JP5429422B2 - 放射線画像検出装置 - Google Patents
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Description
前記蛍光体層の複数の凹部が形成された面側を受光素子と接するように配置することを特徴とする放射線画像検出装置。
前記蛍光体層の複数の凹部が形成された面側を受光素子と接するように配置することを特徴とする放射線画像検出装置。
本発明のシンチレータパネルは、基板上に蛍光体柱状結晶からなる蛍光体層を設けて成るシンチレータパネルであって、当該蛍光体層の表面に径が30μm以上、蛍光体層厚の1/2以下の範囲の凹部を複数形成しておくことを特徴とする。
本発明のシンチレータパネルは、高分子フイルム基板上に柱状結晶からなる蛍光体層を設けて成るシンチレータパネルが好ましく、基板と蛍光体層の間に下引層を有する態様がより好ましい。また基板上に反射層を設け、反射層、下引層、及び蛍光体層の構成で、あってもよい。以下、各構成層及び構成要素等について説明する。
本発明に係る蛍光体層は、蛍光体柱状結晶からなる蛍光体層であることを特徴とする。また蛍光体層表面に複数の凹部を有することを特徴とする。
本発明においては、高分子基板上には反射層を設けることが好ましい、蛍光体(シンチレータ)から発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al,Ag,Cr,Cu,Ni,Ti,Mg,Rh,Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素からなる金属薄膜、例えば、Ag膜、Al膜などを用いることが好ましい。また、このような金属薄膜を2層以上形成するようにしても良い。金属薄膜を2層以上とする場合は、下層を、Crを含む層とすることが基板との接着性を向上させる点から好ましい。また、金属薄膜上にSiO2、TiO2等の金属酸化物からなる層をこの順に設けてさらに反射率を向上させても良い。
なお、反射層の厚さは、0.005〜0.3μm、より好ましくは0.01〜0.2μmで、あることが、発光光取り出し効率の観点から好ましい。
本発明においては、基板と蛍光体層の間、又は反射層と蛍光体層の間に膜付の観点から、下引き層を設けることが好ましい。当該下引層は、高分子結合材(バインダー)、分散剤等を含有することが好ましい。なお、下引層の厚さは、0.5〜4μmが好ましい、4μm以上になると下引層内での光散乱が大きくなり鮮鋭性が悪化する。また下引層の厚さが5μmより大きくなると熱処理より柱状結晶性の乱れが発生する。
以下、下引層の構成要素について説明する。
本発明に係る下引層は、溶剤に溶解又は分散した高分子結合材(以下「バインダー」ともいう。)を塗布、乾燥して形成することが好ましい。高分子結合材としては、具体的には、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル―塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル―アクリロニトリル共重合体、ブタジエン―アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン―ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が挙げられる。なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。
本発明に係る保護層は、蛍光体層の保護を主眼とするものである。すなわち、ヨウ化セシウム(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、これを防止することを主眼とする。
本発明のシンチレータパネルは、基板として、高分子フイルムを用いることが好ましい。高分子フイルムとしては、セルロースアセテートフイルム、ポリエステルフイルム、ポリエチレンテレフタレート(PEN)フイルム、ポリアミドフイルム、ポリイミド(PI)フイルム、トリアセテートフイルム、ポリカーボネートフイルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フイルム(プラスチックフイルム)を用いることができる。特に、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フイルムが、ヨウ化セシウムを原材料として気相法にて蛍光体柱状結晶を形成する場合に、好適である。
本発明に関わるシンチレータパネルの作製方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。なお、図5(a)は、放射線用シンチレータパネル12の概略構成を示す断面図である。図5(c)は、本発明の放射線用シンチレータパネル12の拡大断面図であり、基板121、反射層121a、下引層121b及び蛍光体層122の順に形成されている。蛍光体層122の表面には凹部521が存在する。
図9に示す通り、蒸着装置961は箱状の真空容器962を有しており、真空容器962の内部には真空蒸着用のボート963が配されている。ボート963は蒸着源の被充填部材であり、当該ボート963には電極が接続されている。当該電極を通じてボート963に電流が流れると、ボート963がジュール熱で発熱するようになっている。放射線用シンチレータパネル12の製造時においては、ヨウ化セシウムと賦活剤化合物とを含む混合物がボート963に充填され、そのボート963に電流が流れることで、上記混合物を加熱・蒸発させることができるようになっている。
次に、本発明に係るシンチレータパネル12の作製方法について説明する。
基板1の一方の表面に反射層としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。また高分子フイルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフイルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを本発明の基板として使用することも可能である。
下引層は、有機溶剤に高分子結合材を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。高分子結合材としては接着性、反射層の耐腐食性の観点で、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の疎水性樹脂が好ましい。
上記のように反射層と下引層を設けた基板121をホルダ964に取り付けるとともに、複数個(図示しない)のボート963にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。この場合、ボート963と基板121との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなう。より好ましくはボート963と基板121との間隔を400mm以上、1500mm以下とし、複数個のボート963を同時に加熱し蒸着を行う。これにより、スプラッシュによる異常成長は蒸着後半から発生するようになり、スプラッシュにより発生する凸部の径を蛍光体層厚の1/2以下に制御が可能となる。
以下に、図10を参照しながら、当該放射線用シンチレータパネル12を具備した放射線画像検出装置100の構成について説明する。なお、図10は放射線画像検出装置100の概略構成を示す一部破断斜視図である。
厚さ125μm、250×200mmサイズのポリイミドフィルム(ガラス転移温度は285℃)(宇部興産製ユーピレックス)にアルミをスパッタして反射層(0.10μm)を形成した。
(基板2の作製)
厚さ0.5mmの鏡面アルミ板を250×200mmサイズに断裁した。
バイロン20SS(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂) 300質量部
メチルエチルケトン(MEK) 200質量部
トルエン 300質量部
シクロヘキサノン 150質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、下引き塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記基板の反射層側に乾燥層厚が1.0μmになるようにスピンコーターで塗布したのち100℃で8時間乾燥することで下引き層を作製した。
基板の下引き層側に蛍光体(CsI:0.03Tlmol%)を、図9に示した蒸着装置を使用して蒸着させ基板の全面に500μmの蛍光体層を形成した。ボート963とホルダ964との間にシャッタ(図示略)を配し、蒸着開始時に目的物以外の物質が蛍光体層に付着するのを防止した。
A ボート963A〜963Eで同時に蒸着
B ボート963A〜963Cでの蒸着終了後、ボート963D〜963Eにて蒸着
C ボート963A→963B→963C→963D→963Eの順で順次蒸着を実施。
上記で得られた蛍光体層の表面に、斜め方向より光を照射して陰影をつけ異常成長部の位置を特定し、その位置をCCDカメラにより撮影し異常成長による凸のサイズと個数を分類した。異常成長部の位置特定及びCCDカメラ撮影はPC制御された自動検査装置(自社開発)にて実施された。各サンプルの凸部のサイズと個数を表1の(2)表面凸部の個数に示した。
上記サンプルの蛍光体シート表面を粘着ローラにて清掃したのち、上記と同じ装置を使用して蛍光体表面の凸部を観察し、表1の(B)清掃後表面凸部の個数に示した。個数が減少した分が粘着ローラにて異常成長部が除去され蛍光体表面に形成された凹部の個数となる。尚、比較例として粘着ローラでの清掃なしのサンプルも作製した。
次にサンプルを樹脂フイルムで封止することで保護層を形成した。蛍光体層側の保護フイルムとしては、PET(ポリエチレンテレフタレートフイルム)12μmとCPP(キャスティングポリプロピレン)20μmの積層フイルムを使用した。積層フイルムの積層方法はドライラミネーションで、接着剤層の厚さは1μmとした。使用した接着剤は2液反応型のウレタン系接着剤を使用した。基板側の保護フイルムは、蛍光体面側の保護フイルムと同じものを使用した。
上記にて得られたシンチレータパネルをPaxScan(Varian社製FPD:2520)の受光素子面に、シンチレータパネル、厚さ12mmのウレタン性フォームからなる発泡部材を順次セットして、カーボン板からなる保護カバーを取り付けた。このとき圧縮されたフォーム部材の圧力によりシンチレータパネルが受光素子に対して100gf/cm2(0.98N/cm2)の圧力で圧接されるようになっている。
20×log10(S/N) dB
を計算し、この計算値にもとづいて粒状性を評価した。
次に放射線検出装置を振動試験機に固定し、振動試験機で25Hz(2.5G)の振
動を1時間与えた後、環境試験機内に設置し−10℃から60℃の温度変化を10サイ
クル与えた。
上記、振動温度サイクル試験後、再度、管電圧70kVpで、1.0mRのX線を照射し、粒状性を評価した。尚、このとき使用したキャリブレーション(Gain補正)データは、振動温度サイクル試験前の粒状性測定に使用したものと同じである。
1b 異物
11 柱状結晶
11a 異常成長部
12 シンチレータパネル
13 受光素子
14 筐体
15 保護カバー
21 発泡材層
31 密閉板
32 接着剤
33 接着剤
41 補助板
61 ローラ
121 基板
122 蛍光体層
123 保護層
124 ポリパラキシリレン膜
521 凹部
611〜616 異常成長部
617 凸部
810 加工装置
811 X−Yステージ
812 ハイパワーレーザヘッド
813 顕微鏡光学系
814 光軸
819 CCDカメラ
820 反射ミラー
821 レンズ
961 蒸着装置
962 真空容器
963 ボート(被充填部材)
964 ホルダ
965 回転機構
966 真空ポンプ
100 放射線画像検出装置
Claims (6)
- 基板上に蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有するシンチレータパネルであって、当該シンチレータパネルの蛍光体層表面の異常成長による複数の凸部を凹ますことで形成された複数の凹部を有し、該複数の凹部の径が、30μm以上であり、かつ前記蛍光体層の層厚の1/2以下であるシンチレータパネルを具備した放射線画像検出装置であって、
前記蛍光体層の複数の凹部が形成された面側を受光素子と接するように配置することを特徴とする放射線画像検出装置。 - 基板上に蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有するシンチレータパネルであって、当該シンチレータパネルの蛍光体層表面の異常成長による複数の凸部を除去することで形成された複数の凹部を有し、該複数の凹部の径が、30μm以上であり、かつ前記蛍光体層の膜厚の1/2以下であるシンチレータパネルを具備した放射線画像検出装置であって、
前記蛍光体層の複数の凹部が形成された面側を受光素子と接するように配置することを特徴とする放射線画像検出装置。 - 前記蛍光体層が、ヨウ化セシウムとタリウムを含む添加剤を原材料として形成されたことを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の放射線画像検出装置。
- 前記基板が、厚さ50〜500μmの可とう性を有する高分子フイルムからなることを特徴とする請求の範囲第1項から第3項のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
- 前記高分子フイルムが、ポリイミド、又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フイルムであることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の放射線画像検出装置。
- 前記シンチレータパネルの蛍光体層側と2次元状に複数の受光画素が配置された受光素子とが圧力により密着されていることを特徴とする請求の範囲第1項から第5項のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
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