JPWO2019181639A1 - 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

放射線検出器及び放射線画像撮影装置 Download PDF

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Abstract

放射線検出器は、可撓性の基材、及び基材の第1の面に設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成された層を含むセンサ基板と、画素が形成された層における基材が設けられた側と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層と、基材の第1の面と反対側の第2の面の側に設けられ、応力中立面の位置を、センサ基板と対向する変換層の面である界面から、センサ基板及び変換層が積層されている積層方向Pの予め定められた範囲内に調整する応力中立面調整部材と、を備える。

Description

本発明は、放射線検出器及び放射線画像撮影装置に関する。
従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置には、被写体を透過した放射線を検出し放射線画像を生成するための放射線検出器が用いられている。
放射線検出器としては、放射線を光に変換するシンチレータ等の変換層と、変換層で変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が設けられたセンサ基板と、を備えたものがある。このような放射線検出器として、センサ基板に可撓性の基材を用いたものが知られている(例えば、特開2013−217769号公報(特許文献1)参照)。可撓性の基材を用いることにより、例えば、放射線画像撮影装置(放射線検出器)を軽量化でき、また、被写体の撮影が容易となる場合がある。
特許文献1に記載の技術では、可撓性の基材を用いているため撓み特性(剛性分布)を調整する撓み調整部材が設けられている。特許文献1に記載の技術では、撓み調整部材により、放射線検出器と、放射線検出器から電荷を読み出すための制御部等の電気回路とが一体的に構成された装置全体が撓むことで、剛性が小さい部分に応力が集中して、耐衝撃性が低下することを抑制している。
ところで、放射線画像撮影装置の製造工程の途中等では、放射線検出器が単体で扱われる場合がある。
変換層とセンサ基板とが積層された積層方向と交差する方向に、放射線検出器と電気回路とが並んで配置され、放射線検出器及び電気回路の全体に亘って撓み調整部材を設けた放射線画像撮影装置では、放射線検出器単体で扱われる場合が考慮されていない。そのため、上記構成の放射線画像撮影装置における放射線検出器が単体で扱われる場合、センサ基板が変換層から剥離してしまう懸念があった。
本開示は、変換層とセンサ基板とが積層された積層方向と交差する方向に、放射線検出器と電気回路とが並んで配置され、放射線検出器及び電気回路の全体に亘って撓み調整部材を設けた放射線画像撮影装置に比べて、放射線検出器単体におけるセンサ基板と変換層との剥離を抑制することができる放射線検出器及び放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様の放射線検出器は、可撓性の基材、及び基材の第1の面に設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成された層を含むセンサ基板と、画素が形成された層における基材が設けられた側と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層と、基材の第1の面と反対側の第2の面の側に設けられ、応力中立面の位置を、センサ基板と対向する変換層の面である界面から、センサ基板及び変換層が積層されている積層方向の予め定められた範囲内に調整する応力中立面調整部材と、を備える。
また、本開示の第2の態様の放射線検出器は、第1の態様の放射線検出器において、予め定められた範囲は、応力中立面調整部材を設けない場合の界面と応力中立面との距離よりも短い範囲である。
また、本開示の第3の態様の放射線検出器、第1の態様または第2の態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、少なくともセンサ基板と変換層とが対向する領域を覆う領域に設けられている。
また、本開示の第4の態様の放射線検出器は、第1の態様から第3の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下である。
また、本開示の第5の態様の放射線検出器は、第1の態様から第4の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材の材料は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、及び低密度ポリエチレンの少なくとも一つを含む。
また、本開示の第6の態様の放射線検出器は、第1の態様から第5の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、変換層の熱膨張率に対する応力中立面調整部材の熱膨張率の比が0.5以上、4以下である。
また、本開示の第7の態様の放射線検出器は、第1の態様から第6の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、熱膨張率が30ppm/K以上、200ppm/K以下である。
また、本開示の第8の態様の放射線検出器は、第1の態様から第7の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、界面に設けられ、かつセンサ基板及び変換層に接する密着層をさらに備える。
また、本開示の第9の態様の放射線検出器は、第1の態様から第7の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、センサ基板と、変換層との間に設けられ、変換層の熱膨張率とセンサ基板の熱膨張率との差を緩衝する緩衝層をさらに備える。
また、本開示の第10の態様の放射線検出器は、第1の態様から第9の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、積層方向に積層された、機能が異なる複数の膜を含む。
また、本開示の第11の態様の放射線検出器は、第10の態様の放射線検出器において、複数の膜は、応力中立面調整膜と、帯電防止膜とを含む。
また、本開示の第12の態様の放射線検出器は、第11の態様の放射線検出器において、帯電防止膜は、応力中立面調整膜よりも第2の面側に設けられている。
また、本開示の第13の態様の放射線検出器は、第10の態様の放射線検出器において、複数の膜は、応力中立面調整膜と、防湿膜とを含む。
また、本開示の第14の態様の放射線検出器は、第13の態様の放射線検出器において、防湿膜は、応力中立面調整膜よりも第2の面側に設けられている。
また、本開示の第15の態様の放射線検出器は、第1の態様から第14の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、基材は、樹脂製であり、平均粒子径が0.05μm以上、2.5μm以下の無機の微粒子を含む微粒子層を有する。
また、本開示の第16の態様の放射線検出器は、第15の態様の放射線検出器において、基材は、微粒子層を、第2の面側に有する。
また、本開示の第17の態様の放射線検出器は、第15の態様または第17の態様の放射線検出器において、微粒子は、基材を構成する元素よりも原子番号が大きく且つ原子番号が30以下の元素を含む。
また、本開示の第18の態様の放射線検出器は、第1の態様から第17の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、基材は、300℃〜400℃における熱膨張率が20ppm/K以下である。
また、本開示の第19の態様の放射線検出器は、第1の態様から第18の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、基材は、厚みが25μmの状態において400℃におけるMD(Machine Direction)方向の熱収縮率が0.5%以下、及び500℃における弾性率が1GPa以上の少なくとも一方を満たす。
また、本開示の第20の態様の放射線検出器は、第1の態様から第19の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、基材よりも剛性が高い。
また、本開示の第21の態様の放射線検出器は、第1の態様から第20の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、変換層は、CsIを含む。
また、本開示の第22の態様の放射線画像撮影装置は、第1の態様から第31の態様のいずれか1態様に記載の放射線検出器と、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、制御信号に応じて、複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、を備える。
また、本開示の第23の態様の放射線画像撮影装置は、第32の態様の放射線画像撮影装置において、放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられている。
また、本開示の第24の態様の放射線画像撮影装置は、第32の態様の放射線画像撮影装置において、制御部、駆動部、及び信号処理部の少なくとも一つに電力を供給する電源部をさらに備え、放射線検出器におけるセンサ基板、変換層、及び応力中立面調整部材が並ぶ積層方向と交差する方向に、電源部と、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられている。
また、本開示の第25の態様の放射線画像撮影装置は、第32の態様の放射線画像撮影装置において、放射線が照射される照射面を有し、放射線検出器におけるセンサ基板及び変換層のうち、センサ基板が照射面と対向する状態に放射線検出器を収納する筐体をさらに備えた。
第1の態様によれば、変換層とセンサ基板とが積層された積層方向と交差する方向に、放射線検出器と電気回路とが並んで配置され、放射線検出器及び電気回路の全体に亘って撓み調整部材を設けた放射線画像撮影装置に比べて、放射線検出器単体におけるセンサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第2の態様によれば、予め定められた範囲が、応力中立面調整部材を設けない場合の界面と応力中立面との距離よりも長い範囲の場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第3の態様によれば、応力中立面調整部材が、センサ基板と変換層とが対向する領域を覆う領域に設けられていない場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第4の態様によれば、曲げ弾性率が150MPa未満の場合、または2500MPaを越える場合に比べて、所望の剛性を得るための応力中立面調整部材の厚みを抑制することができる。
第5の態様によれば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、及び低密度ポリエチレンの少なくとも一つを含まない場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第6の態様によれば、熱膨張率の比が0.5未満の場合、または4を越える場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第7の態様によれば、熱膨張率が30ppm/K未満の場合、または200ppm/Kを越える場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第8の態様によれば、密着層を設けない場合に比べて、変換層をセンサ基板から剥離し 難くすることができる。
第9の態様によれば、緩衝層を設けない場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第10の態様によれば、応力中立面調整部材を単一の膜で構成する場合に比べて、センサ基板と変換層との剥離を抑制する効果以外の効果も得ることができる。
第11の態様によれば、帯電防止膜を設けない場合に比べて、センサ基板が帯電するのを防止することができる。
第12の態様によれば、帯電防止膜が応力中立面調整膜よりも第1の面側に設けられている場合に比べて、センサ基板が帯電するのを防止することができる。
第13の態様によれば、防湿膜を設けない場合に比べて、基材及び変換層に対する防湿性能を高めることができる。
第14の態様によれば、防湿膜が応力中立面調整膜よりも第1の面側に設けられている場合に比べて、基材及び変換層に対する防湿性能を高めることができる。
第15の態様によれば、基材が平均粒子径が0.05μm以上、2.5μm以下の無機の微粒子を含む微粒子層を有さない場合に比べて、基材内で発生した後方散乱線を抑制することができる。
第16の態様によれば、基材が微粒子層を第1の面側に有する場合に比べて、精度良く画素を形成することができる。
第17の態様によれば、微粒子が、基材を構成する元素よりも原子番号が大きく且つ原子番号が30以下の元素を含まない場合と比較して、後方散乱線の抑制を効果的に行うことができ、かつ微粒子層における放射線の吸収を抑制することができる。
第18の態様によれば、基材が300℃〜400℃における熱膨張率が20ppm/Kを越える場合に比べて、画素の製造に適した基材とすることができる。
第19の態様によれば、基材が、厚みが25μmの状態において400℃におけるMD方向の熱収縮率が0.5%を越える場合、かつ500℃における弾性率が1GPa未満の場合に比べて、画素の製造に適した基材とすることができる。
第20の態様によれば、応力中立面調整部材の剛性が基材の剛性以下の場合に比べて、基材の撓みを抑制することができる。
第21の態様によれば、変換層がCsIを含まない場合に比べて、放射線から可視光への変換効率を高くすることができる。
第22の態様によれば、第1の態様から第21の態様のいずれか1態様に記載の放射線検出器と異なる放射線検出器を備える場合に比べて、撓ませて用いた場合でもセンサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第23の態様によれば、第1の態様から第21の態様のいずれか1態様に記載の放射線検出器と異なる放射線検出器を備える場合に比べて、制御部と放射線検出器とが、放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に並んで設けられている場合であってもセンサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第24の態様によれば、第1の態様から第21の態様のいずれか1態様に記載の放射線検出器と異なる放射線検出器を備える場合に比べて、電源部と、制御部と、放射線検出器とが、放射線検出器におけるセンサ基板、変換層、及び応力中立面調整部材が並ぶ積層方向と交差する方向に並んで設けられている場合であってもセンサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
第25の態様によれば、筐体が、照射面と変換層とが対向する状態に放射線検出器を収納する場合に比べて、放射線画像の画質を向上することができる。
第1実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 第1実施形態の放射線検出器の一例を、第1の面側からみた平面図である。 基材の一例を説明するための断面図である。 被写体を透過した放射線により、微粒子層を有する基材内で発生する後方散乱線を説明するための説明図である。 被写体を透過した放射線により、微粒子層を有さない基材内で発生する後方散乱線を説明するための説明図である。 図2Aに示した放射線検出器のA−A線断面図である。 図2A及び図3に示した放射線検出器の製造方法を説明する説明図である。 放射線検出器に対して各層の積層方向に荷重をかけて撓ませた状態の一例を示す模式図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 ISS(Irradiation Side Sampling)方式に本実施形態の放射線画像撮影装置を適用した場合における、放射線検出器が筐体内に設けられた状態の一例を示す断面図である。 ISS方式に本実施形態の放射線画像撮影装置を適用した場合における、放射線検出器が筐体内に設けられた状態の他の例を示す断面図である。 第2実施形態の放射線検出器の一例の断面図である。 第3実施形態の放射線検出器の一他の断面図である。 第1実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。 第1実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の補強部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態の補強部材の構造の一例を示す斜視図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の補強部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態の補強部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 応力中立面の位置を説明するための模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。
[第1実施形態]
本実施形態の放射線画像撮影装置は、撮影対象である被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力することにより、撮影対象の放射線画像を撮影する機能を有する。
まず、図1を参照して本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の構成の一例の概略を説明する。図1は、本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10、制御部100、駆動部102、信号処理部104、画像メモリ106、及び電源部108を備える。
放射線検出器10は、センサ基板12(図3参照)と、放射線を光に変換する変換層30(図3参照)と、を備える。センサ基板12は、可撓性の基材14と、基材14の第1の面14Aに設けられた複数の画素16と、を備えている。なお、以下では、複数の画素16について、単に「画素16」という場合がある。
図1に示すように本実施形態の各画素16は、変換層が変換した光に応じて電荷を発生して蓄積するセンサ部22、及びセンサ部22にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子20を備える。本実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)をスイッチング素子20として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子20を「TFT20」という。本実施形態では、センサ部22及びTFT20が形成され、さらに平坦化された層として基材14の第1の面14Aに画素16が形成された層が設けられる。以下では、画素16が形成された層についても、説明の便宜上「画素16」という場合がある。
画素16は、センサ基板12の画素領域15に、一方向(図1の横方向に対応する走査配線方向、以下「行方向」ともいう)及び行方向に対する交差方向(図1の縦方向に対応する信号配線方向、以下「列方向」ともいう)に沿って二次元状に配置されている。図1では、画素16の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素16は行方向及び列方向に1024個×1024個配置される。
また、放射線検出器10には、画素16の行毎に備えられた、TFT20のスイッチング状態(オン及びオフ)を制御するための複数の走査配線26と、画素16の列毎に備えられた、センサ部22に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線24と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線26の各々は、それぞれパッド(図示省略)を介して、駆動部102に接続される。駆動部102には、後述する制御部100が接続されており、制御部100から出力される制御信号に応じて駆動信号を出力する。複数の走査配線26の各々は、駆動部102から出力される、TFT20を駆動してスイッチング状態を制御する駆動信号が、複数の走査配線の各々に流れる。また、複数の信号配線24の各々が、それぞれパッド(図示省略)を介して、信号処理部104に接続されることにより、各画素16から読み出された電荷が、電気信号として信号処理部104に出力される。信号処理部104は、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する。
信号処理部104には後述する制御部100が接続されており、信号処理部104から出力された画像データは制御部100に順次出力される。制御部100には画像メモリ106が接続されており、信号処理部104から順次出力された画像データは、制御部100による制御によって画像メモリ106に順次記憶される。画像メモリ106は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ106に順次記憶される。
制御部100は、CPU(Central Processing Unit)100A、ROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)等を含むメモリ100B、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部100Cを備えている。制御部100の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。制御部100は、放射線画像撮影装置1の全体の動作を制御する。
また、各画素16のセンサ部22には、各画素16にバイアス電圧を印加するために、共通配線28が信号配線24の配線方向に設けられている。共通配線28が、パッド(図示省略)を介して、センサ基板12の外部のバイアス電源(図示省略)に接続されることにより、バイアス電源から各画素16にバイアス電圧が印加される。
電源部108は、制御部100、駆動部102、信号処理部104、及び画像メモリ106等の各種素子や各種回路に電力を供給する。なお、図1では、錯綜を回避するために、電源部108と各種素子や各種回路を接続する配線の図示を省略している。
さらに、本実施形態の放射線検出器10について詳細に説明する。図2Aは、本実施形態の放射線検出器10を、第1の面14A側からみた平面図である。また、図3は、図2Aにおける放射線検出器10のA−A線断面図である。
本実施形態の放射線検出器10は、図2A及び図3に示すように、基材14及び画素16を含むセンサ基板12と、変換層30と、保護膜32と、を備えており、基材14、画素16、及び変換層30がこの順に設けられている。なお、以下では、基材14、画素16、及び変換層30が並ぶ方向(図3における上下方向)を積層方向(図3、積層方向P参照)という。また、説明の便宜上、放射線検出器10における積層方向Pの変換層30側を「上」といい、センサ基板12側を「下」という場合がある。
基材14は、可撓性を有し、例えば、PI(PolyImide:ポリイミド)等のプラスチックを含む樹脂シートである。基材14の厚みは、材質の硬度、及びセンサ基板12の大きさ(第1の面14Aまたは第2の面14Bの面積)等に応じて、所望の可撓性が得られる厚みであればよい。可撓性を有する例としては、矩形状の基材14単体の場合に、基材14の1辺を固定した状態で、固定した辺より10cm離れた位置で基材14の自重による重力で2mm以上、基材14が垂れ下がる(固定した辺の高さよりも低くなる)ものを指す。基材14が樹脂シートの場合の具体例としては、厚みが5μm〜125μmのものであればよく、厚みが20μm〜50μmのものであればより好ましい。
なお、基材14は、詳細を後述する画素16の製造に耐え得る特性を有しており、本実施形態では、アモルファスシリコンTFT(a−Si TFT)の製造に耐え得る特性を有している。このような、基材14が有する特性としては、300℃〜400℃における熱膨張率(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)が、アモルファスシリコン(Si)ウェハと同程度(例えば、±5ppm/K)であることが好ましく、具体的には、20ppm/K以下であることが好ましい。また、基材14の熱収縮率としては、厚みが25μmの状態において400℃におけるMD(Machine Direction)方向の熱収縮率が0.5%以下であることが好ましい。また、基材14の弾性率は、300℃〜400℃間の温度領域において、一般的なPIが有する転移点を有さず、500℃における弾性率が1GPa以上であることが好ましい。
また、本実施形態の基材14は、図2B及び図2Cに示したように、平均粒子径が0.05μm以上、2.5μm以下の無機の微粒子14Pを含む微粒子層14Lを有することが好ましい。なお、図2Cは、本実施形態の放射線検出器10を、センサ基板12側から放射線Rが照射される、ISS(Irradiation Side Sampling)方式の放射線検出器に適用した場合の例を示す。
図2C及び図2Dに示すように、基材14では、被写体Sを透過した放射線Rにより、後方散乱線Rbが発生する。基材14がPI等の樹脂製の場合、有機物であるため、有機物を構成する、比較的原子番号の小さい、C、H、O、及びN等の原子は、コンプトン効果により、後方散乱線Rbが多くなる。
図2Cに示すように、基材14が、基材14内で発生した後方散乱線Rbを吸収する微粒子14Pを含む微粒子層14Lを有する場合、図2Dに示すように、基材14が、微粒子層14Lを有さない場合に比べて、基材14を透過し、後方に散乱する後方散乱線Rbが抑制されるため、好ましい。
このような微粒子14Pとしては、自身による後方散乱線Rbの発生量が少なく、また、後方散乱線Rbを吸収する一方、被写体Sを透過した放射線Rの吸収が少ない原子を含む無機物が好ましい。なお、後方散乱線Rbの抑制と、放射線Rの透過性とはトレードオフの関係にある。後方散乱線Rbの抑制の観点からは、微粒子14Pは、基材14の樹脂を構成するC、H、O、及びN等よりも原子番号が大きい元素を含んでいることが好ましい。一方、原子番号が大きいほど、後方散乱線Rbを吸収する能力が高くなるものの、原子番号が30を超えると、放射線Rの吸収量が増加し、変換層30に到達する放射線Rの線量の減少が著しくなるため好ましくない。そのため、微粒子14Pは、樹脂性の基材14の場合、原子番号が、基材14である有機物を構成する原子よりも大きく、かつ30以下である無機物を用いることが好ましい。このような微粒子14Pの具体例としては、原子番号が14のSiの酸化物であるSiO、原子番号が12のMgの酸化物であるMgO、原子番号が13のAlの酸化物であるAl、及び原子番号が22のTiの酸化物であるTiO等が挙げられる。
このような特性を有する樹脂シートの具体例としては、XENOMAX(登録商標)が挙げられる。
なお、本実施形態における上記の厚みについては、マイクロメーターを用いて測定した。熱膨張率については、JIS K7197:1991に則して測定した。なお測定は、基材14の主面から、15度ずつ角度を変えて試験片を切り出し、切り出した各試験片について熱膨張率を測定し、最も高い値を基材14の熱膨張率とした。熱膨張率の測定は、MD(Machine Direction)方向およびTD(Transverse Direction)方向のそれぞれについて、−50℃〜450℃において10℃間隔で行い、(ppm/℃)を(ppm/K)に換算した。熱膨張率の測定には、MACサイエンス社製 TMA4000S装置を用い、サンプル長さを10mm、サンプル幅を2mm、初荷重を34.5g/mm、昇温速度を5℃/min、及び雰囲気をアルゴンとした。弾性率については、JIS K 7171:2016に則して測定した。なお測定は、基材14の主面から、15度ずつ角度を変えて試験片を切り出し、切り出した各試験片について引っ張り試験を行い、最も高い値を基材14の弾性率とした。
なお、微粒子層14Lに含まれる微粒子14Pにより、基材14の表面に凹凸が生じる場合がある。このように基材14の表面に凹凸が生じた状態の上には、画素16の形成が困難な場合がある。そのため、図2Cに示すように、基材14は、画素16が形成される第1の面と反対側の第2の面14B、換言すると変換層30が設けられる第1の面と反対側の第2の面14Bに、微粒子層14Lを有することが好ましい。
また、基材14内で発生した後方散乱線Rbを十分に吸収するためには、基材14において、被写体Sに近い側の面に、微粒子層14Lを有することが好ましく、図2Cに示すようにISS方式の放射線検出器10では、第2の面14Bに、微粒子層14Lを有することが好ましい。
このようにISS方式の放射線検出器10では、基材14が、第2の面14Bに微粒子層14Lを有することにより、精度良く画素16を形成することができ、かつ効果的に後方散乱線Rbを抑制することができる。
なお、所望の可撓性を有する基材14としては、樹脂シート等、樹脂製のものに限定されない。例えば、基材14は、厚みが比較的薄いガラス基板等であってもよい。基材14がガラス基板の場合の具体例としては、一般に、一辺が43cm程度のサイズでは、厚さが0.3mm以下ならば可撓性を有しているため、厚さが0.3mm以下のものであれば所望のガラス基板であってもよい。
図2A及び図3に示すように、複数の画素16は、基材14の第1の面14Aにおける内側の一部の領域に設けられている。換言すると、本実施形態のセンサ基板12では、基材14の第1の面14Aの外周部には、画素16が設けられていない。本実施形態では、基材14の第1の面14Aにおける画素16が設けられた領域を画素領域15としている。
また、図3に示すように、本実施形態の変換層30は、画素領域15を覆っている。本実施形態では、変換層30の一例としてCsI(ヨウ化セシウム)を含むシンチレータを用いている。このようなシンチレータとしては、例えば、X線照射時の発光スペクトルが400nm〜700nmであるCsI:Tl(タリウムが添加されたヨウ化セシウム)やCsI:Na(ナトリウムが添加されたヨウ化セシウム)を含むことが好ましい。なお、CsI:Tlの可視光域における発光ピーク波長は565nmである。
また、本実施形態の放射線検出器10は、図2A及び図3に示すように、保護膜32が、基材14の第1の面14Aの側に設けられ、画素16及び変換層30が積層された積層体全体を覆っている。具体的には、保護膜32は、画素16及び変換層30が積層された積層体の、基材14の第1の面14Aと接している面を除く面全体を覆っている。
保護膜32としては、例えば、パリレン(登録商標)、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート、及び絶縁性のシート(フィルム)に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット(登録商標)のシート等の防湿膜が用いられる。
また、本実施形態の放射線検出器10は、図2A及び図3に示すように、応力中立面調整部材36が、基材14の第2の面14Bに設けられている。応力中立面調整部材36は、放射線検出器10における、放射線検出器10を撓ませた場合における応力中立面(詳細後述)の積層方向Pに対する位置を調整する。本実施形態では、応力中立面調整部材36の一例としてPET(Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)を用いており、白PETや発泡白PET等を用いてもよい。白PETとは、PETに、TiOや硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものであり、発泡白PETとは、表面が多孔質になっている白PETである。また、応力中立面調整部材36の他の例としては、PC(Polycarbonate:ポリカーボネート)、LDPE(Low Density Polyethylene:低密度ポリエチレン)、PPS(PolyPhenylene Sulfide:ポリフェニレンサルファイド)、OPP(Oriented PolyPropylene:二軸延伸ポリプロピレンフィルム)、PEN(PolyEthylene Naphthalate:ポリエチレンナフタレート)、及びPI等の有機膜等が挙げられる。
また、本実施形態の応力中立面調整部材36は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下の素材を用いることが好ましい。曲げ弾性率の測定方法は、例えばJIS K 7171:2016準拠に基づく。応力中立面調整部材36は、基材14の撓みを抑制する観点からは、基材14よりも曲げ剛性が高いことが好ましい。なお、曲げ弾性率が低くなると曲げ剛性も低くなり、所望の曲げ剛性を得るためには、応力中立面調整部材36の厚みを厚くしなくてはならず、放射線検出器10全体の厚みが増大してしまう。上述の応力中立面調整部材36の材料を考慮すると、140000Pacmを越える曲げ曲げ剛性を得ようとする場合、応力中立面調整部材36の厚みが、比較的厚くなってしまう傾向がある。そのため、適切な剛性が得られ、かつ放射線検出器10全体の厚みを考慮すると、応力中立面調整部材36に用いる素材は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下であることがより好ましい。また、応力中立面調整部材36の曲げ剛性は、540Pacm以上、140000Pacm以下であることが好ましい。
また、本実施形態の応力中立面調整部材36の熱膨張率は、変換層30の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層30の熱膨張率に対する応力中立面調整部材36の熱膨張率の比(応力中立面調整部材36の熱膨張率/変換層30の熱膨張率)が、0.5以上、4以下であることが好ましい。このような応力中立面調整部材36の熱膨張率としては、30ppm/K以上、200ppm/K以下であることが好ましい。例えば、変換層30がCsI:Tlを材料とする場合、熱膨張率は、50ppm/Kである。この場合、熱膨張率が100ppm/K〜200ppm/KであるLDPE、熱膨張率が60ppm/K〜80ppm/Kであるポリ塩化ビニル(PVC:Polyvinyl Chloride)、熱膨張率が70ppm/K〜80ppm/Kであるアクリル、熱膨張率が65ppm/K〜70ppm/KであるPET、熱膨張率が65ppm/KであるPC、及び熱膨張率が45ppm/K〜70ppm/Kであるテフロン(登録商標)等が、応力中立面調整部材36の材料として挙げられる。
さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、応力中立面調整部材36の材料としては、PET、PC、及びLDPEの少なくとも一つを含む材料であることがより好ましい。
なお、応力中立面調整部材36は、応力中立面の位置を調整する機能の他、帯電防止機能や、防湿機能等のその他の機能も有することが好ましい。
図2A及び図3に示した放射線検出器10のように、可撓性の基材14を用いたセンサ基板12を備える放射線検出器10の製造方法について図4を参照して説明する。
図4に示すように、基材14に比べて厚さの厚いガラス基板等の支持体200に、剥離層202を介して、基材14が形成される。ラミネート法により基材14を形成する場合、支持体200上に、基材14となるシートを貼り合わせる。基材14の第2の面14Bが剥離層202に接する。
さらに、基材14の第1の面14Aに、画素16が形成される。なお、本実施形態では、一例として、基材14の第1の面14Aに、SiN等を用いたアンダーコート層(図示省略)を介して、画素16が形成される。
さらに、画素16が形成された層(以下、単に「画素16」という)の上に、変換層30が形成される。本実施形態では、センサ基板12上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の気相堆積法によって柱状結晶としてCsIの変換層30が形成される。この場合、変換層30における画素16と接する側が、柱状結晶の成長方向基点側となる。
なお、このように、センサ基板12上に直接、気相堆積法によってCsIの変換層30を設けた場合、変換層30のセンサ基板12と接する側と反対側の面には、例えば、変換層30で変換した光を反射する機能を有する反射層(図示省略)が設けられていてもよい。反射層は、変換層30に直接設けられてもよいし、密着層等を介して設けられてもよい。反射層の材料としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、白PET、TiO、Al、発泡白PET、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等の少なくとも1つを材料として用いたものが好ましい。特に、反射率の観点から、白PETを材料として用いたものが好ましい。なお、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート(フィルム)である。
また、変換層30としてCsIのシンチレータを用いる場合、本実施形態と異なる方法で、センサ基板12に変換層30を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってCsIを蒸着させたものを用意し、CsIのアルミの板と接していない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成してもよい。この場合、アルミの板も含めた状態の変換層30全体を保護膜32により覆った状態のものを、センサ基板12の画素16と貼り合わせることが好ましい。なお、この場合、変換層30における画素16と接する側が、柱状結晶の成長方向の先端側となる。
また、本実施形態の放射線検出器10と異なり、変換層30としてCsIに替わり、GOS(GdS:Tb)等を用いてもよい。この場合、例えば、GOSを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白PET等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、GOSの支持体が貼り合わせられていない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成することができる。なお、変換層30にCsIを用いる場合の方が、GOSを用いる場合に比べて、放射線から可視光への変換効率が高くなる。
さらに、本実施形態の放射線検出器10では、変換層30が設けられたセンサ基板12に、保護膜32を画素16及び変換層30が積層された積層体全体を覆う領域に形成することにより、図4に示した状態となる。
この後、変換層30及び保護膜32が設けられたセンサ基板12を支持体200から剥離する。例えば、ラミネート法では、センサ基板12(基材14)の四辺のいずれかを剥離の起点とし、起点となる辺から対向する辺に向けて徐々にセンサ基板12を支持体200から引きはがすことにより、メカニカル剥離を行う。
本実施形態では、さらに、支持体200からセンサ基板12を剥離した後、基材14の第2の面14Bに、貼り付け等により応力中立面調整部材36が形成される。
次に、本実施形態の放射線検出器10における応力中立面調整部材36の作用について、図5及び図6A〜図6Cを参照して説明する。応力中立面調整部材36は、積層方向Pに荷重Wをかけたことにより、放射線検出器10を撓ませた場合において生じる応力中立面37の積層方向Pに対する位置を調整する。図5には、放射線検出器10に対して積層方向Pに荷重Wをかけて撓ませた状態の一例の模式図を示す。なお、図5では、簡略化するため、放射線検出器10のうち、センサ基板12、変換層30、及び応力中立面調整部材36のみを模式的に図示している。
図5では、放射線検出器10が撓んだ状態の一例として、変換層30側が延び、センサ基板12(応力中立面調整部材36)側が縮んだ状態を示している。この場合、放射線検出器10が撓んでも延びも縮みもしない面(積層方向Pと交差する方向の面)である応力中立面37が放射線検出器10内に生じる。応力中立面37では、応力が0となる。
放射線検出器10が撓む場合、センサ基板12と変換層30との界面19に応力がかかることで、センサ基板12から変換層30が剥離し易くなる。なお、本実施形態において「界面」とは、変換層30の、センサ基板12と対向する面のことをいう。
応力中立面調整部材36を設けない場合、センサ基板12に比べて変換層30の方が厚みを有するため、一般的に、図6Aに示すように、応力中立面37の位置は、界面19よりも変換層30側(積層方向Pにおける上側)に位置する。図6Aに示した場合では、界面19にかかる応力により、変換層30がセンサ基板12から剥離し易くなる。
一方、本実施形態の放射線検出器10のように応力中立面調整部材36をセンサ基板12側に設けた場合、応力中立面37の位置は、応力中立面調整部材36を設けない場合よりもセンサ基板12側に移動する。そのため、図6Bに示すように、応力中立面37の位置を、界面19近傍とすることができる。具体的には、図6Aに示した応力中立面調整部材36を設けない場合における界面19と応力中立面37との距離をd1とし、図6Bに示した応力中立面調整部材36を設けた場合における界面19と応力中立面37との距離をd2とした場合、距離d2を、距離d1よりも小さく(d1>d2)することができる。
応力中立面37の位置は、図6Cに示すように、界面19と応力中立面37との位置が一致することが好ましい。この場合、界面19における応力を0とすることができるため、センサ基板12から変換層30が、より剥離し難くなる。
このように、本実施形態の放射線検出器10では、応力中立面調整部材36をセンサ基板12における基材14の第2の面14Bに設けることにより、放射線検出器10に生じる応力中立面37の位置を、界面19から距離d1未満となる範囲に調整することができる。本実施形態では、応力中立面37の位置について、界面19から距離d1未満となる範囲を、応力中立面37の位置の許容範囲としている。これにより、本実施形態の放射線検出器10では、放射線検出器10を撓ませた場合に、界面19に生じる応力を0に近付けることができるため、センサ基板12から変換層30が剥離し難くなる。なお、本実施形態の界面19から距離d1未満となる範囲が、本開示の予め定められた範囲の一例である。
なお、応力中立面37の厚みは、応力中立面37の界面19からの位置として許容できる範囲(許容範囲、許容範囲<2d1)に応じて定まる。具体的な応力中立面37の厚みは、センサ基板12と変換層30との密着程度(剥離し易さ)、及び想定される撓みの程度等に応じて定められる。例えば、変換層30をセンサ基板12に直接、蒸着により形成した場合、別途形成した変換層30を貼り合わせる場合に比べて、変換層30が剥離し易いため、変換層30をセンサ基板12に直接蒸着する場合の方が、貼り合わせる場合に比べて、応力中立面調整部材36の厚みを厚くすることが好ましい。
次に、本実施形態の放射線検出器10を適用した放射線画像撮影装置1について説明する。放射線画像撮影装置1では、放射線を透過し、防水性、抗菌性、及び密閉性を有する筐体内に放射線検出器10が設けられている。
図7には、ISS方式に本実施形態の放射線画像撮影装置1を適用した場合における、放射線検出器10が筐体120内に設けられた状態の一例を示す。
図7に示すように、筐体120内には、放射線検出器10、電源部108、及び制御基板110が積層方向Pと交差する方向に並んで設けられている。放射線検出器10は、被写体を透過した放射線が照射される筐体120の、放射線が照射される照射面である撮影面120A側に、基材14の第2の面14Bが対向するように設けられている。
制御基板110は、画像メモリ106及び制御部100等が形成された基板であり、複数の信号配線を含むフレキシブルケーブル112によりセンサ基板12の画素16と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、フレキシブルケーブル112上に駆動部102及び信号処理部104が設けられた、いわゆる、COF(Chip On Film)としているが、駆動部102及び信号処理部104の少なくとも一方が制御基板110に形成されていてもよい。
また、制御基板110と電源部108とは、電源線114により接続されている。
筐体120は、軽量であり、放射線R、特にX線の吸収率が低く、且つ高剛性であることが好ましく、弾性率が十分に高い材料により構成されることが好ましい。筐体120の材料として、曲げ弾性率が10000MPa以上である材料を用いることが好ましい。筐体120の材料として、20000〜60000MPa程度の曲げ弾性率を有するカーボンまたはCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)を好適に用いることができる。
放射線画像撮影装置1による放射線画像の撮影においては、筐体120の撮影面120Aに被写体からの荷重が印加される。筐体120の剛性が不足する場合、被写体からの荷重によりセンサ基板12に撓みが生じ、画素16が損傷する等の不具合が発生するおそれがある。10000MPa以上の曲げ弾性率を有する材料からなる筐体120内部に、放射線検出器10が収容されることで、被写体からの荷重によるセンサ基板12の撓みを抑制することが可能となる。
本実施形態の放射線画像撮影装置1の筐体120内には、放射線検出器10を透過した放射線が出射される側にシート116がさらに設けられている。シート116としては、例えば、銅製のシートが挙げられる。銅製のシートは入射放射線によって2次放射線を発生し難く、よって、後方、すなわち変換層30側への散乱を防止する機能を有する。なお、シート116は、少なくとも変換層30の放射線が出射する側の面全体を覆い、また、変換層30全体を覆うこと好ましく、さらに、保護膜32全体を覆うことがより好ましい。なお、シート116の厚さは、放射線画像撮影装置1全体の可撓性及び重量等に応じて選択すればよく、例えば、シート116が銅製のシートの場合、厚さが0.1mm程度以上であれば、可撓性を有し、かつ外部から放射線画像撮影装置1の内部に侵入してきた2次放射線を遮蔽する機能も有する。また例えば、シート116が銅製のシートの場合、可撓性及び重量の観点からは、0.3mm以下であることが好ましい。
図7に示した放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10を基材14の第2の面14Bの面外方向に撓ませた状態で放射線画像の撮影を行うことが可能である。例えば、被写体の撮影部位等に応じて放射線検出器10を撓ませた状態に維持して放射線画像の撮影を行うことができる。
図7に示した放射線画像撮影装置1では、相対的に剛性の高い筐体120の周辺部に電源部108及び制御基板110が設けられるため、電源部108及び制御基板110に与える外力の影響を抑制することができる。
なお、図7では、電源部108及び制御基板110の両方を放射線検出器10の一方の側、具体的には、矩形状の放射線検出器10の一方の辺の側に設けた形態を示したが、電源部108及び制御基板110を設ける位置は図7に示した形態に限定されない。例えば、電源部108及び制御基板110を、放射線検出器10の対向する2辺の各々に分散させて設けてもよいし、隣接する2辺の各々に分散させて設けてもよい。また、図7では、本実施形態では、電源部108及び制御基板110を1つの構成部(基板)とした形態を示したが、図7に示した形態に限定されず、電源部108及び制御基板110の少なくとも一方を複数の構成部(基板)とした形態であってもよい。例えば、電源部108を第1電源部及び第2電源部(いずれも図示省略)を含む形態とし、第1電源部及び第2電源部の各々を、放射線検出器10の対向する2辺の各々に分散させて設けてもよい。
なお、放射線画像撮影装置1(放射線検出器10)全体を撓ませて放射線画像の撮影を行った場合、撓みによる画像への影響は画像補正を行うことにより抑制することができる。
また、図8には、ISS方式に本実施形態の放射線画像撮影装置1を適用した場合における、放射線検出器10が筐体120内に設けられた状態の他の例を示す。
図8に示すように、筐体120内には、積層方向Pと交差する方向に電源部108及び制御基板110が並んで設けられており、放射線検出器10と電源部108及び制御基板110とは積層方向Pに並んで設けられている。
また、図8に示した放射線画像撮影装置1では、制御基板110及び電源部108とシート116との間に、放射線検出器10及び制御基板110を支持する基台118が設けられている。基台118には、例えば、カーボン等が用いられる。
図8に示した放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10を基材14の第2の面14Bの面外方向にわずかに撓ませた状態、例えば、中央部を1mm〜5mm程度撓ませた状態で放射線画像の撮影を行うことが可能であるが、制御基板110及び電源部108と放射線検出器10とが積層方向Pに設けられており、かつ基台118が設けられているため、図7に示した放射線画像撮影装置1の場合ほどは撓まない。そのため、図7に示した放射線画像撮影装置1に比べて、撓みによる応力が小さく、センサ基板12から変換層30が剥離し難くなるため、応力中立面調整部材36の厚みを薄くすることができる。
[第2実施形態]
本実施形態の放射線検出器10では、応力中立面調整部材36の構成が第1実施形態の放射線検出器10と異なる。第1実施形態では、応力中立面調整部材36が単一の膜(層)である形態について説明した。これに対して、本実施形態では、応力中立面調整部材36が複数の膜が積層された積層構成である形態について説明する。
図9には、本実施形態の放射線検出器10の一例の断面図を示す。図9に示すように、本実施形態の放射線検出器10における応力中立面調整部材36は、帯電防止膜36A及び応力中立面調整膜36Bが積層方向Pに積層された積層膜である。
図9に示すように、帯電防止膜36Aは、応力中立面調整膜36Bよりも基材14に近い側、換言すると基材14の第2の面14Bに対応する側に設けられている。帯電防止膜36Aは、センサ基板12が帯電するのを防止する機能を有している。そのため、帯電防止膜36Aは、上述したように、応力中立面調整膜36Bよりもセンサ基板12に近い側に設けられていることが好ましく、センサ基板12に直接、接触していることがより好ましい。このような帯電防止膜36Aとしては、例えば、アルペットのシート や、帯電防止塗料「コルコート」(商品名:コルコート社製)を用いた膜等の帯電防止膜が挙げられる。 この場合、基材14の第2の面14Bにこれらの帯電防止膜を貼り付けることにより帯電防止膜36Aを形成することができる。
一方、応力中立面調整膜36Bは、主に、応力中立面37の位置を許容範囲内に調整する機能を有する。一般に、帯電防止膜36Aの厚みは薄く、帯電防止膜36Aのみでは、応力中立面37の位置を調整するのには不十分であるため、本実施形態では、応力中立面調整膜36Bを設けることにより、応力中立面調整部材36全体で、応力中立面37の位置を許容範囲内に調整する。このような応力中立面調整膜36Bは、第1実施形態で説明した応力中立面調整部材36と同様の材料により構成することができ、製造方法も同様とすることができる。
本実施形態の基材14は可撓性を有しており、一般的な可撓性を有していない放射線検出器よりも基材14の厚みが薄いため、摩擦等により基材14が帯電し易くなる。センサ基板12が帯電した場合、TFT20が静電破壊すること等により、センサ基板12が劣化する場合があり、放射線検出器10により得られる放射線画像の画質が低下する懸念がある。
このような場合に対して本実施形態の放射線検出器10では、応力中立面調整部材36を帯電防止膜36A及び応力中立面調整膜36Bを積層させた積層膜とすることにより、センサ基板12が帯電するのを抑制することができる。
[第3実施形態]
本実施形態の放射線検出器10では、応力中立面調整部材36の構成が第2実施形態の放射線検出器10と異なる。
図10には、本実施形態の放射線検出器10の一例の断面図を示す。図10に示すように、本実施形態の放射線検出器10における応力中立面調整部材36は、防湿膜36C及び応力中立面調整膜36Bが積層方向Pに積層された積層膜である。
すなわち、図10に示すように、本実施形態の応力中立面調整部材36は、第2実施形態の応力中立面調整部材36が有する帯電防止膜36Aに代わり、防湿膜36Cを有する点で、第2実施形態の応力中立面調整部材36と異なっている。
図10に示すように、防湿膜36Cは、応力中立面調整膜36Bよりも基材14に近い側、換言すると基材14の第2の面14Bに対応する側に設けられている。防湿膜36Cは、基材14及び変換層30に対する防湿性能を高めることができる。特に、変換層30がCsIの場合、CsIは水分に弱く、放射線検出器10の内部に水分が侵入した場合、放射線画像の画質が低下する懸念がある。そのため、変換層30にCsIを用いた場合、本実施形態の放射線検出器10のように、変換層30に対する防湿性能を高めることが好ましい。
従って、防湿膜36Cは、上述したように、応力中立面調整膜36Bよりもセンサ基板12に近い側に設けられていることが好ましく、センサ基板12に直接、接触していることがより好ましい。このような防湿膜36Cとしては、保護膜32と同様に、パリレン膜、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート、及びアルペットのシート等の防湿膜が挙げられる。この場合、基材14の第2の面14Bにこれらの防湿膜を貼り付けることにより、防湿膜36Cを形成することができる。
本実施形態の放射線検出器10では、このように、応力中立面調整部材36を防湿膜36C及び応力中立面調整膜36Bを積層させた積層膜とすることにより、基材14の第2の面14B側から水分が侵入するのを抑制することができ、防湿性を高めることができる。
なお、応力中立面調整部材36を複数の膜が積層された積層構成とする形態は、本実施形態及び上記第2実施形態に示した応力中立面調整部材36の構成に限定されない。例えば、応力中立面調整部材36は、帯電防止膜36A及び防湿膜36Cの双方を含む構成であってもよいし、帯電防止膜36A及び防湿膜36Cに替えて、またはこれらと共に、断熱膜や防振膜等を含む構成であってもよい。
以上説明したように、上記各実施形態の放射線検出器10は、可撓性の基材14、及び基材14の第1の面14Aに設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素16が形成された層を含むセンサ基板12と、画素16が形成された層における基材14が設けられた側と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層30と、基材14の第1の面14Aと反対側の第2の面14Bの側に設けられ、応力中立面37の位置を、センサ基板12と対向する変換層30の面である界面19から、センサ基板12及び変換層30が積層されている積層方向Pの予め定められた許容範囲内に調整する応力中立面調整部材36と、を備える。
センサ基板12に可撓性の基材14を用いた放射線検出器10では、センサ基板12が撓むことにより、センサ基板12から変換層30が剥離し易い。特に、放射線検出器10単体で取り扱う場合、例えば、放射線画像撮影装置1の製造工程において、筐体120内に設けられる迄の間等における、いわゆるハンドリングを行う場合、放射線画像撮影装置1の状態と比べて、センサ基板12が撓み易い。このように、放射線検出器10単体で取り扱う場合、センサ基板12が撓み易いため、センサ基板12から変換層30が剥離し易い。
これに対して、上記各実施形態の放射線検出器10では、応力中立面調整部材36により、応力中立面37の位置を界面19から許容範囲内の位置に調整するため、放射線検出器10単体であっても、放射線検出器10が撓んだ場合にセンサ基板12から変換層30が剥離するのを抑制することができる。
従って、上記各実施形態の放射線検出器10によれば、変換層30とセンサ基板12とが積層された積層方向と交差する方向に、放射線検出器10と電気回路とが並んで配置され、放射線検出器10及び電気回路の全体に亘って撓み調整部材を設ける放射線画像撮影装置に比べて、放射線検出器10単体であっても、センサ基板と変換層との剥離を抑制することができる。
なお、応力中立面調整部材36を設ける領域は特に限定されないが、基材14の第2の面14Bの側における、少なくとも、センサ基板12と変換層30とが対向する領域を覆う領域に設けられていればよい。
なお、上記各実施形態では、センサ基板12の上に直接、変換層30が設けられている形態について説明したが、この形態に限定されず、センサ基板12と変換層30との間に他の層(膜)が設けられていてもよい。例えば、図11に示した一例のように、放射線検出器10は、センサ基板12と変換層30との間に密着層39を有していてもよい。換言すると、センサ基板12は、密着層39を介して変換層30と接していてもよい。密着層39は、密着層39を設けない場合に比べてセンサ基板12と変換層30との密着度を向上させるためのものである。密着層39を有することにより、センサ基板12と変換層30との密着度が向上するため、密着層39を設けない場合よりも変換層30がセンサ基板12から剥離し難くなる。従って、密着層39を設ける場合、密着層39を設けない場合よりも、応力中立面調整部材36の厚さを薄くすることができる。このような密着層39としては、例えば、パリレン膜等が挙げられる。
また例えば、図12に示した一例のように、放射線検出器10は、センサ基板12と変換層30との間に緩衝層40を有していてもよい。緩衝層40は、変換層30の熱膨張率と、基材14の熱膨張率との差を緩衝させる機能を有する。緩衝層40の熱膨張率は、センサ基板12の熱膨張率と、変換層30の熱膨張率との間の熱膨張率である。放射線検出器10は、変換層30の熱膨張率と、基材14の熱膨張率との差が大きいほど、緩衝層40を有することが好ましい。例えば、基材14に、上記XENOMAX(登録商標)を用いる場合、他の材質に比べて、変換層30の熱膨張率との差が大きくなるため、図12に示した放射線検出器10のように、緩衝層40を設けることが好ましい。緩衝層40としては、PI膜や、パリレン膜が用いられる。
また、上記各実施形態では、ラミネート法で放射線検出器10を製造する形態について説明したが、この形態に限定されず、塗布法で放射線検出器10を製造する形態であってもよい。
また、上記各実施形態では、放射線検出器10(放射線画像撮影装置1)をISS方式に適用した場合について説明したが、放射線検出器10(放射線画像撮影装置1)を、変換層30の放射線が入射する側と反対側にセンサ基板12を配置する、PSS(Penetration Side Sampling)方式に適用してもよい。
また、上記各実施形態では、図1に示したように画素16がマトリクス状に2次元配列されている態様について説明したがこれに限らず、例えば、1次元配列であってもよいし、ハニカム配列であってもよい。また、画素の形状も限定されず、矩形であってもよいし、六角形等の多角形であってもよい。さらに、画素領域15の形状も限定されないことはいうまでもない。
その他、上記各実施形態で説明した放射線画像撮影装置1及び放射線検出器10等の構成や製造方法等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。
[その他の実施形態]
上記各実施形態の放射線検出器10では、センサ基板12と変換層30とが積層された積層体のセンサ基板12側に、応力中立面調整部材36が設けられている形態について説明した。図13〜図34に示すように、上記各実施形態の放射線検出器10は、さらに、センサ基板12と変換層30とが積層された積層体21の変換層30側に、補強部材50を設けた形態としてもよい。
なお、センサ基板12に変換層30が積層された積層体21における応力中立面37の位置と、積層体21に補強部材50を設けた状態の積層体全体における応力中立面37の位置とは異なる。そのため、補強部材50を設ける場合、応力中立面調整部材36は、積層体21に補強部材50を設けた状態を1つの積層体とした場合の応力中立面37と、界面19とを近づける。
補強部材50は、基材14よりも曲げ剛性が高く、変換層30と対向する面に対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化(変形)が、基材14の第1の面14Aに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化よりも小さい。また、本実施形態の補強部材50の厚みは、基材14の厚みよりも厚い。なお、ここでいう曲げ剛性とは、曲げ難さを意味し、曲げ剛性が高いほど曲げ難いことを表している。
具体的には、本実施形態の補強部材50は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下の素材を用いることが好ましい。曲げ弾性率の測定方法は、例えばJIS K 7171:2016準拠に基づく。補強部材50は、基材14の撓みを抑制する観点からは、基材14よりも曲げ剛性が高いことが好ましい。なお、曲げ弾性率が低くなると曲げ剛性も低くなり、所望の曲げ剛性を得るためには、補強部材50の厚みを厚くしなくてはならず、放射線検出器10全体の厚みが増大してしまう。上述の補強部材50の材料を考慮すると、140000Pacmを越える曲げ曲げ剛性を得ようとする場合、補強部材50の厚みが、比較的厚くなってしまう傾向がある。そのため、適切な剛性が得られ、かつ放射線検出器10全体の厚みを考慮すると、補強部材50に用いる素材は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下であることがより好ましい。また、補強部材50の曲げ剛性は、540Pacm以上、140000Pacm以下であることが好ましい。
また、補強部材50の熱膨張率は、変換層30の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層30の熱膨張率に対する補強部材50の熱膨張率の比(補強部材50の熱膨張率/変換層30の熱膨張率)が、0.5以上、2以下であることが好ましい。このような補強部材50の熱膨張率としては、30ppm/K以上、80ppm/K以下であることが好ましい。例えば、変換層30がCsI:Tlを材料とする場合、熱膨張率は、50ppm/Kである。この場合、変換層30に比較的近い材料としては、熱膨張率が60ppm/K〜80ppm/KであるPVC(Polyvinyl Chloride:ポリ塩化ビニル)、熱膨張率が70ppm/K〜80ppm/Kであるアクリル、熱膨張率が65ppm/K〜70ppm/KであるPET、熱膨張率が65ppm/KであるPC(Polycarbonate:ポリカーボネート)、及び熱膨張率が45ppm/K〜70ppm/Kであるテフロン(登録商標)等が挙げられる。
さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、補強部材50の材料としては、PET、及びPCの少なくとも一方を含む材料であることがより好ましい。
補強部材50は、弾力性の観点からは、降伏点を有する材料を含むことが好ましい。なお、本実施形態において「降伏点」とは、材料を引っ張った場合に、応力が一旦、急激に下がる現象をいい、応力とひずみとの関係を表す曲線上で、応力が増えずにひずみが増える点のことをいい、材料について引っ張り強度試験を行った際の応力−ひずみ曲線における頂部を指す。降伏点を有する樹脂としては、一般的に、硬くて粘りが強い樹脂、及び柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂が挙げられる。硬くて粘りが強い樹脂としては、例えば、PC等が挙げられる。また、柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等が挙げられる。
本実施形態の補強部材50は、プラスチックを材料とした基板である。補強部材50の材料となるプラスチックは、上述した理由から熱可塑性の樹脂であることが好ましく、PC、PET、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、ナイロン、ポリプロピレン、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、エンプラ、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つが挙げられる。なお、補強部材50は、これらのうち、ポリプロピレン、ABS、エンプラ、PET、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つであることが好ましく、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、及びナイロンの少なくとも一つであることがより好ましく、PC及びPETの少なくとも一つであることがさらに好ましい。
変換層30を気相堆積法を用いて形成した場合、図13〜図34に示すように、変換層30は、その外縁に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜を有して形成される。以下において、製造誤差及び測定誤差を無視した場合の厚さが略一定とみなせる、変換層30の中央領域を中央部30Aという。また、変換層30の中央部30Aの平均厚さに対して例えば90%以下の厚さを有する、変換層30の外周領域を周縁部30Bという。すなわち、変換層30は、周縁部30Bにおいてセンサ基板12に対して傾斜した傾斜面を有する。
図13〜図33に示すように、変換層30と補強部材50との間には、粘着層60、反射層62、接着層64、保護層65、及び接着層48が設けられていてもよい。
粘着層60は、変換層30の中央部30A及び周縁部30Bを含む変換層30の表面全体を覆っている。粘着層60は、反射層62を変換層30上に固定する機能を有する。粘着層60は、光透過性を有していることが好ましい。粘着層60の材料として、例えば、アクリル系粘着剤、ホットメルト系粘着剤、及びシリコーン系接着剤を用いることが可能である。アクリル系粘着剤としては、例えば、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、及びエポキシアクリレート等が挙げられる。ホットメルト系粘着剤としては、例えば、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂)、EAA(エチレンとアクリル酸の共重合樹脂)、EEA(エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂)、及びEMMA(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体)等の熱可塑性プラスチックが挙げられる。粘着層60の厚さは、2μm以上7μm以下であることが好ましい。粘着層60の厚さを2μm以上とすることで、反射層62を変換層30上に固定する効果を十分に発揮することができる。更に、変換層30と反射層62との間に空気層が形成されるリスクを抑制することができる。変換層30と反射層62との間に空気層が形成されると、変換層30から発せられた光が、空気層と変換層30との間、及び空気層と反射層62との間で反射を繰り返す多重反射を生じるおそれがある。また、粘着層60の厚さを7μm以下とすることで、MTF(Modulation Transfer Function)及びDQE(Detective Quantum Efficiency)の低下を抑制することが可能となる。
反射層62は、粘着層60の表面全体を覆っている。反射層62は、変換層30で変換された光を反射する機能を有する。反射層62は有機系材料によって構成されていることが好ましい。反射層62の材料として、例えば、白PET、TiO、Al、発泡白PET、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等を用いることができる。反射層62の厚さは、10μm以上、40μm以下であることが好ましい。
接着層64は反射層62の表面全体を覆っている。接着層64の端部は、センサ基板12の表面にまで延在している。すなわち、接着層64は、その端部においてセンサ基板12に接着している。接着層64は、反射層62及び保護層65を変換層30に固定する機能を有する。接着層64の材料として、粘着層60の材料と同じ材料を用いることが可能であるが、接着層64が有する接着力は、粘着層60が有する接着力よりも大きいことが好ましい。
保護層65は、上述した各実施形態の放射線検出器10における保護膜32に相当する機能を有し、接着層64の表面全体を覆っている。すなわち、保護層65は、変換層30の全体を覆うとともに、その端部がセンサ基板12の一部を覆うように設けられている。保護層65は、変換層30への水分の浸入を防止する防湿膜として機能する。保護層65の材料として、例えば、PET、PPS、OPP、PEN、PI等の有機材料を含む有機膜を用いることができる。また、保護層65として、アルペット(登録商標)のシートを用いてもよい。
補強部材50は、保護層65の表面に接着層48を介して設けられている。接着層48の材料として、例えば、粘着層60及び接着層48の材料と同じ材料を用いることが可能である。
図13に示す例では、補強部材50は、変換層30の中央部30A及び周縁部30Bに対応する領域に延在しており、補強部材50の外周部は、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に沿うように折り曲げられている。補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域及び周縁部30Bに対応する領域の双方において、接着層48を介して保護層65に接着されている。図13に示す例では、補強部材50の端部は、変換層30の周縁部30Bに対応する領域に配置されている。
図14に示すように、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域にのみ設けられていてもよい。この場合、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において接着層48を介して保護層65に接着される。
図15に示すように、補強部材50が変換層30の中央部30A及び周縁部30Bに対応する領域に延在している場合において、補強部材50は、変換層302の外周部における傾斜に沿った折り曲げ部を有していなくてもよい。この場合、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着される。変換層30の周縁部30Bに対応する領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成される。
ここで、センサ基板12の外周部の続領域に設けられる端子113には、フレキシブルケーブル112が接続される。センサ基板12は、フレキシブルケーブル112を介して制御基板(制御基板110、図47等参照)に接続される。センサ基板12に撓みが生じた場合、フレキシブルケーブル112がセンサ基板12から剥離したり、位置ズレを生じたりするおそれがある。この場合、フレキシブルケーブル112とセンサ基板12との接続をやり直す作業が必要となる。このフレキシブルケーブル112とセンサ基板12との接続をやり直す作業をリワークと呼ぶ。図13〜図15に示すように、補強部材50の端部を変換層30の端部よりも内側に配置することで、補強部材50が、接続領域の近傍にまで延在している場合と比較して、容易にリワークを行うことができる。
図16〜図19に示すように、補強部材50は、その端部が、変換層30の端部よりも外側に配置され、且つセンサ基板12上にまで延在する接着層64及び保護層65の端部に揃うように設けられていてもよい。なお、補強部材50の端部の位置と、接着層64及び保護層65の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
図16に示す例では、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着されており、変換層30の周縁部30Bに対応する領域及びさらに、その外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図17に示す例では、変換層30の周縁部30Bに対応する領域、及びさらにその外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が設けられている。充填材70の材料は特に限定されず、例えば、樹脂を用いることが可能である。なお、図17に示す例では、補強部材50を充填材70に固定するために、接着層48が補強部材50と充填材70との間の全域に設けられている。
充填材70を形成する方法は特に限定されない。例えば、粘着層60、反射層62、接着層64及び保護層65で覆われた変換層30上に、接着層48及び補強部材50を順次形成した後、変換層30(保護層65)と補強部材50との間に形成された空間に、流動性を有する充填材70を注入し、充填材70を硬化させてもよい。また、例えば、センサ基板12上に変換層30、粘着層60、反射層62、接着層64及び保護層65を順次形成した後、充填材70を形成し、粘着層60、反射層62、接着層64及び保護層65で覆われた変換層30及び充填材70を覆う状態に、接着層48及び補強部材50を順次形成してもよい。
このように、変換層30(保護層65)と補強部材50との間に形成された空間に、充填材70を充填することで、図16に示す形態と比較して、補強部材50の変換層30(保護層65)からの剥離を抑制することができる。さらに、変換層30は、補強部材50及び充填材70の双方によりセンサ基板12に固定される構造となるため、変換層30のセンサ基板12からの剥離を抑制することが可能となる。
図18に示す例では、補強部材50の外周部は、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層64及び保護層65がセンサ基板12上を覆う部分をも覆っている。また、補強部材50の端部は、接着層64及び保護層65の端部に揃っている。なお、補強部材50の端部の位置と、接着層64及び保護層65の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
補強部材50、接着層48、保護層65、及び接着層64の端部は、封止部材72によって封止されている。封止部材72は、センサ基板12の表面から補強部材50の表面に亘る領域であり、且つ画素領域15を覆わない領域に設けられていることが好ましい。封止部材72の材料として、樹脂を用いることができ、特に熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、アクリル糊、及びウレタン系の糊等を封止部材72として用いることができる。補強部材50は、保護層65と比較して剛性が高く、補強部材50の折り曲げ部において、折り曲げを解消しようとする復元力が作用し、これによって保護層65が剥離するおそれがある。補強部材50、接着層48、保護層65及び接着層64の端部を封止部材72によって封止することで、保護層65の剥離を抑制することが可能となる。
図19に示す例では、図17に示す形態と同様、変換層30の周縁部30Bに対応する領域、及びさらにその外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が設けられている。また、変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50の表面にさらに別の補強部材50Aが、接着層48Aを介して積層されている。より具体的には、補強部材50Aは、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ領域に設けられている。補強部材50Aは、補強部材50と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器10では、変換層30の端部において、センサ基板12の撓み量が比較的大きい。変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50及び50Aによる積層構造を形成することで、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
図16〜図19に示すように、補強部材50の端部が変換層30の端部よりも外側に配置され且つ接着層64及び保護層65の端部に揃うように設けられる場合においても、補強部材50が、接続領域の近傍にまで延在している場合と比較して、容易にリワークを行うことができる。
また、図20〜図23に示すように、補強部材50は、その端部が、センサ基板12上にまで延在する接着層64及び保護層65の端部よりも外側であり、且つセンサ基板12の端部よりも内側に位置するように設けられていてもよい。
図20に示す例では、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着されており、変換層30の周縁部30Bに対応する領域、及びさらにその外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図21に示す例では、補強部材50の端部がスペーサ46によって支持されている。すなわち、スペーサ46の一端はセンサ基板12の基材14の第1の面14Aに接続され、スペーサ46の他端は接着層47を介して補強部材50の端部に接続されている。センサ基板12との間に空間を形成しつつ延伸する補強部材50の端部をスペーサ46によって支持することで、補強部材50の剥離を抑制することが可能となる。また、センサ基板12の端部近傍にまで補強部材50による撓み抑制効果を作用させることができる。なお、スペーサ46を設けることに代えて、若しくはスペーサ46を設けることに加えて、図17に示す例に倣って、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材を充填してもよい。
図22に示す例では、補強部材50の外周部が、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層64及び保護層65がセンサ基板12上を覆う部分、及びその外側のセンサ基板12上をも覆っている。すなわち、接着層64及び保護層65の端部が、補強部材50によって封止されている。補強部材50のセンサ基板12上に延在する部分は、接着層48を介してセンサ基板12に接着されている。このように、接着層64及び保護層65の端部を補強部材50によって覆うことで、保護層65の剥離を抑制することが可能である。なお、図18に記載の例に倣って、封止部材72を用いて、補強部材50の端部を封止してもよい。
図23に示す例では、補強部材50の端部がスペーサ46によって支持されている形態において、補強部材50の表面の、変換層30の端部に対応する領域に、さらに別の補強部材50Aが、接着層48Aを介して積層されている。より具体的には、補強部材50Aは、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ領域に設けられている。補強部材50Aは、補強部材50と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器10では、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓み量が比較的大きい。変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50及び50Aによる積層構造を形成することで、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。なお、スペーサ46を設けることに代えて、図17に示す例に倣って、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70を充填してもよい。
図24〜図28に示すように、補強部材50は、その端部が、センサ基板12の端部に揃うように設けられていてもよい。なお、補強部材50の端部の位置とセンサ基板12の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
図24に示す例では、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着されており、変換層30の周縁部30Bに対応する領域、及びさらにその外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図25に示す例では、補強部材50の端部がスペーサ46によって支持されている。すなわち、スペーサ46の一端は、センサ基板12の端部に設けられるフレキシブルケーブル112に接続され、スペーサ46の他端は接着層47を介して補強部材50の端部に接続されている。センサ基板12との間に空間を形成しつつ延伸する補強部材50の端部を、スペーサ46によって支持することで、補強部材50の剥離を抑制することが可能となる。また、センサ基板12の端部近傍にまで補強部材50による撓み抑制効果を作用させることができる。
図26に示す例では、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されている。本実施形態において、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が充填材70によって覆われている。このように、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されることで、図24に示す形態と比較して、補強部材50の変換層30(保護層65)からの剥離を抑制することができる。さらに、変換層30は、補強部材50及び充填材70の双方によりセンサ基板12に固定される構造となるため、変換層30のセンサ基板12からの剥離を抑制することが可能となる。また、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が充填材70によって覆われることで、フレキシブルケーブル112の剥離を抑制することが可能となる。
図27に示す例では、補強部材50の外周部が、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層64及び保護層65がセンサ基板12上を覆う部分、その外側の基板上、及び端子113とフレキシブルケーブル112との接続部をも覆っている。補強部材50のセンサ基板12上及びフレキシブルケーブル112上に延在する部分は、それぞれ、接着層48を介してセンサ基板12及びフレキシブルケーブル112に接着されている。フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が撓み補強部材50によって覆われることで、フレキシブルケーブル112の剥離を抑制することが可能となる。また、フレキシブルケーブル112の他端には、電子部品を搭載した制御基板が接続されることが想定されることから、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部において、センサ基板12に比較的大きな撓みが生じるおそれがある。フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が、補強部材50によって覆われることで、当該部分におけるセンサ基板12の撓みを抑制することが可能となる。
図28に示す例では、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されている。また、変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50の表面にさらに別の撓み補強部材50Aが、接着層48Aを介して積層されている。より具体的には、補強部材50Aは、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ領域に設けられている。補強部材50Aは、補強部材50と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器10では、変換層30の端部において、センサ基板12の撓み量が比較的大きい。変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50及び50Aによる積層構造を形成することで、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
また、図29〜図33に示すように、補強部材50は、その端部が、センサ基板12の端部よりも外側に位置するように設けられていてもよい。
図29に示す例では、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着されており、変換層30の周縁部30Bに対応する領域、及びさらにその外側の領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図30に示す例では、補強部材50の端部がスペーサ46によって支持されている。すなわち、スペーサ46の一端は、センサ基板12の端部に設けられるフレキシブルケーブル112に接続され、スペーサ46の他端は接着層47を介して補強部材50の端部に接続されている。センサ基板12との間に空間を形成しつつ延伸する補強部材50の端部を、スペーサ46によって支持することで、補強部材50の剥離を抑制することが可能となる。また、センサ基板12の端部近傍にまで補強部材50による撓み抑制効果を作用させることができる。
図31に示す例では、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されている。本実施形態において、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が充填材70によって覆われている。このように、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されることで、図29に示す形態と比較して、補強部材50の変換層30(保護層65)からの剥離を抑制することができる。さらに、変換層30は、補強部材50及び充填材70の双方によりセンサ基板12に固定される構造となるため、変換層30のセンサ基板12からの剥離を抑制することが可能となる。また、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が充填材70によって覆われることで、フレキシブルケーブル112の剥離を抑制することが可能となる。
図32に示す例では、補強部材50の外周部が、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層64及び保護層65がセンサ基板12上を覆う部分、その外側の基板上、及び端子113とフレキシブルケーブル112との接続部をも覆っている。補強部材50のセンサ基板12上及びフレキシブルケーブル112上に延在する部分は、それぞれ、接着層48を介してセンサ基板12及びフレキシブルケーブル112に接着されている。フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が補強部材50によって覆われることで、フレキシブルケーブル112の剥離を抑制することが可能となる。また、フレキシブルケーブル112の他端には、電子部品を搭載した制御基板が接続されることが想定されることから、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部補愛において、センサ基板12に比較的大きな撓みが生じるおそれがある。フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が、補強部材50によって覆われることで、当該部分におけるセンサ基板12の撓みを抑制することが可能となる。
図33に示す例では、変換層30(保護層65)と補強部材50との間、及びセンサ基板12と補強部材50との間に形成された空間に充填材70が充填されている。また、変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50の表面にさらに別の補強部材50Aが、接着層48Aを介して積層されている。より具体的には、補強部材50Aは、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ領域に設けられている。補強部材50Aは、補強部材50と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器10では、変換層30の端部において、センサ基板12の撓み量が比較的大きい。変換層30の端部に対応する領域において、補強部材50及び50Aによる積層構造を形成することで、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
上述したように、放射線検出器10の製造工程においては、ガラス基板等の支持体200に、可撓性を有するセンサ基板12を剥離層202を介して貼り付け、センサ基板12上に変換層30を積層した後、支持体200をセンサ基板12から剥離する。このとき、可撓性を有するセンサ基板12に撓みが生じ、これによってセンサ基板12上に形成された画素16が損傷するおそれがある。支持体200をセンサ基板12から剥離する前に、図13〜図33に例示したような形態で変換層30上に補強部材50を積層しておくことで、支持体をセンサ基板12から剥離する際に生じるセンサ基板12の撓みを抑制することができ、画素16の損傷のリスクを低減することが可能となる。
また、補強部材50は、単一の層(単層)に限らず、多層で構成されていてもよい。例えば、図34に示す例では、放射線検出器10は、補強部材50、変換層30に近い方から順に、第1補強部材50B、第2補強部材50C、及び第3補強部材50Dが積層された3層の多層膜とした形態を示している。
補強部材50を多層とした場合、補強部材50に含まれる各層は、異なる機能を有していることが好ましい。例えば、図34に示した一例では、第1補強部材50B及び第3補強部材50Dを非導電性の帯電防止機能を有する層とし、第2補強部材50Cを導電性の層とすることで、補強部材50に電磁シールド機能をもたせてもよい。この場合の第1補強部材50B及び第3補強部材50Dとしては、例えば、帯電防止塗料「コルコート」(商品名:コルコート社製)を用いた膜等の帯電防止膜が挙げられる。 また、第2補強部材50Cとしては、例えば、導電性シートや、Cu等の導電性のメッシュシート等が挙げられる。
例えば、放射線検出器10の読取方式がISS方式の場合、変換層30側に制御基板110や電源部108等が設けられる場合(図52参照)があるが、このように補強部材50が帯電防止機能を有する場合、制御基板110や電源部108からの電磁ノイズを遮蔽することができる。
また、図35は、補強部材50の構造の一例を示す平面図である。補強部材50は、その主面に複数の貫通孔50Hを有していてもよい。貫通孔50Hの大きさ及びピッチは、補強部材50において所望の剛性が得られるように定められる。
補強部材50が複数の貫通孔50Hを有することで、補強部材50と変換層30との接合面に導入される空気を貫通孔50Hから排出させることが可能となる。これにより、補強部材50と変換層30との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。
補強部材50と変換層3との接合面に導入される空気を排出させる手段が存在しない場合には、上記接合面に気泡が発生するおそれがある。例えば、放射線画像撮影装置1の稼働時における熱により、上記接合面に生じた気泡が膨張すると、補強部材50と変換層30との密着性が低下する。これにより補強部材50による撓み抑制効果が十分に発揮されないおそれがある。図35に示すように、複数の貫通孔50Hを有する補強部材50を用いることで、上記のように、補強部材50と変換層30との接合面における気泡の発生を抑制することができるので、補強部材50と変換層30との密着性を維持することが可能となり、補強部材50による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図36は、補強部材50の構造の他の例を示す斜視図である。図36に示す例では、補強部材50は、変換層30との接合面に凹凸構造を有する。この凹凸構造は、図36に示すように、互いに平行に配置された複数の溝63を含んで構成されていてもよい。補強部材50は、例えば、図37に示すように、複数の溝63による凹凸構造を有する面が、反射層62で覆われた変換層30に接合される。このように、補強部材50が変換層30との接合面に凹凸構造を有することで、補強部材50と変換層30との接合部に導入される空気を溝63から排出させることが可能となる。これにより、図35に示す形態と同様、補強部材50と変換層30との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。これにより、補強部材50と変換層30との密着性を維持することが可能となり、補強部材50による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図38及び図39は、それぞれ、補強部材50の構造の他の例を示す平面図である。図38及び図39に示すように、補強部材50は、複数の断片54に分断されていてもよい。補強部材50は、図38に示すように、複数の断片54(図54〜5411)、一方向に配列するように分断されていてもよい。また、補強部材50は、図39に示すように、複数の断片54(図54〜54)が、縦方向及び横方向に配列するように分断されていてもよい。
補強部材50の面積が大きくなる程、補強部材50と変換層30との接合面に気泡が発生しやすくなる。図38及び図39に示すように、補強部材50を複数の断片54に分断することで、補強部材50と変換層30との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。これにより、補強部材50と変換層30との密着性を維持することが可能となり、補強部材50による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
また、応力中立面調整部材36のセンサ基板12(第2の面14B)と接する側とは反対の側に、補強部材52を設けてもよい。図40〜図44は、それぞれ、補強部材52の設置形態の例を示す断面図である。
図40〜図44に示す例では、応力中立面調整部材36のセンサ基板12側の面とは反対側の面には、補強部材52が、接着層51を介して積層されている。補強部材52は、補強部材50と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器10をISS方式として用いる場合、補強部材52と画素領域15とが重なる部分の面積を極力小さくするために、補強部材52は、センサ基板12の外周部にのみ設けられていることが好ましい。すなわち、補強部材52は、図40〜図44に示すように、画素領域15に対応する部分に開口61を有する環状であってもよい。このように、センサ基板12の外周部に、応力中立面調整部材36及び補強部材52による積層構造を形成することで、比較的撓みが生じやすいセンサ基板12の外周部の剛性を補強することができる。
図40〜図42に示す例では、補強部材52は、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ領域に設けられている。放射線検出器10では、変換層30の端部において、センサ基板12の撓み量が比較的大きい。変換層30の端部に対応する領域において、応力中立面調整部材36及び補強部材52による積層構造を形成することで、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
放射線検出器10をISS方式として用いる場合において、図40に示すように、補強部材52の一部が画素領域15と重なる場合には、補強部材52の材質によっては、画像に影響を与えるおそれがある。従って、補強部材52の一部が画素領域15と重なる場合には、補強部材52の材料としてプラスチックを用いることが好ましい。
図41及び図42に示すように、補強部材52が、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぎ、且つ画素領域15と重ならない形態(すなわち、補強部材52の開口61の端部が、画素領域15の外側に配置されている形態)が最も好ましい。図41に示す例では、補強部材52の開口61の端部の位置と、画素領域15の端部の位置とが略一致している。図42に示す例では、補強部材52の開口61の端部が、画素領域15の端部と変換層30の端部との間に配置されている。
また、補強部材52の開口61の端部の位置が、図43に示すように、変換層30の端部の位置と略一致していてもよく、また、図44に示すように、変換層30の端部よりも外側に配置されていてもよい。この場合、補強部材52が、変換層30の端部(外縁、エッジ)を跨ぐ構造となっていないため、変換層30の端部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果は低下するおそれがある。しかしながら、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部が存在するセンサ基板12の外周部において、応力中立面調整部材36及び補強部材52による積層構造が形成されることで、フレキシブルケーブル112と端子113との接続部におけるセンサ基板12の撓みを抑制する効果は維持される。
また、上記各実施形態の放射線検出器10では、センサ基板12(基材14)と応力中立面調整部材36との大きさが同一である形態について説明したが、センサ基板12と応力中立面調整部材36とは大きさが異なっていてもよい。
例えば、放射線検出器10を放射線画像撮影装置1に適用する場合、放射線検出器10を収納する筐体120(図7等参照)等に放射線検出器10を固定して用いられることがある。このような場合、例えば、図45Aに示した一例のように、応力中立面調整部材36をセンサ基板12よりも大きくして、フラップ等を設けて、フラップ等の部分を用いて放射線検出器10の固定を行ってもよい。例えば、応力中立面調整部材36のフラップ部分に穴を設け、穴を貫通するネジを用いて筐体120(図7等参照)と固定する形態としてもよい。
なお、応力中立面調整部材36をセンサ基板12よりも大きくする形態は、図45Aに示した形態に限定されない。応力中立面調整部材36を積層された複数の層で構成し、一部の層について、センサ基板12よりも大きくする形態としてもよい。例えば、図45Bに示すように、応力中立面調整部材36をセンサ基板12(基材14)と同程度の大きさを有する第1層36D、及びセンサ基板12よりも大きな第2層36Eの2層構造としてもよい。第1層36Dと、第2層36Eとは両面テープや粘着層等(図示省略)により貼り合わせられる。第1層36Dとしては、例えば、上述の応力中立面調整部材36と同様の材質で形成され、応力中立面調整部材36と同様の性質を有することが好ましい。また、第2層36Eは、基材14の第2の面14Bに両面テープや粘着層等(図示省略)により貼り合わせられる。第2層36Eとしては、例えば、アルペット(登録商標)が適用できる。また、応力中立面調整部材36を複数の層で構成する場合、図45Bに示す形態とは逆に、図45Cに示すように、第1層36Dを基材14の第2の面14Bに貼り合わせる形態としてもよい。
上述したように、応力中立面調整部材36に設けたフラップ等を用いて放射線検出器10を筐体120(図7等参照)等に固定する場合、フラップ部分を曲げた状態で固定を行う場合がある。厚みが薄くなるほど、応力中立面調整部材36のフラップ部分が曲げ易くなり、放射線検出器10本体に影響を与えず、フラップ部分のみを曲げることができる。そのため、フラップ部分等を屈曲させる場合、図45B及び図45Cに示した一例のように、応力中立面調整部材36を積層された複数の層で構成し、一部の層についてセンサ基板12よりも大きくする形態とすることが好ましい。
また、図46に示した例のように、上記図45A〜図45Cの放射線検出器10とは逆に、応力中立面調整部材36をセンサ基板12よりも小さくしてもよい。センサ基板12の端部が、応力中立面調整部材36の端部よりも外部に位置していることにより、例えば、放射線検出器10を筐体120(図7等参照)に収納する等、組み立てを行う場合に、センサ基板12の端部の位置が確認し易くなるため、位置決めの精度を向上させることができる。なお、図46に示した形態に限定されず、センサ基板12(基材14)の端部の少なくとも一部が、応力中立面調整部材36よりも外部に位置していれば、同様の効果が得られるため好ましい。
さらに、筐体120内に放射線検出器10を収容した、放射線画像撮影装置1の例について図47〜図53を参照して説明する。図47〜図53は、それぞれ、放射線画像撮影装置1の他の構成例を示す図である。
図47に示す例では、上記図7に示した放射線画像撮影装置1と同様に、ISS方式の放射線画像撮影装置1の一例を示す。また、図48に示す例では、PSS方式の放射線画像撮影装置1の一例を示す。図47及び図48に示す例では、放射線検出器10、制御基板110、及び電源部108が図中横方向に並置されている構成が例示されている。
また、図47及び図48に示す例では、放射線検出器10と、筐体120の撮影面120Aの内壁との間に、保護層117がさらに設けられている。換言すると、放射線Rが入射される側である撮影面120A側に保護層117がさらに設けられている。保護層117としては、絶縁性のシート(フィルム)に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット(登録商標)のシート、パリレン(登録商標)膜、及びポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート等の防湿膜が適用できる。保護層117は、画素領域15に対する防湿機能及び帯電防止機能を有している。そのため、保護層117は、少なくとも画素領域15の放射線Rが入射される側の面全体を覆うことが好ましく、放射線Rが入射される側のセンサ基板12の面全体を覆うことが好ましい。
なお、図47及び図48では、電源部108及び制御基板110の両方を放射線検出器10の一方の側、具体的には、矩形状の画素領域15の一方の辺の側に設けた形態を示したが、電源部108及び制御基板110を設ける位置は図47及び図48に示した形態に限定されない。例えば、電源部108及び制御基板110を、画素領域15の対向する2辺の各々に分散させて設けてもよいし、隣接する2辺の各々に分散させて設けてもよい。
また、図47及び図48に示す例のように、放射線検出器10、制御基板110、及び電源部108を、センサ基板12及び変換層30が積層された方向(積層方向P)と交差する方向に並べて配置する場合、電源部108及び制御基板110の各々が設けられている筐体120の部分と、放射線検出器10が設けられている筐体120の部分とで、筐体120の厚みが異なっていてもよい。
図48に示す例のように、電源部108及び制御基板110の各々の方が、放射線検出器10よりも厚みを有している場合が多い。このような場合、図49に示す例のように、電源部108及び制御基板110の各々が設けられている筐体120の部分の厚みよりも、放射線検出器10が設けられている筐体120の部分の厚みの方が薄くてもよい。なお、このように、電源部108及び制御基板110の各々が設けられている筐体120の部分と、放射線検出器10が設けられている筐体120の部分とで、厚みを異ならせる場合、両部分の境界部に段差が生じていると境界部120Bに接触した被検者に違和感等を与える懸念があるため、境界部120Bの形態は傾斜を有する状態とすることが好ましい。
これにより、放射線検出器10の厚さに応じた極薄型の可搬型電子カセッテを構成することが可能となる。
また例えば、この場合、電源部108及び制御基板110の各々が設けられている筐体120の部分と、放射線検出器10が設けられている筐体120の部分とで、筐体120の材質が異なっていてもよい。さらに、例えば、電源部108及び制御基板110の各々が設けられている筐体120の部分と、放射線検出器10が設けられている筐体120の部分とが、別体として構成されていてもよい。
また、上述したように、筐体120は、放射線R、特にX線の吸収率が低く、且つ高剛性であることが好ましく、弾性率が十分に高い材料により構成されることが好ましいが、図50に示す例のように、筐体120の撮影面120Aに対応する部分120Cについて、放射線Rの吸収率が低く、且つ高剛性であり、弾性率が十分に高い材料で構成し、その他の部分については、部分120Cと異なる材料、例えば、部分120Cよりも弾性率が低い材料で構成してもよい。
また、図51に示す例のように、放射線検出器10と筐体120の内壁面とが接していてもよい。この場合、放射線検出器10と筐体120のない壁面とは、接着層を介して接着されていてもよいし、接着層を介さずに単に接触しているだけでもよい。このように、放射線検出器10と筐体120の内壁面とが接していることにより、放射線検出器10の剛性がより確保される。
また、図52に示す例では、上記図8に示した放射線画像撮影装置1と同様に、ISS方式の放射線画像撮影装置1の一例を示す。また、図53に示す例では、PSS方式の放射線画像撮影装置1の一例を示す。図52及び図53に示す例では、シート116及び基台118を挟んで、センサ基板12と、制御基板110及び電源部108とが設けられている。この構成によれば、放射線検出器10、制御基板110及び電源部108が図中横方向に並置される場合(図47〜図51参照)と比較して、放射線画像撮影装置1の平面視におけるサイズを小さくすることができる。
また、上記各実施形態では、応力中立面37の位置について、界面19の位置とすることが好ましい形態について説明したが、応力中立面37の好ましい位置は、界面19の位置に限定されない。変換層30とセンサ基板12との密着性が比較的高い場合、変換層30がセンサ基板12から剥離するより先に、センサ基板12におけるTFT20及びセンサ部22等が損傷する場合がある。このように、変換層30とセンサ基板12との密着性が比較的高い場合等は、図54に示すように、応力中立面調整部材36により、応力中立面37の位置を、上述した予め定められた範囲内で、センサ基板側12側の内部の位置とすることが好ましい。
日本出願特願2018−051689号、特願2018−219695号、及び特願2019−022125号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
1 放射線画像撮影装置
10 放射線検出器
12 センサ基板
14 基材、14A 第1の面、14B 第2の面、14L 微粒子層、14P 微粒子
15 画素領域
16 画素
19 界面
20 TFT(スイッチング素子)
21 積層体
22 センサ部
24 信号配線
26 走査配線
28 共通配線
30 変換層、30B 中央部、30C 周縁部
32 保護膜
36 応力中立面調整部材、36A 帯電防止膜、36B 応力中立面調整膜、36C 防湿膜、36D 第1層、36E 第2層
37 応力中立面
39 密着層
40 緩衝層
46 スペーサ
47、48、48A、51 接着層
50、50A〜50D、52 補強部材、50H 貫通孔
54〜5411 断片
60 粘着層
61 開口
62 反射層
63 溝
64 接着層
65 保護層
70 充填剤
72 封止部材
100 制御部、100A CPU、100B メモリ、100C 記憶部
102 駆動部
104 信号処理部
106 画像メモリ
108 電源部
110 制御基板
112 フレキシブルケーブル
114 電源線
116 シート
117 保護層
118 基台
120 筐体、120A 撮影面、120B 境界部、120C 部分
200 支持体
202 剥離層
d1、d2 距離
P 積層方向
R 放射線、Rb 後方散乱線
S 被写体
W 荷重
また、本開示の第22の態様の放射線画像撮影装置は、第1の態様から第21の態様のいずれか1態様に記載の放射線検出器と、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、制御信号に応じて、複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、を備える。
また、本開示の第23の態様の放射線画像撮影装置は、第22の態様の放射線画像撮影装置において、放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられている。
また、本開示の第24の態様の放射線画像撮影装置は、第22の態様の放射線画像撮影装置において、制御部、駆動部、及び信号処理部の少なくとも一つに電力を供給する電源部をさらに備え、放射線検出器におけるセンサ基板、変換層、及び応力中立面調整部材が並ぶ積層方向と交差する方向に、電源部と、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられている。
また、本開示の第25の態様の放射線画像撮影装置は、第22の態様の放射線画像撮影装置において、放射線が照射される照射面を有し、放射線検出器におけるセンサ基板及び変換層のうち、センサ基板が照射面と対向する状態に放射線検出器を収納する筐体をさらに備えた。
図15に示すように、補強部材50が変換層30の中央部30A及び周縁部30Bに対応する領域に延在している場合において、補強部材50は、変換層30の外周部における傾斜に沿った折り曲げ部を有していなくてもよい。この場合、補強部材50は、変換層30の中央部30Aに対応する領域において、接着層48を介して保護層65に接着される。変換層30の周縁部30Bに対応する領域において、変換層30(保護層65)と補強部材50との間には、変換層30の周縁部30Bにおける傾斜に応じた空間が形成される。
補強部材50と変換層30との接合面に導入される空気を排出させる手段が存在しない場合には、上記接合面に気泡が発生するおそれがある。例えば、放射線画像撮影装置1の稼働時における熱により、上記接合面に生じた気泡が膨張すると、補強部材50と変換層30との密着性が低下する。これにより補強部材50による撓み抑制効果が十分に発揮されないおそれがある。図35に示すように、複数の貫通孔50Hを有する補強部材50を用いることで、上記のように、補強部材50と変換層30との接合面における気泡の発生を抑制することができるので、補強部材50と変換層30との密着性を維持することが可能となり、補強部材50による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図38及び図39は、それぞれ、補強部材50の構造の他の例を示す平面図である。図38及び図39に示すように、補強部材50は、複数の断片54に分断されていてもよい。補強部材50は、図38に示すように、複数の断片54(断片54〜5411)、一方向に配列するように分断されていてもよい。また、補強部材50は、図39に示すように、複数の断片54(断片54〜54)が、縦方向及び横方向に配列するように分断されていてもよい。

Claims (25)

  1. 可撓性の基材、及び前記基材の第1の面に設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成された層を含むセンサ基板と、
    前記画素が形成された層における前記基材が設けられた側と反対側に設けられ、放射線を前記光に変換する変換層と、
    前記基材の前記第1の面と反対側の第2の面の側に設けられ、応力中立面の位置を、前記センサ基板と対向する前記変換層の面である界面から、前記センサ基板及び前記変換層が積層されている積層方向の予め定められた範囲内に調整する応力中立面調整部材と、
    を備えた放射線検出器。
  2. 前記予め定められた範囲は、前記応力中立面調整部材を設けない場合の前記界面と前記応力中立面との距離よりも短い範囲である、
    請求項1に記載の放射線検出器。
  3. 前記応力中立面調整部材は、少なくとも前記センサ基板と前記変換層とが対向する領域を覆う領域に設けられている、
    請求項1または請求項2に記載の放射線検出器。
  4. 前記応力中立面調整部材は、曲げ弾性率が150MPa以上、2500MPa以下である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  5. 前記応力中立面調整部材の材料は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、及び低密度ポリエチレンの少なくとも一つを含む、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  6. 前記変換層の熱膨張率に対する前記応力中立面調整部材の熱膨張率の比が0.5以上、4以下である、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  7. 前記応力中立面調整部材は、熱膨張率が30ppm/K以上、200ppm/K以下である、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  8. 前記界面に設けられ、かつ前記センサ基板及び前記変換層に接する密着層をさらに備える、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  9. 前記センサ基板と、前記変換層との間に設けられ、前記変換層の熱膨張率と前記センサ基板の熱膨張率との差を緩衝する緩衝層をさらに備える、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  10. 前記応力中立面調整部材は、前記積層方向に積層された、機能が異なる複数の膜を含む、
    請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  11. 前記複数の膜は、応力中立面調整膜と、帯電防止膜とを含む、
    請求項10に記載の放射線検出器。
  12. 前記帯電防止膜は、前記応力中立面調整膜よりも前記第2の面側に設けられている、
    請求項11に記載の放射線検出器。
  13. 前記複数の膜は、応力中立面調整膜と、防湿膜とを含む、
    請求項10に記載の放射線検出器。
  14. 前記防湿膜は、前記応力中立面調整膜よりも前記第2の面側に設けられている、
    請求項13に記載の放射線検出器。
  15. 前記基材は、樹脂製であり、平均粒子径が0.05μm以上、2.5μm以下の無機の微粒子を含む微粒子層を有する、
    請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  16. 前記基材は、前記微粒子層を、前記第2の面側に有する、
    請求項15に記載の放射線検出器。
  17. 前記微粒子は、前記基材を構成する元素よりも原子番号が大きく且つ原子番号が30以下の元素を含む
    請求項15または請求項16に記載の放射線検出器。
  18. 前記基材は、300℃〜400℃における熱膨張率が20ppm/K以下である、
    請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  19. 前記基材は、厚みが25μmの状態において400℃におけるMD(Machine Direction)方向の熱収縮率が0.5%以下、及び500℃における弾性率が1GPa以上の少なくとも一方を満たす、
    請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  20. 前記応力中立面調整部材は、前記基材よりも剛性が高い、
    請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  21. 前記変換層は、CsIを含む、
    請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  22. 請求項1から請求項21のいずれか1項に記載の放射線検出器と、
    前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、
    前記制御信号に応じて、前記複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、
    前記複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  23. 前記放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、前記制御部と、前記放射線検出器とが並んで設けられている、
    請求項22に記載の放射線画像撮影装置。
  24. 前記制御部、前記駆動部、及び前記信号処理部の少なくとも一つに電力を供給する電源部をさらに備え、
    前記放射線検出器におけるセンサ基板、変換層、及び応力中立面調整部材が並ぶ積層方向と交差する方向に、前記電源部と、前記制御部と、前記放射線検出器とが並んで設けられている、
    請求項22に記載の放射線画像撮影装置。
  25. 放射線が照射される照射面を有し、前記放射線検出器におけるセンサ基板及び変換層のうち、前記センサ基板が前記照射面と対向する状態に前記放射線検出器を収納する筐体をさらに備えた、
    請求項22に記載の放射線画像撮影装置。
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