JP5286437B2

JP5286437B2 - 放射線画像検出装置及び放射線画像検出装置の製造方法

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Publication number: JP5286437B2
Application number: JP2012166868A
Authority: JP
Inventors: 泰久金子; 晴康中津川; 圭一郎佐藤; 信北田; 圭三浦
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012252011A

Description

本発明は、放射線画像検出装置及び放射線画像検出装置の製造方法に関する。

近年、放射線画像を検出してデジタル画像データを生成するＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いた放射線画像検出装置が実用化されており、従来のイメージングプレートに比べて即時に画像を確認できるといった理由から急速に普及が進んでいる。この放射線画像検出装置には種々の方式のものがあり、その一つとして、間接変換方式のものが知られている。

間接変換方式の放射線画像検出装置は、放射線露光によって蛍光を発するＣｓＩやＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）などの蛍光物質によって形成されたシンチレータを有する放射線画像変換パネルと、光電変換素子の２次元配列を有するセンサパネルとを備え、典型的には、シンチレータと光電変換素子の２次元配列とが密接するように、放射線画像変換パネルとセンサパネルとが貼り合わされている。被写体を透過した放射線は、放射線画像変換パネルのシンチレータによって一旦光に変換され、シンチレータの蛍光はセンサパネルの光電変換素子群によって光電変換され、電気信号（デジタル画像データ）が生成される。

間接変換方式の放射線画像検出装置において、放射線をセンサパネル側から入射させるようにした、いわゆる表面読取型（ISS：Irradiation Side Sampling）の放射線画像検出装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この放射線画像検出装置によれば、シンチレータのセンサパネル近傍における蛍光の発生量が多くなり、感度の向上が図られる。それにより、放射線画像の検出に必要となる露光量を低減し、被写体の被爆量を低減することができる。

そして、感度の向上を目的とし、気相堆積法により、支持体上でＣｓＩ等の蛍光物質の結晶を柱状に成長させてなる柱状結晶の群によってシンチレータを形成する技術も知られている（例えば、特許文献２、３参照）。気相堆積法によって形成される柱状結晶は、結合剤等の不純物を含まず、また、そこで発生した蛍光を結晶の成長方向に導光する光ガイド効果を有しており、蛍光の拡散を抑制する。それにより、放射線画像検出装置の感度及び画像の鮮鋭度の向上が図られる。

更に、柱状結晶の群からなるシンチレータを備えた放射線画像変換パネルの特性を向上させるために、種々の提案がなされている。例えば、特許文献２に記載された放射線画像変換パネルにおいては、シンチレータの支持体側に、蛍光物質の球状結晶の群からなる非柱状部が形成され、その上に柱状結晶の群からなる柱状部が形成されている。支持体と柱状部との間に非柱状部が介在することによって、シンチレータと支持体との密着性の向上が図られている。また、非柱状部における光反射によって、蛍光の利用効率の向上、それによる感度の向上が図られている。

特許文献３に記載された放射線画像変換パネルにおいても、シンチレータの支持体側に、蛍光物質の球状結晶の群からなる非柱状部が形成され、その上に柱状結晶の群からなる柱状部が形成されている。そして、非柱状部は２層構造となっており、支持体側に、球状結晶が互いに独立して存在している球状結晶層が設けられ、柱状部側に、複数の球状結晶が凝集して塊（ドメイン）を形成しているドメイン層が設けられている。球状結晶層によって比較的小さな応力を緩和し、ドメイン層によってせん断力のような大きな応力を緩和するようにして、シンチレータと支持体との密着性の向上が図られている。

特許第３３３３２７８号特開２００５‐６９９９１号公報特開２００７‐３１５８６６号公報

支持体との密着性向上の観点からは、非柱状部の支持体との接触面の面積が大きい、即ち空隙が少ない方が好ましい。しかし、特許文献３に記載された放射線画像変換パネルにおいて、球状結晶層は、球状結晶が互いに独立して存在しており、複数の球状結晶が凝集してドメインを形成しているドメイン層に比較して空隙率が大きく、この球状結晶層が支持体側に配置されている。そして、相対的に空隙率が小さいドメイン層が柱状部側に配置されている。よって、支持体との密着性向上とうい観点からは、特許文献３に記載された放射線画像変換パネルには改善の余地があった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、放射線画像検出装置の特性を向上させることを目的とする。

（１）放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、を備え、蛍光体は、センサパネル上に形成されており、蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、柱状部及び非柱状部は、この非柱状部をセンサパネルに密着させ、且つ柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、非柱状部は、互いに空隙率の異なる複数の層を含み、センサパネルに接する下層の空隙率が、柱状部に接する上層の空隙率より小さく、センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
（２）放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、を備え、蛍光体は、センサパネル上に形成されており、蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、柱状部及び非柱状部は、この非柱状部をセンサパネルに密着させ、且つ柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、非柱状部は、センサパネルに接する側から柱状部に接する側に向けて空隙率が漸増しており、センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
（３）（１）又は（２）の放射線画像検出装置の製造方法であって、真空度及びセンサパネル温度の少なくとも一方の条件を変更して、気相堆積法によってセンサパネル上に蛍光物質の結晶を堆積させて、非柱状部及び柱状部を順次センサパネル上に形成し、非柱状部を形成する工程において、蛍光物質の結晶の堆積速度を変化させる放射線画像検出装置の製造方法。

本発明によれば、センサパネルと柱状部との間に介在する蛍光体の非柱状部を、互いに空隙率の異なる複数の層で構成し、センサパネルに接する下層の空隙率を相対的に小さく、また柱状部に接する上層の空隙率を相対的に大きくすることによって、また、センサパネルに接する側から柱状部に接する側に向けて空隙率を漸増させることによって、センサパネルと蛍光体との密着性を向上させ、さらに非柱状部における拡散を抑制して画像の鮮鋭度を維持することができる。

本発明の実施形態を説明するための、放射線画像検出装置の一例の構成を模式的に示す図である。図１の放射線画像検出装置のセンサパネルの構成を模式的に示す図である。図１の放射線画像検出装置の放射線画像変換パネルの構成を模式的に示す図である。図３の放射線画像変換パネルの蛍光体のIV‐IV断面を示す図である。図３の放射線画像変換パネルの蛍光体のV‐V断面を示す図である。模式的に示す図である。

図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、放射線画像検出装置の一例の構成を示す。

放射線画像検出装置１は、放射線露光によって蛍光を発するシンチレータ（蛍光体）１８を有する放射線画像変換パネル２と、放射線画像変換パネル２のシンチレータ１８の蛍光を光電変換する光電変換素子２６の２次元配列を有するセンサパネル３と、を備えている。

放射線画像変換パネル２は、支持体１１を有し、シンチレータ１８は支持体１１上に形成されている。放射線画像変換パネル２は、センサパネル３とは別に構成され、支持体１１とは反対側のシンチレータ１８の面をセンサパネル３の光電変換素子２６の２次元配列に対向させ、シンチレータ１８と光電変換素子２６とを光学的に結合させる樹脂層を介してセンサパネル３に貼り合わされている。

本例において、放射線は、センサパネル３側から照射され、センサパネル３を透過してシンチレータ１８に入射する。放射線が入射したシンチレータ１８において蛍光が発生し、ここで発生した蛍光がセンサパネル３の光電変換素子２６によって光電変換される。このように構成された放射線画像検出装置１においては、蛍光を多く発生させるシンチレータ１８の放射線入射側が光電変換素子２６に隣設されるため、感度が向上する。

センサパネル３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）からなるスイッチ素子２８が絶縁性基板１２に形成されたＴＦＴ基板１６を有し、光電変換素子２６の２次元配列はＴＦＴ基板１６上に形成されている。そして、ＴＦＴ基板１６上には、これらの光電変換素子２６を覆い、ＴＦＴ基板１６の表面を平坦化するための平坦化層２３が形成されている。そして、放射線画像変換パネル２とセンサパネル３とを貼り合わせるための接着層２５が平坦化層２３上に形成されている。平坦化層２３及び接着層２５が上記の樹脂層を形成する。なお、樹脂層として、透明な液体又はゲルからなるマッチングオイルなども用いることができる。樹脂層の厚みは、感度、及び画像の鮮鋭度の観点から、５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。

各光電変換素子２６は、シンチレータ１８の蛍光が入射されることにより電荷を生成する光導電層２０と、この光導電層２０の表裏面に設けられた一対の電極とで構成されている。光導電層２０のシンチレータ層１８側の面に設けられた電極２２は、光導電層２０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極であり、反対側の面に設けられた電極２４は、光導電層２０で生成された電荷を収集する電荷収集電極である。

スイッチ素子２８は、光電変換素子２６の２次元配列に対応してＴＦＴ基板１６に２次元に配列されており、各光電変換素子２６の電荷収集電極２４は、ＴＦＴ基板１６の対応するスイッチ素子２８に接続されている。各電荷収集電極２４に収集された電荷は、スイッチ素子２８を介して読み出される。

ＴＦＴ基板１６には、一方向（行方向）に延設され各スイッチ素子２８をオン／オフさせるための複数本のゲート線３０と、ゲート線３０と直交する方向（列方向）に延設されオン状態のスイッチ素子２８を介して電荷を読み出すための複数の信号線（データ線）３２が設けられている。そして、ＴＦＴ基板１６の周縁部には、個々のゲート線３０及び個々の信号線３２が接続された接続端子３８が配置されている。この接続端子３８は、図２に示すように、接続回路を介して回路基板（図示せず）に接続される。この回路基板は、外部回路としてのゲート線ドライバ、及び信号処理部を有する。

各スイッチ素子２８は、ゲート線ドライバからゲート線３０を介して供給される信号により行単位で順にオン状態とされる。そして、オン状態とされたスイッチ素子２８によって読み出された電荷は、電荷信号として信号線３２を伝送されて信号処理部に入力される。これにより、電荷が行単位で順に読み出され、上記の信号処理部において電気信号に変換され、デジタル画像データが生成される。

以下、放射線画像変換パネル２及びそのシンチレータ１８について詳細に説明する。

図３は、放射線画像変換パネル２の構成を模式的に示す。

放射線画像変換パネル２は、支持体１１と、支持体１１上に形成されたシンチレータ１８とを有している。

支持体１１としては、カーボン板、ＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃ）、ガラス板、石英基板、サファイア基板、鉄、スズ、クロム、アルミニウムなどから選択される金属シート、等を用いることができるが、その上にシンチレータ１８を形成することができる限りにおいて上記のものに限定されず、センサパネル３を支持体として用いることもでき、この場合に、センサパネル３上にシンチレータ１８が直接形成される。

シンチレータ１８を形成する蛍光物質には、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）、ＮａＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化ナトリウム）、ＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム賦活ヨウ化セシウム）、等を用いることができ、なかでも、発光スペクトルがａ−Ｓｉフォトダイオードの分光感度の極大値（５５０ｎｍ付近）と適合する点でＣｓＩ：Ｔｌが好ましい。

シンチレータ１８は、支持体１１とは反対側に設けられた柱状部３４と、支持体１１側に設けられた非柱状部３６とで構成されている。そして、非柱状部３６は、互いに空隙率の異なる、支持体１１に接する下層３６Ａ、柱状部３４に接する上層３６Ｂで構成されている。柱状部３４及び非柱状部３６は、支持体１１上で層状に重なって連続的に形成され、詳細は後述するが、例えば、気相堆積法により形成することができる。なお、柱状部３４及び非柱状部３６は同じ蛍光物質により形成されるが、Ｔｌ等の賦活剤の添加量は異なっていてもよい。

柱状部３４は、上記の蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成されている。なお、近隣の複数の柱状結晶が結合して一つの柱状結晶を形成する場合もある。隣り合う柱状結晶の間には空隙が置かれ、柱状結晶は互いに独立して存在する。

非柱状部３６は、蛍光物質の結晶が比較的小径の略球状に成長してなる球状結晶の群によって形成されている。そして、支持体１１に接する下層３６Ａは、複数の球状結晶が凝集して塊を形成している。なお、下層３６Ａには、上記の蛍光物質の非晶質体が含まれる場合もある。一方、柱状部３４に接する上層３６Ｂは、球状結晶が互いに独立して存在するか、或いは下層３６Ａに比較して球状結晶の凝集の度合いが小さく、下層３６Ａに比較して相対的に空隙率が大きい。球状結晶の群によって形成される非柱状部３６においては、結晶同士が不規則に結合したり重なり合ったりするため、結晶間に明確な空隙は生じ難く、柱状部３４に比較して空隙率は総じて小さい。

放射線画像変換パネル２は、支持体１１とは反対側のシンチレータ１８の面、即ち柱状部３４の各柱状結晶の先端をセンサパネル３の光電変換素子２６の２次元配列に対向させ、センサパネル３に貼り合わされている。従って、シンチレータ１８の放射線入射側には、柱状結晶の群からなる柱状部３４が配置される。

柱状部３４の各柱状結晶に発生した蛍光は、柱状結晶とその周囲の空隙（空気）との屈折率差に起因して柱状結晶内で全反射を繰り返すことで拡散を抑制され、その柱状結晶が対向する光電変換素子２６に導光される。それにより、画像の鮮鋭度が向上する。

そして、柱状部３４の各柱状結晶に発生した蛍光のうち、センサパネル３とは反対側、即ち支持体１１側に向かう蛍光については、非柱状部３６においてセンサパネル３側に向けて反射される。それにより、蛍光の利用効率が高まり、感度が向上する。

特に、柱状部３４に接する非柱状部３６の上層３６Ｂは、下層３６Ａに比較して相対的に空隙率が大きく、上層３６Ｂに接する柱状部３４の各柱状結晶の接合端の周囲に空隙が形成され易い。そこで、接合端において全反射を生じさせ、支持体１１側に向かう蛍光をセンサパネル３側に向けて効率よく反射させることができる。光反射の観点から、上層３６Ｂの空隙率は５〜２０％であることが好ましい。

また、柱状部３４の各柱状結晶は、その成長初期においては比較的細く、結晶の成長が進むにつれて太くなる。よって、柱状部３４の非柱状部３６との接合部分においては、細径の柱状結晶が林立しており、空隙率が比較的大きい。一方の非柱状部３６は、小径の球状結晶若しくはその凝集体によって形成され、柱状部３４に比べて緻密であり、空隙率は小さい。支持体１１と柱状部３４との間に非柱状部３６が介在することにより、支持体１１とシンチレータ１８との密着性が向上する。

特に、支持体１１に接する非柱状部３６の下層３６Ａは、上層３６Ｂに比較して相対的に空隙率が小さく、支持体１１との接触面積が十分に確保される。そこで、支持体１１とシンチレータ１８との密着性をより向上させることができる。それにより、支持体１１とセンサパネル３のＴＦＴ基板１６との線膨張差に起因する反りや衝撃などによって作用する応力に対する耐性が向上し、シンチレータ１８が支持体１１から剥離することが防止される。密着性の観点から、下層３６Ａの空隙率は１５％以下であることが好ましい。

図４は、シンチレータ１８の図３におけるIV‐IV断面を示す電子顕微鏡写真である。

図４に明らかなように、柱状部３４においては、柱状結晶が結晶の成長方向に対しほぼ均一な断面径を示し、かつ、柱状結晶の周囲に間隙を有し、柱状結晶が互いに独立して存在することがわかる。柱状結晶の結晶径は、光ガイド効果、機械的強度、そして画素欠陥防止の観点から、２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。結晶径が小さすぎると、各柱状結晶の機械的強度が不足し、衝撃等により損傷する懸念があり、結晶径が大きすぎると、光電変換素子２６毎の柱状結晶の数が少なくなり、結晶にクラックが生じた際にその素子が欠陥となる確率が高くなる懸念がある。

ここで、結晶径は、柱状結晶の成長方向上面から観察した結晶の最大径を示す。具体的な測定方法としては、柱状結晶の膜厚方向に対して垂直な面からＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察することで柱径（結晶径）を測定する。１回の撮影でシンチレータを表面から見た時に柱状結晶が１００本から２００本観察できる倍率（約２０００倍程度）で観察し、１撮影に含まれる結晶全てに対し、柱状結晶の柱径の最大値を測定して平均した値を採用している。柱径（μｍ）は小数点以下２桁まで読み、平均値をＪＩＳＺ８４０１に従い小数点以下２桁目を丸めた値とした。

図５は、シンチレータ１８の図３におけるV‐V断面を示す電子顕微鏡写真である。

図５に明らかなように、非柱状部３６においては、結晶同士が不規則に結合したり重なり合ったりして結晶間の明確な空隙は、柱状部３４ほどは認めらない。非柱状部３６を形成する結晶の径は、密着性及び光反射の観点から、０．５μｍ以上７．０μｍ以下であることが好ましい。結晶径が小さすぎると、空隙が０に近づき、上層３６Ｂにおける光反射の機能が低下する懸念があり、結晶径が大きすぎると、下層３６Ａにおける平坦性が低下（接触面積が減少）し、支持体１１との密着性が低下する懸念がある。また、非柱状部３６を形成する結晶、特に上層３６Ｂを形成する結晶の形状は、光反射の観点から、略球状であることが好ましく、結晶径が小さいほど略球状形を保持する。ただし、非柱状部３６における空隙率は結晶形状に依存し、上層３６Ｂを形成する結晶形状が球状であれば結晶径を大きくすることによって光反射に関連する空隙率が上がる。更に、柱状部３４の柱状結晶は上層３６Ｂの結晶を起点に成長し、結晶径が大きければ、柱状部３４と上層３６Ｂとの界面近傍における柱状結晶の結晶径が小さくなりすぎることを避けることができ、耐衝撃性の観点で好ましい。よって、上層３６Ｂにおける結晶径は、下層３６Ａの結晶径より大きく、柱状部３４の柱状結晶径より小さいことが好ましい。

ここで、結晶同士が結合している場合の結晶径の測定は、隣接する結晶間に生じる窪み（凹）同士を結んだ線を結晶間の境界と見なし、結合した結晶同士を最小多角形となるように分離して柱径及び柱径に対応する結晶径を測定し、柱状部３４における結晶径と同様にして平均値をとり、その値を採用した。

柱状部３４及び非柱状部３６の厚みについて、柱状部３４の厚みは、放射線のエネルギーにもよるが、柱状部３４における十分な放射線吸収及び画像の鮮鋭度の観点から、２００μｍ以上７００μｍ以下であることが好ましい。柱状部３４の厚みが小さすぎると、放射線を十分に吸収することができず、感度が低下する虞があり、厚みが大きすぎると光拡散が生じ、柱状結晶の光ガイド効果によっても画像の鮮鋭度が低下する懸念がある。

非柱状部３６の下層３６Ａの厚みは、支持体１１との密着性の観点から、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、上層３６Ｂの厚みは、光反射の観点から５μｍ以上１２５μｍ以下であることが好ましい。厚みが小さすぎると、支持体１１との十分な密着性が得られない虞があり、また厚みが大きすぎると、非柱状部３６における蛍光の寄与、及び非柱状部３６での光反射による拡散が増大し、画像の鮮鋭度が低下する懸念がある。

そして、柱状部３４の厚みをｔ１とし、非柱状部３６の厚みをｔ２としたとき、（ｔ２／ｔ１）が０．０１以上０．２５以下であることが好ましく、０．０２以上０．１以下であることがより好ましい。（ｔ２／ｔ１）が上記範囲にあることで、発光効率、光拡散防止及び光反射が好適な範囲となり、感度及び画像の鮮鋭度が向上する。

次に、上述したシンチレータ１８の製造方法の一例について説明する。

シンチレータ１８は、気相堆積法によって支持体１１の表面に直接形成されることが好ましい。気相堆積法によれば、非柱状部３６及び柱状部３４をこの順に連続して一体に形成することができる。以下では、蛍光物質としてＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合を例に説明する。

気相堆積法は常法により行うことができる。真空度０．０１〜１０Ｐａの環境下、ＣｓＩ：Ｔｌを抵抗加熱式のるつぼに通電するなどの手段で加熱して気化させ、支持体１１の温度を室温（２０℃）〜３００℃としてＣｓＩ：Ｔｌを支持体上に堆積させればよい。

気相堆積法により支持体１１上にＣｓＩ：Ｔｌの結晶相を形成する際、当初は直径の比較的小さな球状結晶若しくはその凝集体が形成される。そして、真空度及び支持体１１の温度の少なくとも一方の条件を変更することで、非柱状部３６を形成した後に連続して柱状部３４を形成することができる。即ち、球状結晶を所定の厚みに堆積させた後、真空度を上げる、及び／又は支持体１１の温度を高くすることで、柱状結晶を成長させることができる。

そして、非柱状部３６を形成する工程において、蒸着レート（堆積速度）を変化させることにより、互いに空隙率が異なる下層３６Ａ及び上層３６Ｂを形成することができる。具体的には、るつぼによるＣｓＩ：Ｔｌの加熱温度を下げることによって蒸着レートが下がり、空隙の多い層を形成することができ、相対的に空隙率の小さい下層３６Ａを所定の厚みに支持体１１上に形成した後、真空度及び支持体１１の温度を保ったまま蒸着レートを下げ、相対的に空隙率の大きい上層３６Ｂを形成する。

以上によりシンチレータ１８を効率よく、容易に製造することができる。また、この製造方法によれば、シンチレータ１８の製膜における真空度や支持体温度を制御することで、簡易に種々の仕様のシンチレータを設計通りに製造することができるという利点をも有する。

以上、説明したように、放射線画像変換パネル２及びこれを備える放射線画像検出装置１によれば、支持体１１と柱状部３４との間に介在するシンチレータ１８の非柱状部３６を、互いに空隙率の異なる複数の層で構成し、支持体１１に接する下層３６Ａの空隙率を相対的に小さく、また柱状部３４に接する上層３６Ｂの空隙率を相対的に大きくすることによって、支持体１１とシンチレータ１８との密着性向上、及び非柱状部３６の光反射による感度向上を高度に両立させることができる。

なお、上述した放射線画像変換パネル２においては、シンチレータ１８の非柱状部３６は、互いに空隙率が異なる下層３６Ａ及び上層３６Ｂの２層で構成されているが、３層以上で構成されていてもよい。また、空隙率によって下層３６Ａ及び上層３６Ｂに層分離されているが、支持体１１側から柱状部３４側に向けて空隙率が漸増するように非柱状部を構成することもできる。それによっても、密着性の向上、及び感度の向上を高度に両立することができる。

また、上述した放射線画像検出装置１においては、センサパネル３側から放射線が入射されるものとして説明したが、放射線画像変換パネル２側から放射線が入射される構成を採ることもできる。

また、上述した放射線画像検出装置１においては、平坦化層２３及び接着層２５を介して放射線画像変換パネル２とセンサパネル３とを重ね合わせているが、放射線画像変換パネル２とセンサパネル３との重ね合わせ方法には特に制限はなく、放射線画像変換パネル２のシンチレータ１８とセンサパネル３の光電変換素子２６の配列とが光学的に結合されればよく、シンチレータ１８と光電変換素子２６の配列とを直接密着させる方法を採ることもできる。この場合に、必ずしも両者の表面が完全に密着する必要はなく、シンチレータ１８の表面に凹凸が存在する場合でも、両者を重ね合せて配置することで光学的に結合していればよく、シンチレータ１８において発生した蛍光が光電変換素子２６の配列に入射すれば本発明の効果を奏することになる。

また、上述した放射線画像検出装置１においては、シンチレータ１８を支持体１１上に形成しているが、センサパネル３を支持体として、シンチレータ１８をセンサパネル３上に直接形成することもできる。この場合に、シンチレータ１８は、非柱状部３６を支持体としてのセンサパネル３に密接させて形成され、且つ非柱状部３６は、センサパネル３に接する下層の空隙率が相対的に小さく、柱状部３４に接する上層の空隙率が相対的に大きく形成される。センサパネル３に接する非柱状部３６の下層の空隙率が相対的に小さいことから、センサパネル３との接触面積が十分に確保され、センサパネル３とシンチレータ１８との密着性を向上させることができる。また、柱状部３４に接する非柱状部３６の上層の空隙率を相対的に大きくすることによって蛍光の拡散が抑制され、画像の鮮鋭度を維持することができる。

上述の各放射線画像検出装置は、放射線画像を高感度、高精細に検出しうるため、低放射線照射量で鮮鋭な画像を検出することを要求される、マンモグラフィなどの医療診断用のＸ線撮影装置をはじめ、様々な装置に組み込んで使用することができる。例えば、工業用のＸ線撮影装置として非破壊検査に用いたり、或いは、電磁波以外の粒子線（α線、β線、γ線）の検出装置として用いたりすることができ、その応用範囲は広い。

以下、センサパネル３を構成する各要素に用いることのできる材料について説明する。

［光電変換素子］
上述した光電変換素子２６の光導電層２０（図１参照）としては、例えばアモルファスシリコン等の無機半導体材料が用いられることが多いが、例えば特開２００９−３２８５４号公報に記載された有機光電変換（ＯＰＣ；Organic photoelectric conversion）材料も用いることができる。このＯＰＣ材料により形成された膜（以下、ＯＰＣ膜という）を光導電層２０として使用できる。ＯＰＣ膜は、有機光電変換材料を含み、蛍光体層から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。このように有機光電変換材料を含むＯＰＣ膜であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持ち、蛍光体層による発光以外の電磁波がＯＰＣ膜に吸収されることがほとんどなく、Ｘ線等の放射線がＯＰＣ膜で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。

ＯＰＣ膜を構成する有機光電変換材料は、蛍光体層で発光した光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、蛍光体層の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長と蛍光体層の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければ蛍光体層から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、蛍光体層の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。

このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えば、アリーリデン系有機化合物、キナクリドン系有機化合物、及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、蛍光体層の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、ＯＰＣ膜で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。

バイアス電極２２及び電荷収集電極２４の間に設けられる有機層の少なくとも一部をＯＰＣ膜によって構成することができる。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び層間接触改良部位等の積み重ね若しくは混合により形成することができる。

上記有機層は、有機ｐ型化合物又は有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体（化合物）は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体（化合物）であり、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物としては、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができる。なお、これらに限らず、ｎ型（アクセプター性）化合物として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いることができる。

有機ｎ型半導体（化合物）は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体（化合物）であり、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する５ないし７員のヘテロ環化合物（例えばピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等）、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これらに限らず、ドナー性有機化合物として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きな有機化合物であればアクセプター性有機半導体として用いることができる。

ｐ型有機色素又はｎ型有機色素としては、公知のものを用いることができるが、好ましくは、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素（ゼロメチンメロシアニン（シンプルメロシアニン）を含む）、３核メロシアニン色素、４核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、スピロ化合物、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、インジゴ色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、金属錯体色素、縮合芳香族炭素環系色素（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）等が挙げられる。

１対の電極間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを有し、該ｐ型半導体とｎ型半導体の少なくともいずれかが有機半導体であり、かつ、それらの半導体層の間に、該ｐ型半導体及びｎ型半導体を含むバルクヘテロ接合構造層を中間層として有する光電変換膜（感光層）を好適に用いることができる。このように、光電変換膜において、バルクへテロ接合構造層を含ませることにより有機層のキャリア拡散長が短いという欠点を補い、光電変換効率を向上させることができる。なお、上記バルクへテロ接合構造については、特開２００５−３０３２６６号公報において詳細に説明されている。

光電変換膜の厚みは、蛍光体層からの光を吸収する点では膜厚は大きいほど好ましいが、電荷分離に寄与しない割合を考慮すると、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
上述したＯＰＣ膜に関するその他の構成は、例えば、特開２００９−３２８５４号公報の記載が参考となる。

［スイッチ素子］
スイッチ素子２８の活性層としては、例えばアモルファスシリコン等の無機半導体材料が使われることが多いが、例えば特開２００９−２１２３８９号公報に記載されたように、有機材料を使用することができる。有機ＴＦＴはいかなるタイプの構造でもよいが、最も好ましいのは電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）構造である。このＦＥＴ構造は、絶縁性基板上面の一部にゲート電極を設け、更に該電極を覆い、かつ電極以外の部分で基板と接するように絶縁体層を設けている。更に絶縁体層の上面に半導体活性層を設け、その上面の一部に透明ソース電極と透明ドレイン電極とを隔離して配置している。なお、この構成はトップコンタクト型素子と呼ばれるが、ソース電極とドレイン電極とが半導体活性層の下部にあるボトムコンタクト型素子も好ましく用いることができる。また、キャリアが有機半導体膜の膜厚方向に流れる縦型トランジスタ構造であってもよい。

（活性層）
ここでいう有機半導体材料とは、半導体の特性を示す有機材料のことであり、無機材料からなる半導体と同様に、正孔（ホール）をキャリアとして伝導するｐ型有機半導体材料（あるいは単にｐ型材料、正孔輸送材料とも言う。）と、電子をキャリアとして伝導するｎ型有機半導体材料（あるいは単にｎ型材料、電子輸送材料とも言う。）がある。有機半導体材料は一般にｐ型材料の方が良好な特性を示すものが多く、また、一般に大気下でのトランジスタ動作安定性もｐ型トランジスタの方が優れているため、ここでは、ｐ型有機半導体材料について説明する。

有機薄膜トランジスタの特性の一つに、有機半導体層中のキャリアの動きやすさを示すキャリア移動度（単に移動度とも言う）μがある。用途によっても異なるが、一般に移動度は高い方がよく、１．０×１０^-7ｃｍ²／Ｖｓ以上であることが好ましく、１．０×１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上であることがより好ましく、１．０×１０^-5ｃｍ²／Ｖｓ以上であることが更に好ましい。移動度は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）素子を作製したときの特性や飛行時間計測（ＴＯＦ）法により求めることができる。

前記ｐ型有機半導体材料は、低分子材料でも高分子材料でも良いが、好ましくは低分子材料である。低分子材料は、昇華精製や再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの様々な精製法が適用できるため高純度化が容易であること、分子構造が定まっているため秩序の高い結晶構造を取りやすいこと、などの理由から高い特性を示すものが多い。低分子材料の分子量は、好ましくは１００以上５０００以下、より好ましくは１５０以上３０００以下、更に好ましくは２００以上２０００以下である。

このようなｐ型有機半導体材料としては、フタロシアニン化合物又はナフタロシアニン化合物を例示することができ、具体例を以下に示す。なお、Ｍは金属原子、Ｂｕはブチル基、Ｐｒはプロピル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｈはフェニル基をそれぞれ表す。

（活性層以外のスイッチ素子の構成要素）

ゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極を構成する材料としては、必要な導電性を有するものであれば特に制限はないが、例えば、ＩＴＯ（インジウムドープ酸化スズ）、ＩＺＯ（インジウムドープ酸化亜鉛）、ＳｎＯ₂、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛）、ＴｉＯ₂、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）などの透明導電性酸化物、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸）などの透明導電性ポリマー、カーボンナノチューブなどの炭素材料が挙げられる。これらの電極材料は、例えば真空蒸着法、スパッタリング、溶液塗布法等の方法で成膜することができる。

絶縁層に用いられる材料としては、必要な絶縁効果を有するものであれば特に制限はないが、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナなどの無機材料、ポリエステル（ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など）、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、エポキシ樹脂、ポリパラキシリレン樹脂、ノボラック樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＳ（ポリスチレン）、などの有機材料が挙げられる。これらの絶縁膜材料は、例えば真空蒸着法、スパッタリング、溶液塗布法等の方法で成膜することができる。
上述した有機ＴＦＴに関するその他の構成は、例えば、特開２００９−２１２３８９号公報の記載が参考となる。

また、スイッチ素子２８の活性層には、例えば特開２０１０−１８６８６０号公報に記載された非晶質酸化物も使用することができる。ここで、特開２０１０−１８６８６０号に記載された電界効果型トランジスタが有する非晶質酸化物含有の活性層について示す。この活性層は、電子又はホールの移動する電界効果型トランジスタのチャネル層として機能する。

活性層は、非晶質酸化物半導体を含んだ構成とされている。この非晶質酸化物半導体は、低温で成膜可能であるために、可撓性のある基板上に好適に形成される。活性層に用いられる非晶質酸化物半導体としては、好ましくはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、又はＣｄよりなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含む非晶質酸化物であり、より好ましくは、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎよりなる群より選ばれる少なくとも１種を含む非晶質酸化物、更に好ましくは、Ｉｎ、Ｚｎよりなる群より選ばれる少なくとも１種を含む非晶質酸化物である。

活性層に用いられる非晶質酸化物としては、具体的には、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ，ＳｎＯ_２、ＣｄＯ，Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ）、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）、Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ（ＧＺＯ）、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＧＯ）、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＧＺＯ）が挙げられる。

活性層の成膜方法としては、酸化物半導体の多結晶焼結体をターゲットとして、気相成膜法を用いるのが好ましい。気相成膜法の中でも、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）が適している。更に、量産性の観点から、スパッタリング法が好ましい。例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング蒸着法により、真空度及び酸素流量を制御して成膜される。

成膜された活性層は、周知のＸ線回折法によりアモルファス膜であることが確認される。活性層の組成比は、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱）分析法により求められる。

また、この活性層の電気伝導度は、好ましくは１０^−４Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満であり、より好ましくは１０^−１Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満である。この活性層の電気伝導度の調整方法としては、公知の酸素欠陥による調整方法や、組成比による調整方法、不純物による調整方法、酸化物半導体材料による調整方法が挙げられる。
上述した非晶質酸化物に関するその他の構成は、例えば、特開２０１０−１８６８６０号公報の記載が参考となる。

［絶縁性基板］
絶縁性基板１２としては、例えば、ガラス、石英、プラスチックフィルムなどが挙げられる。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。また、これらのプラスチックフィルムに、有機あるいは無機のフィラーを含有させてもよい。また、フレキシブルでかつ低熱膨張、高強度といった、既存のガラスやプラスチックでは得られない特性を有するアラミド、バイオナノファイバーなどを用いて形成されたフレキシブル基板も好適に使用しうる。

（アラミド）
アラミド材料は、ガラス転移温度３１５℃という高い耐熱性、ヤング率が１０ＧＰａという高い剛性、熱膨張率が−３〜５ｐｐｍ／℃という高い寸法安定性を有する。このため、アラミド製のフィルムを用いると、一般的な樹脂フィルムを用いる場合と比べて、半導体層の高品質の成膜が容易に行える。また、アラミド材料の高耐熱性により、電極材料を高温硬化させて低抵抗化できる。更に、ハンダのリフロー工程を含むＩＣの自動実装にも対応できる。また更に、ＩＴＯ（indium tin oxide）やガス・バリア膜、ガラス基板と熱膨張係数が近いために、製造後の反りが少ない。そして、割れにくい。ここで、ハロゲンを含まないハロゲンフリー（JPCA−ES01−2003の規定に適合）なアラミド材料を用いることが環境負荷低減の点で好ましい。アラミドフィルムは、ガラス基板やＰＥＴ基板と積層されてもよいし、デバイスの筐体に貼り付けられてもよい。

アラミドの分子間の凝集力（水素結合力）の高さによる溶媒への低溶解性を分子設計によって解決することにより、無色透明で薄いフィルムへの成形が容易とされたアラミド材料についても、好適に用いることができる。モノマーユニットの秩序性、及び芳香環上の置換基種・位置を制御する分子設計により、アラミド材料の高剛性や寸法安定性に繋がる直線性の高い棒状の分子構造を維持しつつ、溶解性が良い成形の容易さが得られる。この分子設計により、ハロゲンフリーをも実現できる。

また、フィルムの面内方向の特性が最適化されたアラミド材料についても、好適に用いることができる。成型中に逐次変化するアラミドフィルムの強度に応じて、溶液キャスト、縦延伸、横延伸の工程ごとに張力条件を制御することにより、直線性の高い棒状分子構造であって物性に異方性が生じやすいアラミドフィルムの面内方向の特性をバランスできる。

具体的に、溶液キャスト工程では、溶媒の乾燥速度の制御による面内厚み方向の物性の等方化、溶媒を含んだ状態のフィルムの強度とキャスト・ドラムからの剥離強度の最適化、を図る。縦延伸工程では、延伸中に逐次変化するフィルムの強度、溶媒の残留量に応じた延伸条件を精密に制御する。横延伸工程では、加熱によって変化するフィルム強度の変化に応じた横延伸の条件の制御、フィルムの残留応力を緩和するための横延伸の条件の制御を図る。このようなアラミド材料の使用により、成型後のアラミドフィルムがカールしてしまう問題を解決できる。

上記の成形容易さに対する工夫、及びフィルム面内方向の特性のバランスに対する工夫のいずれにおいても、アラミドならではの直線性の高い棒状の分子構造が維持されているので、熱膨張係数を低く維持できる。製膜時の延伸条件の変更などにより、熱膨張係数を更に低減することも可能である。

（バイオナノファイバー）
ナノファイバーは、光の波長に対して十分に小さなコンポーネントは光散乱を生じないことから、透明でフレキシブルな樹脂材料の補強として用いることができる。そして、ナノファイバーの中でも、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと、可視光波長に対して約１／１０のサイズでかつ、高強度、高弾性、低熱膨である特徴を有しており、このバクテリアセルロースと透明樹脂との複合材料（バイオナノファイバーということがある）を好適に用いることができる。

バクテリアセルロースシートにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を約６０〜７０％と高い比率で含有しながら、波長５００ｎｍで約９０％の光透過率を示す透明バイオナノファイバーが得られる。このバイオナノファイバーにより、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（約３〜７ｐｐｍ）、鋼鉄並の強度(約４６０ＭＰａ)、及び高弾性(約３０ＧＰａ)が得られる。
上述したバイオナノファイバーに関する構成は、例えば、特開２００８−３４５５６号公報の記載が参考となる。

［平坦化層及び接着層］
シンチレータ１８と光電変換素子２６とを光学的に結合させる樹脂層としての平坦化層２３及び接着層２５は、シンチレータ１８の蛍光を減衰させることなく光電変換素子２６に到達させ得るものであれば特に制限はない。平坦化層２３としては、ポリイミドやパリレンなどの樹脂を用いることができ、製膜性が良好なポリイミドを用いることが好ましい。接着層２５としては、例えば、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化接着剤、加熱硬化型接着剤、室温硬化型接着剤、両面接着シート、等が挙げられるが、画像の鮮鋭度を低下させないという観点から、素子サイズに対して十分に薄い接着層を形成し得る低粘度エポキシ樹脂製の接着剤を用いることが好ましい。

以下、放射線画像検出装置の具体的な製作例について説明するが、本発明はこれらの製作例に制限されるものではない。

［製作例１］
１．放射線画像変換パネルの作製
支持体として、液晶用の無アルカリガラス基板（０．７ｍｍ厚）を準備した。まず、支持体に、シンチレータとの密着性向上を目的としてＡｒプラズマで表面処理した。その後、表面処理した支持体をシンチレータ成膜用の真空チャンバーにセットした。真空チャンバーは原料のＣｓＩ、Ｔｌをそれぞれ独立に加熱するための複数のるつぼを備えている。チャンバーを排気した後、Ａｒを一定量流入することで装置真空度を０．７５Ｐａに設定した。原料るつぼを加熱して原料の融液状態が安定した時点で、支持体を真空装置の装置機構により同心円状に回転させ、シャッターを開き、非柱状部の蒸着を開始した。

この条件で製膜を行い、空隙率が一定の一層のみで非柱状部を形成し、非柱状部の厚（ｔ２）が５μｍとなった時点で真空度を１Ｐａに上げ、柱状部の蒸着を開始した。なお、真空度を変更する際には原料の融液状態が変化するため、一度シャッターを閉じ、融液状態が安定したのを確認してから再度シャッターを開き、蒸着を再開した。柱状部の厚（ｔ１）が５００μｍとなった時点で原料るつぼの加熱を止め、真空装置に吸気して支持体上に蒸着により、非柱状部と柱状部とを有するシンチレータを形成した。

２．シンチレータの物性評価
２−１．非柱状部の厚み（ｔ２）及び柱状部の厚み（ｔ１）の測定
シンチレータの任意の一部を割断し、柱状結晶の成長方向にＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察することで柱状部及び非柱状部の膜厚を測定した。膜厚の値は切り出した部分から無作為に１０カ所を選択して測定した値の平均値を用いた。なお、ＣｓＩは非導電性のため、Ａｕを約２００ÅスパッタしてからＳＥＭ観察を行った。

２−２．結晶径の測定
シンチレータの一部を支持体から剥離し、柱状結晶の成長方向に対して垂直な面からＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察することで柱径（柱状結晶の断面径）を測定した。１回の撮影でシンチレータを表面から見た時に柱状結晶が１００本から２００本観察できる倍率（約２０００倍程度）で観察し、１撮影に含まれる結晶全てに対し、結晶径の最大値を測定して平均した。なお、非柱状部の如く、結晶同士が結合している場合には、隣接結晶間に生じる窪み（凹）同士を結んだ線を結晶間の粒界と見なし、結合した結晶同士を最小多角形となるように分離して結晶径を測定した。結晶径（ｕｍ）は小数点以下２桁まで読み、平均値をＪＩＳＺ８４０１に従い小数点以下２桁目を丸めた値とした。

支持体からシンチレータが剥離しにくい場合には、支持体から１００ｕｍ程度の位置にてシンチレータを柱状結晶の成長方向に垂直にスライスし、支持体に付着したＣｓＩ結晶の界面付近の形状が観察できる距離までＡｒイオンでエッチングした後、エッチング面から観察した。ＣｓＩは非導電性のため、Ａｕを約２０ÅスパッタしてからＳＥＭ観察を行った。

３．放射線画像検出装置の作製
センサパネルを準備し、表面にスピンコーターで、溶媒で希釈した低粘度エポキシ樹脂接着剤（ハンツマン社製アラルダイト２０２０）を溶媒揮発後の厚さが１５μｍとなるように塗布して接着層を形成した。センサパネルに形成された接着層と、シンチレータの柱状部側を対向させたのち、加熱することで放射線画像変換パネルとセンサパネルとを接着層２５を介して貼り合わせた。

その後、センサパネルの端子部にＴＦＴ駆動用の回路基板と、電荷読み取り用の集積回路ＩＣを異方性導電膜により貼り付け、駆動制御とＡＤ変換を行うための回路基板に接続して製作例１の放射線画像検出装置を作製した。

放射線がセンサパネル側から入射するように配置し、放射線画像の読み取りは、放射線画像検出装置１とケーブルで接続した走査用のＰＣを制御することにより実施した。

［製作例２〜６］
製作例１において、非柱状部の膜厚を、真空度が０．７５Ｐａ時の蒸着時間を変更することで表１に記載のように調整した他は製作例１と同様にして、製作例２〜６の放射線画像検出装置を作製した。

［製作例７〜１１］
製作例１において、非柱状部の製膜に際して、真空度を表１に示すものに変えて、非柱状部における結晶径を表１に記載のように調製した他は製作例１と同様にして、製作例７〜１１の放射線画像検出装置を作製した。

［製作例１２］
支持体として、製作例１で用いたガラス基板に変えて、ウェットエッチングにより表面に５μｍピッチで高さ５μｍ程度の凹凸を設けたガラス基板を用いた。シンチレータの形成において、非柱状部の蒸着は行わずに、支持体上に直接柱状部の蒸着を実施した以外は製作例１と同様にして製作例１２の放射線画像検出装置を作製した。

［製作例１３］
支持体として、製作例３で用いたガラス基板に変えて、センサパネルの表面に直接シンチレータを、製作例３と同様の条件にて製膜して形成した。本態様では、サンサパネルの近傍に非柱状部がまず形成され、その後、柱状部が形成されることになり、熱硬化性の接着剤による貼り合わせは実施していない。この処理以外は、製作例３と同様に行った。

４．放射線画像検出装置の特性評価
４−１．感度
放射線としてＸ線を使用した。Ｘ線照射時にセンサパネルを電気回路で駆動させ、シンチレーション光により各光電変換素子で発生した電荷を読み出し、チャージアンプで増幅した後にＡＤ変換することで発生電荷量を計算した。

Ｘ線非照射時の読み取り電荷（検出系のノイズ）量を事前に測定し、Ｘ線照射時の発生電荷量から差し引いた値を感度とした。結果を表１に示す。なお、製作例１２における感度を１００とした時の相対値で示す。

４−２．ＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）
ＩＥＣ規格に準拠し、Ｗ（タングステン）製のＭＴＦエッジを撮影して得られたエッジ像を演算することでＭＴＦ曲線を得た。結果を表１に示す。なお、２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの値で比較し、製作例１２の値を１００とした時の相対値で示す。

４−３．総合判断
前記感度及びＭＴＦの評価結果の積を指標として放射線画像検出装置の性能を判断した。感度とＭＴＦの積は１２０以上であると画像を官能評価した際に性能の違いがはっきりと認識され好ましい。

表１に明らかなように、製作例１〜１１の放射線画像検出装置は、シンチレータが柱状部のみで構成される製作例１２に比べて、高感度でかつ、画像のボケなどの画質低下が抑制され、得られる画像の鮮鋭度が高いことがわかる。

また、製作例１〜１１により、柱状部の厚み（ｔ１）と非柱状部の厚み（ｔ２）との比（ｔ２／ｔ１）が好ましい範囲にあるもの、非柱状部の結晶径が好ましい範囲にあるものは、特に感度が良好で、画像のボケが抑制されることがわかる。

以上説明したように、本明細書には、下記の事項が開示されている。

（１）放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、を備え、蛍光体は、センサパネル上に形成されており、蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、柱状部及び非柱状部は、この非柱状部をセンサパネルに密着させ、且つ柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、非柱状部は、互いに空隙率の異なる複数の層を含み、センサパネルに接する下層の空隙率が、柱状部に接する上層の空隙率より小さく、センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
（２）（１）に記載の放射線画像検出装置であって、非柱状部の下層の空隙率は、１５％以下である放射線画像検出装置。
（３）（１）又は（２）に記載の放射線画像検出装置であって、非柱状部の下層の厚みは、５〜５０μｍである放射線画像検出装置。
（４）（１）から（３）のいずれか一つに記載の放射線画像検出装置であって、非柱状部の上層の厚みは、５〜１２５μｍである放射線画像検出装置。
（５）放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、を備え、蛍光体は、センサパネル上に形成されており、蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、柱状部及び非柱状部は、この非柱状部をセンサパネルに密着させ、且つ柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、非柱状部は、センサパネルに接する側から柱状部に接する側に向けて空隙率が漸増しており、センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
（６）（１）から（５）のいずれか一つに記載の放射線画像検出装置の製造方法であって、真空度及びセンサパネル温度の少なくとも一方の条件を変更して、気相堆積法によってセンサパネル上に蛍光物質の結晶を堆積させて、非柱状部及び柱状部を順次センサパネル上に形成し、非柱状部を形成する工程において、蛍光物質の結晶の堆積速度を変化させる放射線画像検出装置の製造方法。
（７）（６）に記載の放射線画像検出装置の製造方法であって、非柱状部を形成する工程において、工程初期における堆積速度を、工程終期における堆積速度に比べて高くする放射線画像検出装置の製造方法。

１放射線画像検出装置
２放射線画像変換パネル
３センサパネル
１１支持体
１２絶縁性基板
１６ＴＦＴ基板
１８シンチレータ
２０光導電層
２２電極
２３平坦化層
２４電極
２５接着層
２６光電変換素子
２８スイッチ素子
３０ゲート線
３２信号線
３４柱状部
３６非柱状部
３６Ａ下層
３６Ｂ上層
３８接続端子

Claims

放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、
前記蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、
を備え、
前記蛍光体は、前記センサパネル上に形成されており、前記蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、
前記柱状部及び前記非柱状部は、該非柱状部を前記センサパネルに密着させ、且つ前記柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、
前記非柱状部は、互いに空隙率の異なる複数の層を含み、前記センサパネルに接する下層の空隙率が、前記柱状部に接する上層の空隙率より小さく、
前記センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
請求項１に記載の放射線画像検出装置であって、
前記下層の空隙率は、１５％以下である放射線画像検出装置。
請求項１又は２に記載の放射線画像検出装置であって、
前記下層の厚みは、５〜５０μｍである放射線画像検出装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置であって、
前記上層の厚みは、５〜１２５μｍである放射線画像検出装置。
放射線露光によって蛍光を発する蛍光物質を含有してなる蛍光体と、
前記蛍光体から発せられる蛍光を検出して電気信号に変換するセンサパネルと、
を備え、
前記蛍光体は、前記センサパネル上に形成されており、前記蛍光物質の結晶が柱状に成長してなる柱状結晶の群によって形成された柱状部と、非柱状部とを有し、
前記柱状部及び前記非柱状部は、該非柱状部を前記センサパネルに密着させ、且つ前記柱状部における結晶成長方向に重なって一体に形成されており、
前記非柱状部は、前記センサパネルに接する側から前記柱状部に接する側に向けて空隙率が漸増しており、
前記センサパネル側に放射線入射面が設けられた放射線画像検出装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置の製造方法であって、
真空度及びセンサパネル温度の少なくとも一方の条件を変更して、気相堆積法によって前記センサパネル上に前記蛍光物質の結晶を堆積させて、前記非柱状部及び前記柱状部を順次センサパネル上に形成し、
前記非柱状部を形成する工程において、前記蛍光物質の結晶の堆積速度を変化させる放射線画像検出装置の製造方法。
請求項６に記載の放射線画像検出装置の製造方法であって、
前記非柱状部を形成する工程において、工程初期における堆積速度を、工程終期における堆積速度に比べて高くする放射線画像検出装置の製造方法。