JP4136416B2 - シンチレーターパネルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシンチレーターパネル及びその製造方法に関する。詳しくは、本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法に関し、特に、Ｘ線撮影などに用いられる放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線蛍光体をその内部に具備する蛍光スクリーンと両面塗布感剤とを有するＸ線フィルムシステムが一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。しかし、最近、Ｘ線蛍光体層と２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置の画像特性が良好であること、データがデジタルデータであるためネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図られるという利点があることから、デジタル放射線検出装置について盛んに研究開発が行われ、種々の特許出願もされている。
【０００４】
これらデジタル放射線検出装置として、特許第３１２６７１５号公報には、放射線を透過させる支持基板上に反射層と金属薄膜の保護層を設け、更に該保護層上に蛍光体層を設けてなる放射線検出装置用シンチレーターパネルが開示されている。該シンチレーターパネルの該蛍光体層と該反射層間に該保護層を設けることにより、該蛍光体層に含まれる成分や水分による変質等により該反射層の反射膜としての機能が減衰することを防止するというものである。
【０００５】
また、従来型のシンチレーターパネルの例を図７および８に示す。支持基板１１１上に非導電層１１５のみ、または非導電層１１５とその上に金属防湿層１１４が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例で開示されている放射線検出装置のシンチレーターパネルにおいては、支持基板にアモルファスカーボンが用いられていた。支持基材にアモルファスカーボンを用いる理由は以下のとおりである。
【０００７】
ガラスやＡｌ板に比べ、Ｘ線の吸収が少ないため、より多くのＸ線を蛍光体層越しに透過させることができること
耐薬品性に優れていること
耐熱性に優れていること
しかしながら、アモルファスカーボン基板は導電性材料であるために、単純に基板としてアモルファスカーボンを用いて反射層の上にアルカリハライドからなる蛍光体を形成すると、反射層が電気化学的な腐蝕によって変質し、反射性が減衰してしまうことがあった。また、保護層の形成には時間がかかりコスト高の原因となっているうえ、基板材料との材質が異なる場合には形成プロセスによって変形が生じる問題があった。
【０００８】
従って本発明の目的は、蛍光体、特に柱状の蛍光体を容易に形成できて、均一な光変換効率が得られる、高感度で高鮮鋭な画像を提供できるシンチレーターパネル及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
更には、本発明の目的は、耐久性の良い放射線検出装置シンチレーターパネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
更には、本発明の目的は、低コストな放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のシンチレーターパネルは、上記課題の少なくとも一つを解決するものであり、第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、
を有するシンチレーターパネルであって、
前記支持基板の炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より前記蛍光体層が配置されている側の支持基板表面の方が少ないこととする。
【００１２】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板が実質的に非導電性を有する非導電層と剛性を保持する剛性保持層からなることとする。
【００１３】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板の剛性保持層が炭素強化繊維を含有する部材からなることとする。
【００１４】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板において、その炭素繊維含有率が不均一であることとする。
【００１５】
また、本発明のシンチレーターパネルの製造方法は、第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、を有するシンチレーターパネルを製造する方法において、
前記支持基板における炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より前記第１の金属層が配置されている側の支持基板表面の方が少なくなるように前記第１の金属層、前記支持基板、前記第２の金属層の順に積層して積層板を構成し、
前記積層板を一体一括プレス成型によって成型することとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明を詳細に述べる。
【００１７】
図１は、本発明のシンチレーターパネルの一実施態様を示す断面図である。１１１は支持基板、１１４は金属防湿層、１１５は非導電層、１１６は剛性保持層である。支持基板１１１においては、剛性保持層１１６が２枚の非導電層１１５に挟まれ、支持基板１１１の両表面が実質的に電導性がない層となっている。剛性保持層１１６と非導電層１１５は、互いに層状に完全に分離された状態の積層体であってもよいし、非導電層の内部に剛性保持部材が明らかな境界無く存在して剛性保持層を形成していてもよい。
【００１８】
図２は、本発明のシンチレーターパネルの製造方法を示す図である。剛性保持層１１６は実質的に導電性を有する部材であって、この剛性保持層１１６の両表面に非導電層１１５を設けることによって、表面が実質的に非導電性である支持基板１１１を形成する。支持基板１１１の両側に、金属防湿層１１４が設けられていることによって、プレスの際に均一に力が作用し、好適に支持基板１１１を作製することが可能となる。
【００１９】
図３は本発明のシンチレーターパネルの一実施態様を製造する他の方法を示す図である。図３においては、非導電層１１５と剛性保持層１１６を複数、積層して支持基板１１１を形成している。図３に示されるように、支持基板１１１の両最外表面において、実質的に非導電層１１５が形成され、この非導電層１１５と接するように反射層としての特性を有する金属防湿層１１４が積層されるように、プレス基板による一括プレス成型によって、金属防湿層つき支持基板１１８が形成される。金属防湿層は支持基板１１１の両表面に形成されているが、蛍光体層の設けられていない側に設けられた層は主に防湿層とし形成されている。また外光がセンサー内に入るのを防止するような反射層、アースに落として防磁シールドとして用いることもできる。従って、金属防湿層としてはピンホールのない層が特に望ましい。また蛍光体層の設けられる側は主に防湿層であると共に反射層として形成されている。従って反射層としては、放射線の照射時に蛍光体が変換して発する光を効率よく反射する高反射率で鏡面性の高い金属面が望ましい。
【００２０】
本発明の支持基板の製造方法においては、プレスによって支持基板を成型している。従って、金属表面の性状はプレス時に接している面の性状を反映することになる。一般に、プレス時にはプレス機のプレス面、もしくは、離型フィルムが被プレス基板と接する。よって、プレス機のプレス成型基板面、もしくは離型用フィルムのすくなくとも一面は所望の金属防湿層の面性状と同様な面を設ける。
【００２１】
図４は、本発明のシンチレーターパネルを示す断面図である。ここで、１１２はアルカリハライドからなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層である。剛性保持層１１６および非導電層１１５からなる支持基板１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けた支持基板１１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体を反射層上に２００℃以上の条件で蒸着させ、柱状結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、全体を耐湿保護層１１３で被覆して、シンチレーターパネル１１０が出来上がる。
【００２２】
図５は、本発明のシンチレーターパネルを示す他の断面図である。ここで、１１２はアルカリハライドからなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層である。剛性保持層１１６および非導電層１１５からなる支持基板１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けてなる支持基板１１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体を反射層上に２００℃以上の条件で柱状結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、蛍光体層を形成していない金属防湿層１１４を除く部分を耐湿保護層１１３で被覆して放射線検出用シンチレーターパネル１１０が出来上がる。
【００２３】
金属防湿層は有機材料の層に比べて一般的に透湿度が小さく、例えば、代表的な有機防湿膜であるパラキシリレン膜であれば３０ｇ／ｍ2・２４ｈ、一般的な樹脂膜であるエポキシ膜は２５０ｇ／ｍ2・２４ｈであるが、金属防湿層の透湿度は０．１ｇ／ｍ2・２４ｈ（２５μｍ）であって、金属防湿層を形成することによる耐湿効果は大きい。従って、蛍光体が設けられていない側は、すでに金属防湿層１１４が設けられ、耐湿効果が十分な場合には、その上に耐湿保護層１１３をさらに設けなくてもよい。
【００２４】
図６は、前述のシンチレーターパネルを複数の光電変換素子及びＴＦＴ等の電気素子が配置されている光電変換素子間隙からなる２次元光検出器と貼り合わされてなる放射線検出装置の断面図である。図６中、１０１はガラス基板、１０２はアモルファスシリコンを用いたフォトセンサーとＴＦＴからなる光電変換素子部、１０３は配線部、１０４は電極取り出し部、１０５は窒化珪素等よりなる第一の保護層、１０６はポリイミド等よりなる第二の保護層である。１１１は金属防湿層つき支持基板、１１２は柱状の蛍光体よりなる蛍光体層、１１３は有機樹脂等よりなる耐湿保護層である。１０１〜１０６で２次元光検出器１００が構成され、１１１〜１１６でシンチレーターパネル１１０が構成される。１２１は透明な接着剤よりなる接着層、１２２は封止部である。このように接着層１２１を介して光検出器１００とシンチレーターパネル１１０を貼り合わせて放射線検出装置を得る。
【００２５】
本発明に用いられる蛍光体支持基板の剛性保持層として、Ｘ線透過率が高く、高耐熱で、剛性が高い材料としては、所謂炭素繊維織物を高耐熱樹脂と複合させて製作した炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）基板を用いることができる。炭素繊維強化樹脂は、含有される炭素繊維の太さ、撚り、織り、および複合する樹脂の量によって様々な種類があり、所望の剛性を実現する構成が可能である。一般に炭素繊維強化樹脂基板は、３０〜７０重量％の炭素繊維を含有しており、炭素繊維が体積中に占める割合が多く、樹脂が少ない組成のものは強度が高い。またＣＦＲＰは、アモルファスカーボンなどと比較して安価に作成することができる。
【００２６】
例えば、図３の製造方法に示したように、剛性保持層と非導電層を複数積層するような場合、中央部に炭素繊維含有率の多い部材を配置し、その両側に前記部材より炭素繊維含有率が少ない部材を配置して、支持基板の最外層に近づくほど炭素繊維含有率が減少していく構成とし、支持基板の両表面には炭素繊維が存在しないような構成として両表面が非導電層となるようにすることができる。また、例えば、炭素繊維含有率が少なく、表面には炭素繊維が存在しない部材を積層することによって支持基板を形成し、実質的に支持基板の両表面が非導電性となるように構成することもできる。また、ＣＦＲＰからなる支持基板が１枚のみであっても、金属防湿層（反射層）が設けられる面を炭素繊維含有率が小さくなるようにして、金属防湿層の腐食を低減させることも可能である。
【００２７】
また、例えば、剛性保持層として炭素繊維強化樹脂を用いた基板表面を樹脂で覆うように非導電層を形成してもよい。この場合は、炭素繊維強化樹脂と同一の材料で非導電層を形成することにより、両層の密着性を向上させることができて望ましい。
【００２８】
本発明の製造方法としては、一般的な加圧加熱プレス方法を用いることができる。特に、各構成層を積層してプレスするので各層間に気泡の巻き込みが発生しないように脱気が可能な真空プレス方法が望ましい。
【００２９】
本発明に用いられる蛍光体支持基板の非導電層としては、柱状蛍光体形成時の熱プロセスに耐える樹脂であればいずれの材料でもよく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ビスマレイミド樹脂等があげられる。
【００３０】
これら炭素繊維、および樹脂材料は、Ｘ線透過率が高く蛍光体支持基板に適している金属防湿膜としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、およびＡｕなどの、箔として形成できる金属であればいずれの材料でもよい。特に蛍光体が変換する光の波長にたいして反射率の高い金属が望ましい。
【００３１】
蛍光体支持基板および蛍光体全体を覆う耐湿保護層１１３は、防湿保護の目的で設けられているものであって該目的にかなうものであればいずれの材料でもよい。特開２０００−９８４５号公報において開示された、ポリパラキシリレン等のＣＶＤ膜を用いるのが望ましい。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の放射線検出装置を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（参考例１）
図６に示すようにガラス基板１０１上の非晶質シリコンから成る半導体薄膜によって光検出素子部（画素部）１０２を形成し、その上にＳｉＮｘよりなる第一の保護層１０５と、さらにポリイミド樹脂をスピンコートし、２００℃で６時間硬化させて、第二の保護層１０６を形成し、光検出器１００を作製した。
【００３４】
次に、金属防湿層（厚さ５０ミクロンの硬質アルミ箔）と、ビスマレイド樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材 炭素繊維含有率２５％）を併せて６層積層した。積層構成を表１に示した。
【００３５】
【表１】
該積層板を真空加熱加圧プレス機で成型した。プレス機のプレス面の一方の表面粗さはＲａ０．１、真空雰囲気は１０１ｋＰａ（７６０ｍｍＨｇ）、プレス温度は２７０℃、プレス圧は３．０４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、プレス時間９０分間とした。
【００３６】
積層体が形成された支持基板の鏡面性状の金属防湿層上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体層１１２を蒸着法によって形成した。全面にわたってパラキシリレン樹脂よりなる保護層をＣＶＤ法によって形成し、シンチレーターパネル１１０を得た。
得られたシンチレーターパネルを光検出器に積層して貼り合わせて、放射線検出装置を形成した。
【００３７】
（実施例１）
参考例１と同様にして光検出器１００を作製した。
【００３８】
次に、金属防湿層（厚さ５０ミクロンの硬質アルミ箔）と、ポリイミド樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材 炭素繊維含有率６０％）を併せて８層積層した。積層構成を表２に示した。
【００３９】
【表２】
該積層板を真空加熱加圧プレス機で成型した。プレス機のプレス面の一方の表面粗さはＲａ０．１、プレス温度は２５０℃、プレス圧は３．０４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、プレス時間は９０分間とした。
【００４０】
次に参考例１と同様にして、柱状蛍光体および耐湿保護層を形成してシンチレーターパネルを構成したのち、光検出器に積層して貼り合わせ、放射線検出装置を構成した。
【００４１】
これらの参考例１、実施例１のような構成においては、シンチレーターパネルの製造工程で、シンチレーターパネルを構成する層が変形しないので、蛍光体層が所望の厚みで精度良く形成でき、蛍光体層の厚みムラがなく、蛍光体層の光吸収ムラが軽減されたため、均一性の高い放射線装置が得られた。
【００４２】
さらに以上のようにして作製した放射線検出装置を、６０℃、９０％の温度・湿度試験槽に１０００時間保存した。その結果、蛍光体層の位置ずれ、層間剥離等の外観不良は発生せず、更に反射層の腐蝕による感度の低下も全く認められず、高信頼性の放射線検出装置が得られた。
【００４３】
（比較例１）
参考例１と同様にして光検出器１００を作製した。
【００４４】
次に、蛍光体支持基板（アモルファスカーボン基板４５０×４５０ｍｍ厚さ１ｍｍ）に、スパッタリング法により反射層としてＡｌ層（厚さ：５０００Å）を設けた。参考例１と同様にして、柱状蛍光体、耐湿保護層を設け、シンチレーターパネルを得た。さらに、参考例１と同様にして放射線検出装置を得た。
【００４５】
（比較例２）
比較例１と同様にして支持基板に反射層を設けた後、さらに保護層としてＳｉＮｘ薄膜３００ｎｍをスパッタ法により形成した。あとは、参考例１と同様にして放射線検出装置を得た。
【００４６】
次に、各比較例で得られた放射線検出装置を６０℃×９０％×１０００時間の耐久試験の後、画像に剥離や破損や腐蝕による欠陥の有無を観察したところ、比較例１および比較例２ともにアルミニウムの腐蝕によると思われる画像欠陥が多数発生していた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果が得られる。
【００４８】
シンチレーターパネルの支持基板を構成する層が変形しないので、蛍光体層が所望の厚みで精度良く形成でき、蛍光体層の厚みムラがなく、蛍光体層の光吸収ムラが軽減されたため、均一性の高い放射線装置が得られた。
【００４９】
シンチレーターパネルの支持基板が一括プレスで成型されるため、保護層や反射層を改めて設ける必要が無く、工程数が削減され、低コストな放射線検出装置用シンチレーターパネルを実現できた。
【００５０】
放射線検出装置として構成したときに、シンチレーターパネルに反りを強制するような応力がかかることがなく、蛍光体の剥がれや破損が生じず、特に耐温度耐久性、耐湿度耐久性が向上した。
工程途中でシンチレーターパネルに反りが発生することがなく、張り合わせ工程、電機実装部品接続工程、および組み立て工程において、反りによる位置精度不良が発生することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の、他の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明のシンチレーターパネルの、一実施態様の構成を示す断面図である。
【図５】本発明のシンチレーターパネルの、他の実施態様の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のシンチレーターパネルを用いた放射線検出装置の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図７】従来のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）従来のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明のシンチレーターパネルを利用するシステムを示す図である。
【符号の説明】
１００ 光検出器
１０１ ガラス基板
１０２ 光電変換素子部
１０３ 配線部
１０４ 電極取り出し部
１０５ 窒化シリコーン等よりなる第一の保護層
１０６ ポリイミド等よりなる第二の保護層
１１０ シンチレーターパネル
１１１ 支持基板
１１２ 柱状の蛍光体よりなる蛍光体層
１１３ 耐湿保護層
１１４ 金属防湿層
１１５ 非導電層
１１６ 剛性保持層
１１７ プレス基板
１１８ 金属防湿層つき支持基板
１２１ 透明な接着剤よりなる接着層
１２２ 封止部
【発明の属する技術分野】
本発明はシンチレーターパネル及びその製造方法に関する。詳しくは、本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法に関し、特に、Ｘ線撮影などに用いられる放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線蛍光体をその内部に具備する蛍光スクリーンと両面塗布感剤とを有するＸ線フィルムシステムが一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。しかし、最近、Ｘ線蛍光体層と２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置の画像特性が良好であること、データがデジタルデータであるためネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図られるという利点があることから、デジタル放射線検出装置について盛んに研究開発が行われ、種々の特許出願もされている。
【０００４】
これらデジタル放射線検出装置として、特許第３１２６７１５号公報には、放射線を透過させる支持基板上に反射層と金属薄膜の保護層を設け、更に該保護層上に蛍光体層を設けてなる放射線検出装置用シンチレーターパネルが開示されている。該シンチレーターパネルの該蛍光体層と該反射層間に該保護層を設けることにより、該蛍光体層に含まれる成分や水分による変質等により該反射層の反射膜としての機能が減衰することを防止するというものである。
【０００５】
また、従来型のシンチレーターパネルの例を図７および８に示す。支持基板１１１上に非導電層１１５のみ、または非導電層１１５とその上に金属防湿層１１４が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例で開示されている放射線検出装置のシンチレーターパネルにおいては、支持基板にアモルファスカーボンが用いられていた。支持基材にアモルファスカーボンを用いる理由は以下のとおりである。
【０００７】
ガラスやＡｌ板に比べ、Ｘ線の吸収が少ないため、より多くのＸ線を蛍光体層越しに透過させることができること
耐薬品性に優れていること
耐熱性に優れていること
しかしながら、アモルファスカーボン基板は導電性材料であるために、単純に基板としてアモルファスカーボンを用いて反射層の上にアルカリハライドからなる蛍光体を形成すると、反射層が電気化学的な腐蝕によって変質し、反射性が減衰してしまうことがあった。また、保護層の形成には時間がかかりコスト高の原因となっているうえ、基板材料との材質が異なる場合には形成プロセスによって変形が生じる問題があった。
【０００８】
従って本発明の目的は、蛍光体、特に柱状の蛍光体を容易に形成できて、均一な光変換効率が得られる、高感度で高鮮鋭な画像を提供できるシンチレーターパネル及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
更には、本発明の目的は、耐久性の良い放射線検出装置シンチレーターパネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
更には、本発明の目的は、低コストな放射線検出装置用シンチレーターパネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のシンチレーターパネルは、上記課題の少なくとも一つを解決するものであり、第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、
を有するシンチレーターパネルであって、
前記支持基板の炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より前記蛍光体層が配置されている側の支持基板表面の方が少ないこととする。
【００１２】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板が実質的に非導電性を有する非導電層と剛性を保持する剛性保持層からなることとする。
【００１３】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板の剛性保持層が炭素強化繊維を含有する部材からなることとする。
【００１４】
さらに、本発明のシンチレーターパネルは、前記支持基板において、その炭素繊維含有率が不均一であることとする。
【００１５】
また、本発明のシンチレーターパネルの製造方法は、第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、を有するシンチレーターパネルを製造する方法において、
前記支持基板における炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より前記第１の金属層が配置されている側の支持基板表面の方が少なくなるように前記第１の金属層、前記支持基板、前記第２の金属層の順に積層して積層板を構成し、
前記積層板を一体一括プレス成型によって成型することとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明を詳細に述べる。
【００１７】
図１は、本発明のシンチレーターパネルの一実施態様を示す断面図である。１１１は支持基板、１１４は金属防湿層、１１５は非導電層、１１６は剛性保持層である。支持基板１１１においては、剛性保持層１１６が２枚の非導電層１１５に挟まれ、支持基板１１１の両表面が実質的に電導性がない層となっている。剛性保持層１１６と非導電層１１５は、互いに層状に完全に分離された状態の積層体であってもよいし、非導電層の内部に剛性保持部材が明らかな境界無く存在して剛性保持層を形成していてもよい。
【００１８】
図２は、本発明のシンチレーターパネルの製造方法を示す図である。剛性保持層１１６は実質的に導電性を有する部材であって、この剛性保持層１１６の両表面に非導電層１１５を設けることによって、表面が実質的に非導電性である支持基板１１１を形成する。支持基板１１１の両側に、金属防湿層１１４が設けられていることによって、プレスの際に均一に力が作用し、好適に支持基板１１１を作製することが可能となる。
【００１９】
図３は本発明のシンチレーターパネルの一実施態様を製造する他の方法を示す図である。図３においては、非導電層１１５と剛性保持層１１６を複数、積層して支持基板１１１を形成している。図３に示されるように、支持基板１１１の両最外表面において、実質的に非導電層１１５が形成され、この非導電層１１５と接するように反射層としての特性を有する金属防湿層１１４が積層されるように、プレス基板による一括プレス成型によって、金属防湿層つき支持基板１１８が形成される。金属防湿層は支持基板１１１の両表面に形成されているが、蛍光体層の設けられていない側に設けられた層は主に防湿層とし形成されている。また外光がセンサー内に入るのを防止するような反射層、アースに落として防磁シールドとして用いることもできる。従って、金属防湿層としてはピンホールのない層が特に望ましい。また蛍光体層の設けられる側は主に防湿層であると共に反射層として形成されている。従って反射層としては、放射線の照射時に蛍光体が変換して発する光を効率よく反射する高反射率で鏡面性の高い金属面が望ましい。
【００２０】
本発明の支持基板の製造方法においては、プレスによって支持基板を成型している。従って、金属表面の性状はプレス時に接している面の性状を反映することになる。一般に、プレス時にはプレス機のプレス面、もしくは、離型フィルムが被プレス基板と接する。よって、プレス機のプレス成型基板面、もしくは離型用フィルムのすくなくとも一面は所望の金属防湿層の面性状と同様な面を設ける。
【００２１】
図４は、本発明のシンチレーターパネルを示す断面図である。ここで、１１２はアルカリハライドからなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層である。剛性保持層１１６および非導電層１１５からなる支持基板１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けた支持基板１１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体を反射層上に２００℃以上の条件で蒸着させ、柱状結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、全体を耐湿保護層１１３で被覆して、シンチレーターパネル１１０が出来上がる。
【００２２】
図５は、本発明のシンチレーターパネルを示す他の断面図である。ここで、１１２はアルカリハライドからなる柱状蛍光体層、１１３は耐湿保護層である。剛性保持層１１６および非導電層１１５からなる支持基板１１１の両表面に金属防湿層１１４を設けてなる支持基板１１８上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体を反射層上に２００℃以上の条件で柱状結晶を晶出させてなる蛍光体層１１２を形成後、蛍光体層を形成していない金属防湿層１１４を除く部分を耐湿保護層１１３で被覆して放射線検出用シンチレーターパネル１１０が出来上がる。
【００２３】
金属防湿層は有機材料の層に比べて一般的に透湿度が小さく、例えば、代表的な有機防湿膜であるパラキシリレン膜であれば３０ｇ／ｍ2・２４ｈ、一般的な樹脂膜であるエポキシ膜は２５０ｇ／ｍ2・２４ｈであるが、金属防湿層の透湿度は０．１ｇ／ｍ2・２４ｈ（２５μｍ）であって、金属防湿層を形成することによる耐湿効果は大きい。従って、蛍光体が設けられていない側は、すでに金属防湿層１１４が設けられ、耐湿効果が十分な場合には、その上に耐湿保護層１１３をさらに設けなくてもよい。
【００２４】
図６は、前述のシンチレーターパネルを複数の光電変換素子及びＴＦＴ等の電気素子が配置されている光電変換素子間隙からなる２次元光検出器と貼り合わされてなる放射線検出装置の断面図である。図６中、１０１はガラス基板、１０２はアモルファスシリコンを用いたフォトセンサーとＴＦＴからなる光電変換素子部、１０３は配線部、１０４は電極取り出し部、１０５は窒化珪素等よりなる第一の保護層、１０６はポリイミド等よりなる第二の保護層である。１１１は金属防湿層つき支持基板、１１２は柱状の蛍光体よりなる蛍光体層、１１３は有機樹脂等よりなる耐湿保護層である。１０１〜１０６で２次元光検出器１００が構成され、１１１〜１１６でシンチレーターパネル１１０が構成される。１２１は透明な接着剤よりなる接着層、１２２は封止部である。このように接着層１２１を介して光検出器１００とシンチレーターパネル１１０を貼り合わせて放射線検出装置を得る。
【００２５】
本発明に用いられる蛍光体支持基板の剛性保持層として、Ｘ線透過率が高く、高耐熱で、剛性が高い材料としては、所謂炭素繊維織物を高耐熱樹脂と複合させて製作した炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）基板を用いることができる。炭素繊維強化樹脂は、含有される炭素繊維の太さ、撚り、織り、および複合する樹脂の量によって様々な種類があり、所望の剛性を実現する構成が可能である。一般に炭素繊維強化樹脂基板は、３０〜７０重量％の炭素繊維を含有しており、炭素繊維が体積中に占める割合が多く、樹脂が少ない組成のものは強度が高い。またＣＦＲＰは、アモルファスカーボンなどと比較して安価に作成することができる。
【００２６】
例えば、図３の製造方法に示したように、剛性保持層と非導電層を複数積層するような場合、中央部に炭素繊維含有率の多い部材を配置し、その両側に前記部材より炭素繊維含有率が少ない部材を配置して、支持基板の最外層に近づくほど炭素繊維含有率が減少していく構成とし、支持基板の両表面には炭素繊維が存在しないような構成として両表面が非導電層となるようにすることができる。また、例えば、炭素繊維含有率が少なく、表面には炭素繊維が存在しない部材を積層することによって支持基板を形成し、実質的に支持基板の両表面が非導電性となるように構成することもできる。また、ＣＦＲＰからなる支持基板が１枚のみであっても、金属防湿層（反射層）が設けられる面を炭素繊維含有率が小さくなるようにして、金属防湿層の腐食を低減させることも可能である。
【００２７】
また、例えば、剛性保持層として炭素繊維強化樹脂を用いた基板表面を樹脂で覆うように非導電層を形成してもよい。この場合は、炭素繊維強化樹脂と同一の材料で非導電層を形成することにより、両層の密着性を向上させることができて望ましい。
【００２８】
本発明の製造方法としては、一般的な加圧加熱プレス方法を用いることができる。特に、各構成層を積層してプレスするので各層間に気泡の巻き込みが発生しないように脱気が可能な真空プレス方法が望ましい。
【００２９】
本発明に用いられる蛍光体支持基板の非導電層としては、柱状蛍光体形成時の熱プロセスに耐える樹脂であればいずれの材料でもよく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ビスマレイミド樹脂等があげられる。
【００３０】
これら炭素繊維、および樹脂材料は、Ｘ線透過率が高く蛍光体支持基板に適している金属防湿膜としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、およびＡｕなどの、箔として形成できる金属であればいずれの材料でもよい。特に蛍光体が変換する光の波長にたいして反射率の高い金属が望ましい。
【００３１】
蛍光体支持基板および蛍光体全体を覆う耐湿保護層１１３は、防湿保護の目的で設けられているものであって該目的にかなうものであればいずれの材料でもよい。特開２０００−９８４５号公報において開示された、ポリパラキシリレン等のＣＶＤ膜を用いるのが望ましい。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の放射線検出装置を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（参考例１）
図６に示すようにガラス基板１０１上の非晶質シリコンから成る半導体薄膜によって光検出素子部（画素部）１０２を形成し、その上にＳｉＮｘよりなる第一の保護層１０５と、さらにポリイミド樹脂をスピンコートし、２００℃で６時間硬化させて、第二の保護層１０６を形成し、光検出器１００を作製した。
【００３４】
次に、金属防湿層（厚さ５０ミクロンの硬質アルミ箔）と、ビスマレイド樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材 炭素繊維含有率２５％）を併せて６層積層した。積層構成を表１に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
積層体が形成された支持基板の鏡面性状の金属防湿層上に、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体層１１２を蒸着法によって形成した。全面にわたってパラキシリレン樹脂よりなる保護層をＣＶＤ法によって形成し、シンチレーターパネル１１０を得た。
得られたシンチレーターパネルを光検出器に積層して貼り合わせて、放射線検出装置を形成した。
【００３７】
（実施例１）
参考例１と同様にして光検出器１００を作製した。
【００３８】
次に、金属防湿層（厚さ５０ミクロンの硬質アルミ箔）と、ポリイミド樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維一方向材 炭素繊維含有率６０％）を併せて８層積層した。積層構成を表２に示した。
【００３９】
【表２】
【００４０】
次に参考例１と同様にして、柱状蛍光体および耐湿保護層を形成してシンチレーターパネルを構成したのち、光検出器に積層して貼り合わせ、放射線検出装置を構成した。
【００４１】
これらの参考例１、実施例１のような構成においては、シンチレーターパネルの製造工程で、シンチレーターパネルを構成する層が変形しないので、蛍光体層が所望の厚みで精度良く形成でき、蛍光体層の厚みムラがなく、蛍光体層の光吸収ムラが軽減されたため、均一性の高い放射線装置が得られた。
【００４２】
さらに以上のようにして作製した放射線検出装置を、６０℃、９０％の温度・湿度試験槽に１０００時間保存した。その結果、蛍光体層の位置ずれ、層間剥離等の外観不良は発生せず、更に反射層の腐蝕による感度の低下も全く認められず、高信頼性の放射線検出装置が得られた。
【００４３】
（比較例１）
参考例１と同様にして光検出器１００を作製した。
【００４４】
次に、蛍光体支持基板（アモルファスカーボン基板４５０×４５０ｍｍ厚さ１ｍｍ）に、スパッタリング法により反射層としてＡｌ層（厚さ：５０００Å）を設けた。参考例１と同様にして、柱状蛍光体、耐湿保護層を設け、シンチレーターパネルを得た。さらに、参考例１と同様にして放射線検出装置を得た。
【００４５】
（比較例２）
比較例１と同様にして支持基板に反射層を設けた後、さらに保護層としてＳｉＮｘ薄膜３００ｎｍをスパッタ法により形成した。あとは、参考例１と同様にして放射線検出装置を得た。
【００４６】
次に、各比較例で得られた放射線検出装置を６０℃×９０％×１０００時間の耐久試験の後、画像に剥離や破損や腐蝕による欠陥の有無を観察したところ、比較例１および比較例２ともにアルミニウムの腐蝕によると思われる画像欠陥が多数発生していた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果が得られる。
【００４８】
シンチレーターパネルの支持基板を構成する層が変形しないので、蛍光体層が所望の厚みで精度良く形成でき、蛍光体層の厚みムラがなく、蛍光体層の光吸収ムラが軽減されたため、均一性の高い放射線装置が得られた。
【００４９】
シンチレーターパネルの支持基板が一括プレスで成型されるため、保護層や反射層を改めて設ける必要が無く、工程数が削減され、低コストな放射線検出装置用シンチレーターパネルを実現できた。
【００５０】
放射線検出装置として構成したときに、シンチレーターパネルに反りを強制するような応力がかかることがなく、蛍光体の剥がれや破損が生じず、特に耐温度耐久性、耐湿度耐久性が向上した。
工程途中でシンチレーターパネルに反りが発生することがなく、張り合わせ工程、電機実装部品接続工程、および組み立て工程において、反りによる位置精度不良が発生することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の、他の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明のシンチレーターパネルの、一実施態様の構成を示す断面図である。
【図５】本発明のシンチレーターパネルの、他の実施態様の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のシンチレーターパネルを用いた放射線検出装置の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図７】従来のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）従来のシンチレーターパネルにおける蛍光体支持基板の一実施態様の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明のシンチレーターパネルを利用するシステムを示す図である。
【符号の説明】
１００ 光検出器
１０１ ガラス基板
１０２ 光電変換素子部
１０３ 配線部
１０４ 電極取り出し部
１０５ 窒化シリコーン等よりなる第一の保護層
１０６ ポリイミド等よりなる第二の保護層
１１０ シンチレーターパネル
１１１ 支持基板
１１２ 柱状の蛍光体よりなる蛍光体層
１１３ 耐湿保護層
１１４ 金属防湿層
１１５ 非導電層
１１６ 剛性保持層
１１７ プレス基板
１１８ 金属防湿層つき支持基板
１２１ 透明な接着剤よりなる接着層
１２２ 封止部
Claims (5)
- 第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、
を有するシンチレーターパネルであって、
前記支持基板の炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より前記第１の金属層が配置されている側の支持基板表面の方が少ない
ことを特徴とするシンチレーターパネル。 - 前記第１の金属層は、前記放射線の照射時に蛍光体が発する光を反射するための反射層であることを特徴とする請求項１に記載のシンチレーターパネル。
- 前記支持基板の前記第１の金属層側の表面には炭素繊維が存在していないことを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレーターパネル。
- 第２の金属層は、アースに接続して防磁するための防磁シールドであることを特徴とする請求項１に記載のシンチレーターパネル。
- 第１の金属層と、第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置された炭素繊維強化樹脂からなる支持基板と、
前記第１の金属層の前記支持基板とは反対側に配置された、放射線を光に変換する蛍光体層と、を有するシンチレーターパネルを製造する方法において、
前記支持基板における炭素繊維含有率が、前記支持基板の厚み方向における中央部より第１の金属層が配置されている側の支持基板表面の方が少なくなるように前記第１の金属層、前記支持基板、前記第２の金属層の順に積層して積層板を構成し、
前記積層板を一体一括プレス成型によって成型する
ことを特徴とするシンチレーターパネルの製造方法。
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