JP4316855B2 - シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ - Google Patents
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Description
【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シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ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、従来、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器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、放射線検出器により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器として、アルミニウム、ガラス、溶融石英等の基板上にシンチレータを形成したシンチレータパネルと撮像素子とを貼り合わせてた構造を有する放射線検出器が存在する。この放射線検出器においては、基板側から入射する放射線をシンチレータで光に変換して撮像素子で検出している(例えば、特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特公平7−21560号公報(第3〜4頁、第1図〜第4図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで医療用、特に歯科検査用の放射線検出器においては、低エネルギーのX線が用いられることから、アルミニウム基板を用いた場合には、基板により吸収されるX線成分が少なからず存在していた。従って、低エネルギーのX線が用いられる放射線検出器においては、シンチレータパネルの基板を放射線透過率の高いのもとすることが望まれる。
【0006】
この発明は、シンチレータパネルの基板を放射線透過率の高いのものとすることにより光出力を増大させたシンチレータパネルを提供すること及びこれを用いた放射線イメージセンサを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明のシンチレータパネルは、グラファイトにより形成されている基板と、基板の放射線入射面と反対面上に設けられた金属膜と、金属膜上に堆積により形成され、基板を通過した放射線画像を可視光像に変換し、基板と反対方向へ投影するシンチレータと、シンチレータとともに基板全体を密封するようCVD法で形成された水分不透過性の保護膜とを備えたことを特徴とする。
【0008】
このシンチレータパネルによれば、グラファイトにより形成されている基板は放射線透過率が高いことから、基板により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
【0009】
この発明の放射線イメージセンサは、上記シンチレータパネルのシンチレータに対向して撮像素子を配置したことを特徴とする。
【0010】
この放射線イメージセンサによれば、シンチレータパネルが放射線透過率の高いグラファイトにより形成されている基板を有することから撮像素子に到達する光量を増加させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3を参照して、この発明の第1の実施の形態の説明を行う。図1はシンチレータパネル1の断面図であり、図2は放射線イメージセンサ2の断面図である。
【0012】
図1に示すように、シンチレータパネル1のアモルファスカーボン(a−C)(グラッシーカーボン又はガラス状カーボン)製の基板10の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、光反射膜としてのAl膜12が形成されている。このAl膜12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14が形成されている。なお、シンチレータ14には、TlドープのCsIが用いられている。このシンチレータ14は、基板10と共にポリパラキシリレン膜16で覆われている。
【0013】
また、放射線イメージセンサ2は、図2に示すように、シンチレータパネル1のシンチレータ14の先端部側に撮像素子18を貼り付けた構造を有している。
【0014】
次に、図3を参照して、シンチレータパネル1の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のa−C製の基板10(厚さ1mm)の表面に対してガラスビーズ(#800)を用いてサンドブラスト処理を施す。このサンドブラスト処理により基板10の表面に細かい凹凸を形成する(図3(a)参照)。
【0015】
次に、基板10の一方の表面に光反射膜としてのAl膜12を真空蒸着法により100nmの厚さで形成する(図3(b)参照)。次に、Al膜12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14を250μmの厚さで形成する(図3(c)参照)。
【0016】
このシンチレータ14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法によりポリパラキシリレン膜16を形成する。即ち、シンチレータ14が形成された基板10をCVD装置に入れ、ポリパラキシリレン膜16を10μmの厚さで成膜する。これによりシンチレータ14及び基板10の表面全体にポリパラキシリレン膜16が形成される(図3(d)参照)。なお、基板10の表面には、サンドブラスト処理により細かい凹凸が形成されていることからポリパラキシリレン膜16と基板10との密着性を向上させることができポリパラキシリレン膜16の剥がれを防止することができる。
【0017】
また、放射線イメージセンサ2は、完成したシンチレータパネル1のシンチレータ14の先端部側に撮像素子(CCD)18の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される(図2参照)。
【0018】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ2によれば、基板10側から入射した放射線をシンチレータ14で光に変換して撮像素子18により検出する。この場合にa−C製の基板10は放射線透過率が高いことから、基板10により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ14に到達する放射線量を増加させることができる。また、光反射膜としてのAl膜12が設けられていることから撮像素子18の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【0019】
なお、図10は、半波整流用X線管に管電圧として40KV、50KV、60KVを印加して発生させたX線を放射線イメージセンサ2により検出した場合の放射線イメージセンサ2の出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示すものである。即ち、半波整流用X線管に管電圧として40KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ2より検出した場合の出力は260%に増加し、管電圧として50KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ2より検出した場合の出力は230%に増加し、管電圧として60KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ2より検出した場合の出力は220%に増加している。
【0020】
次に、この発明の第2の実施の形態の説明を行う。なお、第1の実施の形態のシンチレータパネル1、放射線イメージセンサ2の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【0021】
図4はシンチレータパネル3の断面図であり、図5は放射線イメージセンサ4の断面図である。図4に示すように、シンチレータパネル3のa−C製の基板10の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、反射膜としてのAl膜12が形成されている。また、Al膜12上に低屈折率材として、即ちシンチレータ14よりも低い屈折率(屈折率=1.3)を有するLiF膜(光透過性薄膜)22が形成されている。更にLiF膜22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14が形成されている。なお、シンチレータ14には、TlドープのCsI(屈折率=1.8)が用いられている。このシンチレータ14は、基板10と共にポリパラキシリレン膜16で覆われている。
【0022】
また、放射線イメージセンサ4は、図5に示すように、シンチレータパネル3のシンチレータ14側に撮像素子18を貼り付けた構造を有している。
【0023】
次に、シンチレータパネル3の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のa−C製の基板10(厚さ1mm)の表面に対してガラスビーズ(#800)を用いてサンドブラスト処理を施して基板10の表面に細かい凹凸を形成する。
【0024】
次に、基板10の一方の表面に反射膜としてのAl膜12を真空蒸着法により100nmの厚さで形成し、Al膜12上に低屈折率材としてのLiF膜22を真空蒸着法により100nmの厚さで形成する。次に、LiF膜22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14を250μmの厚さで形成する。次に、CVD法により10μmの厚さでポリパラキシリレン膜16を形成する。これによりシンチレータ14及び基板10の表面全体にポリパラキシリレン膜16が形成される。
【0025】
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3のシンチレータ14の先端部に撮像素子(CCD)18の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される(図5参照)。
【0026】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ4によれば、基板10側から入射した放射線をシンチレータ14で光に変換して撮像素子18により検出する。この場合にa−C製の基板10は放射線透過率が高いことから、基板10により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ14に到達する放射線量を増加させることができる。また、反射膜としてのAl膜12及び低屈折率材としてのLiF膜22を設けているため撮像素子18の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【0027】
即ち、図10に示すように、半波整流用X線管に管電圧として40KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ4より検出した場合の出力は300%に増加し、管電圧として50KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ4より検出した場合の出力は270%に増加し、管電圧として60KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ4より検出した場合の出力は260%に増加している。
【0028】
次に、この発明の第3の実施の形態の説明を行う。なお、第1の実施の形態のシンチレータパネル1、放射線イメージセンサ2及び第2の実施の形態のシンチレータパネル3、放射線イメージセンサ4の構成と同一の構成には、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【0029】
図6はシンチレータパネル5の断面図であり、図7は放射線イメージセンサ6の断面図である。図6に示すように、シンチレータパネル5のa−C製の基板10の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、低屈折率材としてのLiF膜(光透過性薄膜)22が形成されている。更にLiF膜22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14が形成されている。なお、シンチレータ14には、TlドープのCsIが用いられている。このシンチレータ14は、基板10と共にポリパラキシリレン膜16で覆われている。
【0030】
また、放射線イメージセンサ6は、図7に示すように、シンチレータパネル5のシンチレータ14の先端部側に撮像素子18を貼り付けた構造を有している。
【0031】
次に、シンチレータパネル5の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のa−C製の基板10(厚さ1mm)の表面に対してガラスビーズ(#800)を用いてサンドブラスト処理を施して基板10の表面に細かい凹凸を形成する。
【0032】
次に、基板10の一方の表面に低屈折率材としてのLiF膜22を真空蒸着法により100nmの厚さで形成する。次に、LiF膜22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14を250μmの厚さで形成する。次に、CVD法により10μmの厚さでポリパラキシリレン膜16を形成する。これによりシンチレータ14及び基板10の表面全体にポリパラキシリレン膜16が形成される。
【0033】
また、放射線イメージセンサ6は、完成したシンチレータパネル5のシンチレータ14の先端部側に撮像素子(CCD)18の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される(図7参照)。
【0034】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ6によれば、基板10側から入射した放射線をシンチレータ14で光に変換して撮像素子18により検出する。この場合にa−C製の基板10は放射線透過率が高いことから、基板10により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ14に到達する放射線量を増加させることができる。また、低屈折率材としてのLiF膜22を設けているためシンチレータ14とLiF膜22との境界面において全反射条件を満たす光を出力側に反射するため撮像素子18の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【0035】
即ち、図10に示すように、半波整流用X線管に管電圧として40KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ6より検出した場合の出力は220%に増加し、管電圧として50KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ6より検出した場合の出力は200%に増加し、管電圧として60KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ6より検出した場合の出力は190%に増加している。
【0036】
次に、この発明の第4の実施の形態の説明を行う。なお、第1の実施の形態のシンチレータパネル1及び放射線イメージセンサ2の構成と同一の構成には、第1の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【0037】
図8はシンチレータパネル7の断面図であり、図9は放射線イメージセンサ8の断面図である。図8に示すように、シンチレータパネル7のa−C製の基板10の一方の表面及び側面はサンドブラスト処理がなされており、他方の表面は鏡面処理がなされている。
【0038】
この他方の表面には、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14が形成されている。なお、シンチレータ14には、TlドープのCsIが用いられている。このシンチレータ14は、基板10と共にポリパラキシリレン膜16で覆われている。
【0039】
また、放射線イメージセンサ8は、図9に示すように、シンチレータパネル8のシンチレータ14の先端部側に撮像素子18を貼り付けた構造を有している。
【0040】
次に、シンチレータパネル7の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のa−C製の基板10の一方の表面及び側面に対してガラスビーズ(#800)を用いてサンドブラスト処理を施して基板10の表面に細かい凹凸を形成する。また、基板10の他方の表面に対して鏡面処理を施す。
【0041】
次に、基板10の他方の表面に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14を250μmの厚さで形成する。次に、CVD法により10μmの厚さでポリパラキシリレン膜16を形成する。これによりシンチレータ14及び基板10の表面全体にポリパラキシリレン膜16が形成される。
【0042】
また、放射線イメージセンサ8は、完成したシンチレータパネル7のシンチレータ14の先端部側に撮像素子(CCD)18の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される(図9参照)。
【0043】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ8によれば、基板10側から入射した放射線をシンチレータ14で光に変換して撮像素子18により検出する。この場合にa−C製の基板10は放射線透過率が高いことから、基板10により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ14に到達する放射線量を増加させることができるため撮像素子18の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサ8により検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【0044】
即ち、図10に示すように、半波整流用X線管に管電圧として40KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ8より検出した場合の出力は150%に増加し、管電圧として50KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ8より検出した場合の出力は135%に増加し、管電圧として60KVを印加して発生させたX線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を100%とすると放射線イメージセンサ8より検出した場合の出力は130%に増加している。
【0045】
なお、上述の実施の形態においては、a−C製の基板を用いているがグラファイト製の基板を用いるようにしても良い。グラファイト製の基板は、a−C製の基板と同様に放射線透過率が高いことからa−C製の基板を用いた場合と同様にシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
【0046】
また、上述の実施の形態においては、光透過性薄膜として、LiF膜を用いているが、LiF、MgF2、CaF2、SiO2、Al2O3、MgO、NaCl、KBr、KCl及びAgClからなる群の中の物質を含む材料からなる膜としても良い。
【0047】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ14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。
【0048】
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。
【0049】
【発明の効果】
この発明のシンチレータパネルによれば、炭素を主成分とする基板は放射線透過率が高いことから、基板により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
【0050】
また、この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータパネルが放射線透過率が高い炭素を主成分とする基板を有することから撮像素子に到達する光量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図2】第1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】第1の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
【図4】第2の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図5】第2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6】第3の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図7】第3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8】第4の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図9】第4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10】第1の実施の形態〜第4の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示す図である。
【符号の説明】
1、3、5、7…シンチレータパネル、2、4、6、8…放射線イメージセンサ、10…基板、12…Al膜(光反射膜)、14…シンチレータ、16…ポリパラキシリレン膜、18…撮像素子、22…LiF膜(光透過性薄膜)。
Claims (2)
- グラファイトにより形成されている基板と、
前記基板の放射線入射面と反対面上に設けられた金属膜と、
前記金属膜上に堆積により形成され、前記基板を通過した放射線画像を可視光像に変換し、前記基板と反対方向へ投影するシンチレータと、
前記シンチレータとともに前記基板全体を密封するようCVD法で形成された水分不透過性の保護膜とを備えることを特徴とするシンチレータパネル。 - 請求項1に記載のシンチレータパネルと、前記シンチレータに対向して配置さ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。
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