WO2002023220A1

WO2002023220A1 - Panneau de scintillateur, capteur d'images radiographiques et procedes de production

Info

Publication number: WO2002023220A1
Application number: PCT/JP2001/007885
Authority: WO
Inventors: Takuya Homme
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2002-03-21
Also published as: US7141803B2; JPWO2002023220A1; AU2001284525A1; USRE42281E1; US20030160185A1; JP5031172B2

Description

明細書

シンチレ一夕パネル、放射線イメージセンサおよびそれらの製造方法技術分野

本発明は、'医療用の放射線撮影等に用いられるシンチレ一夕パネルとこのシンチレ一夕パネルと撮像素子とを組み合わせた放射線イメージセンサおよびそれらの製造方法に関する。

背景技術

放射線を電気信号に変換し信号の電気的な処理を可能にする放射線イメージセンサは、医療や工業用として広く利用されている。取得した電気信号は電気的に処理してモニタ上に表示することが可能である。このような放射線イメージセンサの代表的なものとして、放射線を光に変換するシンチレ一夕材料を使用した放射線イメージセンサがある。この放射線イメージセンサでは、変換された光をさらに電気信号に変換するための撮像素子が組み合わされている。撮像素子には例えば MO S型のイメージセンサなどが使用される。医療分野あるいは非破壊検査 (そのうち、特にマイクロフォーカス X線源等を用いる検査）においては放射線の照射線量が限られるため、限られた照射線量でも高い光出力を出せる感度の高い放射線イメージセンサが望まれている。

図 1 6は、 WO 9 9 / 6 6 3 4 5号公報（以下、従来技術 1と呼ぶ。）に記載されている放射線ィメージセンサの縦断面図である。この放射線ィメージセンサ 9 2は、基板 9 5と、基板 9 5上に形成された光反射膜 9 6と、光反射膜 9 6上に形成されたシンチレ一夕 1 0とから構成されるシンチレ一夕パネル 9 1に対し、撮像素子 2 0がシンチレ一夕 1 0に対向配置された状態で組み合わされて形成されている。放射線 3 0は基板 9 5側より入射して光反射膜 9 6を通過し、シンチレ一夕 1 0で光に変換される。変換された光は撮像素子 2 0により受光され電気信号へ変換される。光反射膜 9 6はシンチレ一夕 1 0で発生した光を反射してシンチレ一夕 1 0側へと返し、撮像素子 2 0の受光部に入射する光の量を増加させるという機能を有する。光反射膜 9 6には、主にアルミニウムなどの金属膜が使用される。

図 1 7は、特開平 5— 1 9 6 7 4 2 ^報（以下、従来技術 2と呼ぶ。）に記載されている放射線ィメ一ジング装置の縦断面図である。この放射線ィメ一ジング装置 9 3は、基板 9 4と、基板 9 4上に配置された撮像素子としての光検出器 9 8 と、光検出器 9 8上に形成されたシンチレ一夕 1 0と、シンチレ一夕 1 0上に設けられた薄膜 9 7と、薄膜 9 7上に形成された光反射膜 9 0と、光反射膜 9 0上に形成された水分シール層 9 9とを備えている。放射線 3 0は水分シール層 9 9 側より入射する。シンチレ一夕 1 0を固定支持する基体として光検出器 9 8が使用され、光反射膜 9 0は薄膜 9 7を介してシンチレ一夕 1 0の上に形成されている点で、配置構成は、従来技術 1とは大きく異なる。薄膜 9 7は、有機材料又は無機材料からなり、シンチレ一夕 1 0上の凹凸を吸収し光反射膜 9 0の反射率を均一にする。光反射膜 9 0として、互いに光屈折率が異なる T i 0₂及び S i 0₂ などから構成される誘電体多層膜を使用してもよいことが記されている。

発明の開示

このような従来の放射線イメージセンサには、次のような問題があった。従来技術 1では光反射膜 9 6として金属膜が使用されるが、この金属膜 9 6はシンチレー夕 1 0と反応して腐食することが多い。特にシンチレ一夕 1 0として C s I ( T 1 ) を使用した場合にはこの腐食は顕著であった。

従来技術 2では光反射膜 9 0として誘電体多層膜が使用されているが、シンチレー夕 1 0は一本の径が数〃 m〜数十/ zm程度の微小な柱状結晶が複数林立した構造であるため表面に微細な凹凸が存在するが、こうした凹凸面上に誘電体多層膜 9 0を直接形成することは困難なため、この凹凸を平坦化するための薄膜 9 7 を介在させている。誘電体多層膜 9 0を高反射率を備えた状態で形成するには、それが形成される基体を 3 0 0 °C程度に加熱して蒸着する必要があるが、この薄膜 9 7が有機膜の場合には、高温をかけること自体困難である。 3 0 0 °C以下の温度で多層膜を形成することも可能であるが、形成される膜厚の制御が難しいうえ、誘電体多層膜 9 0が着色した状態で形成されてしまうといった不具合が生じ、反射率が下がり、光出力が低下する結果になる。また、無機膜で薄膜 9 7を形成しょうとしても、無機膜ではシンチレ一夕上に多層膜を形成するための平坦な面を形成することが困難で、その結果、誘電体多層膜の表面（反射面）に凹凸が生じて高い反射率を持たせることができない。

そこで本発明は、耐腐食性に優れると共に高い光出力を出せるシンチレ一タパネル、放射線イメージセンサおよびそれらの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るシンチレ一夕パネルは、耐熱性の光透過基板と、この基板上に堆積された誘電体多層膜ミラーと、誘電体多層膜ミラー上に柱状構造を成して複数配列して堆積され、入射された放射線を光に変換して発生させるシンチレ一夕と、少なくともこのシンチレ一夕を被覆する保護膜と、基板の誘電体多層膜ミラーとの界面および/または誘電体多層膜ミラーの反対面に設けられ、誘電体多層膜ミラーから基板への光の入射、あるいは、誘電体多層膜ミラーから基板へ入射した光の基板の誘電体多層膜ミラー形成面と反対の面における反射を抑制する光入反射抑制膜と、を備えていることを特徴とする。

このようなシンチレ一夕パネルによれば、耐熱性基板上に高温で誘電体多層膜ミラ一を形成することができるので、良好な反射特性を有する誘電体多層膜ミラ一を実現することができ、光出力を向上させることができる。誘電体多層膜ミラ —はシンチレ一夕と反応することがなく、耐腐食性にも優れる。さらに、誘電体多層膜ミラ一はその特性上わずかに光を透過するが、本発明では、光透過性の基板のいずれかの表面に光入反射抑制膜を設けることによって、誘電体多層膜ミラ —を抜けて基板内部で散乱して入射位置とは別の位置からシンチレ一夕に再入射する迷光の発生を抑制することができ、シンチレ一夕パネルの解像度や SZN比の劣化を抑制することができる。基板をガラス基板とすると、薄くて橈むことがない基板が実現され、特性の良好なシンチレ一夕パネルが得られる。

この光入反射抑制膜は、（1)基板の誘電体多層膜ミラーの形成面と反対の面に配置され、基板を通過した光を吸収する光吸収膜か、（2)基板の誘電体多層膜ミラ一との界面に形成され、誘電体多層膜ミラ一を通過した光を吸収する光吸収膜か、 (3)基板の誘電体多層膜ミラーとの界面に形成され、誘電体多層膜ミラーを通過した光を誘電体多層膜ミラ一側へと反射する光反射膜であることが好ましい。この光吸収膜としては、例えば、ブラックアルミニウムやカーボン粒子を含有するポリイミドがあり、光反射膜としてほ例えば、アルミニウム膜等の金属膜がある。さらに、シンチレ一夕と誘電体多層膜との間に剥離防止層を備えているとシンチレ一夕の密着性を向上させることができ、好ましい。

シンチレ一夕は、 C s I又は N a Iを主成分とすることが変換効率が良く好ましい。あるいは、シンチレ一夕は輝尽性蛍光体であってもよい。この場合には、放射線画像を一時的に蓄積することが可能となる。

一方、本発明に係る放射線イメージセンサは、上記いずれかのシンチレ一夕パネルと、そのシンチレ一夕に対向して配置されシンチレ一夕により発生した光を電気信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。

これにより、上記の特徴を有するシンチレ一夕パネルを備えた放射線イメージセンサが実現され、このシンチレ一夕パネルにより生成された光を電気的に処理して、モニタなどで表示することが可能となる。

また、シンチレ一夕の反対面に光吸収膜を備える本発明に係るシンチレ一タパネルと、このシンチレ一夕パネルのシンチレ一夕に対向して配置されシンチレ一夕により発生した光を電気信号に変換する撮像素子と、これら撮像素子とシンチレ一夕パネルを被覆するとともに光吸収膜に圧接して固定されているハウジングと、を備えていてもよい。

このような放射線ィメージセンサによれば、ハウジングにより放射線ィメージセンサは保護される。またハウジングを遮光性材質で形成すれば、外乱光が放射線イメージセンサに入射するのを効果的に抑制できる。さらに、ハウジングが光吸収膜に圧接した状態に設けられるため、シンチレー夕パネルが撮像素子に密着する。これにより、シンチレ一夕で発生した光を撮像素子で認識する際、光漏れ、クロストークなどの発生が防止される。

ここで、光吸収膜を弾性体で形成すると、シンチレ一夕の撮像素子への密着がより確実になって好ましい。

一方、本発明に係るシンチレ一夕パネルの製造方法は、耐熱性の光透過基板を用意し、この基板上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラーを形成し、誘電体多層膜ミラ一上に放射線を光に変換するシンチレ一夕の柱状構造を堆積させ、基板のシンチレ一夕形成面と反対の面に光反射防止膜を形成し、少なくともシンチレ一夕を保護膜で被覆する、工程を備えることを特徴とする。

あるいは、耐熱性の光透過基板を用意し、この基板上に光透過を抑制する光透過抑制膜を形成し、光透過抑制膜上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラ一を形成し、誘電体多層膜ミラ一上に放射線を光に変換するシンチレ一夕の柱状構造を堆積させ、少なくともシンチレ一夕を保護膜で被覆する、工程を備えることを特徴とする。

これらの製造方法により上述の本発明に係るシンチレ一タパネルを効率よく製造することができる。

さらに得られたシンチレ一夕パネルのシンチレ一夕に対向して撮像素子を配置することで本発明に係る放射線イメージセンサを製造できる。また、シンチレ一夕パネルをハウジングで被覆する工程をさらに備えていてもよい。

あるいは、耐熱性の光透過基板を用意し、この基板上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラーを形成し、誘電体多層膜ミラー上に放射線を光に変換するシンチレ一夕の柱状構造を堆積させ、少なくともシンチレ一夕を保護膜で被覆してシンチレ一夕パネルを作成し、シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕に対向して撮像素子を、シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕形成面と反対の面に弾性体からなる光反射防止部材をそれそれ配置してハウジング内に収容する、工程を備えるものでもよい。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 1の実施形態の縦断面図である。図 2 A〜図 2 Fは、図 1のシンチレ一夕パネルの製造方法を示す縦断面図である。

図 3は、図 1のシンチレ一夕パネルを用いた放射線イメージセンサの縦断面図であり、図 4はその動作を示す拡大断面図である。

図 5は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 2の実施形態の縦断面図であり、図 6はその使用法を説明する図である。

図 7、図 8は、本発明に係る放射線イメージセンサの第 2、第 3の実施形態をそれぞれ示す縦断面図である。

図 9は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 3の実施形態を示す縦断面図であり、図 1 0 A〜図 1 0 Fは、その製造方法を説明する縦断面図であり、図 1 1 は、それを利用した本発明に係る放射線イメージセンサの第 4の実施形態を示す縦断面図であり、図 1 2はその動作を説明する拡大断面図である。

図 1 3は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 4の実施形態の縦断面図であり、図 1 4は、それを利用した本発明に係る放射線イメージセンサの第 5の実施形態を示す縦断面図であり、図 1 5はその動作を説明する拡大断面図である。図 1 6、図 1 7は、従来型の放射線イメージセンサを示す縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。図 1は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 1の実施形態の縦断面図である。シンチレ一夕パネル 1は、放射線 3 0が入射されるパイレックスガラス基板 5と、パイレックスガラス基板 5上（放射線入射面とは反対の面）に形成された誘電体多層膜ミラ一 6と、誘電体多層膜ミラ一 6上に形成され、パイレックスガラス基板 5に入射され誘電体多層膜ミラー 6を通過した放射線 3 0を光に変換して発生させるシンチレ一夕 1 0とを備えている。シンチレ一夕は一本の径が数 m〜数十〃 m程度の微小な柱状結晶が複数林立した構造である。シンチレ一夕 1 0には例えば、 T 1 ド一プの C s Iが使用されている。シンチレ一夕にはこのほか N a I等、各種の放射線により可視光、紫外光、赤外光等を放射する蛍光体を使用することができる。パイレックスガラス基板 5の放射線入射面上には光吸収膜としてのブラヅクアルミニウム 7が設けられ、シンチレ一夕 1 0で発生し誘電体多層膜ミラー 6及びパイレックスガラス基板 5を透過した光を吸収する。この点については後に詳述する。これら全体は保護膜としてのポリパラキシリレン膜 1 2で被覆され、シンチレ一夕パネル 1が形成されている。なお、パイレックスガラス基板 5と誘電体多層膜ミラ一 6との間には、 S i Nのような薄い層が設けられてもよい。この薄い層は、ガラス基板表面を均一な清浄表面とすることに役に立つ。このシンチレ一夕パネル 1では、シンチレ一夕 1 0を柱状結晶として蒸着形成するための基板としてパイレックスガラスを使用しているため、基板が薄く形成されていると共に撓みの発生が防止されている。このように薄く形成されているため、その分だけ放射線に対する感度が高くなつている。また、基板に撓みが生じないため、シンチレ一夕パネル 1に撮像素子 2 0を取り付ける際など、製造時の取り扱いが容易になっている。

また、誘電体多層膜ミラ一 6は、互いに光屈折率が異なる T i 0₂と S i〇₂とが交互に複数回繰り返して積層された多層膜であり、シンチレ一夕 1 0で発生した光を反射し光出力を増幅する光反射膜として作用する。この誘電体多層膜ミラー6は耐熱性を有するパイレックスガラス基板 5上に形成されるため、 3 0 0 °C 近い高温での蒸着が可能で、これにより反射率の高い状態に形成されている。また、誘電体多層膜は耐腐食性に優れるため、金属膜のようにシンチレ一夕 1 0と反応して腐食するということがない。なお、誘電体多層膜ミラ一 6とシンチレ一夕 1 0との間には、シンチレ一夕 1 0が誘電体多層膜ミラ一 6から剥離するのを防止する剥離防止層として、ポリイミド層が設けられてもよい。

次に、このシンチレ一夕パネル 1の製造工程について述べる。まず、 2 0 c m 角 0. 5 mm厚のパイレックスガラス基板 5を準備し（図 2 A参照)、このパイレヅクス基板 5上に T i 0₂6い 6 ₃··· 6 _{4 1}及び S i 0₂6 ₂、 6 ₄··· 6 _{4 2}を真空蒸着法で交互に繰り返し積層し（図 2 Β、図 2 C参照)、合計 4 2層（合計約 4〃m) からなる誘電体多層膜ミラー 6を成膜する（図 2 D参照)。その後、誘電体多層膜ミラ一 6上に、シンチレ一夕 1 0として厚さ 3 0 0 /mの C s Iの膜を蒸着法により形成する（図 2 E参照)。そして、 C sェ表面の異物、異常成長部を平坦にするため、 C s I表面にガラス板をのせ、 1気圧の力で圧力をかける。パイレックスガラス基板 5の放射線入射面には、光吸収膜としてブラックアルミニウム 7をアルゴンガス中で蒸着する（図 2 F参照)。最後に、 C V D法により、保護膜として厚さ 1 0 mのポリパラキシリレン膜 1 2を形成して全体を覆い、図 1に示されるシンチレ一夕パネル 1が形成される。

図 3は、本発明に係る放射線ィメージセンサの第 1の実施形態の縦断面図である。この放射線イメージセンサ 2は、図 1に示されたシンチレ一夕パネル 1のシンチレ一夕 1 0に対して、撮像素子 2 0を対向配置した状態で組み合わせることで構成されている。撮像素子 2 0はシンチレ一夕 1 0により発生した光を電気信号に変換するものである。撮像素子 2 0としては、例えば、 2次元的に配列された S iフォトダイオードを有する M O S型のイメージセンサが使用される。

図 4は、この放射線イメージセンサ 2の動作を説明する拡大断面図である。被写体 3 2によって遮光されないあるいは透過した放射線 3 0は、ポリパラキシリレン膜 1 2、ブラヅクアルミニウム 7、パイレックスガラス基板 5、誘電体多層膜ミラ一 6を通過してシンチレ一夕 1 0へ入射する。シンチレ一夕 1 0は入射した放射線 3 0を光へ変換し放射する。シンチレ一夕 1 0から放射された光のうち、撮像素子側へとは向かわず誘電体多層膜ミラ一 6側へと向かう成分は、誘電体多層膜ミラ一 6により反射されシンチレ一夕 1 0へと返され、最終的に撮像素子 2 0へと向かい受光される。撮像素子 2 0は受光した光画像情報を電気信号へと変換して出力する。出力された電気信号は画像信号としてモニタなどに送られ、表示される。前述したように、本実施形態では、誘電体多層膜ミラ一 6が高反射率をもっため、この誘電体多層膜ミラ一 6が使用されたシンチレ一夕パネル 1及び放射線ィメージセンサ 2は高い光出力を有する。

しかしながら、誘電体多層膜ミラ一 6の光反射率は 1 0 0 %ではないため、シンチレ一夕 1 0で発生した光で誘電体多層膜ミラ一 6側へと向かう光の成分のうち、数％は誘電体多層膜ミラ一 6を透過してしまう。パイレックスガラス基板 5 も光透過性であるので、誘電体多層膜ミラ一 6を透過した光はパイレックスガラス基板 5を通過する。本実施形態によるシンチレ一夕パネル 1では、パイレックスガラス基板 5の放射線入射面（誘電体多層膜ミラ一 6とは反対の面）に光吸収膜としてのブラックアルミニウム 7が形成されているため、透過光はこのブラックアルミニウム 7で吸収されるため、放射線入射面で反射して誘電体多層膜ミラ —6側へと戻ることがない。すなわち、パイレックスガラス基板 5に入射した光がパイレックスガラス基板 5の放射線入射面で反射した後に撮像素子 2 0へ入射したり、パイレックスガラス基板 5に入射した光がパイレックスガラス基板 5を通過し、ハウジング 2 5内で反射を繰り返した後、最終的に撮像素子 2 0へ入射し、シンチレ一夕 1 0から直接撮像素子 2 0に入射する光と比べて拡がってしまうことがない。結果として、得られる放射線画像のコントラストを低下させて光出力に悪影響を及ぼしたり、擬似信号を発生することがないシンチレ一夕パネル 1が実現されている。

上述したように、シンチレ一夕パネル 1の基板としてガラス'を使用すると、薄くかつ橈まないシンチレ一夕パネルが形成できるという利点がある。また、光反射膜として誘電体多層膜を使用すると、耐腐食性に優れかつ高反射率を備えた光反射膜を形成できるという利点がある。これら双方を取り入れたシンチレ一夕パネルを形成した場合、コントラストを低下させる要因となる透過光が発生するが、本実施形態では、さらに光吸収膜（本実施形態ではブラックアルミニウム 7 ) を設けることによりこの透過光を吸収させ、これら双方の利点を生かし、かつ不具合を解消している。

解像度を劣化させる要因となる迷光を抑制するためには、光吸収膜 7に代えて、出射面での反射を抑制する反射防止膜を配置してもよい。この反射防止膜は、外部から反射防止膜へ入射しょうとする光に対しては反射膜あるいは吸収膜として機能することが好ましい。

本発明に係る放射線ィメ一ジセンサ 2のコントラスト比を評価するため、本発明の実施例としてのサンプル 2個（実施例 1、 2と呼ぶ。）と、従来型の放射線ィメ一ジセンサとしてのサンプル 1個（比較例 1と呼ぶ。）をそれそれ構成を変えて作成した。いずれのサンプルもパイレックスガラス製の基板に誘電体多層膜の光反射膜を設け、 C s Iからなるシンチレ一夕を堆積して、ポリパラキシリレン膜を保護膜として設けたものであり、撮像素子は C—M O Sを使用した。違いは、比較例 1が光吸収膜を有しないのに対し、実施例 1は、ブラックアルミニウムの光吸収膜を、実施例 2は暗色系モルトプレインの光吸収膜を有している点である。コントラスト比を測定するための試験として、直径 3 c m、厚さ 0. 5 mmの鉛製の被写体をバイレヅクスガラス基板 5上に配置して放射線を照射し、鉛で隠れた部分及び放射線に露呈している部分に対し、放射線ィメージセンサ 2が取得した信号値をそれぞれの場合について測定し、比率として算出した。比較例 1を 1 0 0とした時の実施例 1、 2のコントラスト比はいずれも 1 1 0であり、比較例 1よりも明瞭な像が取得できることが確認された。

図 5は、本発明に係るシンチレー夕パネルの第 2の実施形態を示す縦断面図である。このシンチレ一夕パネル 1 aは、図 1に示される第 1の実施形態のシンチレー夕パネル 1とほぼ同様の構成を有する。ただし、可視光から紫外線域までの光に対して高い反射率を有する T a ₂ 0 ₅Z S i 0 ₂を積層した誘電体多層膜ミラ一 6 aを使用している点と、 C s B r ： E u等のいわゆる輝尽性蛍光体をシンチレー夕 1 0 aとして使用している点が相違する。

このシンチレ一夕パネル 1 aは、図 1に示されるシンチレ一夕パネル 1と異なり、シンチレ一夕 1 0 a側から放射線 3 0を照射して使用する。こうして入射する放射線によってシンチレ一夕 1 0 aは励起される。その後、図 6に示されるように、 H e— N eレーザビーム 3 4をシンチレ一夕 1 0 aにスキャン照射することで、照射された放射線 3 0量に応じた光がシンチレ一夕 1 0 aから放射される。この放射される光を光検出器 2 2により検出して電気信号に変換することで、放射線画像に相当する画像信号を取り出すことができる。

このようにシンチレ一夕 6 aとして輝尽性蛍光体を使用することで、放射線ィメ一ジを一時的に蓄積し、レーザビーム走査によってこれを読み出すことで、大面積の撮像素子を用意する必要がなくなり、胸部撮影などの大面積の放射線画像取得が容易になる。

輝尽性蛍光体としては、上記の C s B r ： E 11のほか、日本特許第 3 1 3 0 6 3 3号公報に開示されているような各種の蛍光体を利用することができる。また、誘電体多層膜ミラ一としては、第 1の実施形態に用いた T i 0₂/ S i 0₂積層体や H F〇₂Z S i〇₂積層体等を使用することができる。

図 7は、本発明に係る放射線ィメージセンサの第 2の実施形態を示す縦断面図である。この放射線イメージセンサ 2 aは、図 3に示される放射線イメージセンサ 2を、駆動、読み出し回路を有する制御装置 2 4とともにセンサ基板 2 2上に載置し、ハウジング 2 5内に収容したものであり、センサ 2は、一対の固定ジグ 2 3によりセンサ基板 2 2に固定されている。

2 5は、放射線透過性を有し、センサ 2を保護、遮光する。また、固定ジグ 2 3とハウジング 2 5の協働により、シンチレ一夕パネル 1は撮像素子 2 0に対し密着するため、シンチレ一夕 1 0で発生した光を撮像素子 2 0で認、識する際、光漏れ、クロストークなどが発生するのを防止することができる。なお、ハウジング 2 5は、センサ基板 2 2を含まず放射線イメージセンサ 2のみを被覆するものであってもよい。

ちなみに、特開平 1 1— 1 6 0 4 4 2には、弾性体の押圧力により蛍光体が C C D素子の受光面に固定される X線画像検出器が開示されているが、この弾性体は蛍光体を C C D素子に押圧する作用にとどまり本発明のような光吸収性を有するものではない。

図 8は、本発明に係る放射線イメージセンサの第 3の実施形態の縦断面図である。この放射線イメージセンサ 2 bのシンチレ一夕パネル 1 bは、本発明に係るシンチレ一夕パネル 1と異なり、シンチレ一夕パネル 1 b自体には光吸収膜 7が設けられていない。その代わりとして、シンチレ一夕パネル 1 bのポリパラキシリレン膜 1 2によりコートされたパイレックスガラス基板 5の放射線入射面と、とハウジング 2 5との間に弾性体である暗色系のモルトプレイン 1 7が配置されている。モルトプレイン 1 7の代わりに黒色のスポンジを使用してもよい。ハウジング 2 5はモルトプレイン 1 7に対し圧接した状態に設けられている。

モルトプレイン 1 7は弾性体であるため、ハウジング 2 5の作用によりシンチレー夕パネル 1は撮像素子 2 0に対してより押圧される。これにより、シンチレ —夕パネル 1は撮像素子 2 0に対しより密着するため、シンチレ一夕 1 0で発生した光を撮像素子 2 0で認識する際、光漏れ、クロストークなどが発生するのをさらに防止することができる。なお、弾性体としての光吸収部材 1 7は、ガラス基板 5に当接し押圧しているため、力が均等に加わりやすいという効果もある。図 9は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 3の実施形態の縦断面図である。このシンチレ一夕パネル 1 は、パイレックスガラス基板 5と、誘電体多層膜ミラ一 6と、シンチレ一夕 1 0と、ポリパラキシリレン膜 1 2とを備えている点は、図 1に示されるシンチレ一夕パネル 1と同一であるが、基板 5の放射線入射側に光吸収膜 7を有しておらず、基板 5と誘電体多層膜ミラー 6との間に反射膜としてのアルミニウム膜 7 0を有している点が相違する。

この反射膜としては、アルミニウム膜 7 0以外にクロム（Cr) と銀（Ag)、又はクロム（Cr) と銅（Cu) など、 2層以上から成る金属膜を使用してもよい。クロムは、銀や銅、またガラスと密着性がよく、パイレックスガラス基板 5から剥離されるのを防止する効果がある。

この反射膜としてのアルミニウム膜 7 0はシンチレ一夕 1 0と反応して腐食しやすいが、本実施形態では、アルミニウム膜 7 0とシンチレ一夕 1 0との間に耐腐食性に優れた誘電体多層膜ミラ一 6が形成されているので、この腐食の問題についても解決されている。なお、誘電体多層膜ミラ一 6とシンチレ一夕 1 0との間にはシンチレ一夕 1 0が誘電体多層膜ミラ一 6から剥離するのを防止する剥離防止層として、ポリイミド層を設けてもよい。

次に、このシンチレ一夕パネル 1 dの製造工程について述べる。まず、 2 0 c m角 0 . 5 mm厚のパイレックスガラス基板 5を準備し（図 1 O A参照）、このパィレックスガラス基板 5上に透過光反射膜としてのアルミニウム膜 7 0を 1 5 0 0 A蒸着する（図 1 0 B参照)。以下、誘電体多層膜ミラ一 6を成膜して（図 1 0 C〜図 1 0 E参照)、シンチレ一夕 1 0を形成し（図 1 0 F参照)、最後にポリパラキシリレン膜 1 2を形成して全体を覆うまでの工程は、図 2 A〜図 2 Fに示される対応する工程と同一であるため工程の詳細な説明は省略する。こうして図 9 に示されるシンチレ一夕パネル 1 dが得られる。

本実施形態のシンチレ一夕パネル 1 dでは、第 1の実施形態のシンチレ一夕パネル 1と異なり、誘電体多層膜ミラ一 6と基板 5との間に反射膜であるアルミ二ゥム膜 7 0を設けているため、誘電体多層膜ミラー 6の反射率を極端に向上させる必要はなく、その層数は 4層程度であってもよい。

図 1 1は、このシンチレ一夕パネル 1 dを用いた本発明に係る放射線イメージセンサの第 4の実施形態の縦断面図である。この放射線イメージセンサ 2は、図 9に示されたシンチレ一夕パネル 1に対し、撮像素子 2 0をシンチレ一夕 1 0に対向配置した状態で組み合わせて構成されている。撮像素子 2 0としては、第 1 〜第 4の実施形態と同様に 2次元的に配列された S iフォトダイォ一ドを有する M O S型のイメージセンサを使用することができる。

図 1 2は、図 1 1の放射線イメージセンサ 1 dの動作を説明する拡大断面図である。被写体 3 2によって遮光されないあるいは透過した放射線 3 0は、ポリパラキシリレン膜 1 2、パイレックスガラス基板 5、アルミニウム膜 7 0、誘電体多層膜ミラー 6を通過してシンチレ一夕 1 0へ入射する。シンチレ一夕 1 0は入射した放射線 3 0を光へ変換し放射する。シンチレ一夕 1 0から放射された光のうち、撮像素子側へとは向かわず誘電体多層膜ミラ一 6側へと向かう成分は、誘電体多層膜ミラ一 6により反射されシンチレ一夕 1◦へと返され、最終的に撮像素子 2 0へと向かい受光される。撮像素子 2 0はこれらの光画像情報を電気信号へと変換して出力する。出力された電気信号はモニタなどに送られて、イメージ画像が表示される。ここで、前述したように、誘電体多層膜ミラ一 6は光反射率が 1 0 0 %ではないため、シンチレ一夕 1 0で発生した光で誘電体多層膜ミラー 6側へと向かう光の成分のうち、数％は誘電体多層膜ミラ一 6を透過してしまう。本実施形態によるシンチレ一夕パネル 1 dでは、誘電体多層膜ミラ一 6とパイレヅクスガラス基板 5との間にアルミニウム膜 7 0が設けられているため、透過光はこのアルミニウム膜 7 0で反射され、誘電体多層膜ミラ一 6へと返される。すなわち、シンチレ一夕 1 0側からパイレックスガラス基板 5への光入射を確実に阻止することができるとともに、パイレックスガラス基板 5側からシンチレ一夕 1 0側への光入射もまた確実に阻止することができるので、外乱光の入射や迷光の発生を確実に抑制して、第 1の実施形態と同様に、解像度の劣化や S ZN比の低下を抑制することができる。

図 1 3は、本発明に係るシンチレ一夕パネルの第 4の実施形態の縦断面図である。このシンチレ一夕パネル 1 eでは、パイレックスガラス基板 5と誘電体多層膜ミラ一 6との間に光吸収膜としてのカーボン含有ポリイミド 8 0が設けられている。力一ボン含有ポリイミド 8 0は、シンチレ一夕 1 0から放射され誘電体多層膜ミラー 6を透過した光を吸収するものである。このシンチレ一夕パネル 1 e は、シンチレ一夕パネル 1 dとほぼ同一の工程で製造されるが、図 1 0 Bに示されるアルミ蒸着工程に代えて、力一ボン含有ポリイミド樹脂を塗布して硬化させる工程を備えている点のみが相違する。

図 1 4は、図 1 3に示されたシンチレ一夕パネル 1 eに対し撮像素子 2 0を組み合わせて形成された放射線イメージセンサ 2 eの縦断面図であり、図 1 5はその動作を示す拡大断面図である。被写体 3 2によって遮光されないあるいは透過された放射線 3 0は、ポリパラキシリレン膜 1 2、パイレックスガラス基板 5、力一ボン含有ポリイミド 8 0、誘電体多層膜ミラ一 6を通過してシンチレ一夕 1 0へ入射する。シンチレ一夕 1 0は入射した放射線 3 0を光へ変換し放射する。既に述べたように、この光のうちの一部は誘電体多層膜ミラ一 6を透過するが、本実施形態では、パイレックスガラス基板 5と誘電体多層膜ミラ一 6との間に、光吸収膜としてのカーボン含有ポリイミド 8 0が設けられているため、透過光はこのカーボン含有ポリイミド 8 0上で吸収される。これにより、パイレックスガラス ¾反 5へと進み、パイレックスガラス基板 5の放射線入射面で反射して誘電体多層膜ミラ一 6側へと戻る光成分や、放射線入射面を通過しハウジング 2 5内で反射を繰り返し、再度放射線イメージセンサ 5 2内部に入光するような光成分は発生しない。従って、コントラストを低下させるなど光出力に悪影響を及ぼすことが防止されている。

第 3、第 4の実施形態で示されたシンチレ一夕パネル 1 d、 l eを有する放射線イメージセンサ 2 d、 2 eのコントラスト比を評価するため、本発明の実施例としてのサンプル 2個（実施例 3、実施例 4 ) と、従来型の放射線イメージセンサとしてのサンプル 1個（比較例 2 ) をそれぞれ構成を変えて作成した。いずれのサンプルもパイレックスガラス製の基板に誘電体多層膜の光反射膜を設け、 C s Iからなるシンチレ一夕を堆積して、ポリパラキシリレン膜を保護膜として設けたものであり、撮像素子は C— MO Sを使用した。違いは、比較例 2がパイレヅクス基板上に直接誘電体多層膜を形成しているのに対し、実施例 3は、誘電体多層膜と基板との間にアルミニウム膜を、実施例 4は、誘電体多層膜と基板との間に力一ボン含有ポリイミド膜を有している点である。

コントラスト比を測定するための試験として、直径 3 c m、厚さ 0. 5 mmの鉛製の被写体をパイレックスガラス基板 5上に配置して放射線を照射し、鉛で隠れた部分及び放射線に露呈している部分に対し、放射線ィメ一ジセンサが取得した信号値をそれぞれの場合について測定し、比率として算出した。比較例 2を 1 0 0とした時の実施例 3、 4のコントラスト比はいずれも 1 1 0であり、比較例 2 よりも明瞭な像が取得できることが確認された。

本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の構成を組み合わせた変形形態も当然、本発明の範囲に含まれる。例えば、シンチレ一夕パネルの第 3、第 4の実施形態において、第 2の実施形態のようにシンチレ一夕に輝尽性蛍光体を用いてもよい。また、図 1 1、図 1 4に示される放射線イメージセンサを図 8、図 9に示されるようなハウジングに収容してもよい。さらに、 5への光の入反射を抑制する部材を基板の一方の面だけではなく、両方の面に設けてもよい。

以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

産業上の利用可能性

本発明に係るシンチレ一夕パネル、放射線イメージセンサは、胸部撮影などの医療用あるいは非破壊検査等の工業用途において好適に使用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 耐熱性の光透過基板と、

前記基板上に堆積された誘電体多層膜ミラーと、

前記誘電体多層膜ミラー上に柱状構造を成して複数配列して堆積され、入射された放射線を光に変換して発生させるシンチレ一夕と、

少なくとも前記シンチレ一夕を被覆する保護膜と、

前記基板の前記誘電体多層膜ミラ一との界面および/または前記誘電体多層膜ミラーとの反対面に設けられ、前記誘電体多層膜ミラ一から前記基板への光の入射、あるいは、前記誘電体多層膜ミラーから前記へ入射した光の前記基板の前記誘電体多層膜ミラー形成面と反対の面における反射を抑制する光入反射抑制部材と、

を備えていることを特徴とするシンチレ一夕パネル。

2 . 前記基板はガラス基板である請求項 1記載のシンチレ一夕パネル。

3 . 前記光入反射抑制部材は、前記基板の前記誘電体多層膜ミラーの形成面と反対の面に配置されており、前記基板を通過した光を吸収する光吸収部材である請求項 1または 2に記載のシンチレ一夕パネル。

4 . 前記光入反射抑制部材は、前記基板の前記誘電体多層膜ミラ一との界面に形成され、前記誘電体多層膜ミラ一を通過した光を吸収する光吸収膜であることを特徴とする請求項 1または 2に記載のシンチレ一夕パネル。

5 . 前記光吸収部材ぁるいは光吸収膜はブラックアルミニゥムである請求項 3 または 4に記載のシンチレ一夕パネル。

6 . 前記光吸収部材あるいは吸収膜はカーボン粒子を含有するポリィミドである請求項 3または 4に記載のシンチレ一夕パネル。

7 . 前記光入反射抑制部材は、前記基板の誘電体多層膜ミラ一との界面に形成され、前記誘電体多層膜ミラーを通過した光を前記誘電体多層膜ミラ一側へ反射する光反射膜であることを特徴とする請求項 1または 2に記載のシンチレ一夕パネル。

8 . 前記光反射膜はアルミニウム膜である請求項 7記載のシンチレ一夕パネル。

9 . 前記シンチレ一夕と多層膜との間に剥離防止層をさらに備えている請求項 1〜8のいずれかに記載のシンチレ一夕パネル。

1 0 . 前記シンチレ一夕は、 C s I又は N a Iを主成分とする請求項 1〜9のいずれかに記載のシンチレ一夕パネル。

1 1 . 前記シンチレ一夕は輝尽性蛍光体であることを特徴とする請求項 1〜9 のいずれかに記載のシンチレ一夕パネル。

1 2 . 請求項 1〜1 1のいずれかに記載のシンチレ一夕パネルと、

前記シンチレ一夕パネルの前記シンチレ一夕に対向して配置され前記シンチレ —夕により発生した光を電気信号に変換する撮像素子と、

を備えたことを特徴とする放射線イメージセンサ。

1 3 . 請求項 3記載のシンチレ一夕パネルと、

前記シンチレ一夕パネルの前記シンチレ一夕に対向して配置され前記シンチレ

—夕により発生した光を電気信号に変換する撮像素子と、

前記撮像素子とシンチレ一夕パネルを被覆するとともに前記光吸収部材に圧接して固定されているハウジングと、

を備えている放射線イメージセンサ。

1 4 . 前記光吸収部材は弾性体からなる請求項 1 3記載の放射線イメージセンサ。

1 5 . 耐熱性を有し放射線を透過するガラス基板と、

前記ガラス基板上に形成された誘電体多層膜ミラーと、

前記誘電体多層膜ミラー上に柱状構造を成して複数配列して堆積され、前記ガラス反に入射され前記誘電体多層膜ミラーを通過した放射線を光に変換して発生させるシンチレ一夕と、少なくとも前記シンチレ一夕を被覆する保護膜とを備え、

前記誘電体多層膜ミラーは前記シンチレ一夕により発生した光を反射し前記シンチレ一夕へ返し、

前記ガラス基板の放射線入射面上には、前記シンチレ一夕で発生し前記誘電体多層膜ミラー及び前記ガラス基板を透過した光を吸収する光吸収膜が設けられていることを特徴とするシンチレ一夕パネル。

1 6 . 耐熱性を有し放射線を透過するガラス基板と、

前記ガラス基板上に形成された透過光反射膜と、

前記透過光反射膜上に形成された誘電体多層膜ミラーと、

前記誘電体多層膜ミラ一上に柱状構造を成して複数配列して堆積され、前記ガラス基板に入射され前記透過光反射膜及び誘電体多層膜ミラーを通過した放射線を光に変換して発生させるシンチレ一夕と、

少なくとも前記シンチレ一夕を被覆する保護膜とを備え、

前記誘電体多層膜ミラ一は前記シンチレ一夕により発生した光を反射し前記シンチレー夕へ返し、

前記透過光反射膜は、前記シンチレ一夕で発生し前記誘電体多層膜ミラーを透過した光を反射し、前記誘電体多層膜ミラー及び前記シンチレ一夕へ返すことを特徴とするシンチレ一夕パネル。

1 7 . 耐熱性を有し放射線を透過するガラス基板と、

前記ガラス基板上に形成された透過光吸収膜と、

前記透過光吸収膜上に形成された誘電体多層膜ミラ一と、

前記誘電体多層膜ミラー上に柱状構造を成して複数配列して堆積され、前記ガラス基板に入射され前記透過光吸収膜及び誘電体多層膜ミラーを通過した放射線を光に変換して発生させるシンチレ一夕と、

少なくとも前記シンチレ一夕を被覆する保護膜とを備え、

前記透過光吸収膜は、前記シンチレ一夕で発生し前記誘電体多層膜ミラーを透過した光を吸収することを特徴とするシンチレ一夕パネル。

1 8 . 耐熱性の光透過基板を用意し、

この基板上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラ一を形成し、

前記誘電体多層膜ミラー上に放射線を光に変換するシンチレ一夕の柱状構造を堆積させ、

前記基板のシンチレ一夕形成面と反対の面に光反射防止部材を形成し、これと前後して少なくとも前記シンチレ一夕を保護膜で被覆する、

工程を備えるシンチレ一夕パネルの製造方法。

1 9 . 耐熱性の光透過基板を用意し、

この基板上に光透過を抑制する光透過抑制膜を形成し、

前記光透過抑制膜上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラーを形成し、

前記誘電体多層膜ミラ一上に放射線を光に変換するシンチレ一夕の柱状構造を堆積させ、

少なくとも前記シンチレ一夕を保護膜で被覆する、

工程を備えるシンチレ一夕パネルの製造方法。

2 0 . 請求項 1 8または 1 9記載の製造方法で得られたシンチレ一夕パネルのシンチレ一夕に対向して撮像素子を配置する工程をさらに備えている放射線ィメ —ジセンサの製造方法。

2 1 . 前記シンチレ一夕パネルをハウジングで被覆する工程をさらに備えている請求項 2 0記載の放射線イメージセンサの製造方法。

2 2 . 耐熱性の光透過基板を用意し、

この基板上に所定の膜厚を有する誘電体層を多層積層することにより所望の反射特性を有する誘電体多層膜ミラーを形成し、

少なくとも前記シンチレ一夕を保護膜で被覆してシンチレ一夕パネルを作成し、前記シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕に対向して撮像素子を、シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕形成面と反対の面に弾性体からなる光反射防止部材をそれそれ配置してハウジング内に収容する、

工程を備える放射線イメージセンサの製造方法。