JPWO2016167334A1 - 放射線像変換スクリーン、フラットパネルディテクタ、放射線検出装置、及びシンチレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、トレードオフの関係にある感度及び鮮鋭度を両立した放射線像変換スクリーンを提供すること、また、該放射線像変換スクリーンを含む、高機能のフラットパネルディテクタを提供することを課題とする。本発明は、蛍光体層、有機多層反射膜を含む放射線像変換スクリーンであって、該有機多層反射膜の蛍光体層と反対側に、有機多層反射膜の屈折率未満の層を含むことを特徴とする放射線像変換スクリーンに存する。

Description

本発明は、放射線像変換スクリーン、フラットパネルディテクタ、放射線検出装置、及びシンチレータに存する。

従来、医療現場において、フィルムを用いたアナログ方式のＸ線画像が広く用いられてきた。しかし、近年、コンピューテッドラジオグラフィ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＲ）やフラットパネル型の放射線ディテクタ（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）等のデジタル方式が開発されている。

放射線を可視光に変換する間接方式のフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：フラットパネルディテクタ）においては、放射線を可視光に変換するために、放射線像変換スクリーンが使用される。放射線像変換スクリーンは、タリウム賦活のヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）やテルビウム賦活やプラセオジム賦活の酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ）（ＧＯＳ）等のＸ線蛍光体を含み、照射されたＸ線に応じて、該Ｘ線蛍光体が可視光を発光して、その発光をＴＦＴやＣＣＤなどを備えた光検出器で電気信号に変換することにより、Ｘ線の情報をデジタル画像情報に変換する。

ＦＰＤには、より照射Ｘ線に対する感度が高く、かつ高鮮鋭度のものが望まれている。感度を高めるためには放射線像変換スクリーンにおける蛍光体量を多くすることが有効であるが、蛍光体量を多くすると、放射線像変換スクリーンの厚みが増して蛍光体から発光した可視光がより広がりやすくなり鮮鋭度が低下する。この光の拡散の影響を抑え、鮮鋭度を保ったまま感度を向上させるために、例えば、特許文献１では、蛍光体の平均粒径や充填率、膜厚などを調整する方法が開示されている。

特開２００７−２４８２８３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、感度及び鮮鋭度が不十分である場合があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、トレードオフの関係にある感度及び鮮鋭度を両立した放射線像変換スクリーンを提供する。
また、本発明は、上記放射線像変換スクリーン及び光検出器を含む、高機能のフラットパネルディテクタを提供する。
更に本発明は、感度及び鮮鋭度を両立した放射線検出装置を提供する。
更に本発明は、感度及び鮮鋭度を両立したデバイスを提供できるシンチレータを提供する。

本発明者等は鋭意検討を行った結果、誘電体多層反射膜を用いた特定の層構成とすることで、上記課題を解決しうることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は、蛍光体層、及び該蛍光体層の一方の面側に形成された誘電体多層反射膜、を少なくとも備え、該誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接している、又は該誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面が低屈折率領域と接している、放射線像変換スクリーンに存する。

また、本発明の別の要旨は、シンチレータ、該シンチレータの一方の側に設置された光検出器、及び該シンチレータの光検出器に設置された側と反対側に形成された誘導体多層反射膜、を有する放射線検出装置であって、
該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接している、又は該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面が低屈折率領域と接している、放射線検出装置に存する。

また、本発明の別の要旨は、矩形面からなる立方体又は直方体状のシンチレータの頂面及び底面のうち一方の面に誘電体多層反射膜が形成され、該誘導体多層反射膜の該シンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接しており又は低屈折率領域が接しており、該シンチレータの側面のうち少なくとも一面に反射層が形成された、シンチレータに存する。

本発明により、トレードオフの関係にある感度及び鮮鋭度を両立した放射線像変換スクリーンを提供することが可能となる。
また、本発明により、上記放射線像変換スクリーンを含む、高機能のフラットパネルディテクタを提供することが可能となる。更に、高い感度を有する放射線検出装置、及びシンチレータを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る放射線像変換スクリーンを含むフラットパネルディテクタの構成を模式的に表した断面図である。 本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の構成を模式的に表した断面図である。 本発明の一実施形態に係るシンチレータの構成を模式的に表した斜視図である。 実施例、比較例、及び参考例における放射線像変換スクリーンの感度及び鮮鋭度をプロットした図である。縦軸が鮮鋭度であり、横軸は感度である。 実施例、及び比較例における放射線像変換スクリーンの感度及び鮮鋭度をプロットした図である。縦軸が鮮鋭度であり、横軸は感度である。

以下、本発明について実施形態や例示物を示して説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
尚、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
以下、図１を用いて本発明の実施形態に係る放射線像変換スクリーン、およびそれを用いたフラットパネルディテクタ（以下、「ＦＰＤ」と称する場合がある）の好ましい構成について説明するが、本発明はこれらに限定されない。

フラットパネルディテクタ１は、放射線像変換スクリーン２、光検出器３、および電源部（図示しない）からなる。放射線像変換スクリーン２は、Ｘ線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの範囲の電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる範囲の電磁波（光）を発光する。

放射線像変換スクリーン２は、プリズムシート４、プリズムシート４と誘電体多層膜との間に存在する屈折率が１．２以下の低屈折率層である空気層５、誘電体多層反射層６、接着層７、蛍光体層８、及び保護層９を含む。
放射線像変換スクリーン２は、その出光面と光検出器３とを、保護層９を介して、接着又は密着させることでフラットパネルディテクタ１となる。放射線像変換スクリーン２で発光した光が、光検出器３に到達して光電変換を行い、出力する。以下、各構成部材について、説明する。

［蛍光体層］
本発明に用いる蛍光体層は、蛍光体を含む層である。
本実施形態において蛍光体は、Ｘ線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を発光する物質をいう。
蛍光体層に含まれる蛍光体の種類は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、Ｘ線から可視光への変換効率が高く、また発光された可視光を吸収しにくいものが好ましい。

例えば、特開２０００−１６２３９４号公報や特開２００３−８２３４７号公報に記載の如く、酸硫化ガドリニウム蛍光体（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）に、テルビウム（Ｔｂ）、ジルプロシウム（Ｄｙ）、セシウム（Ｃｅ）などの賦活物質を含有する蛍光体（以下、これらをＧＯＳ蛍光体とも称する）ものを用いることができる。
また、特開２０１１−７５２２号公報に記載の如く、ＣｓＩや、ＣｓＩとヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）を任意のモル比で混合したものや、特開２００１−５９８９９号公報に記載の如く、ＣｓＩにンジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ナトリウム（Ｎａ）などの賦活物質を含有する蛍光体（以下、これらをＣｓＩ蛍光体とも称する）を用いてもよい。
蛍光体層は、特に、ＧＯＳ蛍光体を含むことが、好ましい。
蛍光体層に含まれる蛍光体は、１種を単独で用いてもよく、異なる２種以上を併用してもよい。

また、蛍光体層に含まれる蛍光体の平均粒径は、通常３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、また通常０．０５μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上である。
上記範囲内であると、光を散乱する効果が大きく、得られる放射線像変換スクリーンの感度が良好である点で好ましい。

（蛍光体の充填率）
蛍光体層における蛍光体の充填率は、通常４０％以上、好ましくは５０％以上、更に好ましくは６０％以上、また通常１００％以下である。
上記範囲内であると、入射するＸ線を効率的に可視光に変換できる点で好ましい。
尚、充填率の測定方法は、下記の通り行う。
塗布前の基板の重さ（Ｗ_０）と、蛍光体層を形成した後の重さ（Ｗ_１）を測定する。形成された蛍光体を含む層の膜厚及び面積と、測定した膜の重さ（Ｗ_１−Ｗ_０）から、単位体積当りの重さを算出する。
一方、蛍光体と媒質の重さの比より、層中に含有される蛍光体の単位体積当りの重さを算出する。算出された蛍光体の単位体積当りの含有量と、蛍光体の比重から、蛍光体の充填率（体積％）を算出することが可能となる。

（蛍光体層の蛍光体積層量）
蛍光体層の蛍光体積層量は特に限定されず、放射線像変換スクリーンの大きさや、要求される感度により適宜設定できる。蛍光体粒子が積層されることで蛍光体層を形成することが好ましく、通常２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、好ましくは１００ｍｇ／ｃｍ^２以上であり、また通常１０００ｍｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは５００ｍｇ／ｃｍ^２以下である。本実施形態に係る放射線像変換スクリーンは、高エネルギーの放射線での使用に適しており、その場合、蛍光体積層量は通常１５０ｍｇ／ｃｍ^２以上、３００ｍｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

[蛍光体層の形成方法]
蛍光体層の形成方法としては特段の限定は無く、例えば真空蒸着法により層を形成する方法や湿式成膜法により層を形成する方法が挙げられる。
以下、蛍光体含有組成物を用いる湿式成膜法により層を形成する方法について詳説する。

湿式成膜法で蛍光体層を形成する場合、その工程には通常、蛍光体含有組成物調製工程、塗布工程、及び乾燥工程、を含む。尚、乾燥工程後に、後処理工程（洗浄、乾燥などを行う工程）を任意に含んでいてもよい。

（蛍光体含有組成物調製工程）
蛍光体含有組成物調製工程では、蛍光体含有組成物を調製する。蛍光体含有組成物は、形状は粉末であってもスラリー状のものであってもよい。
蛍光体含有組成物は、前記蛍光体を含み、必要に応じてその他の媒質、例えば、バインダー樹脂、分散剤、可塑剤、光重合性開始剤／熱重合開始剤等を含有させてもよい。また、組成物の粘度を調整する為に、有機溶剤などを含んでいてもよい。

蛍光体含有組成物に含有されてもよいバインダー樹脂としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、硝化綿、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、線状ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ポリアルキル−（メタ）アクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルアルコール、ゼラチン、デキストリン等のポリサッカライド、アラビアゴムなどが挙げられる。
蛍光体含有組成物にバインダー樹脂を含有させる場合には、蛍光体含有組成物全量に対しバインダー樹脂が通常０．１重量％以上、好ましくは２．０重量％以上であり、また通常２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。

また、分散剤としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、フタル酸、ステアリン酸などが挙げられる。
更に、可塑剤としては、リン酸トリフェニル、フタル酸ジブチルなどが挙げられる。
これら材料は、１種を単独で用いてもよく、異なる２種以上を併用してもよい。

蛍光体含有組成物に含有されていてもよい有機溶剤としては、上記蛍光体及び媒質を溶解又は分散できるものであれば特に制限はないが、例えば、エタノール、メチルエチルエーテル、酢酸ブチル、酢酸エチル、エチルエーテル、キシレンなどが挙げられる。有機溶剤は、１種を単独で用いてもよく、異なる２種以上を併用してもよい。

尚、蛍光体と媒質との屈折率差が大きいほど、蛍光体粒子における光散乱効果が大きく、蛍光体から発光した光を凹部に集光しやすい点で、媒質の屈折率は、１．３以下が好ましく、１．１以下が更に好ましい。
蛍光体を含む上記原料を、適宜混合・撹拌することで、蛍光体含有組成物を調製できる。

（塗布工程、乾燥工程）
塗布工程では、調製した蛍光体含有組成物を支持体上に塗布し、塗膜を形成する。
塗布による塗膜の形成方法としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく公知の技術が適用可能であるが、例えば、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スピンコーター法などが挙げられる。
形成された塗膜は、ホットプレートや温風乾燥機等を使って乾燥または熱硬化させ、或いは紫外線照射装置などを用いて光硬化させることで、蛍光体層を得る。
蛍光体層は、異なる２種以上の膜を積層することで、多層を形成していてもよい。多層とする場合、例えば、蛍光体の平均粒径や粒度分布、又は含有される媒質などが異なる層を適宜積層できる。

［誘電体多層反射膜］
誘電体多層反射膜とは、誘電体であるポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂等を用いた有機多層膜構造を有した積層フィルムである。放射線を透過し、且つ可視光範囲における反射率が高い膜であることが好ましい。
反射率が高い膜とは、可視光範囲における反射率の平均値、特には波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域における反射率の平均値が、９０％以上であり、好ましくは９５％以上である膜を意味する。また、光学用途であることから、面の均一性が高いものが好ましい。また、多層とは２層以上であればよく、通常１０層以下であり、５層以下であってもよい。

放射線像変換スクリーンが可視光に対して高い反射率を有する膜を含むことで、蛍光体層から発せられた光のうち、光検出器と反対方向に向かう光を反射させて光検出器に向かう光とすることで、光検出器で検出される光量が増える。その為、放射線像変換スクリーンの感度が向上する。
誘電体多層反射膜は、放射線を透過し、かつ高い可視光反射率を有する積層フィルムであれば特に制限はないが、例えば、３Ｍ社製ＥＳＲ(Enhanced Specular Reflector) などが好適に挙げられる。

誘電体多層反射膜の可視光における反射率の平均値は、より多くの光を出力基板に向かわせることで放射線像変換スクリーンの感度を向上させる点で、９８％以上であることが特に好ましい。なお、誘電体多層反射膜の反射率は、誘電体多層反射膜を構成するそれぞれの有機膜の表面を適宜粗らすことや、積層する有機膜の屈折率を適宜調整することで調整することができる。また、蛍光体層から発せられる蛍光波長に応じて、層構成を調整し、最適化することができる。そのため、誘電体多層反射膜を構成する膜は、有機膜、無機膜のどちらであってもよく、フレキシビリティーの観点から有機膜が好ましいものの特に限定されるものではない。

（屈折率）
誘電体多層反射膜の屈折率は、通常１．３５以上、好ましくは１．４５以上である。上限は特に限定されないが、通常２．０以下である。
上記範囲内であると、本発明の効果が良好に得られる点で好ましい。
（誘電体多層反射膜の厚み）
誘電体多層反射膜の厚みは特段限定されず、放射線像変換スクリーンの大きさに応じて適宜設定できる。通常１００ｎｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、また通常１０００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。

［低屈折率層、乃至は低屈折率領域］
放射線像変換スクリーンは、誘電体多層反射膜の蛍光体層と反対側に、低屈折率層乃至は低屈折率領域を含む。ここで低屈折率とは、誘電体多層反射膜よりも低屈折率であることを意味する。
このように、誘電体多層反射膜の蛍光体層と反対側の面が、低屈折率層または低屈折領域であることで、蛍光体層から発せられた光のうち、光検出器と反対方向に向かう光であって誘電体多層反射膜を透過してしまう光を、誘電体多層反射膜と低屈折層との界面で反射させることができる。反射された該光は、再度光検出器方向に向かうため、誘電体多層反射膜の反射効率を更に高めることが可能となり、放射線像変換スクリーンの感度をより高めることができる。結果、放射線像変換スクリーンにおける感度及び鮮鋭度のトレードオフ曲線を、望ましい方向にシフトさせることができる。

低屈折率層乃至は低屈折率領域は、誘電体多層反射膜よりも低屈折率であればよく、例えば、低屈折率である樹脂層であってよく、単なる空隙（空間）である空気層であってよく、真空層であってもよい。定量的には、通常屈折率が１．３以下であり、１．２以下であることが好ましく、１．１以下であることが更に好ましい。導電体多層反射膜との屈折率差が大きく、本発明の効果が良好に得られる点で、低屈折率層乃至は低屈折率領域が空気層又は空隙（空間）であることが好ましい。

低屈折率層乃至は低屈折率領域を空気層とする場合、誘電体多層反射膜の蛍光体層と反対側に、表面に凹凸を有する膜、例えば、図１のプリズムシート４のようなシート（層）を設置することで、表面に存在するプリズムパターンの凹部分が誘電体多層反射膜と接触せずに空隙となるようにして、空気層を形成してもよい。

尚、プリズムシートは、誘電体多層反射膜の強度が弱い場合にその支持のために設置されるものである。その為、誘電体多層反射膜が、単独で十分な支持強度を有する場合は、プリズムシートを設置しなくてもよい。この場合、誘電体多層反射膜の蛍光体層と反対側には、いずれの層も存在しない空間状態である。このような状態は、誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面が低屈折率領域と接している状況である。

［プリズムシート］
プリズムシートとは、プラスチックフィルム（樹脂フィルム）などのプラスチック製の支持体の表面に、アクリル樹脂等で微細なプリズムパターンを均一に精密形成した光学フィルムである。なおプリズムパターンは、誘電体多層反射膜との間に空気の層が存在し得る状態であればよいため、プリズムパターンがアトランダムであってもよい。
用いるプリズムシートは、誘電体多層反射膜との間に空気の層が存在し得る限り特に制限はないが、例えば、３Ｍ社ＢＥＦ２−Ｔ−１５５ｎなどが挙げられる。
中でも、本発明の効果が良好に得られる点で、プリズムピッチはＦＰＤの画素ピッチより小さいことが好ましく、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。

［光検出器］
光検出器は、蛍光体層に対向して光電変換部を備え、蛍光体層で発せられた蛍光を、電気信号等に変換する機能を有する。このような機能を有する限り光検出器は特段限定されず、既知の光検出器を適宜用いることができる。

［接着層］
本実施形態に係る放射線像変換スクリーンは、誘電体多層反射膜と蛍光体層との間に接着層を有してもよい。接着層を含むことで、放射線像変換スクリーンにおける感度及び鮮鋭度のトレードオフ曲線を、望ましい方向にシフトさせることができる。
接着層は、本発明の効果を損なわずに有機多層反射膜と蛍光体層とが接着されるようであればその材料は特に限定されず、例えば、ポリウレタン樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、クロロプレン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、中でも接着性及び光学特性（感度と鮮鋭度）の観点から、ポリウレタン樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂が好ましく、特にポリウレタン樹脂が好ましい。接着剤として用いる樹脂は、その樹脂単独でもよいし、本発明を損なわない範囲において、他の成分との共重合体でもよい。また、本発明を損なわない範囲において、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基等で変性されてもよく、これらの官能基の一部の水素がアルカリ金属やアルカリ土類金属に置き換わってもよい。

本実施形態で用いる接着剤は、水分散系、溶液系、反応系、ホットメルト系等、いずれの分類であってもよいが、水分散系、溶液系が好ましく、特に水分散系が好ましい。
また接着層は、１種または２種以上の樹脂を含むことが好ましく、ポリウレタン樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種または２種以上の樹脂を含むことがより好ましい。接着層の層構成は特に限定されず、１層のみで形成されていてもよく２層以上の多層であってもよい。例えば、有機多層反射膜の上面にポリウレタン樹脂層と、ポリウレタン樹脂とは異なる樹脂層とで構成されてもよいし、ポリウレタン樹脂と、ポリウレタン樹脂とは異なる樹脂とを予め混合した後に混合接着層として構成されてもよい。

接着層の塗布方法は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく公知の技術が適用可能であるが、例えば、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スピンコーター法などが挙げられる。また、接着剤を塗布した後に、乾燥工程、後処理工程（洗浄、乾燥）等を任意に含んでいてもよい。
接着層の厚みは、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、通常０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜３０μｍ、さらに好ましくは１〜２０μｍである。
上記範囲内であると有機多層反射膜と蛍光体層との密着性が良好であり、且つ感度および鮮鋭度などの光学特性が良好である点で好ましい。

［保護膜］
上記蛍光層を形成後、更に蛍光体層の上に保護層を形成していてもよい。
保護層を形成する材料は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、単官能（メタ）アクリレート、多官能（メタ）アクリレートを含有する放射線硬化性組成物の硬化物等や、粘着層を有するＰＥＴ等のフィルムがある。前述の放射線硬化性組成物中には、必要に応じて適宜上記以外の材料が含有されていてもよい。

本発明の別の実施形態は、シンチレータ、該シンチレータの一方の側に設置された光検出器、及び該シンチレータの光検出器に設置された側と反対側に形成された誘導体多層反射膜、を有する放射線検出装置である。本実施形態に係る放射線光検出器は、該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接している、又は該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面が低屈折率領域と接している、放射線検出装置である。

このように、誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面が、低屈折率層または低屈折領域であることで、蛍光体層から発せられた光のうち、光検出器と反対方向に向かう光であって誘電体多層反射膜を透過してしまう光を、誘電体多層反射膜と低屈折層との界面で反射させることができる。反射された該光は、再度光検出器に向かうため、誘電体多層反射膜の反射効率を更に高めることが可能となり、放射線検出装置の感度をより高めることができる。結果、放射線検出装置における感度及び鮮鋭度のトレードオフ曲線を、望ましい方向にシフトさせることができる。

本実施形態に係る放射線検出装置の一例を示す模式図を図２に示す。
放射線検出装置１０は、支持基板１１上に光検出器１２、接着層１３、蛍光体層を含むシンチレータ１４及び誘電体多層反射膜１５が設置された構成を有する。一例では、これらは積層された構成を有する。

支持基板１１は、その上に積層される光検出器１２やシンチレータ１４を支持できれば特段限定されず、通常ガラス基板や樹脂基板などが用いられる。また、支持基板表面に導電性を有する層を備えることで、光検出器１２と支持基板１１の表面とをボンディングワイヤ等を用いて電気的に接続してもよい。支持基板１１の大きさ、厚さは、光検出器１２とシンチレータ１４を支持できれば特段制限はないが、通常面方向の大きさが、光検出器１２と同等またはそれ以上である。

光検出器１２は、シンチレータ１４に対向して光電変換部を備え、シンチレータ１４で発せられた蛍光を電気信号等に変換する機能を有する。光検出器１２は特段限定されず、既知の光検出器を適宜用いることができる。また、一形態では、光検出器１２は外部からの衝撃から保護するための保護樹脂１６を備えていてもよい。保護樹脂は、外部からの衝撃を緩和できれば特に限定されず、上記放射線像変換スクリーンの実施形態における保護層で例示された樹脂を使用してもよい。

接着層１３は、シンチレータ１４と光検出器１２とを接着することができればよく、上記放射線像変換スクリーンの実施形態における接着層で例示されたものを用いることができる。

シンチレータ１４は、放射線を吸収し可視光に変換し得る蛍光体を含み、通常、焼結シンチレータ又はシンチレータ単結晶が使用される。放射線としてＸ線を用いる場合は、ＧＯＳの焼結体等が用いられる。放射線としてγ線を用いる場合はＬＳＯ（Ｌｕ_３ＳｉＯ_５：Ｃｅ）、ＬＹＳＯ、ＬＧＳＯ、ＬＹＧＳＯ等のルテチウムケイ素酸化物蛍光体（ＬＳＯ系蛍光体）等の単結晶が好適に用いられる。シンチレータ１４の形状は特段限定されないが、全ての面が矩形である立方体や直方体であることが一般的である。シンチレータ１４は、１つのシンチレータであってよく、複数のシンチレータが配置されてアレイを形成していてもよい。アレイを形成する場合、シンチレータの数や大きさに特段の制限はなく、要求される機能等に応じて適宜設定できる。

誘電体多層反射膜１５は誘電体であるポリエステル系樹脂又はウレタン系樹脂等を用いた有機多層膜構造を有した積層フィルムで、放射線を透過し、かつ可視光範囲における反射率が高い膜である。誘電体多層反射膜の説明は、上記放射線像変換スクリーンの実施形態における説明が援用される。
本実施形態では、誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面に、低屈折率層乃至は低屈折率領域を含む。ここで低屈折率とは、誘電体多層反射膜よりも低屈折率であることを意味し、図中誘電体多層反射膜１５の上方に何も存在しない、いわゆる空間である形態が好ましい。低屈折率層乃至は低屈折率領域の説明は、上記放射線像変換スクリーンの実施形態における説明が援用される。

また、本発明の別の実施形態は、矩形面からなる立方体又は直方体状のシンチレータの頂面及び底面のうち一方の面に誘電体多層反射膜が形成され、該誘導体多層反射膜の該シンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接しており又は低屈折率領域が接しており、該シンチレータの側面のうち少なくとも一面に反射層が形成されたシンチレータである。
本実施形態に係るシンチレータの一例を示す斜視模式図を図３に示す。

図３は、矩形面からなる直方体のシンチレータ２４が複数直線状に配置されたシンチレータアレイ２０を示す。図３では、複数のシンチレータ２４は一列で直線に配置されるが、２列以上で直線状に配置されてもよい。複数のシンチレータ２４は、支持基板２１上に光検出器（図示せず）を介して直線上に配置されて、アレイを形成している。複数のシンチレータ２４の上部には、誘電体多層反射膜２５が配置される。すなわち、シンチレータ２４の頂面に、誘電体多層反射膜２５が形成される。なお、図３では、シンチレータ２４の頂面と誘電体多層反射膜２５とが直接接する構成となっているが、シンチレータ２４の頂面と誘電体多層反射膜２５との間に、他の層、例えば接着層などを介してもよい。

誘電体多層反射膜２５のシンチレータ２４と反対の面は何も存在しない、いわゆる空間となっている。すなわち、誘導体多層反射膜のシンチレータと反対側の面に低屈折率領域が接している。
本実施形態ではシンチレータ２４は直方体であるが、立方体であってもよい。本実施形態では、図３中ハッチングで示されるシンチレータ２４の側面には、全面に反射層が形成される。反射層は、側面のうち少なくとも１面に形成されればよく、全面に形成されていることが好ましい。シンチレータ２４の側面に反射層が形成されることで、シンチレータの感度が向上する。すなわち本実施形態では、シンチレータにおけるＸ線入射面（頂面）には誘導体多層反射膜が配置され、側面には反射層が配置されることで、シンチレータの感度を向上させることができる。
反射層としては、白色樹脂を用いることが好ましく、具体例としてはＰＥＴ樹脂、及びこれにＴｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などを分散させたものがあげられる。ここで「白色」とは、無色であり透明ではないことを意味し、可視光領域に特異な吸収波長を持たない物質により入射光を乱反射させる事ができる色をいう。白色樹脂における可視光の反射率は、８０％以下であることが好ましい。
反射層の厚みは特段限定されず、通常１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上、また通常２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

［放射線像変換スクリーンの作製］
（実施例１）
ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂脂及び可塑剤の混合物２０重量部を、トルエン、２−ブタノール及び、キシレンの混合溶剤８０重量部に溶解し、十分に攪拌して結合剤を作成した。 この結合剤１３重量部と平均粒子径９μｍのＧｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ蛍光体８７重量部とを混合して充分に撹拌し、さらにこれをボールミルで分散処理して「蛍光体組成物１」を調製した。

次いで、厚さ６５μｍの有機多層反射膜ＥＳＲ（３Ｍ社製）を基材として、前記「蛍光体組成物１」をブレードコータを使用して、乾燥後の蛍光体塗布重量が１５０ｍｇ／ｃｍ^２となるように塗布して蛍光体層を有機多層反射膜上に形成し、７０℃から８０℃で乾燥させることによって、有機多層反射膜と蛍光体層の積層体を形成した。形成した蛍光体層の表面に、感熱性接着剤（日本合成化学製 ポリエスター ＴＰ２２０）を塗布した、厚さ６μｍの光散乱性のないポリエチレンテレフタレートフィルムからなる保護膜を貼付した。

ついで、有機多層反射膜の蛍光体層の反対側に、空気層を形成するため、透明性のポリエステルの表面に、アクリル樹脂のプリズムパターンを均一に精密成形した光学フィルムＢＥＦ２−Ｔ−１５５ｎ（３Ｍ社製）を、光学フィルムのプリズムパターンがある面と有機多層反射膜の蛍光体層が塗布されていない面とが対向するよう貼り合せた。貼り合せには、光学フィルムのプリズムパターンの凹み部分が有機多層反射膜の蛍光体層が塗布されていない面と接触せずに空隙となるように、光学フィルムの外周部のみをレーザー溶着で貼り合わせた。このようにして、実施例１の放射線像変換スクリーン１を得た。

（実施例２）
実施例１において、乾燥後の蛍光体塗布重量が１５０ｍｇ／ｃｍ^２を２００ｍｇ／ｃｍ^２にした以外は、実施例１と同様にして、実施例２の放射線像変換スクリーン２を作成した。

（比較例１）
実施例１において、蛍光体を塗布する基材を厚さ１８８μｍの光反射性支持体である、白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製 ルミラーＥ−６０）とすること、および該光反射性支持体に光学フィルムを貼り合せないこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の放射線像変換スクリーン３を得た。

（比較例２）
比較例１において、乾燥後の蛍光体塗布重量が１５０ｍｇ／ｃｍ^２を２００ｍｇ／ｃｍ^２にした以外は、比較例１と同様にして、比較例２の放射線像変換スクリーン４を作成した。

（比較例３）
実施例１と同様に有機多層反射膜と蛍光体層の積層体に保護膜を貼付した。
ついで、有機多層反射膜の蛍光体層の反対側に、屈折率が高い層を光学的に隣接して形成するために、光学透明接着層（３Ｍ社製 Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８２１１）屈折率１．４７）を隣接させた。さらに、当該光学透明接着層の有機多層反射膜の反対側に白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製 ルミラーＥ−６０）を貼り合わせて、比較例３の放射線像変換スクリーン５を作成した。

［放射線像変換スクリーンの特性測定］
上述のようにして得た、実施例１〜２、および比較例１〜２の各放射線像変換スクリーンについて、Ｘ線カメラ（Teledyne Rad-icon Imaging社製 Rad-icon）を用いて、感度および鮮鋭度を評価した。結果を表１に示した。
なお、感度および鮮鋭度は、厚さ１０ｃｍの水ファントムを通した管電圧８０ｋＶのＸ線で撮影した場合の感度、および空間周波数２本／ｍｍにおけるＭＴＦ値を、比較例１の蛍光板の感度およびＭＴＦ値をそれぞれ１００とした場合の相対値を求め、これらを相対比較することによって評価し、その結果を表１、及び図５に記した。

表１及び図５に示すが如く、本発明の放射線像変換スクリーン（実施例１および２）は、従来の放射線像変換スクリーン（比較例１および２）に比べて、鮮鋭度と感度が両立している。
一方、比較例３の場合は、感度が大きく低下し、鮮鋭度と感度の両立の効果が表れていない。

［放射線像変換スクリーンの作製］
（実施例Ｂ−１）
表２の接着剤組成となるように、水分散性ポリウレタン樹脂である商品名インプラニールＤＬＨ（住化バイエルウレタン社製）と水分散性アクリロニトリル・ブタジエン共重合体である商品名Ｎｉｐｏｌ １５６２（日本ゼオン社製）を２５／７５ｗｔ％の比率で混合して混合液を得た。尚、ポリウレタン樹脂（Ｂ）と、ポリウレタン樹脂（Ｂ）とは異なる樹脂（Ｃ）の割合は、各水分散性樹脂の濃度、混合比率から計算して４０：６０であった。

基材として厚さ６５μｍの有機多層反射膜ＥＳＲ（３Ｍ社製）に、上記混合液をアプリケータとシクネステープを使用して、乾燥後のｄｒｙ厚みが１０μｍとなるように塗布した。塗布後、８０℃で３０分間乾燥して、ＥＳＲ上に接着層を形成した。

ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂及び可塑剤の混合物２０重量部を、トルエン、２-ブタノール及び、キシレンの混合溶剤８０重量部に溶解し、十分に攪拌して結合剤を作成した。 この結合剤１３重量部と平均粒子径９μｍのＧｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ蛍光体８７重量部とを混合して充分に撹拌し、さらにこれをボールミルで分散処理して「蛍光体組成物２」を調製した。
次いで、上記の接着層を塗布したＥＳＲに、前記「蛍光体組成物２」をブレードコータとシクネステープを使用して、ｗｅｔ厚み（ＥＳＲとブレードコータとのクリアランス）が６００μｍとなるように塗布して蛍光体層を支持体上に形成し、乾燥温度を７０℃から８０℃で乾燥させることによって、蛍光体層を形成させて接着性評価用サンプル１を作成した。

次に放射線像変換スクリーンの作成方法を説明する。上記と同様に形成した蛍光体層の表面に、感熱性接着剤を塗布した厚さ６μｍの光散乱性のないポリエチレンテレフタレートフィルムからなる保護膜を貼付した。
ついで、有機多層反射膜の蛍光体層の反対側に、空気層を形成するため、透明性のポリエステルの表面に、アクリル樹脂のプリズムパターンを均一に精密成形した光学フィルムＢＥＦ２−Ｔ−１５５ｎ（３Ｍ社製）を、光学フィルムのプリズムパターンがある面と有機多層反射膜の蛍光体層が塗布されていない面とが対向するよう貼り合せた。貼り合せには、光学フィルムのプリズムパターンの凹み部分が有機多層反射膜の蛍光体層が塗布されていない面と接触せずに空隙となるように、光学フィルムの外周部のみをレーザー溶着で貼りあわせた。このようにして、実施例Ｂ−１の放射線像変換スクリーン１を得た。
尚、レーザー溶着は、エンシュウ社製半導体レーザー溶着機を用いた。レーザーは光学フィルム側から照射し、レーザーのピーク波長は９４０ｎｍ、スポット径は１．６ｍｍφ、照射出力は１１Ｗ、走査速度は１０００ｍｍ／ｍｉｎとした。また、レーザー溶着前に光学フィルムのレーザー照射箇所（プリズム側）に市販の黒マジックを塗り、レーザー照射時にレーザーを吸収して溶着しやすいようにした。

（実施例Ｂ−２）
実施例Ｂ−１において、表２の接着剤組成となるように、水分散性ポリウレタン樹脂である商品名インプラニールＤＬＨ（住化バイエルウレタン社製）と水分散性スチレン・ブタジエン共重合体である商品名Ｎｉｐｏｌ ＬＸ４３０（日本ゼオン社製）を７５／２５ｗｔ％の比率で混合した以外は、実施例１と同様にして、実施例Ｂ−２の接着性評価用サンプル２と放射線像変換スクリーン２を作成した。

（実施例Ｂ−３）
実施例Ｂ−１において、混合液を乾燥後のｄｒｙ厚みが２０μｍとなるように塗布した以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ｂ−３の接着性評価用サンプル３と放射線像変換スクリーン３を作成した。

（実施例Ｂ−４）
実施例Ｂ−１において、表２の接着剤組成となるように、水分散性ポリウレタン樹脂である商品名インプラニールＤＬＨ（住化バイエルウレタン社製）と水分散性ポリエステル樹脂である商品名ファインテックスＥＳ６７５（ＤＩＣ社製）を７５／２５ｗｔ％の比率で混合し、混合液を乾燥後のｄｒｙ厚みが２０μｍとなるように塗布した以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ｂ−４の接着性評価用サンプル４と放射線像変換スクリーン４を作成した。

（実施例Ｂ−５）
実施例Ｂ−１において、表２の接着剤組成となるように、水分散性ポリウレタン樹脂である商品名ハイヒドロールＵＨ６５０（住化バイエルウレタン社製）と水分散性スチレン・ブタジエン共重合体である商品名Ｎｉｐｏｌ ＬＸ４３０（日本ゼオン社製）を７５／２５ｗｔ％の比率で混合した以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ｂ−５の接着性評価用サンプル５と放射線像変換スクリーン５を作成した。

（実施例Ｂ−６〜Ｂ−８）
実施例Ｂ−１において、接着剤組成を表２記載の通りに変更した以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ｂ−６〜Ｂ−８の接着性評価用サンプルを作成した。

（参考例Ｂ−１〜Ｂ−２）
実施例Ｂ−１において、接着層有無、蛍光体層のｗｅｔ厚みを表２記載の通りに変更した以外は、実施例２と同様にして、参考例Ｂ−１〜Ｂ−２の接着性評価用サンプルと放射線像変換スクリーンを作成した。

（比較例Ｂ１〜Ｂ２）
実施例Ｂ１において、基材を有機多層反射膜から厚さ１８８μｍの光反射性支持体である、白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製 ルミラーＥ−６０）に変更し、さらに接着剤組成、接着層のｄｒｙ厚み、蛍光体層のｗｅｔ厚みを表２記載の通りに変更した以外は、実施例Ｂ１と同様にして、比較例Ｂ１〜Ｂ２の接着性評価用サンプルと放射線像変換スクリーンを作成した。

［接着性の評価］
接着性評価サンプルを、蛍光体層が凸となるように１８０度折り曲げて、蛍光体層がＥＳＲから剥離するように評価した。ＥＳＲ面に蛍光体層の一部が残り白く見える程接着性が良好であり、評価判断は、以下の通りとした。○または◎が、良好な結果である。
◎ ＥＳＲ面の全面に蛍光体層の一部が残った
○ ＥＳＲ面の一部に蛍光体層の一部が残った
× ＥＳＲ面には蛍光体層が全く残らなかった

［感度・鮮鋭度の評価］
放射線像変換スクリーンの感度および鮮鋭度は以下のようにして測定した。
実施例、比較例および参考例で作製した放射線像変換スクリーンをＸ線カメラ（TELEDYNERad-icon社製Remote RadEye2EV） に取り付け、Ｘ線カメラにＸ線照射させてＸ線画像を取得した。
感度は被写体のない状態でＸ線カメラにＸ線を照射して、画像全体の濃度が均一な感度測定用Ｘ線画像を取得した。感度は放射線変換スクリーン毎の感度測定用Ｘ線画像の平均出力値の相対値とした。
鮮鋭度はいわゆるエッジ法ＭＴＦによって計算した。被写体としてＸ線カメラの画面の一部に厚さ２ｍｍのＭＴＦ測定用のタングステン板を設置し、タングステン板のエッジ像（タングステン板の有無による濃度変化のあるＸ線画像）を取得した。得られたＸ線画像のエッジ部の濃度変化からＭＴＦを計算し、空間周波数０Ｌｐ／ｍｍでのＭＴＦを１に規格化した時の２Ｌｐ／ｍｍでのＭＴＦ値を鮮鋭度とした。

感度と鮮鋭度はトレードオフの関係にあり、図４における比較例Ｂ−１〜Ｂ−２のライン上付近にあるものは感度・鮮鋭度を○、図４における参考例Ｂ−１〜Ｂ−２ライン上付近にあるものは感度・鮮鋭度◎、両者のラインの中間にあるものは◎〜○とした。感度鮮鋭度は、◎と◎〜○が良好な結果である。

表２及び図４に示すが如く、本実施形態に係る放射線像変換スクリーン（実施例Ｂ−１〜Ｂ−５）は、従来の放射線像変換スクリーン（比較例Ｂ−１およびＢ−２）に比べて、有機多層反射膜と蛍光体層の接着性を損なうことなく、感度・鮮鋭度が向上している。

[シンチレータの作成]
（実施例Ｃ）
６×６×１．５ｍｍの大きさに裁断したＧＯＳ焼結体の側面に白色反射材としてＴｉＯ_２分散材（サンゴバン社製リフレクタペイントＢＣ６２０）を１００μｍの厚さで塗布し、Ｘ線入射面に備える層（膜）を以下の通り変更してシンチレータを作成した。
（実施例Ｃ−１）厚さ６５μｍの有機多層反射膜ＥＳＲ（３Ｍ社製）
（実施例Ｃ−２）厚さ６５μｍの有機多層反射膜ＥＳＲ（３Ｍ社製）Ｘ線を入射面に備え、そのシンチレータ隣接面とは反対側に光学フィルムＢＥＦ２−Ｔ−１５５ｎ（３Ｍ社製）を積層
（比較例Ｃ−１）ＴｉＯ_２分散材（サンゴバン社製リフレクタペイントＢＣ６２０）を、１００μｍの厚さで塗布
（比較例Ｃ−２）白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製 ルミラーＥ−６０）
作成したシンチレータの感度は、Ｘ線を1秒照射し、シンチレーション光をＣＭＯＳディテクタにより受光することにより測定した。
シンチレータの感度の測定結果を、表３に示す。感度は、比較例Ｃ−１を１．０００とする相対強度で示した。

表３に示すが如く、本発明のシンチレータ（実施例Ｃ−１およびＣ−２）は、従来のシンチレータ（比較例Ｃ−１およびＣ−２）に比べて、感度が向上している。

１ フラットパネルディテクタ
２ 放射線像変換スクリーン
３ 光検出器
４ プリズムシート
５ 空気層
６ 有機多層反射膜
７ 接着層層
８ 蛍光体層
９ 保護膜
１０ 放射線検出装置
１１、２１ 支持基板
１２ 光検出器
１３ 接着層
１４、２４ シンチレータ
２４ａ 頂面
２４ｂ 側面
１５、２５ 誘電体多層反射膜
１６ 保護部材

Claims (22)

1. 蛍光体層、及び
   該蛍光体層の一方の面側に形成された誘電体多層反射膜、を少なくとも備え、
   該誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接している、又は該誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面が低屈折率領域と接している、放射線像変換スクリーン。
2. 前記誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面が気体環境と接している、請求項１に記載の放射線像変換スクリーン。
3. 前記誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面が空気と接している、請求項２に記載の放射線像変換スクリーン。
4. 前記誘電体多層反射膜の蛍光体層が形成された面と反対側の面に、プリズムシートが隣接している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
5. 前記誘電体多層反射膜は、放射線を透過し、かつ可視光を反射する反射膜である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
6. 前記誘電体多層反射膜は、３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で、平均反射率が９０％以上である、請求項５に記載の放射線像変換スクリーン。
7. 前記誘電体多層反射膜は、有機多層反射膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
8. 前記誘電体多層反射膜は、ポリエステル系樹脂又はウレタン系樹脂を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
9. 前記蛍光体層は、放射線のエネルギーを吸収し可視光線を発する蛍光体を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
10. 前記蛍光体層は、ＧＯＳ蛍光体、又はＣｓＩ蛍光体を含む、請求項９に記載の放射線像変換スクリーン。
11. 前記放射線はＸ線である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
12. 前記蛍光体層の誘電体多層反射膜が形成された面と反対側の面に保護層を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
13. 前記蛍光体層と誘電体多層反射膜との間に接着層を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線像変換スクリーン、及び光検出器を含む、フラットパネルディテクタ。
15. シンチレータ、
    該シンチレータの一方の側に設置された光検出器、及び
    該シンチレータの光検出器に設置された側と反対側に形成された誘導体多層反射膜、を有する放射線検出装置であって、
    該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接している、又は該誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面が低屈折率領域と接している、放射線検出装置。
16. 前記誘電体多層反射膜のシンチレータと反対側の面が空気と接している、請求項１５に記載の放射線検出装置。
17. 前記シンチレータがアレイを形成している、請求項１５又は１６に記載の放射線検出装置。
18. 前記シンチレータは、焼結シンチレータ又はシンチレータ単結晶である、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
19. 矩形面からなる立方体又は直方体状のシンチレータの頂面及び底面のうち一方の面に誘電体多層反射膜が形成され、該誘導体多層反射膜の該シンチレータと反対側の面に、屈折率が１．２以下の低屈折率層が隣接しており又は低屈折率領域が接しており、
    該シンチレータの側面のうち少なくとも一面に反射層が形成された、シンチレータ。
20. 前記シンチレータが直線状に連なってアレイを形成している、請求項１９に記載のシンチレータ。
21. 前記反射層は、白色樹脂シートである、請求項１９又は２０に記載のシンチレータ。
22. 前記反射層は、ＰＥＴ樹脂シートである、請求項２１に記載のシンチレータ。