JP4587432B2 - シンチレータパネル、放射線検出装置及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シンチレータ、放射線検出装置及びシステムに関し、特に、医療用診断装置、非破壊検査装置などに用いられるシンチレータ、放射線検出装置及びシステムに関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、放射線の範疇に、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も含むものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、医療機業界のデジタル化が加速しており、レントゲン撮影の方式もコンベンショナルなフィルムスクリーン方式からＸ線デジタルラジオグラフィー方式へのパラダイムシフトが進んでいる。
【０００４】
Ｘ線デジタルラジオグラフィー方式のレントゲン撮影用のＸ線検出装置には、アモルファスシリコンなどを用いたフォトセンサ及びＴＦＴを有する光電変換素子部を備えたセンサパネルと、柱状の蛍光体よりなる蛍光体層及び蛍光体層で発光した可視光をセンサパネル側へ反射させる金属薄膜などの反射膜を備えたシンチレータとを、透明な接着剤よりなる接着層によって接着したものがある。
【０００５】
このようなＸ線検出装置は、センサパネルの素子構成やシンチレータの蛍光体材料の制約を受けることなく、さまざまなものを用途に応じて組み合わせることが可能である。
【０００６】
つぎに、Ｘ線検出装置の動作について説明する。まず、装置本体にＸ線が入射されると、このＸ線は、反射層を透過し、蛍光体層で吸収される。その後、蛍光体層は吸収したＸ線に応じた強度の可視光を発光する。可視光は光電変換素子部のフォトセンサで電気信号に変換され、ＴＦＴのオン／オフの切り替えに応じて外部に出力される。こうして、入射したＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換している。
【０００７】
ここで、シンチレータを構成する基材にアモルファスカーボンなどがよく用いられている。その理由は、
（１）アモルファスカーボン等がガラスやアルミニウムに比べ、Ｘ線の吸収が少ないため、より多くのＸ線を蛍光体層側へ送ることができるからである。例えば、各材料を実用的な厚み(日本電気硝子製ＯＡ−１０ガラス板：０．７ｍｍ、Ａｌ板：０．５ｍｍ、アモルファスカーボン板：１ｍｍ)にした場合には、どの材料もフォトンエネルギー６０ｋｅＶ以上ならば９０％以上の透過率を確保できるが、ＯＡ−１０ガラス板は６０ｋｅＶ以下、Ａｌ板は３５ｋｅＶ以下で、急激に透過率が低下する。一方、他の材料よりも厚いにもかかわらず、アモルファスカーボン板は２０ｋｅＶまで９５％以上を確保するので、医療で使用されるＸ線のエネルギー領域では、ほぼフラットな透過率特性を示すことが可能である。
【０００８】
（２）アモルファスカーボン等が耐薬品性に優れているからである。アモルファスカーボンは、フッ酸などの強酸や、溶剤に対しても侵食されることはない。
【０００９】
（３）アモルファスカーボン等が耐熱性に優れているからである。アモルファスカーボンは、ガラスやアルミニウムよりも高い耐熱性を有する。
【００１０】
（４）アモルファスカーボン等の導電性がよいからである。アモルファスカーボンは、導電率がσ＝２．４×１０^-2Ω^-1ｃｍ^-1なので、電磁シールドとしても機能するし、製造時の静電気対策としても機能する。
【００１１】
（５）アモルファスカーボン等の熱膨張係数がガラスと近いため、貼り合わせ後の膨張率の差による剥がれ等の心配が少ないからである。一般的に用いられるパネルガラスの熱膨張係数は、４．６×１０^-6だが、アモルファスカーボンはそれに近い２．０×１０^-6である。
【００１２】
また、反射層を用いる理由は、アモルファスカーボン等の反射率が対空気層では約２０％と低いため、金属薄膜からなる反射層を設けることによって、光の利用効率を向上させるためである。
【００１３】
反射層としてアルミニウム等の金属膜を材料として用いる理由は、
（１）アルミニウム等が、可視光のほぼ全域に渡って高い反射率を示すからである。なお、詳細は、Journal of the optical society of America,vol45,no.11,p945,1955に詳しい。
【００１４】
（２）アルミニウムが安価だからである。
【００１５】
（３）蒸着した薄膜は鏡面が得られやすいので、乱反射による解像力の乱れを生じることが少ないからである。
【００１６】
また、シンチレータは、具体的に以下のような手法により製造する。まず、表面を鏡面に研磨されたアモルファスカーボンなどの基材を洗浄し、スパッタ等でアルミニウム薄膜を成膜する。アルミニウム薄膜は厚すぎると表面の凹凸によって乱反射を起こし、薄すぎると光が透過してしまうので、通常、厚みは１００ｎｍ〜５００ｎｍとしている。
【００１７】
つぎに、蒸着によって柱状の蛍光体層をアルミニウム薄膜上に蒸着する。この時のプロセス温度は２００℃を超える。つぎに、周りに保護層を形成し、シンチレータを完成する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、アモルファスカーボンなどからなる導電性を有する基材に形成した反射層の上にアルカリハライド蛍光体、例えばＣｓＩを形成すると、数日のうちに反射層に腐食が開始することが我々の検討から判明した。この原因としては、ＣｓＩ中のハロゲン、つまりヨウ素が、反射層の材料であるアルミニウムを腐食させることが考えられる。
【００１９】
従って、これを防止する一つの方法として、反射層の表面側に保護層を設けてみたが、反射層と基材との接触がある限り、本件のような短期間で発生する腐食は抑制できないこともわかった。
【００２０】
また、このような問題は基材の材料としてガラスを用い、反射層の材料としてアルミニウムを用いた場合には発生が極端に抑制されることもわかった。従って、反射層が腐食するもう一つの原因として、アモルファスカーボンなどカーボンを成分に有するものやシリコンなどと、アルミニウムなどをはじめとする金属という異種の導電性材料とを積層したことによる電気化学的腐食が考えられる。
【００２１】
ここで、特開昭５３−１２２３５６号公報には、基板の全面にアルミニウム蒸着膜を介して沃化セシウムよりなる蛍光体を設ける旨の記載があるが、この公報に記載されている技術では、上記と同様の理由により電気化学的腐食を防止することができない。
【００２２】
また、特開平１０−１６０８９８号公報には、光反射層の蛍光体が設けられていない側に保護膜としてＰＥＴ (ポリエチレンテレフタレート)を設ける旨が記載されているが、ＰＥＴは２００℃を超える蛍光体形成プロセスに耐えうる材料でないので、アモルファスカーボンやシリコン、アルミニウムという異種の導電性材料を積層したことによる電気化学的腐食を抑制するものではなく、また基材にＰＥＴもしくはガラスなどの絶縁体を用いた構成になっているのでそもそも電気化学的腐食はほとんど起こらない。
【００２３】
そこで、本発明は、シンチレータパネルの電気化学的腐食を防止することを課題とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの側面は、放射線に基づく光を発生する蛍光体層と、前記蛍光体層を支持するためのアモルファスカーボンの導電性基材と、前記蛍光体層と前記導電性基材との間に配置されたアルミニウムの反射層と、を備えたシンチレータパネルにおいて、前記導電性基材と前記反射層との間に配置された絶縁層と、前記反射層と前記蛍光体層との間に配置された接続防止層とを有し、前記絶縁層は、前記導電性基材の側に配置されたＳｉＣｘ層と、前記反射層の側に配置されたＳｉＯｘ層とを含むことを特徴とする。
本発明の他の側面は、放射線に基づく光を発生する蛍光体層と、前記蛍光体層を支持するための導電性基材と、前記蛍光体層と前記導電性基材との間に配置された反射層と、を備えたシンチレータパネルにおいて、前記導電性基材と前記反射層との間に配置された絶縁層と、前記反射層と前記蛍光体層との間に配置された接続防止層とを有し、前記接続防止層は、前記反射層の側に配置されたＳｉＯ _２ 層と、前記蛍光体層の側に配置されたポリイミド層とからなることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の放射線検出装置は、上記シンチレータパネルを備えることを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、本発明の放射線検出システムは、上記放射線検出装置を具備することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２９】
まず、本発明の実施形態の放射線検出装置の原理について簡単に説明する。本実施形態のシンチレータパネルは、導電性基材と反射層との間にこれらの電気的接続を絶つ絶縁層を備えている。また、蛍光体層と反射層との間にこれらの接続を防止する接続防止層を備えている。
【００３０】
絶縁層及び接続防止層は、反射層や蛍光体などの形成プロセス時に高温状態となるような場合には耐熱性を有する必要がある。
【００３１】
導電性を有する材料としては、カーボンを成分として有するものが用いられ、特にアモルファスカーボンが好適に利用される。
【００３２】
絶縁層及び接続防止層は、例えば２００℃以上の熱に耐えられるようにしておけば、反射層やアルカリハライドからなる柱状結晶蛍光体などの蛍光体層を形成する際にかかる熱に耐えられるようになる。
【００３３】
また、絶縁層及び接続防止層は、単層でも多層でもよいが、少なくとも反射層との接触部での体積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍ以上であることが必要である。これは、体積抵抗率が、ほぼ１×１０⁸Ωｃｍ以下までは半導体の領域であり、この領域であれば、状態の変化例えば、温度の上昇などによって、抵抗率が変化する可能性があり、完全な絶縁を得ることは難しいので、これにマージンを含んだ値としたものである。ちなみに、半導体のシリコン単体の体積抵抗率は３×１０⁵Ωｃｍ、ＧａＡｓでは７×１０⁷Ωｃｍである。
【００３４】
シリコンの化合物を形成すれば、光学バンドギャップが広くなり体積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の絶縁物となる。ちなみに、ＳｉＯ_X、ＳｉＮ_Xなどは全てこれを満足する材料である。さらに、このようなシリコン化合物はカーボンと化学結合しやすく、ＳｉＣなどは非常に硬い材料であることが知られている。
【００３５】
半導体分野では配線材料としてＡｌ及びＡｌ合金薄膜が一般的に用いられており、シリコン化合物との密着は半導体デバイスとして実績がある。一方、プラズマ重合より得られるテトラアルキルシラン(Ｓｉ−ＯＲ、Ｒ＝ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₇）は、１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の絶縁性があり、カーボンを主体とした有機材料と金属とのカップリング層として実用化されているものである。
【００３６】
この材料はプラズマ重合により形成されるので、アルキル基の炭素数が１〜３程度であれば、２００℃以上の耐熱性も有するものである。つまり、シリコンを含む材料は導電性基材と反射層との間、あるいは反射層と蛍光体層と間の絶縁耐熱層として機能するし、密着性もよい。
【００３７】
金属酸化膜は、安定した絶縁物質なので、ほとんどは、１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の体積抵抗率と２００℃以上の耐熱性を有する。具体的には、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＣｅＯ、ＨｆＯ₂、ＴｈＯ₂、ＵＯ₂、ＺｒＯ₂などを用いることができる。
【００３８】
ちなみに、これらは、組成比が変化すると半導体転移を示すものもあるため、組成比が変化しないようにすることが必要である。
【００３９】
また、ポリイミド、ジビニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシルセスキオキサン系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステルなどは、全て体積抵抗率１×１０¹⁰Ωｃｍ以上で、２００℃以上の耐熱性を有する絶縁材料である。これらの耐熱性樹脂を使用する場合は、シリコンを含む材料を用いる場合に比べ、厚さを厚くできるので、下地の粗れやゴミによる絶縁破壊を起こす可能性が減少する。
【００４０】
ちなみに、シリコンを含む材料を用いる場合は自身の内部応力の影響から厚くしすぎることはできないため、一般的には数１０ｎｍ〜数１００ｎｍにするのが適切であるが、耐熱性樹脂は数１００ｎｍ〜数１００００ｎｍの範囲で制御が可能である。さらに、これらの樹脂はカーボンを含むため、カーボンとの密着性は良好であるが、下地を凹凸差が０．０２μｍ以上に粗らしてアンカー効果をもたせることで、更に密着力を向上させることが可能である。
【００４１】
その際、樹脂の表面は平坦化されるので、反射層の平坦性を確保し、鏡面を維持することが可能である。ただし、凹凸差が５μｍを超えると、上記の平坦化効果が減少してしまうので、０．０２μｍから５μｍに納まるようにするとよい。Ａｌとの密着性に関しては、弱い組み合わせもあるが、Ａｌ成膜前に何らかの表面処理、例えば逆スパッタを行えば密着力が向上する。
【００４２】
これらシリコンを含む材料、金属酸化膜、及び耐熱性樹脂はどちらも密着力のよいものであるが、更なる効果をもたせるために、これらから選ばれる複数の材料を積層してもかまわない。この場合は、少なくとも金属薄膜と接触する層に１×１０¹⁰Ωｃｍ以上の絶縁性を持たせればよく、その下の層の抵抗率を問うものではない。
【００４３】
また、アルカリハライド蛍光体を蒸着した後に保護層を形成する場合は、温度の制約が緩和されるので、上記以外の材料として、シリコーン樹脂、ポリパラキシリレン樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂などの透光性樹脂を用いることも可能となる。
【００４４】
また、アモルファスカーボンとの接触層はできる限りアモルファスカーボンとの密着性の高い材料を、Ａｌとの接触層はできる限りＡｌとの密着性の高い材料を選ぶとよい。もしも、積層する層同士の密着性が悪くなる場合は、組成を漸進的に変化させるとよい。
【００４５】
（実施形態１）
［構成の説明］
図１は、本発明の実施形態１の放射線検出装置の模式的な断面図である。図１において、１００はシンチレータパネルで、アルカリハライドよりなる柱状結晶化した蛍光体層１０４と、蛍光体層１０４を支持するためのアモルファスカーボン等よりなる０．７ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さの基材１０１と、蛍光体層１０４で変換された光を後述するセンサパネル１１０側へ反射するアルミニウム薄膜よりなる反射層１０３と、基材１０１と反射層１０３との間に形成されこれらの電気的接続を絶つＳｉＮ_Xなどからなる絶縁層１０２と、蛍光体１０４等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１０５と、反射層１０３と蛍光体層１０４との間に形成されこれらの接続を防止するポリイミドなどの接続防止層１０６とを備えている。
【００４６】
また、図１において、１１０はセンサパネルであり、ガラス基板１１１と、アモルファスシリコンを用いたフォトセンサ及びＴＦＴからなる光電変換素子部１１２と、光電変換素子部１１２で変換された電気信号を伝送する配線部１１３と、配線部１１３を伝送された電気信号を外部に取り出す電極取り出し部１１４と、窒化シリコン等よりなる第１保護層１１５と、ポリイミド等よりなる第２保護層１１６とを備えている。
【００４７】
センサパネル１１０とシンチレータパネル１００とは、接着剤１２１により貼り合わされ、その周囲を封止材１２２によって封止されている。なお、光電変換素子部１１２は、蛍光体層１０４からの可視光を検知できるものであればよく、センサとしてはアモルファスシリコンなどからなるＭＩＳ型のものやＰＩＮ型のもの、スイッチとしては、ＴＦＴやＰＩＮ型ダイオードスイッチのものでもよい。
【００４８】
更には、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ撮像素子を用いてもかまわない。この場合、基材１１１はクリスタルシリコンを用いることになる。なお、反射層１０３は、アルミニウム薄膜に限定されず、蛍光体層１０４が発光する波長によっては、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、金などの他の金属層を用いてもよい。
【００４９】
［接続防止層１０６の厚さの説明］
ところで、接続防止層１０６を薄くしすぎると、製造段階で接続防止層１０６の下部又は上部にゴミが付着したときに、このゴミによって接続防止層１０６がピンホールやクラックなどのように部分的に破損したり、接続防止層１０６が形成されない領域が生じて、反射層１０３と蛍光体層１０４との絶縁性が保てない場合がある。接続防止層１０６に形成ムラができる場合も同様である。
【００５０】
一方、接続防止層１０６を厚くしすぎると、解像力が低下したり、輝度が低下したり、基材１０１にソリが生じるなどの問題もある。特に、基材１０１にソリが生じると、シンチレータパネル１００とセンサパネル１１０とを貼り合わせるときに、これらの間に気泡が入り込み、充分な接着ができない場合がある。
【００５１】
このように、接続防止層１０６の厚さは、薄すぎても厚すぎても種々の問題が生じることになる。
【００５２】
図７は、接続防止層１０６の最適な厚さを決定するための浸漬実験の様子を示す図である。図７には、絶縁層１０２，反射層１０３，接続防止層１０６を備えた基材１０１を、２ＮのＣｓＩ水溶液２１１を充填したビーカ２２２に浸漬した様子を示している。
【００５３】
この実験は、ＣｓＩ水溶液２１１によって、反射層１０３が腐食し始めるまでに要する時間を求めるというものである。この時間は、実体顕微鏡でサンプルの反射層１０３表面を観察し、一箇所でも反射層１０３に穴が確認されるまでの時間とする。
【００５４】
接続防止層１０６の厚さは０μｍ〜５μｍで変化させている。ちなみに接続防止層１０６の厚さは、接続防止層１０６に段差を設け、段差部をレーザー顕微鏡(キーエンスＶＫ−８５００)で観測することで確認を行った。サンプルは実際のシンチレータパネル１００を形成する環境と同じクリーンルーム内で形成した。
【００５５】
図８は、接続防止層１０６の厚さと反射層１０３の腐食開始時間との関係を示す図である。図８に示すように、接続防止層１０６の厚さが、１μｍを超えて、大きく立ち上がり２μｍ以上で安定する。このことから、接続防止層１０６の厚さの下限は、２μｍとすると好ましいことが判明した。
【００５６】
つぎに、我々は、接続防止層１０６の厚さが解像度に与える影響を、ＣＴＦ(contrast transfer function)という評価法を用いて調査した。
【００５７】
図９は、接続防止層１０６の厚さと解像度との関係を示す図である。図９の横軸には接続防止層１０６の厚さを示し、縦軸には接続防止層１０６の厚さを０μｍとしたときのＣＴＦ値を１とした相対的なＣＴＦ値を示している。
【００５８】
図９に示すように、接続防止層１０６の厚さが０μｍ〜１０μｍ程度のときにはＣＴＦはほぼフラットで、それ以上の厚さになるとＣＴＦは、徐々に低下してくる。このことから、接続防止層１０６をあまり厚くしすぎると、充分な解像度が得られないことが判明した。
【００５９】
つづいて、接続防止層１０６の厚さが輝度に与える影響を、シミュレーションと実験とによって調査した。
【００６０】
図１０は、接続防止層１０６の厚さと輝度との関係についての実験結果を示す図である。図１０の横軸には接続防止層１０６の厚さを示し、縦軸には接続防止層１０６の厚さを０μｍとしたときの輝度値を１とした相対的な輝度値を示している。図１０に示すように、接続防止層１０６が厚くなると、輝度は僅かに低下することが判明した。
【００６１】
図１１は、接続防止層１０６の厚さと輝度との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションは、蛍光体層１０４から接続防止層１０６に入射し、反射層１０３で反射され、再び蛍光体層１０４に戻る光の強度を反射率としてフレネル法で求めたものである。
【００６２】
図１１のＸ軸には光の波長、Ｙ軸には接続防止層１０６の厚さ、Ｚ軸には接続防止層反射率を示している。
【００６３】
図１１には、反射率８０％近傍で波打ちながらのフラットになった領域がある。この領域では、接続防止層１０６の消衰係数ｋはほぼ０であり、反射率が多重反射の影響だけで接続防止層１０６の厚さにはほとんど依存しない。
【００６４】
また、波長が５００ｎｍあたりになると、接続防止層１０６の厚さに拘わらず反射率は低下し始める。ただし、接続防止層１０６が厚いほど反射率の低下は著しい。このように反射率が低下する領域では、接続防止層１０６の消衰係数ｋは０でなく、反射率が接続防止層１０６の厚さに依存することを意味する。
【００６５】
ちなみに、本実験では、ＣｓＩはＴｌドープしたものものを用いた。これの最大ピーク波長は５９０ｎｍであり、図１１からわかるように消衰係数ｋはほぼ０であるため、輝度に対してはほとんど影響がないものと考えられる。
【００６６】
つまり、消衰係数ｋ≠０の影響はほとんど無視できるのである。ただし、図１０の実測値が接続防止層１０６の厚さと共に僅かに低下していくのは、発光スペクトルのこの波長領域の僅かな成分が、消衰係数ｋ≠０の影響を僅かながら受けて吸収されるからと考えられる。
【００６７】
また、接続防止層１０６が厚くなると、基材１０１にはソリが生じる。同様に、絶縁層１０２が厚くなっても基材１０１にはソリが生じる。基材１０１は０．７ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのものを用いると、このソリも絶縁層１０２と接続防止層１０６との厚さの和が２０μｍを超えると目視で確認できる。
【００６８】
基材１０１に目視で確認できるほどのソリが生じると、シンチレータパネル１００とセンサパネル１１０との貼り合わせの際に、これらの間に気泡が入り込む。
【００６９】
ちなみに、接続防止層１０６の厚さを１５μｍとしたときの解像度は、図９に示すように、この厚さを半分の７．５μｍとしたときからほぼ２割低下する。よって、高精度な画像が求められる分野でなければ、この程度の解像度の低下は問題ないと考える。
【００７０】
一方、輝度は、図１０に示すように、接続防止層１０６の厚さを半分の７．５μｍとしたときとほぼ同じであり、問題がないと考える。
【００７１】
このことから、接続防止層１０６の厚さの上限は、基材１０１として０．７ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのアモルファスカーボンを材料としたものを用いると、１５μｍとすると好ましいことが判明した。
【００７２】
［製造方法の説明］
まず、基材１０１となるアモルファスカーボンなどの鏡面を研磨し、その後これを一度洗浄・乾燥し、スパッタ法、ＣＶＤ法(化学気相成長法)等により、絶縁層１０２となるＳｉＮ_X薄膜を約３００ｎｍの厚さで成膜する。
【００７３】
つぎに、スパッタ法等で絶縁層１０２上に反射層１０３となるアルミニウム薄膜を約３００ｎｍの厚さで成膜する。反射層１０３の成膜にあたっては、絶縁層１０２であるＳｉＮ_Xとの密着性を更に強化するため、直前に逆スパッタ等の表面処理を施すとよい。反射層１０３の成膜方法は、真空蒸着法や電子ビーム（ＥＢ）法などによっても可能である。
【００７４】
つづいて、反射層１０３上にスピンコート、スリットコートなどによって接続防止層１０６となるポリイミドなどを塗布し、キュアして硬化する。
【００７５】
原料の粘度とコーティング条件によっては、接続防止層１０６の厚さが２μｍ未満になることもあるので、その場合は条件を見直すか、コーティングを複数回行えばよい。
【００７６】
ただ、条件をみなして、精度を高めようとしても、歩留まり等の関係から、接続防止層１０６に微小なピンホール等が生じることがあるので、コーティングを複数回行うようにした方が、このピンホール等を２回目以降のコーティングで埋め込むことができるというメリットがある。
【００７７】
この作業はゴミの付着を避けなければならないので、クリーンルーム内で行わなければならない。必要であれば、除電を行う必要がある。
【００７８】
絶縁層１０２、反射層１０３の成膜は同じ成膜装置で連続的に行えば、それぞれの成膜ごとに成膜チャンバーから取り出すよりは、ゴミ等の影響による不良を防止することができるので望ましい。
【００７９】
つぎに、蛍光体層１０４となるアルカリハライドの蛍光体を接続防止層１０６上に２００℃以上の温度で柱状結晶させた後、全体を保護層１０５で被覆して図１のシンチレータパネル１００ができる。
【００８０】
保護層１０５は、特開２０００−９８４５号公報にあるように、耐湿性の高いパリレン等のＣＶＤ膜を用いるのが望ましい。
【００８１】
本実施形態では、絶縁層１０２としてＳｉＮ_Xの例を示したが、ＳｉＮ_X以外にもＳｉＯ_Xなどのシリコン化合物やテトラアルキルシラン(Ｓｉ−ＯＲ、Ｒ＝ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₇）などのシリコンを主体とした絶縁層や、金属酸化膜、ジビニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂、メチルシルセスキオキサン系樹脂、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等を用いてもかまわない。
【００８２】
絶縁層１０２にシリコン化合物を用いた場合には、厚さをできる限り厚くする方がよいが、厚すぎると内部応力による剥がれを起こす場合があるので、好適には、数１０ｎｍから数１００ｎｍにするとよい。
【００８３】
［動作の説明］
つぎに、図１に示す放射線検出装置の動作について説明する。
【００８４】
図１の上部から放射線を入射すると、この放射線は基材１０１、絶縁層１０２、反射層１０３及び接続防止層１０６を透過し、蛍光体層１０４で吸収される。蛍光体層１０４は吸収した放射線量に応じた光量の可視光を発光する。
【００８５】
この可視光は、光電変換素子部１１２で電気信号に変換され、ＴＦＴのオン／オフの切り替えに従って、配線１１３に出力される。各配線１１３に出力された電気信号は、電極取り出し部１１４を通して外部に読み出される。
【００８６】
外部では図示しない処理装置で、表示部に表示等される２次元のデジタル画像を得るための処理がされる。こうして、放射線検出装置に入射された放射線情報を変換して、外部で２次元のデジタル画像を得ている。
【００８７】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２の放射線検出装置に係るシンチレータパネル１００の断面図である。本実施形態では、絶縁層１０２にポリイミドを用いており、基材１０１の表面を、絶縁層１０２との密着性を良好にするために粗らして、絶縁層１０２と基材１０１との間はアンカー効果による密着力が得られるようにしている。
【００８８】
なお、図２において図１と同様の部分には同一符号を付している。また、センサパネルについては、図１と同様である。
【００８９】
基材１０１上は平坦ではないが、絶縁層１０２の表面は、塗布した際、平坦化されるため、反射層１０３を平坦に形成することが可能となり、反射層１０３の表面を鏡面反射にすることができる。絶縁層１０２は、より平坦化させるために厚さを基材１０１表面の粗さよりも充分に厚く取る必要がある。好適な厚さとしては、１μｍ〜１８μｍ程度である。絶縁層１０２は、スピンコート法、スリットを設けたノズルからの噴出し法や、スプレー法によって形成が可能である。
【００９０】
さらに、絶縁層１０２と反射層１０３との間は、反射層１０３を成膜する前に、逆スパッタ等の処理を行っておけば、必要な密着力は確保できるものである。当然、ポリイミドは耐熱性絶縁膜なので、導電性を有する基材と反射層とを電気的に絶縁することができる。
【００９１】
本実施形態のシンチレータパネル１００は、図１に示すものに比べて、絶縁層１０２を厚く形成することができるので、異物等による絶縁破壊に対しては強い構造となるというメリットと、基材１１１を鏡面研磨する必要がない分、コストが安いというメリットがある。
【００９２】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３の放射線検出装置に係るシンチレータパネル１００の断面図である。本実施形態では、絶縁層１０２を、ジビニルシロキサンビスベンゾブテン系樹脂(以下、「ＢＣＢ」と称する。)とＳｉＮ_X、ＳｉＯ_Xなどのシリコン系絶縁膜や、金属酸化膜等との２層構成としている。
【００９３】
なお、図３において図１と同様の部分には同一符号を付している。また、センサパネルについては、図１と同様である。
【００９４】
このシンチレータパネル１００は、図２に示すものと同様に、基材１０１の表面を、絶縁層１０２との密着性を良好にするために粗らしており、絶縁層１０２の表面も平坦である。絶縁層１０２の厚さも図２と同様に決めればよく、好適な厚さは、１μｍ〜１０μｍ程度である。製造方法は、実施形態２と同様である。絶縁層１０２のＳｉＮ_X等は、ＣＶＤ等によって成膜する。
【００９５】
半導体分野ではＳｉＮ_X等と、ＢＣＢとの間の密着度が高いとされているため、絶縁層１０２としてＳｉＮ_X等を用いると、同じ絶縁層１０２の材料であるＢＣＢとの接合を強固とすることができる。さらに、ＳｉＮ_Xは、耐湿性の高い膜であるため、耐湿層としても機能する。ＢＣＢもＳｉＮ_Xも絶縁材料なので、導電性を有する基材と反射層との間の電気的絶縁も確保される。当然両材料とも２００℃以上の耐熱性を有しているので、放射線検出装置の製造を困難とはしない。
【００９６】
なお、絶縁層１０２の各層を、それぞれ接触する層との密着力の高い材料を用いるとよい。例えば、絶縁層１０２のうち基材側の層を、基材１０１の材料であるアモルファスカーボンとの結合では構造乱れを最小限にすることができるＳｉ−Ｃ結合を有するＳｉＣ_Xとする。反射層１０３側の層を、反射層１０３との密着性のよいＳｉＯ_Xとする。ちなみに、ＳｉＯ_XとＳｉＣ_Xとは共にシリコン系材料なので密着力よい。
【００９７】
さらに、ＳｉＯ_Xとアルミニウムとは半導体分野では実績のある構成であるので、密着度に優れている。さらに、ＳｉＣ_XとＳｉＯ_Xの組成を漸進的に変化させれば、層間の界面を無くすことができ、密着力を一層向上させることができる。
【００９８】
ただし、ＳｉＣの体積抵抗率は１×１０⁴Ωｃｍと低いが、ＳｉＯ₂に絶縁性を有するため、ＳｉＣとＳｉＯ₂の２層を構成することで、絶縁層として機能するものである。
【００９９】
なお、ＳｉＣ_X層は、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄＋ＣＨ₄のガスを流しながらプラズマで分解して基材１０１に形成し、ＳｉＯ_X層は、ＣＶＤ法等でＳｉＨ₄＋Ｈ₂Ｏのガスを流しながらＳｉＣ_X層状に成膜すればよい。ＳｉＣ_X層とＳｉＯ_X層との密着力を更に向上させるには、放電を続けながらガスの組成をＳｉＨ₄＋ＣＨ₄からＳｉＨ₄＋Ｈ₂Ｏへと漸進的に変更すればよい。
【０１００】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４に係るシンチレータパネル１００の断面図である。なお、図４において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を示している。また、センサパネルについては、図１と同様である。
【０１０１】
本実施形態では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材１０１の接続防止層１０６側に鏡面加工を施することによって反射機能を備えている。
【０１０２】
接続防止層１０６には、ＢＣＢ、メチルシルセスキオキサン系樹脂又はＰＩを用いている。ＢＣＢの最適硬化温度は３００℃以上であるが、本実施形態では、接続防止層１０６を基材１０１上に直接形成しているので、硬化温度の制約が大幅に緩和されるものである。
【０１０３】
ちなみに、アルミニウムの膨張係数は、ガラスやアモルファスカーボンのそれに比べ樹脂に近いため、基材１０１の材料として用いると、基材１０１にソリが生じにくいというメリットがある。
【０１０４】
（実施形態５）
図５は、本発明の実施形態５に係るシンチレータパネル１００の断面図である。図５には、接続防止層１０６を、０．０３μｍの厚さのＳｉＯ₂よりなるシリコンを含む無機層と、５μｍの厚さのポリイミド層とからなる２層構成としている。
【０１０５】
なお、図５において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を示しているが、基材１０１の材料をガラスとしている。また、センサパネルについては、図１と同様である。
【０１０６】
反射層１０３側には無機層を形成している。無機層は、有機層に比べ不純物に対するブロッキング性能に優れており、腐食防止効果が高い。
【０１０７】
一方、ポリイミド層は無機層に生じたピンホール、クラックなどを補修する役目も有することになる。
【０１０８】
なお、無機層は、スパッタ法等によって形成した反射層１０３上に、同じチャンバーで連続的にスパッタ法などの方法でＳｉＯ₂を形成することによって形成する。なお、ＳｉＯ₂の品質をより向上させるなら、ＣＶＤ法で形成してもよい。
【０１０９】
なお、接続防止層１０６の各層の材料や組み合わせは、上記例に限定されるものではなく、各層に割りあてる機能とプロセスの制約等で決めればよい。
【０１１０】
以上、各実施形態では、シンチレータパネル１００とセンサパネル１１０とを貼り合わせて放射線検出装置を製造する場合を例に説明したが、センサパネル１１０に蛍光体層１０４を蒸着し、その上に反射層１０３，絶縁層１０２，保護層１０５を順次形成するようにしてもよい。
【０１１１】
（実施形態６）
図６は、本発明の実施形態６のＸ線診断システムへ模式的な構成を示すブロック図である。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、実施形態１空のいずれかで説明した放射線検出装置６０４０に入射する。
【０１１２】
この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して蛍光体は発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報は、ディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【０１１３】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各絶縁層を形成したので、反射面の腐食を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の放射線検出装置の模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態２の放射線検出装置に係るシンチレータパネル１００の断面図である。
【図３】本発明の実施形態３の放射線検出装置に係るシンチレータパネル１００の断面図である。
【図４】本発明の実施形態４に係るシンチレータパネル１００の断面図である。
【図５】本発明の実施形態５に係るシンチレータパネル１００の断面図である。
【図６】本発明の実施形態６のＸ線診断システムへ模式的な構成を示すブロック図である。
【図７】接続防止層１０６の最適な厚さを決定するための浸漬実験の様子を示す図である。
【図８】接続防止層１０６の厚さと反射層１０３の腐食開始時間との関係を示す図である。
【図９】接続防止層１０６の厚さと解像度との関係を示す図である。
【図１０】接続防止層１０６の厚さと輝度との関係についての実験結果を示す図である。
【図１１】接続防止層１０６の厚さと輝度との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【符合の説明】
１００ シンチレータパネル
１０１ 基材
１０２ 絶縁層
１０３ 反射層
１０４ 蛍光体層
１０５ 保護層
１０６ 接続防止層
１１０ センサパネル
１１１ ガラス基板
１１２ 光電変換素子部
１１３ 配線部
１１４ 電極取り出し部
１１５ 第１保護層
１１６ 第２保護層
１２１ 接着剤
１２２ 封止材

Claims (7)

1. 放射線に基づく光を発生する蛍光体層と、前記蛍光体層を支持するためのアモルファスカーボンの導電性基材と、前記蛍光体層と前記導電性基材との間に配置されたアルミニウムの反射層と、を備えたシンチレータパネルにおいて、
   前記導電性基材と前記反射層との間に配置された絶縁層と、
   前記反射層と前記蛍光体層との間に配置された接続防止層とを有し、
   前記絶縁層は、前記導電性基材の側に配置されたＳｉＣｘ層と、前記反射層の側に配置されたＳｉＯｘ層とを含む、
   ことを特徴とするシンチレータパネル。
2. 放射線に基づく光を発生する蛍光体層と、前記蛍光体層を支持するための導電性基材と、前記蛍光体層と前記導電性基材との間に配置された反射層と、を備えたシンチレータパネルにおいて、
   前記導電性基材と前記反射層との間に配置された絶縁層と、
   前記反射層と前記蛍光体層との間に配置された接続防止層とを有し、
   前記接続防止層は、前記反射層の側に配置されたＳｉＯ _２ 層と、前記蛍光体層の側に配置されたポリイミド層とからなる、
   ことを特徴とするシンチレータパネル。
3. 前記接続防止層は、２μｍ以上の厚さであって、更に前記絶縁層との厚さの和が２０μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータパネル。
4. 前記接続防止層は、前記蛍光体の最大ピーク波長での消衰係数が１×１０^−５以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータパネル。
5. 前記絶縁層と前記接続防止層との少なくとも一方は、前記反射層との接触面の体積抵抗率が１×１０^１０Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のシンチレータパネル。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のシンチレータパネルを備えることを特徴とする放射線検出装置。
7. 請求項５記載の放射線検出装置を具備することを特徴とする放射線検出システム。

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