度で回転される。また、シースヒータ２６は、成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆面）から加熱する。
なお、基板Ｓは、マスクを兼ねるホルダや治具等を用いた公知の方法で、成膜面を下方に向けてターンテーブル２２に保持すればよい。また、ターンテーブル２２の回転速度には、特に限定はないが、０ｒｐｍ（すなわち静止）〜１００ｒｐｍ程度が好ましい。
【００２０】
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１６が配置される。
前述のように、製造装置１０は、蛍光体の成膜材料ｍとして臭化セシウムを、付活剤の成膜材料ｍとして臭化ユーロピウムを、それぞれ用い、これらを個々に加熱蒸発する二元の真空蒸着を行うものであり、加熱蒸発部１６は、ユーロピウム蒸発部３０（以下、Ｅｕ蒸発部３０とする）と、セシウム蒸発部３２（以下、Ｃｓ蒸発部３２とする）とを有する。
【００２１】
Ｅｕ蒸発部３０とＣｓ蒸発部３２とは、同じ構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、Ｃｓ蒸発部３２を代表例として行う。
図１および図２に示されるように、Ｃｓ蒸発部３２（Ｅｕ蒸発部３０）は、基本的に、ルツボ３４と、誘導加熱コイル３６（以下、加熱コイル３６とする）と、高周波電源３８と、冷却水循環手段４０と、昇降手段４２と、ピストン４４とを有して構成される。
なお、図２において、（Ａ）は、Ｃｓ蒸発部３２を基板Ｓ側から見た図（上面図）で、（Ｂ）は、図１と同方向から見たｂ−ｂ線断面図（正面図）である。
【００２２】
図示例において、ルツボ３４は、真空チャンバ１２に気密に支持される円筒形状を有するもので、所定位置において成膜材料ｍを収容するルツボ（ハース）としての機能に加え、材料供給手段の一部を構成する。
図示例の製造装置１０は、高周波の誘導加熱によって成膜材料ｍを加熱蒸発する。ここで、蛍光体や付活剤の成膜材料ｍは、一般的に、透磁率を有さないので、ルツボ３４を誘導加熱によって加熱することにより、収容した成膜材料ｍを加熱する（すなわち、ルツボ３４がヒータとなる）。従って、ルツボ３４は、誘導加熱によって加熱可能な透磁率を有し、かつ、加熱された成膜材料ｍと反応しない材料で形成され、図示例であれば、モリブデン、タングステン、タンタル、プラチナ等が例示される。あるいは、ルツボは透磁率を有さないものを用い、その外部を誘導加熱可能な材料で形成される加熱部材で被覆して、ルツボ内の成膜材料ｍを加熱してもよい。
【００２３】
本発明において、ルツボ３４は、図示例のような円筒形状には限定されず、各種の材料供給手段による成膜材料の供給が可能で、かつ、後述するように、上端よりも下方に成膜材料の蒸発位置を設定、制御できる筒状（チムニ型）のものであれば、各種の構成が利用可能であり、また、抵抗加熱による真空蒸着装置で利用されている、チムニタイプやＫ（クヌーセン）セル等の蒸発源（ルツボ）を利用してもよい。なお、筒状であるのは、成膜材料の収容部のみでよく、ルツボの外観形状は筒状ではなくてもよい。
また、アルミナなどのセラミクス製保温剤等、各種の保温剤を用いて、ルツボ３４の加熱効率向上や温度安定化等を図ってもよい。
【００２４】
加熱コイル３６および高周波電源３８は、高周波の誘導加熱によってルツボ３４を加熱し、収容された成膜材料ｍを加熱するものである。
これらは、誘導加熱に用いられる通常のものでよく、加熱コイル３６としては銅製等のコイルが例示され、高周波電源３８としては４０ｋＨｚの高周波電源等が例示される。また、加熱蒸発のための高周波電力は、成膜材料に応じて、適宜、選択すればよいが、臭化セシウムは１ｋＷ〜５０ｋＷ、臭化ユーロピウムは１０ｋＷ〜５００ｋＷが好ましく例示される。
さらに、図示例においては、加熱コイル３６はパイプ状になっており、真空蒸着中や必要に応じてその前後、内部に、冷却水循環手段４０によって冷却水が循環される。
【００２５】
本発明の製造装置１０においては、成膜速度にも特に限定はなく、蛍光体層の組成や用いる成膜材料ｍに応じて、適宜、決定すればよい。
図示例であれば、臭化セシウムの蒸着速度を１０ｎｍ／ｓｅｃ〜１０００ｎｍ／ｓｅｃとして、臭化ユーロピウムは、蛍光体層中のユーロピウム濃度がモル比０．０００５〜０．０１程度となる蒸発速度とすればよい。なお、蒸発量のコントロールは、加熱の供給エネルギの制御等、公知の手段で行えばよい。
【００２６】
本発明の製造装置において、ルツボ３４に収容された成膜材料ｍの加熱手段は、図示例のような誘導加熱に限定はされず、十分な蒸着レートおよび制御性を確保でき、かつ、装置構成上可能であれば、抵抗加熱、９０°偏向電子銃等の各種の加熱手段が利用可能である。
中でも、蒸着レート、制御の容易性、筒状のルツボ３４の加熱容易性、等の点で、図示例のような誘導加熱は好適である。
なお、本発明においては、電子銃等を用いた電子線による加熱も好適に利用可能であるが、後述するように、ルツボ３４の上端よりも低い位置に蒸発位置を設定する本発明では、９０°を超える偏向を伴う電子銃等を用いた電子線加熱の利用は、構成上、困難を伴う場合もある。
【００２７】
ピストン４４および昇降手段４２は、ルツボ３４と共に材料供給手段を構成するものである。
前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には、１０００μｍを超える場合も有る。従って、真空チャンバ１２を開放することなく成膜を行うためには、材料供給手段（特に蛍光体の成膜材料）が必須になる。
なお、蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、例えば、前述のように、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。従って、Ｅｕ蒸発部３０（付活剤の成膜材料の蒸発部）は、特に、材料供給手段を有さなくてもよく、あるいは、供給可能な成膜材料の量を臭化セシウムに比して少なくしてもよい。
【００２８】
ピストン４４は、ルツボ３４の軸線方向に延在するロッド４４ａと、ロッド４４ａの先端（基板Ｓ側端）に固定される円盤状のヘッド４４ｂとから構成され、ロッド４４ｂは、ルツボ３４（真空チャンバ１２）内部の気密を保った状態で、軸線方向に移動可能にルツボ３４に軸支される。
また、昇降手段４２は、公知の手段によって、ロッド４４ａをルツボ３４の軸線方向に移動する。なお、図２（Ｂ）においては、構成を明瞭にするために、真空蒸着によって成膜材料ｍを消費して、ロッド４４ａを上昇した状態を示す。
【００２９】
図示例において、成膜材料ｍは、ルツボ３４の内径よりも若干小さい直径を有する円柱状に成形されたものが用いられる。なお、成形は、成膜材料に応じた公知の方法で行えばよい。
成膜材料ｍは、ヘッド４４ｂに載置されるようにして、ルツボ３４に収容される。真空蒸着によって成膜材料ｍが消費されると、昇降手段４２が駆動して、成膜材料ｍを上昇（基板Ｓ側に移動）し、上面を所定の蒸発位置に供給する。
【００３０】
ここで、本発明の製造装置は、筒状（チムニ型）のルツボを用いると共に、蒸発位置（成膜材料面）をルツボの上端（基板側Ｓ端部）よりも下方に設定する。図示例においては、ルツボ３４の上端よりも低い、図２（Ｂ）に点線で示す領域ｖに蒸発位置が設定され、昇降手段４２は、成膜中、領域ｖに成膜材料ｍの上面が位置するように、ロッド４４ａの上昇を制御する。
本発明においては、このような構成を有することにより、真空蒸着による蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を大幅に向上し、かつ、高品質な蛍光体シートの製造を実現している。
【００３１】
真空蒸着では、通常、ルツボ（ハース）における蒸発位置は、ルツボの上端面に合わせて設定される。
ところが、これでは、図３（Ｂ）に模式的に示されるように、成膜材料ｍの蒸気は、全く指向性を有さずに、ほぼ１８０°の角度に渡って飛散してしまう。その結果、成膜材料の蒸気は、真空チャンバの壁面や天井面、蒸着領域を規制するための隔壁等を有する場合には隔壁面等に、多量に付着／析出してしまい、基板Ｓへの蒸着率は極めて低い。すなわち、成膜材料の利用効率が非常に悪い。
蛍光体層の成膜材料は、押し並べて非常に高価であり、しかも、蛍光体層は膜厚が２００μｍ以上もあるので、これが、真空蒸着によって製造される蛍光体シートのコストアップの一因となっているのは、前述の通りである。
【００３２】
これに対し、筒型のルツボを用い、成膜材料ｍの蒸発位置をルツボの上端よりも低く設定する本発明によれば、図３（Ａ）に模式的に示されるように、横方向に進行する蒸気はルツボの内壁に付着して析出し、ルツボの延在方向に近い角度で進行する蒸気のみがルツボから排出するので、成膜材料ｍの蒸気の進行方向に高い指向性を与えることができ、その結果、蒸気を選択的に基板に到達／析出させ、成膜材料ｍの被着率を大幅に向上できる。
また、ルツボの内壁に析出した成膜材料は、蒸発蒸気やルツボの熱伝導等によって再加熱され、溶融して流れ落ち、あるいは、剥がれて落下し、すなわち、基板Ｓ以外の方向に飛んだ成膜材料を回収できる。
【００３３】
しかも、本発明によれば、蛍光体層の性状も好適にして、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３４】
蛍光体層としては、主に、前述のアルカリ金属ハロゲン化物質のようなアルカリハライドが用いられるが、蒸着によるアルカリハライドの結晶は、通常、基板Ｓの表面にコラム状（柱状）に析出する。また、コラムの成長方向は、基板Ｓへの蒸気の入射方向に強く影響される。
ここで、従来の製造装置では、前述のように、蒸気の飛散に指向性が無いため、図３（Ｄ）に模式的に示されるように、基板Ｓの表面に対して斜め（以下、単に「基板Ｓに対して斜め」とする）に蒸気が入射し、結晶は、基板Ｓに対して斜めに成長してしまう。
これに対し、本発明では、蒸気の飛散に高い指向性を有するので、図３（Ｃ）に模式的に示されるように、成膜材料の蒸気を基板Ｓに対して垂直方向に入射させ、基板Ｓに対して垂直に蛍光体層の結晶を成長させることができる。
【００３５】
放射線画像情報の記録再生システムにおいては、通常、撮影時における放射線は、蛍光体シート面（すなわち基板Ｓの表面）に対してほぼ垂直に入射し、画像を蓄積記録する。また、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光を発生させる励起光も、蛍光体シート面にほぼ垂直に入射する。
しかしながら、蛍光体層中における放射線や励起光の進行方向、さらには、輝尽発光光の発光方向は、蛍光体層を形成する結晶の成長方向に影響される。
【００３６】
すなわち、蛍光体層の結晶が斜めに成長していると、垂直に入射した放射線や励起光が蛍光体層中で方向を変えて斜めに進行し、さらに、輝尽発光光も斜め方向に発光するので、光や放射線の減衰が大きい、輝尽発光光の集光効率が低い等の不都合を生じる。従って、この蛍光体層では、光利用効率が悪く、良好な放射線画像の撮影や再生を行うことができない。
これに対し、結晶を基板Ｓに垂直に成長させることができる本発明の製造装置によれば、形成された蛍光体層は、垂直に入射した放射線や励起光を蛍光体層中でそのまま進行させ、かつ、輝尽発光光も垂直に出射できる。従って、本発明によれば、放射線や光を無駄なく高い効率で利用でき、高効率で放射線画像の撮影や再生を行うことができる、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３７】
すなわち、本発明によれば、真空蒸着による蛍光体シートの製造において、成膜材料の使用効率を格段に向上させ、コストを大きく低減できると共に、蛍光体層中の結晶を良好に成長させた、蛍光体層が良好な性状を有する、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３８】
本発明において、蒸発位置には、特に限定はなく、ルツボ３４の径、蒸発位置から基板Ｓまでの距離等に応じて、蒸気の進行方向に十分な指向性を得られる位置を、ルツボ３４の上端よりも低い位置に、適宜、設定すればよい。
【００３９】
ここで、蒸気の飛散方向の指向性は、比較的、幾何学的に一義的に考えることができる。例えば、図２（Ｂ）に示すように、ルツボ３４の中心線Ｏと、蒸発位置の中心（ルツボ３４の円筒断面の円の中心）およびルツボ３４の上端（内壁上端）を結んだ線Ｌとが成す角度θで考えれば、この角度θが小さい程、高い指向性が得られるが、その反面、成膜領域が狭くなる。
本発明者の検討によれば、基板Ｓのサイズや蒸発位置から基板Ｓまでの距離にもよるが、十分な成膜領域を確保でき、かつ、良好な成膜材料ｍの利用効率を確保し、蛍光体層中における結晶の成長方向を良好にできる等の点で、この角度θを、０°＜θ＜９０°、特に、０°＜θ＜６０°、中でも特に、１０°＜θ＜３０°とするのが好ましい。
【００４０】
図示例のような、蛍光体材料と付活剤材料とを別々に加熱蒸発する多元の真空蒸着を行う際に、両成膜材料の蒸発位置の距離（ルツボの距離）には、特に限定は無いが、両者を近接して配置した方が、両蒸気の混合を好適にして蛍光体層における付活剤の分散状態を良好にでき、より高品質な蛍光体シートを製造することができる。
このような点を考慮すると、両成膜材料の蒸発位置の距離は、４００ｍｍ以下、特に、２５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４１】
また、成膜領域および成膜材料の利用効率は、蒸発位置から基板Ｓ面までの距離にも影響される。
本発明においては、この距離にも特に限定は無く、前記角度θや基板Ｓのサイズ等に応じて、成膜材料蒸気を無駄なく基板Ｓに付着せしめ、かつ、十分な成膜領域を確保できる距離を、適宜、決定すればよい。ここで、本発明者の検討によれば、蒸着効率、成膜材料の利用効率、図示例のような二元の真空蒸着であれば両成膜材料蒸気の混合、等の点で、この距離は、２００ｍｍ〜８００ｍｍ、特に、３００ｍｍ〜６００ｍｍとするのが好ましい。
【００４２】
ルツボ３４の加熱領域（図示例においては、加熱コイル３６の位置）にも、特に限定は無く、成膜材料ｍを蒸発できればよいが、通常、蒸発位置近傍を上端として、適当な領域を加熱すればよい。
また、図示例においては、熱伝導によってルツボ３４の全体が加熱されるが、必要に応じて、ルツボ３４の内壁に付着した成膜材料を良好に回収するために、蒸発位置よりも上方を加熱してもよい。なお、蒸発位置よりも上方をあまり強く加熱すると、ルツボ３４の内壁に付着した成膜材料が蒸発して、全く指向性を有さずに飛んで本発明の効果を低減してしまうので、回収のための加熱は、これを考慮して行うのが好ましく、同様に、成膜材料ｍの蒸発のための加熱領域も、これを考慮して設定するのが好ましい。
【００４３】
なお、本発明において、利用される成膜材料は、図示例のように成形されたものに限定はされず、粉末状でも顆粒状でもよく、蒸発位置（上面）を適正に制御することができれば、材料供給手段に応じて、各種の形態が利用可能である。
また、材料供給手段も、図示例には限定されず、筒状のルツボにおいて、上端よりも低い位置に設定された蒸発位置に成膜材料面を維持して材料を供給できるものであれば、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
【００４４】
前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、ターンテーブル２２下面の所定位置に成膜面を下方に向けて基板Ｓを装着し、かつ、加熱蒸発部１６の両ルツボ３４に成膜材料ｍを装填する。その後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧すると共に、シースヒータ２６を駆動して、基板Ｓを裏面から加熱する。
【００４５】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度になったら、回転駆動源２０によってターンテーブル２２を所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部１６において、Ｅｕ蒸発部３０およびＣｓ蒸発部３２の高周波電源３８を駆動して、高周波の誘導加熱によって臭化ユーロピウムおよび臭化セシウムを蒸発させ、基板ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜が行われる。
また、蒸着の進行による成膜材料ｍの消費に応じて、昇降手段４２がピストンを上昇させ、成膜材料ｍの上面を前記領域ｖに保つ。
【００４６】
なお、前述のように、本発明の製造装置１０においては、両蒸発部において、筒状のルツボ３４を用い、かつ、蒸発位置をルツボ３４の上端より下方に設定しているので、成膜材料蒸気の飛散に高い指向性を持たせて、効率良く基板Ｓに付着できると共に、ルツボ３４の内壁に付着した材料を回収して、高い成膜材料の利用効率で蒸着を行うことができ、しかも、基板Ｓに垂直方向に蒸気を入射させて、蛍光体層の結晶を基板Ｓ面に対して垂直に成長できる。
【００４７】
成膜を終了したら、ターンテーブル２２の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了した基板Ｓを取り出し、再度、成膜を行う際には、同様にして、基板Ｓおよび成膜材料ｍを装填し、成膜を行えばよい。
【００４８】
以上の例は、Ｅｕ蒸発部３０およびＣｓ蒸発部３２共に、筒状のルツボ３４を用い、蒸発面をルツボ３４の上端よりも低く設定して、高周波誘導加熱によって成膜材料の加熱を行ったが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
【００４９】
例えば、本発明において、多元の蒸着を行う場合には、ルツボの形状や蒸発位置、材料供給手段等の点で、本発明の条件を満たす成膜材料の加熱蒸発手段（加熱蒸発部）は、１つ有ればよく、従って、他の蒸発部は、通常の公知の加熱蒸発手段であってもよい。
一例として、図示例の製造装置１０において、蒸発量の多いＣｓ蒸発部３２のみを上記ルツボ３４と誘導加熱とを用いる構成とし、蒸発量の少ないＥｕ蒸発部３０（付活剤の成膜材料の蒸発手段）は、抵抗加熱手段を用いてもよい。
【００５０】
この場合には、公知の抵抗加熱手段を用いればよく、例えば、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ、フィラメントタイプ、クルーシブルタイプ、チムニタイプ、Ｋセル（クヌーセンセル）等が、また、電源（加熱制御手段）としては、サイリスタ方式、ＤＣ方式、熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の方式が、それぞれ、例示される。抵抗加熱出力も、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよく、ヒータの抵抗値によっても異なるが、１Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
なお、この際において、加熱装置（ルツボ）としてチムニタイプやＫセル等の筒状のものを用いる場合には、蒸発面は、本発明に対応して上端よりも低くするのが好ましいが、これに限定はされない。また、付活材の加熱蒸発手段には、特に、材料供給装置を設けなくてもよいのは、前述の通りである。
【００５１】
また、以上の製造装置１０は、臭化セシウムと臭化ユーロピウムとを別々に蒸発させる、二元の真空蒸着による蛍光体シートの製造装置であるが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
例えば、本発明の蛍光体シート製造装置は、蛍光体の材料と付活剤の材料とを蛍光体層の組成に応じて混合した成膜材料を用い、一元の真空蒸着によって蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを製造する構成であってもよい。あるいは、蛍光体の成膜材料の蒸発部と、付活剤の成膜材料の蒸発部との組み合わせを２組以上有する構成や、付活剤の成膜材料の蒸発部は１つとし、蛍光体の成膜材料の蒸発部のみを２以上有する構成等の、各種の構成の多元の真空蒸着を行う装置であってもよい。
【００５２】
また、本発明の蛍光体シート製造装置は、図示例のような回転型の真空蒸着装置を利用するものにも限定されず、例えば、真空チャンバに連結するロード室とアンロード室とを有し、基板をロード室に装填し、ロード室→真空チャンバ→アンロード室と基板を搬送しつつ成膜を行い、アンロード室から取り出す、いわゆるロードロックタイプの真空蒸着装置を利用するものであってもよく、あるいは、基板を所定位置に固定して蒸着を行うタイプの真空蒸着装置を利用するものであってもよい。
【００５３】
以上、本発明の蛍光体シート製造装置についての詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の蛍光体シート製造装置によれば、真空蒸着によって厚さが２００μｍを超える蛍光体層を成膜する、蓄積性蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上して低コスト化を図ることができ、しかも、蛍光体層の性状が良好な高品質の蛍光体シートを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図である。
【図２】 図１に示される蛍光体シート製造装置の加熱蒸発部の概念図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図３】 （Ａ）および（Ｃ）は、本発明の蛍光体シート製造装置の作用を説明するための模式図、（Ｂ）および（Ｄ）は、従来の蛍光体シート製造装置の作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ （蛍光体シート）製造装置
１２ 真空チャンバ
１４ 基板回転機構
１６ 加熱蒸発部
２０ 回転駆動源
２２ ターンテーブル
２４ 本体
２６ シースヒータ
３０ Ｅｕ蒸発部
３２ Ｃｓ蒸発部
３４ ルツボ
３６ （高周波誘導）加熱コイル
３８ 高周波電源
４０ 冷却水循環手段
４２ 昇降手段
４４ ピストン
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体シート製造の技術分野に属し、詳しくは、真空蒸着によって蓄積性蛍光体層を形成する蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上してコストダウンを図り、かつ、高品質な蛍光体シートを製造できる蛍光体シート製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層とする）を有するシート（以下、蛍光体シートとする（放射線像変換シートとも呼ばれている）を利用する、放射線画像情報記録再生システムが知られており、例えば、ＦＣＲ（Fuji Computed Radiography)等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シート（蛍光体層）に人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して輝尽発光光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力する。
【０００４】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって、作製される。
これに対し、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている（特許第２７８９１９４号、特開平５−２４９２９９号等の各公報参照）。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、また、バインダなどの蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特性を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、真空蒸着は、光学部品のコーティング、磁気記録媒体や電子ディスプレイの製造等の各種の分野における薄膜の成膜方法として利用されている。これらにおける蒸着による成膜では、ほとんどの場合は、形成する膜の厚さは１μｍ以下で、厚くても３μｍ程度である。
これに対し、真空蒸着で形成される蛍光体シートの蛍光体層は、薄くても２００μｍ以上、通常で５００μｍ程度、厚い場合で１０００μｍもの厚さが必要になる。
【０００６】
ここで、蛍光体シートの蓄積性蛍光体としては、アルカリハライドが好適に利用されており、真空蒸着の成膜材料としては、ヨウ化セシウム、臭化セシウム、臭化ユーロピウム等が用いられるが、このような蓄積性蛍光体の成膜材料は、押し並べて高価である。
ところが、周知のように、真空蒸着は、基板への成膜材料の蒸着率が非常に悪く、すなわち成膜材料の利用効率が低い。そのため、高価な成膜材料を必要とし、しかも、２００μｍを超える膜厚を必要とする、真空蒸着による蛍光体シートの製造においては、成膜材料の利用効率が低いことに起因する製品のコストアップが、大きな問題となっている。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、真空蒸着によって（蓄積性）蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上して低コスト化を図ることができ、しかも、蛍光体層の性状が良好な高品質な蛍光体シートを製造できる蛍光体シート製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、シート状の基板に蛍光体層を成膜する、蛍光体シートの製造装置であって、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を排気する真空排気手段と、成膜材料を収容する筒状のルツボと、誘導加熱によって、前記ルツボを加熱することにより、前記ルツボ内の成膜材料を加熱する加熱手段と、前記ルツボの上端よりも低い位置に設定される蒸発位置に成膜材料の上面が位置するように、成膜材料を前記ルツボに供給する材料供給手段とを有することを特徴とする蛍光体シート製造装置を提供する。
【０００９】
このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記加熱手段は、誘導加熱によって成膜材料を加熱するものであるのが好ましく、また、前記材料供給手段は、成膜基板と逆側から成膜材料を押動することにより、前記蒸発位置に成膜材料を供給するものであるのが好ましく、さらに、前記ルツボの内壁上端および成膜材料面の中心を結んだ線と、前記ルツボの中心線とが成す角度θが、０°＜θ＜９０°となるように、前記蒸発位置が設定されるのが好ましい。
また、このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記ルツボは、円筒状のルツボ、チムニタイプのルツボ、またはクヌーセンセルタイプのルツボであるのが好ましく、また、特に、前記ルツボは、円同径の筒状のルツボであるのが好ましい。
さらに、このような本発明の蛍光体シート製造装置において、前記筒状のルツボ内の成膜材料の上面が位置する前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気を選択的に前記基板に到達させるための指向性を前記蒸気の進行方向に与えるように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定されるのが好ましく、また、前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気が前記基板に対して垂直に入射するように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定されるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蛍光体シート製造装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１１】
図１に、本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図を示す。
図示例の蓄積性蛍光体シート製造装置１０（以下、製造装置１０とする）は、シート状の基板Ｓの表面に、蓄積性蛍光体を含有する層（（蓄積性）蛍光体層）を二元の真空蒸着によって形成して、（蓄積性）蛍光体シートを作製するもので、基本的に、真空チャンバ１２と、基板回転機構１４と、加熱蒸発部１６とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。
また、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００１２】
図示例の製造装置１０は、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒx （ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、基板にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。
【００１３】
なお、本発明の製造装置で作製する蛍光体シートにおいて、基板Ｓには特に限定はなく、ガラス、セラミックス、カーボン、アルミニウム、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板が全て利用可能である。
【００１４】
また、蓄積性蛍光体も、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲に輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号、特開平２−１９３１００号、同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００１５】
中でも、下記の基本組成式
ＭI Ｘ・ａＭIIＸ’2 ・ｂＭIII Ｘ''3 ：ｚＡ
で代表されるアルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体は、特に、好ましい。なお、上記式において、ＭI は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表し、ＭIIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属もしくは二価の金属を表し、ＭIII は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは三価の金属を表し、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは金属を示し、さらに、Ｘ、Ｘ’およびＸ''は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを示す。また、ａは、０≦ａ＜０．５の範囲内の数値を、ｂは、０≦ｂ＜０．５の範囲内の数値を、さらに、ｚは、０≦ｚ＜１．０の範囲内の数値を、それぞれ示す。
【００１６】
上記基本組成式において、ＭI は、少なくともＣｓを含んでいるのが好ましく、また、Ｘは、少なくともＢｒを含んでいるのが好ましく、さらに、Ａは、ＥｕまたはＢｉであるのが好ましい。
また、上記基本組成式で示される金属ハロゲン化物系輝尽性蛍光体には、必要に応じて、酸化アルミニウム、二酸化珪素、および酸化ジルコニウム等の金属酸化物を、ＭI １ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下の量で、添加物として加えてもよい。
【００１７】
さらに、成膜材料にも、特に限定はなく、蓄積性蛍光体に応じて、蛍光体を含有する材料、および、付活剤（賦活剤(activator））を含有する材料を、適宜、選択すればよい。
【００１８】
真空チャンバ１２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。真空ポンプにも、特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。なお、前述の蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．７×１０-3Ｐａ以下、特に４．０×１０-4Ｐａ以下であるのが好ましい。
【００１９】
基板回転機構１４は、基板Ｓを保持して回転するもので、回転駆動源２０と、ターンテーブル２２とから構成される。
ターンテーブル２２は、上側の本体２４と下側（加熱蒸発部１６側）のシースヒータ２６とからなる円板で、その中心に、回転駆動源２０と係合する回転軸２８が固定される。ターンテーブル２２は、後述する加熱蒸発部１６（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（シースヒータ２６の下面）に基板Ｓを保持して、回転駆動源２０によって所定速度で回転される。また、シースヒータ２６は、成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆面）から加熱する。
なお、基板Ｓは、マスクを兼ねるホルダや治具等を用いた公知の方法で、成膜面を下方に向けてターンテーブル２２に保持すればよい。また、ターンテーブル２２の回転速度には、特に限定はないが、０ｒｐｍ（すなわち静止）〜１００ｒｐｍ程度が好ましい。
【００２０】
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１６が配置される。
前述のように、製造装置１０は、蛍光体の成膜材料ｍとして臭化セシウムを、付活剤の成膜材料ｍとして臭化ユーロピウムを、それぞれ用い、これらを個々に加熱蒸発する二元の真空蒸着を行うものであり、加熱蒸発部１６は、ユーロピウム蒸発部３０（以下、Ｅｕ蒸発部３０とする）と、セシウム蒸発部３２（以下、Ｃｓ蒸発部３２とする）とを有する。
【００２１】
Ｅｕ蒸発部３０とＣｓ蒸発部３２とは、同じ構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、Ｃｓ蒸発部３２を代表例として行う。
図１および図２に示されるように、Ｃｓ蒸発部３２（Ｅｕ蒸発部３０）は、基本的に、ルツボ３４と、誘導加熱コイル３６（以下、加熱コイル３６とする）と、高周波電源３８と、冷却水循環手段４０と、昇降手段４２と、ピストン４４とを有して構成される。
なお、図２において、（Ａ）は、Ｃｓ蒸発部３２を基板Ｓ側から見た図（上面図）で、（Ｂ）は、図１と同方向から見たｂ−ｂ線断面図（正面図）である。
【００２２】
図示例において、ルツボ３４は、真空チャンバ１２に気密に支持される円筒形状を有するもので、所定位置において成膜材料ｍを収容するルツボ（ハース）としての機能に加え、材料供給手段の一部を構成する。
図示例の製造装置１０は、高周波の誘導加熱によって成膜材料ｍを加熱蒸発する。ここで、蛍光体や付活剤の成膜材料ｍは、一般的に、透磁率を有さないので、ルツボ３４を誘導加熱によって加熱することにより、収容した成膜材料ｍを加熱する（すなわち、ルツボ３４がヒータとなる）。従って、ルツボ３４は、誘導加熱によって加熱可能な透磁率を有し、かつ、加熱された成膜材料ｍと反応しない材料で形成され、図示例であれば、モリブデン、タングステン、タンタル、プラチナ等が例示される。あるいは、ルツボは透磁率を有さないものを用い、その外部を誘導加熱可能な材料で形成される加熱部材で被覆して、ルツボ内の成膜材料ｍを加熱してもよい。
【００２３】
本発明において、ルツボ３４は、図示例のような円筒形状には限定されず、各種の材料供給手段による成膜材料の供給が可能で、かつ、後述するように、上端よりも下方に成膜材料の蒸発位置を設定、制御できる筒状（チムニ型）のものであれば、各種の構成が利用可能であり、また、抵抗加熱による真空蒸着装置で利用されている、チムニタイプやＫ（クヌーセン）セル等の蒸発源（ルツボ）を利用してもよい。なお、筒状であるのは、成膜材料の収容部のみでよく、ルツボの外観形状は筒状ではなくてもよい。
また、アルミナなどのセラミクス製保温剤等、各種の保温剤を用いて、ルツボ３４の加熱効率向上や温度安定化等を図ってもよい。
【００２４】
加熱コイル３６および高周波電源３８は、高周波の誘導加熱によってルツボ３４を加熱し、収容された成膜材料ｍを加熱するものである。
これらは、誘導加熱に用いられる通常のものでよく、加熱コイル３６としては銅製等のコイルが例示され、高周波電源３８としては４０ｋＨｚの高周波電源等が例示される。また、加熱蒸発のための高周波電力は、成膜材料に応じて、適宜、選択すればよいが、臭化セシウムは１ｋＷ〜５０ｋＷ、臭化ユーロピウムは１０ｋＷ〜５００ｋＷが好ましく例示される。
さらに、図示例においては、加熱コイル３６はパイプ状になっており、真空蒸着中や必要に応じてその前後、内部に、冷却水循環手段４０によって冷却水が循環される。
【００２５】
本発明の製造装置１０においては、成膜速度にも特に限定はなく、蛍光体層の組成や用いる成膜材料ｍに応じて、適宜、決定すればよい。
図示例であれば、臭化セシウムの蒸着速度を１０ｎｍ／ｓｅｃ〜１０００ｎｍ／ｓｅｃとして、臭化ユーロピウムは、蛍光体層中のユーロピウム濃度がモル比０．０００５〜０．０１程度となる蒸発速度とすればよい。なお、蒸発量のコントロールは、加熱の供給エネルギの制御等、公知の手段で行えばよい。
【００２６】
本発明の製造装置において、ルツボ３４に収容された成膜材料ｍの加熱手段は、図示例のような誘導加熱に限定はされず、十分な蒸着レートおよび制御性を確保でき、かつ、装置構成上可能であれば、抵抗加熱、９０°偏向電子銃等の各種の加熱手段が利用可能である。
中でも、蒸着レート、制御の容易性、筒状のルツボ３４の加熱容易性、等の点で、図示例のような誘導加熱は好適である。
なお、本発明においては、電子銃等を用いた電子線による加熱も好適に利用可能であるが、後述するように、ルツボ３４の上端よりも低い位置に蒸発位置を設定する本発明では、９０°を超える偏向を伴う電子銃等を用いた電子線加熱の利用は、構成上、困難を伴う場合もある。
【００２７】
ピストン４４および昇降手段４２は、ルツボ３４と共に材料供給手段を構成するものである。
前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には、１０００μｍを超える場合も有る。従って、真空チャンバ１２を開放することなく成膜を行うためには、材料供給手段（特に蛍光体の成膜材料）が必須になる。
なお、蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、例えば、前述のように、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。従って、Ｅｕ蒸発部３０（付活剤の成膜材料の蒸発部）は、特に、材料供給手段を有さなくてもよく、あるいは、供給可能な成膜材料の量を臭化セシウムに比して少なくしてもよい。
【００２８】
ピストン４４は、ルツボ３４の軸線方向に延在するロッド４４ａと、ロッド４４ａの先端（基板Ｓ側端）に固定される円盤状のヘッド４４ｂとから構成され、ロッド４４ｂは、ルツボ３４（真空チャンバ１２）内部の気密を保った状態で、軸線方向に移動可能にルツボ３４に軸支される。
また、昇降手段４２は、公知の手段によって、ロッド４４ａをルツボ３４の軸線方向に移動する。なお、図２（Ｂ）においては、構成を明瞭にするために、真空蒸着によって成膜材料ｍを消費して、ロッド４４ａを上昇した状態を示す。
【００２９】
図示例において、成膜材料ｍは、ルツボ３４の内径よりも若干小さい直径を有する円柱状に成形されたものが用いられる。なお、成形は、成膜材料に応じた公知の方法で行えばよい。
成膜材料ｍは、ヘッド４４ｂに載置されるようにして、ルツボ３４に収容される。真空蒸着によって成膜材料ｍが消費されると、昇降手段４２が駆動して、成膜材料ｍを上昇（基板Ｓ側に移動）し、上面を所定の蒸発位置に供給する。
【００３０】
ここで、本発明の製造装置は、筒状（チムニ型）のルツボを用いると共に、蒸発位置（成膜材料面）をルツボの上端（基板側Ｓ端部）よりも下方に設定する。図示例においては、ルツボ３４の上端よりも低い、図２（Ｂ）に点線で示す領域ｖに蒸発位置が設定され、昇降手段４２は、成膜中、領域ｖに成膜材料ｍの上面が位置するように、ロッド４４ａの上昇を制御する。
本発明においては、このような構成を有することにより、真空蒸着による蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を大幅に向上し、かつ、高品質な蛍光体シートの製造を実現している。
【００３１】
真空蒸着では、通常、ルツボ（ハース）における蒸発位置は、ルツボの上端面に合わせて設定される。
ところが、これでは、図３（Ｂ）に模式的に示されるように、成膜材料ｍの蒸気は、全く指向性を有さずに、ほぼ１８０°の角度に渡って飛散してしまう。その結果、成膜材料の蒸気は、真空チャンバの壁面や天井面、蒸着領域を規制するための隔壁等を有する場合には隔壁面等に、多量に付着／析出してしまい、基板Ｓへの蒸着率は極めて低い。すなわち、成膜材料の利用効率が非常に悪い。
蛍光体層の成膜材料は、押し並べて非常に高価であり、しかも、蛍光体層は膜厚が２００μｍ以上もあるので、これが、真空蒸着によって製造される蛍光体シートのコストアップの一因となっているのは、前述の通りである。
【００３２】
これに対し、筒型のルツボを用い、成膜材料ｍの蒸発位置をルツボの上端よりも低く設定する本発明によれば、図３（Ａ）に模式的に示されるように、横方向に進行する蒸気はルツボの内壁に付着して析出し、ルツボの延在方向に近い角度で進行する蒸気のみがルツボから排出するので、成膜材料ｍの蒸気の進行方向に高い指向性を与えることができ、その結果、蒸気を選択的に基板に到達／析出させ、成膜材料ｍの被着率を大幅に向上できる。
また、ルツボの内壁に析出した成膜材料は、蒸発蒸気やルツボの熱伝導等によって再加熱され、溶融して流れ落ち、あるいは、剥がれて落下し、すなわち、基板Ｓ以外の方向に飛んだ成膜材料を回収できる。
【００３３】
しかも、本発明によれば、蛍光体層の性状も好適にして、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３４】
蛍光体層としては、主に、前述のアルカリ金属ハロゲン化物質のようなアルカリハライドが用いられるが、蒸着によるアルカリハライドの結晶は、通常、基板Ｓの表面にコラム状（柱状）に析出する。また、コラムの成長方向は、基板Ｓへの蒸気の入射方向に強く影響される。
ここで、従来の製造装置では、前述のように、蒸気の飛散に指向性が無いため、図３（Ｄ）に模式的に示されるように、基板Ｓの表面に対して斜め（以下、単に「基板Ｓに対して斜め」とする）に蒸気が入射し、結晶は、基板Ｓに対して斜めに成長してしまう。
これに対し、本発明では、蒸気の飛散に高い指向性を有するので、図３（Ｃ）に模式的に示されるように、成膜材料の蒸気を基板Ｓに対して垂直方向に入射させ、基板Ｓに対して垂直に蛍光体層の結晶を成長させることができる。
【００３５】
放射線画像情報の記録再生システムにおいては、通常、撮影時における放射線は、蛍光体シート面（すなわち基板Ｓの表面）に対してほぼ垂直に入射し、画像を蓄積記録する。また、蓄積記録された放射線画像に応じた輝尽発光を発生させる励起光も、蛍光体シート面にほぼ垂直に入射する。
しかしながら、蛍光体層中における放射線や励起光の進行方向、さらには、輝尽発光光の発光方向は、蛍光体層を形成する結晶の成長方向に影響される。
【００３６】
すなわち、蛍光体層の結晶が斜めに成長していると、垂直に入射した放射線や励起光が蛍光体層中で方向を変えて斜めに進行し、さらに、輝尽発光光も斜め方向に発光するので、光や放射線の減衰が大きい、輝尽発光光の集光効率が低い等の不都合を生じる。従って、この蛍光体層では、光利用効率が悪く、良好な放射線画像の撮影や再生を行うことができない。
これに対し、結晶を基板Ｓに垂直に成長させることができる本発明の製造装置によれば、形成された蛍光体層は、垂直に入射した放射線や励起光を蛍光体層中でそのまま進行させ、かつ、輝尽発光光も垂直に出射できる。従って、本発明によれば、放射線や光を無駄なく高い効率で利用でき、高効率で放射線画像の撮影や再生を行うことができる、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３７】
すなわち、本発明によれば、真空蒸着による蛍光体シートの製造において、成膜材料の使用効率を格段に向上させ、コストを大きく低減できると共に、蛍光体層中の結晶を良好に成長させた、蛍光体層が良好な性状を有する、高品質な蛍光体シートを製造できる。
【００３８】
本発明において、蒸発位置には、特に限定はなく、ルツボ３４の径、蒸発位置から基板Ｓまでの距離等に応じて、蒸気の進行方向に十分な指向性を得られる位置を、ルツボ３４の上端よりも低い位置に、適宜、設定すればよい。
【００３９】
ここで、蒸気の飛散方向の指向性は、比較的、幾何学的に一義的に考えることができる。例えば、図２（Ｂ）に示すように、ルツボ３４の中心線Ｏと、蒸発位置の中心（ルツボ３４の円筒断面の円の中心）およびルツボ３４の上端（内壁上端）を結んだ線Ｌとが成す角度θで考えれば、この角度θが小さい程、高い指向性が得られるが、その反面、成膜領域が狭くなる。
本発明者の検討によれば、基板Ｓのサイズや蒸発位置から基板Ｓまでの距離にもよるが、十分な成膜領域を確保でき、かつ、良好な成膜材料ｍの利用効率を確保し、蛍光体層中における結晶の成長方向を良好にできる等の点で、この角度θを、０°＜θ＜９０°、特に、０°＜θ＜６０°、中でも特に、１０°＜θ＜３０°とするのが好ましい。
【００４０】
図示例のような、蛍光体材料と付活剤材料とを別々に加熱蒸発する多元の真空蒸着を行う際に、両成膜材料の蒸発位置の距離（ルツボの距離）には、特に限定は無いが、両者を近接して配置した方が、両蒸気の混合を好適にして蛍光体層における付活剤の分散状態を良好にでき、より高品質な蛍光体シートを製造することができる。
このような点を考慮すると、両成膜材料の蒸発位置の距離は、４００ｍｍ以下、特に、２５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４１】
また、成膜領域および成膜材料の利用効率は、蒸発位置から基板Ｓ面までの距離にも影響される。
本発明においては、この距離にも特に限定は無く、前記角度θや基板Ｓのサイズ等に応じて、成膜材料蒸気を無駄なく基板Ｓに付着せしめ、かつ、十分な成膜領域を確保できる距離を、適宜、決定すればよい。ここで、本発明者の検討によれば、蒸着効率、成膜材料の利用効率、図示例のような二元の真空蒸着であれば両成膜材料蒸気の混合、等の点で、この距離は、２００ｍｍ〜８００ｍｍ、特に、３００ｍｍ〜６００ｍｍとするのが好ましい。
【００４２】
ルツボ３４の加熱領域（図示例においては、加熱コイル３６の位置）にも、特に限定は無く、成膜材料ｍを蒸発できればよいが、通常、蒸発位置近傍を上端として、適当な領域を加熱すればよい。
また、図示例においては、熱伝導によってルツボ３４の全体が加熱されるが、必要に応じて、ルツボ３４の内壁に付着した成膜材料を良好に回収するために、蒸発位置よりも上方を加熱してもよい。なお、蒸発位置よりも上方をあまり強く加熱すると、ルツボ３４の内壁に付着した成膜材料が蒸発して、全く指向性を有さずに飛んで本発明の効果を低減してしまうので、回収のための加熱は、これを考慮して行うのが好ましく、同様に、成膜材料ｍの蒸発のための加熱領域も、これを考慮して設定するのが好ましい。
【００４３】
なお、本発明において、利用される成膜材料は、図示例のように成形されたものに限定はされず、粉末状でも顆粒状でもよく、蒸発位置（上面）を適正に制御することができれば、材料供給手段に応じて、各種の形態が利用可能である。
また、材料供給手段も、図示例には限定されず、筒状のルツボにおいて、上端よりも低い位置に設定された蒸発位置に成膜材料面を維持して材料を供給できるものであれば、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
【００４４】
前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、ターンテーブル２２下面の所定位置に成膜面を下方に向けて基板Ｓを装着し、かつ、加熱蒸発部１６の両ルツボ３４に成膜材料ｍを装填する。その後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧すると共に、シースヒータ２６を駆動して、基板Ｓを裏面から加熱する。
【００４５】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度になったら、回転駆動源２０によってターンテーブル２２を所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部１６において、Ｅｕ蒸発部３０およびＣｓ蒸発部３２の高周波電源３８を駆動して、高周波の誘導加熱によって臭化ユーロピウムおよび臭化セシウムを蒸発させ、基板ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜が行われる。
また、蒸着の進行による成膜材料ｍの消費に応じて、昇降手段４２がピストンを上昇させ、成膜材料ｍの上面を前記領域ｖに保つ。
【００４６】
なお、前述のように、本発明の製造装置１０においては、両蒸発部において、筒状のルツボ３４を用い、かつ、蒸発位置をルツボ３４の上端より下方に設定しているので、成膜材料蒸気の飛散に高い指向性を持たせて、効率良く基板Ｓに付着できると共に、ルツボ３４の内壁に付着した材料を回収して、高い成膜材料の利用効率で蒸着を行うことができ、しかも、基板Ｓに垂直方向に蒸気を入射させて、蛍光体層の結晶を基板Ｓ面に対して垂直に成長できる。
【００４７】
成膜を終了したら、ターンテーブル２２の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了した基板Ｓを取り出し、再度、成膜を行う際には、同様にして、基板Ｓおよび成膜材料ｍを装填し、成膜を行えばよい。
【００４８】
以上の例は、Ｅｕ蒸発部３０およびＣｓ蒸発部３２共に、筒状のルツボ３４を用い、蒸発面をルツボ３４の上端よりも低く設定して、高周波誘導加熱によって成膜材料の加熱を行ったが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
【００４９】
例えば、本発明において、多元の蒸着を行う場合には、ルツボの形状や蒸発位置、材料供給手段等の点で、本発明の条件を満たす成膜材料の加熱蒸発手段（加熱蒸発部）は、１つ有ればよく、従って、他の蒸発部は、通常の公知の加熱蒸発手段であってもよい。
一例として、図示例の製造装置１０において、蒸発量の多いＣｓ蒸発部３２のみを上記ルツボ３４と誘導加熱とを用いる構成とし、蒸発量の少ないＥｕ蒸発部３０（付活剤の成膜材料の蒸発手段）は、抵抗加熱手段を用いてもよい。
【００５０】
この場合には、公知の抵抗加熱手段を用いればよく、例えば、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ、フィラメントタイプ、クルーシブルタイプ、チムニタイプ、Ｋセル（クヌーセンセル）等が、また、電源（加熱制御手段）としては、サイリスタ方式、ＤＣ方式、熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の方式が、それぞれ、例示される。抵抗加熱出力も、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよく、ヒータの抵抗値によっても異なるが、１Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
なお、この際において、加熱装置（ルツボ）としてチムニタイプやＫセル等の筒状のものを用いる場合には、蒸発面は、本発明に対応して上端よりも低くするのが好ましいが、これに限定はされない。また、付活材の加熱蒸発手段には、特に、材料供給装置を設けなくてもよいのは、前述の通りである。
【００５１】
また、以上の製造装置１０は、臭化セシウムと臭化ユーロピウムとを別々に蒸発させる、二元の真空蒸着による蛍光体シートの製造装置であるが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
例えば、本発明の蛍光体シート製造装置は、蛍光体の材料と付活剤の材料とを蛍光体層の組成に応じて混合した成膜材料を用い、一元の真空蒸着によって蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを製造する構成であってもよい。あるいは、蛍光体の成膜材料の蒸発部と、付活剤の成膜材料の蒸発部との組み合わせを２組以上有する構成や、付活剤の成膜材料の蒸発部は１つとし、蛍光体の成膜材料の蒸発部のみを２以上有する構成等の、各種の構成の多元の真空蒸着を行う装置であってもよい。
【００５２】
また、本発明の蛍光体シート製造装置は、図示例のような回転型の真空蒸着装置を利用するものにも限定されず、例えば、真空チャンバに連結するロード室とアンロード室とを有し、基板をロード室に装填し、ロード室→真空チャンバ→アンロード室と基板を搬送しつつ成膜を行い、アンロード室から取り出す、いわゆるロードロックタイプの真空蒸着装置を利用するものであってもよく、あるいは、基板を所定位置に固定して蒸着を行うタイプの真空蒸着装置を利用するものであってもよい。
【００５３】
以上、本発明の蛍光体シート製造装置についての詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の蛍光体シート製造装置によれば、真空蒸着によって厚さが２００μｍを超える蛍光体層を成膜する、蓄積性蛍光体シートの製造において、成膜材料の利用効率を向上して低コスト化を図ることができ、しかも、蛍光体層の性状が良好な高品質の蛍光体シートを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図である。
【図２】 図１に示される蛍光体シート製造装置の加熱蒸発部の概念図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図３】 （Ａ）および（Ｃ）は、本発明の蛍光体シート製造装置の作用を説明するための模式図、（Ｂ）および（Ｄ）は、従来の蛍光体シート製造装置の作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ （蛍光体シート）製造装置
１２ 真空チャンバ
１４ 基板回転機構
１６ 加熱蒸発部
２０ 回転駆動源
２２ ターンテーブル
２４ 本体
２６ シースヒータ
３０ Ｅｕ蒸発部
３２ Ｃｓ蒸発部
３４ ルツボ
３６ （高周波誘導）加熱コイル
３８ 高周波電源
４０ 冷却水循環手段
４２ 昇降手段
４４ ピストン
Claims (7)
- シート状の基板に蛍光体層を成膜する、蛍光体シートの製造装置であって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内を排気する真空排気手段と、
成膜材料を収容する筒状のルツボと、
誘導加熱によって、前記ルツボを加熱することにより、前記ルツボ内の成膜材料を加熱する加熱手段と、
前記ルツボの上端よりも低い位置に設定される蒸発位置に成膜材料の上面が位置するように、成膜材料を前記ルツボに供給する材料供給手段とを有することを特徴とする蛍光体シート製造装置。 - 前記材料供給手段は、成膜基板と逆側から成膜材料を押動することにより、前記蒸発位置に成膜材料を供給するものである請求項１に記載の蛍光体シート製造装置。
- 前記ルツボの内壁上端および成膜材料面の中心を結んだ線と、前記ルツボの中心線とが成す角度θが、０°＜θ＜９０°となるように、前記蒸発位置が設定される請求項１または２のいずれかに記載の蛍光体シート製造装置。
- 前記ルツボは、円筒状のルツボ、チムニタイプのルツボ、またはクヌーセンセルタイプのルツボである請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体シート製造装置。
- 前記ルツボは、円筒状のルツボである請求項４に記載の蛍光体シート製造装置。
- 前記筒状のルツボ内の成膜材料の上面が位置する前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気を選択的に前記基板に到達させるための指向性を前記蒸気の進行方向に与えるように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定される請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体シート製造装置。
- 前記蒸発位置は、前記筒状のルツボ内の成膜材料の蒸気が前記基板に対して垂直に入射するように、前記筒状のルツボの上端よりも低い位置に設定される請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光体シート製造装置。
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