JP6133059B2 - シンチレータパネルの製造方法、シンチレータパネル、及び放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、シンチレータパネルの製造方法、シンチレータパネル、及び放射線検出器に関するものである。

従来、二次元光センサの画素毎に独立したシンチレータを備える装置が知られている。例えば、特許文献１には、基板に複数の画素が形成された光検出パネルを備え、光検出パネル上には複数の画素の少なくとも１つの画素ごとに複数の凸状パターンが形成され、複数の凸状パターンの上面にはシンチレータの柱状結晶がそれぞれ結晶成長されている放射線検出装置が記載されている。

また、特許文献２には、二次元的に配列した複数の画素単位を備え、この画素単位のそれぞれが、所定の入力面から入射したＸ線を光に変換するシンチレータ部を有し、隣接する画素単位のシンチレータ部同士間に、シンチレータ部同士が連続しない中断領域を設けたＸ線平面検出器が記載されている。この中断領域は、シンチレータ層にレーザ光を照射してシンチレータ層の全幅にわたる溝を形成することによって形成されている。特許文献３には、レーザアブレーションによって形成された溝により、光学的に独立した画素に分割されたシンチレータ層を備えるＸ線イメージング装置が記載されている。

特許第２５４７９０８号公報 特開２００３−１６７０６０号公報 米国特許第６９２１９０９号明細書

特許文献１、２に記載の装置では、二次元光センサの画素毎に独立したシンチレータを形成することにより、二次元光センサの全面にシンチレータを形成する場合と比較して、シンチレータ部でのクロストークに起因したＭＴＦの低下の抑制等を図っている。

ところで、シンチレータパネルの感度特性を向上させるために、シンチレータの膜厚を大きくすることが要請される場合がある。しかしながら、シンチレータの柱状結晶は、その柱径が結晶成長の基点から離れるにつれて拡大するように成長する性質があるため、特許文献１に記載の放射線検出装置のように、凸状パターンの上面にシンチレータを結晶成長させた場合には、シンチレータの膜厚が大きくなると、隣接するシンチレータ同士が接触してしまうおそれがある。シンチレータの独立性を保つためには凸状パターンの形成ピッチを大きくすることが考えられるが、この場合には開口率が低下してしまう。一方、特許文献２に記載のＸ線平面検出器では、シンチレータ層の全厚にわたる溝を形成することから、レーザ光の照射によって生じるシンチレータの柱状結晶の劣化がシンチレータ層の全厚に及んでしまい、輝度低下が大きくなるおそれがある。更に、特許文献３に記載されているように、レーザアブレーションによって厚膜のシンチレータ層を加工する場合、シンチレータ層のレーザ光入射部分がレーザ光加工先端部分よりも広範囲にわたって加工される結果、レーザ光によって形成される溝がくさび形状になる傾向にある。このため、シンチレータ層の厚みが増すほどレーザ光入射部分の加工範囲が広がるので、必要な溝幅以上にシンチレータ層が失われてＸ線吸収性能が低下してしまうおそれがある。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、結晶の劣化を抑制しつつ厚膜化が可能なシンチレータパネルの製造方法、シンチレータパネル、及び放射線検出器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、本発明に係るシンチレータパネルの製造方法は、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルの製造方法であって、表面及び裏面を有する基板の表面上に、裏面から表面に向かう所定の方向に突出する複数の凸部と、凸部によって規定される凹部とを形成する第１の工程と、シンチレータ材料の柱状結晶を結晶成長させることにより、基板の凸部のそれぞれから所定の方向に沿って延びる第１のシンチレータ部を形成する第２の工程と、凹部に沿ってレーザ光を走査することによって、互いに隣接する凸部から延びる第１のシンチレータ部同士の接触部分にレーザ光を照射し、互いに隣接する凸部から延びる第１のシンチレータ部同士を互いに分離する第３の工程と、を含む、ことを特徴とする。

このシンチレータパネルの製造方法では、シンチレータ材料の柱状結晶を結晶成長させることにより、基板の凸部のそれぞれから所定の方向に沿って延びる第１のシンチレータ部を形成している。このため、第１のシンチレータ部は、例えば、凸部の上面を基点とする所定の高さまでは互いに分離した状態で形成されると共に、所定の高さ以上では、凹部上で互いに接触した状態で形成される。したがって、凹部に沿ってレーザ光を走査することによって、第１のシンチレータ部同士の接触部分にレーザ光を照射して第１シンチレータ同士を互いに分離すれば、厚膜化された第１のシンチレータ部が得られる。また、この第１のシンチレータ部の分離に際して、その接触部分のみにレーザ光を照射すればよいので、結晶の劣化を抑制することができる。更に、レーザ加工によって形成される溝幅が、クロストーク抑制に必要な溝幅よりも大きくなることを抑制できる。

本発明に係るシンチレータパネルの製造方法においては、第３の工程よりも前に、基板の凹部の底面上に第２のシンチレータ部を形成する第４の工程を更に含むものとすることができる。この場合、凹部の底面上に形成される第２のシンチレータ部が保護膜として機能するため、レーザ光を照射する際に基板上に設けられる配線等の破損を防止することができる。

本発明に係るシンチレータパネルの製造方法においては、第１の工程においては、基板の表面上に二次元状に配列されるように凸部を形成することによって、基板の表面上に格子状に規定される凹部を形成し、第４の工程においては、凹部の交差領域における第２のシンチレータ部の厚さを、交差領域を除く位置における第２のシンチレータ部の厚さよりも大きくすることができる。この場合、レーザ光を格子状の凹部に沿って走査したときに、２回レーザ光が照射される凹部の交差領域において、相対的に厚さの大きな第２のシンチレータ部が保護膜として機能するので、基板上に設けられる配線等の破損をより確実に防止することができる。

シンチレータパネルは、放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、表面及び裏面を有すると共に、裏面から表面に向かう所定の方向に表面から突出する複数の凸部と、凸部によって規定される凹部とが形成された基板と、凸部のそれぞれから所定の方向に沿って延びると共に、互いに分離した複数の第１のシンチレータ部と、を備え、第１のシンチレータ部は、それぞれ、凸部上に複数の柱状結晶を結晶成長させることにより形成され、第１のシンチレータ部を構成する柱状結晶は、凹部の底面上の少なくとも一部において、レーザ光の照射により互いに融着している、ことを特徴とする。

このシンチレータパネルでは、複数の柱状結晶が互いに融着される範囲が凹部の底面上の少なくとも一部に限られているため、結晶の劣化が少ない。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、基板の凹部の底面上に形成された第２のシンチレータ部を更に備えるものとすることができる。この場合、その製造時において、例えば凹部に沿ってレーザ光を走査して第１のシンチレータ部同士を分離する際に、凹部の底面上に形成された第２のシンチレータ部が保護膜として機能するので、基板上に設けられる配線等の破損を防止することができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、凸部は、基板の表面上に二次元状に配列されており、凹部は基板の表面上において凸部によって格子状に規定されており、凹部の交差領域における第２のシンチレータ部の厚さは、交差領域を除く位置における第２のシンチレータ部の厚さよりも大きくすることができる。この場合、上述したように、その製造時において、例えば凹部に沿ってレーザ光を走査して第１のシンチレータ部同士を分離する際に、２回レーザ光が照射される交差領域において、相対的に厚さの大きな第２のシンチレータ部が保護膜として機能することにより、基板を十分に保護することができる。

シンチレータパネルにおいては、第２のシンチレータ部の少なくとも一部は、レーザ光の照射により溶融した後に固形化しているものとすることができる。

放射線検出器は、上述したシンチレータパネルを備え、基板は、第１のシンチレータ部に光学的に結合されるように配列された複数の光電変換素子を有するセンサパネルである、ことを特徴とする。この放射線検出器は、上述したように結晶の劣化を抑制しつつ厚膜化が可能なシンチレータパネルを備えるので、ＭＴＦ等の特性を向上することができる。特に、基板が光電変換素子を含むセンサパネルであるので、その光電変換素子上に直接凸部を形成し、その凸部の上にシンチレータ部を形成することができる。このため、別途用意したシンチレータパネルとセンサパネルとを張り合わせる必要がない。

本発明によれば、結晶の劣化を抑制しつつ厚膜化が可能なシンチレータパネルの製造方法、シンチレータパネル、及び放射線検出器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの斜視図である。 図１に示されたシンチレータパネルの部分的な平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの製造手順を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの製造手順を示す部分的な平面図である。 本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの製造手順を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの製造手順を示す部分的な平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの製造方法及びこの製造方法により製造されたシンチレータパネルについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下の実施形態に係るシンチレータパネルは、入射したＸ線等の放射線Ｒを可視光等のシンチレーション光に変換するためのものであり、例えば、マンモグラフィー装置、胸部検査装置、ＣＴ装置、歯科口内撮影装置、及び、放射線カメラ等において、放射線イメージング用のデバイスとして用いることができる。

まず、本実施形態に係るシンチレータパネルについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシンチレータパネルの斜視図である。図２は、図１に示されたシンチレータパネルの部分的な平面図である。図３は、図２に示されたシンチレータパネルのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図２に示されたシンチレータパネルのＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図１〜４に示されるように、シンチレータパネル１は、矩形状の基板１０を備えている。

基板１０は、互いに対向する表面１０ａ及び裏面１０ｂを有する。基板１０は、表面１０ａに形成された凹凸パターンＰａを有している。基板１０の材料としては、例えば、ＡｌやＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属、ポリイミドやポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルム、アモルファスカーボンや炭素繊維強化プラスチック等のカーボン系材料、ＦＯＰ（ファイバオプティックプレート：直径が数ミクロンの多数の光ファイバを束ねた光学デバイス（例えば、浜松ホトニクス社製J5734））等を用いることができる。凹凸パターンＰａの材料としては、例えば、エポキシ系樹（日本化薬（株）製ＫＭＰＲやＳＵ−８等）といった高アスペクトレジスト、シリコン、及び、ガラス等を用いることができる。

特に、凹凸パターンＰａを構成する凸部の材料は、後述するシンチレータ部２０で生じるシンチレーション光に対して透過性を有する材料とすることができ、その場合、基板１０の裏面１０ｂ側においてシンチレータパネル１と光電変換素子を有するセンサパネルとを張り合わせて放射線検出器を構成することもできる。また、凹凸パターンＰａは、いずれも後述するシンチレータ部２０と同一のシンチレータ材料（例えば、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム））により構成することができる。

凹凸パターンＰａは、複数の凸部１１と、凸部１１によって規定された凹部１２とによって形成されている。つまり、基板１０の表面１０ａには、複数の凸部１１と凹部１２とが形成されている。凸部１１のそれぞれは、基板１０の裏面１０ｂから表面１０ａに向かう所定の方向（ここでは、放射線Ｒの入射方向、及び、基板１０の表面１０ａや裏面１０ｂに直交する方向）に沿って表面１０ａから突出している。凸部１１のそれぞれは、直方体状に形成されている。凸部１１は、基板１０に平行であって互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿って、基板１０の表面１０ａ上に二次元アレイ状に周期的に配列されている。したがって、凸部１１によって規定される凹部１２は、平面視で矩形の格子状を呈する溝である。以下では、凹部１２のＸ軸方向に延びる領域とＹ軸方向に延びる領域とが交差する領域を交差領域Ｃという。

このような凹凸パターンＰａの各寸法は、例えば、凸部１１のピッチ（凸部１１の形成周期）Ｐを１２７μｍ程度とした場合には凹部１２の幅（溝幅）Ｗを４５〜２００μｍ程度とし、凸部１１のピッチＰを２００μｍ程度とした場合には凹部１２の幅Ｗを５０μｍ〜７０μｍ程度とすることができる。また、凸部１１の高さＨは、２．５μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。特に、本実施形態においては、凸部１１のピッチＰを２００μｍ程度とし、凹部１２の幅Ｗを７０μｍ程度とし、凸部１１の高さＨを１５μｍ程度としている。

シンチレータパネル１は、凸部１１のそれぞれの上に形成された複数のシンチレータ部（第１のシンチレータ部）２０と、凹部１２内に形成されたシンチレータ部（第２のシンチレータ部）３０,３０ａとを備えている。シンチレータ部２０同士は互いに離間している（すなわち、シンチレータパネル１は、分離型シンチレータ部を有している）。シンチレータ部２０は、例えばＣｓＩ（ヨウ化セシウム）といった柱状結晶を形成するシンチレータ材料により形成することができる。シンチレータ部２０の高さ（シンチレータ膜厚）Ｔは、例えば、１００μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。

シンチレータ部２０は、凸部１１のそれぞれから所定の方向に沿って延びると共に、互いに分離している。シンチレータ部２０は、第１の部分２１と、第２の部分２２とを有する。第１の部分２１は、平面視において、凸部１１の形状に対応するように矩形状を呈している。第２の部分２２は、平面視において、第１の部分２１の側部を覆うように矩形環状を呈している。第１の部分２１は、凸部１１の上面１１ａから放射線Ｒの入射方向（基板１０に対して略垂直な方向）に沿って延在している。より具体的には、第１の部分２１は、凸部１１の上面１１ａから放射線Ｒの入射方向に沿って結晶成長して形成されたシンチレータ材料の複数の柱状結晶Ｃ１から構成されている。

第２の部分２２は、凸部１１の側面１１ｂから放射線Ｒの入射方向に沿って延在して第１の部分２１と接触している。第２の部分２２は、凸部１１の側面１１ｂから側方に張り出すように形成され、凹部１２の底面上に位置している。第２の部分２２は、第１の部分２１と一体的に形成されている（第１の部分２１と接合されている）。より具体的には、第２の部分２２は、凸部１１の側面１１ｂから放射線Ｒの入射方向（基板１０に対して略垂直な方向）に交差する方向（所定の方向に交差する方向）に沿って結晶成長して形成されたシンチレータ材料の複数の柱状結晶Ｃ２から構成されており、全体として放射線Ｒの入射方向に沿って延びている。柱状結晶Ｃ２は、凸部１１の側面１１ｂの全体に形成されている。

第１の部分２１を構成する柱状結晶Ｃ１は、凸部１１の上面１１ａから離れるにつれて拡径するテーパ状を呈している。つまり、柱状結晶Ｃ１の柱径は、凸部１１の上面１１ａから離れるにつれて（すなわち、上面１１ａ側の基端部から反対側の先端部に向けて）拡大している。第２の部分２２を構成する柱状結晶Ｃ２は、凸部１１の側面１１ｂから離れるにつれて拡径するテーパ状を呈している。つまり、柱状結晶Ｃ２の柱径は、凸部１１の側面１１ｂから離れるにつれて（すなわち、側面１１ｂ側の基端部から反対側の先端部に向けて）拡径している。

特に、柱状結晶Ｃ２の柱径の拡大率は、柱状結晶Ｃ１の柱径Ｒ１の拡大率よりも大きい。したがって、例えばそれぞれの先端部において、柱状結晶Ｃ１の柱径よりも柱状結晶Ｃ２の柱径の方が相対的に大きくなる。なお、上述した凸部１１の高さＨは、少なくとも第１の部分２１を構成する柱状結晶Ｃ１及び第２の部分２２を構成する柱状結晶Ｃ２の基端部における柱径よりも大きい。したがって、凸部１１の上面１１ａ上又は側面１１ｂ上には、複数の柱状結晶Ｃ１又は柱状結晶Ｃ２が形成されている。

第２の部分２２は、上部２２ａと下部２２ｂとを有している。上部２２ａは、第２部分２２のうち、シンチレータ部２０の高さ方向の途中位置である高さＴ１よりも先端側を構成する部分である。下部２２ｂは、第２部分２２のうち、高さＴ１よりも基端側を構成する部分である。上部２２ａの先端側の一部は、融着部２２ｃとされている。融着部２２ｃは、複数のシンチレータ部２０を互いに分離するために照射されるレーザ光によって形成される領域であり、上部２２ａの外側面に形成されている。互いに隣接するシンチレータ部２０において、融着部２２ｃは、互いに離間している。また、互いに隣接するシンチレータ部２０の下部２２ｂは、互いに離間している。融着部２２ｃにおいては、複数の柱状結晶Ｃ２が互いに融着しており、柱状構造が崩れている。また、融着部２２ｃにおいては、レーザ光の照射により柱状結晶Ｃ２の先端部が潰れている。

このように、複数のシンチレータ部２０は、レーザ光の照射により互いに分離されており、互いに隣接するシンチレータ部２０の間には隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは、互いに隣接するシンチレータ部２０及び凹部１２の底面によって画成されている。隙間Ｓは、隙間Ｓを介して対向する上部２２ａの間において間隔Ｄ１を有しており、隙間Ｓを介して対向する下部２２ｂの間において間隔Ｄ１よりも広い間隔Ｄ２を有している。ただし隙間Ｓは、レーザ光入射位置（シンチレータ部２０の先端部の間の位置）Ａにおいて、シンチレータ部２０の先端部に向かうにつれて間隔が広くなるくさび型形状を呈している。つまり、隙間Ｓは、全体として高さ方向の途中位置（隙間Ｓを介して対向する上部２２ａの間の位置）が窄んだ砂時計形状を呈している。

シンチレータ部３０,３０ａは、凹部１２内において、特に凹部１２の底面１２ａ上に形成されている。シンチレータ部３０は、平面視で格子状の凹部１２のうち格子点に対応する領域とは異なる領域内、つまり凹部１２の交差領域Ｃを除いた領域に形成されている。シンチレータ部３０ａは、平面視で格子状の凹部１２のうち格子点に対応する領域内、すなわち凹部１２の交差領域Ｃに形成されている。シンチレータ部３０,３０ａは、凹部１２の全体にわたって一体に形成されている。シンチレータ部３０の高さＨ１は、凸部１１の高さＨよりも低くなるように形成されている。また、シンチレータ部３０ａの高さＨ２は、凸部１１の高さＨよりも高くなるように形成されている。つまり、シンチレータ部３０ａの厚さは、シンチレータ部３０の厚さよりも大きく形成されている。シンチレータ部３０,３０ａは、後述するレーザ光の照射から基板１０を保護する保護膜として機能する。

シンチレータ部３０,３０ａは、シンチレータ部２０の第１の部分２１及び第２の部分２２と同様に、ＣｓＩといったシンチレータ材料の複数の柱状結晶により構成されている。シンチレータ部３０,３０ａを構成する各柱状結晶は、凹部１２の底面１２ａから放射線Ｒの入射方向に沿って結晶成長されて形成されている。シンチレータ部３０は、凹部１２の隅（凸部１１の側面１１ｂと凹部１２の底面１２ａとの接続部分）から凹部１２の幅方向の中心に向かって厚みが増すような凸状（断面略三角形状）を呈している。シンチレータ部３０ａは、凹部１２の交差領域Ｃの中心点において最も厚く、この中心点から離れるについて厚みが減るような凸状（略円錐形状）を呈している。なお、シンチレータ部３０,３０ａは、凸部１１の側面１１ｂから延びる第２の部分２２の柱状結晶Ｃ２を凹部１２の底面１２ａ側から支えるように、第２の部分２２と接触していてもよい。因みに、第２の部分２２におけるシンチレータ部３０と接触している部分の柱状結晶の柱径は、第１の部分２１の柱状結晶Ｃ１の柱径Ｒ１よりも小さい。シンチレータ部３０，３０ａは、その一部又は全体がレーザ光の照射により溶融した後に固形化していてもよい。

次に、図５〜８を参照して、シンチレータパネル１の製造方法について説明する。まず、基板１０の表面１０ａ上に、複数の凸部１１と、凸部１１によって規定される凹部１２とを形成する（第１の工程）。この凹凸パターンＰａの形成に際しては、基板１０の元となる基材を用意し、図５に示されるように、基材上に凹凸パターンＰａの材料を塗布乾燥によって形成する。続いて、フォトリソグラフィによってその基材に凹凸パターンＰａを形成して所望の寸法の凹凸パターンＰａを有する基板１０を作製する（第１の工程）。この際、凸部１１が基板１０の裏面１０ｂから表面１０ａに向かう所定の方向（ここでは、放射線Ｒの入射方向、及び、基板１０の表面１０ａや裏面１０ｂに直交する方向）に突出するように凹凸パターンＰａを形成する。また、凸部１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿った二次元状に配列することにより、図６に示されるように、平面視で矩形の格子状を呈する凹部を形成する。なお、基材上にスクリーン印刷によって凹凸パターンＰａを形成してもよい。

次に、図７に示されるように、ＣｓＩといったシンチレータ材料の柱状結晶Ｃ１，Ｃ２を結晶成長させることにより、基板１０の凸部１１のそれぞれから所定の方向（ここでは、放射線Ｒの入射方向、及び、基板１０の表面１０ａや裏面１０ｂに直交する方向）に沿って延びるシンチレータ部４０を形成する（第２の工程）。これと共に、基板１０の凹部１２の底面１２ａ上にシンチレータ部３０，３０ａを結晶成長により形成する（第４の工程）。シンチレータ部４０は、平面視において、凸部１１の形状に対応するように矩形状を呈する第１の部分４１と、平面視において、第１の部分２１の側部を覆うように矩形環状を呈する第２の部分４２とを含むように形成される。シンチレータ部４０は、後に上述したシンチレータ部２０となる部分である。

このとき、凸部１１の上面１１ａ上のシンチレータ部が所定の高さ（例えば１００μｍ〜６００μｍ）となるまで、シンチレータ材料を結晶成長させる。これにより、図７に示されるように、高さＴ１より基端側の部分（後に、上述した下部２２ｂとなる部分）において互いに分離し、高さＴ１より先端側の部分（後に、上述した上部２２ａとなる部分）において互いに接触した複数のシンチレータ部４０が形成される。このようにして、境界面が接触部分４３とされた複数のシンチレータ部４０が形成される。シンチレータ部３０は、交差領域Ｃを除く凹部１２内に形成される。シンチレータ部３０ａは、交差領域Ｃ内の凹部１２内に形成される。シンチレータ部３０ａは、シンチレータ部３０よりも肉厚に形成される。

シンチレータ部３０，３０ａ，４０は、例えば真空蒸着によってＣｓＩといったシンチレータ材料を基板１０の上に蒸着することにより形成される。各種蒸着条件（真空度、蒸着レート、基板加熱温度、蒸気流の角度等）を制御することにより、凹凸パターンＰａ上に上述したようなシンチレータ部３０,３０ａ，４０を形成する。シンチレータ部２０，３０,３０ａ，４０は、真空蒸着法以外の気相堆積法を用いて形成することもできる。

続いて、凹部１２に沿ってレーザ光Ｌを走査することによって、互いに隣接する凸部１１から延びるシンチレータ部４０同士の接触部分４３にレーザ光Ｌを照射し、シンチレータ部４０同士を互いに分離する（第３の工程）。図８は、レーザ光Ｌを用いてシンチレータ部４０を分離する工程を示した図である。図８に示されるように、シンチレータ部４０同士の接触部分４３に沿って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光Ｌを走査することにより、互いに隣接する凸部１１から延びるシンチレータ部４０の接触部分４３にレーザ光Ｌを照射する。このレーザ光Ｌの照射により、シンチレータ部４０の第２の部分４２の一部を切断、除去し、シンチレータ部４０同士を互いに分離する。このレーザ光Ｌの走査に際して、凹部１２の交差領域Ｃでは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光Ｌが走査されることにより、２回レーザ光Ｌが照射されることになる。シンチレータ部４０同士の接触部分４３では、レーザ光Ｌが照射されることにより、複数の柱状結晶Ｃ２が互いに融着する。これにより、シンチレータ部４０の第２の部分４２の一部に融着部２２ｃが形成される。このように、レーザ光Ｌを照射し、複数のシンチレータ部４０を互いに分離することにより、シンチレータ部２０が形成され、シンチレータパネル１が作製される。

ここで使用されるレーザ光Ｌとしては、例えば波長が５１５ｎｍ、パルスが幅１ｐｓ、繰返し周波数が２０ｋＨｚであるレーザ光を第２高調波発生（ＳＨＧ）させたものや、波長が２５８ｎｍ、パルスが幅１ｐｓ、繰返し周波数が２０ｋＨｚであるレーザ光を第４高調波発生（ＳＨＧ）させたものを使用することができる。

このように、互いに隣接するシンチレータ部２０同士の接触部分に沿ってレーザ光を走査することで、結晶成長によって形成されるシンチレータ部２０同士を互いに分離することができる（すなわち、シンチレータ部のピクセル化を実現できる）。シンチレータ部２０の下部２２ｂの間は離間した状態で結晶成長されているので、このレーザ光の走査の際、互いに隣接するシンチレータ部２０の上部２２ａの一部のみにレーザ光が照射されることになる。

以上説明したように、本実施形態に係るシンチレータパネル１の製造方法では、シンチレータ材料の柱状結晶を結晶成長させることにより、基板１０の凸部１１のそれぞれから所定の方向に沿って延びるシンチレータ部４０を形成している。このため、シンチレータ部４０は、凸部１１の上面１１ａを基点とする所定の高さまでは互いに分離した状態で形成されると共に、所定の高さ以上では、凹部１２上で互いに接触した状態で形成される。したがって、凹部１２に沿ってレーザ光Ｌを走査することによって、シンチレータ部４０同士の接触部分４３にレーザ光Ｌを照射してシンチレータ部４０同士を互いに分離すれば、厚膜化されたシンチレータ部２０が得られる。また、このシンチレータ部４０の分離に際して、その接触部分４３のみにレーザ光を照射すればよいので、結晶の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態に係るシンチレータパネル１の製造方法では、凹部１２の底面１２ａ上に形成されるシンチレータ部３０が保護膜として機能するため、例えば基板１０がセンサパネルである場合に、レーザ光Ｌを照射する際にセンサパネル上に設けられる配線等の破損を防止することができる。特に、本実施形態に係るシンチレータパネル１の製造方法では、レーザ光Ｌを格子状の凹部１２に沿って走査したときに、２回レーザ光Ｌが照射される凹部１２の交差領域Ｃにおいて、相対的に厚さの大きなシンチレータ部３０ａが保護膜として機能するので、基板（センサパネル）１０上に設けられる配線等の破損をより確実に防止することができる。

以上の実施形態は、本発明に係るシンチレータパネルの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明は、上述したシンチレータパネル１〜１Ｃに限定されない。本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したシンチレータパネル１を任意に変更し、又は他のものに適用したものとすることができる。

例えば、上記実施形態においては、本発明をシンチレータパネルに適用した場合について説明したが、本発明は、上述したシンチレータパネル等を備える放射線検出器に適用することができる。その場合には、放射線検出器は、上述したシンチレータパネル１のいずれかを備えると共に、それらの基板１０を、シンチレータ部２０に光学的に結合されるように配列された複数の光電変換素子を備えるセンサパネル（ＴＦＴパネルやＣＭＯＳイメージセンサパネル）とすることができる。

その場合には、例えば、基板１０であるＴＦＴパネルやＣＭＯＳイメージセンサの各画素にそれぞれ対応する凸部１１を形成し、その上にシンチレータ部２０，３０を形成する。凸部１１の材料や形成方法は上述したとおりである。その際、凸部１１のそれぞれを、シンチレータ部２０で生じるシンチレーション光に対して透過性を有する材料により構成することが好ましい。

このような放射線検出器によれば、上述したシンチレータパネル１を備えるので、特性を向上することができる。また、基板１０が、光電変換素子を含むセンサパネルであるので、その光電変換素子の上に直接凸部１１を形成してシンチレータ部２０を設ければ、別途用意したシンチレータパネルとセンサパネルとを張り合わせる必要がない。

１…シンチレータパネル、１０…基板（センサパネル）、１１…凸部、１１…直接凸部、１１ａ…上面、１１ｂ…側面、１２…凹部、１２ａ…底面、２０，４０…シンチレータ部（第１のシンチレータ部）、２２ｃ…融着部、３０…シンチレータ部（第２のシンチレータ部）、３０ａ…シンチレータ部、４３…接触部分、Ｃ…交差領域、Ｃ１，Ｃ２…柱状結晶、Ｒ…放射線。

Claims (12)

1. 放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルの製造方法であって、
   表面及び裏面を有する基板の前記表面上に、前記裏面から前記表面に向かう所定の方向に突出する複数の凸部と、前記凸部によって規定される凹部とを形成する第１の工程と、
   シンチレータ材料の柱状結晶を結晶成長させることにより、前記基板の前記凸部のそれぞれから前記所定の方向に沿って延びる第１のシンチレータ部を形成する第２の工程と、
   前記凹部に沿ってレーザ光を走査することによって、互いに隣接する前記凸部から延びる前記第１のシンチレータ部同士の接触部分に前記レーザ光を照射し、互いに隣接する前記凸部から延びる前記第１のシンチレータ部同士を互いに分離する第３の工程と、を含み、
   前記第１の工程においては、前記複数の凸部を前記表面上に二次元アレイ状に周期的に形成する、
   ことを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
2. 前記第３の工程よりも前に、前記基板の前記凹部の底面上に第２のシンチレータ部を形成する第４の工程を更に含む、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の製造方法。
3. 前記第１の工程においては、前記凸部によって、前記基板の前記表面上に格子状に規定される前記凹部を形成し、
   前記第４の工程においては、前記凹部の交差領域における前記第２のシンチレータ部の厚さを、前記交差領域を除く位置における前記第２のシンチレータ部の厚さよりも大きくする、ことを特徴とする請求項２に記載のシンチレータパネルの製造方法。
4. 放射線をシンチレーション光に変換するためのシンチレータパネルであって、
   表面及び裏面を有すると共に、前記裏面から前記表面に向かう所定の方向に前記表面から突出する複数の凸部と、前記凸部によって規定される凹部とが形成された基板と、
   前記凸部のそれぞれから前記所定の方向に沿って延びると共に、互いに分離した複数の第１のシンチレータ部と、を備え、
   前記複数の凸部は、前記表面上に二次元アレイ状に周期的に配列されており、
   前記第１のシンチレータ部は、それぞれ、前記凸部上に形成された複数の柱状結晶からなり、
   前記複数の柱状結晶の各々は、前記凸部側に位置する基端部と該基端部とは反対側に位置する先端部とを有し、前記複数の柱状結晶の前記先端部側の一部同士は、前記凹部の底面の上方において、互いに融着している、ことを特徴とするシンチレータパネル。
5. 前記基板の前記凹部の前記底面上に形成された第２のシンチレータ部を更に備える、ことを特徴とする請求項４に記載のシンチレータパネル。
6. 前記凹部は前記基板の前記表面上において前記凸部によって格子状に規定されており、
   前記凹部の交差領域における前記第２のシンチレータ部の厚さは、前記交差領域を除く位置における前記第２のシンチレータ部の厚さよりも大きい、ことを特徴とする請求項５に記載のシンチレータパネル。
7. 表面及び裏面を有すると共に、前記裏面から前記表面に向かう所定の方向に前記表面から突出する複数の凸部と、前記凸部によって規定される凹部とが形成された基板と、
   前記凸部のそれぞれから前記所定の方向に沿って延びると共に、互いに分離した複数の第１のシンチレータ部と、を備え、
   前記基板は、複数の光電変換素子を有し、
   前記凸部は、前記光電変換素子のそれぞれに対応するように形成されており、
   前記第１のシンチレータ部は、それぞれ、前記凸部上に形成された複数の柱状結晶からなり、
   前記複数の柱状結晶の各々は、前記凸部側に位置する基端部と該基端部とは反対側に位置する先端部とを有し、前記複数の柱状結晶の前記先端部側の一部同士は、前記凹部の底面の上方において、互いに融着している、
   ことを特徴とする放射線検出器。
8. 前記基板の前記凹部の前記底面上に形成された第２のシンチレータ部を更に備える、ことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出器。
9. 前記凸部は、前記基板の前記表面上に二次元状に配列されており、
   前記凹部は前記基板の前記表面上において前記凸部によって格子状に規定されており、
   前記凹部の交差領域における前記第２のシンチレータ部の厚さは、前記交差領域を除く位置における前記第２のシンチレータ部の厚さよりも大きい、ことを特徴とする請求項８に記載の放射線検出器。
10. 表面及び裏面を有する基板の前記表面上に、前記裏面から前記表面に向かう所定の方向に突出する複数の凸部と、前記凸部によって規定される凹部とを形成する第１の工程と、
    シンチレータ材料の柱状結晶を結晶成長させることにより、前記基板の前記凸部のそれぞれから前記所定の方向に沿って延びる第１のシンチレータ部を形成する第２の工程と、
    前記凹部に沿ってレーザ光を走査することによって、互いに隣接する前記凸部から延びる前記第１のシンチレータ部同士の接触部分に前記レーザ光を照射し、互いに隣接する前記凸部から延びる前記第１のシンチレータ部同士を互いに分離する第３の工程と、を含み、
    前記基板は、複数の光電変換素子を有し、
    前記第１の工程においては、前記複数の凸部を、前記光電変換素子のそれぞれに対応するように形成する、
    ことを特徴とする放射線検出器の製造方法。
11. 前記第３の工程よりも前に、前記基板の前記凹部の底面上に第２のシンチレータ部を形成する第４の工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器の製造方法。
12. 前記第１の工程においては、前記基板の前記表面上に二次元状に配列されるように前記凸部を形成することによって、前記基板の前記表面上に格子状に規定される前記凹部を形成し、
    前記第４の工程においては、前記凹部の交差領域における前記第２のシンチレータ部の厚さを、前記交差領域を除く位置における前記第２のシンチレータ部の厚さよりも大きくする、ことを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出器の製造方法。

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