JP5936584B2 - 放射線画像検出装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、放射線撮影に用いられる放射線画像検出装置及び製造方法に関する。
近年、医療分野において、画像診断を行うために、放射線源から被写体（患者）の撮影部位に向けて放射し、撮影部位を透過した放射線（例えば、Ｘ線）を電荷に変換して放射線画像を生成する放射線画像検出装置が用いられている。この放射線画像検出装置には、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式のものと、放射線を一旦可視光に変換し、この可視光を電荷に変換する間接変換方式のものがある。
間接変換方式の放射線画像検出装置は、放射線を吸収して可視光に変換するシンチレータ（蛍光体層）と、可視光を検出して電荷に変換する光電変換パネルとを有する。シンチレータには、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリニウムオキサイドサルファ（ＧＯＳ）が用いられている。光電変換パネルは、ガラス製の絶縁性基板の表面に薄膜トランジスタ及びフォトダイオードがマトリクス状に配列されたものである。
ＣｓＩは、ＧＯＳに比べて製造コストが高いものの、放射線から可視光への変換効率が高く、かつ柱状結晶構造を有し、光ガイド効果により画像データのＳＮ比が向上することから、特にハイエンド向けの放射線画像検出装置のシンチレータとして用いられている。
ＣｓＩをシンチレータとして用いた放射線画像検出装置には、シンチレータを蒸着した蒸着基板と光電変換パネルとを、シンチレータが光電変換パネルに対向するように粘着層を介して貼り付ける貼り付け方式と、シンチレータを光電変換パネルに直接蒸着する直接蒸着方式とが知られている。貼り付け方式は、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルに近接し、この先端部から放出された可視光が効率良く光電変換パネルに入射するため、高解像度の放射線画像が得られる。しかし、貼り付け方式は、蒸着基板が必要であり、製造工程数が多くなるため、高コストである。
一方、直接蒸着方式は、蒸着基板が不要であるので、製造工程数が少なく、低コストである。この直接蒸着方式では、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルとは反対側に配置されるため、放射線画像の画質は、貼り付け方式の場合よりはやや劣るが、シンチレータをＧＯＳで形成する場合よりは優れる。このため、直接蒸着方式は、性能面とコスト面とのバランスが良い。
ＣｓＩは、水分によって溶解する潮解性を有するため、ＣｓＩからなるシンチレータは、防湿性を有するシンチレータ保護膜によって覆われている。例えば、特許文献１記載の放射線画像検出装置は、光電変換パネルに直接蒸着されたシンチレータをホットメルト樹脂からなるシンチレータ保護膜によって覆い、シンチレータ保護膜の周縁部を基板（光電変換パネル）に密着させている。このシンチレータ保護膜の周縁部は、熱を加えた状態で他の部分よりも強く加圧するホットプレスを行うことにより基板に密着されている。
また、特許文献１の放射線画像検出装置の製造方法では、シンチレータをシンチレータ保護膜によって覆う際に、第１及び第２の工程を用いている。第１の工程では、光電変換パネルに直接蒸着されたシンチレータにホットメルト樹脂からなるシート状のシンチレータ保護膜を対面させ、真空貼合装置のダイヤフラムゴムによりシンチレータ保護膜をシンチレータ及び光電変換パネルに密着させている。第２の工程では、加熱加圧装置を用いて、シンチレータ保護膜の周縁部をホットプレスする。
上述したように、特許文献１の放射線画像検出装置の製造方法では、シンチレータをシンチレータ保護膜で被覆するために、真空貼合装置を用いた第１の工程と、加熱加圧装置を用いた第２の工程との２工程が必要であるため、製造に時間がかかるとともに、製造コストが大きい。
そこで、第２の工程を省略して第１の工程のみでシンチレータをシンチレータ保護膜で被覆することが考えられる。しかし、第１の工程のみで、シンチレータをシンチレータ保護膜で被覆するとともに、シンチレータ保護膜の周縁部を基板に密着させようとすると、シンチレータ保護膜の周縁部の密着性を高めるためには、真空貼合装置のダイヤフラムゴムでシンチレータ保護膜の全体をシンチレータに対して強く押圧する必要がある。このとき、シンチレータがシンチレータ保護膜により強く押圧されることになるため、シンチレータが破損する恐れがある。
本発明は、シンチレータを破損させずに被覆するとともに、周縁部が基板に対して高い密着を有するシンチレータ保護膜を容易に形成することができる放射線画像検出装置の製造方法及びその放射線画像検出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線を可視光に変換する平面状のシンチレータと、シンチレータを支持する基板と、シンチレータの表面を覆う被覆部と、シンチレータの周囲で前記基板と密着する周縁部とを有し、表面に凹凸形状を有する平面部材により被覆部及び周縁部がシンチレータ及び基板に密着されることにより、被覆部及び周縁部に凹凸形状が形成されているシンチレータ保護膜と、を備え、シンチレータは複数の柱状結晶を有し、シンチレータ保護膜の凹凸形状は、表面凹凸の凹部の間隔が柱状結晶の柱径よりも大きく、かつ周縁部の幅よりも小さい。
シンチレータ保護膜の凹凸形状は、表面凹凸の凹部に対する凸部の高さが、５μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
シンチレータ保護膜は、粘着剤またはホットメルト樹脂であることが好ましい。
基板は、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルであり、シンチレータは、光電変換パネル上に設けられていることが好ましい。
シンチレータ保護膜は、シンチレータを保護するシンチレータ保護層と、シンチレータ保護層の外側に設けられ、シンチレータから放出される可視光を反射する光反射層と、光反射層の外側に設けられている反射層保護層とを備えることが好ましい。
前記光反射層の凹凸形状は、表面凹凸の凹部の間隔がシンチレータ保護層の平均厚みよりも大きいことが好ましい。
放射線を可視光に変換する平面状のシンチレータを有し、可視光を光電変換して放射線画像を生成する放射線画像検出装置の製造方法であって、基板上に設けられたシンチレータに、シンチレータを被覆する被覆部と、被覆部の周縁で基板に密着される周縁部とを有するシート状のシンチレータ保護膜を対面させ、表面に凹凸形状を有する平面部材により、被覆部及び周縁部をシンチレータ及び基板に密着させて、シンチレータ保護膜に凹凸形状を形成する加圧工程と、を備えている。
平面部材は、独立気泡構造のスポンジであり、シンチレータ保護膜に対し、０．１Ｍｐａ〜０．８Ｍｐａの圧力で加圧することが好ましい。
本発明によれば、シンチレータ保護膜をシンチレータに密着させる際に、シンチレータ保護膜に平面部材の凹凸形状を形成しているので、従来のようにホットプレス部を形成しなくても、周縁部に凹凸形状の凹部が形成される際に加えられる強い力によって、周縁部を基板に密着させることができる。
図１において、Ｘ線画像検出装置１０は、フラットパネル検出器（ＦＰＤ）１１と、支持基板１２と、制御ユニット１３と、これらを収容する筐体１４により構成されている。筐体１４は、Ｘ線の透過性が高く、軽量で耐久性の高い炭素繊維強化樹脂（カーボンファイバー）により一体形成されたモノコック構造である。
筐体１４の１つの側面には開口（図示せず）が形成され、この開口を塞ぐように蓋（図示せず）が取り付けられている。Ｘ線画像検出装置１０の製造時には、この開口からＦＰＤ１１、支持基板１２、制御ユニット１３が筐体１４内に挿入される。
筐体１４の上面１４ａは、Ｘ線源（図示せず）から放射され、被写体（図示せず）を透過したＸ線が照射される照射面である。
Ｘ線画像検出装置１０は、従来のＸ線フィルムカセッテと同様に可搬性を有し、Ｘ線フィルムカセッテに代えて用いることが可能であるため、電子カセッテと称されている。
筐体１４内には、照射面１４ａ側から順に、ＦＰＤ１１、支持基板１２が配置されている。支持基板１２は、信号処理等を行う集積回路（ＩＣ）チップが搭載された回路基板２５（図２参照）を保持しており、筐体１４に固定されている。制御ユニット１３は、筐体１４内の短手方向に沿った一端側に配置されている。
制御ユニット１３は、マイクロコンピュータやバッテリ（いずれも図示せず）を収容している。このマイクロコンピュータは、有線または無線の通信部（図示せず）を介して、Ｘ線源と接続されたコンソール（図示せず）と通信して、ＦＰＤ１１の動作を制御する。
図２において、ＦＰＤ１１は、Ｘ線を可視光に変換する平面状のシンチレータ２０と、この可視光を電荷に変換する光電変換パネル２１を有している。Ｘ線画像検出装置１０は、ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）型であり、光電変換パネル２１は、シンチレータ２０よりＸ線の入射側に配置されている。シンチレータ２０は、光電変換パネル２１を透過したＸ線を吸収して可視光を発生する。光電変換パネル２１は、シンチレータ２０から放出された可視光を受光し、光電変換を行って電荷を生成する。
光電変換パネル２１は、そのＸ線入射側が、ポリイミド等からなる接着層２２を介して筐体１４の照射面１４ａ側に貼り付けられている。光電変換パネル２１の表層には、シンチレータ２０を形成するためのシンチレータ下地膜３８（図４参照）が設けられている。
シンチレータ２０は、光電変換パネル２１の表面２１ａ（シンチレータ下地膜３８の表面）上にタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着することにより形成されている。シンチレータ２０は、複数の柱状結晶２０ａと非柱状結晶層２０ｂとからなり、光電変換パネル２１側に非柱状結晶層２０ｂが形成されている。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂから結晶成長したものであり、非柱状結晶層２０ｂとは反対側に先端部２０ｃを有する。
柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂ上に複数形成されており、各柱状結晶２０ａは、隣接する柱状結晶２０ａと空気層を介して離間している。柱状結晶２０ａは、屈折率が約１．８１と、空気層の屈折率（約１．０）より大きいため、光ガイド効果を備えている。この光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内で発生した可視光の大部分は、発生した柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを介して光電変換パネル２１に入射する。このシンチレータ２０には、柱状結晶２０ａ及び非柱状結晶層２０ｂの潮解を防ぐために、防湿性を有するシンチレータ保護膜２３が設けられている。
支持基板１２は、シンチレータ２０のＸ線入射側とは反対側に配置されている。支持基板１２とシンチレータ２０との間には、隙間が設けられている。支持基板１２は、筐体１４の側部１４ｂにビス等で固着されている。支持基板１２のシンチレータ２０とは反対側の下面１２ａには、回路基板２５が接着剤等を介して固着されている。
回路基板２５と光電変換パネル２１とは、フレキシブルプリント基板２６を介して電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２６は、いわゆるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）ボンディング法により、光電変換パネル２１の端部に設けられた外部端子２１ｂに接続されている。
フレキシブルプリント基板２６には、光電変換パネル２１を駆動するためのゲートドライバ２６ａや、光電変換パネル２１から出力された電荷を電圧信号に変換するチャージアンプ２６ｂが集積回路（ＩＣ）チップとして搭載されている。回路基板２５には、チャージアンプ２６ｂにより変換された電圧信号に基づいて画像データを生成する信号処理部２５ａや、画像データを記憶する画像メモリ２５ｂが搭載されている（図８参照）。
図３は、ＦＰＤ１１を図２のＡ方向のシンチレータ２０側から見た平面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。光電変換パネル２１は、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板３０と、この上に配列された複数の画素３１及び配線３２を有する。絶縁性基板３０は、Ｘ線の透過性を向上させるために、厚みが０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
画素３１は、光電変換素子（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＤ）３３、キャパシタ３４及び薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）３５によって構成されている。ＰＤ３３は、シンチレータ２０により生成された可視光を光電変換して電荷を発生する。キャパシタ３４は、ＰＤ３３とともに電荷を蓄積する。ＴＦＴ３５は、ＰＤ３３及びキャパシタ３４に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である。配線３２は、各画素３１と外部端子２１ｂとに接続されている。配線３２は、ゲートドライバ２６ａのゲート信号をＴＦＴ３５に供給するゲート配線と、ＴＦＴ３５から読み出された電荷をチャージアンプ２６ｂに送るデータ配線とを含む。
絶縁性基板３０上には、画素３１及び配線３２を覆うように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などで形成された画素保護膜３７が設けられている。また、画素保護膜３７の上には、絶縁性基板３０上を平坦にするとともに、シンチレータ２０の密着性を向上させるシンチレータ下地膜３８が設けられている。シンチレータ下地膜３８には、ポリイミド、パラキシリレンなどの耐熱性を有する有機材料が用いられる。シンチレータ下地膜３８の端縁と、外部端子２１ｂに取り付けられたフレキシブルプリント基板２６の端縁上は、水分による配線３２の腐食を防止するために、防湿性を有する封止部材３９により封止されている。
シンチレータ２０は、シンチレータ下地膜３８の上に形成されている。シンチレータ下地膜３８の上には、非柱状結晶層２０ｂが真空蒸着により形成されている。この非柱状結晶層２０ｂは、複数の粒子状の結晶からなり、結晶間の空隙が少ない（空間充填率が高い）ため、シンチレータ下地膜３８との間で高い密着性を有する。非柱状結晶層２０ｂの厚みは、５μｍ程度である。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂを基礎として真空蒸着により結晶成長されたものである。柱状結晶２０ａの柱径Ｄは、その長手方向に沿ってほぼ均一であり、３〜２０μｍ程度である。
シンチレータ２０の周囲には、前述のようにシンチレータ保護膜２３が設けられている。このシンチレータ保護膜２３は、シンチレータ２０の上面及び側面を覆う被覆部２３ａと、シンチレータ２０の周囲で光電変換パネル２１のシンチレータ下地膜３８と密着する周縁部２３ｂとを備えている。周縁部２３ｂの幅Ｗは、光電変換パネル２１に密着してシンチレータ２０を適切に封止するために、例えば２〜１０ｍｍとされている。また、シンチレータ保護膜２３の厚みＴ１は、シンチレータ２０を適切に封止し、かつ被覆する際の破れを防止するために、例えば３０〜１００μｍとされている。
シンチレータ保護膜２３は、防湿性を有する粘着剤あるいはホットメルト樹脂により形成されている。粘着剤としては、例えばパナクリーンＰＤ−Ｒ５（パナック株式会社；「パナクリーン」は登録商標）や、ＤＡＩＴＡＣ ＺＢ７０３２Ｗ（ＤＩＣ株式会社；「ＤＡＩＴＡＣ」は登録商標）など、シート状の粘着剤が用いられる。また、ホットメルト樹脂としては、ポリエスターＳＰ１７０（日本合成化学工業株式会社；「ポリエスター」は登録商標）、ヒロダイン７５８９（ヤスハラケミカル株式会社）、アロンメルトＰＥＳ−１１１ＥＥ（東亜合成株式会社；「アロンメルト」は登録商標）などが用いられる。
シンチレータ保護膜２３は、シンチレータ２０上に設けられる際に、少なくとも表面に凹凸形状を有する平面部材（例えば、独立気泡構造のスポンジ）により、被覆部２３ａ及び周縁部２３ｂがシンチレータ２０及び光電変換パネル２１に密着されている。シンチレータ保護膜２３の被覆部２３ａ及び周縁部２３ｂには、平面部材の凹凸形状に沿うように凹凸形状が形成されている。シンチレータ保護膜２３の凹凸形状のうち、表面凹凸の凹部間の間隔Ｓは、柱状結晶２０ａの柱径Ｄ及び周縁部２３ｂの幅Ｗに対し、「Ｄ≦Ｓ≦Ｗ」となるように設定されており、例えば５００μｍ程度となっている。また、シンチレータ保護膜２３の凹凸形状のうち、表面凹凸の凹部と凸部との間の高さＨは、例えば５〜３０μｍとなっている。
図５に示すように、シンチレータ保護膜２３の表面凹凸の凹部間隔Ｓは、例えばシンチレータ２０を被覆しているシンチレータ保護膜２３から、表面粗さのＪＩＳ規格「ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１」に基づいて基準長さの試料４２を取得し、この試料４２の表面４２ａ（シンチレータ２０と反対側）に形成されている複数の凹部４２ｂ間の間隔Ｓ１〜Ｓｎを測定し、平均値を求めたものである。また、シンチレータ保護膜２３の表面凹凸の高さＨは、同じ試料４２の表面４２ａに形成されている凹部４２ｂと凸部４２ｃとの間の複数の間隔Ｈ１〜Ｈｎを測定し、平均値を求めたものである。なお、凹部間隔Ｓ及び凹凸高さＨは、試料４２から測定した最小値あるいは最大値を用いてもよい。また、凹凸高さＨについては、上述した表面粗さのＪＩＳ規格で規定されている算術平均粗さ、あるいは十点平均粗さによって求めた値を用いてもよい。
本実施形態では、シンチレータ保護膜２３に凹凸形状を形成し、この凹凸形状の表面凹凸の凹部間隔Ｓと、柱状結晶２０ａの柱径Ｄとの関係を「Ｄ≦Ｓ」としているが、仮に「Ｄ＞Ｓ」の関係であると、シンチレータ保護膜２３をシンチレータ２０に対して押圧して被覆する際に、柱状結晶２０ａの各先端部２０ｃに個別に異なる方向に力が加わり、各先端部２０ｃが隣接する柱状結晶２０ａに接触するなどして、破損することが考えられる。本実施形態では、「Ｄ≦Ｓ」の関係としているので、柱状結晶２０ａの各先端部２０ｃにほぼ均一な方向に力が加わるため、柱状結晶２０ａの各先端部２０ｃの破損が防止される。
従来の放射線画像検出装置では、シンチレータ２０をシンチレータ保護膜２３によって被覆した後に、シンチレータ保護膜２３の周縁部２３ｂをホットプレスすることによって、シンチレータ保護膜２３を基板に密着させている。しかしながら、本実施形態では、シンチレータ保護膜２３に凹凸形状を形成し、表面凹凸の凹部間隔Ｓと、周縁部２３ｂの幅Ｗとの関係「Ｓ≦Ｗ」としているので、周縁部２３ｂが光電変換パネル２１対して押圧される力に強弱が生じる。具体的には、「Ｓ≦Ｗ」の関係により、周縁部２３ｂには少なくとも１つの凹部が生じ、この凹部が基板に対して強い力で押圧される。これにより、本実施形態では、ホットプレスを行わずに、周縁部２３ｂを光電変換パネル２１に密着させることができる。
図６は、図４の周縁部２３ｂが設けられている部位のＶＩ−VＩ線に沿う断面を示している。画素保護膜３７の表面には、配線３２の存在により凹凸が生じており、この凹凸を緩和するために平坦化層として機能するシンチレータ下地膜３８を設けているが、シンチレータ下地膜３８の表面も完全に平坦とはならず、若干の凹凸を有する。そのような表面上にシンチレータ保護膜２３を形成しても、図７に示すように、シンチレータ下地膜３８の凹凸にシンチレータ保護膜２３が十分に追従せず、シンチレータ下地膜３８とシンチレータ保護膜２３との間に若干の隙間４５が生じることがある。従来は、この隙間４５を生じさせないためにホットプレスを行っていた。しかし、本実施形態によれば、図６に示すように、ホットプレスを行わなくても、シンチレータ下地膜３８とシンチレータ保護膜２３とが密着し、両者の間に隙間４５は生じ難い。
図８において、画素３１は、絶縁性基板３０上に２次元マトリクス状に配列されている。各画素３１には、前述のように、ＰＤ３３、キャパシタ３４ａ及びＴＦＴ３５が含まれている。各画素３１は、配線３２であるゲート配線４８とデータ配線４９とに接続されている。ゲート配線４８は、行方向に延在し、列方向に複数配列されている。データ配線４９は、列方向に延在し、ゲート配線４８と交わるように、行方向に複数配列されている。ゲート配線４８は、ＴＦＴ３５のゲート電極に接続されている。データ配線４９は、ＴＦＴ３５のドレイン電極に接続されている。
ゲート配線４８の一端は、ゲートドライバ２６ａに接続されている。データ配線４９の一端は、チャージアンプ２６ｂに接続されている。ゲートドライバ２６ａは、各ゲート配線４８に順にゲート駆動信号を与え、各ゲート配線４８に接続されたＴＦＴ３５をオンさせる。ＴＦＴ３５がオンすると、ＰＤ３３及びキャパシタ３４に蓄積された電荷がデータ配線４９に出力される。
チャージアンプ２６ｂは、データ配線４９に出力された電荷を積算して電圧信号に変換する。信号処理部２５ａは、チャージアンプ２６ｂから出力された電圧信号にＡ／Ｄ変換やゲイン補正処理等を施して画像データを生成する。画像メモリ２５ｂは、フラッシュメモリなどからなり、信号処理部２５ａにより生成された画像データを記憶する。画像メモリ２５ｂに記憶された画像データは、有線や無線の通信部（図示せず）を介して外部に読み出し可能である。
次に、Ｘ線画像検出装置１０の製造方法のうち、シンチレータ２０をシンチレータ保護膜２３によって被覆する工程について説明する。図９に示す貼合せ装置５２は、シンチレータ２０を、粘着材からなるシンチレータ保護膜２３によって被覆する装置である。貼合せ装置５２は、シンチレータ２０が下を向くように、光電変換パネル２１をエア吸引などによって保持する上側ステージ５３と、上側ステージ５３の下方に配置された下側ステージ５４と、下側ステージ５４の上面に設けられた板状の平面部材５５とを備えている。
平面部材５５は、少なくとも表面に凹凸形状を有する弾性材により構成されている。この弾性材としては、独立気泡構造のスポンジ、発砲樹脂、ゴム、ゲルなどが挙げられる。さらにこの中では、独立気泡構造のスポンジが好ましい。
独立気泡構造のスポンジは、多数の気泡により、表面に微小な凹凸形状が最初から形成されているため、シンチレータ保護膜２３に対する凹凸形状の形成にそのまま利用することができる。また、独立気泡構造のスポンジは、各気泡が接続されている連続気泡構造のスポンジとは異なり、各気泡が他の気泡と接続せずに独立しているため、シンチレータ保護膜２３を適切な加圧力で加圧できる弾力性と、加圧後に適切に元の形状に戻る復元性とを得ることができる。
なお、独立気泡構造のスポンジは多種存在するが、シンチレータ保護膜２３の被覆には、ゴムスポンジが好ましく、耐熱性及び耐候性に優れ、長期間の使用が可能なフッ素ゴムスポンジがより好ましい。フッ素ゴムスポンジとしては、ＦＲ−２００、ＦＲ−３５０（サンポリマー株式会社）、ＦＲ３３５、ＦＲ２３５（タイガースポリマー株式会社）、ＦＳＢ７３５Ｎ(クレハエラストマー株式会社）などを用いることができる。
平面部材５５として、独立気泡構造のスポンジを用いた場合の厚みは、例えば１〜１０ｍｍが好ましく、より好ましくはシンチレータ２０の厚みの１０倍程度である。したがって、例えばシンチレータ２０の厚みが５００μｍである場合には、平面部材５５の厚みは、その１０倍の５ｍｍ程度が好ましい。
貼合せ装置５２は、上側ステージ５３で光電変換パネル２１が保持され、平面部材５５の上にシート状のシンチレータ保護膜２３が載置されると、図１０に示すように、図示しない昇降機構によって下側ステージ５４を上側ステージ５３に向けて上昇させる。平面部材５５は、シンチレータ２０及び光電変換パネル２１の形状に合わせて変形し、シンチレータ保護膜２３をシンチレータ２０及び光電変換パネル２１に均等の力で押圧する。これにより、シンチレータ保護膜２３の被覆部２３ａ及び周縁部２３ｂがシンチレータ２０及び光電変換パネル２１に密着され、平面部材５５の表面の凹凸形状がシンチレータ保護膜２３に形成される。なお、独立気泡構造のスポンジを用いた平面部材５５の加圧圧力は、０．１Ｍｐａ〜０．８Ｍｐａ程度が好ましい。
上述したように、シンチレータ保護膜２３の表面凹凸の凹部間隔Ｓと、柱状結晶２０ａの柱径Ｄとの関係を「Ｄ≦Ｓ」としているので、柱状結晶２０ａの各先端部２０ｃにほぼ均一な方向に力が加わるため、柱状結晶２０ａの各先端部２０ｃの破損が防止される。また、シンチレータ保護膜２３の表面凹凸の凹部間隔Ｓと、周縁部２３ｂの幅Ｗとの関係「Ｓ≦Ｗ」としているので、周縁部２３ｂは少なくとも１つの凹部の位置で基板に対して強い力で押圧されため、ホットプレスを行わずに、周縁部２３ｂを光電変換パネル２１に密着させることができる。したがって、シンチレータ下地膜３８とシンチレータ保護膜２３との間には、隙間が生じ難い。
シンチレータ保護膜２３の形成後、下側ステージ５４は、図示しない昇降機構により下降される。シンチレータ２０がシンチレータ保護膜２３により被覆された光電変換パネル２１は、下側ステージ５４の下降後に、上側ステージ５３から取り出される。
なお、ホットメルト樹脂からなるシンチレータ保護膜２３によってシンチレータ２０を被覆する場合には、貼合せ装置５２の上側ステージ５３及び下側ステージ５４にヒーターを組み込めばよい。そして、ヒーターによってシンチレータ保護膜２３を加熱して溶融させてから、平面部材５５によってシンチレータ保護膜２３をシンチレータ２０に貼り合わせる。シンチレータ保護膜２３とシンチレータ２０の貼り合せ後、ヒーターの加熱を停止させてシンチレータ保護膜２３を固化させる。これにより、シンチレータ保護膜２３は、シンチレータ２０及び光電変換パネル２１に密着される。
以上のように、貼合せ装置５２を用いた１つの工程で、シンチレータ２０を破損させずに被覆部２３ａでシンチレータ２０を被覆し、かつ周縁部２３ｂが光電変換パネル２１に対して高い密着を有するようにシンチレータ保護膜２３が形成される。
次に、Ｘ線画像検出装置１０の作用を説明する。まず、Ｘ線源からＸ線が被写体に向けて射出される。被写体を透過して被写体のＸ線画像を担持したＸ線が光電変換パネル２１の側からＸ線画像検出装置１０に入射する。Ｘ線画像検出装置１０に入射したＸ線は、光電変換パネル２１を透過してシンチレータ２０に入射する。
シンチレータ２０は、入射したＸ線を吸収して可視光を発生する。シンチレータ２０での可視光の発生は、主に、柱状結晶２０ａ内の非柱状結晶層２０ｂ側で生じる。柱状結晶２０ａ内で発生した可視光は、光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを通過して光電変換パネル２１に入射する。
光電変換パネル２１に入射した可視光は、画素３１毎にＰＤ３３により電荷に変換され、ＰＤ３３及びキャパシタ３４に電荷が蓄積される。Ｘ線源からのＸ線照射が終了すると、ゲートドライバ２６ａにより、ゲート配線４８を介してＴＦＴ３５のゲート電極に順にゲート駆動信号が印加される。これにより、行方向に並んだＴＦＴ３５が列方向に順にオンとなり、オンとなったＴＦＴ３５を介してＰＤ３３及びキャパシタ３４に蓄積された電荷がデータ配線４９に出力される。
データ配線４９に出力された電荷は、チャージアンプ２６ｂにより電圧信号に変換されて信号処理部２５ａに入力される。信号処理部２５ａにより、全画素３１分の電圧信号に基づいて画像データが生成され、画像メモリ２５ｂに記憶される。
以上のようにＸ線撮影に使用されるＸ線画像検出装置１０では、シンチレータ保護膜２３がシンチレータ２０を覆っているため、シンチレータ２０が潮解することはない。また、シンチレータ保護膜２３の周縁部２３ｂは、表面に凹凸形状を有する平面部材５５によって光電変換パネル２１に密着されているため、周縁部２３ｂが光電変換パネル２１から簡単に剥がれることもない。さらに、シンチレータ保護膜２３をシンチレータ２０に貼り合わせる際に、表面に凹凸形状を有する平面部材５５によってシンチレータ保護膜２３を密着させているので、シンチレータ２０の柱状結晶２０ａの破損が防止される。
上記実施形態では、１層のシンチレータ保護膜２３によりシンチレータ２０を覆う例について説明したが、図１１に示すように、シンチレータ２０を覆うシンチレータ保護層６０の上に、シンチレータ２０で生成された可視光を光電変換パネル２１に向けて反射する反射層６１と、反射層保護層６２とを備えるシンチレータ保護膜６３を用いてもよい。シンチレータ保護層６０は、上記実施形態のシンチレータ保護膜２３と同様に、粘着材またはホットメルト樹脂によって形成されており、その平均厚みＴ２は、例えば３０〜１００μｍである。なお、シンチレータ保護層６０は、可視光を透過させる必要があるため、透明度の高い粘着材またはホットメルト樹脂を用いるのが好ましい。反射層６１は、例えばアルミニウムで形成されており、その厚みは５〜５０μｍである。反射層保護層６２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やナイロンで形成されており、１０〜１００μｍである。
シンチレータ保護膜６３は、上記実施形態のシンチレータ保護膜２３と同様に、表面に凹凸形状が設けられた平面部材５５を備える貼合せ装置５２によって、シンチレータ２０を被覆する。したがって、シンチレータ保護膜６３は、シンチレータ保護層６０だけでなく、反射層６１及び反射層保護層６２にも平面部材５５の凹凸形状が形成される。本実施形態のシンチレータ保護膜６３は、反射層６１に形成されている凹凸形状の表面側の凹部間隔ＲＳと、シンチレータ保護層６０の平均厚みＴ２との関係が、「Ｔ２≦ＲＳ」とされている。これにより、反射層６１の凹凸形状が極端に細かくなることはないため、反射層６１による可視光の乱反射を防止することができる。凹部間隔ＲＳ及び平均厚みＴ２は、上記実施形態と同様に、シンチレータ保護膜６３から試料を取得し、この試料を測定することにより得ることができる。
なお、シンチレータ保護膜６３は、シンチレータ保護層６０の凹凸形状の凹部間隔Ｓ、と、周縁部６３ｂの幅Ｗと、柱状結晶２０ａの柱径Ｄとの関係も、上記実施形態と同様に「Ｄ≦Ｓ≦Ｗ」となっている。したがって、シンチレータ保護膜６３によるシンチレータ２０の被覆時に、柱状結晶２０ａが破損することはない。また、シンチレータ保護膜６３は、ホットプレスを行わなくても、シンチレータ保護膜６３の周縁部６３ｂを光電変換パネル２１に密着させることができる。
なお、特許請求の範囲に記載の「シンチレータを支持する基板」は、本実施形態では、光電変換パネル２１に対応している。本実施形態では、光電変換パネル２１の表層に設けられたシンチレータ下地膜３８上にシンチレータ２０を設けているが、シンチレータ下地膜３８を省略することも可能である。
また、上記各実施形態では、光電変換パネル２１に直接蒸着されたシンチレータ２０を例に説明したが、本発明は、蒸着用基板に蒸着された後で光電変換パネル２１に貼り合わされる、貼合せタイプのシンチレータにも適用可能である。この貼合せタイプのシンチレータに本発明を適用する場合には、シンチレータ保護膜の周縁部を蒸着基板に密着させる。
また、上記各実施形態では、ＣｓＩを用いたシンチレータ２０を例に説明したが、本発明は、ＧＯＳなどの柱状結晶化しないシンチレータにも適用可能である。
また、上記各実施形態では、光電変換パネル２１がシンチレータ２０よりもＸ線の入射側に配置されたＩＳＳ型のＸ線画像検出装置１０を例に説明したが、本発明は、シンチレータ２０が光電変換パネル２１よりもＸ線の入射側に配置されているＰＳＳ（Penetration Side Sampling）型のＸ線画像検出装置にも適用可能である。
また、上記実施形態では、放射線としてＸ線を用いているが、γ線やα線等、Ｘ線以外の放射線を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、可搬型の放射線画像検出装置である電子カセッテを例に挙げて本発明を説明しているが、本発明は、立位型や臥位型の放射線画像検出装置や、マンモグラフィ装置等にも適用可能である。
１０ Ｘ線画像検出装置
２０ シンチレータ
２０ａ 柱状結晶
２０ｂ 非柱状結晶層
２１ 光電変換パネル
２３ シンチレータ保護膜
２３ａ 被覆部
２３ｂ 周縁部
２０ シンチレータ
２０ａ 柱状結晶
２０ｂ 非柱状結晶層
２１ 光電変換パネル
２３ シンチレータ保護膜
２３ａ 被覆部
２３ｂ 周縁部
Claims (9)
- 放射線を可視光に変換する平面状のシンチレータと、
前記シンチレータを支持する基板と、
前記シンチレータの表面を覆う被覆部と、前記シンチレータの周囲で前記基板と密着する周縁部とを有し、表面に凹凸形状を有する平面部材により前記被覆部及び前記周縁部が前記シンチレータ及び前記基板に密着されることにより、前記被覆部及び前記周縁部に前記凹凸形状が形成されたシンチレータ保護膜と、
を備え、
前記シンチレータは複数の柱状結晶を有し、
前記シンチレータ保護膜の前記凹凸形状は、表面凹凸の凹部の間隔が前記柱状結晶の柱径よりも大きく、かつ前記周縁部の幅よりも小さい放射線画像検出装置。 - 前記シンチレータ保護膜の前記凹凸形状は、表面凹凸の凹部に対する凸部の高さが、５μｍ〜３０μｍである請求項１に記載の放射線画像検出装置。
- 前記シンチレータ保護膜は、粘着剤またはホットメルト樹脂である請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
- 前記基板は、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルであり、前記シンチレータは、前記光電変換パネル上に設けられている請求項１〜３いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
- 前記シンチレータ保護膜は、前記シンチレータを保護するシンチレータ保護層と、前記シンチレータ保護層の外側に設けられ、前記シンチレータから放出される可視光を反射する光反射層と、前記光反射層の外側に設けられている反射層保護層とを備える請求項１〜４いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
- 前記光反射層の前記凹凸形状は、表面凹凸の凹部の間隔が前記シンチレータ保護層の平均厚みよりも大きい請求項５に記載の放射線画像検出装置。
- 放射線を可視光に変換する平面状のシンチレータと、
前記シンチレータを支持する基板と、
前記シンチレータの表面を覆う被覆部と、前記シンチレータの周囲で前記基板と密着する周縁部とを有し、表面に凹凸形状を有する平面部材により前記被覆部及び前記周縁部が前記シンチレータ及び前記基板に密着されることにより、前記被覆部及び前記周縁部に前記凹凸形状が形成されたシンチレータ保護膜と、
を備え、
前記シンチレータ保護膜は、前記シンチレータを保護するシンチレータ保護層と、前記シンチレータ保護層の外側に設けられ、前記シンチレータから放出される可視光を反射する光反射層と、前記光反射層の外側に設けられている反射層保護層とを備え、
前記光反射層の前記凹凸形状は、表面凹凸の凹部の間隔が前記シンチレータ保護層の平均厚みよりも大きい放射線画像検出装置。 - 放射線を可視光に変換する平面状のシンチレータを有し、前記可視光を光電変換して放射線画像を生成する放射線画像検出装置の製造方法であって、
基板上に前記シンチレータを設け、
前記シンチレータを被覆する被覆部と、前記被覆部の周縁で前記基板に密着される周縁部とを有するシート状のシンチレータ保護膜を前記シンチレータに対面させ、
表面に凹凸形状を有する平面部材により、前記被覆部及び前記周縁部を前記シンチレータ及び前記基板に密着させて、前記シンチレータ保護膜に凹凸形状を形成する放射線画像検出装置の製造方法。 - 前記平面部材は、独立気泡構造のスポンジであり、前記シンチレータ保護膜に対し、０．１Ｍｐａ〜０．８Ｍｐａの圧力で加圧する請求項８に記載の放射線画像検出装置の製造方法。
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