KR100638413B1 - 신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서 - Google Patents

신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

신틸레이터 패널(1)의 Al제의 기판(10)의 표면은, 샌드 블래스트 처리가 이루어져 있고, 한쪽 표면에는, 저굴절율재로서의 MgF2 막(12)이 형성되어 있다. 이 MgF2 막(12)의 표면에는 입사한 방사선을 가시광으로 변환하는 주형구조의 신틸레이터(14)가 형성되어 있다. 이 신틸레이터(14)는 기판(10)과 함께 폴리파라크실릴렌막(16)으로 덮여져 있다.
신틸레이터 패널, Al제의 기판, 샌드 블래스트 처리, 폴리파라크실릴렌막

Description

신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서{Scintilator panel and radiation ray image sensor}
본 발명은 의료용의 X선 촬영 등에 사용되는 신틸레이터(scintillator) 패널 및 방사선 이미지 센서에 관한 것이다.
의료, 공업용의 X선 촬영에서는, 종래, X선 감광 필름이 사용되어 왔지만, 편리성이나 촬영 결과의 보존성 면에서 방사선 검출기를 사용한 방사선 이미징 시스템이 보급되고 있다. 이러한 방사선 이미징 시스템에 있어서는, 방사선 검출기에 의해 2차원의 방사선에 의한 화소 데이터를 전기신호로서 취득하고, 이 신호를 처리장치에 의해 처리하여 모니터 상에 표시하고 있다.
종래, 대표적인 방사선 검출기로서, 알루미늄, 유리, 용융 석영 등의 기판 상에 신틸레이터를 형성한 신틸레이터 패널과 촬상소자를 접합한 구조를 갖는 방사선 검출기가 존재한다. 이 방사선 검출기에 있어서는, 기판측으로부터 입사하는 방사선을 신틸레이터에서 광으로 변환하여 촬상소자로 검출하고 있다(일본 특공평 7-21560 호 공보 참조).
그런데 방사선 검출기에 있어서 선명한 화상을 얻기 위해서는, 신틸레이터 패널의 광 출력을 충분히 크게 하는 것이 필요하지만, 상술한 방사선 검출기에 있 어서는 광 출력이 충분하지 않았다.
본 발명은 광 출력을 증대시킨 신틸레이터 패널 및 광 출력을 증대시킨 신틸레이터 패널을 사용한 방사선 이미지 센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 신틸레이터 패널은, 방사선 투과성의 기판과, 상기 기판 상에 설치된 광투과성 박막과, 상기 광투과성 박막상에 퇴적한 신틸레이터와, 상기 신틸레이터를 피복하는 보호막을 구비하고, 상기 광투과성 박막의 굴절율이 상기 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 것을 특징으로 한다.
이 신틸레이터 패널에 의하면, 기판과 신틸레이터 사이에 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 굴절율을 갖는 광투과성 박막을 갖기 때문에, 신틸레이터에 의해 발생한 광을, 이 광투과성 박막에 의해 광 출력측으로 반사할 수 있기 때문에 신틸레이터 패널의 광 출력을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 방사선 이미지 센서는, 방사선 투과성의 기판과, 상기 기판 상에 설치된 광투과성 박막과, 상기 광투과성 박막상에 퇴적한 신틸레이터와, 상기 신틸레이터를 피복하는 보호막을 구비하고, 상기 광투과성 박막의 굴절율이 상기 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 신틸레이터 패널의 상기 신틸레이터에 대향하여 촬상소자를 배치한 것을 특징으로 한다.
이 방사선 이미지 센서에 의하면, 신틸레이터 패널이 기판과 신틸레이터의 사이에 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 굴절율을 갖는 광투과성 박막을 갖기 때문에 신틸레이터 패널의 광 출력이 증대한다. 따라서 방사선 이미지 센서의 출력을 증대시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 단면도.
도 2는 제 1 실시예에 따는 방사선 이미지 센서의 단면도.
도 3a는 제 1 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3b는 제 1 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3c는 제 1 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3d는 제 1 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 4는 제 2 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 단면도.
도 5는 제 2 실시예에 따른 방사선 이미지 센서의 단면도.
도 6은 제 3 실시예에 따른 신틸레이터 패널의 단면도.
도 7은 제 3 실시예에 따른 방사선 이미지 센서의 단면도.
이하, 도 1, 도 2, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 도 1은 신틸레이터 패널(1)의 단면도이고, 도 2는 방사선 이미지 센서(2)의 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(1)의 Al제의 기판(10)의 한쪽 의 표면 및 측면은 샌드 블래스트(sand blast) 처리가 이루어지고, 다른쪽 표면에는 경면(鏡面) 처리가 이루어져 있다. 또한 다른쪽 표면에는 저굴절율재(신틸레이터(14)보다도 낮은 굴절율을 갖는 재료)로서 MgF2 막(굴절율=1.38)(12)이 형성되어 있다. 이 MgF2 막(12)의 표면에는, 입사한 방사선을 가시광으로 변환하는 주형 구조의 신틸레이터(14)가 형성되어 있다. 또한, 신틸레이터(14)에는, Tl 도프의 CsI(굴절율=1.8)가 사용되고 있다. 이 신틸레이터(14)는 기판(10)과 함께 폴리파라크실릴렌막(16)으로 덮여져 있다.
또한, 방사선 이미지 센서(2)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(1)의 신틸레이터(14)의 선단부측에 촬상 소자(18)를 접합한 구조를 갖고 있다.
다음에, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 신틸레이터 패널(1)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 우선, 직사각형 또는 원형의 Al제의 기판(10)(두께 1㎜)의 한쪽 표면 및 측면에 대하여 글라스 비즈(glass beads)(#800)를 사용하여 샌드 블래스트 처리를 실시한다. 이 샌드 블래스트 처리에 의해 기판(10)의 표면의 압연 줄무늬를 없애는 동시에 기판(10)의 표면에 미세한 요철을 형성한다(도 3a 참조). 또한, 기판(10)의 다른쪽 표면에 대하여 경면 처리를 실시한다.
다음에, 기판(10)의 다른쪽 표면에 저굴절율재로서의 MgF2 막(광투과성 박막)(12)을 진공 증착법에 의해 100㎚의 두께로 형성한다(도 3b 참조). 다음에, MgF2 막(12)의 표면에 Tl을 도프한 CsI의 주형 결정을 증착법에 의해서 성장시켜서 신틸레이터(14)를 250㎛의 두께로 형성한다(도 3c 참조).
이 신틸레이터(14)를 형성하는 CsI는, 흡습성이 높아 노출한 채로 두면 공기 중의 수증기를 흡습하여 조해(潮解)하여 버리기 때문에, 이것을 방지하기 위해서 CVD 법에 의해 폴리파라크실릴렌막(16)을 형성한다. 즉, 신틸레이터(14)가 형성된 기판(10)을 CVD 장치에 넣고, 폴리파라크실릴렌막(16)을 10㎛의 두께로 성막한다. 이로써 신틸레이터(14) 및 기판(10)의 표면 전체에 폴리파라크실릴렌막(16)이 형성된다(도 3d 참조). 또한, 기판(10)의 한쪽 표면 및 측면에는, 샌드 블래스트 처리에 의해 미세한 요철이 형성되어 있기 때문에 폴리파라크실릴렌막(16)과 기판(10)의 밀착성을 향상시킬 수 있고 폴리파라크실릴렌막(16)과 기판(10)의 벗겨짐을 방지할 수 있다.
또한, 방사선 이미지 센서(2)는, 완성한 신틸레이터 패널(1)의 신틸레이터(14)의 선단부측에 촬상소자(CCD)(18)의 수광부를 대향시켜 접합하는 것에 의해 제조된다(도 2 참조).
본 실시예에 따른 방사선 이미지 센서(2)에 의하면, 기판(10)측으로부터 입사한 방사선을 신틸레이터(14)에서 광으로 변환하여 촬상소자(18)에 의해 검출한다. 이 경우에, 저굴절율재로서의 MgF2 막(12)을 설치하지 않고서 기판 상에 신틸레이터를 형성한 신틸레이터 패널을 사용한 경우와 비교하여 광 출력을 20% 증가시킬 수 있다. 즉, 신틸레이터(14)에서 발생한 광은 전(全) 방향으로 진행하지만 저굴절율재로서의 MgF2 막(12)에 의해 전 반사의 반사 조건을 만족하는 광을 반사하기 때문에 촬상소자(18)의 수광부에 입사하는 광을 증가시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 또한, 제 1 실시예의 신틸레이터 패널(1), 방사선 이미지 센서(2)의 구성과 동일한 구성에는, 제 1 실시예의 설명에 사용한 것과 동일한 부호를 붙이고 설명한다.
도 4는 신틸레이터 패널(3)의 단면도이고, 도 5는 방사선 이미지 센서(4)의 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(3)의 Al제의 기판(10)의 표면은, 샌드 블래스트 처리가 이루어지고 있고, 한쪽 표면에는, 반사막으로서의 Ag 막(22)이 형성되어 있다. 또한, Ag 막(22) 상에는 저굴절률재(신틸레이터(14)보다도 낮은 굴절율을 갖는 재료)로서 LiF 막(광투과성 박막)(굴절율=1.3)(24)이 형성되어 있다. 또한 LiF 막(24)의 표면에는, 입사한 방사선을 가시광으로 변환하는 주형 구조의 신틸레이터(14)가 형성되어 있다. 또한, 신틸레이터(14)에는 Tl 도프의 CsI가 사용되고 있다. 이 신틸레이터(14)는 기판(10)과 함께 폴리파라크실릴렌막(16)으로 덮여져 있다.
또한, 방사선 이미지 센서(4)는 도 5에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(3)의 신틸레이터(14)측에 촬상소자(18)를 접합한 구조를 갖고 있다.
다음에, 신틸레이터 패널(3)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 우선, 직사각형 또는 원형의 Al제의 기판(10)(두께 1㎜)의 전 표면에 대하여 글라스 비즈(# 800)를 사용하여 샌드 블래스트 처리를 실시하고, 기판(10)의 표면의 압연 줄무늬을 없애는 동시에 기판(10)의 표면에 미세한 요철을 형성한다.
다음에, 기판(10)의 한쪽 표면에 반사막으로서의 Ag 막(22)을 진공 증착법에 의해 100㎚의 두께로 형성하고, Ag 막(22)상에 저굴절율재로서의 LiF의 LiF 막(24)을 진공 증착법에 의해 100㎚의 두께로 형성한다. 다음에, LiF 막(24)의 표면에 Tl을 도프한 CsI의 주형 결정을 증착법에 의해서 성장시켜서 신틸레이터(14)를 250㎛의 두께로 형성한다. 다음에, CVD 법에 의해 10㎛의 두께로 폴리파라 크실릴렌막(16)을 형성한다. 이로써 신틸레이터(14) 및 기판(10)의 표면 전체에 폴리파라크실릴렌막(16)이 형성된다.
또한, 방사선 이미지 센서(4)는, 완성한 신틸레이터 패널(3)의 신틸레이터(14)의 선단부에 촬상소자(CCD)(18)의 수광부를 대향시켜 접합함으로써 제조된다(도 5 참조).
본 실시예에 따른 방사선 이미지 센서(4)에 의하면, 기판(10)측으로부터 입사한 방사선을 신틸레이터(14)에서 광으로 변환하여 촬상소자(18)에 의해 검출한다. 이 경우에, 반사막으로서의 Ag 막(22) 및 저굴절율재로서의 LiF 막(24)을 설치하지 않고 기판 상에 신틸레이터를 형성한 신틸레이터 패널을 사용한 경우와 비교하여 광 출력을 20% 증가시킬 수 있다. 즉, 신틸레이터(14)에서 발생한 광은 전 방향으로 진행하지만 반사막으로서의 Ag 막(22) 및 저굴절율재로서의 LiF 막(24)에 의해, Ag 막(22) 및 LiF 막(24) 방향으로 진행하는 광을 반사하기 때문에 촬상소자(18)의 수광부에 입사하는 광을 증가시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 또한, 제 1 실시예의 신틸레이터 패널(1), 방사선 이미지 센서(2) 및 제 2 실시예의 신틸레이터 패널(3), 방사선 이미지 센서(4)의 구성과 동일한 구성에는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 설명에서 사용한 것과 동일한 부호를 붙이고 설명한다.
도 6은 신틸레이터 패널(5)의 단면도이고, 도 7는 방사선 이미지 센서(6)의 단면도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(5)의 비정질 카본(a-C)제의 기판(26)의 표면은, 샌드 블래스트 처리가 이루어지고, 한쪽 표면에는, 반사 막으로서의 Al 막(28)이 형성되어 있다. 또한, Al 막(28)상에 저굴절율재(신틸레이터(14)보다도 낮은 굴절율을 갖는 재료)로서의 SiO2 막(광투과성 박막)(굴절율=1.5) (30)이 형성되어 있다. 더욱이 Si02 막(30)의 표면에는, 입사한 방사선을 가시광으로 변환하는 주형 구조의 신틸레이터(14)가 형성되어 있다. 또한, 신틸레이터(14)에는, Tl 도프의 CsI가 사용되고 있다. 이 신틸레이터(14)는, 기판(10)과 함께 폴리파라크실릴렌막(16)으로 덮여져 있다.
또한, 방사선 이미지 센서(6)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 신틸레이터 패널(5)의 신틸레이터(14)의 선단부측에 촬상소자(18)가 접합된 구조를 갖고 있다.
다음에, 신틸레이터 패널(5)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 우선, 직사각형 또는 원형의 a-C제의 기판(26)(두께 1㎜)의 표면에 대하여 글라스 비즈(#1500)를 사용하여 샌드 블래스트 처리를 실시하여 기판(26)의 표면에 미세한 요철을 형성한다.
다음에, 기판(26)의 한쪽 표면에 반사막으로서의 Al 막(28)을 진공증착법에 의해 100㎚의 두께로 형성하고, Al 막(28)상에 저굴절율재로서의 SiO2 막(30)을 진공증착법에 의해 100㎚의 두께로 형성한다. 다음에, SiO2 막(30)의 표면에 Tl을 도프한 CsI의 주형 결정을 증착법에 의해서 성장시켜서 신틸레이터(14)를 250㎛의 두께로 형성한다. 다음에, CVD 법에 의해 10㎛의 두께로 폴리파라크실릴렌막(16)을 형성한다. 이로써 신틸레이터(14) 및 기판(10)의 표면 전체에 폴리파라크실릴렌막(16)이 형성된다.
또한, 방사선 이미지 센서(6)는, 완성된 신틸레이터 패널(5)의 신틸레이터(14)의 선단부측에 촬상소자(CCD)(18)의 수광부를 대향시켜 접합하는 것에 의해 제조된다(도 7 참조).
본 실시예에 따른 방사선 이미지 센서(6)에 의하면, 기판(10)측으로부터 입사한 방사선을 신틸레이터(14)에서 광으로 변환하여 촬상소자(18)에 의해 검출한다. 이 경우에, 반사막으로서의 Al 막(28) 및 저굴절률재로서의 SiO2 막(30)을 설치하지 않고서 기판 상에 신틸레이터를 형성한 신틸레이터 패널을 사용한 경우와 비교하여 광 출력을 15% 증가시킬 수 있다. 즉, 신틸레이터(14)에서 발생한 광은 전방향으로 진행하지만 반사막으로서의 Al 막(28) 및 저굴절율재로서의 SiO2 막(30)에 의해, Al 막(28) 및 SiO2 막(30) 방향으로 진행하는 광을 반사하기 때문에 촬상소자(20)의 수광부에 입사하는 광을 증가시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는, 광투과성 박막으로서, MgF2 막, LiF 막 또는 SiO2 막을 사용하고 있지만, LiF, MgF2, CaF2, Si02, Al 2O3, MgO, NaCl, KBr, KCl 및 AgCl로 이루어지는 그룹 중의 물질을 포함하는 재료로 이루어지는 막으로 하여도 좋다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는, 신틸레이터(14)로서 CsI(Tl)가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않으며 CsI(Na), NaI(Tl), LiI(Eu), KI(TI) 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는, 기판(10)으로서 Al제의 기판 또는 a-C 제 의 기판이 사용되고 있지만, X선 투과율이 좋은 기판이라면 상관없기 때문에, C(흑연)제의 기판, Be제의 기판, 유리제의 기판 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 실시예에 있어서의, 폴리파라크실릴렌에는, 폴리파라크실릴렌렌 외에, 폴리모노클로로파라크실릴렌, 폴리디클로로파라크실릴렌, 폴리테트라클로로파라크실릴렌, 폴리플루오로파라크실릴렌, 폴리디메틸파라크실릴렌, 폴리디에틸파라크실릴렌 등을 포함한다.
본 발명의 신틸레이터 패널에 의하면, 기판과 신틸레이터 사이에 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 굴절율을 갖는 광투과성 박막을 갖기 때문에, 신틸레이터에 의해 발생한 광을, 이 광투과성 박막에 의해 광 출력측으로 반사할 수 있기 때문에 신틸레이터 패널의 광 출력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 이 신틸레이터 패널를 사용한 방사선 이미지 센서에 의해 검출되는 화상을 선명한 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 방사선 이미지 센서에 의하면, 신틸레이터 패널이 기판과 신틸레이터 사이에 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 굴절율을 갖는 광투과성 박막을 갖기 때문에 신틸레이터 패널의 광 출력이 증대한다. 따라서 검출하는 화상을 선명한 것으로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서는, 의료용의 X선 촬영 등에 사용하기에 적합하다.

Claims (8)

  1. 방사선 투과성의 기판과,
    상기 기판 상에 설치된 광투과성 박막과,
    상기 광투과성 박막상에 퇴적한 신틸레이터와,
    상기 신틸레이터를 피복하는 보호막을 구비하고,
    상기 광투과성 박막의 굴절율이 상기 신틸레이터의 굴절율보다도 낮은 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은, 또한 상기 기판을 피복하는 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광투과성 박막은 LiF, MgF2, CaF2, Si02, Al2O3, MgO, NaCl, KBr, KCl 및 AgCl로부터 이루어지는 그룹 중의 물질을 포함하는 재료로부터 이루어지는 막인 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 광 반사성의 기판인 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 그 표면에 광 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 광 투과성의 기판인 것을 특징으로 하는, 신틸레이터 패널.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 신틸레이터 패널의 상기 신틸레이터에 대향하여 촬상소자를 배치한 것을 특징으로 하는, 방사선 이미지 센서.
  8. 삭제
KR1020017004196A 1999-04-09 1999-04-09 신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서 KR100638413B1 (ko)

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