JP5720566B2 - シンチレータパネル、シンチレータパネルの製造方法、放射線画像検出器および放射線画像検出器の製造方法 - Google Patents
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Description
2.前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が20%以下であることを特徴とする1に記載のシンチレータパネル。
3.前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が10%以下であることを特徴とする1に記載のシンチレータパネル。
前記第一の支持体上に、ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着させて前記第一層を形成する第一層形成工程および、
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、前記第二層を前記第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、第二層を該第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
9.前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が20%以下であることを特徴とする8に記載の放射線画像検出器。
10.前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が10%以下であることを特徴とする8に記載の放射線画像検出器。
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、前記第二層を前記第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とする放射線画像検出器の製造方法。
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、第二層を該第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とする放射線画像検出器の製造方法。
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、前記第二層を前記第一層の上に形成する第二層形成工程、を有する製造方法である。
本発明のシンチレータパネルは、気相堆積法により形成された母体成分ヨウ化セシウム(CsI)と賦活剤タリウム(Tl)を有してなる蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有しているが、当該蛍光体層の他に、目的に応じて、後述するような各種機能層を設けた構成とすることが好ましい。
本発明に係る蛍光体層(「シンチレータ層」ともいう。)は、母体成分ヨウ化セシウム(CsI)と賦活剤タリウム(Tl)を有してなる蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層である。
変動係数=厚さ方向の賦活剤濃度の標準偏差/賦活剤濃度の平均
このような結晶は、基本的には、例えば、次のようにして作製することができる。
本発明においては、第一の支持体(基板)上には反射層(「金属反射層」ともいう。)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および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。
本発明に係るシンチレータパネルにおいては、上記反射層(「金属反射層」)の上に金属保護層(「金属反射層を保護する保護層」)をもうけてもよい。
本発明においては、第一の支持体(基板)と蛍光体層の間、反射層と蛍光体層の間、又は金属保護層と蛍光体層の間、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。0.5μm以上であると膜付の観点から好ましく、4μm以下であると下引層内での光散乱、鮮鋭性の観点から好ましい。また下引層の厚さが5μm以下であると熱処理による柱状結晶性の乱れ発生抑制の観点から好ましい。以下、下引層の構成要素について説明する。
本発明において下引層は、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。
本発明において蛍光体層の上には保護層を設けることが好ましい。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。
本発明においては、第一の支持体(「基板」ともいう。)としては、石英ガラスシート、アルミニウム、鉄、スズ、クロムなどからなる金属シート、炭素繊維強化シート、高分子フィルムなどが好ましい。
本発明に係るシンチレータパネルの製造方法は、真空容器内に蒸発源および支持体回転機構を有する蒸着装置を用いて、支持体を前記支持体回転機構に設置して、当該支持体を回転しながら蛍光体材料を蒸着する工程を含む気相堆積法により、蛍光体層を形成する態様の製造方法であることが好ましい。
図1は、本発明に用いることができるシンチレータパネル製造装置1の概略構成図である。図1に示すように、シンチレータパネルの製造装置1は真空容器2を備えており、真空容器2には真空容器2の内部の排気および大気の導入を行う真空ポンプ3が備えられている。
次に、上述のシンチレータパネル製造装置1を用いた本発明に係るシンチレータパネルの製造方法について説明する。
本発明の放射線画像検出器(「放射線画像変換パネル」、「放射線フラットパネルディテクタ」ともいう。)は、第一の支持体(基板)上に反射層等の機能層を介して気相堆積法により本発明に係る蛍光体層を設けてなるシンチレータパネルに、第二の基板上にフォトセンサとTFT(Thin Film Transistor)又はCCD(Charge Coupled Devices)からなる画素を2次元状に配置した光電変換素子部(「平面受光素子」)を設けてなる光電変換パネルを接着あるいは密着させることで放射線画像検出器としてもよいし、第二の基板上にフォトセンサとTFT又はCCDからなる画素を2次元状に配置した光電変換素子部を形成した後、直接あるいは反射層、保護層等の機能層を介して気相堆積法により本発明に係る蛍光体層を設けることで放射線画像検出器としても良い。
図1に示す製造装置を使用して以下の方法によりシンチレータパネルを得た。
ポリイミド樹脂シート(厚さ:125μm)からなる支持体の片面に蛍光体原料1として蒸着材料A(CsI:Tl=1:0.003モル)、および蛍光体原料2として蒸着材料A(CsI:Tl=1:0.003モル)を蒸着させて蛍光体層を形成した。
シンチレータパネル1(比較例)の作製において、蛍光体原料1を蒸着材料B(CsIのみ)に代えた他は同様にしてシンチレータパネル2(比較例)を得た。
シンチレータパネル2(比較例)の作製において、蛍光体原料2を8個の蒸発源ルツボに等分して同一円周上に配置した上で同時に蒸着するように代えた他は同様にして、シンチレータパネル3(比較例)を得た。
シンチレータパネル2(比較例)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源1個を700℃に、一方、蛍光体原料2の組成を(CsI:Tl=1:0.01モル)に変更(蒸着材料Aを蒸着材料C(CsI:Tl=1:0.01モル)に変更)した蒸発源1個を700℃に、それぞれ同時に加熱して蒸着開始し、蛍光体層の膜厚が430μmとなったところで蒸着を終了させ蛍光体第二層(膜厚:400μm)を作製した。次いで、乾燥空気内で蛍光体層を保護層袋に入れ、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル4(比較例)を得た。
シンチレータパネル2(比較例)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源1個を700℃に、一方、蛍光体原料2の組成を(CsI:Tl=1:0.01モル)に変更(蒸着材料Aを蒸着材料C(CsI:Tl=1:0.01モル)に変更)した蒸発源1個を、CsIは蒸発せずTlIのみが蒸発する温度500℃に、それぞれ同時に加熱して蒸着開始し、蛍光体層の膜厚が430μmとなったところで蒸着を終了させ蛍光体第二層(膜厚:400μm)を作製した。次いで、乾燥空気内で蛍光体層を保護層袋に入れ、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル5(本発明)を得た。
シンチレータパネル5(本発明)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源数を1個から2個に変更すること以外は同様にして、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル6(本発明)を得た。
シンチレータパネル5(本発明)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源数を1個から4個に変更すること以外は同様にして、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル7(本発明)を得た。
シンチレータパネル5(本発明)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源数を1個から8個に変更すること以外は同様にして、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル8(本発明)を得た。
シンチレータパネル5(本発明)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源数を1個から16個に変更すること以外は同様にして、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル9(本発明)を得た。
シンチレータパネル5(本発明)の作製において、支持体(基板)温度を200℃まで上昇させるまでは同様にして、次いで蛍光体原料1の蒸発源数を1個から32個に変更すること以外は同様にして、蛍光体層が密封された構造のシンチレータパネル10(本発明)を得た。
蛍光体層厚さ方向における賦活剤濃度の変動係数の求め方は、次のようにして行う:
得られたシンチレータパネルの蛍光体層の第二層が400μmであれば厚さ方向に20μmずつ20サンプルを採取してICP発光分析法によりTl(タリウム)濃度を測定し、20サンプルで求められたTl濃度についての標準偏差を求め、標準偏差を20サンプルにおける賦活剤濃度の平均で除して、下記式で示される変動係数(相対標準偏差)を求めた。
変動係数=厚さ方向の賦活剤濃度の標準偏差/賦活剤濃度の平均
[評価]
得られたシンチレータパネルそれぞれについて、PaxScan2520(Varian社製FPD)にセットし放射線画像検出器として、下記のような評価をそれぞれ行った。
電圧80kVpのX線を試料の裏面(シンチレータ層が形成されていない面)から照射し、画像データをシンチレータを配置したFPD(フラットパネル型の放射線デテクター)で検出し、画像の平均シグナル値を発光輝度とした。そして、放射線画像検出器1の輝度を100とした相対値で表2に示した。この値が高いほど輝度(感度)が高く優れていることを示す。
(鮮鋭性の評価)
鉛製のMTFチャートを通して管電圧80kVpのX線をFPDの放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して、当該ハードディスクに記録されたX線像の変調伝達関数MTF(空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値)を鮮鋭性の指標とした。そして、放射線画像検出器1のMTFを100とする相対値で表2に示した。この値が高いほど鮮鋭性に優れていることを示す。MTFはModulation Transfer Functionの略号を示す。
ガラス基板上に複数のフォトダイオードと複数のTFT素子を形成し、全体をエポキシ樹脂からなる保護層で被覆した。前記保護層上に、実施例1のシンチレータパネル1と同様にして蛍光体層1を形成した。その後、シンチレータ層上にポリパラキシリレンからなる耐湿保護層(20μm)、アルミニウムからなる反射層(20nm)、エポキシ樹脂からなる保護層(100μm)を積層し、放射線画像検出器11を得た。
放射線画像検出器11の蛍光体層1を実施例1のシンチレータパネル2〜10で用いた蛍光体層に変更することで放射線画像検出器12〜20を得た。
2 真空容器
3 真空ポンプ
4 支持体
5 支持体ホルダ
6 支持体回転機構
7 支持体回転軸
8a 蒸発源
8b 蒸発源
9 シャッタ
Claims (13)
- 第一の支持体上に気相堆積法により形成された母体成分ヨウ化セシウム(CsI)と賦活剤タリウム(Tl)を有してなる蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有し、該蛍光体層が、根元部分に第一層である(CsI層)を有し、該第一層は賦活剤タリウムを含まない層であり、該第一層の上に厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が32%以下である第二層である(CsI−Tl層)を有することを特徴とするシンチレータパネル。
- 前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が20%以下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パネル。
- 前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が10%以下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パネル。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のシンチレータパネルおよび受光素子を有することを特徴とする放射線画像検出器。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のシンチレータパネルを製造する、シンチレータパネルの製造方法であって、
前記第一の支持体上に、ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着させて前記第一層を形成する第一層形成工程および、
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、前記第二層を前記第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。 - 第一の支持体上に、ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着させて第一層を形成する第一層形成工程および、
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、第二層を該第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。 - 前記共存化合物が、ヨウ化セシウムであることを特徴とする請求項5または6に記載のシンチレータパネルの製造方法。
- 支持体上に、2次元状に複数の受光画素が配置された受光素子と、該受光素子上に気相堆積法により形成された母体成分ヨウ化セシウム(CsI)と賦活剤タリウム(Tl)を有してなる蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有し、該蛍光体層が、根元部分に第一層である(CsI層)を有し、該第一層は賦活剤タリウムを含まない層であり、該第一層の上に厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が32%以下である第二層である(CsI−Tl層)を有することを特徴とする放射線画像検出器。
- 前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が20%以下であることを特徴とする請求項8に記載の放射線画像検出器。
- 前記厚さ方向の賦活剤タリウムの濃度の変動係数が10%以下であることを特徴とする請求項8に記載の放射線画像検出器。
- 請求項8から10のいずれか一項に記載の放射線画像検出器を製造する、放射線画像検出器の製造方法であって、
前記受光素子上に、ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着させて前記第一層を形成する第一層形成工程および、
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、前記第二層を前記第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とする放射線画像検出器の製造方法。 - 支持体上に、2次元状に複数の受光画素が配置された受光素子と、該受光素子上に、ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着させて第一層を形成する第一層形成工程および、
ヨウ化セシウムを融点以上の温度に加熱し蒸着し、かつ、同時に「ヨウ化タリウム」と、「ヨウ化タリウムよりも融点が高く、かつヨウ化タリウムと非反応性である共存化合物」との混合物を、ヨウ化タリウムの融点以上かつ該共存化合物の融点以下の温度に加熱し蒸着させて、第二層を該第一層の上に形成する第二層形成工程、
を有することを特徴とする放射線画像検出器の製造方法。 - 前記共存化合物が、ヨウ化セシウムであることを特徴とする請求項11または12に記載の放射線画像検出器の製造方法。
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