JPWO2010023970A1 - 放射線画像変換パネル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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
8 蒸発源
9 シャッタ
本発明の放射線画像変換パネルは、支持体上に気相堆積法により形成されたヨウ化セシウム(CsI)を主成分とする蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有することを特徴とするが、当該蛍光体層の外に、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、ヨウ化セシウム(CsI)を主成分とする蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層であることを特徴とする。蛍光体層を形成する材料としては、種々の蛍光体材料が知られているが、ヨウ化セシウム(CsI)は、X線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成出来るため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能であることから、本発明においては、当該ヨウ化セシウム(CsI)を主成分とすることを特徴とする。
一方、蛍光体充填率の変動係数の求め方は、次のようにして行う;例えば、得られたチンチレータパネルの蛍光体層を100分割し、それぞれのピースについて蛍光体層の実際の質量を、理論密度と見かけの体積で割った値を求めて充填率を算出する。そして、算出した充填率の標準偏差を100個の充填率の平均で除して、下記式で示される変動係数を求める。
本発明において、上記結晶径の変動係数及び蛍光体充填率の変動係数を制御する方法としては、蒸着条件(真空度、温度、支持体と蒸発源との間隔、支持体の回転等)の制御により行う。特に、支持体と蒸発源との間隔及び支持体の回転数を、蛍光体材料の物理化学的性質に応じて適切な条件に制御する方法が好ましい。
本発明においては、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。
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。
本発明に係るシンチレータパネルにおいては、上記反射層の上に金属保護層をもうけてもよい。
本発明においては、支持体(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。
本発明においては、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及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、本発明に係るシンチレータパネルの製造装置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の内部の排気及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変換パネル(「放射線画像検出器」、「放射線フラットパネルディテクタ」ともいう。)は、第1の基板上に反射層等の機能層を介して気相堆積法により蛍光体層を設けてなるシンチレータパネルに、第2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変換パネルとしてもよいし、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蛍光体層を設けることで放射線画像変換パネルとしても良い。
(シンチレータパネルパネルの作製)
ポリイミド樹脂シートからなる支持体の片面に蛍光体1(CsIのみ)、及び蛍光体2(CsI:0.003Tl)を蒸着させて蛍光体層を形成した。すなわち、まず、支持体回転機構を備えた支持体ホルダに支持体を設置した。次に、上記蛍光体原料を蒸着材料として蒸発源るつぼに充填し、2個の蒸発源るつぼを真空容器の内部の底面付近であって、支持体に垂直な中心線を中心とした円の円周上に配置した。このとき、支持体と蒸発源との間隔を300mmに調節すると共に、支持体に垂直な中心線と蒸発源との間隔を300mmに調節した。続いて真空容器の内部を一旦排気し、Arガスを導入して0.1Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で支持体を回転させながら支持体の温度を30℃に保持した。次いで、抵抗加熱によりるつぼ内を所定の温度に上昇させて支持体を回転させない状態で蛍光体1を蒸着開始したのち支持体(基板)温度を200℃まで上昇させ、蛍光体層の膜厚が30μmとなったところで蒸着を終了させた。次いで蛍光体2を蒸着し、蛍光体層の膜厚が450μmとなったところで蒸着を終了させた。
実施例1のうち、支持体と蒸発源との間隔を500mmに調節して、シンチレータパネルを得た。
実施例1のうち、支持体と蒸発源との間隔を700mmに調節して、シンチレータパネルを得た。
実施例1のうち、支持体と蒸発源との間隔を900mmに調節して、シンチレータパネルを得た。
実施例1のうち、支持体と蒸発源との間隔を1000mmに調節して、シンチレータパネルを得た。
実施例1のうち、支持体を回転させずに蒸着を行い、放射線画像変換パネルを得た。
比較例1のうち、支持体と蒸発源との間隔を1000mmに調節して、シンチレータパネルを得た。
得られたシンチレータパネルの蛍光体層のうち、少なくとも100個以上の柱状結晶を視野中に含む電子顕微鏡写真からそれぞれの結晶径を求め、結晶径の標準偏差を算出した。そして、算出した相対標準偏差を100個の結晶径の平均で除して、下記式で示される変動係数を求めた。
<蛍光体の充填率の変動係数>
得られたシンチレータパネルの蛍光体層を100分割し、それぞれのピースについて蛍光体層の実際の質量を、理論密度と見かけの体積で割った値を求めて充填率を算出した。そして、算出した充填率の標準偏差を100個の充填率の平均で除して、下記式で示される変動係数を求めた。
<鮮鋭性>
(鮮鋭性の評価)
得られたシンチレータパネルをPaxScan(Varian社製FPD:2520)にセットし、シンチレータパネル全面の鮮鋭性の平均値を以下に示す方法で評価した。結果を表1に示す。
MTF分布=((MAX−MIN)/((MAX+MIN)×2))×100[%]
(耐湿性の評価)
得られた蛍光体パネルを70℃/90%の環境に3日間放置し、放置後の劣化幅を放置前の値を100とした相対値で表示した。
得られたシンチレータパネルを、PaxScan2520(Varian社製FPD)にセットして放射線画像変換パネル(検出器放射線画像検出器)を作製した。放射線画像変換パネルに対して20cm離れた高さ位置から500gの鉄球を落下させた後、放射線画像変換パネルについて目視評価した。その後、管電圧80kVpのX線を支持体(基板)の裏面側から照射し得られた放射線画像変換パネル上の画像を出力装置よりプリントアウトし、得られたプリント画像を目視にて以下に示す基準にしたがって耐衝撃性の評価を行った。表1にその結果を示す。評価は0.5ランク刻みで行った。
5:ひび割れがなく、また、均一な画像である。
4:ひび割れがなく、画質的にほとんど気にならないレベルである。
3:ひび割れが見られ、画欠が確認されるが、実用上許容できるレベルである。
2:ひび割れが見られ、明らかな画欠が認められ、実用上問題が発生するレベルである。1:ひび割れが多数見られ、画欠が多く、実用上問題が発生するレベルである。
Claims (5)
- 支持体上に気相堆積法により形成されたヨウ化セシウム(CsI)を主成分とする蛍光体柱状結晶を含有する蛍光体層を有する放射線画像変換パネルであって、当該蛍光体柱状結晶の結晶径の変動係数が50%以下であり、かつ当該蛍光体層の蛍光体充填率の変動係数が20%以下であることを特徴とする放射線画像変換パネル。
- 前記蛍光体柱状結晶が、ヨウ化セシウム(CsI)とタリウム(Tl)を含む添加剤と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項に記載の放射線画像変換パネル。
- 前記蛍光体柱状結晶が、その根元部分にタリウムを含まない層を有することを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の放射線画像変換パネル。
- 前記支持体上に前記蛍光体層を有するシンチレータパネルと2次元状に複数の受光画素が配置された受光素子(「平面受光素子」)とを具備したことを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項に記載の放射線画像変換パネル。
- 請求の範囲第1項〜第4項のいずれか一項に記載の放射線画像変換パネルの製造方法であって、真空容器内に蒸発源及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ことを特徴とする放射線画像変換パネルの製造方法。
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