JPH07198852A

JPH07198852A - 放射線検出器

Info

Publication number: JPH07198852A
Application number: JP6277749A
Authority: JP
Inventors: Nang T Tran; ナン・トリ・トラン; Luciano W Morrone; ルチアノ・ウォルファンゴ・モローネ
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1995-08-01
Also published as: US5391879A; KR950015537A; EP0654683A2; KR0164246B1; EP0654683A3; CA2134313A1

Abstract

(57)【要約】【目的】デザインと製造の観点から改良された放射線
検出器を提供する。【構成】（ａ）光ファイバー網、（ｂ）該光ファイバ
ー網のＸ線入射側に配設されたピクセル化りん光体のア
レイおよび（ｃ）該光ファイバー網の反対側に光学的に
接続されたピクセル化センサーのアレイを具有し、
（ｉ）センサーピクセルの表面積に対するりん光体ピク
セルの表面積の比が約１：１〜１：６４であり、（ii）
りん光体ピクセルの表面積に対する該光のファイバー網
の個々の光ファイバーの芯線の表面積の比が、約１：４
〜１：１６０である放射線検出器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線による画像形成
に関し、特に、放射線検出用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線検出の分野においては、いわゆる増
感スクリーンを使用することによって、検出される放射
線を増感させることは周知である。このような増感スク
リーンは、Ｘ線による冷光発生性物質（例えば、りん光
体等）を含有しており、該冷光発生性物質は、該物質に
衝突する各々のＸ線光子に対して比較的多数の光光子を
放射するように選ばれる。これによって、検出されるＸ
線を効果的に増幅させることができる。何故ならば、Ｘ
線それ自体および冷光発光性物質からＸ線によって誘発
発光される光線がフィルム上での検出または他の検出用
の媒体または装置、例えば、感光性電子センサー（例え
ば、フォトダイオード、光伝導体、電荷結合デバイス
等）のアレイ上での検出に利用できるからである。この
ような増感スクリーンを医療の分野で使用する主要な理
由は、所定の照射線量を得るのに必要とするＸ線の照射
量を減少させることによって、放射線被暴にさらされる
患者またはオペレーターの危険率を低減させることであ
る。

【０００３】デジタル式ラジオグラフィー用に想定され
る検出器用パネルにおいては、Ｘ線がりん光体と相互作
用するときに発生する光子を検出するのに使用される電
子素子と共に配列されるピクセル化りん光体スクリーン
を使用するのが理想的である。大多数の診断用Ｘ線に利
用されるデジタル式ラジオグラフィー用スクリーンの使
用においては、必要な解像度を得るために要求されるピ
クセルのサイズは、８５ミクロンのオーダーである。乳
房造影用のデジタル式ラジオグラフィーの場合、このピ
クセルのサイズは４０ミクロンのオーダーに減少する。
隣接するピクセルの解像度と隔離を改良するためにピク
セル化されたりん光体を利用するデジタル式ラジオグラ
フィー用スクリーンにおいては、２種の素子、即ち、り
ん光体ピクセルおよび検出器ピクセルの相対的な配列形
態が決定的な役割を果たす。２種の素子のこの正確な配
列を省略する数種のスクリーンにおいては、特定の領域
にわたってりん光体を縦段状に成長させるか、または、
検出素子上に検出させたりん光体をピクセルまで切断す
ることによって、センサーピクセル上にりん光体ピクセ
ルを直接的に形成させている。

【０００４】センサー装置を直接的にピクセル化する別
の方法は、りん光体シートとセンサーアレイを別々にピ
クセル化する方法である。２種のピクセル化されたアレ
イは、該ピクセルが二層状に正確に配列された状態で接
合される。例えば、米国特許第５，１５３，４３８号明
細書に記載された方法においては、検出器素子のアレイ
に接合されたピクセル化りん光体スクリーンを用いる。
この特許においては、りん光体のピクセルは、シリコウ
ェーハ上に形成された検出器アレイの能動領域と同じサ
イズと形態になるように形成される。この場合、一連の
配列標識は、りん光体の基板と検出器アレイの基板に設
けることによって、りん光体の個々のピクセルと必要な
検出器のピクセルの正確な配列が容易になる。

【０００５】ラジオグラフィー用パネルに種々の素子を
正確に配列する必要性は、例えば、画像処理による人為
産物から得られる画像のラジオグラフィー的特性を識別
するためにＸ線画像を解析する放射線学者によって要求
される。このことは、被解析画像が、１４×１７インチ
の標準的なフルサイズのラジオグラフィー画像であると
きに、特に重要である。このようなパネルの最近の製法
においては、大型パネルへの個々のセンサーアレイの配
列を必要とする。検出素子は、単結晶シリコン製ウェー
ハ上に形成されたアレイ中に配列される個々の検出器素
子（例えば、フォトダイオード）から成る。これらウェ
ーハの典型的なものは直径が４インチのものである。正
方形のアレイをウェーハ上に形成させ、隅から隅まで配
列されたウェーハの耳切りをすることによって、最終的
なフルサイズのパネルを得る。十分な注意を払わない
と、非能動的な領域が２つの隣接ウェーハの接合線上に
形成されるので、アウトプット上に線状画像がもたらさ
れる。ラジオグラフィー画像の解析中においては、この
線状画像に沿って発現する特徴は失われる。

【０００６】光ファイバー画面を利用するＸ線画像セン
サーは、当該分野では既知である（例えば、米国特許第
４，９１０，４０５号および同第５，０７９，４２３号
各明細書参照）。このような装置においては、ソリッド
ステートの画像検出装置は、光ファイバー画面を介して
りん光体スクリーンへ連結される。りん光体スクリーン
が、Ｘ線を光に変換した後、光ファイバー画面は、光学
画像を電気信号に変換するソリッドステートの画像検出
装置のインプット側へ光学画像を伝達する。このような
常套のＸ線画像センサーにおいては、光ファイバー画面
を使用することによって、ソリッドステートの画像検出
装置のＸ線による放射線損傷が防止される。上記の特許
明細書に開示されているように、光ファイバーのガラス
製芯線には、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化バリウ
ムおよび酸化鉛等が含まれることがある。このような含
有物は、光ファイバー画面の入射Ｘ線吸収能を増大させ
るので、ソリッドステートの画像検出装置の損傷はさら
に減少する。

【０００７】米国特許第４，５９３，４００号明細書に
は、歯科の分野において、シンチレーターおよびＸ線検
出器と連係させて使用される先細り光ファイバー画面が
開示されている。この特許において、先細り光ファイバ
ーを使用する目的は、特定な光検出器またはセンサー上
へ映写される光学画像の大きさを減少させることであ
る。ＰＣＴ公開第ＷＯ９１／１５７８６号には、先細り
プラスティックファイバーを有する光ファイバー製ビー
ム映像装置が開示されている。米国特許第４，５９３，
４００号明細書に開示されているように、先細り光ファ
イバーは縮小した光画像を形成させるのに使用されてい
る。

【０００８】米国特許第５，００８，５４７号明細書に
は、傾斜切断した端面を有する光ファイバー装置が開示
されており、該装置は、該端面上へ映写された光画像を
該装置の第２の端面へ伝達するので、該第２端面上には
縮小した表面積を有する画像が形成させる。

【０００９】米国特許第５，１２９，０２８号明細書に
は、グリッドのないモジュール式の改良された大型スク
リーン表示装置が開示されている。該装置の改良点は、
光ファイバーの使用によって、隣接表示モジュール間の
見掛け間隔をなくしたことにある。

【００１０】米国特許第５，１４４，１４１号明細書に
は、多数の内部ゲイン光伝導体に各々が光学的に接続さ
れた多数のシンチレーター素子を有する放射線画像形成
装置が開示されている。各々の光伝導体は、検出保持回
路に電気的に接続されており、該回路は、該光伝導体に
よってパルス発生器を増幅して記憶する。記憶されたパ
ルスは、多重交換装置によって取り出されるので、各々
の検出保持回路からの被処理記憶信号は、検出される入
射放射線のエネルギー順位とアレイの位置に対応するデ
ジタル化された画像形成信号を発生する。デジタル化さ
れた画像形成信号は、放射線画像形成装置用の表示記憶
装置と解析装置へ送給される。

【００１１】上記の放射線検出器または画像形成装置
は、これらの所期の用途に対しては満足すべきものであ
るが、当該分野の産業界においては、放射線検出器のデ
ザインと製造における改良は、絶えず要請させている。
例えば、特にピクセルの大きさが８５ミクロンよりも小
さくなるとき、りん光体の個々の非能動領域と検出器の
非能動領域を正確に位置付けることなく、りん光体の個
々のピクセル素子をセンサーの個々のピクセル素子と共
に配列できる放射線検出器が要望されている。また、ラ
ジオグラフィー用パネルからの画像を読み取る間にアク
セス可能な情報を制限する隣接タイル間の非能動領域を
設けることなく、大型のラジオグラフィー用パネル内に
配設された個々の検出器アレイ（タイルまたはサブモジ
ュール）を有する放射線検出器も要望されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、当該分野
における上記の事情に鑑み、デザインと製造の観点から
改良された放射線検出器を提供するためになされたもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、改良された放
射線検出器が、りん光体スクリーンのピクセル化された
りん光体がセンサー表面上に配設された関連するピクセ
ルより小さいような配列構造を有するりん光体スクリー
ンに連結された十分小さな光ファイバーから成る光ファ
イバー網を使用することによって得られる、という知見
に基づいてなされた。即ち、本発明は、（ａ）光ファイ
バー網、（ｂ）該光ファイバー網のＸ線入射側に配設さ
れたピクセル化りん光体のアレイおよび（ｃ）該光ファ
イバー網の反対側に光学的に接続されたピクセル化セン
サーのアレイを具有し、（ｉ）センサーピクセルの表面
積に対するりん光体ピクセルの表面積の比が約１：１〜
１：６４であり、（ii）りん光体ピクセルの表面積に対
する該光のファイバー網の個々の光ファイバーの芯線の
表面積の比が、約１：４〜１：１６０である放射線検出
器に関する。

【００１４】第１の好ましい態様においては、上記
（ｉ）の比は約１：１〜１：１６、より好ましくは、約
１：２〜１：４である。更に、上記（ｉｉ）の比は、好
ましくは約１：４〜１：６４、より好ましくは約１：１
６〜１：３０である。

【００１５】第２の好ましい態様においては、光ファイ
バー網は、ピクセル化りん光体のアレイに対して傾斜し
た光ファイバー画面を有する。

【００１６】第３の好ましい態様においては、ピクセル
化センサーのアレイは単結晶シリコンを基板とする。

【００１７】第４の好ましい態様においては、ピクセル
化りん光体のアレイは裏面照射された薄片状単結晶シリ
コン基板上に形成される。

【００１８】第５の好ましい態様においては、光ファイ
バー網の光ファイバーは、その断面積が、りん光体に接
触する表面からセンサーに接触する表面にかけて減少す
る先細り形態を有する。

【００１９】本発明による放射線検出器は多数の利点を
有する。まず第一に、光ファイバー網はセンサーに作用
する放射線の量を減少させる。更に、りん光体ピクセ
ル、センサーピクセルおよび光ファイバーの芯線の直径
のサイズを、前記の比の範囲内において、注意深く調節
することにより、常套の装置において直面するピクセル
化りん光体およびピクセル化センサーの配列問題を、大
幅に低減させるか、または解決することができる。ま
た、光ファイバー網は、センサータイルが非常に薄いの
で単独で取り扱うのには一般に薄すぎる薄片状シリコン
センサータイルの製造時の機械的支持体として役立つ。
さらに、先細り光ファイバーを使用するときは、センサ
ータイル間に最小限の「デッドスペース（ｄｅａｄｓ
ｐａｃｅ）」を形成して密接に隣接するセンサータイル
の多様な用途への利用が容易になる。

【００２０】以下、本発明において用いる主要な用語の
意義について説明する。「ピクセル化りん光体」または
「りん光体ピクセル」は、隣接するりん光体素子から光
学的に隔離されたりん光体素子を意味する。

【００２１】「スロット」は、一つのりん光体素子を別
のりん光体素子から分離する空隙または間隙を意味す
る。

【００２２】「アレイ」は、予め決定された順に配列さ
れた素子の集合体を意味する。

【００２３】「センサー」は、電磁放射線を対応する電
気信号に変換するための電子装置（例えば、フォトダイ
オード、光伝導体もしくは電荷結合デバイスを意味す
る。

【００２４】「ピクセル化センサー」または「センサー
ピクセル」は、隣接するセンサー素子から光学的および
電子的に隔離されたセンサーを意味する。

【００２５】「メサ」は基板表面上の隆起構造体を意味
し、該構造体は、該基板表面に対して実質的に平行な表
面および該基板の上部面から該基板の実質的に水平な面
まで延びた傾斜面から成り、メサの横断面は通常、基板
から最も離れたより小さな平行面を有する切頭角錐に類
似する。

【００２６】「不連続多重ステップ」は、数対の連結し
た小平面を意味し、各対の小平面は基板の主要表面に向
かって平行状態で傾斜し、多重対ステップがメサの傾斜
面に接近するように合体する。

【００２７】「リッジ」は、基板の表面に対して隆起し
た構造体もしくは窪んだ構造体を意味し、これらの構造
体は、１つの共通領域または共通点で合体または一致す
る上方および下方への傾斜面を有しており、リッジの横
断面は、通常は、三角形に類似する。

【００２８】本発明のその他の態様、長所および利点
は、以下の詳細な説明、実施例および前記の特許請求の
範囲の記載によって明らかにされている。

【００２９】常套のいずれかのりん光体も本発明におい
て使用できる。このようなりん光体としては、特に限定
的ではないが、以下のものを例示される。

【００３０】特開昭４８−８０４８７号公報に開示され
ている式ＢａＳＯ₄：Ａ_x（式中、ＡはＤｙ、Ｔｂおよび
Ｔｍから選択される少なくとも１種の元素を示し、ｘは
０．００１≦ｘ＜１で表される関係式を満たす数値（モ
ル％）を示す）で表されるりん光体。

【００３１】特開昭４８−８０４８８号公報に開示され
ている式ＭｇＳＯ₄：Ａ_x（式中、Ａは、ＨｏまたはＤｙ
のいずれかの元素を示し、ｘは０．００１≦ｘ＜１で表
される関係式を満たす数値（モル％）を示す）で表され
るりん光体。

【００３２】特開昭４８−８０４８９号公報に開示され
ている式ＳｒＳＯ₄：Ａ_x（式中、Ａは、Ｄｙ、Ｔｂおよ
びＴｍから選択される少なくとも１種の元素を示し、ｘ
は０．００１≦ｘ＜１で表される関係式を満たす数値
（モル％）示す）で表されるりん光体。

【００３３】特開昭５１−２９８８９号公報に開示され
ているようなりん光体、即ち、Ｍｎ、ＤｙおよびＴｂか
ら選択される少なくとも１種の元素を含有するＮａ₂Ｓ
Ｏ₄、ＣａＳＯ₄またはＢａＳＯ₄から成るりん光体。

【００３４】特開昭５２−３０４８７号公報に開示され
ているようなＢｅＯ、ＬｉＦ、ＭｇＳＯ₄またはＣａＦ₂
から成るりん光体。

【００３５】特開昭５３−３９２７７号公報に開示され
ているようなＬi₂Ｂ₄Ｏ₇：ＣｕまたはＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇：Ａ
ｇから成るりん光体。

【００３６】特開昭５４−４７８８３号公報に開示され
ているような式Ｌi₂Ｏ・（Ｂ₂Ｏ₂）_x：Ｃｕ（式中、ｘ
は２＜ｘ≦３で表される関係式を満たす数を示す）また
は式Ｌi₂Ｏ・（Ｂ₂Ｏ₂）ｘ：Ｃu，Ａg（式中、ｘは２＜
ｘ≦３で表される関係式を満たす数を示す）で表される
りん光体。

【００３７】米国特許第３，８５９，５２７号明細書に
開示されている式ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｓｍ、ＳｒＳ：Ｅｕ，
Ｓｍ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍおよび（Ｚｎ、Ｃｄ）
Ｓ：Ｍｎ，Ｘ（式中、Ｘはハロゲン原子を示す）により
表されるりん光体。

【００３８】特開昭５５−１２１４１号公報に開示され
ている式ＺｎＳ：ＣｕまたはＺｎＳ：Ｐｂで表されるり
ん光体、式ＢａＯ・（Ａｌ₂Ｏ₃）ｘ：Ｅｕ（式中、ｘは
０．８≦ｘ≦１０で表される関係式を満たす数を示す）
で表されるアルミン酸バリウムりん光体および式Ｍ^IIＯ
_xＳiＯ₂：Ａ（式中、Ｍ^IIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ，
ＣｄまたはＢａを示し、ＡはＣｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｔｍ、
Ｐｂ、Ｔｌ、ＢｉおよびＭｎから選ばれる少なくとも１
種の元素を示し、ｘは０．５≦ｘ＜２．５で表される関
係式を満たす数を示す）により表されるアルカリ土類金
属ケイ酸塩りん光体。

【００３９】式（Ｂａ_1-x-yＭｇ_xＣａ_y）ＦＸ：ｅＥｕ
²⁺（式中、ＸはＢｒおよびＣｌの少なくとも１つの元素
を示し、ｘ、ｙおよびｅは各々０＜ｘ＋ｙ≦０．６、ｘ
ｙ≠０および１０^-6≦ｅ≦５×１０^-2で表される関係式
を満たす数を示す）により表されるアルカリ土類金属フ
ルオロハロゲン化物りん光体。

【００４０】特開昭５５−１２１４４号公報に開示され
ているような式ＬｎＯＸ：ｘＡ（式中、ＬｎはＬａ、
Ｙ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素
を示し、ＸはＣｌおよび／またはＢｒを示し、ＡはＣｅ
および／またはＴｂを示し、ｘは０＜ｘ＜０．１で表さ
れる関係式を満たす数を示す）で表されるりん光体。

【００４１】特開昭５５−１２１４５号公報に開示され
ているような式（Ｂａ_1-xＭ^II _x）ＦＸ：ｙＡ（式中、Ｍ
^IIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩか
ら選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＡはＥｕ、Ｔ
ｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙｂおよび
Ｅｒから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよ
びｙは各々０≦ｘ≦０．６および０≦ｙ≦０．２で表さ
れる関係式を満たす数を示す）により表されるりん光
体。

【００４２】特開昭５５−８４３８９号公報に開示され
ているような式ＢＦＸ：ｘＣｅ、ｙＡ（式中、ＸはＣ
ｌ、ＢｒおよびＩから選択される少なくとも１種の元素
を示し、ＡはＩｎ、Ｔｌ、Ｇｄ、ＳｍおよびＺｒから選
択される少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは各
々０＜ｘ≦２×１０^-1および０＜ｙ≦５×１０^-2で表さ
れる関係式を満たす数を示す）により表されるりん光体
並びに特開昭５５−１６００７８号公報に開示されてい
るような式Ｍ^IIＦＸ・ｘＡ：ｙＬｎ（式中、Ｍ^IIはＭ
ｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、ＡはＢｅＯ、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌａ
₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｇｅ
Ｏ₂、ＳｎＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅およびＴｈＯ₂から
選ばれる少なくとも１種の酸化物を示し、ＬｎはＥｕ、
Ｔｂ，Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｅ
ｖ、ＳｍおよびＧｄから選ばれる少なくとも１種の元素
を示し、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩから選ばれる少なくと
も１種の元素を示し、ｘおよびｙは各々５×１０^-5≦ｘ
＜０．５および０＜ｙ≦０．２で表される関係式を満た
す数を示す）により表される稀土類元素で活性化された
二価金属フルオロハロゲン化物りん光体。

【００４３】特開昭５７−１４８２８５号公報に開示さ
れているような式ｘＭ₃（ＰＯ₄）₂・ＮＸ₂：ｙＡまたは
Ｍ₃（ＰＯ₄）₂：ｙＡ（式中、ＭおよびＮの各々は、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒおよび
Ｉから選択される少なくとも１種の元素を示し、ＡはＥ
ｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙ
ｂ、Ｅｒ、Ｓｂ、Ｔｌ、ＭｎおよびＳｎから選択される
少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは各々０＜ｘ
≦６および０≦ｙ≦１で表される関係式を満たす数を示
す）のいずれかにより表されるりん光体、式ｎＲＸ₃・
ｍＡＸ’₂：ｘＥｕまたはｎＲｅＸ₃・ｍＡＸ’₂：ｘＥ
ｕ，ｙＳｍ（式中、ＲはＬａ、Ｇｄ、ＹおよびＬｕから
選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＡはＢａ、Ｓｒ
およびＣａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、
ＸおよびＸ’は各々Ｆ、ＣｌおよびＢｒから選択される
少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙはそれぞれ１
×１０^-4＜ｘ＜３×１０^-1および１×１０^-4＜ｙ＜１×
１０^-1で表される関係式を満たす数を示し、ｎ／ｍは１
×１０^-3＜ｎ／ｍ＜７×１０^-1で表される関係式を満た
す数を示す）のいずれかで表されるりん光体、Ｍ^IＸ・
ａＭ^IIＸ’₂・ｂＭ^IIIＸ”₃：ｃＡ（式中、Ｍ^IはＬｉ、
Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種
のアルカリ金属を示し、Ｍ^IIはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＣｕおよびＮｉから選ばれる少
なくとも１種の二価の金属を示し、Ｍ^IIIはＳｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ
およびＩｎから選ばれる少なくとも１種の３価の金属を
示し、Ｘ、Ｘ’およびＸ”は各々Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒおよび
Ｉから選ばれる少なくとも１種のハロゲン原子を示し、
ＡはＥｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎ
ｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｙ、Ｔｌ、Ｎａ、
Ａｇ、ＣｕおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種の元
素を示し、ａ、ｂおよびｃはそれぞれ０≦ａ＜０．５、
０≦ｂ＜０．５および０＜ｃ≦０．２で表される関係式
を満たす数を示す）により表されるアルカリハロゲン化
物りん光体。

【００４４】ＩＥＥＥトランスアクションズ・オブ・ニ
ュークリア・サイエンス（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ
ｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅ）、第３４巻
第４号（１９９２年）、第５０２頁〜第５０５頁に記載
されているようなセリウムを添加したルテチウムオキシ
オルトシリケートＬｕ_2(1-x)Ｃｅ_2x（ＳｉＯ₄）Ｏによ
り表されるりん光体。

【００４５】ＩＥＥＥジャーナル・オブ・クァンタム・
エレクトロニクス（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕ
ｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、第２６巻、第８号（１
９９０年８月）、第１４０５頁〜第１４１１頁および欧
州特許出願第０，２５３，５８９号明細書に開示されて
いるようなネオジムを添加したイットリウムオルトシリ
ケート（Ｎｄ³⁺：Ｙ₂ＳｉＯ₅）により表されるりん光
体。

【００４６】式Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｒ（式中、ＲはＴｂ、Ｅ
ｕ、ＰｒおよびＴｍから選ばれる少なくとも１種の元素
を示す）で表されるりん光体。

【００４７】熱発光性物質、例えば、ＣｓＩ：Ｎａおよ
びＬｉＦ等により表されるりん光体。

【００４８】本発明において用いるのに好ましいりん光
体はアルカリハロゲン化物から成るりん光体である。

【００４９】りん光体は、いずれかの適当な方法により
支持体上に析出させることができる。このような方法と
しては、特に限定的ではないが、以下の方法が例示され
る。

【００５０】第１の方法は真空蒸発法である。この方法
においては、支持体を収容する真空蒸発装置は、約１０
^-6トルの真空度まで排気される。ついで、少なくとも１
種の上記のりん光体も、抵抗加熱または電子ビーム加熱
等により気化させることによって、支持体の表面上に所
望の厚さを有するりん光体層を形成させる。りん光体を
含む層は、何度も気化法を繰り返すことにより形成させ
てもよい。更に、複数の抵抗加熱器または電子ビームを
使用して共真空蒸発を行ってもよい。また、真空蒸発過
程において、析出層を加熱または冷却することも可能で
あり、必要ならば、気化後に析出層を加熱処理に付して
もよい。

【００５１】真空蒸発処理後、所望により、りん光体含
有層の支持体とは反対側の表面上に保護層を形成させて
もよい。あるいは、初めに保護層上にりん光体層を形成
させ、ついで、該りん光体層の表面上に支持体を設けて
もよい。

【００５２】第２の方法はスパッター法である。この方
法においては、支持体を収容するスパッター装置は約１
０^-6トルまで排気される。ついで、不活性ガス、例えば
アルゴンガスまたはネオンガスを該装置内へ導入するこ
とによって、該装置の内部圧を約１０^-3トルまで高め
る。その後、少なくとも１種の上記のりん光体をスパッ
ター処理によって、支持体の表面上に所望の厚さを有す
るりん光体の層を形成させる。りん光体層は、スパッタ
ー処理を複数回繰り返すことにより形成させてもよい。

【００５３】スパッター処理後、必要ならば、りん光体
層は支持体とは反対側の表面上に保護層を形成させても
よい。あるいは、最初に保護層上にりん光体層を形成さ
せ、ついで、該りん光体の表面上に基板を設けてもよ
い。

【００５４】第３の方法は、化学蒸着法（ＣＶＤ）であ
る。この方法においては、りん光体層は、熱エネルギー
または高周波エネルギー等を使用して所望のりん光体ま
たは該りん光体の原料を含有する有機金属化合物を分解
させることにより支持体上に形成される。

【００５５】第４の方法は噴霧法である。この方法にお
いては、りん光体層は、支持体の粘着性層上へりん光体
の粉末を噴霧することにより得られる。

【００５６】第５の方法は、焼付法である。この方法に
おいては、有機結合剤含有りん光体粉末で被覆した支持
体を焼き付けた後、有機結合剤を揮発させることによっ
て、結合剤を含有しないりん光体層を形成させる。

【００５７】第６の方法は硬化方法である。この方法に
おいては、重合性有機結合剤含有りん光体粉末で被覆し
た支持体を、該結合剤が重合を開始して完了する条件下
で処理することによって、重合した結合剤とりん光体か
ら成る固体状複合マスを形成させる。

【００５８】第７の方法は噴霧熱分解方法である。この
方法においては、適当な揮発性キャリヤーに懸濁させた
基材元素含有溶液を加熱支持体上に噴霧し、りん光体の
析出中に該キャリヤーを気化させることによって、りん
光体層を形成させる。

【００５９】りん光体層の厚さは、所望のラジオグラフ
ィー用画像パネルの放射線感受性およびりん光体の種類
によって左右されるが、好ましくは３０μｍ〜１０００
μｍ、特に５０μｍ〜８００μｍの範囲内で選択され
る。

【００６０】りん光体層の厚さが３０μｍよりも薄くな
ると、その放射線吸収能が急速に低下するので、放射線
感受性は低下する。このような層から得られる画像の粒
度が増大するので、画質は低下する。さらに、りん光体
層が透明になるので、該層内での励起放射線の２次元的
拡散は非常に増大し、画像の鮮明度が劣化するようにな
る。

【００６１】りん光体の支持体としては、種々の重合体
材料、ガラス、強化ガラス、石英、金属および光ファイ
バー画面等が例示される。これらのうち、情報記録材料
の取り扱いの観点からは、軟質シート材料または容易に
ロール加工可能なシート材料が特に適している。この観
点から、特に好ましい材料としては、プラスティックフ
ィルム、例えば、酢酸セルロースフィルム、ポリエステ
ルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポ
リアミドフィルム、ポリイミドフィルム、セルロース三
酢酸エステルフィルムまたはポリカーボネートフィルム
および金属シート、例えば、アルミニウムシート、スチ
ールシートまたは銅シートが挙げられる。

【００６２】１つの好ましい態様においては、析出した
りん光体は、適当なマスキング方法を使用して、電磁放
射線に該りん光体をさらすことにより、ピクセル化また
は細分化する。即ち、Ｘ軸とＹ軸方向に一連のセグメン
ト構造が形成されるように該りん光体を分画状に除去す
ることによってスロットによって分離されたアレイを形
成させる。ピクセル化りん光体の間に形成されるスロッ
トには、支持体上のピクセル化りん光体の各々が０．５
ミクロン〜２５ミクロン、好ましくは約０．５ミクロン
の間隔で分離されるように、該りん光体と同一または異
なる組成のりん光体材料で充填される。析出したりん光
体と異なる組成のりん光体材料を使用することによって
単一ピクセルの光封じ込め能を増大させてもよい。この
理由は、ピクセル内部の屈折率がピクセル外部の屈折率
より大きいとき、被反射ピクセル内を通過する光が、こ
の屈折率の差によって該ピクセル内へ押し戻されるから
である。

【００６３】電磁放射線の発生源としては、例えば、エ
キシマーレーザー、ＣＯ₂レーザーまたはＹＡＧ：Ｎｄ
レーザー等のいずれかの適当な発生源を使用してもよ
い。りん光体を除去するために必要とされる出力密度
は、りん光体の組成、ビームのサイズおよび使用される
基板の種類によって左右されるが、当業者には容易に理
解されるところである。必要とされる出力密度の上限
は、基板材料の破壊を防ぐために制限される。例えば、
パルス幅が２０ナノセカンドエキシマーレーザーの場
合、出力密度は、好ましくは約３０〜７００Ｊ／ｃ
ｍ²、より好ましくは、約６０〜２４０Ｊ／ｃｍ²であ
る。

【００６４】本発明においては、エキシマーレーザーが
好ましくい。エキシマーレーザーは、通常、２種の非反
応性ガス（例えば、クリプトンガス、Ｋｒおよびフッ素
ガス、Ｆ₂）を放電にさらすときに発生する励起二量体
レーザーである。一方のガス（Ｋｒ）は、エネルギーの
供給によって励起状態（Ｋｒ*）となり、他のガス
（Ｆ₂）励起化合物（ＫｒＦ*）を形成する。この化合物
は光子を放出して、不安定な非励起状態へ移行した後、
直に元のガス（ＫｒおよびＦ₂）へ解離し、この過程は
繰り返される。放出された光子は、レーザーのアウトプ
ットである。エクシマーレーザーの特徴は、短波（Ｕ
Ｖ）光の発生効率が高く、パルス幅が短いことである。
エクシマーレーザーはこのような特徴を有するために、
工業的用途において有用なものとなっている。

【００６５】適当なマスキング法は周知であり、例え
ば、除去されるりん光体層にマスクを密着させるシャド
ーマスキング法および該層上に投射されるマスキングパ
タンを拡大または縮小させる光学系を必要とする投射マ
スキング法等が挙げられる。

【００６６】前記のりん光体層の除去工程によって形成
されるスロットの壁部には、所望により、高い光反射率
を有する適当な材料、例えば、金または銀等の薄層（例
えば、５０００オングストロームの層）を形成させても
よい。この場合、スパッタリング法、蒸発法、化学めっ
き法、めっき法または他の薄膜沈着法等を使用すればよ
い。また、所望により、黒色材料または光吸収性材料を
沈着させることによって、光の散乱を最小限にしてもよ
い。この沈着層によって、光はピクセルの境界内に閉じ
込めされるが、該ピクセルからの光の全アウトプット
は、沈着層による光の吸収のために減少する。

【００６７】形成されたりん光体層と所望による薄い金
属膜は、いずれかの適当な方法、例えば、機械的研磨
法、イオン研磨法、化学エッチング法および機械化学的
ラッピング法等により平担化される。

【００６８】ピクセル化りん光体の別の製造法は、次の
工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法である：（ａ）ハロゲン化アルカリりん光体を析出成長させる
ための基板を供給する；（ｂ）各々が上方と下方に傾斜した斜面と水平面を有
し、かつ基板の水平セグメントによって相互に分離され
た複数のメサを含む基板上のパターン化表層を、下記の
（ｉ）〜（iii）の条件下で形成させる；（ｉ）メサを分離する基板の各々の水平セグメントの幅
に対する各々メサの高さの比が約１：２０〜１：４、好
ましくは約１：１５〜１：４、より好ましくは約１：１
０〜１：５の範囲内にあり、（ii）メサを分離する基板
の各々の水平セグメントの幅に対する各々のメサの幅の
比が約１：３０〜１：４、好ましくは約１：２０〜１：
８、より好ましくは１：１５〜１：１０の範囲内にあ
り、（iii）各々のメサの上方と下方への傾斜角が約５
゜〜８５゜、好ましくは約２０゜〜４５゜、より好まし
くは約３０゜〜４０゜である。（ｃ）（ｂ）工程でパターン化された基板の表層にハロ
ゲン化アルカリりん光体を析出させることによって、各
々のメサの上方および／または下方への傾斜から発生す
るクラックを、析出したりん光体層中に形成させる。

【００６９】所望により、工程（ｃ）で発生したクラッ
クを有するりん光体層は、約１５０℃〜３００℃の温度
で約１〜３時間、不活性雰囲気中で焼きなまししてもよ
い。

【００７０】好ましくは、メサの傾斜側面は、傾斜がよ
り小さくて不連続な多重セグメントから構成される。該
セグメントは一連の傾斜ステップを形成しており、該ス
テップは、メサを全体的に見た場合には、上方または下
方へ連続的に傾斜した外観を呈する。しかしながら、上
方または下方へ傾斜した各々のセグメントは、傾斜表面
およびメサの上部面に対して実質的に平行な表面から構
成される。

【００７１】ピクセル化りん光体のさらに別の製造法
は、次の工程（ａ）〜（ｃ）を含む方法である：（ａ）ハロゲン化アルカリりん光体を析出成長させる基
板を供給する；（ｂ）各々が１つの共通点で合体して三角形断面を有す
る構造体を形成する上方と下方に傾斜した斜面を有しか
つ基板の水平セグメントによって相互に分離された複数
のリッジを含む基板上のパターン化表層を、下記の
（i）と（ii）の条件下で形成させる；（i）リッジを分離する基板の各々の水平セグメントの
幅に対する各々のリッジの高さの比が約１：１００〜
１：５、好ましくは約１：３０〜１：１０、より好まし
くは約１：２０〜１：１５であり、（ii）リッジを分離
する基板の各々の水平セグメントの幅に対する各々のリ
ッジの幅の比が約１：５０〜１：５、好ましくは１：２
５〜１：１０、より好ましくは約１：２０〜１：１５で
ある。（ｃ）（ｂ）工程でパターン化された基板の表層にハロ
ゲン化アルカリりん光体を析出させることによって、各
々のリッジの上方および／または下方への斜面から発生
するクラックを、析出したりん光体層中に形成させる。

【００７２】所望により、工程（ｃ）で発生したクラッ
クを有するりん光体層は、約１５０℃〜３００℃の温度
で約１〜３時間、不活性雰囲気中で焼きなまししてもよ
い。

【００７３】メサまたはリッジの予め決定されたパター
ンは、当業者に周知の常套のいずれかの方法によって形
成させることができる。一般的に、マイクロリトグラフ
ィー法によってパターンを形成させた後、化学的エッチ
ング処理もしくは物理化学的エッチング処理をおこなう
が、エンボス法やレーザーアブレーション法等の当業者
に周知の他の方法を用いてもよい。具体的なエッチング
法は、基板の種類および所望のパターンの形状に左右さ
れる。所望のパターンは、例えば、マスクを配設したガ
ラス基板上に紫外線を照射した後、結晶化した照射部分
をエッチングすることによっても得ることができる。こ
のような用途に供し得る基板の代表例の１つは、ニュー
ヨークにあるコーニング・グラス・オブ・コーニング社
（ＣｏｒｎｉｎｇＧｌａｓｓｏｆＣｏｒｎｉｎ
ｇ）の市販品「フォトグラス（Ｆｏｔｏｇｌａｓｓ）」
（商標）である。

【００７４】りん光体ピクセルは適当ないずれかの形状
を有していてもよく、例えば、円形、八角形、五角形、
六角形、正方形または長方形等が挙げられるが、本発明
においては、正方形が好ましい。

【００７５】常套のいずれかの光ファイバーも本発明に
おいて使用できる。例えば、光ファイバーはフリントガ
ラスまたは稀土類酸化物ガラス（例えば、酸化テルビウ
ムガラスまたは酸化セリウムガラス）を含有していても
よい。光ファイバーはＧｄ₂Ｓ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂およびＰｂＯを含有し
ていてもよい。光ファイバーの断面は、適当ないずれか
の形態であってもよく、例えば、円形、正方形、六角
形、八角形、五角形または長方形等が挙げられるが、本
発明においては、六角形が好ましい。光ファイバーの芯
線の直径は、一般に約４〜２５ミクロン、好ましくは６
〜１６ミクロンである。寸法が芯線材料に対する被覆材
料の割合が適当になるサイズを有するいずれかの光ファ
イバーも使用できる。最良の結果を得るために、光ファ
イバーの断面積を被覆層の断面積の少なくとも４倍にす
べきである。被覆層の最小有効幅は１．５ミクロンであ
る。

【００７６】好ましい態様においては、光ファイバー網
は、光ファイバー画面を含む。所望により、光ファイバ
ー画面の光軸の少なくとも一部を、ピクセル化りん光体
のアレイの法線から傾斜させてもよい。

【００７７】別の好ましい態様においては、光ファイバ
ー画面の光ファイバーは、先細り形態を有する。光ファ
イバー画面を先細り形態にする場合、該画面の横方向に
おける上部面と下部面の寸法差は約１〜１０ｍｍ、好ま
しくは、約２〜４ｍｍである。この先細り形態の寸法漸
減もよって、隣接するセンサーのサブモジュールの間に
形成される間隙に関係なくセンサーのサブモジュールを
タイル張りできるという利点が得られる。何故ならば、
各々のサブモジュールに装着する光ファイバー画面の上
部表面は連続的な表面となるが、該モジュールは相互に
不連続的に配設されるからである。

【００７８】ピクセル化りん光体は、エポキシ樹脂、例
えば、ノーランド（Ｎｏｒｌａｎｄ）社（ニューブラン
ズウィック、ニュージャージー）から市販品「ＥＳ＃Ｂ
３６４２８」または「ＥＳ＃Ｂ３６４２７」を使用し
て、光ファイバー画面に装着させてもよい。エポキシ樹
脂は、りん光体およびセンサーの材料（通常はシリコ
ン）の両方の屈折率と類似の屈折率を有するべきであ
る。

【００７９】光ファイバーは、センサーアレイから成る
基板に、または「サブモジュール」として記載できる多
数のセンサーアレイに光学的に接続される。サブモジュ
ールの集合体を、基板を隅なく占めるように隣接状に配
設することによって、完全なラジオグラファイー画像形
成用大型パネルを形成させることができる。このように
して、予め組み立てられたラジオグラフィー画像形成用
大型パネル上に、前述の方法によってりん光体層を形成
させることができる。

【００８０】センサーアレイは、非晶質シリコン、単結
晶シリコン、テルル化カドミウム、銅インジウムジセレ
ン化物および当業者に周知の他のセンサー材料から製造
される。ピクセル化センサーは適当ないずれかの形状を
有していてもよく、例えば、円形、正方形、長方形、五
角形、八角形または六角形等が挙げられる。好ましく
は、ピクセル化センサーの形状は、ピクセル化りん光体
と同様の形状にする。本発明においては、正方形が好ま
しい。単結晶シリコンの場合には、センサーアレイは、
厚さ約３００〜約７００ミクロンのケイ素ウェーハ上に
配設された常套のセンサーアレイであってもよい。更
に、センサーアレイは、好ましくは、厚さ約１０〜５０
ミクロン、より好ましくは、約１０〜２０ミクロンの薄
膜状シリコンウェーハ上に配設してもよい。十分に薄い
シリコンウェーハ上に配設されたセンサーアレイは、光
を透過させる利点を有するので、りん光体は、光検出セ
ンサーの反対側からシリコンを通してセンサーアレイを
照明できる薄いウェーハ上にセンサーアレイを高い充填
率で隣接状に隅なく配設することによって、りん光体層
からの光を効果的に集束させることができる。この照明
方法は「背面照明」と呼ばれる。

【００８１】好ましい態様においては、マイクロレンズ
のアレイを、光ファイバー網とセンサーアレイの間に配
設する。マイクロレンズは、典型的にはアクリル系樹脂
（例えば、非晶質ポリオレフィン）から成っており、光
学画像が、りん光体の末端の光ファイバーの末端部から
りん光体層へ発せられるとき、センサーアレイによって
検出される光の量を最適化するのに役立つ。

【００８２】薄い単結晶シリコンを基板とするセンサー
アレイを本発明で使用する場合、光ファイバー網は、脆
くて薄いシリコンセンサーに機械的支えを付与するので
特に有利である。りん光体によって光ファイバー画面に
被覆した後、該りん光体層は、前述の適当ないずれかの
方法によって、ピクセル化される。得られた構造体は、
薄いシリコンウェーハから成るセンサーアレイタイルに
積層させることによって、光学的に接合させる。薄いシ
リコンの端部を切断した後、順次、研磨処理、平面化処
理および艶出処理に付すことのよって、放射線検出器の
サブモジュールを形成させる。これらのサブモジュール
の端部は、隣接サブモジュールが相互に２０μｍ以内に
配列されるように仕上げられる。

【００８３】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。

【００８４】実施例１ナトリウムを２５ｐｐｍ添加したヨウ化セシウム（ホス
ホール・テクノロジー社、エッセクス、イギリス）をり
ん光体源として使用した。ＣｓＩ：ＮａをＳＯ−１０蒸
発ボート（Ｒ．Ｄ．マチス社製、ロング・ビーチ、カリ
フォルニア）へ充填した。排気装置を備えた蒸発器を５
×１０^-6トルに排気し、２平方インチの石英基板を１２
０℃に加熱した。析出を３０分間おこなうことによっ
て、厚さ７０ミクロンのリん光体層を得た。析出したり
ん光体層を、６３Ｗ、２２０ｍＪおよび２２５Ｈｚの条
件下で照射されるエキシマーレーザーを使用するアブレ
ーション処理に付すことによって、中心間の距離が１０
６ミクロンで大きさが３５ミクロンの正方形の孔をエッ
ジ上に形成させた。レーザー処理に付したりん光体層は
上記と同じ条件下で同じりん光体を用いて被覆した（被
覆厚：７０ミクロン）。厚さが１４０ミクロンのピクセ
ル化りん光体を、直径が６ミクロンの光ファイバーから
成る厚さ１ｍｍで２平方インチの画面（スコットファイ
バーオプティックス社製、サウスブリッジ、マサチュー
セッツ）上に積層した。このピクセル化りん光体と光フ
ァイバー画面の接合体のりん光体側からＸ線を４０イン
チの距離から４０ｋＶｐまたは８０ｋＶｐの条件下で照
射することによって、光ファイバー画面の別の側と密着
した薄層を被暴させた。４０ｋＶｐ（２０ｍＡｓ）およ
び８０ｋＶｐ（１ｍＡｓ）において観察された透明パタ
ーンはそれぞれ１０ｌｐ／ｍｍおよび８ｌｐ／ｍｍであ
った。

【００８５】実施例２実施例１と比較するために、レーザーによるアブレーシ
ョン処理とピクセル化工程を省略する以外は実施例１と
同じ条件下で、同じ試料を加工した。得られた厚さ１４
０ミクロンのりん光体を光ファイバー画面上に積層し、
実施例１のようにしてＸ線を照射した。４０ｋＶｐ（１
５ｍｍＡｓ）および８０ｋＶｐ（０．７５ｍＡｓ）にお
いて観察されたパターンはそれぞれ８ｌｐ／ｍｍおよび
５ｌｐ／ｍｍであった。

【００８６】特許請求の範囲によって規定される本発明
の技術的思想または技術的範囲から逸脱することなく、
前記の開示内容を適当に修正し、または変更することは
可能である。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、例えば、（i）センサ
ーに作用する放射線の量を減少させることができる、
（ii）常套の放射線検出器において直面するピクセル化
りん光体とピクセル化センサーの配列問題が実質的に解
消される、（iii）薄片状シリコンセンサータイルの製
造時の取り扱いが容易となる、（iv）先細り光ファイバ
ーを使用することによって、センサータイルの多様な用
途への利用が容易になる、等の効果が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ルチアノ・ウォルファンゴ・モローネアメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セント・ポール、スリーエム・センター（番地の表示なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）光ファイバー網、（ｂ）該光ファ
イバー網のＸ線入射側に配設されたピクセル化りん光体
のアレイおよび（ｃ）該光ファイバー網の反対側に光学
的に接続されたピクセル化センサーのアレイを具有し、
（ｉ）センサーピクセルの表面積に対するりん光体ピク
セルの表面積の比が約１：１〜１：６４であり、（ii）
りん光体ピクセルの表面積に対する該光のファイバー網
の個々の光ファイバーの芯線の表面積の比が、約１：４
〜１：１６０である放射線検出器。
【請求項２】該光ファイバー網が光ファイバー画面を
含む請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】光ファイバー画面の光学軸の少なくとも
一部分がピクセル化りん光体のアレイに対して傾斜した
請求項２記載の放射線検出器。