WO2013089015A1 - 放射線検出パネルの製造装置及び放射線検出パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

　放射線検出パネルの製造方法は、蒸発源より鉛直上方側で、光電変換基板（２１）の蒸着面が蒸発源に露出しかつ鉛直軸に対して斜めとなる状態に光電変換基板を配置する。蒸発源により、シンチレータ材を蒸発させ鉛直上方へ向けて放射し、上記蒸着面上にシンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜を形成する。

Description

放射線検出パネルの製造装置及び放射線検出パネルの製造方法

　本発明の実施形態は、放射線検出パネルの製造装置及び放射線検出パネルの製造方法に関する。

　近年、放射線検出パネルとして、Ｘ線検出パネルが実用化されてきている。Ｘ線検出パネルは、Ｘ線（放射線）を光に変換する蛍光体膜と、その光を電気信号に変換する光電変換素子とを含んでいる。このようなＸ線検出パネルは、従来のＸ線イメージ管に比べ、Ｘ線平面検出装置の全体的な小型軽量化に貢献することができる。Ｘ線平面検出装置は、検査対象物を透過したＸ線で得られる画像情報をデジタル電気情報に変換する。Ｘ線平面検出装置は、デジタル画像処理やデジタル画像保存など、デジタル情報処理の多くの利便性を享受することができる。

　このＸ線平面検出装置は、患者の診断や治療に使用する医療用や歯科用、非破壊検査などの工業用、構解析などの科学研究用など、広い分野で使われている。それぞれの分野において、デジタル情報処理による高精度な画像抽出、高速度な画像検出が可能となることにより、不所望なＸ線（放射線）被爆量の低減や、迅速な検査、迅速な診断などの効果が期待できる。

　Ｘ線平面検出装置の蛍光体膜には、シンチレータ材の技術を転用することが多い。シンチレータ材は、従来のＸ線イメージ管で用いられているセシウム（Ｃｓ）及びヨウ素（Ｉ）を主成分とする材料で形成されている。ヨウ化セシウム（以下ＣｓＩ）を主成分とし柱状結晶を成す上記シンチレータ材は、他の粒子状結晶を成すシンチレータ材に比較し、光ガイド効果による感度と解像度の向上を図ることができる。

　Ｘ線平面検出装置の感度の高い状態を確保するためには、Ｘ線から変換される光（蛍光）の量を十分に得る必要があり、蛍光体膜はある程度の厚みを有する必要がある。ＣｓＩを主成分としたシンチレータ材を使用する場合、蛍光体膜の厚さを５００μｍほどにすることが多い。

　一方、蛍光体膜は、膜厚の増加に伴い画像の解像度を低下させる傾向にある。蛍光体膜が、高感度と高解像度とを達成するためには、シンチレータ材の柱状結晶をより細く、かつ厚み方向により一様に形成できる蒸着方法が望ましい。

　なお、シンチレータ材の成膜方法に関しては、従来のＸ線イメージ管の製造方法やＸ線平面検出装置の製造方法などにおいて開示されている。また、類似した製造方法としては輝尽性蛍光体を用いた放射線像変換パネルの製造方法が知られている。

　また、光電変換基板の表面にシンチレータ材を蒸着させる製造装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に配置された坩堝とを有している。シンチレータ材を蒸着させる際、真空チャンバ内において坩堝の上方に光電変換基板を水平に配置する。その後、坩堝でシンチレータ材を加熱し蒸発させる。これにより、蒸発したシンチレータ材は光電変換基板の表面に蒸着する。さらに、光電変換基板を水平面内で回転させながら、シンチレータ材を光電変換基板の表面に蒸着させる場合もある。

特開平１０－４０８４０号公報 特開２００３－２６２６７３号公報 特開２００５－１６４５３４号公報 特開２００９－２３６７０５号公報

　ところで、シンチレータ材の蒸着を行うＸ線検出パネルを製造するための装置及び方法では、生産性の向上や、形成した蛍光体膜の解像度特性を考慮する必要がある。しかしながら、一般に開示されている蒸着方法では、上述の課題を解決する手法としては不十分である。　
　この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、生産性の向上を図ることができ、解像度特性の良好な放射線検出パネルを形成することができる放射線検出パネルの製造装置及び放射線検出パネルの製造方法を提供することにある。

図１は、一実施形態に係るＸ線検出パネルの製造方法を使用して製造されたＸ線検出パネルを含むＸ線平面検出装置を概略的に示す断面図である。 図２は、上記Ｘ線平面検出装置の一部を示す分解斜視図である。 図３は、上記一実施形態に係る真空蒸着装置を示す概略構成図である。 図４は、光電変換基板の回転速度に対するＭＴＦ相対値の変化をグラフで示す図である。 図５は、上記真空蒸着装置の一部を示す模式図であり、坩堝及び光電変換基板を示す図である。 図６は、上記真空蒸着装置の一部を示す他の模式図であり、坩堝及び光電変換基板を示す図である。 図７は、入射角θ_１を４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、７５°とした場合の、比（Ｌ／Ｒ）に対する成分比（Ｄｈ／Ｄｖ）の変化をグラフで示す図である。 図８は、図３及び図５に示した真空チャンバ、坩堝及び光電変換基板に座標を対応させた座標系を示す図である。 図９は、図８に示した座標系を示す図であり、各瞬間における点Ｐの柱状結晶の成長方向の成分を示す図である。 図１０は、所定条件において、入射角を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、基板中心からの長さ（動径）に対する結晶成長ベクトルの垂直成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。 図１１は、上記所定条件において、入射角を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、基板中心からの長さ（動径）に対する結晶成長ベクトルの動径方向の成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。 図１２は、他の所定条件において、入射角を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、基板中心からの長さ（動径）に対する結晶成長ベクトルの垂直成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。 図１３は、他の所定条件において、入射角を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、基板中心からの長さ（動径）に対する結晶成長ベクトルの動径方向の成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。 図１４は、図３に示した光電変換基板、熱伝導体、保持機構及び放熱部を示す図であり、熱伝導体の機能を説明する模式図である。

　一実施形態に係る放射線検出パネルの製造装置は、シンチレータ材を蒸発させ鉛直上方へ向けて放射させる蒸発源と、前記蒸発源より鉛直上方側に位置し、光電変換基板の蒸着面が前記蒸発源に露出しかつ鉛直軸に対して斜めとなる状態に前記光電変換基板を保持する保持機構と、を備える。

　また、一実施形態に係る放射線検出パネルの製造装置は、シンチレータ材を蒸発させ放射させる蒸発源と、前記蒸発源から放射される前記シンチレータ材が光電変換基板の蒸着面上に蒸着されるように前記光電変換基板を保持する保持機構と、前記光電変換基板から向かって前記保持機構を越えて位置し、前記保持機構に間隔を置いて配向配置され、前記保持機構に対向し黒色化処理が施された表面を有する熱伝導体と、を備える。

　また、一実施形態に係る放射線検出パネルの製造方法は、蒸発源より鉛直上方側で、光電変換基板の蒸着面が前記蒸発源に露出しかつ鉛直軸に対して斜めとなる状態に前記光電変換基板を配置し、前記蒸発源により、シンチレータ材を蒸発させ鉛直上方へ向けて放射し、前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜を形成する。

　また、一実施形態に係る放射線検出パネルの製造方法は、光電変換基板の蒸着面上にシンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜を形成し、前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させる際、蒸着初期の前記光電変換基板の温度を７０℃乃至１４０℃の範囲内に制御し、前記蒸着初期以降の前記光電変換基板の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内に制御する。

　以下、図面を参照しながら一実施形態に係るＸ線検出パネルの製造装置及びＸ線検出パネルの製造方法について詳細に説明する。始めに、上記Ｘ線検出パネルの製造方法を使用して製造されたＸ線検出パネルの構成について説明する。ここでは、Ｘ線検出パネルを利用するＸ線平面検出装置の全体的な構成についても説明する。

　図１は、Ｘ線平面検出装置を概略的に示す断面図である。図１に示すように、Ｘ線平面検出装置は、大型のＸ線平面検出装置である。Ｘ線平面検出装置は、Ｘ線検出パネル２、防湿カバー３、支持基板４、回路基板５、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート６、放熱絶縁シート７、接続部材８、筐体９、フレキシブル回路基板１０、及び入射窓１１を備えている。

　図２は、Ｘ線平面検出装置の一部を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、Ｘ線検出パネル２は、光電変換基板２１と、蛍光体膜２２とを有している。光電変換基板２１は、０．７ｍｍ厚のガラス基板と、ガラス基板上に２次元的に形成された複数の光検出部２８とを備えている。光検出部２８は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２６及びフォトセンサとしてのＰＤ（フォトダイオード）２７を有している。ＴＦＴ２６及びＰＤ２７は、例えばａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）を基材として形成されている。光電変換基板２１の平面に沿った方向のサイズは、例えば正方形であり、１辺が５０ｃｍである。なお、大型のＸ線平面検出装置において、光電変換基板２１の一辺の長さは、例えば１３乃至１７インチである。

　蛍光体膜２２は、光電変換基板２１上に直接形成されている。蛍光体膜２２は、光電変換基板２１のＸ線の入射側に位置している。蛍光体膜２２は、Ｘ線を光（蛍光）に変換するものである。なお、ＰＤ２７は、蛍光体膜２２で変換された光を電気信号に変換するものである。

　蛍光体膜２２は、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させることにより形成されている。シンチレータ材としては、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とする材料を用いることができる。蛍光体膜２２の厚みは、１００乃至１０００μｍの範囲内に設定されている。より適切には、感度と解像度とを評価して、蛍光体膜２２の厚みは、２００乃至６００μｍの範囲内に設定されている。

　この実施形態において、蛍光体膜２２の厚みは、５００μｍに調整されている。シンチレータ材としては、主成分であるＣｓＩにタリウム（Ｔｌ）またはヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を添加した材料を用いている。これにより、蛍光体膜２２は、Ｘ線が入射されることにより適切な波長の光（蛍光）を放出することができる。

　例えば、添加するヨウ化タリウム（TlI）は数％乃至それ以下であり、よってシンチレータ材中のヨウ化セシウム（ＣｓＩ）濃度割合は９５％以上を占めると好ましい。

　図１に示すように、防湿カバー３は、蛍光体膜２２を完全に覆い、蛍光体膜２２に封着されている。防湿カバー３は、例えばアルミニウム合金で形成されている。防湿カバー３の厚みが大きくなると、蛍光体膜２２に入射されるＸ線量が減衰し、Ｘ線検出パネル２の感度の低下を招いてしまう。このため、防湿カバー３の厚みはなるべく小さくした方が望ましい。防湿カバー３の厚みを設定するに当たっては、各種パラメータ（防湿カバー３の形状の安定性、製造に耐える強度、蛍光体膜２２に入射されるＸ線の減衰量）のバランスを考慮している。防湿カバー３の厚みは、５０乃至５００μｍの範囲内に設定されている。この実施形態において、防湿カバー３の厚みは、２００μｍに調整されている。

　光電変換基板２１の外周部には、外部と接続するための複数のパッドが形成されている。複数のパッドは、光電変換基板２１の駆動のための電気信号の入力及び出力信号の出力に使用される。

　上記Ｘ線検出パネル２及び防湿カバー３の集合体は、薄い部材を積層して構成されているため、上記集合体は、軽く、強度の低いものである。このため、Ｘ線検出パネル２は、粘着シートを介して支持基板４の平坦な一面に固定されている。支持基板４は、例えばアルミニウム合金で形成され、Ｘ線検出パネル２を安定して保持するために必要な強度を有している。

　支持基板４の他面には、鉛プレート６と放熱絶縁シート７とを介して回路基板５が固定されている。回路基板５はねじ等で支持基板４に固定されている。回路基板５及びＸ線検出パネル２は、フレキシブル回路基板１０を介して接続されている。フレキシブル回路基板１０と、光電変換基板２１との接続には、ＡＣＦ（非等方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続が確保される。回路基板５には、フレキシブル回路基板１０に対応するコネクタが実装されている。回路基板５は、上記コネクタなどを介してＸ線検出パネル２に電気的に接続されている。回路基板５は、Ｘ線検出パネル２を電気的に駆動し、かつ、Ｘ線検出パネル２からの出力信号を電気的に処理するものである。

　筐体９は、Ｘ線検出パネル２、防湿カバー３、支持基板４、回路基板５、鉛プレート６、放熱絶縁シート７、接続部材８を収容している。筐体９は、Ｘ線検出パネル２と対向した位置に形成された開口を有している。接続部材８は、筐体９に固定され、支持基板４を支持している。

　入射窓１１は、筐体９の開口に取付けられている。入射窓１１は、筐体９の開口を密閉している。入射窓１１はＸ線を透過するため、Ｘ線は入射窓１１を透過してＸ線検出パネル２に入射される。入射窓１１は、板状に形成され、筐体９内部を保護する機能を有している。入射窓１１は、Ｘ線吸収率の低い材料で薄く形成することが望ましい。これにより、入射窓１１で生じる、Ｘ線の散乱と、Ｘ線量の減衰とを低減することができる。そして、薄くて軽いＸ線検出装置を実現することができる。Ｘ線検出装置は、上記のように形成されている。

　次に、Ｘ線検出パネル２の製造装置に利用する真空蒸着装置について説明する。　
　図３は、真空蒸着装置３０を示す概略構成図である。図３に示すように、真空蒸着装置３０は、真空チャンバ３１、シンチレータ材を加熱溶融して蒸発させる蒸発源としての坩堝３２、ヒータ３３、３４、カバー３５、熱伝導体３６、保持機構３７、温度調整部としての放熱部３８及びモータ３９を備えている。

　真空チャンバ３１は、幅方向（水平方向）に比べ高さ方向（垂直方向、鉛直方向）に大きい箱状に形成されている。真空チャンバ３１には図示しない真空排気装置（真空ポンプ）が取付けられ、真空排気装置は真空チャンバ３１内を大気圧以下の圧力に保持することができる。真空蒸着装置３０は、圧力を大気圧以下の所望の値に設定した環境下で行う真空蒸着法を利用している。

　坩堝３２は、真空チャンバ３１内の下方に配置されている。坩堝３２内には、主成分であるＣｓＩにＴｌＩが添加されたシンチレータ材が投入される。例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）の濃度割合が９５％以上のシンチレータ材を利用することができる。他には、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）の濃度１００％のシンチレータ材を投入し、少量のヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を別の小さな坩堝から蒸発させる方法もある。後者の場合でも柱状結晶の構造はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）により決定されるので、真空チャンバ３１内の坩堝３２の配置に関する作用効果の説明は同じである。

坩堝３２の中央の先端部は、筒状（煙突状）に形成され、真空チャンバ３１の高さ方向に延出している。坩堝３２の先端に位置する蒸発口３２ａは、真空チャンバ３１の上方を向いて開口している。シンチレータ材は、蒸発口３２ａの中心を通る鉛直軸を中心に、鉛直上方に放射される。

　ヒータ３３は坩堝３２の周囲に設けられている。ヒータ３３は坩堝３２を加熱し、坩堝３２の温度がシンチレータ材の融点以上となるように調整されている。ここでは、ヒータ３３は、坩堝３２を約７００℃に加熱している。なお、坩堝３２の温度は図示しない温度計で計測することができ、坩堝３２の温度のモニタリングと、ヒータ３３の駆動は図示しないヒータ駆動部で行うことができる。

　上記のように坩堝３２が加熱されることにより、シンチレータ材の蒸発元素が坩堝３２の蒸発口３２ａを通って真空チャンバ３１の上方に放射される。また、坩堝３２の先端部は筒状に形成されているため、指向性の高いシンチレータ材の放射を行うことができる。上記のことから、光電変換基板２１が位置する方向に集中してシンチレータ材の放射を行うことができる。なお、坩堝３２の先端部の長さを調整することにより、シンチレータ材の放射の指向性を調整することができる。

　この実施形態において、大型のＸ線検出パネル２を製造するため、光電変換基板２１には多量（例えば４００ｇ）のシンチレータ材を蒸着する必要がある。このため、坩堝３２には大型のものを利用し、坩堝３２内には数ｋｇ（例えば６ｋｇ）以上のシンチレータ材が投入されている。

　ヒータ３４は、坩堝３２の先端部の周囲に設けられ、坩堝３２の先端部を加熱している。これにより、坩堝３２の先端部が閉塞することを防止することができる。　
　カバー３５は、坩堝３２及びヒータ３３、３４を覆っている。カバー３５は、坩堝３２及びヒータ３３、３４からの熱伝導の拡散を抑制する。カバー３５には、冷却液（例えば水）が流れる冷却路が形成されている。

　熱伝導体３６は、真空チャンバ３１内の上方に位置し、真空チャンバ３１に固定されている。熱伝導体３６は、例えば厚さ３ｍｍの板状に形成されている。熱伝導体３６を形成する材料としては、例えばアルミニウムを利用することができる。熱伝導体３６は、熱伝導により、放熱部３８の熱を光電変換基板２１及び保持機構３７に伝えたり、光電変換基板２１及び保持機構３７の熱を放熱部３８に伝えたりする機能を有している。また、熱伝導体３６は、放熱部３８などへのシンチレータ材の付着を防護する機能も有している。

　保持機構３７は、熱伝導体３６に対向し、熱伝導体３６よりも真空チャンバ３１の中心側に位置している。保持機構３７は、光電変換基板２１の蒸着面を露出させた状態で、光電変換基板２１を保持する。光電変換基板２１は、蒸着面が真空チャンバ３１の高さ方向に対して鋭角をなすように傾斜した状態で保持されている。

　放熱部３８は、熱伝導体３６に対向し、熱伝導体３６よりも真空チャンバ３１の側壁側に位置している。放熱部３８は真空チャンバ３１に接続され、放熱部３８に生じる熱は真空チャンバ３１に伝達可能である。詳細には図示しないが、放熱部３８は、熱伝導体及びヒータの集合体である。放熱部３８のヒータは光電変換基板２１を加熱するものである。なお、光電変換基板２１の温度は図示しない温度計で計測することができ、光電変換基板２１の温度のモニタリングと、放熱部３８のヒータの駆動は図示しないヒータ駆動部で行うことができる。

　放熱部３８のヒータが発生する熱は、熱伝導により熱伝導体３６を介して光電変換基板２１に伝えられる。放熱部３８のヒータが発生する熱は、放熱部３８の熱伝導体や保持機構３７をさらに介して光電変換基板２１に伝えられてもよい。

　一方、光電変換基板２１に発生する熱は、熱伝導により熱伝導体３６を介して放熱部３８の熱伝導体に伝えられる。光電変換基板２１に発生する熱は、保持機構３７をさらに介して放熱部３８の熱伝導体に伝えられてもよい。放熱部３８の熱伝導体に伝えられた熱は、真空チャンバ３１に伝達される。

　モータ３９は、真空チャンバ３１に気密に取付けられている。モータ３９のシャフトは、放熱部３８に形成された貫通口及び熱伝導体３６に形成された貫通口を通って位置している。なお、保持機構３７は、モータ３９のシャフトに取付けられ、シャフトに着脱可能である。光電変換基板２１の中心は、モータ３９のシャフトに対向している。そして、モータ３９を稼動させることにより、保持機構３７が回転する。すると、光電変換基板２１は、光電変換基板２１の中心の法線に沿った軸を回転軸として回転する。

　この実施形態において、真空蒸着装置３０は、熱伝導体３６、保持機構３７、放熱部３８及びモータ３９を２つずつ備えている。このため、真空蒸着装置３０は、２枚の光電変換基板２１に同時に蛍光体膜２２を形成することができる。一方の保持機構３７の位置と他方の保持機構３７の位置とは、蒸発口３２ａを通る鉛直軸に対して対称である。光電変換基板２１の蒸着面同士が互いに向き合うように、２台の保持機構３７は、それぞれ斜めに配置されている。一方の光電変換基板２１の蒸着面と他方の光電変換基板２１の蒸着面との内側になす角度αは鋭角である。上記のように、真空蒸着装置３０が形成されている。

　坩堝３２の蒸発口から放射されるシンチレータ材の蒸発元素は、真空チャンバ３１の上方に位置した光電変換基板２１に蒸着する。その際、シンチレータ材の蒸発元素は、光電変換基板２１に斜め方向から入射される。ここで、光電変換基板２１へのシンチレータ材の入射角をθとする。入射角θは、光電変換基板２１の法線とシンチレータ材の入射方向（蒸発口３２ａの中心と光電変換基板２１蒸着面の任意の点とを結ぶ仮想線）とが内側になす角である。

　この実施形態では、光電変換基板２１の中心において、θ＝６０°である。光電変換基板２１の最上部（真空チャンバ３１の天井壁側の光電変換基板２１の端部）において、θ＝７０°である。光電変換基板２１の最下部（坩堝３２側の光電変換基板２１の端部）において、θ＝４５°である。

　上記真空蒸着装置３０は、θ＝０°となる真空蒸着装置に比べ、真空チャンバ３１の体積を低減することができる。これにより、真空排気装置などの装置負荷を低減することができる。また、真空引きに掛かる時間を短縮できるため、生産性の向上を図ることができる。　
　また、上記真空蒸着装置３０では、シンチレータ材の利用効率を大幅に向上することができる。

　次に、Ｘ線検出パネル２の製造方法として、真空蒸着装置３０を使用した蛍光体膜２２の製造方法について説明する。　
　蛍光体膜２２の製造が開始されると、まず、真空蒸着装置３０と、光検出部２８を含む光電変換基板２１とを用意する。続いて、光電変換基板２１を保持機構３７に取付ける。その後、光電変換基板２１が取付けられた保持機構３７を真空チャンバ３１内に搬入し、モータ３９のシャフトに取付ける。

　次いで、真空チャンバ３１を密閉し、真空排気装置を用いて真空チャンバ３１内を真空引きする。続いて、モータ３９を稼動させて光電変換基板２１を回転させる。なお、モータ３９の稼動を開始するタイミングは、特に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、坩堝３２の温度のモニタリング結果に基づいて、モータ３９の稼動を開始するタイミングを調整してもよい。

　次いで、ヒータ３３、３４を用いての坩堝３２の加熱と、カバー３５に形成された冷却路における冷却液の循環と、を開始する。その後、坩堝３２内のシンチレータ材が蒸発することにより、光電変換基板２１上にシンチレータ材が蒸着する。なお、光電変換基板２１上に蒸着するシンチレータ材は熱を持っているため、蒸着期間において光電変換基板２１は加熱される。上記のように、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着することにより、光電変換基板２１上に蛍光体膜２２（図２）が形成される。これにより、蛍光体膜２２の製造が終了する。

　次に、真空チャンバ３１内の圧力について説明する。　
　光電変換基板２１上に入射したシンチレータ材の蒸発元素は、光電変換基板２１上に結晶を形成する。蒸着初期の段階において光電変換基板２１上に形成されるのは微小な結晶粒であるが、蒸着を継続すると、やがて結晶粒が柱状結晶となって成長する。柱状結晶の成長方向は、蒸発元素の入射方向の逆である。したがって、蒸発元素が光電変換基板２１に斜めに入射する場合、柱状結晶はその斜め方向に成長することになる。

　このような柱状結晶の成長を抑制し、光電変換基板２１の法線に沿った方向に柱状結晶を成長させるため、以前は、蒸着中の真空チャンバ３１内にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを導入し、真空チャンバ３１内の圧力を１×１０^－２乃至１Ｐａほどに上昇させていた。蒸発元素は、上記不活性ガスの存在により飛翔し、光電変換基板２１へ多方向から入射するようになる。この結果、柱状結晶の成長方向は、光電変換基板２１の法線に沿った方向となる。

　しかしながら、不活性ガスの導入により真空チャンバ３１内の圧力を上げた場合、光電変換基板２１への蒸発元素の入射方向は全方向に亘るため、柱状結晶の成長は、柱状結晶が太くなる方向にも促進される。結果的には、柱状結晶が太くなり、Ｘ線検出パネル２の解像度が低下することになる。この問題を克服するため、本実施形態では、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させる際、不活性ガスの導入無しに行っている。そして、真空引きして圧力が１×１０^－２Ｐａ以下となる状態を維持した環境下で行う真空蒸着法を利用している。これにより、柱状結晶が太くなる成長を低減することができ、光電変換基板２１の法線に沿った方向への結晶成長を促進させることができる。

　次に、光電変換基板２１の回転速度について説明する。　
　光電変換基板２１への蒸発元素の入射方向を平均化するため、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させる際、光電変換基板２１を回転させている。これにより、蛍光体膜２２の厚みを光電変換基板２１全面に亘って一様にすることができる。

　また、結晶成長ベクトルの向きを平均化することができ、トータルで光電変換基板２１の法線に沿った方向に柱状結晶を成長させることができる。ここで、結晶成長ベクトルの向きは柱状結晶の成長方向である。この結果、より細い柱状結晶を形成することができるため、Ｘ線検出パネル２の解像度の向上を図ることができる。

　上記結晶成長ベクトルの向きの平均化には、光電変換基板２１の回転速度が主要な要素となる。ここで、本願発明者は、光電変換基板２１の回転速度に対するＭＴＦ（modulation transfer function）値について調査した。調査結果を図４に示す。図４は、光電変換基板２１の回転速度に対するＭＴＦ相対値の変化をグラフで示す図である。図４には、光電変換基板２１の回転速度を２ｒｐｍ、４ｒｐｍ、６ｒｐｍ、とした場合の光電変換基板２１の周辺部でのＭＴＦ値と、光電変換基板２１の回転速度を２ｒｐｍ、６ｒｐｍ、１０ｒｐｍ、とした場合の光電変換基板２１の中心部でのＭＴＦ値と、をプロットした。

　図４に示すように、光電変換基板２１の回転速度を１０ｒｐｍとした場合の光電変換基板２１の周辺部でのＭＴＦ値と、光電変換基板２１の回転速度を４ｒｐｍとした場合の光電変換基板２１の中心部でのＭＴＦ値と、はプロットしていない。しかしながら、光電変換基板２１の回転速度を変えても、光電変換基板２１の周辺部でのＭＴＦ値と、光電変換基板２１の中心部でのＭＴＦ値とは、ほぼ同様に推移することが分かる。また、光電変換基板２１の回転速度が４ｒｐｍ未満になると、ＭＴＦ値が急低下することが分かる。

　一方、光電変換基板２１の回転速度が４ｒｐｍ以上では、ＭＴＦ値が漸増することが分かる。従って、光電変換基板２１を回転させる際、光電変換基板２１の回転速度を４ｒｐｍ以上とすることが望ましい。また、蒸着中は、光電変換基板２１の回転速度を一定に保つとより望ましい。

　次に、光電変換基板２１の中心における入射角θの下限について説明する。　
　本実施形態では、光電変換基板２１の中心においてθ＝６０°となるように真空蒸着装置３０を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。真空蒸着装置３０は、光電変換基板２１の中心においてθ＜６０°となるように形成されていてもよい。しかし、入射角θが０°に近づくほど、光電変換基板２１の蒸着面は真空チャンバ３１の底壁を向くため、真空チャンバ３１の幅が広がり、結果として真空チャンバ３１の体積が増えることになる。上記のことは、光電変換基板２１が大型である場合に顕著である。

　また、真空チャンバ３１の体積圧縮率は、ｓｉｎθ（入射角θのｓｉｎ）に概ね比例するものである。言い換えると、真空チャンバ３１の体積はｃｏｓθに略比例する。このため、０°≦θ＜４５°の範囲内では、真空チャンバ３１の体積圧縮率は比較的緩慢であるが、一方で、θ＝４５°の場合に、真空チャンバ３１の体積圧縮率は漸く７０％程となる。４５°＜θの場合は、θ＝４５°の場合に比べて、体積圧縮率がより変化し、真空チャンバ３１の体積圧縮率がより高くなる。これにより、真空チャンバ３１の体積のより効率的な削減効果を得ることができる。

　このため、真空排気装置などの装置負荷、生産性、シンチレータ材の利用効率を考慮すると、真空蒸着装置３０を、光電変換基板２１の中心において４５°≦θとなるように形成することが望ましい。

　次に、光電変換基板２１の中心における入射角θの上限について説明する。　
　図５は、上記真空蒸着装置３０の一部を示す模式図であり、坩堝３２及び光電変換基板２１を示す図である。図５に示すように、光電変換基板２１の蒸着面の中心における入射角θを、ここではθ_１とする。坩堝３２の蒸発口３２ａから光電変換基板２１（蒸着面）の中心までの距離（直線距離）をＲとする。光電変換基板２１の平面に沿った方向において、光電変換基板２１（蒸着面）の中心からの長さをＬとする。

　完全な真空状態では、蒸発元素の入射方向の反対側に結晶成長する。蒸着中に光電変換基板２１は回転するため、蒸着ベクトルＶａ（Ｖａ１、Ｖａ２、Ｖａ３）の積算結果から光電変換基板２１のそれぞれの個所の柱状結晶の成長方向が決まる。ここで、蒸着ベクトルの向きは蒸発元素の入射方向である。

　図６は、上記真空蒸着装置３０の一部を示す他の模式図であり、坩堝３２及び光電変換基板２１を示す図である。図６に示すように、光電変換基板２１の最上部では、結晶成長ベクトルは光電変換基板２１の内側に向くことが分かる（例えば、結晶成長ベクトルＶｂ２参照）。光電変換基板２１の最下部では、結晶成長ベクトルは光電変換基板２１の外側に向くことが分かる（例えば、結晶成長ベクトルＶｂ１参照）。蒸着中に光電変換基板２１は回転するため、結晶成長ベクトルＶｂ（Ｖｂ１、Ｖｂ２）の光電変換基板２１の平面に沿った方向の成分は、互いに相殺される。

　ここで、結晶成長ベクトルＶｂの光電変換基板２１の平面に沿った方向の成分をＤｈとする。結晶成長ベクトルＶｂの光電変換基板２１の法線に沿った方向の成分をＤｖとする。簡単なシミュレーションとして、結晶成長ベクトルＶｂの大きさが距離Ｒの二乗に反比例すると仮定した場合、光電変換基板２１の中心から長さＬの位置において、成分Ｄｈ、Ｄｖは、それぞれ次の式で表される。

　光電変換基板２１の平面に沿った方向への柱状結晶の成長の影響度は、成分Ｄｈと、成分Ｄｖとの比である成分比（Ｄｈ／Ｄｖ）を持って評価することができる。ここで、ｘは、光電変換基板２１と坩堝３２の蒸発口３２ａとの距離の相対寸法を特徴つける値であり、長さＬと距離Ｒとの比（Ｌ／Ｒ）である（ｘ＝Ｌ／Ｒ）。

　図７は、入射角θ_１を４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、７５°とした場合の、長さＬと距離Ｒとの比（Ｌ／Ｒ）に対する結晶成長ベクトルの成分比（Ｄｈ／Ｄｖ）の変化をグラフで示す図である。図７の縦軸では、光電変換基板２１の内側方向を＋とし、光電変換基板２１の外側方向を－として表している。図７は、上記数１、２を用いてシミュレーションした結果を表している。図７に示すように、光電変換基板２１の１辺の長さが５０ｃｍの場合、長さＬは、０乃至２５ｃｍの範囲内である。一方、上記真空蒸着装置３０の構造から、距離Ｒは１５０ｃｍ前後（１００数１０乃至２００ｃｍ）が現実的な距離である。従って、比（Ｌ／Ｒ）の範囲は０．１５乃至０．２となる。この範囲を考慮すると、入射角θ_１が７０°以下であれば、（Ｄｈ／Ｄｖ）＜１とできることが分かる。

　実際の柱状結晶の成長には、コサイン則と呼ばれる蒸発時の前方へ蒸発量の偏りや、微量な残留ガスなどの影響を受けるため、成分比（Ｄｈ／Ｄｖ）は、図７に示した値よりも更に小さくなる（０に近づく）。　
　上記のことから、上述した入射角θの下限と併せると、４５°≦θ_１≦７０°であることが適切である。以上、簡単なシミュレーションの結果について説明した。

　ここで本願発明者等は、光電変換基板２１の回転による効果をより精密かつ正確にシミュレーションした。その結果、５０°≦θ_１≦６５°であると、結晶垂直性（光電変換基板２１の法線に沿った方向への結晶成長の促進性）がよりことが分かった。５５°≦θ_１≦６０°であると、結晶垂直性がさらによいことが分かり、柱状結晶の傾斜が略ゼロになることが分かった。

　次に、上記精密かつ正確なシミュレーションした内容について説明する。　
　ここで、斜め蒸着のモデル式を作成するためには、どの様な座標系を取るかが大切である。そこで、光電変換基板２１の回転を考慮して、座標系を図８の様に設定した。図８は、真空チャンバ３１、坩堝３２及び光電変換基板２１に座標を対応させた座標系を示す図である。

　図８に示すように、光電変換基板２１の蒸着面をＸ－Ｙ平面とし、光電変換基板２１の回転軸（蒸着面の中心の法線に沿った軸）をＺとする。蒸発口３２ａの中心を点Ｏとしている。点Ｏを通る坩堝３２の中心軸（鉛直軸）は、Ｘ－Ｚ平面上に位置している。坩堝３２の中心軸とＸ軸との交点をＴとする。例えば、点Ｔは真空蒸着装置３０の頂点に相当する。シンチレータ材の蒸発元素（蒸着粒子）は、点Ｏから放射されると仮定することができ、坩堝３２の中心軸を対称軸として周囲へ放射されると仮定することができる。

　入射角θ_１は、斜め蒸着を特徴付けるパラメータであり、座標系原点と点Ｏとの線分と、Ｚ軸との内側になす角度である。点Ｐは、光電変換基板２１の蒸着面（Ｘ－Ｙ平面）上にあり、蒸着位置を表している。動径（座標系原点から点Ｐまでの直線距離）をＬ、回転角をφとすると、点ＰのＸ軸の座標Ｘ_Ｐ、Ｙ軸の座標Ｙ_Ｐ、及びＺ軸の座標Ｚ_Ｐを次のように表すことができる。

Ｘ_Ｐ＝Ｌ×ｃｏｓφ
Ｙ_Ｐ＝Ｌ×ｓｉｎφ
Ｚ_Ｐ＝０
　また、動径Ｌは、座標系原点から点Ｐまでの直線距離Ｌ_Ｏ以下である。すなわち、Ｌ≦Ｌ_Ｏであり、より現実的にはＬ＜Ｌ_Ｏである。その他、坩堝３２の中心軸（線分ＯＴ）と、点Ｐへの入射方向（線分ＯＰ）との内側になす角度をηとする。

　ここで、まず一般式を導出する。一般式を導出する際、次の４点を仮定している。

（１）真空チャンバ３１内は十分に高真空の状態にあり、坩堝３２から放出された蒸発元素は直接光電変換基板２１の蒸着面に到達する。

（２）蒸発元素は、坩堝３２の中心軸に関して対称（軸対称）に放射される。

（３）各瞬間における柱状結晶の成長方向は、蒸発元素の入射方向の逆である。

（４）光電変換基板２１は一様に回転する。すなわち、角度φは一様に変化する。

　そして、一般式を導出するため、上記座標系から、点Ｐの座標を数３に、点Ｏの座標を数４に、点Ｔの座標を数５に、点Ｏから点Ｔに向かうベクトルを数６に、点Ｏから点Ｐに向かうベクトルを数７に示す。

　また、数６に基づく数式を数８に、数７に基づく数式を数９に、それぞれ示す。

　図９は、図８に示した座標系を示す図であり、各瞬間における点Ｐの柱状結晶の成長方向（結晶成長ベクトル）の成分を示す図である。図９に示すように、光電変換基板２１（蒸着面）に垂直な方向の成分をＤａ、動径方向の成分をＤｂ、回転方向（φ方向）の成分をＤｃとする。なお、各成分の相対値に注目し、全成分にかかる係数は１とする。成分Ｄａを数１０に、成分Ｄｂを数１１に、成分Ｄｃを数１２に示す。

　ｆ（η）は、蒸発元素の分布を表す関数であり、軸対称性からηの関数である。また、η自体が、θ_１、φ、Ｌ、Ｌ_Ｏ、Ｒに依存する関数であり、すなわちη（θ_１，φ，Ｌ，Ｌ_Ｏ，Ｒ）である。

　上記のことから、長期的にみた場合の、点Ｐの柱状結晶の成長方向の成分を求めることができる。なお、図８から分かるように、ηおよびｆはφの偶関数であることに注意する。そして、光電変換基板２１を回転する効果を考慮するためにはφで積分すればよい。

　光電変換基板２１（蒸着面）に垂直な方向の成分を数１３に、動径方向の成分を数１４に示す。

　なお、回転方向（φ方向）の成分に関しては、φに関する奇関数の積分となるため、ゼロ（０）となる。

　より具体的に計算を行うためには、ｆ（η）の関数形が必要である。上述のように微小平面から蒸発における角度分布はｃｏｓ則で良く近似できる。よって、ｆ（η）＝ｃｏｓ（η）の近似モデルを採用する。具体的には数１５及び数１６に示す関係式を利用する。

　なお、Ｔはφを含まない関数であることに注意する。以上を考慮すると、ｃｏｓ則を用いた蒸着モデル式を求めることができる。ｃｏｓ則を用いた蒸着モデル式を、数１７、数１８及び数１９に示す。数１７は光電変換基板２１（蒸着面）に垂直な方向の成分を示し、数１８は動径方向の成分を示し。数１９は回転方向（φ方向）の成分を示している。

　なお、上述したように、回転方向（φ方向）の成分に関しては、φに関する奇関数の積分となるため、ゼロとなる。

　これらの数値を得るためには、数値積分を行うか、解析的に積分を求めれば蒸着状態をシミュレーションできる。上記のCOS則の厳密解から求めた光電変換基板２１（蒸着面）に垂直な方向の成分を図１０に示す。

　図１０は、入射角θ_１を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、光電変換基板２１（蒸着面）の中心からの長さ（動径）Ｌに対する結晶成長ベクトルの垂直成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。図１０において、距離Ｌ_Ｏ及び距離Ｒとしては現実的な値を仮定しており、Ｌ_Ｏ＝１ｍ、Ｒ＝１．５ｍである。長さＬは、０乃至０．５ｍの範囲内を評価の対象とした。一辺の長さが１７インチの光電変換基板２１であれば、長さＬの最大値は０．３ｍ（＝０．４３÷２×√２）であり、Ｌ≦０．５ｍを満たしている。

　図１０から分かるように、長さＬが変化しても、結晶成長ベクトルの垂直成分の均一性が良いという特徴がある。すなわち、４５°≦θ_１≦７０°において、結晶成長ベクトルの垂直成分の均一性が良いことが分かる。そして、蒸着膜厚（蛍光体膜２２の厚み）の均一性が確保されると言い換えることもできる。また、入射角θ_１が替わることにより、結晶成長ベクトルの垂直成分（蒸着膜厚）が全体的にシフトすることが分かる。そして、入射角θ_１が大きくなるに従い、蒸着効率が低下することが分かる。

　他方、動径方向の成分を図１１に示す。図１１は、入射角θ_１を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、光電変換基板２１（蒸着面）の中心からの長さ（動径）Ｌに対する結晶成長ベクトルの動径方向の成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。図１１において、Ｌ_Ｏ＝１ｍ、Ｒ＝１．５ｍである。長さＬは、０乃至０．５ｍの範囲内を評価の対象とした。

　図１１の縦軸では、光電変換基板２１の内側方向を－とし、光電変換基板２１の外側方向を＋として表している。－であれば柱状結晶が内側方向に傾斜し、逆に＋であれば柱状結晶が外側方向に傾斜する。

　図１１から分かるように、光電変換基板２１（蒸着面）の中心（回転軸）の位置では、光電変換基板２１の回転により、結晶成長ベクトルの動径成分の平均化の効果が得られ、動径方向の成分はセロとなる。一方、長さＬが大きくなるにつれ（Ｌ＞０）、結晶成長ベクトルの動径成分が大きくなる傾向にある。上記傾向は入射角θ_１に大きく依存することを示している。結果を見ると、５５°≦θ_１≦６０°では、柱状結晶の傾斜が略ゼロとなる。結晶成長ベクトルの動径成分と垂直成分との比率を見ると、Ｌ≦０．３ｍであれば、動径成分と垂直成分との比が±３％以内に収まる。５０°≦θ_１≦６５°であっても、Ｌ≦０．３ｍであれば、動径成分と垂直成分との比が±１０％以内に収まる。実用的に非常に良い垂直性を有する結晶が得られることを期待できる。

　上述したように、図１０及び図１１には、Ｌ_Ｏ＝１ｍ、Ｒ＝１．５ｍとして評価した場合の結果を示した。次に、Ｌ_Ｏ＝１ｍ、Ｒ＝１ｍとして評価した場合の結果を図１２及び図１３に示す。

　図１２は、入射角θ_１を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、光電変換基板２１（蒸着面）の中心からの長さ（動径）Ｌに対する結晶成長ベクトルの垂直成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。図１３は、入射角θ_１を４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°とした場合の、光電変換基板２１（蒸着面）の中心からの長さ（動径）Ｌに対する結晶成長ベクトルの動径方向の成分の相対長さの変化をグラフで示す図である。図１２及び図１３において、長さＬは、０乃至０．５ｍの範囲内を評価の対象とした。

　図１２及び図１３に示すように、結果は図１０及び図１１（Ｒ＝１．５ｍ）と類似の傾向を示している。但し、距離Ｒが短くなる分、結晶成長ベクトルの垂直成分の均一性が低下し、結晶成長ベクトルの動径成分の傾き変動が大きくなることが分かる。

　しかしながら、この場合も、図１０及び図１１に示した例と同様の結論に至る。結果を見ると、５５°≦θ_１≦６０°では、柱状結晶の傾斜が略ゼロとなる。結晶成長ベクトルの動径成分と垂直成分との比率を見ると、Ｌ≦０．３ｍであれば、動径成分と垂直成分との比が±６．５％以内に収まる。５５°≦θ_１≦６０°となるように光電変換基板２１を配置し、入射角θを所定範囲に設定することにより、一層の結晶垂直性の向上が期待できる。

　５０°≦θ_１≦６５°であっても、Ｌ≦０．３ｍであれば、動径成分と垂直成分との比が－１３％乃至＋１０％の範囲内に収まり、垂直性のよい結晶が得られることが期待できる。従って、より垂直性の良いシンチレータ材の結晶が必要な場合、５０°≦θ_１≦６５°に設定することがより望ましい。

　次に、蒸着期間における光電変換基板２１の温度について説明する。　
　通常の蒸着においては被蒸着基板を加熱することにより蒸着膜の付着力を上げる方法が採られている。この狙いは、被蒸着基板に入射した蒸発元素と被蒸着基板の表面との活性状態を高めることにより蒸着膜の付着力を高めることである。

　ところで、光電変換基板２１は、ガラス基板上にａ－Ｓｉを基材としたＴＦＴ２６やＰＤ２７が作り込まれた基板である。また、上述した光電変換基板２１の構成の説明では省略したが、光電変換基板２１の上層には保護層が形成されている。保護層は、光電変換基板２１の表面の平滑化、保護及び電気絶縁性を確保するものである。保護層はその求められる機能から有機膜、又は有機膜と薄い無機膜との積層膜で形成されている。

　光電変換基板２１の表面にシンチレータ材を蒸着させる際、光電変換基板２１の温度を上昇させると、光電変換基板２１がダメージを受けたり、蛍光体膜２２の付着力が低下したりするなど、信頼性の低下を引き起こす恐れがある。なお、Ｘ線イメージ管においては、アルミニウムで形成された基板上にシンチレータ材を蒸着させる方法及び構成を採っているため、蒸着の際の基板の温度を問題とすることは無い。

　上記のことから、ＴＦＴ２６及びＰＤ２７、さらに配線部の接続部などを考慮すると、光電変換基板２１の温度を２００数十℃以内に抑えることが望ましい。さらに、有機膜（保護膜）を考慮すると、光電変換基板２１の温度を上記温度より低く抑えることが望ましい。

　有機膜の材料としては、光学的特性やフォトエッチングパターン形成機能などの要請から、特にアクリル系やシリコーン系などの有機樹脂剤が利用されることが多い。上記の他には、エポキシ系樹脂なども保護膜の材料に成り得るが、いずれの有機樹脂にもガラス転移点が存在し、このガラス転移点以上の温度では、有機膜の熱膨張係数の増加や、有機膜の軟化が始まる。

　従って、蒸着時の保護膜（光電変換基板２１）の温度が大幅にガラス転移点を超えると、蒸着膜が安定となる。特に、光電変換基板２１上へ蛍光体膜２２の形成が始まる蒸着初期において、蒸着膜の安定度に与える影響は大きい。一方、蛍光体膜２２（結晶膜）の形成を考慮した場合、蒸着中の光電変換基板２１の温度はより高い温度であることが望ましい。

　ここで、本願発明者は、蒸着期間に光電変換基板２１の温度に対する蛍光体膜２２の状態の変化について調査した。そして、形成された蛍光体膜２２に剥離の発生があるかどうかを調査し、蛍光体膜２２の品質を判定した。調査する際、蒸着期間の光電変換基板２１の温度を、蒸着初期と、蒸着初期以降とで変えて行った。ここで、蒸着初期とは、光電変換基板２１上への蛍光体膜２２の形成を開始するタイミングである。具体的には、坩堝３２の先端部（蒸発口）に設けたシャッタを開くことにより、そのタイミングを設定できる。次の表１に調査結果を示す。

　表１に示すように、蒸着初期の光電変換基板２１の温度を１００℃、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１２５℃にそれぞれ調整したところ、形成された蛍光体膜２２に剥離の発生は無く、強制試験を経ても蛍光体膜２２に剥離の発生は無かった。ここで、強制試験とは、例えばエポキシ樹脂などの硬化収縮性樹脂を蛍光体膜２２上に一定量塗布し、硬化収縮による膜応力を局所的に強制負荷する方法である。

　蒸着初期の光電変換基板２１の温度を１２５℃、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１６０乃至１７０℃にそれぞれ調整したところ、形成された蛍光体膜２２に剥離の発生は無く、強制試験を経ても蛍光体膜２２に剥離の発生は無かった。

　蒸着初期の光電変換基板２１の温度を１４０℃、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１７０乃至１９０℃にそれぞれ調整したところ、形成された蛍光体膜２２に剥離の発生は無かったが、強制試験を経ると蛍光体膜２２に剥離が発生した。

　蒸着初期の光電変換基板２１の温度を１５０乃至１８０℃、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１８０乃至１９５℃にそれぞれ調整したところ、形成された蛍光体膜２２に剥離が発生した。

　蛍光体膜２２の光電変換基板２１への付着安定性に関しては、特に蒸着初期の光電変換基板２１の温度の影響が大きい。蒸着初期の光電変換基板２１の温度が１４０℃を超えると、形成された蛍光体膜２２に剥離が発生するリスクが大幅に増加することが予想される。従って、蒸着初期の光電変換基板２１の温度は１４０℃以下に抑えた方が望ましい。

　また、蒸着初期以降においては、１２５℃の温度条件でも膜剥れの無い適切な蛍光体膜２２が形成できたことは上述の通りである。なお、１２５℃より低温側でも成膜は可能であるが、一方、蒸着初期以降の温度条件は蛍光体膜２２の結晶成長条件に関連するため、感度などの蛍光体膜２２の特性への影響も想定される。よって、１２５℃以上が適正範囲である。

　このため、蒸着初期以降においては、光電変換基板２１の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内とした方が望ましく、これにより、蛍光体膜２２を剥離の発生無しに形成することができる。上記のように、蛍光体膜２２の光電変換基板２１への付着安定性の観点から、蒸着期間における光電変換基板２１の温度の上限が判定される。

　一方、蒸着期間における光電変換基板２１の温度の下限は、特性面から制約を受ける。ここで、本願発明者は、Ｘ線検出パネル２の感度特性が蒸着初期の光電変換基板２１の温度と相関性があること、を見出した。

　蒸着初期の光電変換基板２１の温度が６５℃乃至８５℃の範囲内では、諸要因の影響はあるものの、平均的には蒸着初期の光電変換基板２１の温度に対し約０．６倍の比率で感度特性が比例する。従って、蒸着初期の光電変換基板２１の温度が低くなるとＸ線検出パネル２の感度特性も低くなる。

　また、蒸着初期の光電変換基板２１の温度が低下すると、結果的には蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度も低下する傾向となる。その結果、上述の結晶成長へ影響が想定される。また、上記のような感度低下現象を確認することができた。このため、Ｘ線検出パネル２が低感度を示すリスクを考慮すると、蒸着初期の光電変換基板２１の温度は７０℃以上が望ましい。

　上述した検討結果から、本実施形態において、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させる際、蒸着初期の光電変換基板２１の温度を７０℃乃至１４０℃の範囲内に制御し、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内に制御することが望ましい。

　また、蒸着初期の光電変換基板２１の温度を７０℃乃至１２５℃の範囲内に制御し、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１２５℃乃至１７０℃の範囲内に制御した方がより好ましい。

　次に、真空チャンバ３１内部で起こる熱伝導について説明する。　
　図１４は、図３に示した光電変換基板２１、熱伝導体３６、保持機構３７及び放熱部３８を示す図であり、熱伝導体３６の機能を説明する模式図である。上述したように、蛍光体膜２２を形成するため、坩堝３２には大型のものを利用し、坩堝３２内には数ｋｇ（例えば６ｋｇ）以上のシンチレータ材が投入される。坩堝３２の温度は、ＣｓＩの溶融温度より高くするため約７００℃に加熱される。

　図３及び図８に示すように、従って、坩堝３２からの放射（輻射）熱は大きいため、真空チャンバ３１内の上方に位置した光電変換基板２１は強く加熱される。さらに、蒸着中の蒸発元素が光電変換基板に熱エネルギを持ち込むため、光電変換基板２１の温度は大きく上昇する。

　そこで、光電変換基板２１及び保持機構３７の全域に対向するように熱伝導体３６を配置している。ここで、光電変換基板２１及び保持機構３７と対向した熱伝導体３６の面を表面Ｓ１、放熱部３８と対向した熱伝導体３６の面を裏面Ｓ２とする。これにより、熱伝導体３６は、光電変換基板２１及び保持機構３７からの放射熱を表面Ｓ１側で吸収することができるため、光電変換基板２１の過熱を抑制し、光電変換基板２１の温度を上述した適正な値に制御することが可能となる。

　また、熱伝導体３６は、裏面Ｓ２側から放熱部３８に放射熱を発散することができる。放熱部３８のヒータを駆動しない場合、放熱部３８は、熱伝導により熱を真空チャンバ３１に伝える役割を果たしている。

　放射熱は、対向する両者の間の距離が短ければより効率良く伝えることができる。このため、本実施形態では、熱伝導体３６を保持機構３７（光電変換基板２１）と放熱部３８の間に介在させ、熱伝導体３６及び保持機構３７（光電変換基板２１）間の距離、並びに熱伝導体３６及び放熱部３８間の距離を極力短くしている。

　また、表面Ｓ１と裏面Ｓ２の放射率をそれぞれ１に近づけ、熱伝導率の高い材料を利用して熱伝導体３６を形成することが望ましく、これにより、光電変換基板２１の過熱を一層抑制することができる。

　本実施形態において、熱伝導体３６の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２には、それぞれ黒色化処理が施されている。これにより、熱伝導体３６は高い放射率を確保することができる。これは、アルミニウムなどで形成された金属光沢面の放射率が数１０％程度であるのに比べ、黒色化処理が施された表面Ｓ１及び裏面Ｓ２の放射率は約９５％を示すためである。表面Ｓ１及び裏面Ｓ２からの放射は、完全黒体放射に近いことが分かる。さらに、保持機構３７の表面及び放熱部３８の表面にも、放射率を上げる表面処理（黒色化処理）を施せば、より効果的である。

　以上のように構成されたＸ線検出パネルの製造方法によれば、放射線パネルを製造する際、光電変換基板２１の中心において４５°≦θ≦７０°となるように光電変換基板２１を配置している。次いで、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜２２を形成している。

　光電変換基板２１の中心において４５°≦θとすることにより、真空排気装置などの装置負荷を低減することができ、生産性やシンチレータ材の利用効率の向上を図ることができる。特に大型のＸ線検出パネル２の製造において、生産性を向上させることができる。また、光電変換基板２１の中心においてθ≦７０°とすることにより、（Ｄｈ／Ｄｖ）＜１とすることができ、より細い柱状結晶を形成することができるため、Ｘ線検出パネル２の解像度の向上に寄与することができる。

　圧力を１×１０^－２Ｐａ以下とした環境下で行う真空蒸着法を利用している。これにより、柱状結晶が太くなる成長を低減することができ、光電変換基板２１の法線に沿った方向への結晶成長を促進させることができる。　
　光電変換基板２１の回転速度を４ｒｐｍ以上としている。これにより、ＭＴＦ値が漸増するため、Ｘ線検出パネル２の解像度の向上に寄与することができる。

　光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させる際、蒸着初期の光電変換基板２１の温度を７０℃乃至１４０℃の範囲内に制御し、蒸着初期以降の光電変換基板２１の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内に制御している。これにより、蛍光体膜２２を剥離の発生無しに形成することができ、感度特性に優れたＸ線検出パネル２の形成に寄与することができる。

　上記のことから、生産性の向上を図ることができ、Ｘ線検出パネル２の解像度特性の向上に寄与する蛍光体膜２２を形成することができるＸ線検出パネル２の製造方法を得ることができる。また、製造歩留まりが高い蛍光体膜２２を形成することができるＸ線検出パネル２の製造方法を得ることができる。

　本発明の一つの実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　例えば、上述した実施形態では、２枚のＸ線検出パネル２を同時に製造したが、１枚のＸ線検出パネル２のみを製造する場合や、３枚のＸ線検出パネル２を同時に製造する場合であっても上述した効果を得ることができる。３枚のＸ線検出パネル２を同時に製造する場合、真空蒸着装置３０は、熱伝導体３６、保持機構３７、放熱部３８及びモータ３９を３つずつ備えている。例えば、３つの保持機構３７は、坩堝３２の中心軸（鉛直軸）を中心とした周方向に１２０°ずつずらして等間隔に配置することができる。

　坩堝３２内には、ＣｓＩのみが投入されていてもよい。この場合、坩堝３２（大型坩堝）とは別に用意した坩堝（小型坩堝）にＴｌＩを投入し、ＣｓＩと、ＴｌＩを同時に蒸着しても上述した効果を得ることができる。

　熱伝導体３６の形状は、板状に限定されるものではなく、ブロック構造など、種々変形可能である。熱伝導体３６は、光電変換基板２１の配置、保持機構３７の形状、放熱部３８との位置関係などに応じた形状に形成されていればよい。上述した実施形態では、熱伝導率を高めるためにアルミニウムを利用して熱伝導体３６を形成したが、アルミニウムに限定されるものではなく、種々変形可能であり、銅（Ｃｕ）などの材料を利用して熱伝導体３６が形成されていてもよい。

　上述した実施形態では、シンチレータ材にヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とする材料を利用したが、これに限定されるものではなく、シンチレータ材に他の材料を利用しても上述した実施形態と類似した効果を得ることができる。

　上述した技術は、Ｘ線検出パネルの製造装置及び製造方法への適用に限定されるものではなく、各種の放射線検出パネルの製造装置及び製造方法に適用することができる。

Claims (22)

1. 　シンチレータ材を蒸発させ鉛直上方へ向けて放射させる蒸発源と、
   　前記蒸発源より鉛直上方側に位置し、光電変換基板の蒸着面が前記蒸発源に露出しかつ鉛直軸に対して斜めとなる状態に前記光電変換基板を保持する保持機構と、を備える放射線検出パネルの製造装置。
2. 　前記保持機構に取付けられ、前記保持機構とともに前記光電変換基板を回転させる駆動部をさらに備える請求項１に記載の放射線検出パネルの製造装置。
3. 　前記蒸発源より鉛直上方側に位置し、他の光電変換基板の他の蒸着面が前記蒸発源に露出しかつ前記鉛直軸に対して斜めとなる状態に前記他の光電変換基板を保持する他の保持機構をさらに備え、
   　前記蒸着面と前記他の蒸着面との内側になす角度は鋭角である請求項１に記載の放射線検出パネルの製造装置。
4. 　前記蒸発源は、前記シンチレータ材を放射させる蒸発口を有し、
   　前記保持機構の位置と前記他の保持機構の位置とは、前記蒸発口を通る前記鉛直軸に対して対称である請求項３に記載の放射線検出パネルの製造装置。
5. 　前記蒸発源は、前記シンチレータ材を放射させる蒸発口を有し、
   　前記蒸発口の中心と前記蒸着面の任意の点とを結ぶ仮想線と、前記蒸着面の法線との内側になす角度をθとすると、
   　前記保持機構は、前記蒸着面の中心において４５°≦θ≦７０°となるように前記光電変換基板を保持し、
   　前記駆動部は、前記蒸着面の中心の法線に沿った軸を回転軸として前記保持機構とともに前記光電変換基板を回転させる請求項２に記載の放射線検出パネルの製造装置。
6. 　前記保持機構は、前記蒸着面の中心において５０°≦θ≦６５°となるように前記光電変換基板を保持する請求項５に記載の放射線検出パネルの製造装置。
7. 　前記蒸発源及び保持機構を収容し、前記駆動部が取付けられた矩形箱状に形成された真空チャンバをさらに備え、
   　前記角度θは前記真空チャンバの高さ方向及び幅方向に平行な平面上で規定される角度であり、
   　前記真空チャンバの体積はｃｏｓθに略比例する請求項５に記載の放射線検出パネルの製造装置。
8. 　シンチレータ材を蒸発させ放射させる蒸発源と、
   　前記蒸発源から放射される前記シンチレータ材が光電変換基板の蒸着面上に蒸着されるように前記光電変換基板を保持する保持機構と、
   　前記光電変換基板から向かって前記保持機構を越えて位置し、前記保持機構に間隔を置いて配向配置され、前記保持機構に対向し黒色化処理が施された表面を有する熱伝導体と、を備える放射線検出パネルの製造装置。
9. 　前記保持機構に取付けられ、前記保持機構とともに前記光電変換基板を回転させる駆動部をさらに備える請求項８に記載の放射線検出パネルの製造装置。
10. 　前記熱伝導体は、黒色化処理が施された裏面をさらに有する請求項８に記載の放射線検出パネルの製造装置。
11. 　前記保持機構から向かって前記熱伝導体を越えて位置し、前記熱伝導体を通じて前記光電変換基板の温度を調整する温度調整部をさらに備えている請求項８に記載の放射線検出パネルの製造装置。
12. 　前記温度調整部は、前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させる際、蒸着初期の前記光電変換基板の温度を７０℃乃至１４０℃の範囲内に制御し、前記蒸着初期以降の前記光電変換基板の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内に制御する請求項１１に記載の放射線検出パネルの製造装置。
13. 　蒸発源より鉛直上方側で、光電変換基板の蒸着面が前記蒸発源に露出しかつ鉛直軸に対して斜めとなる状態に前記光電変換基板を配置し、
    　前記蒸発源により、シンチレータ材を蒸発させ鉛直上方へ向けて放射し、前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜を形成する放射線検出パネルの製造方法。
14. 　前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させる際、前記光電変換基板を回転させる請求項１３に記載の放射線検出パネルの製造方法。
15. 　前記光電変換基板を配置する際、前記シンチレータ材の入射方向と前記蒸着面の法線との内側になす角度をθとすると、前記蒸着面の中心において４５°≦θ≦７０°となるように前記光電変換基板を配置し、
    　前記光電変換基板を回転させる際、前記蒸着面の中心の法線に沿った軸を回転軸として前記光電変換基板を回転させる請求項１４に記載の放射線検出パネルの製造方法。
16. 　前記光電変換基板を配置する際、前記蒸着面の中心において５０°≦θ≦６５°となるように前記光電変換基板を配置する請求項１５に記載の放射線検出パネルの製造方法。
17. 　光電変換基板の蒸着面上にシンチレータ材を蒸着させ蛍光体膜を形成し、
    　前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させる際、蒸着初期の前記光電変換基板の温度を７０℃乃至１４０℃の範囲内に制御し、前記蒸着初期以降の前記光電変換基板の温度を１２５℃乃至１９０℃の範囲内に制御する放射線検出パネルの製造方法。
18. 　蒸着初期の前記光電変換基板の温度を７０℃乃至１２５℃の範囲内に制御し、
    　前記蒸着初期以降の前記光電変換基板の温度を１２５℃乃至１７０℃の範囲内に制御する請求項１７に記載の放射線検出パネルの製造方法。
19. 　前記蒸着面上に前記シンチレータ材を蒸着させる際、前記光電変換基板を回転させる請求項１７に記載の放射線検出パネルの製造方法。
20. 　真空引きして圧力が１×１０^－２Ｐａ以下となる状態を維持した環境下で行う真空蒸着法を利用する請求項１４又は１９に記載の放射線検出パネルの製造方法。
21. 　前記光電変換基板を回転させる際、前記光電変換基板の回転速度を４ｒｐｍ以上とする請求項１４又は１９に記載の放射線検出パネルの製造方法。
22. 　前記シンチレータ材に、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とする材料を用いることを特徴とする請求項１３又は１７に記載の放射線検出パネルの製造方法。

Images