KR20200062167A - 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기 - Google Patents

Abstract

신틸레이터 패널(10)은 기판 주면(11a), 기판 이면(11b) 및 기판 측면(11c)을 가지는 기판(11)과, 복수의 주상 결정에 의해 형성되고, 신틸레이터 이면(12b), 신틸레이터 주면(12a) 및 신틸레이터 측면(12c)을 가지는 신틸레이터층(12)과, 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c)을 덮는 보호막(13)을 구비한다. 기판 측면(11c)은 조면화된 영역을 부분적으로 가진다. 신틸레이터 측면(12c)은 요철 구조를 포함하는 조면(12ca)을 가진다. 보호막(13)은 조면(11d, 12ca)을 덮도록 신틸레이터 측면(12c)에 대해서 밀착된다.

Description

신틸레이터 패널 및 방사선 검출기

본 발명은 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기에 관한 것이다.

해당 분야의 기술로서, 특허 문헌 1이 알려져 있다. 특허 문헌 1은 신틸레이터 패널을 개시한다. 신틸레이터 패널은 광학 기판(파이버 옵티컬 플레이트：FOP)과, 광학 기판 상에 형성된 신틸레이터를 가진다. 광학 기판의 측면, 신틸레이터의 측면, 및 신틸레이터의 상면에는, 보호막으로서의 폴리파라크실릴렌막이 형성된다.

특허 문헌 1: 국제 공개 제99/66350호

기판과 신틸레이터층을 가지는 신틸레이터 패널을 보호하기 위해서, 특허 문헌 1에 개시된 것 같은 보호막이 형성된다. 보호막은 신틸레이터 패널을 구성하는 기판 및 신틸레이터층에 대해서 밀착됨으로써, 용이하게 벗겨지지 않는 성질이 요구된다.

이에, 본 발명은 보호막의 밀착성을 향상시키는 것이 가능한 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태인 신틸레이터 패널은, 제1 방향과 교차함과 아울러 서로 대향하는 제1 주면 및 제1 이면과, 제1 주면 및 제1 이면을 연결하도록 연장되는 제1 측면을 가지는 기판부와, 제1 방향으로 연장되는 복수의 주상 결정에 의해 형성되고, 주상 결정의 일단으로서 제1 주면과 대면하는 근원(根元)부를 포함하여 형성되는 제2 이면과, 주상 결정의 타단인 선단부를 포함하여 형성되는 제2 주면과, 제2 주면과 제2 이면을 연결하도록 연장되는 제2 측면을 가지는 신틸레이터층부와, 기판부의 제1 이면 및 제1 측면, 및 신틸레이터층부의 제2 주면 및 제2 측면을 덮는 보호막을 구비하고, 제1 측면은 조면(粗面)화된 영역을 부분적으로 가지고, 제2 측면은 요철 구조를 포함하는 조면화된 영역을 가지고, 보호막은 제1 측면 및 제2 측면의 조면화된 영역을 덮도록 제2 측면에 대해서 밀착된다.

신틸레이터 패널은 기판부 및 신틸레이터층부를 구비하고 있고, 해당 기판부의 제1 측면은 조면화된 영역을 부분적으로 가진다. 신틸레이터층부의 제2 측면은 요철 구조를 포함하는 조면화된 영역을 가진다. 이들 조면화된 영역에 의하면, 기판부와 보호막의 접촉 면적, 및 신틸레이터층부와 보호막의 접촉 면적이 증가한다. 보호막의 밀착성은 접촉 면적의 증가에 따라서 높아진다. 따라서, 신틸레이터 패널은 보호막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

일 형태에 있어서, 조면화된 영역이 포함하는 요철 구조는 주상 결정이 부분적으로 결손됨으로써 형성되어도 된다. 이러한 구성을 가지는 제2 측면은, 신틸레이터층부와 기판부를 가지는 적층 구조물을 절단함으로써 얻어진다. 따라서, 요철 구조를 포함하는 조면화된 영역을 용이하게 형성할 수 있다.

일 형태에 있어서, 제1 측면은 제1 이면과 제1 측면 사이의 모서리부에 형성된 버(burr)를 포함해도 된다. 이 구성에 의하면, 기판부와 보호막의 접촉 면적이 커진다. 따라서, 신틸레이터 패널은 기판부와 보호막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

일 형태에 있어서, 신틸레이터층은 제2 이면과 제2 측면 사이의 모서리부에 형성된 결절부를 가지고, 결절부에는 보호막이 충전되어도 된다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터층부와 보호막의 접촉 면적이 추가로 증가한다. 게다가, 기판부와 보호막의 접촉 면적도 추가로 증가한다. 따라서, 신틸레이터 패널은 보호막과의 밀착성을 더 향상시킬 수 있다.

일 형태에 있어서, 신틸레이터층은 제2 주면과 제2 측면 사이의 모서리부에 형성된 언더컷부를 가지고, 언더컷부에는, 보호막이 충전되어도 된다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터층부와 보호막의 접촉 면적이 한층 더에 증가한다. 따라서, 신틸레이터 패널은 보호막과의 밀착성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

일 형태에 있어서, 신틸레이터층부의 제2 이면은, 기판부의 제1 주면에 접해도 된다. 이 구성에 의하면, 기판부상에 신틸레이터층부를 직접 형성할 수 있다.

일 형태에 있어서, 기판부에 있어서의 제1 주면 및 신틸레이터층부에 있어서의 제2 이면의 각각에 접하도록 형성된 배리어층을 추가로 구비하고, 배리어층은 요오드화 탈륨에 의해 형성되고, 신틸레이터층은 요오드화 세슘을 주성분으로 하는 재료로 이루어져도 된다. 요오드화 탈륨에 의해 구성된 배리어층은, 내습성을 가진다. 따라서, 기판부와 신틸레이터층부의 사이에 배리어층을 마련함으로써, 기판부측으로부터 침투하는 수분이 배리어층에 의해서 차단된다. 그 결과, 신틸레이터층부로의 수분의 도달이 억제된다. 따라서, 조해성(潮解性)의 요오드화 세슘을 주성분으로 하는 신틸레이터층부를 구성하는 주상 결정의 근원부를 보호할 수 있다.

본 발명의 다른 형태인 방사선 검출기는, 입사된 방사선에 따른 신틸레이션광을 발산하는 상기의 신틸레이터 패널과, 신틸레이터 패널에 대해서 대면하여, 신틸레이션광을 검출하는 광 검출 기판을 구비한다. 이 구성에 의하면, 상기의 신틸레이터 패널을 구비한다. 따라서, 신틸레이터층부와 보호막의 밀착성이 향상된다. 그 결과, 내습성을 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 신틸레이터 패널에 대한 보호막의 밀착성을 향상시키는 것이 가능한 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기가 제공된다.

도 1은 실시 형태에 따른 방사선 이미지 센서를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방사선 이미지 센서의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3의 (a)부, 도 3의 (b)부, 도 3의 (c)부 및 도 3의 (d)부는, 방사선 이미지 센서를 제조하는 주요한 공정을 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a)부, 도 4의 (b)부 및 도 4의 (c)부는, 방사선 이미지 센서를 제조하는 주요한 공정을 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a)부, 도 5의 (b)부, 도 5의 (c)부, 및 도 5의 (d)부는, 신틸레이터 패널 기체(基體)가 절단되는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 신틸레이터 패널 측면을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7은 신틸레이터층의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 8은 신틸레이터층 및 기판의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 9는 기판의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 10은 주상 결정을 포함하는 신틸레이터층의 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 11의 (a)부는 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널의 작용 효과를 설명하기 위한 단면도이며, 도 11의 (b)부는 비교예에 따른 신틸레이터 패널의 작용 효과를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12의 (a)부는 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널의 다른 작용 효과를 설명하기 위한 단면도이며, 도 12의 (b)부는 비교예에 따른 신틸레이터 패널의 작용 효과를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13의 (a)부 및 도 13의 (b)부는, 방사선 이미지 센서의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 신틸레이터 패널 기체를 절단하는 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 15의 (a)부, 도 15의 (b)부 및 도 15의 (c)부는, 신틸레이터 패널 기체가 절단되는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널은, X선 등의 방사선을 가시광 등의 신틸레이션광으로 변환한다. 신틸레이터 패널은, 예를 들면, 방사선 카메라 등에 이용되는 방사선 이미지 센서에 적용된다.

도 1에 도시하는 것과 같이, 방사선 검출기로서의 방사선 이미지 센서(1)는, 센서 기판(2)(광 검출 기판)과, 신틸레이터 패널(10)과, 방습 시트(3)를 가진다. 이들 구성요소는 Z방향(제1 방향)을 따라서 이 순서로 적층된다.

센서 기판(2)은 평면에서 볼 때 사각 형상를 나타낸다. 센서 기판(2)은 주면(2a)과, 이면(2b)과, 측면(2c)을 가진다. 센서 기판(2)은 또한, 주면(2a)에 마련된 복수의 광전 변환 소자(2d)를 가진다. 광전 변환 소자(2d)는 주면(2a)을 따라서 2차원 모양으로 배치된다.

신틸레이터 패널(10)은 평면에서 볼 때 대략 사각 형상를 나타낸다. 신틸레이터 패널(10)은 패널 주면(10a)과, 패널 이면(10b)과, 패널 측면(10c)을 가진다. 신틸레이터 패널(10)은 센서 기판(2)의 주면(2a) 상의 일부를 덮도록, 주면(2a)에 대해서 접착된다. 즉, 신틸레이터 패널(10)은 센서 기판(2)보다도 작다. 구체적으로는, 신틸레이터 패널(10)은 광전 변환 소자(2d)가 배치된 영역을 덮도록 주면(2a) 상에 접착제(4)를 통해서 접합된다. 신틸레이터 패널(10)의 상세에 대해서는, 후술한다.

방습 시트(3)는 신틸레이터 패널(10)의 전체와, 센서 기판(2)의 일부를 덮는다. 구체적으로는, 방습 시트(3)는, 신틸레이터 패널(10)의 패널 이면(10b)과, 패널 측면(10c)을 덮는다. 방습 시트(3)는 센서 기판(2)의 주면(2a)의 일부, 즉, 신틸레이터 패널(10)을 둘러싸는 부분을 덮는다. 방습 시트(3)의 주변부(3a)는, 센서 기판(2)의 주면(2a)에 대해서 접착된다. 이 구성에 의해, 방습 시트(3)에 덮인 내부 공간은, 기밀(氣密)이 유지된다. 따라서, 방습 시트(3)의 외부에서 내부로의 수분 등의 침입이 억제된다.

상기의 구성을 가지는 방사선 이미지 센서(1)는, 예를 들면, 방습 시트(3)측으로부터 방사선 R을 받아 들인다. 신틸레이터 패널(10)은 해당 방사선 R의 입사에 따라 신틸레이션광을 발생시킨다. 센서 기판(2)은 이차원 모양으로 배치된 광전 변환 소자(2d)를 가지고 있고, 광전 변환 소자(2d)는 신틸레이션광에 따라 전기 신호를 발생시킨다. 해당 전기 신호는 소정의 전기 회로를 통해서 취출된다. 그리고, 전기 신호에 기초하여, 방사선의 입사 위치 및 에너지를 나타내는 이차원상(像)이 생성된다.

신틸레이터 패널(10)에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는 신틸레이터 패널(10)의 변부를 확대하여 나타내는 단면도이다. 신틸레이터 패널(10)은 기판(11)(기판부)과, 신틸레이터층(12)(신틸레이터층부)과, 보호막(13)을 가진다.

기판(11)은 신틸레이터 패널(10)의 기체를 이루는 수지제의 판재이다. 기판(11)은, 일례로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에 의해 형성된다. PET 기판을 이용함으로써, 신틸레이터 패널(10)에 가요성을 줄 수 있다. 또한, 신틸레이터 패널(10)과 센서 기판(2)의 접합 작업이 용이해진다. 또, 신틸레이션광에 대해서 흡수성의 기판, 혹은 반사성의 기판을 비교적 용이하게 준비할 수 있다. 그 결과, 원하는 X선 특성(휘도 및 해상도)을 가지는 신틸레이터 패널(10)을 형성할 수 있다. 기판(11)은 기판 주면(11a)(제1 주면)과, 기판 이면(11b)(제1 이면)과, 기판 측면(11c)(제1 측면)을 가진다. 기판 주면(11a) 및 기판 이면(11b)은 Z방향과 직교함과 아울러, 서로 대향한다. 기판 측면(11c)은 기판 주면(11a)과 기판 이면(11b)을 연결하도록 연장된다. 환언하면, 기판 측면(11c)은 Z방향과 교차하는 X방향 및 Y방향에 대해서 교차한다.

신틸레이터층(12)은 방사선 R을 받아들여 신틸레이션광을 발생시킨다. 신틸레이터층(12)은 CsI：Tl과 같은 CsI(요오드화 세슘)를 주성분으로 하는 복수의 주상 결정을 포함한다(도 10 참조). 예를 들면, 신틸레이터층(12)의 CsI 함유량은, 90% 이상 100% 이하여도 된다. 환언하면, 신틸레이터층(12)의 CsI 함유량이 90% 이상인 경우에, 신틸레이터층(12)은 CsI를 주성분으로 하는 것이라고 해도 된다.

신틸레이터층(12)은 신틸레이터 주면(12a)(제2 주면)과, 신틸레이터 이면(12b)(제2 이면)과, 신틸레이터 측면(12c)(제2 측면)을 가진다. 신틸레이터 이면(12b)은 주상 결정의 일단인 복수의 근원부에 의해서 형성된다. 신틸레이터 주면(12a)은 주상 결정의 타단인 복수의 선단부에 의해서 형성된다. 신틸레이터 주면(12a) 및 신틸레이터 이면(12b)은, Z방향과 직교함과 아울러, 서로 대향한다. 또, 신틸레이터 이면(12b)은 기판 주면(11a)과 대면한다. 즉, 신틸레이터층(12)은 기판(11)에 대해서 직접 접해 있다. 환언하면, 신틸레이터층(12)과 기판(11)의 사이에는, 아무런 층도 끼어 있지 않다. 신틸레이터 측면(12c)은 신틸레이터 주면(12a)과 신틸레이터 이면(12b)을 연결하도록 연장된다. 환언하면, 신틸레이터 측면(12c)은 Z방향과 교차하는 X방향 및 Y방향에 대해서 교차한다. 신틸레이터 측면(12c)은 기판 측면(11c)에 대략 연속한다. 이러한 신틸레이터 측면(12c) 및 기판 측면(11c)의 구성은, 크리티컬 에지라고 불린다.

보호막(13)은 기판(11) 및 신틸레이터층(12)을 덮는다. 보호막(13)은 방습성을 가지는 박막이다. 보호막(13)은 파릴렌(폴리파라크실릴렌) 등에 의해 형성된다. 구체적으로는, 보호막(13)은 기판 이면(11b), 기판 측면(11c), 신틸레이터 주면(12a) 및 신틸레이터 측면(12c) 상에 형성된다.

방사선 이미지 센서(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 3의 (a)부에 도시되는 것처럼, 기판(11)을 준비한다. 다음에, 도 3의 (b)부에 도시되는 것처럼, 기판 주면(11a)에 신틸레이터층(12)을 형성한다. 구체적으로는, 형광체 재료(예를 들면, CsI：TI, CsBr：Eu 등)를 기판 주면(11a) 상에 진공 증착한다. 그 결과, 기판 주면(11a)에 주상 결정이 성장한다.

도 3의 (c)부에 도시되는 것처럼, 제1 막부(13a)를 형성한다. 제1 막부(13a)는, 일례로서, 파릴렌에 의해 형성된다. 제1 막부(13a)는 기판 이면(11b), 기판 측면(11c), 신틸레이터 주면(12a) 및 신틸레이터 측면(12c) 상에 형성된다. 제1 막부(13a)는 신틸레이터층(12)을 구성하는 복수의 주상 결정(도 10 참조)의 간격으로 파고 들어간다. 이 구성에 의하면, 제1 막부(13a)에 의해서 주상 결정이 보호된다. 그 결과, 다음의 절단 공정에 있어서 주상 결정의 파손을 억제하는 것이 가능하게 된다. 상기의 공정에 의해, 신틸레이터 패널 기체(100)가 얻어진다.

신틸레이터 패널 기체(100)로부터 복수의 신틸레이터 패널(10)을 잘라 낸다. 즉, 신틸레이터 패널 기체(100)를 절단한다. 이 절단에는, 시어(shear) 칼날(상하 2개 칼날, 도 14 및 도 15 참조) 타입의 롤러 컷, 셔링, 천공, 혹은 푸쉬 컷(상부 1개 칼날) 타입(도 5 참조) 등과 같은 절단 공법을 채용해도 된다. 도 3의 (d)부에 도시되는 것처럼, 신틸레이터 패널 기체(100)를 작업대(101) 상에 배치한다. 이 때, 기판 이면(11b)은 작업대(101)와 대면한다. 이 배치에 의하면, 절단 공구(102)는, 신틸레이터층(12)측으로부터 삽입된다.

도 4의 (a)부에 도시되는 것처럼, 제2 막부(13b)를 형성한다. 제2 막부(13b)도 제1 막부(13a)와 마찬가지로, 파릴렌을 채용해도 된다. 패널 측면(10c)은 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)을 포함한다. 이에, 적어도 이들 측면을 덮도록, 제2 막부(13b)를 형성한다. 덧붙여, 제2 막부(13b)는 기판 이면(11b) 상의 제1 막부(13a) 및 신틸레이터 주면(12a) 상의 제1 막부(13a)를 덮고 있어도 된다. 이들 제1 막부(13a) 및 제2 막부(13b)는, 보호막(13)을 구성한다.

도 4의 (b)부에 도시되는 것처럼, 신틸레이터 패널(10)을 미리 준비한 센서 기판(2)에 붙인다. 먼저, 센서 기판(2)상에 접착제(4)를 도포한다. 다음에, 신틸레이터 패널(10)을 접착제(4)에 재치한다. 이 때, 패널 주면(10a)은 센서 기판(2)의 주면(2a)에 대면한다. 그리고, 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)은, 같은 면이므로, 접착제(4)는 각각의 측면 상을 양호하게 유동할 수 있다. 따라서, 접착제(4) 중에 기포가 체류하는 상태를 회피할 수 있다. 그리고, 가열 또는 자외선의 조사 등에 의해 접착제(4)를 경화시킨다. 그리고, 도 4의 (c)부에 도시되는 것처럼, 방습 시트(3)를 설치한다. 이상의 공정에 의해, 방사선 이미지 센서(1)가 얻어진다.

상술한 것처럼, 방사선 이미지 센서(1) 및 신틸레이터 패널(10)을 제조하는 방법에서는, 신틸레이터 패널 기체(100)를 절단하는 공정을 포함한다. 여기서, 신틸레이터 패널 기체(100)의 절단, 및 절단면(즉 패널 측면(10c))에 대해서, 도 5~도 10을 참조하면서 상세하게 설명한다. 덧붙여, 도 6~도 10은 설명의 편의상, 도 1 및 도 2에 도시된 방사선 이미지 센서(1)와는 상하 방향이 반대이다.

신틸레이터층(12)의 옆으로부터 절단 공구(102)를 찔러 넣어 신틸레이터 패널(10)을 절단했을 때, 도 6에 도시되는 것 같은 절단면(패널 측면(10c))이 형성된다. 패널 측면(10c)은 기판 측면(11c)과 신틸레이터 측면(12c)을 포함한다.

이미 말한 것처럼, 신틸레이터 측면(12c)은 기판 측면(11c)에 대략 연속한다. 즉, 신틸레이터 측면(12c)은 기판 측면(11c)에 대해서 대략 같은 면이다. 여기서 「같은 면」이란, 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)을 거시적으로 보았을 경우에, 각각의 면이 동일한 가상 평면 K1에 포함되는 것을 말한다. 덧붙여, 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)은, 후술하는 것처럼, 미시적으로 보면 언더컷, 조면, 버와 같은 미세한 요철 구조를 가지지만, 「같은 면」이라고 규정하는 경우에는 그러한 요철 구조는 무시된다. 또, 「대략 같은 면」이란, 기판 측면(11c)과 신틸레이터 측면(12c)이 완전하게 동일 평면에 포함되어 있지 않아도 되는 것을 의미한다. 예를 들면, 가상 평면 K1을 기준으로 한 소정의 폭이 규정되고, 해당 폭의 내측에 기판 측면(11c)과 신틸레이터 측면(12c)이 들어가 있으면 된다. 환언하면, 「대략 같은 면」이란, 예를 들면, 도 11의 (b)부 및 도 12의 (b)부에 도시되는 것처럼, 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)의 한쪽이 다른 쪽보다도 돌출된 형태가 아닌 것을 의미한다.

기판(11)을 Y방향에서 보면 패널 측면(10c)은, 수직은 아니다. 환언하면, 패널 측면(10c)은 Z방향에 대해서 기울어 있다. 보다 구체적으로는, 패널 측면(10c)을 구성하는 기판 측면(11c)이 Z방향에 대해서 기울어 있다.

더욱 구체적으로는, 기판 이면(11b)과 기판 측면(11c) 사이의 각도 A1은, 90도 미만이다. 환언하면, 각도 A1은 82도 이상이다. 또, 각도 A1은 88도 이하이다. 일례로서, 각도 A1은 85도 전후이다. Z방향과 기판 측면(11c) 사이의 각도 A2는, 0도 보다 크고, 8도 이하이다. 또, 각도 A2는 2도 이상이다. 각도 A1, A2에 의해서 규정되는 기판 측면(11c) 및 신틸레이터 측면(12c)은, 기판(11) 및 신틸레이터층(12)의 중심을 향해 경사져 있다. 각도 A1, A2를 규정할 때, 상술한 「같은 면」과 마찬가지로, 기판 측면(11c) 상에 형성되는 요철 구조는 무시된다. 즉, 각도 A1, A2를 규정할 때, 기판 측면(11c)은 상술한 가상 평면 K1로서 치환해도 된다. 이 경우에는, 각도 A1은 기판 이면(11b)과 미세한 요철 구조를 무시한 가상 평면 K1 사이의 각도이다.

도 7은 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 주면(12a)과 신틸레이터 측면(12c)의 모서리부의 단면을 나타낸다. 즉, 도 7은 도 6의 M2부의 확대도이다. 신틸레이터층(12)의 모서리부에는, 언더컷(12d)(언더컷부)이라고 불리는 곡면 모양의 영역이 형성된다.

신틸레이터 패널 기체(100)를 절단할 때, 절단 공구(102)는 우선 제1 막부(13a)에 갖다 대진다(도 5의 (a)부 참조). 이 때, 절단 공구(102)는 신틸레이터층(12)에 닿아 있지 않다. 그리고, 절단 공구(102)를 더 밀어 넣으면, 절단 공구(102)는 제1 막부(13a)를 약간 눌러 찌부러트리면서 제1 막부(13a)를 절단한다. 이 눌러 찌부림에 의한 내부 응력은, 절단 공구(102)가 도달해 있지 않은 신틸레이터층(12)의 일 부분(12e)에도 도달한다. 그러면, 절단 공구(102)가 신틸레이터층(12)에 도달하기까지 동안에, 내부 응력에 의해서 신틸레이터 주면(12a)에 포함되는 일 부분(12e)을 형성하는 주상 결정이 조금 파괴되어, 결손된다. 이 주상 결정이 결손된 부분이, 언더컷(12d)을 형성한다(도 10 참조).

절단 공구(102)가 신틸레이터층(12)에 도달하면(도 5의 (b)부 참조), 예리한 절단 공구(102)에 의해서 신틸레이터층(12)이 절단된다. 신틸레이터층(12)은 Z방향으로 연장되는 복수의 주상 결정을 포함한다. 그 결과, 절단 공구(102)는 주상 결정의 일부를 파단하면서, 하방으로 이동한다. 이 주상 결정의 파단은 불규칙하게 생길 수 있다. 따라서, 신틸레이터층(12)의 파단면(즉, 신틸레이터 측면(12c))을 미시적으로 보면, 불규칙하게 파단된 복수의 주상 결정에 의해 형성된다. 따라서, 신틸레이터 측면(12c)은 미시적으로는 조면(12ca)이다(도 10 참조). 여기서 말하는 「조면」이란, 예를 들면, 주상 결정의 결락(缺落)이 없고, 주상 결정이 규칙적으로 늘어선 면에 보다도 큰 요철을 가지는 면이라고 말할 수 있다.

도 8에 도시되는 것처럼, 절단 공구(102)에 의한 절단에 있어서, 신틸레이터층(12)의 두께가 비교적 두꺼워지면(예를 들면 200μm 이상), 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 이면(12b)에 있어서, 결절(12f)(결절부)이 생기는 경우가 있다. 이 결절(12f)은 주상 결정의 근원부가 결손된 부분에 의해 형성된다(도 10 참조).

언더컷(12d), 조면(12ca) 및 결절(12f)에는, 절단 후에 마련되는 제2 막부(13b)가 파고 들어간다. 구체적으로는, 제2 막부(13b)는 주상 결정의 결손에 의해서 생기는 미세한 간격으로 파고 들어간다. 따라서, 이 구성에 의하면, 신틸레이터 측면(12c)에 대한 제2 막부(13b)의 밀착성이 향상된다.

또한, 절단 공구(102)는 하방으로 이동하면서, 기판(11)을 절단한다. 기판(11)의 절단 과정의 초기(도 5의 (c)부 참조)에서는, 기판(11)의 두께가 비교적 두껍다. 따라서, 절단 공구(102)를 하방으로 압압하는 힘에 의해서 기판(11)이 부러지는 일 없이, 절단 공구(102)에 의해서 기판(11)이 절단된다. 이 과정에서 형성된 면은, 비교적 매끄러운 전단면이다. 절단 과정의 후기(도 5의 (d)부 참조)에서는, 기판(11)의 두께가 비교적 얇아진다. 따라서, 절단 공구(102)를 하방으로 압압하는 힘에 기판(11)이 견딜 수 없다. 그 결과, 기판(11)은 힘에 의해서 분단된다. 이 과정에서 형성된 면의 표면 상태(도 9 참조, 도 6의 M3부)는, 비교적 거친 조면(11d)(파단면)이다. 조면(11d)의 하단에는 버(11e)가 형성된다. 따라서, 기판 측면(11c)은 절단 공구(102)의 진행 방향을 따라서, 평활면과 조면이 늘어선다. 즉, 기판 측면(11c)에 있어서 신틸레이터층(12)으로부터 먼 영역은, 신틸레이터층(12)에 가까운 영역보다도 면 거칠기가 거칠어진다. 신틸레이터 측면(12c)에 있어서의 조면(12ca)은 기판 측면(11c)에 있어서의 조면(11d)과 연속하지 않는다. 즉, 조면(12ca)과 조면(11d)의 사이에는, 비교적인 매끄러운 기판 측면(11c)의 일부가 존재한다. 또, 버(11e)는, 예를 들면, 기판 측면(11c)에 있어서, 기판 이면(11b) 보다도 돌출된 예리한 부분이다.

이하, 본 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10) 및 방사선 이미지 센서(1)의 작용 효과에 대해 설명한다.

신틸레이터 패널(10)은 기판(11) 및 신틸레이터층(12)을 구비한다. 해당 기판(11)의 기판 측면(11c)은, 조면화된 영역(조면(11d))을 부분적으로 가진다. 이 조면(11d)에 의하면, 기판(11)과 보호막(13)의 접촉 면적이 증가한다. 또, 해당 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c)은, 요철 구조를 포함하는 조면화된 영역인 조면(12ca)을 가진다. 이 조면(12ca)에 의하면, 신틸레이터층(12)과 보호막(13)의 접촉 면적이 증가한다. 보호막(13)의 밀착성은, 접촉 면적이 커지면 높아진다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)은 기판(11)과 보호막(13)의 밀착성, 및 신틸레이터층(12)과 보호막(13)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

조면(12ca)이 포함하는 요철 구조는, 주상 결정이 부분적으로 결손됨으로써 형성된다. 이러한 구성을 가지는 신틸레이터 측면(12c)은, 신틸레이터층(12)과 기판(11)을 가지는 적층 구조물을 절단함으로써 얻어진다. 따라서, 요철 구조를 포함하는 조면(12ca)을 용이하게 형성할 수 있다.

기판 측면(11c)은 기판 이면(11b)과 기판 측면(11c) 사이의 모서리부에 형성된 버(11e)를 포함한다. 이 구성에 의하면, 기판(11)과 보호막(13)의 접촉 면적이 커진다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)은 기판(11)과 보호막(13)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

신틸레이터층(12)은 신틸레이터 이면(12b)과 신틸레이터 측면(12c) 사이의 모서리부에 형성된 결절(12f)을 가진다. 결절(12f)에는 보호막(13)이 충전된다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터층(12)과 보호막(13)의 접촉 면적이 더 커진다. 게다가, 기판(11)과 보호막(13)의 접촉 면적도 더 커진다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)은 보호막(13)과의 밀착성을 더 향상시킬 수 있다.

신틸레이터층(12)은 신틸레이터 주면(12a)과 신틸레이터 측면(12c) 사이의 모서리부에 형성된 언더컷(12d)을 가진다. 언더컷(12d)에는, 보호막(13)이 충전된다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터층(12)과 보호막(13)의 접촉 면적이 한층 더 커진다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)은 보호막(13)과의 밀착성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

방사선 이미지 센서(1)는 신틸레이터 패널(10)을 구비하므로, 신틸레이터층(12)과 보호막(13)의 밀착성이 향상되어, 내습성을 높일 수 있다.

본 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10) 및 방사선 이미지 센서(1)는, 이하와 같은 작용 효과를 달성할 수 있다.

신틸레이터 패널(10)은 기판(11)의 기판 이면(11b)과 기판 측면(11c) 사이의 각도 A1이 90도 미만이다. 이러한 형상은 기판(11)과 신틸레이터층(12)이 적층된 적층 구조물에 대해서, 신틸레이터층(12)측으로부터 절단 공구(102)를 찔러 넣음으로써 형성된다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)의 성형에 절단을 이용하는 것이 가능하다. 그 결과, 신틸레이터 패널(10)을 임의의 형상이나 크기로 성형하는 것이 가능하다.

기판(11)의 기판 측면(11c)과 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c)은 같은 면이며, 기판(11)의 기판 이면(11b)과 기판 측면(11c) 사이의 각도 A1이 90도 미만이다. 기판(11)의 기판 측면(11c)은 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c) 보다도 외측으로 돌출된다. 환언하면, 기판(11)은 신틸레이터층(12)보다 외측에 존재하는 부분을 가진다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c)이, 기판(11)의 기판 측면(11c)에 의해서 보호된다.

도 11의 (a)부는 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10)을 나타내고, 도 11의 (b)부는 비교예에 따른 신틸레이터 패널(200)을 나타낸다. 도 11의 (b)부에 의하면, 신틸레이터층(202)의 측면(202c)의 일부(202d)가 기판(201)의 기판 측면(201c)보다 돌출되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 예를 들면, 평판(210)에 대해서 신틸레이터 패널(200)이 상대적으로 가까워졌을 때, 신틸레이터층(202)의 일부(202d) 상의 보호막(213)이 처음에 맞닿는다. 맞닿음에 의한 내부 응력은, 신틸레이터층(202)의 돌출된 일부(202d)에 작용하므로, 신틸레이터층(202)이 데미지를 받기 쉽다. 한편, 도 11의 (a)부에 의하면, 평판(210)에 대해서 신틸레이터 패널(10)이 상대적으로 가까워졌을 때, 기판(11)의 기판 측면(11c) 상의 보호막(13)이 처음에 맞닿는다. 따라서, 기판 측면(11c) 상의 보호막(13)이 신틸레이터 측면(12c) 상의 보호막(13)보다도 먼저 맞닿는다. 그 결과, 충돌에 의한 신틸레이터층(12)으로의 데미지를 경감시킬 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10)의 경우에는, 핸들링시에 있어서의 신틸레이터 측면(12c)으로의 충격에 의한 파손이 억제된다.

기판(11)의 기판 측면(11c)과 신틸레이터층(12)의 신틸레이터 측면(12c)은 서로 같은 면이다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)을 다른 부품에 접착제(4)에 의해서 접합할 때, 접착제(4)의 흐름이 양호하게 된다. 그 결과, 기포 군집의 발생이 억제된다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)에 의하면, 광 검출 기판과의 접합 작업을 용이하게 행할 수 있다.

도 12의 (a)부는 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10)을 나타내고, 도 12의 (b)부는 비교예에 따른 신틸레이터 패널(300)을 나타낸다. 도 12의 (b)부에 의하면, 신틸레이터층(301)의 측면(301c)과 기판(302)의 측면(302c)이 같은 면이 아니다. 이 경우에는, 센서 기판(310)과 신틸레이터층(301)과 기판(302)에 둘러싸인 영역이 형성된다. 그리고, 신틸레이터 패널(300)을 센서 기판(310)에 접착할 때, 접착제(304)는 해당 영역에 남겨지는 경향에 있다. 그 결과, 접착제(304)가 포함하는 기포(320)가 신틸레이터층(301)과 기판(302) 사이의 모서리부에 체류하기 쉬워진다. 이러한 체류가 예상되는 경우에는, 탈기(degassing) 등의 처리를 행하는 것이 검토된다. 한편, 도 12의 (a)부에 도시되는 신틸레이터 패널(10)에는, 비교예의 신틸레이터 패널(300)이 가지는 것 같은 영역이 형성되지 않는다. 즉, 접착제(4)가 소정의 영역에 그대로 남겨지는 일이 없다. 따라서, 신틸레이터 패널(10)과 센서 기판(2)의 접착 작업성을 향상시킬 수 있다.

신틸레이터 패널(10)을 구비하는 방사선 이미지 센서(1)에 의하면, 신틸레이터 패널(10)을 센서 기판(2)에 접착시키는 작업을 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 방사선 이미지 센서(1)는, 용이하게 조립될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 있어서 설명했지만, 상기 실시 형태로 한정되는 일 없이 다양한 형태로 실시된다.

예를 들면, 상기 실시 형태에 따른 신틸레이터 패널(10)은, 기판(11) 상에 신틸레이터층(12)이 형성되어 있었다. 즉, 신틸레이터 이면(12b)은 기판 주면(11a)에 직접 접해 있었다. 신틸레이터 패널(10)은 이러한 구성으로 한정되지 않는다.

도 13의 (a)부에 도시되는 것처럼, 방사선 이미지 센서(1A)가 구비하는 신틸레이터 패널(10A)은, 기판(11A) 및 신틸레이터층(12)에 더하여, 추가로 다른 기능을 가지는 추가층을 구비해도 된다. 추가층의 예시로서, 기판(11A)과 신틸레이터층(12)의 사이에 형성된 배리어층(16)이 있다. 이 구성에 의하면, 신틸레이터 패널(10A)은 기판(11A), 배리어층(16) 및 신틸레이터층(12)이 이 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 즉, 신틸레이터층(12)은 배리어층(16)을 통해서 기판 주면(11a) 상에 형성된다.

배리어층(16)은, 예를 들면 TlI(요오드화 탈륨)을 주성분으로 하는 층이다. 예를 들면, 배리어층(16)의 TlI 함유량은, 90% 이상 100% 이하여도 된다. 환언하면, 배리어층(16)에 있어서의 TlI 함유량이 90% 이상인 경우에, 배리어층(16)은 TlI을 주성분으로 하는 것이라고 해도 된다. 배리어층(16)은 수분을 통과시키기 어려운 성질을 가진다. 예를 들면, 기판(11A)측으로부터 수분이 침투했을 때, 해당 수분은 배리어층(16)에 의해서 신틸레이터층(12)으로의 이동이 방해될 수 있다. 따라서, 배리어층(16)을 가지는 신틸레이터 패널(10A)에 의하면, 신틸레이터층(12)을 구성하는 주상 결정이 수분에 의해서 조해되는 것을 억제할 수 있다.

이러한 구성은, 기판(11A)이 수분을 투과시키기 쉬운 유기층을 가지는 경우에, 특히 유효하다. 여기서 말하는 유기층을 가지는 기판이란, 유기 재료와는 다른 재료(금속, 카본, 유리 등)에 의한 기체(11m)와, 유기 재료(크실릴렌계 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등)에 의한 유기층(11r)에 의해 구성된 기판(11A)이어도 된다. 또, 도 13의 (b)부에 도시되는 것처럼, 유기층을 가지는 기판이란, 유기 재료(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리이미드 등)에 의한 기체(11s)에 의해서 구성된 기판(11B)이어도 된다.

신틸레이터 패널(10)의 기판에는, 소정의 광 기능을 부여해도 된다. 구체적으로는, 기판에는 광 흡수성, 광 투과성 혹은 광 반사성과 같은 기능을 선택적으로 부여해도 된다. 예를 들면, 기판에 광 반사성을 부여하는 경우에는, 기판의 주재료인 PET에, 반사 안료로서의 이산화 티탄, 알루미나, 산화 이트륨, 산화 지르코늄을 첨가한다. 또, 기판에 광 반사성을 부여하는 경우의 다른 예로서, PET를 주재료로 하는 기체 상에 상술한 반사 안료와 바인더 수지를 포함하는 광 반사층을 형성해도 된다.

도 14에 도시되는 것처럼, 신틸레이터 패널 기체(100)의 절단에는, 상술한 것처럼 시어 칼날 컷(상하 2개 칼날) 타입을 채용해도 된다. 이 타입은, 상부 칼날(103)과 하부 칼날(104)을 이용한다. 도 15의 (a)부, (b)부 및 (c)부에 도시되는 것처럼, 먼저, 신틸레이터 패널 기체(100)를 하부 칼날(104) 상에 배치한다. 정확하게는, 하부 칼날(104)에 있어서의 칼날부는, 모서리부이다. 신틸레이터 패널 기체(100)는 모서리부를 덮도록 배치된다(도 15의 (a)부 참조). 다음에, 상부 칼날(103)을 신틸레이터층(12)측으로부터 찔러 넣는다(도 15의 (a)부 및 (b) 참조). 그리고, 상부 칼날(103)이 하부 칼날(104)의 모서리부에 도달하면, 신틸레이터 패널 기체(100)가 절단된다(도 15의 (c)부 참조).

1…방사선 이미지 센서 2…센서 기판(광 검출 기판)
2a…주면 2b…이면
2c…측면 2d…광전 변환 소자
3…방습 시트 3a…주변부
4…접착제 10, 10A…신틸레이터 패널
10a…패널 주면 10b…패널 이면
10c…패널 측면 11, 11A…기판(기판부)
11a…기판 주면(제1 주면) 11b…기판 이면(제1 이면)
11c…기판 측면(제1 측면) 11d…조면
11e…버 11s…기체
11r…유기층 11B…기판
11m…기체 12…신틸레이터층(신틸레이터층부)
12a…신틸레이터 주면(제2 주면) 12b…신틸레이터 이면(제2 이면)
12c…신틸레이터 측면(제2 측면) 12ca…조면
12d…언더컷(언더컷부) 12f…결절(결절부)
13…보호막 13a…제1 막부
13b…제2 막부 16…배리어층
100…신틸레이터 패널 기체 101…작업대
102…절단 공구 A1, A2…각도
K1…가상 평면 R…방사선

Claims (8)

1. 제1 방향과 교차함과 아울러 서로 대향하는 제1 주면 및 제1 이면과, 상기 제1 주면 및 상기 제1 이면을 연결하도록 연장되는 제1 측면을 가지는 기판부와,
   상기 제1 방향으로 연장되는 복수의 주상 결정에 의해 형성되고, 상기 주상 결정의 일단으로서 상기 제1 주면과 대면하는 근원부를 포함하여 형성되는 제2 이면과, 상기 주상 결정의 타단인 선단부를 포함하여 형성되는 제2 주면과, 상기 제2 주면과 상기 제2 이면을 연결하도록 연장되는 제2 측면을 가지는 신틸레이터층부와,
   상기 기판부의 상기 제1 이면 및 상기 제1 측면, 및 상기 신틸레이터층부의 상기 제2 주면 및 상기 제2 측면을 덮는 보호막을 구비하고,
   상기 제1 측면은 조면화된 영역을 부분적으로 가지고,
   상기 제2 측면은 요철 구조를 포함하는 조면화된 영역을 가지고,
   상기 보호막은 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면의 조면화된 영역을 덮도록 상기 제2 측면에 대해서 밀착되는,
   신틸레이터 패널.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 조면화된 영역이 포함하는 상기 요철 구조는, 상기 주상 결정이 부분적으로 결손됨으로써 형성되는,
   신틸레이터 패널.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 측면은 상기 제1 이면과 상기 제1 측면 사이의 모서리부에 형성된 버를 포함하는,
   신틸레이터 패널.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신틸레이터층은 상기 제2 이면과 상기 제2 측면 사이의 모서리부에 형성된 결절부를 가지고,
   상기 결절부에는 상기 보호막이 충전되어 있는,
   신틸레이터 패널.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신틸레이터층은 상기 제2 주면과 상기 제2 측면 사이의 모서리부에 형성된 언더컷부를 가지고,
   상기 언더컷부에는, 상기 보호막이 충전되어 있는,
   신틸레이터 패널.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신틸레이터층부의 상기 제2 이면은, 상기 기판부의 상기 제1 주면에 접해 있는,
   신틸레이터 패널.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판부에 있어서의 상기 제1 주면 및 상기 신틸레이터층부에 있어서의 상기 제2 이면의 각각에 접하도록 형성된 배리어층을 추가로 구비하고,
   상기 배리어층은 요오드화 탈륨에 의해 형성되고,
   상기 신틸레이터층부는 요오드화 세슘을 주성분으로 하는 재료에 의해 형성되는,
   신틸레이터 패널.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널로서, 입사된 방사선에 따른 신틸레이션광을 발산하는 상기 신틸레이터 패널과,
   상기 신틸레이터 패널에 대해서 대면하여, 상기 신틸레이션광을 검출하는 광 검출 기판을 구비하는,
   방사선 검출기.
   

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