KR102179765B1 - 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기 - Google Patents

신틸레이터 패널 및 방사선 검출기 Download PDF

Info

Publication number
KR102179765B1
KR102179765B1 KR1020177002647A KR20177002647A KR102179765B1 KR 102179765 B1 KR102179765 B1 KR 102179765B1 KR 1020177002647 A KR1020177002647 A KR 1020177002647A KR 20177002647 A KR20177002647 A KR 20177002647A KR 102179765 B1 KR102179765 B1 KR 102179765B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scintillator panel
phosphor
partition wall
press
light
Prior art date
Application number
KR1020177002647A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170039659A (ko
Inventor
타카히로 타니노
히데유키 후지와라
나오히데 이츠키
Original Assignee
도레이 카부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이 카부시키가이샤 filed Critical 도레이 카부시키가이샤
Publication of KR20170039659A publication Critical patent/KR20170039659A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102179765B1 publication Critical patent/KR102179765B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2002—Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

저비용으로 보다 간편한 제조가 가능하고, 또한 고휘도이며 고선예도의 신틸레이터 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 기판, 그 기판 상에 적재된 격벽, 및 그 격벽에 의해 구획된 셀 내에 충전된 형광체로 이루어지고, 상기 형광체의 공극률이 20% 이하이며, 또한 상기 형광체가 입계를 갖는 신틸레이터 패널을 제공한다.

Description

신틸레이터 패널 및 방사선 검출기{SCINTILLATOR PANEL AND RADIATION DETECTOR}
본 발명은 신틸레이터 패널 및 그것을 사용한 방사선 검출기에 관한 것이다.
종래, 의료 현장에 있어서, 필름을 사용한 방사선 화상이 널리 사용되어 왔다. 그러나, 필름을 사용한 방사선 화상은 아날로그 화상 정보이기 때문에, 최근 컴퓨티드 라디오그래피(computed radiography: CR)나 평판 방사선 검출기(flat panel detector: 이하, 「FPD」) 등의 디지털 방식의 방사선 검출기가 개발되고 있다.
FPD에 있어서는, 방사선을 가시광으로 변환하기 위해서 신틸레이터 패널이 사용된다. 신틸레이터 패널은 방사선 형광체를 포함하고, 조사된 방사선에 따라 그 방사선 형광체가 가시광을 발광하며, 그 발광광을 TFT(thin film transistor)나 CCD(charge-coupled device)에 의해 전기 신호로 변환함으로써 방사선 정보를 디지털 화상 정보로 변환한다. 그러나 FPD에는, 방사선 형광체가 발광할 때에 방사선 형광체 자체에 의해 가시광이 산란하고, S/N비가 저하한다고 하는 문제가 존재한다.
이 발광광의 산란의 영향을 작게 하기 위해서 격벽에 의해 형광체를 구획하는 방법이 제안되고 있고, 보다 구체적으로는 미리 형성한 격벽에 의해 구획된 공간 내, 즉 셀 내에 형광체를 충전하는 방법이 제안되어 있다. 격벽을 미리 형성해 두기 위한 방법으로서는 규소 웨이퍼의 에칭 가공이나, 유리 분말 함유 페이스트를 사용한 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법이 알려져 있다(특허문헌 1~4). 한편, 형광체의 단결정을 기계적으로 가공해서 홈을 형성하고, 이 홈에 격벽을 매입하는 방법도 알려져 있다(특허문헌 5).
일본 특허공개 평 5-60871호 공보 일본 특허공개 평 5-188148호 공보 일본 특허공개 2011-007552호 공보 국제공개 제2012/161304호 일본 특허공개 2004-317300호 공보
그러나, 미리 형성한 격벽에 의해 구획된 셀 내에 형광체를 충전하는 방법으로는 발광광의 산란을 충분히 저감할 수 없고, 격벽에 흡수되는 발광광이 증가하여 신틸레이터 패널의 휘도가 저하하는 것이 문제시되고 있었다. 한편, 발광광의 산란을 억제하기 위해서는 단결정의 형광체가 보다 이상적이기는 하지만, 형광체의 단결정에 홈을 형성하는 작업은 정교하고 치밀한 것으로 매우 장시간을 요할 뿐만 아니라, 가공에 따라서 형광체의 단결정의 로스가 발생하기 때문에 매우 고비용임에도 불구하고, 그 신틸레이터 패널의 휘도는 충분한 것이 아니었다.
그래서 본 발명은 저비용으로 보다 간편한 제조가 가능하고, 또한 고휘도이며 고선예도의 신틸레이터 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과제는 다음 기술 수단 중 어느 하나에 의해서 달성된다.
(1) 기판, 그 기판 상에 적재된 격벽, 및 그 격벽에 의해 구획된 셀 내에 충전된 형광체로 이루어지고, 상기 형광체가 CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 화합물이며, 상기 형광체의 공극률이 20% 이하이고, 또한 상기 형광체가 입계를 갖는, 신틸레이터 패널.
(2) 상기 형광체의 공극률이 0.1% 이상인, (1)에 기재된 신틸레이터 패널.
(3) 상기 형광체의 평균 입자 지름이 1~200㎛인, (1) 또는 (2)에 기재된 신틸레이터 패널.
(4) 상기 격벽이 무기물로 이루어지고, 또한 상기 격벽의 공극률이 25% 이하인, (1)~(3) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(5) 상기 격벽의 영률이 10㎬ 이상인, (1)~(4) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(6) 상기 격벽이 유리를 주성분으로 하는, (1)~(5) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(7) 상기 신틸레이터 패널이 상기 격벽과 상기 형광체의 사이에 반사층을 갖고, 그 반사층은 금속산화물을 주성분으로서 함유하는, (1)~(6) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(8) 상기 신틸레이터 패널이 상기 격벽과 상기 형광체의 사이에 차광층을 갖고, 그 차광층은 금속을 주성분으로서 함유하는, (1)~(7) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(9) 상기 신틸레이터 패널이 상기 반사층과 상기 형광체의 사이, 또는 상기 차광층과 상기 형광체의 사이에 보호층을 갖는, (7) 또는 (8) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(10) 격벽에 의해 구획된 셀 내에, CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 형광체를 프레스 충전하는 공정을 구비하는 방법에 의해 제조된, (1)~(9) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(11) 상기 프레스 충전에 있어서의 압력이 10~1000㎫인, (10)에 기재된 신틸레이터 패널.
(12) 상기 프레스 충전에 있어서의 온도가 0~630℃인, (10) 또는 (11)에 기재된 신틸레이터 패널.
(13) 상기 프레스 충전이 진공 하에서 행하여지는, (10)~(12) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(14) 상기 프레스 충전하는 공정에 제공되는 상기 형광체의 형상이 박막상인, (10)~(13) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널.
(15) 상기 박막상의 형광체가 형광체 분말을 프레스 성형함으로써 얻어지는, (14)에 기재된 신틸레이터 패널.
(16) (1)~(15) 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널을 구비하는, 방사선 검출기.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 고휘도이고 고선예도인 신틸레이터 패널을 보다 간편하고 또한 저비용으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 신틸레이터 패널을 구비하는 방사선 검출기의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 신틸레이터 패널의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 신틸레이터 패널의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 신틸레이터 패널의 구체적인 구성에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 신틸레이터 패널을 구비하는 방사선 검출기의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 신틸레이터 패널의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 방사선 검출기(1)는 신틸레이터 패널(2), 출력 기판(3) 및 전원부(11)로 이루어진다. 신틸레이터 패널(2)은 형광체층(6), 즉 형광체를 갖고, 형광체는 입사한 방사선의 에너지를 흡수하여 파장이 300~800㎚의 범위인 전자파, 즉 가시광선을 중심으로 자외광으로부터 적외광에 걸친 범위의 전자파(광)를 방사한다.
신틸레이터 패널(2)은 기판(4)과, 그 위에 구획된 공간, 즉 셀을 형성하기 위한 격벽(5)과, 격벽(5)의 표면 및 기판(4) 상의 격벽이 형성되어 있지 않은 부분에 형성된 차광층(12), 반사층(13), 보호층(14)과, 격벽(5)으로 구획된 공간 내에 충전된 형광체로 이루어지는 형광체층(6)으로 구성된다.
출력 기판(3)은 기판(10) 상에, 광전 변환 소자와 TFT로 이루어지는 화소가 2차원 형상으로 형성된 광전 변환층(8) 및 출력층(9)을 갖는다. 신틸레이터 패널(2)의 출광면과 출력 기판(3)의 광전 변환층(8)을, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 격막층(7)을 통해서 접착 또는 밀착시킴으로써 방사선 검출기(1)가 얻어진다. 형광체층(6)에서 발광된 광이 광전 변환층(8)에 도달하면, 광전 변환층(8)에서 광전 변환이 행하여지고 출력층(9)을 통해서 전기 신호가 출력된다. 본 발명의 신틸레이터 패널은 각 셀을 격벽이 구획하고 있으므로, 격자상으로 배치된 광전 변환 소자의 화소의 크기 및 피치와 신틸레이터 패널의 셀의 크기 및 피치를 일치시킴으로써, 광전 변환 소자의 각 화소와 신틸레이터 패널의 각 셀을 대응시킬 수 있다.
본 발명의 신틸레이터 패널은 기판, 및 그 기판 상에 적재된 격벽, 및 그 격벽에 의해 구획된 셀 내에 충전된 형광체로 이루어지고, 상기 형광체의 공극률이 20% 이하이며, 또한 상기 형광체가 입계를 갖는 것을 특징으로 한다.
기판이란, 격벽을 적재하는 대상이 되는 평판상의 지지체를 말한다. 기판의 재질로서는, 예를 들면 방사선의 투과성을 갖는 고분자, 세라믹스, 반도체, 금속 또는 유리를 들 수 있다. 고분자 화합물로서는, 예를 들면 폴리에스테르, 셀룰로오스아세테이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트 또는 탄소 섬유 강화 수지를 들 수 있다. 세라믹스로서는, 예를 들면 알루미나, 질화알루미늄, 뮬라이트, 스테아타이트, 질화규소 또는 탄화규소를 들 수 있다. 반도체로서는, 예를 들면 규소, 게르마늄, 갈륨비소, 갈륨인 또는 갈륨질소를 들 수 있다. 금속으로서는, 예를 들면 알루미늄, 철, 구리 또는 금속산화물을 들 수 있다. 유리로서는, 예를 들면 석영, 붕규산 유리 또는 화학적 강화 유리를 들 수 있다.
기판 두께는 기판에 의한 방사선 흡수를 억제하기 위해서, 1㎜ 이하인 것이 바람직하다.
기판의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다. 반사율이 90% 이상이면, 신틸레이터 패널의 휘도가 향상된다. 반사율이 90% 이상인 기판으로서는, 예를 들면 액정 디스플레이에 있어서 반사판으로서 사용되고 있는 백색 PET 필름을 들 수 있다. 여기에서 반사율이란, 분광측색계(예를 들면, CM-2600d; 코니카미놀타사제)를 사용하여 측정된 파장 530㎚의 SCI 반사율을 말한다.
도 3은 본 발명의 신틸레이터 패널의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
격벽(5)의 높이(L1)는 100~3000㎛가 바람직하고, 160~1000㎛가 보다 바람직하다. L1이 3000㎛를 초과하면, 형광체 자체의 발광광의 흡수가 현저해져서 휘도가 저하될 경우가 있다. 한편, L1이 100㎛ 미만이면, 충전 가능한 형광체의 양이 적어지기 때문에 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다.
인접하는 격벽의 간격(L2)은 30~1000㎛가 바람직하다. L2가 30㎛ 미만이면, 셀 내로의 형광체의 충전이 곤란해지기 쉽다. 한편, L2가 1000㎛를 초과하면, 신틸레이터 패널의 선예도가 낮아질 경우가 있다.
격벽의 저부폭(L3)은 5~150㎛가 바람직하고, 10~100㎛가 보다 바람직하다. L3이 5㎛ 미만이면, 패턴의 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, L3이 150㎛를 초과하면, 충전 가능한 형광체의 양이 적어지기 때문에 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다.
격벽의 정부폭(L4)은 5~80㎛가 바람직하다. L4가 5㎛ 미만이면, 격벽의 강도가 저하되어 패턴의 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, L4가 80㎛를 초과하면, 형광체의 발광광을 인출할 수 있는 영역이 좁아져 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다.
격벽의 저부폭(L3)에 대한 격벽의 높이(L1)의 어스펙트비(L1/L3)는 1.0~50.0인 것이 바람직하다. 이 어스펙트비(L1/L3)가 큰 격벽일수록 격벽에 의해 구획된 1화소당의 공간이 넓어, 보다 많은 형광체를 충전할 수 있다.
격벽의 간격(L2)에 대한 격벽의 높이(L1)의 어스펙트비(L1/L2)는 0.5~5.0인 것이 바람직하고, 1.0~5.0인 것이 보다 바람직하다. 이 어스펙트비(L1/L2)가 높은 격벽일수록 고정세하게 구획된 1화소가 되고, 또한 1화소당의 공간에 보다 많은 형광체를 충전할 수 있다.
격벽의 높이(L1) 및 인접하는 격벽의 간격(L2)은 기판에 대하여 수직인 단면을 크로스 섹션 폴리셔 등의 연마 장치에 의해 노출시키고, 주사형 전자 현미경(예를 들면, S2400; 히타치세이사쿠쇼제)으로 단면을 관찰하여 측정할 수 있다. 여기에서, 격벽과 기판의 접촉부에 있어서의 격벽의 폭을 L3으로 한다. 또한, 격벽의 최정부의 폭을 L4로 한다.
격벽은 그 강도나 내열성을 높이기 위해서, 무기물로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기에서 무기물이란, 단순한 일부의 탄소화합물(그래파이트 또는 다이아몬드 등 탄소의 동소체 등) 및 탄소 이외의 원소로 구성되는 화합물을 말한다. 또한, 「무기물로 이루어지고」란 엄밀한 의미로 무기물 이외의 성분의 존재를 배제하는 것이 아닌, 원료가 되는 무기물 자체가 함유하는 불순물이나 격벽의 제조 과정에 있어서 혼입되는 불순물 정도의 무기물 이외의 성분의 존재는 허용된다.
격벽의 공극률은 25% 이하인 것이 바람직하다. 공극률이 25%를 초과하면, 격벽의 강도가 부족해지기 쉬워진다. 격벽의 공극률은 기판에 대하여 수직인 격벽의 단면의 화상을 주사형 전자 현미경으로 촬영하여 격벽의 고체 부분과 공극 부분을 2진화에 의해 구별하고, 공극 부분의 비율을 화상 해석에 의해 구해서 측정할 수 있다.
격벽의 영률은 10㎬ 이상인 것이 바람직하다. 영률이 10㎬ 이상이면, 격벽의 강도가 높아져서 형광체를 충전할 때에 격벽이 파괴되기 어려워진다. 격벽의 영률은 미소 영역 압입법인 나노인덴테이션법에 의해 측정할 수 있다.
격벽은 유리를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 유리란, 규산염을 함유하는 무기 비정질 고체를 말한다. 격벽의 주성분이 유리이면, 격벽의 강도나 내열성이 높아져서 형광체를 충전할 때에 파괴되기 어려워진다. 또한, 유리를 주성분으로 한다는 것은, 격벽을 구성하는 재료의 50~100질량%가 유리인 것을 말한다.
본 발명의 신틸레이터 패널에 있어서는, 격벽에 의해 구획된 셀 내에 CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 형광체가 충전되어 있다. 여기에서 CsI:Tl이란, 탈륨을 도펀트로서 도프한 요오드화세슘을 말한다. 마찬가지로, NaI:Tl이란 탈륨을 도펀트로서 도프한 요오드화나트륨을, SrI2:Eu란 유로퓸을 도펀트로서 도프한 요오드화스트론튬을 말한다. 형광체는 바인더 수지 등의 유기물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기에서, 유기물을 실질적으로 함유하지 않는다는 것은 격벽에 충전된 형광체 중의 유기물의 함유량이 1중량% 이하인 것을 말한다. 또한, 형광체는 CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 형광체만으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 다른 형광체 도펀트 또는 불순물을 함유해도 상관없다.
셀 내에 충전된 형광체의 공극률은 20% 이하일 필요가 있지만, 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 또한 보다 바람직하다. 또한, 셀 내에 충전된 형광체의 공극률은 0.1% 이상인 것이 바람직하다. 형광체의 공극률이 20% 이하이면 형광체의 충전량이 많아지고, 또한 형광체 내에 있어서의 광산란이 억제되기 때문에 신틸레이터 패널의 휘도와 선예도가 향상된다. 한편, 형광체의 공극률이 0.1% 이상일 경우, 형광체가 적당한 입계를 갖는 경향이 있어 신틸레이터 패널의 휘도가 향상되기 쉽다. 충전된 형광체의 공극률은 격벽과 마찬가지의 방법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 측정 오차를 가능한 한 배제하기 위해서, 주사형 전자 현미경으로 촬영한 형광체의 단면 화상의 해석 범위에는 격벽 및 기판 등이 포함되지 않도록 하고, 또한 무작위로 선택한 10셀에 대해서 각각 화상 해석을 해서 산출한 평균값을 형광체의 공극률로 한다.
셀 내에 충전된 형광체는 입계를 가질 필요가 있다. 여기에서 입계란, 복수의 형광체의 결정끼리의 사이에 발생한 불연속인 경계면을 말한다. 셀 내에 충전된 형광체가 입계를 가지면, 신틸레이터 패널의 휘도나 선예도가 향상된다. 이 메커니즘은 명확하지는 않지만, 입계를 갖는 형광체의 X선 발광 화상에 있어서 입계 부분이 특히 강하게 발광하고 있는 모양이 보이기 때문에, 입계가 발광광의 도파로로서 기능하고 있다고 추측된다. 또한, 출력 기판과 대향하는 형광체층의 표면에 입계가 존재함으로써, 입계를 통해서 형광체로부터 출력 기판측으로 발광광을 효율적으로 인출하기 쉬워진다고 추측된다. 또한, 셀 내에 충전된 형광체에 있어서의 입계의 유무는, 기판에 대하여 수직인 형광체의 단면 화상을 주사형 전자 현미경으로 관찰해서 판별할 수 있다. 또한, 통상의 주사형 현미경에서는 입자 형상의 윤곽이 판단하기 어려울 경우가 있지만, EBSD(Electron Back Scatter Diffraction Patterns)법을 사용함으로써 선명하게 확인할 수 있다.
셀 내에 충전된 형광체의 평균 입자 지름은 1~200㎛인 것이 바람직하다. 형광체의 평균 입자 지름이 1㎛ 미만이면, 발광광의 산란이 과대하게 되어 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다. 한편, 형광체의 평균 입자 지름이 200㎛를 초과하면, 입계나 공극의 분포가 부적당해져서 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다. 보다 바람직한 입자 지름은 10~100㎛이고, 또한 보다 바람직하게는 20~60㎛이다.
셀 내에 충전된 형광체의 평균 입자 지름은, 기판에 대하여 수직인 신틸레이터 패널의 단면에 있어서의 형광체의 단면 화상을 주사형 전자 현미경으로 촬영하고, 무작위로 선택한 3개의 셀에 대해서 입계에 의해 구획된 형광체의 개개의 단결정을 하나의 입자로 해서, 셀 내의 모든 입자를 대상으로 화상 해석 소프트를 이용하여 해석함으로써 구해진다. 또한, 입계의 유무의 판정과 마찬가지로, EBSD법을 이용하여 화상 취득함으로써, 입계에 의해 구획된 영역을 보다 선명하게 관찰할 수 있다.
본 발명에 있어서, 셀 내에 충전된 형광체의 형상은 입자상인 것이 바람직하다. 형광체가 입자상이라는 것은, 신틸레이터 패널의 단면에 있어서의 형광체의 단면 화상을 주사형 전자 현미경으로 촬영하여 입계에 의해 구획된 형광체의 결정 중 무작위로 선택한 10개의 결정에 대해서 단면의 장경과 단경을 측정하고, 그 장경을 단경으로 나눈 값의 평균값이 10 이하인 것을 말한다. 형광체가 입자상일 경우, 기둥상 결정 등의 비입자상의 형광체의 경우에 비하여 수분 등의 불순물이 결정 중에 침입하기 어려워지기 때문에, 형광체층의 열화가 일어나기 어려워지는 경향이 있다.
본 발명의 신틸레이터 패널은 격벽과 형광체층의 사이에, 금속산화물을 함유하는 반사층을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 격벽과 형광체층의 사이에 반사층을 갖는다는 것은, 예를 들면 형광체층과 접하는 기판 및 격벽의 표면에 반사층이 형성되어 있는 상태를 말한다. 반사층은 금속산화물을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속산화물을 주성분으로 한다는 것은, 반사층에 차지하는 금속산화물의 비율이 50체적% 이상인 것을 말한다. 신틸레이터 패널이 격벽과 형광체층의 사이에 금속산화물을 함유하는 반사층을 가짐으로써, 기판 및 그 기판 상에 적재된 격벽의 반사율을 바람직한 것으로 제어할 수 있다.
반사층의 평균 두께는 5~20㎛인 것이 바람직하다. 여기에서 반사층의 평균 두께란, 기판에 대하여 수직인 신틸레이터 패널의 단면에 있어서 무작위로 선택한 10의 셀의 반사층의 면적을 반사층의 형성 길이로 나눈 값을 말하고, 반사층의 형성 길이란, 그 10의 셀의 단면에 있어서 반사층과 그 하층(격벽 또는 차광층 등)이 접촉하고 있는 부위의 길이의 총 연장을 말한다. 보다 구체적으로는, 반사층의 평균 두께는 기판에 대하여 수직인 신틸레이터 패널의 단면을 연마 장치에 의해 노출시켜 주사형 전자 현미경으로 단면을 관찰하고, 화상 처리를 해서 산출할 수 있다.
반사층의 평균 두께가 5㎛ 미만이면, 반사율이 불충분해질 경우가 있다. 한편, 그 두께가 20㎛를 초과하면 형광체층의 체적이 불충분해지기 때문에, 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다.
반사층이 함유하는 금속산화물은 보다 바람직한 반사율을 달성하기 위해서 산화티탄, 산화지르코늄, 산화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 이들 산화물에 의해 구성되는 반사층은, 적절한 반사율을 갖는 점에서 바람직하다.
본 발명의 대형 구조물의 검사 장치가 구비하는 신틸레이터 패널은 격벽과 형광체층의 사이에, 금속을 함유하는 차광층을 갖는 것이 바람직하다. 신틸레이터 패널이 격벽과 형광체층의 사이에 금속을 함유하는 차광층을 가짐으로써, 인접하는 셀로의 신틸레이션광의 누설을 억지할 수 있다. 차광층은 금속을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속을 주성분으로 한다는 것은, 차광층에 차지하는 금속의 비율이 50체적% 이상인 것을 말한다.
차광층 형성법으로서는, 예를 들면 진공 증착법, 스퍼터법 또는 CVD법 등의 진공 제막법, 도금법, 페이스트 도포법 또는 스프레이에 의한 분사법을 들 수 있다. 차광층이 함유하는 금속으로서는, 예를 들면 알루미늄, 크롬, 은, 텅스텐, 몰리브덴 또는 납을 들 수 있다. 차광층의 평균 두께는 20~1000㎚가 바람직하다. 차광층의 평균 두께가 20㎚ 미만이면, 신틸레이션광의 누설의 억제 효과나 X선 흡수 효과가 불충분해지기 쉽다. 한편, 1000㎚를 초과하면 형광체층의 체적이 불충분해지기 때문에, 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다. 차광층의 평균 두께는 반사층의 평균 두께와 마찬가지의 방법으로 산출할 수 있다.
격벽과 형광체층의 사이에 차광층 및 반사층 양쪽을 형성하는 경우에는, 차광층에 의한 흡수에 의해 반사율이 불충분해지는 것을 회피하기 위해서 차광층 상에 반사층을 형성하는 것이 바람직하다.
셀에 형광체를 충전할 때에, 상기 차광층, 반사층이 탈락하지 않도록 보호층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 차광층과 보호층을 형성할 경우, 보호층은 차광층을 형성 후, 차광층과 형광체층의 사이에 형성된다. 반사층과 보호층을 형성할 경우, 보호층은 반사층을 형성 후, 반사층과 형광체층의 사이에 형성된다. 차광층, 반사층, 보호층 모두를 형성할 경우에는 차광층, 반사층, 보호층의 순으로 형성하는 것이 바람직하다. 보호층의 재질로서는, 유리, SiO2, 수지와 같이 얇아도 치밀해서 강도가 있고, 반응성이 낮은 물질을 들 수 있다. 후처리 공정에서의 열부하가 큰 경우에는, 유리, SiO2 등 무기물이 사용되는 것이 바람직하다. 한편, 유기물의 경우에는 수지의 폴리파라크실릴렌은 반응성이 낮아 보다 바람직하다.
보호층의 형성 방법으로서는, 예를 들면 진공 제막법, 도금법, 또는 스프레이 분무법을 들 수 있지만, 보다 치밀한 막을 형성하기 위해서 진공 제막법이 바람직하다. 막의 두께가 두꺼워지면 셀에 충전되는 무기 재료를 함유하는 조성물의 양이 줄어들기 때문에, 차광층, 반사층의 탈락이 없는 범위에서 가장 얇아지도록 형성되는 것이 바람직하고, 폴리파라크실릴렌은 1~5㎛ 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 신틸레이터 패널의 제조 방법은 격벽에 의해 구획된 셀 내에, 형광체를 프레스 충전하는 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
프레스 충전이란, 형광체에 압력을 가해서 격벽에 의해 구획된 셀 내에 충전하는 방법을 말한다. CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 형광체는 저온 저압에서도 결정이 소성 변형된다고 하는 특이한 성질을 갖기 때문에, 비교적 저온이며 또한 저압의 온화한 조건에 있어서도 격벽 내에 균일하고 또한 저공극률로 충전할 수 있다. 이에 대하여, 다른 형광체에서는 형광체가 소성 변형하지 않고 격벽 충전 후의 형광체층의 공극률을 20% 이하로 작게 할 수 없다, 형광체 자체가 가압에 의해 열화해버린다, 고밀도 충전을 위해서 고온 고압이 필요해지기 때문에 격벽의 변형 또는 파괴를 피할 수 없다, 등의 과제가 있어 프레스 충전을 행하는 것은 매우 곤란하다.
형광체에 압력을 가하는 방법으로서는, 예를 들면 1축 프레스, 냉간 등방압 프레스 또는 열간 등방압 프레스를 들 수 있다.
프레스 충전에 있어서의 압력은 10~1000㎫가 바람직하고, 50~400㎫인 것이 보다 바람직하다. 10㎫ 미만이면 형광체의 소성 변형이 불충분해지고, 공극률이 낮아지지 않고 발광광의 산란이 과대해져서 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있다. 한편, 1000㎫를 초과하면 형광체가 단결정화하여 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있고, 격벽의 변형 또는 파괴가 일어나기 쉬워진다.
프레스 충전에 있어서의 온도는 0~630℃가 바람직하다. 630℃를 초과하면 형광체가 단결정화하여 신틸레이터 패널의 휘도가 저하될 경우가 있고, 또한 격벽의 변형 또는 파괴가 일어나기 쉬워진다. 온도는 500℃ 이하가 보다 바람직하고, 300℃ 이하가 또한 보다 바람직하다.
프레스 충전은 진공 하에서 행하는 것이 바람직하다. 진공 하에서 행함으로써, 형광체층의 공극률을 저감하기 쉬워진다. 진공 하에서의 충전 방법은 특별하게 한정되지 않지만, 프레스기의 가압 기구부를 진공으로 해서 프레스하는 방법이나, 프레스 대상물을 플라스틱제의 자루나 자루상으로 밀폐 성형한 금속 박막 용기에 넣은 후, 자루 내를 감압하여 진공으로 하고 그 후, 자루째로 프레스해도 좋다. 자루상의 대상물에 압력을 가하는 방법으로서는 사용하는 매개물이나 가열 온도 등에 따라 몇가지로 분류되지만, 예를 들면 CIP법, WIP법 또는 HIP법을 들 수 있다. 여기에서, CIP법(냉간 등방압 가압법: Cold Isostatic Pressing법)이란 물 등의 액체를 매개물로 해서 가열을 하지 않는 방법을 말하고, WIP법(온간 등방 가압법: Warm Isostatic Pressing법)이란 물 또는 실리콘 오일 등의 액체를 매개물로 해서 15~200℃에서 가열하는 방법을 말하며, HIP법(열간 등방 가압법: Hot Isostatic Pressing법)이란 아르곤 가스 또는 질소 가스를 매개물로 해서 15~2500℃에서 가열하는 방법을 말한다.
프레스 충전에 제공되는 형광체는 분말상 또는 박막상(시트상)인 것이 바람직하고, 박막상인 것이 보다 바람직하다. 박막상의 형광체를 얻는 방법으로서는, 분말상의 형광체를 프레스 성형하는 방법이 바람직하다. 형광체를 박막상으로 하고나서 셀의 개구면에 배치하고, 프레스 충전함으로써 형광체층의 공극률을 보다 저감할 수 있다.
형광체의 충전 후에는 잉여의 조성물을 용제 등으로 닦아내거나, 기계적으로 연마하거나 해도 상관없다. 잉여의 형광체의 두께가 두꺼우면, 발광이 표시 부재의 수평 방향으로 산란하기 쉬워진다. 따라서, 충전된 조성물의 높이와 격벽 높이가 동등해지도록 충전시에 조성물의 두께를 조정해두거나, 충전 후에 용제 등으로 닦아내거나, 충전 후에 연마에 의해 잉여의 조성물을 제거하는 것이 바람직하다.
격벽을 형성하는 방법으로서 공지의 방법을 이용할 수 있지만, 형상의 제어가 용이하기 때문에 감광성 페이스트법이 바람직하다.
유리를 주성분으로 하는 격벽은, 예를 들면 기재의 표면에 유리 분말을 함유하는 감광성 페이스트를 도포해서 도포막을 얻는 도포 공정과, 도포막을 노광 및 현상해서 격벽의 소성 전 패턴을 얻는 패턴 형성 공정과, 패턴을 소성해서 격벽 패턴을 얻는 소성 공정에 의하여 형성할 수 있다. 유리를 주성분으로 하는 격벽을 제조하기 위해서는, 도포 공정에서 사용하는 유리 분말 함유 페이스트가 함유하는 무기 성분 중 50~100질량%가 유리 분말일 필요가 있다.
유리 분말 함유 페이스트가 함유하는 유리 분말은 소성 온도에서 연화되는 유리가 바람직하고, 연화 온도가 700℃ 이하인 저연화점 유리가 보다 바람직하다.
연화 온도는 시차열분석 장치(예를 들면, 차동형 시차열 천칭 TG8120; 가부시키가이샤 리가쿠제)를 이용하여, 샘플을 측정해서 얻어지는 DTA 곡선으로부터 흡열 피크에 있어서의 흡열 종료 온도를 접선법에 의해 외삽해서 구할 수 있다. 보다 구체적으로는, 우선 시차열분석 장치를 이용하여 알루미나 분말을 표준 시료로 해서 실온으로부터 20℃/분으로 승온시켜서, 측정 샘플이 되는 무기 분말을 측정하여 DTA 곡선을 얻는다. 그리고, 얻어진 DTA 곡선으로부터 흡열 피크에 있어서의 흡열 종료 온도를 접선법에 의해 외삽해서 구한 연화점 Ts를, 연화 온도로 할 수 있다.
저연화점 유리를 얻기 위해서는, 유리를 저연화점화하기 위해서 유효한 화합물인 산화납, 산화비스무트, 산화아연 및 알칼리 금속의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 금속산화물을 사용할 수 있지만, 알칼리 금속의 산화물을 이용하여 유리의 연화 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 여기에서 알칼리 금속이란, 리튬, 나트륨 및 칼륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 말한다.
저연화점 유리에 차지하는 알칼리 금속산화물의 비율은 2~20질량%인 것이 바람직하다. 알칼리 금속산화물의 비율이 2질량% 미만이면, 연화 온도가 높아져서 소성 공정을 고온에서 행할 필요가 생겨버려 격벽에 결함이 발생하기 쉽다. 한편, 알칼리 금속산화물의 비율이 20질량%를 초과하면, 소성 공정에 있어서 유리의 점도가 과도하게 저하되어 얻어지는 격자상의 소성 후 패턴의 형상에 변형이 발생하기 쉽다.
또한, 저연화점 유리는 고온에서의 점도를 최적인 것으로 하기 위해서, 산화아연을 3~10질량% 함유하는 것이 바람직하다. 저연화점 유리에 차지하는 산화아연의 비율이 3질량% 미만이면, 고온에서의 점도가 높아진다. 한편, 산화아연의 함유량이 10질량%를 초과하면, 저연화점 유리의 제조 비용이 비싸진다.
또한, 저연화점 유리는 안정성, 결정성, 투명성, 굴절률 또는 열팽창 특성의 조정을 위해서, 산화규소, 산화붕소, 산화알루미늄 및 알칼리토류 금속의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 금속산화물을 함유하는 것이 바람직하다. 여기에서 알칼리토류 금속이란, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 말한다. 바람직한 저연화점 유리의 조성 범위의 일례를 이하에 나타낸다.
알칼리 금속산화물: 2~20질량%
산화아연: 3~10질량%
산화규소: 20~40질량%
산화붕소: 25~40질량%
산화알루미늄: 10~30질량%
알칼리토류 금속산화물 : 5~15질량%.
유리 분말을 포함하는 무기 분말의 입자 지름은, 입도 분포 측정 장치(예를 들면, MT3300; 니키소가부시키가이샤제)를 이용하여 측정을 행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 물을 채운 입도 분포 측정 장치의 시료실에 무기 분말을 투입하고, 300초간 초음파 처리를 행하고 나서 측정을 할 수 있다.
저연화점 유리 분말의 50% 체적 평균 입자 지름(이하, 「D50」)은 1.0~4.0㎛인 것이 바람직하다. D50이 1.0㎛ 미만이면 유리 분말이 응집하여, 균일한 분산성이 얻어지지 않게 되어서 페이스트의 유동 안정성이 저하된다. 한편, D50이 4.0㎛를 초과하면 소성 공정에서 얻어지는 소성 후 패턴의 표면 요철이 커져서, 사후적으로 격벽이 파괴되는 원인이 되기 쉽다.
유리 분말 함유 페이스트는 소성 공정에 있어서의 격자상 패턴의 수축률의 제어나, 최종적으로 얻어지는 격벽의 형상 유지를 위해서 저연화점 유리 이외에 연화 온도가 700℃를 초과하는 고연화점 유리 또는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티탄 또는 산화지르코늄 등의 세라믹스 입자를, 필러로서 함유해도 상관없다. 무기 성분 전체에 차지하는 필러의 비율은, 유리 분말의 소결이 저해되는 것에 의한 격벽의 강도 저하를 방지하기 위해서 50질량% 이하인 것이 바람직하다. 필러의 D50은 저연화점 유리 분말과 마찬가지인 것이 바람직하다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트에 있어서는 노광시의 광산란을 억제하고, 고정밀도의 패턴을 형성하기 위해서 유리 분말의 굴절률 n1과, 유기 성분의 굴절률 n2가 -0.1＜n1-n2<0.1의 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, -0.01≤n1-n2≤0.01의 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하며, -0.005≤n1-n2≤0.005의 관계를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 유리 분말의 굴절률은 유리 분말이 함유하는 금속산화물의 조성에 의해, 적당하게 조정할 수 있다.
유리 분말의 굴절률은 베케선 검출법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 유기 성분의 굴절률은 유기 성분으로 이루어지는 도막을 엘립소미트리에 의해 측정함으로써 구할 수 있다. 보다 구체적으로는, 유리 분말 또는 유기 성분의 25℃에서의 파장 436㎚(g선)에 있어서의 굴절률(ng)을 각각 n1 또는 n2로 할 수 있다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트가 함유하는 감광성 유기 성분으로서는, 예를 들면 감광성 모노머, 감광성 올리고머 또는 감광성 폴리머를 들 수 있다. 여기에서, 감광성 모노머, 감광성 올리고머 또는 감광성 폴리머란, 활성 광선의 조사에 의해 광가교 또는 광중합 등의 반응을 일으켜서 화학 구조가 변화되는 모노머, 올리고머 또는 폴리머를 말한다.
감광성 모노머로서는 활성의 탄소-탄소 불포화 이중 결합을 갖는 화합물이 바람직하다. 그와 같은 화합물로서는, 예를 들면 비닐기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 또는 아크릴아미드기를 갖는 화합물을 들 수 있지만, 광가교의 밀도를 높이고 고정밀도의 패턴을 형성하기 위해서, 다관능 아크릴레이트 화합물 또는 다관능 메타크릴레이트 화합물이 바람직하다.
감광성 올리고머 또는 감광성 폴리머로서는 활성의 탄소-탄소 불포화 이중 결합을 갖고, 또한 카르복실기를 갖는 올리고머 또는 폴리머가 바람직하다. 그와 같은 올리고머 또는 폴리머는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 비닐아세트산 또는 이것들의 산무수물 등의 카르복실기 함유 모노머, 메타크릴산 에스테르, 아크릴산 에스테르, 스티렌, 아크릴로니트릴, 아세트산 비닐 또는 2-히드록시아크릴레이트를 공중합함으로써 얻어진다. 활성의 탄소-탄소 불포화 이중 결합을 올리고머 또는 폴리머에 도입하는 방법으로서는, 예를 들면 올리고머 또는 폴리머가 갖는 머캅토기, 아미노기, 수산기 또는 카르복실기에 대하여, 아크릴산 클로라이드, 메타크릴산 클로라이드 또는 알릴클로라이드, 글리시딜기 또는 이소시아네이트기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물 또는 말레산 등의 카르복실산을 반응시키는 방법을 들 수 있다.
우레탄 결합을 갖는 감광성 모노머 또는 감광성 올리고머를 사용함으로써, 소성 공정의 초기에 있어서의 응력을 완화하는 것이 가능한, 소성 공정에 있어서 패턴 결손이 되기 어려운 유리 분말 함유 페이스트를 얻을 수 있다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트는 필요에 따라서, 광중합 개시제를 함유해도 상관없다. 여기에서 광중합 개시제란, 활성 광선의 조사에 의해 라디칼을 발생시키는 화합물을 말한다. 광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-벤조일-4-메틸디페닐케톤, 디벤질케톤, 플루올레논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 벤질, 벤질메톡시에틸아세탈, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인부틸에테르, 안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 안트론, 벤즈안트론, 디벤조수베론, 메틸렌안트론, 4-아지드벤잘아세토페논, 2,6-비스(p-아지드벤질리덴)시클로헥산온, 2,6-비스(p-아지드벤질리덴)-4-메틸시클로헥산온, 1-페닐-1,2-부타디온-2-(O-메톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(O-에톡시카르보닐)옥심, 1,3-디페닐프로판트리온-2-(O-에톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-3-에톡시프로판트리온-2-(O-벤조일)옥심, 미힐러케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-1-프로판온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄온-1, 나프탈렌술포닐클로라이드, 퀴놀린술포닐클로라이드, N-페닐티오아크리돈, 벤즈티아졸디술파이드, 트리페닐포르핀, 과산화벤조인 또는 에오신 또는 메틸렌블루 등의 광환원성의 색소와 아스코르브산 또는 트리에탄올아민 등의 환원제의 조합을 들 수 있다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트가 감광성 폴리머로서 카르복실기를 갖는 폴리머를 함유함으로써, 현상시의 알칼리 수용액으로의 용해성이 향상된다. 카르복실기를 갖는 폴리머의 산가는 50~150㎎KOH/g이 바람직하다. 산가가 150㎎KOH/g 이하이면, 현상 마진이 넓어진다. 한편, 산가가 50㎎KOH/g 이상이면, 알칼리 수용액으로의 용해성이 저하되지 않아 고정세의 패턴을 얻을 수 있다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트는 각종 성분을 소정의 조성이 되도록 조합한 후, 3단 롤러 또는 혼련기에 의해 균질하게 혼합 분산해서 얻을 수 있다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트의 점도는 무기 분말, 증점제, 유기 용매, 중합 금지제, 가소제 또는 침강 방지제 등의 첨가 비율에 의해 적당하게 조정할 수 있지만, 그 범위는 2~200Pa·s가 바람직하다. 예를 들면, 감광성의 유리 분말 함유 페이스트를 스핀코트법으로 기재에 도포할 경우에는 2~5Pa·s의 점도가 바람직하고, 블레이드 코터법 또는 다이 코터법으로 기재에 도포할 경우에는 10~50Pa·s의 점도가 바람직하다. 감광성의 유리 분말 함유 페이스트를 1회의 스크린 인쇄법으로 도포해서 막 두께 10~20㎛의 도포막을 얻을 경우에는, 50~200Pa·s의 점도가 바람직하다.
도포 공정은 기재의 표면에 유리 분말 함유 페이스트를 전면 또는 부분적으로 도포해서 도포막을 얻는 공정이다. 기재로서는, 유리판 또는 세라믹스판 등의 고내열성의 지지체를 사용할 수 있다. 유리 분말 함유 페이스트를 도포하는 방법으로서는, 예를 들면 스크린 인쇄법, 바 코터, 롤 코터, 다이 코터 또는 블레이드 코터를 들 수 있다. 얻어지는 도포막의 두께는 도포 횟수, 스크린의 메쉬 사이즈 또는 페이스트의 점도 등에 따라 조정할 수 있다.
패턴 형성 공정은 예를 들면, 도포 공정에서 얻어진 도포막을 소정의 개구부를 갖는 포토마스크를 통해서 노광하는 노광 공정과, 노광 후의 도포막에 있어서의 현상액에 가용인 부분을 용해 제거하는 현상 공정으로 구성할 수 있다.
노광 공정은 노광에 의해 도포막의 필요한 부분을 광경화시켜서, 또는 도포막의 불필요한 부분을 광분해시켜서 도포막의 임의의 부분을 현상액에 가용으로 하는 공정이다. 현상 공정은 노광 후의 도포막에 있어서의 현상액에 가용인 부분을 현상액에 의해 용해 제거하여, 필요한 부분만이 잔존한 격자상의 소성 전 패턴을 얻는 공정이다.
노광 공정에 있어서는 포토마스크를 사용하지 않고, 레이저광 등으로 임의의 패턴을 직접 묘화해도 상관없다. 노광 장치로서는, 예를 들면 프록시미티 노광기를 들 수 있다. 노광 공정에서 조사하는 활성 광선으로서는, 예를 들면 근적외선, 가시광선 또는 자외선을 들 수 있지만, 자외선이 바람직하다. 또한, 그 광원으로서는 예를 들면, 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 할로겐 램프 또는 살균등을 들 수 있지만, 초고압 수은등이 바람직하다. 노광 조건은 도포막의 두께에 따라 다르지만, 1~100mW/㎠의 출력의 초고압 수은등을 이용하여 0.01~30분간 노광을 행하는 것이 통상이다.
현상 공정에 있어서의 현상의 방법으로서는, 예를 들면 침지법, 스프레이법 또는 브러시법을 들 수 있다. 현상액으로서는 노광 후의 도포막에 있어서의 불필요한 부분을 용해하는 것이 가능한 용매를 적당하게 선택하면 좋지만, 물을 주성분으로 하는 수용액이 바람직하다. 예를 들면, 유리 분말 함유 페이스트가 카르복실기를 갖는 폴리머를 함유할 경우에는, 현상액으로서 알칼리 수용액을 선택할 수 있다. 알칼리 수용액으로서는, 예를 들면 수산화나트륨, 탄산 나트륨 또는 수산화칼슘 등의 무기 알칼리 수용액 또는 테트라메틸암모늄히드록사이드, 트리메틸벤질암모늄히드록사이드, 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민 등의 유기 알칼리 수용액을 들 수 있지만, 소성 공정에 있어서의 제거가 용이한 점에서 유기 알칼리 수용액이 바람직하다. 알칼리 수용액의 농도는 0.05~5질량%가 바람직하고, 0.1~1질량%가 보다 바람직하다. 알칼리 농도가 0.05질량% 미만이면, 노광 후의 도포막에 있어서의 불필요한 부분이 충분히 제거되지 않을 경우가 있다. 한편, 알칼리 농도가 5질량%를 초과하면, 격자상의 소성 전 패턴의 박리 또는 부식의 우려가 있다. 현상 온도는 공정 관리를 쉽게 하기 위해서 20~50℃가 바람직하다.
노광 및 현상에 의한 패턴 형성을 행하기 위해서는, 도포 공정에서 도포하는 유리 분말 함유 페이스트가 감광성인 것이 필요하다. 즉, 유리 분말 함유 페이스트가 감광성 유기 성분을 함유할 필요가 있다. 감광성의 유리 분말 함유 페이스트에 차지하는 유기 성분의 비율은 30~80질량%인 것이 바람직하고, 40~70질량%인 것이 보다 바람직하다. 유기 성분이 30질량% 미만이면 페이스트 중의 무기 성분의 분산성이 저하되어 소성 공정에서 결함이 발생하기 쉬워질뿐만 아니라, 페이스트 점도가 높아져서 도포성이 저하되고, 또한 페이스트의 안정성도 저하되기 쉽다. 한편, 유기 성분이 80질량%를 초과하면, 소성 공정에 있어서의 격자상 패턴의 수축률이 커져서 결함이 발생하기 쉬워진다.
감광성의 유리 분말 함유 페이스트가 함유하는 유리 분말은 소성 공정에 있어서 유기 성분을 거의 완전하게 제거하고, 최종적으로 얻어지는 격벽의 강도를 확보하기 위해서 연화 온도가 480℃ 이상인 것이 바람직하다. 연화 온도가 480℃ 미만이면 소성 공정에 있어서 유기 성분이 충분히 제거되기 전에 유리 분말이 연화되어버려, 소결 후의 유리 중에 유기 성분이 잔존하여 격벽의 착색을 유발해서 신틸레이터 패널의 휘도를 저하시키는 등의 염려가 있다.
소성 공정은 패턴 형성 공정에서 얻어진 격자상의 소성 전 패턴을 소성하여 유리 분말 함유 페이스트가 함유하는 유기 성분을 분해 제거하고, 유리 분말을 연화 및 소결시켜서 격자상의 소성 후 패턴, 즉 격벽을 얻는 공정이다. 소성 조건은 유리 분말 함유 페이스트의 조성이나 기재의 종류에 따라 다르지만, 예를 들면 공기, 질소 또는 수소 분위기의 소성로에서 소성할 수 있다. 소성로로서는, 예를 들면 배치식의 소성로 또는 벨트식의 연속형 소성로를 들 수 있다. 소성의 온도는 500~1000℃가 바람직하고, 500~800℃가 보다 바람직하며, 500~700℃가 더욱 바람직하다. 소성의 온도가 500℃ 미만이면, 유기 성분의 분해 제거가 불충분해진다. 한편, 소성 온도가 1000℃를 초과하면, 사용하는 것이 가능한 기재가 고내열성 세라믹판 등으로 한정되어 버린다. 소성의 시간은 10~60분간이 바람직하다.
얻어진, 격벽에 의해 구획된 셀 내에 형광체를 프레스 충전한 것을 그대로 신틸레이터 패널로 해도 상관없고(이 경우, 사용한 기재가 본 발명의 신틸레이터 패널에 있어서의 기판이 된다), 프레스 충전 후에 기재로부터 격벽 및 형광체를 박리하고, 별도 준비한 기판 상에 적재하여 신틸레이터 패널을 완성해도 상관없다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
(공극률의 측정 방법)
신틸레이터 패널을 할단한 후, 할단면을 이온 밀링법으로 연마해서 기판에 대하여 수직인 단면을 노출시키고, 도전 처리(Pt 코트)하여 측정 시료를 제작했다. 그 후, 전계방사형 주사 전자 현미경 S-4800(히타치하이테크놀러지즈제)을 이용하여 단면 화상을 취득했다. 얻어진 화상에 대해서 고체 부분과 공극 부분을 2진화에 의해 구별하고, 공극 부분의 비율을 화상 해석에 의해 구해서 공극률을 측정했다. 또한, 측정 오차를 가능한 한 배제하기 위해서 형광체의 단면 화상의 해석 범위에는 격벽 및 기판 등이 포함되지 않도록 하고, 또한 무작위로 선택한 10셀에 대해서 각각 화상 해석을 행하여 산출한 평균값을 형광체의 공극률로 했다.
(입계의 유무의 판단 방법, 평균 입자 지름의 측정 방법)
공극률의 측정과 마찬가지로 해서, 측정 시료를 제작했다. 그 후, DVC형의 EBSD(TSL사제)를 탑재한 JSM-6500F(JEOL사제)를 이용하여, EBSD법에 의해 단면 결정 방위 화상을 취득했다. 얻어진 화상에 있어서, 무작위로 선택한 3개의 셀에 대해서 부속의 소프트웨어를 이용하여 해석하고, 형광체의 결정 입계를 5도 이상의 각도를 갖는 폐쇄된 경계로 해서 검출하여 어느 셀에 있어서도 형광체의 내부에 입계가 검출되었을 경우, 입계 있음으로 판정했다. 또한, 평균 입자 지름은 상기 3개의 셀 내의 결정립에 대해서, 부속의 소프트웨어를 이용하여 면적 평균 입자 지름을 산출했다. 또한, 형광체 내부에 입계가 존재하지 않는 경우에는, 1셀에 포함되는 형광체를 1개의 입자로 해서 평균 입자 지름을 산출했다.
(형광체)
CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 분말은 시판의 형광체 단결정을 건조 공기 하에서 분쇄하고, 체를 통과시켜서 조대 입자를 제거한 것을 사용했다. GOS:Tb(Tb를 도프한 산황화가돌리늄)에 대해서는 시판품을 그대로 사용했다.
(유리 분말 함유 페이스트의 원료)
감광성의 유리 분말 함유 페이스트의 제작에 사용한 원료는 다음과 같다.
감광성 모노머 M-1: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트
감광성 모노머 M-2: 테트라프로필렌글리콜디메타크릴레이트
감광성 폴리머: 메타크릴산/메타크릴산 메틸/스티렌=40/40/30의 질량비로 이루어지는 공중합체의 카르복실기에 대하여 0.4당량의 글리시딜메타크릴레이트를 부가 반응시킨 것(중량 평균 분자량 43000; 산가 100)
광중합 개시제: 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄온-1(IC369; BASF사제)
중합 금지제: 1,6-헥산디올-비스[(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트])
자외선 흡수제 용액: 수단 IV(도쿄오우카코교가부시키가이샤제)의 γ-부티로락톤 0.3질량% 용액
점도 조정제: 플로논 EC121(쿄에이샤카가쿠사제)
용매: γ-부티로락톤
저연화점 유리 분말:
SiO2 27질량%, B2O3 31질량%, ZnO 6질량%, Li2O 7질량%, MgO 2질량%, CaO 2질량%, BaO 2질량%, Al2O3 23질량%, 굴절률(ng) 1.56, 유리 연화 온도 588℃, 열팽창계수 70×10-7(K-1), 평균 입자 지름 2.3㎛
고연화점 유리 분말:
SiO2 30질량%, B2O3 31질량%, ZnO 6질량%, MgO 2질량%, CaO 2질량%, BaO 2질량%, Al2O3 27질량%, 굴절률(ng) 1.55, 연화 온도 790℃, 열팽창계수 32×10-7(K-1), 평균 입자 지름 2.3㎛.
(유리 분말 함유 페이스트의 제작)
4질량부의 감광성 모노머 M-1, 6질량부의 감광성 모노머 M-2, 24질량부의 감광성 폴리머, 6질량부의 광중합 개시제, 0.2질량부의 중합 금지제 및 12.8질량부의 자외선 흡수제 용액을, 38질량부의 용매에 온도 80℃에서 가열 용해했다. 얻어진 용액을 냉각한 후, 9질량부의 점도 조정제를 첨가하여 유기 용액 1을 얻었다. 얻어진 유기 용액 1을 유리판에 도포해서 건조함으로써 얻어진 유기도막의 굴절률(ng)은 1.555였다.
50질량부의 유기 용액 1에 40질량부의 저연화점 유리 분말 및 10질량부의 고연화점 유리 분말을 첨가한 후, 3단 롤러 혼련기로 혼련하여 유리 분말 함유 페이스트를 얻었다.
(반사층 페이스트의 원료)
반사층 페이스트의 제작에 사용한 원료는 다음과 같다.
필러: 산화티탄(이시하라산교사제)
바인더 용액: 5질량%의 에틸셀룰로오스(다우케미칼사제) 및 95질량%의 테르피네올(니혼테르펜사제)의 혼합 용액
모노머: 30질량%의 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트 및 70질량%의 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(모두 도아고세이사제)의 혼합물
중합 개시제: 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴)(V-40; 와코쥰야쿠사제).
(반사층 페이스트의 제작)
50질량부의 필러, 45질량부의 바인더 용액, 4.5질량부의 모노머 및 1.5질량부의 중합 개시제를 3단 롤러 혼련기로 혼련하여 반사층 페이스트를 얻었다.
(격벽의 형성)
기재로서, 125㎜×125㎜×0.7㎜의 소다 유리판을 사용했다. 기재의 표면에 유리 분말 함유 페이스트를 건조 후의 두께가 500㎛가 되도록 다이 코터로 도포하고 건조하여, 유리 분말 함유 페이스트의 도포막을 얻었다. 이어서, 소망의 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 포토마스크(피치 194㎛, 선폭 20㎛의 격자상 개구부를 갖는 크롬 마스크)를 통해서 유리 분말 함유 페이스트의 도포막을, 초고압 수은등을 이용하여 500mJ/㎠의 노광량으로 노광했다. 노광 후의 도포막은 0.5질량%의 에탄올아민 수용액 중에서 현상하고, 미노광 부분을 제거하여 격자상의 소성 전 패턴을 얻었다. 얻어진 격자상의 소성 전 패턴을 공기 중 585℃에서 15분간 소성하여, 유리를 주성분으로 하는 격자상의 격벽을 형성했다. 격벽의 공극률은 2.5%, 격벽의 높이(L1)는 350㎛, 격벽의 간격(L2)은 194㎛, 격벽의 저부폭(L3)은 35㎛, 격벽의 정부폭(L4)은 20㎛, 격벽의 영률은 20㎬였다.
(실시예 1)
격자상의 격벽을 형성한 기재 상에 0.11g/㎠의 CsI:Tl 분말을 공급하고, 스퀴지에 의해 평탄화한 후, 나일론(등록상표)제의 자루에 넣고 자루의 개구부를 열융착해서 밀폐했다. 이 자루를 등방압 프레스 장치(코베세이코제)에 세팅하고, 압력 400㎫, 온도 25℃에서 프레스 충전하여 신틸레이터 패널 1을 제작했다.
셀 내에 충전된 CsI:Tl은 입계를 갖고 있었다. 또한, 셀 내에 충전된 CsI:Tl의 공극률은 5%이며, 평균 입자 지름은 25㎛였다.
제작한 신틸레이터 패널 1을 FPD(PaxScan3030; Varian사제)에 세팅하여 방사선 검출기를 제작했다. 방사선 검출기에 대하여 신틸레이터 패널 1의 기판측으로부터 관전압 60kVp의 X선을 조사하여 신틸레이터층으로부터의 발광량을 FPD로 검출하고, 신틸레이터 패널 1의 휘도를 평가했다. 또한, 신틸레이터 패널 1의 화상 선예도를 구형파 차트의 촬영 화상에 의거하여 육안으로 평가했다. 신틸레이터 패널 1의 휘도 및 화상 선예도는 모두 양호했다.
(실시예 2)
프레스 충전의 압력을 60㎫, 온도를 150℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 신틸레이터 패널을 제작하여 평가했다. 얻어진 신틸레이터 패널 2의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 2%이며, 평균 입자 지름은 35㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 2의 휘도의 상대값은 110으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 3)
격자상의 격벽을 형성된 기재의 표면에 반사층 페이스트를 인쇄하여 5분간 정치하고 나서, 부착된 반사층 페이스트를 경도 80°의 고무제 스퀴지로 긁어냈다. 그 후, 80℃ 및 130℃의 열풍 오븐에서 각각 30분씩 건조하여, 격벽의 표면 및 기판 상의 격벽이 형성되어 있지 않은 부분에 반사층을 형성했다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 CsI:Tl 분말을 공급한 후, 프레스 충전해서 신틸레이터 패널 3을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 3의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 5%이며, 평균 입자 지름은 25㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 3의 휘도의 상대값은 130으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 4)
실시예 3과 마찬가지로 해서 격자상의 격벽을 형성한 기재의 표면에 반사층을 형성했다. 그 후, 기재 상에 0.11g/㎠의 CsI:Tl 분말을 공급하고, 스퀴지에 의해 평탄화한 후, 나일론(등록상표)제의 자루에 넣었다. 이어서, 진공 포장기(토스팩 V-280; TOSEI제)로 30초간 진공 배기한 후, 열융착해서 밀폐했다. 그 후, 실시예 3과 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 4를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 4의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 4%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 4의 휘도의 상대값은 135로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 5)
두께 약 1㎜의 고무 시트를 충전 면적보다 크게 잘라낸 고무 프레임으로 하여 SUS판 상에 얹고, 잘라낸 범위 내에 CsI:Tl 분말을 0.11g/㎠ 공급하여 평평하게 고르게 했다. 그 후, SUS판, 고무 프레임, CsI:Tl 분말을 나일론(등록상표)제의 자루에 넣었다. 이어서, 진공 포장기(토스팩 V-280; TOSEI제)로 30초간 진공 배기한 후, 열융착해서 밀폐했다. 이 자루를 등방압 프레스 장치(코베세이코제)에 세팅하고, 압력 400㎫, 온도 25℃에서 프레스함으로써 CsI:Tl 프레스 성형막 1을 제작했다.
실시예 3과 마찬가지로 해서, 격자상의 격벽을 형성한 기재의 표면에 반사층을 형성했다. 그 후, 기재 상에 프레스 성형막 1을 공급하고, 나일론(등록상표)제의 자루에 넣었다. 이어서, 진공 포장기(토스팩 V-280; TOSEI제)로 30초간 진공 배기한 후, 열융착해서 밀폐했다. 그 후에는 실시예 3과 마찬가지로 프레스 충전해서 신틸레이터 패널 5를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 5의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 5의 휘도의 상대값은 140으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 6)
격자상의 격벽을 형성한 기재의 표면에, 스퍼터법에 의해 알루미늄막을 0.4㎛ 형성함으로써 차광층을 형성했다. 그 후, 실시예 5와 마찬가지로 프레스 성형막 1을 프레스 충전해서 신틸레이터 패널 6을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 6의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 6의 휘도의 상대값은 80으로, 비교적 양호했다. 또한, 화상 선예도는 매우 양호했다.
(실시예 7)
격자상의 격벽을 형성한 기재의 표면에, 실시예 3과 마찬가지로 해서 반사층을 형성했다. 이어서, 반사층 형성 후의 기재 상에 증착 중합에 의해 폴리파라크실릴렌막을 4㎛ 형성함으로써, 보호층을 형성했다. 그 후, 실시예 5와 마찬가지로 프레스 성형막 1을 프레스 충전해서 신틸레이터 패널 7을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 7의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 7의 휘도의 상대값은 150으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 8)
격자상의 격벽을 형성한 기재의 표면에, 실시예 6과 마찬가지로 해서 차광층을 형성했다. 이어서, 차광층이 형성된 기재에 실시예 3과 마찬가지로 해서 반사층을 형성했다. 또한, 차광층, 반사층이 형성된 기재에, 실시예 7과 마찬가지로 해서 보호층을 형성했다. 그 후, 실시예 5와 마찬가지로 프레스 성형막 1을 프레스 충전해서 신틸레이터 패널 8을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 8의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 8의 휘도의 상대값은 130으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도는 매우 양호했다.
(실시예 9)
프레스 충전시의 압력을 200㎫, 온도를 150℃로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 9를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 9의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 0.6%이며, 평균 입자 지름은 45㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 9의 휘도의 상대값은 150으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 10)
프레스 충전시에 사용하는 곤포용의 자루제로서, 매개물을 두께 100㎛의 금속박 캡슐(금속박 캡슐 봉입 장치(코베세이코)로 밀폐)로 변경하고, 프레스 압력을 400㎫, 온도를 300℃로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 10을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 10의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 0.2%이며, 평균 입자 지름은 50㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 10의 휘도의 상대값은 150으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 11)
프레스 충전시의 압력을 400㎫, 온도를 550℃로 한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 11을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 11의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 0%이며, 평균 입자 지름은 55㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 11의 휘도의 상대값은 140으로, 실시예 10에 비해서 약간의 저하가 보였지만 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 12)
프레스 충전시의 압력을 50㎫, 온도를 25℃로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 12를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 12의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 20%이며, 평균 입자 지름은 10㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 12의 휘도의 상대값은 105로, 실시예 5에 비해서 저하가 보였지만 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 13)
프레스 충전시의 압력을 100㎫, 온도를 25℃로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 13을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 13의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 8%이며, 평균 입자 지름은 20㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 13의 휘도의 상대값은 120으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 14)
프레스 충전시의 압력을 980㎫, 온도를 25℃로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 14를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 14의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 2%이며, 평균 입자 지름은 25㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 14의 휘도의 상대값은 130으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도는 실시예 5에 비해서 약간의 악화가 보였지만, 비교적 양호했다. 악화의 요인은 고압에서의 충전에 의해 격벽의 일부가 파손된 것에 의한 것으로 추정된다.
(실시예 15)
형광체로서 NaI:Tl을 사용하고, 프레스 성형막 제작시의 형광체 공급량을 0.09g/㎠로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 15를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 15의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 15의 휘도의 상대값은 130으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(실시예 16)
형광체로서 SrI2:Eu를 사용하고, 프레스 성형막 제작시의 형광체 공급량을 0.14g/㎠로 한 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 16을 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 16의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 3%이며, 평균 입자 지름은 30㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 16의 휘도의 상대값은 160으로, 양호했다. 또한, 화상 선예도도 양호했다.
(비교예 1)
형광체로서 0.11g/㎠의 GOS:Tb를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 신틸레이터 패널 17을 제작하여 평가했다. 얻어진 신틸레이터 패널 17의 셀 내에 충전된 GOS:Tb는 입계를 갖고 있고, 공극률은 40%이며, 평균 입자 지름은 10㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 17의 휘도의 상대값은 70으로, 불량했다. 또한, 신틸레이터 패널 17은 공극률이 높기 때문에 발광광의 광산란이 과잉해지고, 화상 선예도도 불량했다.
(비교예 2)
격자상의 격벽을 형성한 기재 상에 0.11g/㎠의 CsI:Tl 분말을 공급하고, 스퀴지에 의해 평탄화했다. 그 후, 감압 하에서 630℃까지 승온시켜서 CsI:Tl을 융해시키고, 셀 내에 충전함으로써 신틸레이터 패널 18을 제작하여 평가했다. 얻어진 신틸레이터 패널 18의 셀 내에 충전된 CsI:Tl은 입계를 갖고 있지 않고, 공극률은 1.3%였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 18의 휘도의 상대값은 50으로, 불량했다. 또한, 630℃까지 승온시킴으로써 격벽이 일부 용융하여 변형되었기 때문에, 화상 선예도도 불량했다.
(비교예 3)
프레스 충전시의 압력을 5㎫, 온도를 25℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 신틸레이터 패널 19를 제작하여 평가했다.
얻어진 신틸레이터 패널 19의 셀 내에 충전된 형광체는 입계를 갖고 있고, 공극률은 30%이며, 평균 입자 지름은 10㎛였다. 신틸레이터 패널 1의 휘도를 100이라고 했을 경우의 신틸레이터 패널 19의 휘도의 상대값은 60으로, 불량했다. 또한, 공극률이 높기 때문에 발광광의 광산란이 과잉해지고, 화상 선예도도 불량했다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 신틸레이터 패널이 방사선 검출기에 있어서의 신틸레이터 패널의 휘도 및 화상 선예도의 현저한 향상에 도움이 되는 것은 명확하다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은 의료 진단 장치 또는 비파괴 검사 기기 등에 사용되는 방사선 검출기를 구성하는, 신틸레이터 패널로서 유용하게 이용할 수 있다.
1 : 방사선 검출기 2 : 신틸레이터 패널
3 : 출력 기판 4 : 기판
5 : 격벽 6 : 형광체층
7 : 격막층 8 : 광전 변환층
9 : 출력층 10 : 기판
11 : 전원부 12 : 차광층
13 : 반사층 14 : 보호층

Claims (17)

  1. 기판, 그 기판 상에 적재된 격벽, 및 그 격벽에 의해 구획된 셀 내에 충전된 형광체로 이루어지고, 상기 형광체가 CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 화합물이며, 상기 형광체의 공극률이 20% 이하이고, 상기 형광체가 입계를 가지며, 또한, 상기 형광체의 평균 입자 지름이 20~200㎛인, 신틸레이터 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체의 공극률이 0.1% 이상인, 신틸레이터 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽이 무기물로 이루어지고, 또한 상기 격벽의 공극률이 25% 이하인, 신틸레이터 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽의 영률이 10㎬ 이상인, 신틸레이터 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 유리를 주성분으로 하는, 신틸레이터 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널은 상기 격벽과 상기 형광체의 사이에 반사층을 갖고, 그 반사층은 금속산화물을 주성분으로서 함유하는, 신틸레이터 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널은 상기 격벽과 상기 형광체의 사이에 차광층을 갖고, 그 차광층은 금속을 주성분으로서 함유하는, 신틸레이터 패널.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널은 상기 반사층과 상기 형광체의 사이에 보호층을 갖는, 신틸레이터 패널.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널은 상기 차광층과 상기 형광체의 사이에 보호층을 갖는, 신틸레이터 패널.
  10. 격벽에 의해 구획된 셀 내에, CsI:Tl, NaI:Tl, SrI2:Eu의 군에서 선택되는 형광체를 프레스 충전하는 공정을 구비하는 방법에 의해 제조되는, 제 1 항에 기재된 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레스 충전에 있어서의 압력이 10~1000㎫인, 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레스 충전에 있어서의 온도가 0~630℃인, 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레스 충전이 진공 하에서 행하여지는, 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레스 충전하는 공정에 제공되는 상기 형광체의 형상이 박막상인, 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 박막상의 형광체는 형광체 분말을 프레스 성형함으로써 얻어지는, 신틸레이터 패널의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 기재된 신틸레이터 패널을 구비하는, 방사선 검출기.
  17. 삭제
KR1020177002647A 2014-08-08 2015-08-03 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기 KR102179765B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014162144 2014-08-08
JPJP-P-2014-162144 2014-08-08
PCT/JP2015/071931 WO2016021540A1 (ja) 2014-08-08 2015-08-03 シンチレータパネル及び放射線検出器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170039659A KR20170039659A (ko) 2017-04-11
KR102179765B1 true KR102179765B1 (ko) 2020-11-17

Family

ID=55263806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177002647A KR102179765B1 (ko) 2014-08-08 2015-08-03 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10580547B2 (ko)
EP (1) EP3179480B1 (ko)
JP (1) JP6658527B2 (ko)
KR (1) KR102179765B1 (ko)
CN (1) CN106663488B (ko)
TW (1) TWI654620B (ko)
WO (1) WO2016021540A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6575105B2 (ja) * 2015-03-27 2019-09-18 コニカミノルタ株式会社 シンチレータパネルおよびその製造方法
EP3451348A4 (en) * 2016-04-27 2019-12-04 Toray Industries, Inc. SCINTILLATOR PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND RADIATION DETECTION DEVICE
CN109386742B (zh) * 2017-08-09 2022-12-09 中国辐射防护研究院 一种含放射源无外部能量的照明装置
CN109389789B (zh) * 2017-08-09 2023-03-21 中国辐射防护研究院 一种基于闪烁体的放射源警示装置
CN109386801A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 中国辐射防护研究院 一种无放射源无外部能量的照明装置
JP6898193B2 (ja) * 2017-09-27 2021-07-07 浜松ホトニクス株式会社 シンチレータパネル及び放射線検出器
JP6985882B2 (ja) 2017-10-13 2021-12-22 株式会社小糸製作所 シンチレータ材料および放射線検出器
KR101969024B1 (ko) * 2017-12-12 2019-04-15 주식회사 비투지코리아 섬광체 구조 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 엑스선 영상 검출기
US10649098B2 (en) * 2018-01-29 2020-05-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Light converting nanoparticle, method of making the light converting nanoparticle, and composition and optical film comprising the same
JP7151702B2 (ja) * 2018-03-23 2022-10-12 東レ株式会社 シンチレータパネル、放射線検出器、およびシンチレータパネルの製造方法
JP7108364B2 (ja) 2018-09-04 2022-07-28 キヤノン電子管デバイス株式会社 放射線検出器、放射線検出器の製造方法および装置、並びにシンチレータパネル、シンチレータパネルの製造方法および装置
CN111337969B (zh) * 2018-12-19 2022-01-21 同方威视技术股份有限公司 闪烁体反射层制备方法
JP7136188B2 (ja) * 2019-03-01 2022-09-13 東レ株式会社 シンチレータパネル、放射線検出器、およびシンチレータパネルの製造方法
KR102665050B1 (ko) * 2020-03-30 2024-05-13 도레이 카부시키가이샤 신틸레이터 패널 및 신틸레이터 패널의 제조 방법
JP2023030653A (ja) 2021-08-23 2023-03-08 富士フイルム株式会社 放射線検出器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003119070A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Hitachi Medical Corp 蛍光体素子、それを用いた放射線検出器及び医用画像診断装置
JP2005009872A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Canon Inc シンチレーションプレートおよびその製造方法
JP2012002627A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ
JP5460572B2 (ja) * 2010-12-27 2014-04-02 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置及びその製造方法
WO2014080941A1 (ja) * 2012-11-26 2014-05-30 東レ株式会社 シンチレータパネルおよびその製造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE376375B (ko) 1973-10-01 1975-05-26 Alfa Laval Ab
JPS5188148A (ko) 1975-01-31 1976-08-02
JPS51131264A (en) * 1975-05-10 1976-11-15 Toshiba Corp The input of x-ray fluorescence intensifying tube
US4242221A (en) * 1977-11-21 1980-12-30 General Electric Company Ceramic-like scintillators
JP2822185B2 (ja) * 1988-01-27 1998-11-11 株式会社日立メディコ 放射線検出器
JPH0560871A (ja) 1991-09-04 1993-03-12 Hamamatsu Photonics Kk 放射線検出素子
JPH05188148A (ja) 1992-01-13 1993-07-30 Hamamatsu Photonics Kk 放射線検出素子
US7122299B2 (en) * 2002-11-06 2006-10-17 Fuji Photo Film Co., Ltd. Silver halide photographic light-sensitive material
JP2004317300A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Toshiba Corp 放射線平面検出器及びその製造方法
US7308074B2 (en) * 2003-12-11 2007-12-11 General Electric Company Multi-layer reflector for CT detector
JP2006250639A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd 放射線像変換パネル
JP2006310280A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Toray Ind Inc プラズマディスプレイ用背面板およびプラズマディスプレイパネル
JP5060871B2 (ja) 2007-08-22 2012-10-31 セイコーインスツル株式会社 可変分圧回路及び磁気センサ回路
JP5188148B2 (ja) 2007-11-09 2013-04-24 キヤノン株式会社 表示装置及び方法及びプログラム
JP2011007552A (ja) 2009-06-24 2011-01-13 Konica Minolta Medical & Graphic Inc シンチレータパネル、放射線検出装置、及びシンチレータパネルの製造方法
JP5212841B2 (ja) * 2010-03-29 2013-06-19 日立金属株式会社 蛍光材料の製造方法
JP2011257339A (ja) 2010-06-11 2011-12-22 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 放射線画像検出装置
JP5325872B2 (ja) * 2010-12-27 2013-10-23 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置及びその製造方法
WO2012133796A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 国立大学法人北海道大学 シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法
US9177683B2 (en) * 2011-05-26 2015-11-03 Toray Industries, Inc. Scintillator panel and method for manufacturing scintillator panel
CN102850047A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 基于掺杂的镥铝石榴石(LuAG)或其他镥铝氧化物的透明陶瓷闪烁体的制造方法
CN104781889B (zh) * 2012-11-16 2017-06-27 东丽株式会社 闪烁体面板
JP6217076B2 (ja) * 2012-11-26 2017-10-25 東レ株式会社 シンチレータパネルおよびシンチレータパネルの製造方法
JP2014106022A (ja) 2012-11-26 2014-06-09 Toray Ind Inc シンチレータパネル
JP6075028B2 (ja) * 2012-11-26 2017-02-08 東レ株式会社 シンチレータパネル
CN104903745B (zh) * 2013-01-08 2018-07-24 斯基恩特-X公司 包含多层涂层的x射线闪烁体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003119070A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Hitachi Medical Corp 蛍光体素子、それを用いた放射線検出器及び医用画像診断装置
JP2005009872A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Canon Inc シンチレーションプレートおよびその製造方法
JP2012002627A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 放射線検出用二次元アレイ型シンチレータ
JP5460572B2 (ja) * 2010-12-27 2014-04-02 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置及びその製造方法
WO2014080941A1 (ja) * 2012-11-26 2014-05-30 東レ株式会社 シンチレータパネルおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3179480A1 (en) 2017-06-14
JP6658527B2 (ja) 2020-03-04
CN106663488A (zh) 2017-05-10
US20170236609A1 (en) 2017-08-17
JPWO2016021540A1 (ja) 2017-05-18
WO2016021540A1 (ja) 2016-02-11
US10580547B2 (en) 2020-03-03
EP3179480B1 (en) 2019-09-25
KR20170039659A (ko) 2017-04-11
CN106663488B (zh) 2019-05-14
EP3179480A4 (en) 2018-04-11
TW201611037A (zh) 2016-03-16
TWI654620B (zh) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102179765B1 (ko) 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기
EP2717272B1 (en) Scintillator panel and method for manufacturing scintillator panel
EP2924692B1 (en) Scintillator panel and method for producing same
US10176902B2 (en) Scintillator panel
EP2922067B1 (en) Scintillator panel
EP2916145A1 (en) Radiation detection device and manufacturing method therefor
EP3151247B1 (en) Scintillator panel, radiographic image detection device, and method for manufacturing same
KR102099091B1 (ko) 입체 구조물의 제조 방법, 신틸레이터 패널의 제조 방법, 입체 구조물 및 신틸레이터 패널
WO2014021415A1 (ja) シンチレータパネルおよびシンチレータパネルの製造方法
JP6555267B2 (ja) 表示部材の製造方法
JP2014106020A (ja) シンチレータパネルおよびシンチレータパネルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant