WO2010137384A1 - 放射線検出装置及びその製造方法 - Google Patents

放射線検出装置及びその製造方法 Download PDF

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WO2010137384A1
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light
radiation detection
manufacturing
recess
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Inventor
秀樹 星野
寧 中野
尚大 岡田
Original Assignee
コニカミノルタエムジー株式会社
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detection apparatus having high sensitivity and high resolution and a method for manufacturing the same.
  • the radiation detection apparatus disclosed in Patent Document 1 is manufactured by attaching and integrating a phosphor intensifying screen prepared by applying a phosphor on a support to a light detection element.
  • the phosphor layer is made of a uniform phosphor, so that light that has been incident and converted into visible light also travels radially in the phosphor layer. In some cases, the light generated on the pixel is incident on an adjacent photodetecting element and the sharpness is impaired. In addition, in order to capture a large amount of radiation and convert it into visible light with a phosphor, it is required to make the thickness of the phosphor layer as thick as possible. When the thickness of the layer is increased, there is a problem that the sharpness is further deteriorated.
  • the phosphor intensifying screen and the photodetector are bonded and integrated through an adhesive, so that the light generated from the phosphor is reflected and scattered by the adhesive and reaches the light detection element. In some cases, the amount of light decreased and the sensitivity decreased.
  • a high-sensitivity and sharp radiation detection apparatus for example, as disclosed in Patent Document 2, photodetection elements as pixels two-dimensionally arranged on a substrate, and corresponding to each of these pixels
  • a radiation detection apparatus in which a phosphor embedded panel configured by embedding phosphors in a plurality of recesses formed on a substrate at a predetermined pitch is bonded and integrated in a state where the recesses and pixels correspond to each other in position. It has been known. Further, in this document, as a method for solving the above-described problem that the sharpness is impaired, a radiation detection apparatus in which a phosphor layer corresponds one-on-one for each pixel is disclosed.
  • the radiation incident on the fluorescent plate is converted into visible light in the phosphor separated for each pixel, and the visible light generated for each separated phosphor layer is applied to each pixel of the light detection element. Incident light is converted into an electric signal, whereby high sharp image characteristics can be obtained.
  • the production of the radiation detection apparatus disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 is performed by first preparing a substrate with a recess and filling the phosphor with a vapor deposition method or a melting method to form a phosphor-embedded panel, which is detected by light.
  • a radiation detection apparatus is manufactured by bonding and integrating with the element.
  • bubbles and microcracks are mixed when the phosphor is uniformly filled in the concave portion, and variations in sensitivity (sensitivity variations) of each detection element due to the mixture of bubbles and the like. , Non-uniform sensitivity distribution), low yield and high cost.
  • Patent Document 3 as a method for improving the above-described mixing of bubbles or the like, radiation detection in which a scintillator having a uniform outer shape, which has been prepared in advance so as to conform to the shape of the recess, is inserted into the recess and joined to the adjacent isolation wall. An apparatus is disclosed.
  • the required diagnostic performance has increased, and a high resolution of the photodetector has been demanded, and the pixel size of the photodetector element is desired to be 200 ⁇ m or less.
  • the pixel size of the photodetector element is desired to be 200 ⁇ m or less.
  • a scintillator having such a size and shape is inserted into the recess.
  • JP-A-9-145845 Japanese Patent Laid-Open No. 5-60871 JP-A-10-90420
  • the present invention has been made in view of the above problems and situations, and a problem to be solved is to provide a radiation detection apparatus with high sensitivity and high resolution, and an inexpensive and simple method for manufacturing a radiation detection apparatus. .
  • a method of manufacturing a radiation detector having a plurality of phosphors and light detection elements each for converting at least X-rays or ⁇ -rays into visible light, and (i) a light reflection corresponding to each of the light detection elements on a one-to-one basis
  • a step of filling a phosphor precursor in the recess of the light reflecting film having a recess surrounded by a material and (ii) a step of uniformly reacting the phosphor precursor in the recess to obtain a phosphor
  • a method for manufacturing a radiation detection apparatus comprising the step of bonding the phosphor in the recess and the light detection element.
  • a radiation detection apparatus produced by the method for manufacturing a radiation detection apparatus according to 1 or 2 above.
  • the manufacturing method of the radiation detection apparatus of the present invention is a manufacturing method of a radiation detector having a plurality of phosphors and photodetecting elements each converting at least X-rays or ⁇ -rays into visible light, and (i) the light detection A step of filling a phosphor precursor in the concave portion of the light reflecting film having a concave portion surrounded by a light reflecting material corresponding to each of the elements, and (ii) uniforming the phosphor precursor in the concave portion And (iii) bonding the phosphor in the concave portion and the photodetecting element.
  • This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 3.
  • the recess is shielded and reacted. According to the manufacturing method of the present invention, a radiation detection apparatus having high sensitivity and high resolution can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing a structure of a radiation detection apparatus viewed from the side according to an embodiment of the present invention.
  • the two surfaces (lower part of the phosphor 2 in FIG. 1) and the light detecting element 3 provided in the light detecting layer 6 are joined and provided in a one-to-one correspondence.
  • the light reflecting film 1 makes light generated in the phosphor incident on each of the light detecting elements (pixels) corresponding one-to-one.
  • the light reflecting film 1 may be a continuous lattice pattern or a discontinuous pattern such as a dot. May be formed. Further, the light reflecting film 1 may be formed as a single light reflecting material, or may be in a form in which only the portion in contact with the phosphor is surrounded by the light reflecting material using means such as vapor deposition or plating.
  • the light reflecting material may be a reflective material that reflects visible light when the light generated in the phosphor layer is visible light. Specifically, aluminum, silver, silicon, white glass or the like is preferably used.
  • a light reflecting film such as a lattice pattern is formed of a phosphor, it not only functions as a pattern reflecting film but also functions as a light emitting film, so that higher sensitivity can be achieved.
  • Phosphor 2 for example, CsI (Tl), CsI (Na ), CaF 2 (Eu), NaI (Tl), BGO [Bi 4 Ge 3 O 12], CdWO 4, LiI (Eu) , BeF 2, CeF 3
  • a scintillator material having a function of converting radiation such as X-rays and ⁇ -rays into visible light.
  • the organic scintillator material containing an aromatic compound can also be used as a scintillator material.
  • the light detection element 3 is not particularly limited, and a solid-state imaging element such as a CCD or a CMOS is preferably used. Further, either an area sensor or a line sensor may be used.
  • a light reflecting film is formed.
  • the means for forming the recesses in the light reflecting film is not particularly limited, and various means such as nanoimprinting, dicing, sand blasting, and laser processing are used.
  • FIG. 2 shows means for forming a light reflection film by applying glass paste in a screen mesh lattice pattern by screen printing and drying a plurality of times.
  • the glass paste 9 that has flowed out through the liquid retainer 8 is scanned with the squeegee 10 using the screen mesh 7 to produce the light reflecting film 1a in the middle of manufacturing, which is shown in FIG. 2), the reflective film 1 can be formed repeatedly as shown in FIG.
  • the phosphor precursor is filled in the recess shown in FIG.
  • the term “phosphor precursor” as used herein represents a raw material that constitutes the phosphor composition, and does not exhibit the characteristics of the phosphor itself, but adds some reaction means such as heat treatment to the phosphor precursor. By doing so, it becomes a phosphor.
  • the method of filling the phosphor precursor is not particularly limited, and a method of filling powder particles, a solution in which the phosphor precursor is dissolved, or the like is preferably used.
  • FIG. 3 shows an aqueous solution in which cesium iodide (CsI) and thallium sulfate (Tl 2 SO 4 ) are dissolved as the phosphor precursor solution 11 as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c).
  • CsI cesium iodide
  • Tl 2 SO 4 thallium sulfate
  • a powdered phosphor precursor 12 obtained by drying an aqueous solution in which cesium iodide (CsI) and thallium sulfate (Tl 2 SO 4 ) are dissolved to a desired particle diameter by means of spray drying or the like is formed into a concave portion by a vibrator.
  • a method of filling the inside is also preferably used.
  • the particle diameter of the phosphor precursor is preferably 1/5 to 1/200 of the diameter of the recess.
  • the method of mixing the small particles and the large particles to fill the phosphor precursor in the recess Easy to make uniform.
  • each recess may be individually shielded with a single shielding object.
  • the entire object may be collectively shielded by one piece as in the shielding object (Example 2) 13b in FIG. 4, or may be individually shielded for each recess as in the shielding object (Example 3) 13c in FIG. good.
  • the reaction is not particularly limited, but generally indicates heat treatment.
  • heat treatment in an inert atmosphere at about 400 to 700 ° C. for 4 to 10 hours is preferably used for the reaction of the CsI: Tl phosphor. .
  • bonding refers to bonding with heat, an adhesive, or the like. Needless to say, it is necessary to align and bond the phosphor surface in the concave portion of the light reflecting film surface and the light detecting element in a one-to-one correspondence. It is preferable to perform alignment by enlarging with a CCD camera or the like so that the scintillator has a one-to-one correspondence with each of the light detection elements.
  • the phosphor surface when it remains in a non-flat state by the above-described method, it may be bonded to the light detection layer after performing a flattening process by CMP (Chemical Mechanical Polish) or the like.
  • CMP Chemical Mechanical Polish
  • the radiation scintillator panels of Comparative Example 1, Example 1, and Example 2 were produced.
  • Comparative Example 1 A white glass paste was applied to a 50 cm ⁇ 50 cm glass substrate with a solid thickness of 30 ⁇ m and dried, and then applied by screen printing and dried using a screen with a mesh pattern of 254 ⁇ m pitch, openings 227 ⁇ m, and partition walls 27 ⁇ m. This was repeated for 12 layers. Thereafter, baking was performed in air at 550 ° C. to form a light reflecting film having a plurality of convex portions having an opening of 227 ⁇ m and a partition wall height of 450 ⁇ m.
  • Example 1 A light reflecting film having a plurality of convex portions with openings of 100 ⁇ m and partition height of 450 ⁇ m is formed using a screen having a mesh pattern of 127 ⁇ m pitch, openings of 100 ⁇ m, and partition wall portions of 27 ⁇ m so as to be half the pitch of Comparative Example 1. did.
  • the light reflecting film was filled in an aqueous solution in which CsI and Tl 2 SO 4 were mixed at a concentration of 1: 0.3 mol%, and filled in the recesses. After that, as a result of evaporating water by vacuum drying, the dry powder was filled by 100 ⁇ m from the bottom of the recess, and thus the above-described operations from filling to drying were repeated 5 times.
  • the upper part of the light reflecting film filled with the dry powder in the concave portion was covered with a glass substrate and baked at 650 ° C. for 10 hours to obtain a CsI: Tl scintillator panel 2.
  • Example 2 A dry powder made by the same manufacturing method as in Comparative Example 1 is sealed with a glass substrate on the top of the light reflecting film filled in the void volume in the recess of the same light reflecting film as in Example 1. And firing at 650 ° C. for 10 hours to obtain a CsI: Tl scintillator panel 3.
  • Luminance, image defects, and MTF were measured and calculated from the output data obtained for each sample of the radiation detectors 1 to 3 by the following method.
  • the radiation detection apparatus of the present invention As is apparent from the results shown in Table 1, according to the radiation detection apparatus of the present invention, the light converted into visible light by the phosphor 2 is converged without being diverged and enters the light detection element 3. Therefore, it is possible to realize a radiation detection apparatus having remarkably superior resolution and sensitivity as compared with the conventional radiation detection apparatus by an inexpensive and simple method.

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Abstract

　本発明の目的は高感度かつ高解像度である放射線検出装置、及び安価かつ簡便な放射線検出装置の製造方法を提供することである。この放射線検出装置及び放射線検出装置の製造方法は、少なくともＸ線又はγ線を可視光に変換する蛍光体と光検出素子とをそれぞれ複数有する放射線検出器の製造方法であって、（ｉ）当該光検出素子の各々に一対一対応する、光反射材で囲われた凹部を持つ光反射膜の当該凹部内に蛍光体前駆物質を充填する工程と、（ii）当該蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程と、（iii）当該凹部内の蛍光体と前記光検出素子とを接合する工程とを有することを特徴とする。

Description

放射線検出装置及びその製造方法
　本発明は、高感度且つ高解像度である放射線検出装置及びその製造方法に関する。
　従来、光検出素子と蛍光体とを用いた放射線検出装置について、多くの提案がなされている。高感度な放射線検出装置として、例えば、特許文献１に開示されているように、基板上に二次元配列された画素としての光検出素子に、蛍光体層として増感紙を積層して貼り合わせて一体化した放射線検出装置が知られている。当該放射線検出装置では、蛍光板に入射した放射線は、蛍光体中で可視光に変換され、一様に散乱しながら光検出素子の各画素に入射し、電気信号に変換されることによって画像特性が得られる。
　上記特許文献１で開示されている放射線検出装置は、光検出素子に、支持体に蛍光体を塗布して作製された蛍光体増感紙を貼り合わせて一体化することによって作製される。
　しかしながら、この様に作製された放射線検出装置においては、蛍光体層は一様な蛍光体からなるので入射して可視光に変換された光も一様に蛍光体層内を放射状に進み、ある画素上で発生した光は隣接する光検出素子にも入射してしまい鮮鋭度が損なわれる場合があった。また、蛍光体により、多くの放射線を捕らえて可視光に変換するには、蛍光体層の厚さをできるだけ厚くすることが求められるが、蛍光体増感紙においては、前記理由で、蛍光体層の厚さを厚くするとますます鮮鋭度が損なわれてしまうという問題があった。また、蛍光体増感紙と光検出器とを、接着剤を介して貼り合わせ、一体化するために、その接着剤により、蛍光体から発生した光が反射、散乱され、光検出素子に達する光量が減少し、感度の低下が生ずる場合があった。
　一方、高感度で高鮮鋭な放射線検出装置として、例えば、特許文献２に開示されているように、基板上に二次元配列された画素としての光検出素子と、これらの画素ごとに対応するように、所定のピッチで基板に形成された複数の凹部に蛍光体を埋め込んで構成された蛍光体埋め込みパネルとを、凹部と画素が位置的に対応した状態で貼り合わせ、一体化した放射線検出装置が知られている。また、当該文献においては、前述の鮮鋭度が損なわれるという問題の改善方法として、蛍光体層が画素ごとに一対一に対応した放射線検出装置が開示されている。当該放射線検出装置では、蛍光板に入射した放射線は、画素毎に分離した蛍光体中で、可視光に変換され、この分離した蛍光体層ごとに発生した可視光が、光検出素子の各画素に入射し、電気信号に変換されることにより、高鮮鋭な画像特性が得られる。
　上記特許文献２に開示されている放射線検出装置の作製は、まず凹部付きの基板を用意し、その中に蛍光体を蒸着法や溶融法で充填し、蛍光体埋め込みパネルとし、それを光検出素子と貼り合わせ、一体化することにより、放射線検出装置が作製される。しかしながら、このような放射線検出装置は、凹部内に均一に蛍光体を充填する際に気泡やマイクロクラックが混入し、その気泡等の混入に起因する各検出素子の感度上のばらつき（感度のばらつき、感度分布の不均一）が大きく、歩留まりが低くコストがかかることが問題となる。
　特許文献３においては、前述の気泡等の混入の改善方法として、予め凹部形状に適合するように作製された均一外形状のシンチレータが凹部に挿入され、かつ隣接する隔離壁と接合された放射線検出装置が開示されている。
　しかしながら、近年、要求される診断性能は高くなり、光検出器の高分解能が求められており、光検出素子の画素サイズとしては２００μｍ以下が望まれる。さらに、蛍光体により放射線を可視光に変換する率をできるだけ上げるためには、蛍光体層の厚さをできるだけ厚くすることが求められるが、このような大きさ且つ形状のシンチレータを凹部に挿入し、かつ隣接する隔離壁と接合することは、工業的に非常に困難でコストがかかることが問題となる。
特開平９－１４５８４５号公報 特開平５－６０８７１号公報 特開平１０－９０４２０号公報
　本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、高感度かつ高解像度である放射線検出装置、及び安価かつ簡便な放射線検出装置の製造方法を提供することである。
　本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
　１．少なくともＸ線又はγ線を可視光に変換する蛍光体と光検出素子とをそれぞれ複数有する放射線検出器の製造方法であって、（ｉ）当該光検出素子の各々に一対一対応する、光反射材で囲われた凹部を持つ光反射膜の当該凹部内に蛍光体前駆物質を充填する工程と、（ii）当該蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程と、（iii）当該凹部内の蛍光体と前記光検出素子とを接合する工程とを有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
　２．前記蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程において、凹部内を遮蔽して反応させることを特徴とする前記１に記載の放射線検出装置の製造方法。
　３．前記１又は前記２に記載の放射線検出装置の製造方法により作製されたことを特徴とする放射線検出装置。
　本発明の上記手段により、高感度かつ高解像度である放射線検出装置、及び安価かつ簡便な放射線検出装置の製造方法を提供することができる。
放射線検出装置の構造を示す概念図 ガラスペーストをスクリーン印刷により、スクリーンメッシュの格子パターン状に塗布、乾燥を複数回繰り返して光反射膜を形成する手段を示す概念図 蛍光体前駆物質溶解液を光反射膜表面の凹部内に充填した後に溶媒を除去する工程を繰返し、蛍光体前駆物質を凹部内に完全に充填する方法を示す概念図 蛍光体前駆物質を囲むように凹部上部を遮蔽物で遮蔽する態様例を示す図
　本発明の放射線検出装置の製造方法は、少なくともＸ線又はγ線を可視光に変換する蛍光体と光検出素子とをそれぞれ複数有する放射線検出器の製造方法であって、（ｉ）当該光検出素子の各々に一対一対応する、光反射材で囲われた凹部を持つ光反射膜の当該凹部内に蛍光体前駆物質を充填する工程と、（ii）当該蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程と、（iii）当該凹部内の蛍光体と前記光検出素子とを接合する工程とを有することを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項３に係る発明に共通する技術的特徴である。
　本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程において、凹部内を遮蔽して反応させることが好ましい。本発明の製造方法によれば、高感度かつ高解像度である放射線検出装置を得ることができる。
　以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態における放射線検出装置を横から見た構造を示した図である。この放射線検出装置では、光反射材で囲われた凹部の形状を複数持つ光反射膜１の各凹部内に蛍光体２が形成された蛍光体層５の光反射材で覆われていない蛍光体２表面（図１蛍光体２の下部）と、光検出層６に設けられた光検出素子３とが一対一対応で接合して設けられている。
　この蛍光体内で発した光は、光反射層で反射されるのでより多くの光を光検出素子（画素）に導くことができる。また、同時に隣接する光検出素子に漏れる光を極力減ずることができるので、高鮮鋭な画像を得ることを可能にする。
　光反射膜１は、蛍光体中で発生した光を一対一に対応した各光検出素子（画素）に入射させるものであって、連続した格子状パターンとしても、ドットのような不連続なパターンとして形成されてもよい。また、光反射膜１は光反射材単体でも形成されてもよく、蛍光体と接する部分だけを蒸着やめっき等の手段を用いて光反射材が囲っている形態でもよい。光反射材としては蛍光体層中で発生した光が可視光の場合には可視光を反射させる反射物質であればよい。具体的にはアルミニウムや銀、シリコン、白色ガラス等が好ましく用いられる。
　また、格子状パターン等の光反射膜を蛍光体で形成するならば、パターン反射膜として作用するばかりでなく発光膜としても作用し、より高感度化を図ることができる。
　蛍光体２は、例えばＣｓＩ（Ｔｌ），ＣｓＩ（Ｎａ），ＣａＦ２（Ｅｕ），ＮａＩ（Ｔｌ），ＢＧＯ〔Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２〕，ＣｄＷＯ４，ＬｉＩ（Ｅｕ），ＢｅＦ２，ＣｅＦ３などのＸ線、γ線等の放射線を可視光に変換する機能を有するシンチレータ材料とから構成されている。なお、シンチレータ材料としては、更に芳香族化合物を含む有機シンチレータ材料も用いることができる。
　光検出素子３は、特に限定なく、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどの固体撮像素子が好ましく用いられる。またエリアセンサあるいはラインセンサのいずれでもよい。
　次に、本発明に係る蛍光体層５の製造工程を図２および図３に基づき説明する。まず、光反射膜を形成する。光反射膜における凹部形成の手段に特に限定はなく、ナノインプリントやダイシング、サンドブラスト、レーザー加工等の様々な手段が用いられる。
　図２には、ガラスペーストをスクリーン印刷により、スクリーンメッシュの格子パターン状に塗布、乾燥を複数回繰り返して光反射膜を形成する手段を示したものである。図２（ａ）のようにスクリーンメッシュ７を用いて、液留め８を通して流れ出たガラスペースト９を、スキージ１０で走査して、製造途中の光反射膜１ａを作成し、これを図２（ｂ）、図２（ｃ）のように繰り返して反射膜１を作成することができる。
　次に、図３（ａ）で示される凹部内に蛍光体前駆物質を充填する。ここでいう「蛍光体前駆物質」とは、蛍光体組成を構成する原材料を表したものでこれ自体が蛍光体の特性を示すわけではなく、蛍光体前駆物質に熱処理等の何らかの反応手段を付加することで蛍光体となるものである。蛍光体前駆物質の充填方法に特に限定はなく、粉末粒子や蛍光体前駆物質を溶解した溶液等を充填する方法が好ましく用いられる。
　図３には、蛍光体前駆物質溶解液１１としてヨウ化セシウム（ＣｓＩ）と硫酸タリウム（Ｔｌ２ＳＯ４）を溶解した水溶液を図３（ｂ）、図３（ｃ）で示されるように光反射膜表面の凹部内に充填した後に溶媒を乾燥して除去する工程を繰返し、蛍光体前駆物質１２を図３（ｄ）のように凹部内に完全に充填されたら終了とする方法を示したものである。また、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）と硫酸タリウム（Ｔｌ２ＳＯ４）を溶解した水溶液を噴霧乾燥等の手段により所望の粒子径になるよう乾燥した粉末状の蛍光体前駆物質１２を振動機で凹部内に充填する方法も好ましく用いられる。その際、蛍光体前駆物質の粒子径は凹部直径の１／５から１／２００であることが好ましく、更には小粒子と大粒子を混合して充填する方法が凹部内の蛍光体前駆物質を均一にしやすい。
　次に、凹部内に完全に充填された蛍光体前駆物質１２を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る。本発明においては、蛍光体前駆物質１２を囲むように凹部上部を、例えば図４で例示する遮蔽物１３ａ、１３ｂ、または１３ｃのいずれかで遮蔽して反応させることが好ましい。図４（ａ）の遮蔽物（例１）１３ａように、各凹部を一枚の遮蔽物で個々に遮蔽しても良い。あるいは図４の遮蔽物（例２）１３ｂのように一枚で全体を一括して遮蔽しても、または図４の遮蔽物（例３）１３ｃのように個別に凹部ごとに遮蔽しても良い。遮蔽しないで反応させると、凹部内の蛍光体組成が均一になりにくく、凹部表層と底部で感度バラツキを生じてしまい、歩留まりが悪化したり発光輝度が低くなる場合がある。遮蔽の仕方に特に限定はないが、できるだけ蛍光体だけで満たされるようにすることが望ましい。ここで反応とは特に限定はないが、一般的には熱処理を示し、例えばＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体の反応には４００～７００℃程度で４～１０時間の不活性雰囲気での熱処理が好ましく用いられる。
　反応が終了して蛍光体が得られたら遮蔽物１２を取り外し、別途形成された光検出層と接合して、放射線検出装置が完成する。本発明では接合とは熱や接着剤等で、貼り合わせる事をいう。光反射膜表面の凹部内の蛍光体表面と光検出素子の各々が一対一対応するように位置合わせして貼り合わせることが必要であることは言うまでもない。ＣＣＤカメラ等で拡大して光検出素子の各々にシンチレータが一対一対応するように位置あわせを行う事が好ましい。
　なお、上述の手法で蛍光体表面が平坦でない状態で残る場合は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈ）などで平坦化処理を行った後に光検出層と貼り合わせることも考えられる。
　以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれに限定されるものではない。
　下記の方法に従って、比較例１、実施例１、及び実施例２の放射線シンチレータパネルを作製した。
　比較例１
　５０ｃｍ×５０ｃｍのガラス基板上に白色ガラスペーストを３０μｍの膜厚でベタ塗り乾燥させた後、スクリーン印刷により、２５４μｍピッチ、開口２２７μｍ、隔壁部２７μｍのメッシュパターンのスクリーンを用いて塗布、乾燥し、これを１２層繰り返した。その後５５０℃空気中で焼成を行い、開口２２７μｍ、隔壁高さ４５０μｍの凸部を複数もつ光反射膜を形成した。
　その後、ＣｓＩとＴｌＩを１：０．３ｍｏｌ％になるように混合した粉体を凹部内の空孔体積に見合う量を光反射膜上に散布した後、ＣｓＩ、ＴｌＩの融点以上となる６５０℃８ｈｒで溶融焼成してＣｓＩ：Ｔｌシンチレータパネル１を得た。
　実施例１
　比較例１のピッチの半分のピッチとなるように、１２７μｍピッチ、開口１００μｍ、隔壁部２７μｍのメッシュパターンのスクリーンを用いて、開口１００μｍ、隔壁高さ４５０μｍの凸部を複数もつ光反射膜を形成した。次に、光反射膜をＣｓＩとＴｌ２ＳＯ４を１：０．３ｍｏｌ％になるように混合した水溶液中に満たし、凹部内に充填した。この後、水を真空乾燥で蒸発させた結果、凹部底部より１００μｍだけ乾燥粉体が充填されていたので前述した充填から乾燥までの操作を５回繰返した。次いで凹部内に乾燥粉体が充填された光反射膜の上部にガラス基板でふたをして６５０℃１０ｈｒで焼成してＣｓＩ：Ｔｌシンチレータパネル２を得た。
　実施例２
　比較例１と同様の製法で作られた乾燥粉体が、実施例１と同じ光反射膜の凹部内の空孔体積に充填された光反射膜の上部に、ガラス基盤で蓋をして密閉し、６５０℃１０ｈｒで焼成してＣｓＩ：Ｔｌシンチレータパネル３を得た。
　（放射線検出装置の作成）
　光検出素子としてＰａｘＳｃａｎ２５２０（Ｖａｒｉａｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ：画素サイズ１２７μｍ）を用いて、シンチレータパネル１～３のシンチレータ露出面と光検出素子を接合した。その際、ＣＣＤカメラで拡大して光検出素子の各々に、比較例１の試料は一つおきに、実施例１、２の試料はシンチレータが一対一対応するように位置あわせを行った後、端部を接着して固定し放射線検出装置１～３を作成した。
　（評価方法）
　放射線検出装置１～３の各試料に対して得られた出力データより下記の方法により、発光輝度と画像欠陥、ＭＴＦを測定・算出した。
　（発光輝度の測定）
　管電圧８０ｋＶｐのＸ線を各試料の裏面（蛍光体層が形成されていない面）から照射し、蛍光体層から放射された光の発光量を上記光検出素子で検出・測定し、その測定値を「瞬時発光輝度（感度）」とした。ただし、表１中、輝度を示す値は、比較例１の試料の瞬時発光輝度を１．００としたときの相対値である。瞬時発光輝度が高ければ感度が高いといえる。なお表１では瞬時発光輝度を輝度と略記した。
　（画像欠陥）
　管電圧８０ｋＶｐのＸ線を各試料の裏面（蛍光体層が形成されていない面）から照射し、蛍光体層から放射された光を上記光検出素子で検出・測定し、感度むらが主原因となっている各画素における欠陥の個数を測定した。ただし、表１中、画像欠陥がない状態を１．００としたときの相対値である。即ち、１００画素中に１０個の画像欠陥が認められた場合、相対値は０．９０となる。
　（ＭＴＦの算出）
　鉛製のＭＴＦチャートを通して管電圧８０ｋＶｐのＸ線を各試料の裏面（蛍光体層が形成されていない面）から照射し、画像データを光検出素子で検出してハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたＸ線像の変調伝達関数（ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ））を算出した。その算出結果（空間周波数１サイクル／ｍｍにおけるＭＴＦ値（％））を下記表１に示す。なお、表１中の調査結果において、ＭＴＦ値が高いほど鮮鋭性に優れている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示した結果から明らかなように、本発明の放射線検出装置によれば、蛍光体２で可視光に変換された光は、発散することなく収束されて光検出素子３に入射するため、従来の放射線検出装置に比べて格段に解像度及び感度が優れた放射線検出装置が安価かつ簡便な方法で実現可能となる。
　１　光反射膜
　１ａ　製造途中の光反射膜
　２　蛍光体
　３　光検出素子
　４　基板
　５　蛍光体層
　６　光検出層
　７　スクリーンメッシュ
　８　液留め
　９　ガラスペースト
　１０　スキージ
　１１　蛍光体前駆物質溶液
　１２　蛍光体前駆物質
　１３ａ　遮蔽物（例１）
　１３ｂ　遮蔽物（例２）
　１３ｃ　遮蔽物（例３）

Claims (3)

  1. 　少なくともＸ線又はγ線を可視光に変換する蛍光体と光検出素子とをそれぞれ複数有する放射線検出器の製造方法であって、（ｉ）当該光検出素子の各々に一対一対応する、光反射材で囲われた凹部を持つ光反射膜の当該凹部内に蛍光体前駆物質を充填する工程と、（ii）当該蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程と、（iii）当該凹部内の蛍光体と前記光検出素子とを接合する工程とを有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
  2. 　前記蛍光体前駆物質を凹部内で均一に反応させて蛍光体を得る工程において、凹部内を遮蔽して反応させることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置の製造方法。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の放射線検出装置の製造方法により作製されたことを特徴とする放射線検出装置。
PCT/JP2010/054411 2009-05-29 2010-03-16 放射線検出装置及びその製造方法 WO2010137384A1 (ja)

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