WO2013140444A1 - シンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法 - Google Patents

シンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法 Download PDF

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WO2013140444A1
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scintillator
resin
manufacturing
resin binder
light
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PCT/JP2012/001951
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Inventor
足立　晋
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株式会社島津製作所
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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
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a scintillator that converts radiation (for example, X-rays) used for medical radiography apparatuses and industrial nondestructive inspection apparatuses into light, a manufacturing method thereof, a radiation detector, and a manufacturing method thereof.
  • radiation for example, X-rays
  • the FPD includes a scintillator that converts incident X-rays into light, and a photodiode that converts light converted by the scintillator into electric charge.
  • This type of detector is called "indirect conversion type”.
  • the photodiode is formed in a two-dimensional matrix together with the switching element, and the electric charge converted by the photodiode is read by driving the switching element.
  • a two-dimensional X-ray image is acquired by the electric charges read from the photodiodes provided in a two-dimensional matrix.
  • the scintillator converts incident X-rays into light.
  • scintillators in which phosphor microcrystals are bonded with a resin binder, and phosphors (for example, CsI (cesium iodide) etc.) are crystal-grown (for example, see FIG. 1 of Non-Patent Document 1). ). Further, the former has been devised using nanoscale particles as a phosphor (see, for example, Patent Document 1).
  • the conventional scintillator has the following problems. That is, the phosphor crystallites bonded with the resin binder (resin binder in which the light emitting fine particles are dispersed) does not have a means for suppressing the light emitted by the conversion and spreading in the lateral direction. Therefore, there is a problem that the resolution (spatial resolution) of the image is deteriorated. Therefore, the light is prevented from spreading in the lateral direction by cutting in a dicing process.
  • the groove width is determined by the thickness of the dicing blade, so that there is a problem that the finish is rough and cannot cope with a fine pixel size.
  • the crystal grown phosphor since the crystal grown phosphor has a columnar crystal, the emitted light reaches the photodiode while reflecting the inside of the columnar crystal. That is, the spread of light in the lateral direction is prevented naturally by the columnar crystals. Thereby, the resolution is relatively improved.
  • the crystal since the crystal must be grown, there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a scintillator capable of forming a columnar structure with a narrow pitch at a low cost, a manufacturing method thereof, a radiation detector, and a manufacturing method thereof. For the purpose.
  • the method for manufacturing a scintillator according to the present invention is a method for manufacturing a scintillator composed of a resin in which luminous fine particles that emit light in response to radiation are dispersed, and is set in advance on the surface of the resin using an imprint technique. And a step of forming partition walls at a predetermined interval.
  • the partition walls are formed on the surface of the resin in which the light emitting fine particles that emit light in response to radiation are dispersed at intervals set in advance using an imprint technique. Since the partition reflects the light emitted from the light emitting fine particles, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the partition wall functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the partition walls are formed by an imprint technique, it is possible to obtain a scintillator having a columnar structure with a narrow pitch between the partition walls, which is difficult to process by a dicing blade, for example. In addition, the scintillator can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • the partition wall is preferably a metal wall formed by filling a gap formed in the resin with a metal using an imprint technique. That is, the partition wall is a metal wall.
  • the metal wall can reflect the light emitted from the light-emitting fine particles and remove scattered rays generated when the radiation passes through the subject. Therefore, the scattered radiation removal grid used in a normal radiographic apparatus can be made unnecessary.
  • an example of the step of forming the partition wall is to form the partition wall by pressing the concave / convex pattern side of the original plate against the resin formed in a preset shape. is there.
  • partition walls can be formed on the resin.
  • an example of the step of forming the partition wall is to form the partition wall by forming the resin on the uneven pattern side of the original plate.
  • the resin can be formed in a preset shape and a partition can be formed in the resin.
  • the scintillator manufacturing method according to the present invention preferably includes a step of forming a covering portion that covers the partition formed in the resin. Thereby, since a partition is coat
  • the partition walls are formed at an interval smaller than 1 ⁇ 2 of the pitch of a plurality of photodiodes arranged in a matrix configured integrally with the scintillator. Is preferred.
  • the plurality of photodiodes arranged in a matrix form converts light emitted from the scintillator into electric charges.
  • the partition walls are formed at an interval smaller than 1 ⁇ 2 of the photodiode pitch (pixel pitch), it is possible to prevent the moire pattern due to the partition walls from being reflected.
  • an example of the partition wall is one of a lattice shape, a honeycomb shape, and a parallel line shape.
  • the partition walls can be formed in any shape of a lattice shape, a honeycomb shape, and a parallel line shape at a narrow pitch and at a low cost.
  • the scintillator according to the present invention is a scintillator composed of a resin in which luminescent fine particles that emit light in response to radiation are dispersed, and is formed on the surface of the resin at a predetermined interval using an imprint technique. A partition is provided.
  • the partition walls are formed on the surface of the resin in which the luminescent fine particles that emit light in response to radiation are dispersed at intervals set in advance by using an imprint technique. Since the partition reflects the light emitted from the light emitting fine particles, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the partition wall functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the partition walls are formed by an imprint technique, it is possible to obtain a scintillator having a columnar structure with a narrow pitch between the partition walls, which is difficult to process by a dicing blade, for example. In addition, the scintillator can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • a method for manufacturing a radiation detector according to the present invention is a method for manufacturing a radiation detector including a scintillator composed of a resin in which luminescent fine particles that emit light in response to radiation are dispersed, using an imprint technique.
  • the method includes the step of forming partition walls at predetermined intervals on the surface of the resin.
  • the partition walls are formed at intervals set in advance using the imprint technique on the surface of the resin in which the luminescent fine particles that emit light in response to radiation are dispersed. . Since the partition reflects the light emitted from the light emitting fine particles, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the partition wall functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the partition walls are formed by an imprint technique, it is possible to obtain a scintillator having a columnar structure with a narrow pitch between the partition walls, which is difficult to process by a dicing blade, for example. In addition, the scintillator can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • the radiation detector according to the present invention is a radiation detector including a scintillator composed of a resin in which luminous fine particles that emit light in response to radiation are dispersed, and converts the light emitted by the scintillator into an electric charge. And the scintillator has partition walls formed at predetermined intervals on the surface of the resin using an imprint technique. is there.
  • the partition walls are formed on the surface of the resin in which the luminescent fine particles that emit light in response to the radiation are dispersed at intervals set in advance using an imprint technique. Since the partition reflects the light emitted from the light emitting fine particles, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the partition wall functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the partition walls are formed by an imprint technique, it is possible to obtain a scintillator having a columnar structure with a narrow pitch between the partition walls, which is difficult to process by a dicing blade, for example. In addition, the scintillator can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • the surface of the resin in which the luminescent fine particles that emit light in response to radiation are dispersed is set in advance using an imprint technique. Partitions are formed at intervals. Since the partition reflects the light emitted from the light emitting fine particles, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the partition wall functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the partition walls are formed by an imprint technique, it is possible to obtain a scintillator having a columnar structure with a narrow pitch between the partition walls, which is difficult to process by a dicing blade, for example. In addition, the scintillator can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a scintillator according to Embodiment 1.
  • (A)-(c) is a figure where it uses for description of the process of forming the partition (space
  • FIG. (A)-(c) is a figure which shows an example of the shape of the convex part of the original plate seen from the P direction of Fig.2 (a).
  • (A)-(c) is a figure where it uses for description of the process of forming the metal wall which concerns on Example 1.
  • FIG. (A)-(d) is a figure where it uses for description of the process of forming the partition (space
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a vertical cross section of a flat panel X-ray detector according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a plane of a flat panel X-ray detector according to a third embodiment. It is a figure where it uses for description of an example of scintillator formation in the manufacturing method of a flat panel type X-ray detector.
  • (A) is a figure which shows an example of the scintillator which concerns on a modification.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a scintillator.
  • FIG. 2A to FIG. 2C are diagrams for explaining a process of forming a partition wall (void).
  • 3 (a) to 3 (c) are diagrams showing an example of the shape of the convex portion of the original plate when viewed from the P direction in FIG. 2 (a).
  • 4 (a) to 4 (c) are diagrams for explaining a process of forming a metal wall.
  • Step S01 Diffusion of Luminescent Fine Particles into Resin Binder
  • the luminous fine particles 3 are dispersed in the resin binder 1.
  • the dispersion of the luminescent particles 3 is performed by, for example, putting the luminescent particles 3 into a container containing the resin binder 1 and stirring.
  • the material of the resin binder 1 is preferably transparent so that light can pass through.
  • general plastics such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), COP (cycloolefin polymer), PP (polypropylene), and the like are used. Used.
  • transparent PI polyimide
  • the resin binder 1 is made of silicon resin (for example, PDMS ((Polydimethylsiloxane))) or fluorine resin (for example, Teflon (registered trademark)) in order to facilitate release from the original plate 9 described later. Is preferred.
  • the resin binder 1 corresponds to the resin of the present invention.
  • the luminescent particles 3 emit light in response to X-rays.
  • the luminescent fine particles 3 are formed with a grid interval, that is, 1/10 or less of the interval between metal walls 13 to be described later, for example, with a width of 10 to 100 nm.
  • CsI, GOS (gadolinium sulfate), NaI (sodium iodide) or the like is used as the material of the light-emitting fine particles 3.
  • the resin binder 1 in which the luminescent particles 3 are dispersed is a fluid having fluidity when the luminescent particles 3 are dispersed. However, the resin binder 1 after the luminescent fine particles 3 are dispersed may be solid or liquid.
  • the case where the resin binder 1 after the light emitting fine particles 3 are dispersed is a solid case, for example, when the resin binder 1 is a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin binder 1 is heated to form a liquid, and in this state, the luminescent particles 3 are charged and dispersed. In this state, it is applied by pouring into the mold 5 and then cooled to form a sheet or flat solid (FIG. 2A).
  • the thickness 201 of the resin binder 1 is formed to be about 500 ⁇ m, for example.
  • the liquid resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 are dispersed may be once cooled to be solid, and then heated again to form a sheet or a plate.
  • the resin binder 1 may be applied in the order of the first layer, the second layer,..., The nth layer.
  • the case where the resin binder 1 after the light emitting fine particles 3 are dispersed is a liquid, for example, when the resin binder 1 is a thermosetting resin.
  • the thermosetting liquid resin binder 1 in which the light-emitting fine particles 3 are dispersed is applied to the mold 5 so as to be left as it is.
  • the sheet-like or flat resin binder 1 may be formed using a dispenser, an inkjet printer, or the like.
  • the formwork 5 does not need to be used as needed.
  • Step S02 Preparation of Master Plate
  • a master plate (mold) 9 for forming the void 7 in the resin binder 1 in which the luminescent fine particles 3 are dispersed is prepared.
  • the material of the original plate 9 Si (silicon), Ni (nickel), quartz glass or the like is used.
  • the material of the original plate 9 is a high-hardness resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin.
  • the concave / convex pattern 11 is formed on the original plate 9 by, for example, a photolithography technique. As shown in FIG. 3A, the concavo-convex pattern 11 is configured such that the shape of the convex portion 11a viewed from the P direction in FIG. 2A is a square or rectangular lattice. Moreover, the shape of the convex part 11a seen from the P direction of Fig.2 (a) is hexagonal honeycomb shape (FIG.3 (b)), the parallel line shape of a vertical stripe or a horizontal stripe (FIG.3 (c)), etc. It may be configured. In addition, although the convex part 11a is comprised by the preset space
  • the width 202 of the convex portions 11a is, for example, 20 to 50 ⁇ m when the pitch 203 of the convex portions 11a is 200 ⁇ m.
  • the height 204 of the convex part 11a is preferably, for example, a size of 1/2 or more of the thickness 201 of the resin binder 1, and is configured to be 250 ⁇ m, for example. If necessary, it may be less than 250 ⁇ m.
  • partition walls (pressing uneven pattern of original plate) Using nanoimprint technology, partition walls (voids 7) are formed at predetermined intervals on the surface of the resin binder 1 in which the luminescent fine particles 3 are dispersed.
  • the concave / convex pattern 11 side of the original plate 9 is pressed against the resin binder 1 formed in a preset shape.
  • the resin binder 1 is thermoplastic, the resin binder 1 is heated and softened, and the concave / convex pattern 11 of the original 9 is pressed against the softened resin binder 1.
  • the resin binder 1 is cooled and hardened in the state which the uneven
  • the resin binder 1 pressed by the original plate 9 may be in a state of being taken out from the mold 5.
  • the concave / convex pattern 11 of the original plate 9 may be pressed against the resin binder 1 that is applied and heated, such as being poured into the mold 5.
  • the resin binder 1 is thermosetting, the concave / convex pattern 11 of the original 9 is pressed against the liquid resin binder 1 poured into the mold 5. And the resin binder 1 is heated and hardened in the state by which the uneven
  • Step S04 Peeling of the Master
  • the resin binder 1 cured by cooling or heating and the master 9 are relatively peeled in a state where the uneven pattern 11 of the master 9 is pressed (FIG. 2C).
  • a lattice-like gap 7 is formed at a position where the convex portion 11a of the original plate 9 is pressed.
  • the step of peeling the original 9 from the resin binder 1 may be performed before or after the resin binder 1 is taken out from the mold 5. Good.
  • the metal wall 13 is formed by filling the gap 7 formed in the resin binder 1 with metal.
  • the metal wall 13 is formed by filling the void 7 formed in the resin binder 1 with the metal ink 13 a and curing it.
  • the metal particle material of the metal ink for example, heavy metals such as Ti (titanium), Ta (tantalum), W (tungsten), Au (gold), Ag (silver), and Cu (copper) are used. That is, as the metal particle material, a heavy metal having a gloss higher than that of Ti or an alloy containing the same as a main component is used.
  • gap 7 and the metal wall 13 are equivalent to the partition of this invention.
  • FIG. 4A shows a state where the gap 7 formed in the resin binder 1 is not filled with the metal ink 15.
  • FIG. 4B the gap 7 formed in the resin binder 1 is filled with the metal ink 13a by, for example, a dispenser 15.
  • the metal wall 13 is formed as shown in FIG.4 (c) by heating and hardening the filled metal ink 13a.
  • the scintillator 17 is formed by the above process. That is, the scintillator 17 is composed of a resin binder 1 in which light-emitting fine particles 3 that emit light in response to X-rays are dispersed, and a metal wall formed on the surface of the resin binder 1 at a predetermined interval using a nanoimprint technique. 13 is provided. In the step S05, the metal wall 13 is formed by filling the gap 7 with the metal ink 13a and curing it. However, the scintillator 17 may be in the state of the gap 7 where the metal wall 13 is not formed.
  • the voids 7 are formed on the surface of the resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 that emit light in response to X-rays are dispersed at intervals set in advance using the nanoimprint technique.
  • the gap 7 reflects the light emitted from the light emitting fine particles 3, it is possible to suppress the light from spreading in the lateral direction along the incident surface. Therefore, the air gap 7 functions as a light guide and can improve the resolution of the acquired image. Since the gap 7 is formed by the nanoimprint technique, it is possible to obtain a scintillator 17 having a columnar structure in which the gaps of the gaps 7 are difficult to process by a dicing blade, for example. Further, the scintillator 17 can be formed at a lower cost than that for crystal growth.
  • a metal wall 13 is formed by filling the gap 7 formed in the resin binder 1 with metal. That is, the metal wall 13 can reflect the light emitted from the luminescent particles 3 and remove scattered rays generated when X-rays pass through the subject. Therefore, the scattered X-ray removing grid used in a normal radiation (for example, X-ray) imaging apparatus can be made unnecessary.
  • the voids 7 are formed in the resin binder 1. Can be formed.
  • FIG. 5A to FIG. 5D are views for explaining a process of forming a partition wall (gap) according to the second embodiment.
  • the description which overlaps with Example 1 is abbreviate
  • Example 1 the uneven pattern 11 side of the original plate 9 was pressed against the resin binder 1.
  • a liquid resin binder 1 in which the light-emitting fine particles 3 are dispersed may be poured into the concave / convex pattern 11 side of the original 19 for example.
  • FIG. 5 (a) is a diagram showing the original plate 19 of this embodiment.
  • an original plate 19 is prepared.
  • the original plate 19 of the present embodiment is provided with an outer frame 19a for accommodating the applied resin binder 1, it may not be provided if necessary.
  • the original plate 19 has a concavo-convex pattern 11 that forms voids 7 in the resin binder 1 to be applied.
  • partition walls are formed at predetermined intervals on the surface of the resin binder 1 in which the luminescent fine particles 3 are dispersed, using nanoimprint technology.
  • the liquid resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 are dispersed is applied to the concave and convex pattern surface 11a side of the original plate 19 (FIGS. 5B and 5C).
  • the resin binder 1 is applied by, for example, a dispenser or an ink jet printer, but may be applied by a spin coater or a slit coater.
  • the applied resin binder 1 is cured.
  • the resin binder 1 is thermoplastic, it is cured by cooling, and when the resin binder 1 is thermosetting, it is cured by heating.
  • Step S04 of Example 1 the cured resin binder 1 and the original plate 19 are relatively separated. As a result, a gap 7 is formed in the resin binder 1 at the position of the protrusion 11 a of the uneven pattern 11. A metal wall 13 is formed in the gap 7 as shown in step S05 of the first embodiment.
  • the resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 are dispersed is formed on the concave / convex pattern 11 side of the original 19 so that the resin binder 1 has a preset shape (for example, a sheet shape or a flat plate). And the void 7 can be formed in the resin binder 1.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a longitudinal section of a flat panel X-ray detector.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the plane.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of scintillator formation in the manufacturing method.
  • the description which overlaps with Example 1 and 2 is abbreviate
  • a flat panel X-ray detector (FPD) 21 includes the scintillator 17 manufactured in the first or second embodiment.
  • the FPD 21 includes a scintillator 17 and a readout circuit 23, if broadly distinguished.
  • the readout circuit 23 is provided on a voltage application electrode 25, a photodiode 27, a collection electrode 29, a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT” as appropriate) 31, and an insulating substrate 33.
  • TFT thin film transistor
  • the voltage application electrode 25, the photodiode 27, the collection electrode 29, and the TFT 31 are arranged for each pixel, that is, in a two-dimensional matrix.
  • the insulating substrate 33 is made of glass or a synthetic resin such as PI. In FIG. 7, one pixel is denoted by reference numeral 35.
  • the scintillator 17 is composed of the resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 that emit light in response to X-rays are dispersed.
  • the scintillator 17 has a metal wall 13 formed at a predetermined interval on the surface of the resin binder 1 using nanoimprint technology.
  • a surface where the gap 7 and the metal wall 13 are close that is, a surface where the gap 7 and the metal wall 13 are formed in the resin binder 1 is an X-ray incident surface 17 a. This is because many X-rays stop and are converted into light on the X-ray incident side of the scintillator 17. However, X-rays may be incident from the side opposite to the surface where the gap 7 and the metal wall 13 are formed in the resin binder 1.
  • the voltage application electrode 25 is provided on the scintillator 17 side of the photodiode 27.
  • the voltage application electrode 25 is made of a transparent electrode such as ITO (indium tin oxide). By making it transparent, it makes it easier to collect emitted light. For example, a bias voltage v of about 1 to 10 V is applied to the voltage application electrode 25.
  • the photodiode 27 converts light emitted from the scintillator 17 into electric charges (carriers).
  • the photodiode 27 has, for example, a PIN structure.
  • Reference numeral 206 denotes the pitch (pixel pitch) of the photodiodes 27.
  • the metal walls 13 of the scintillator 17 are preferably formed at intervals smaller than 1/2 of the pitch 206 in the plurality of photodiodes 27 arranged in a matrix configured integrally with the scintillator 17. For example, when the pitch 206 of the photodiodes 27 is 150 ⁇ m, the interval between the metal walls 13 is set to less than 75 ⁇ m.
  • the collection electrode 29 is formed on the opposite side of the voltage application electrode 25 with the photodiode 27 interposed therebetween, and collects the charges converted by the photodiode 27.
  • the collection electrode 29 is connected to one end of the TFT 31.
  • the electric charge converted by the photodiode 27 is accumulated in a capacitor composed of the voltage applying electrode 25 and the collecting electrode 29. However, when the capacitance is small, an additional capacitor may be provided for each pixel.
  • An insulating layer 37 such as PI is formed between the collecting electrodes 29 of the adjacent pixels 35.
  • the TFT 31 is a switching element for taking out the electric charge converted by the photodiode 27, and is normally OFF (blocked). As shown in FIG. 7, the TFT 31 is connected to a gate line 39 and a data line 41.
  • the gate line 39 is connected to the gates of a plurality of TFTs 31 arranged, for example, along the row (X) direction among the TFTs 31 arranged two-dimensionally.
  • the gate line 39 is connected to the gate drive unit 43.
  • a data line 41 is connected to the opposite side of the photodiode 27 (collecting electrode 29) with the TFT 31 interposed therebetween.
  • the data line 41 is connected to, for example, a plurality of TFTs 31 arranged along the column (Y) direction among the TFTs 31 arranged two-dimensionally.
  • the data line 41 is connected to the charge voltage conversion amplifier 45 and the multiplexer 47 in order.
  • the gate drive unit 43, the charge / voltage conversion amplifier 45, and the multiplexer 47 are controlled by a drive control unit 49.
  • the drive control unit 49 is driven by a signal from an external device (not shown), for example.
  • the FPD 21 is configured to acquire a two-dimensional image, but may be configured to acquire a one-dimensional image.
  • the FPD 21 is manufactured by preparing the readout circuit 23 and bonding the individually formed scintillators 17 together.
  • a transparent optical adhesive is used for the bonding.
  • the scintillator 17 is manufactured by the manufacturing method of Example 1 or 2 as described above.
  • the FPD 21 may prepare the read circuit 23 and form the scintillator 17 on the read circuit 23 by the method of the first embodiment. That is, first, as shown in FIG. 8, the resin binder 1 in which the light emitting fine particles 3 are dispersed is formed on the readout circuit 23 in a preset shape (for example, a sheet shape or a flat plate shape). Next, when the resin binder 1 is thermoplastic, the concave / convex pattern 11 side of the original 9 is pressed against the resin binder 1 against the softened resin binder 1 by heating. Then, the resin binder 1 against which the original plate 9 is pressed is cooled and cured.
  • a preset shape for example, a sheet shape or a flat plate shape
  • the uneven pattern 11 side of the original plate 9 is pressed against the resin binder 1, for example, against the liquid resin binder 1 poured into the mold 5.
  • the resin binder 1 against which the original plate 9 is pressed is heated and cured.
  • the resin binder 1 and the original plate 9 are relatively peeled to form a void 7 in the resin binder 1.
  • the formed gap 7 is filled with the metal ink 13a, and the metal ink 13a is heated and cured.
  • the scintillator 17 may be formed on the readout circuit 23.
  • An X-ray tube (not shown) emits X-rays toward a subject (not shown).
  • the FPD 21 is provided facing the X-ray tube with the subject interposed therebetween. Therefore, X-rays that have passed through the subject are incident on the FPD 21. Please refer to FIG.
  • the scintillator 17 converts the X-rays into light. Specifically, the light emitting fine particles 3 dispersed in the resin binder 1 emit light in response to X-rays.
  • the metal wall 13 is formed in the scintillator 17 at a preset interval.
  • the metal wall 13 can reflect the light emitted from the luminescent particles 3 and remove scattered rays generated when the X-rays pass through the subject.
  • the metal wall 13 shields scattered rays generated when X-rays pass through the subject. Therefore, the influence by scattered radiation can be suppressed. That is, the metal wall 13 functions as a scattered X-ray removal grid.
  • the metal wall 13 reflects the emitted light. Therefore, the metal wall 13 suppresses the emitted light from spreading in the lateral direction along the X-ray incident surface 17a.
  • the generated light is guided to the photodiode 27 while being reflected by the metal wall 13. That is, the metal wall 13 functions as a light guide. By these, the resolution of the acquired image can be made favorable.
  • the emitted light is converted into electric charge by the photodiode 27.
  • the converted charge is accumulated in a capacitor composed of the voltage application electrode 25 and the collection electrode 29.
  • the gate drive unit 43 turns on the TFT 31 by transmitting signals sequentially from the upper side.
  • the accumulated charge moves to the data line 41 side through the TFT 31 and is sent to the charge voltage conversion amplifier 45.
  • the charge-voltage conversion amplifier 45 converts the charge into a voltage and outputs it as a voltage signal.
  • the multiplexer 47 selects and outputs one voltage signal among the plurality of voltage signals. Image processing necessary for the output voltage signal, that is, the X-ray detection signal is performed to obtain an X-ray image.
  • the acquired X-ray image is displayed on a display unit (not shown) such as a liquid crystal panel.
  • the FPD 21 according to the present embodiment has the same effects as the scintillators 17 according to the first and second embodiments.
  • the metal walls 13 are formed at intervals smaller than 1 ⁇ 2 of the pitch P in the plurality of photodiodes 27 arranged in a matrix configured integrally with the scintillator 17.
  • the plurality of photodiodes arranged in a matrix form converts light emitted from the scintillator into electric charges.
  • the metal wall 13 is formed at an interval smaller than 1/2 of the photodiode pitch (pixel pitch), it is possible to prevent the moire pattern due to the metal wall 13 from being reflected.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the concave / convex pattern 11 of the original plate 9 is pressed against the resin binder 1 in which the luminescent fine particles 3 are dispersed, and the resin binder 1 and the original plate 9 are relatively peeled to form the gap 7.
  • the scintillator 17 may be configured. That is, when pressed, the concave portion 7a formed at the position of the convex portion 11 functions as a partition wall.
  • the original plate 9 covers the resin binder 1 and the recess 7a.
  • the original plate 9 is made of a material other than a metal that shields incident X-rays and a material having a refractive index different from that of the resin binder 1.
  • the original plate 9 is made of a high-hardness resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin.
  • the original plate 9 corresponds to the coating portion of the present invention, and the concave portion 7a corresponds to the partition wall of the present invention. Moreover, in the state of FIG.2 (b) and FIG.5 (c), it is in the process of forming the coating
  • the covering portion 51 may be formed on the scintillator 17 by a method different from the above-described modification (1) (FIG. 9A). That is, it includes a step of forming a covering portion 51 that covers the metal wall 13 formed on the resin binder 1. Thereby, since the metal wall 13 is coat
  • the covering portion 51 is made of the same material as that of the resin binder 1, for example. That is, for the covering portion 51, for example, a general plastic such as PET, PEN, COP, PP is used.
  • the covering 51 is made of transparent PI, silicone resin, or fluorine resin.
  • the covering portion 51 is formed by a spin coater, a slit coater, a dispenser, an ink jet printer, or the like. Further, in FIG. 9A, the covering portion 51 covers the metal wall 13. However, as shown in FIG. 9 (b), it may be a simple air or a gap 53 filled with an inert gas such as N 2 (nitrogen) or Ar (argon).
  • the metal wall 13 is formed by, for example, filling the void 7 formed in the resin binder 1 with the metal ink 13a and curing it. However, it may be formed by metal plating such as electroless plating. After the gap 7 is formed by the original plate 9, metal plating is performed on the surface of the recess 7a to form a metal wall.
  • the scintillator 17 detects X-rays.
  • the scintillator 17 may detect ⁇ rays or light (for example, infrared rays).
  • CsI, GOS, NaI or the like is used as the material of the luminescent fine particles 3.
  • B boron
  • the scintillator is configured to be sensitive to neutrons.
  • Neutrons have the property of penetrating metals and shielded by water. For example, in a machine such as an engine, it is used when an internal liquid flow (for example, a combustion state) covered with a thick metal is observed.

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Abstract

　本発明のシンチレータ１７は、Ｘ線に感応して発光する発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１の表面に、ナノインプリント技術を用いて予め設定された間隔で空隙７が形成されている。空隙７は、発光微粒子３で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができ、ライトガイドとして機能する。空隙７は、ナノインプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、空隙７の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータ１７を得ることができる。また、シンチレータ１７を結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。

Description

シンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法
　本発明は、医療用放射線撮影装置や産業用非破壊検査装置に利用される放射線（例えばＸ線）を光に変換するシンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法に関する。
　従来、この種の装置として、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下適宜、「ＦＰＤ」と称する）がある。ＦＰＤは、入射したＸ線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換するフォトダイオードとを備えている。このタイプの検出器は、「間接変換型」と呼ばれている。フォトダイオードは、スイッチング素子とともに二次元マトリクス状に形成されており、スイッチング素子を駆動させることにより、フォトダイオードで変換された電荷が読み出されるようになっている。二次元マトリクス状に設けられたフォトダイオードから読み出された電荷により、二次元のＸ線画像を取得している。
　上述のように、シンチレータは、入射したＸ線を光に変換する。シンチレータには、蛍光体の微結晶を樹脂バインダで結合させたものと、蛍光体（例えばＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等）を結晶成長させたものがある（例えば、非特許文献１の図１参照）。さらに前者には、蛍光体としてナノスケール粒子を用いたものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１０－５２２８０６号公報
J.A. Rowlands, et al., Flat panel detector for digital radiology using active matrix readout of amorphous selenium, SPIE Vol. 3032, pp. 97-108, 1997
　しかしながら、従来のシンチレータには、次のような問題がある。すなわち、蛍光体の微結晶を樹脂バインダで結合させたもの（発光微粒子を分散させた樹脂バインダ）は、変換されて発光した光が横方向に拡がることを抑える手段がない。そのため、画像の解像度（空間分解能）が悪くなる問題がある。そこで、ダイシングプロセスで切断することで光の横方向への拡がりを防止している。しかしながら、例えば、ダイシングブレードでシンチレータに溝を掘る場合、溝幅がダイシングブレードの厚みで決定してしまうので、粗っぽい仕上がりとなり微細な画素サイズに対応できないという問題がある。一方、蛍光体を結晶成長させたものは、柱状結晶を有するので、発光した光が柱状結晶の内部を反射しながらフォトダイオードに到達する特徴を有する。すなわち、柱状結晶により自然に、光の横方向への拡がりを防止している。これにより、解像度は比較的改善される。しかしながら、結晶成長させなければならないので、製造コストが高くなるという問題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、狭いピッチの柱状構造を低コストで形成することが可能なシンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係るシンチレータの製造方法は、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータの製造方法において、インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で隔壁を形成する工程を備えることを特徴とするものである。
　本発明に係るシンチレータの製造方法によれば、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂の表面に、インプリント技術を用いて予め設定された間隔で隔壁が形成されている。隔壁は、発光微粒子で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、隔壁は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。隔壁は、インプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、隔壁の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータを得ることができる。また、シンチレータを結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記隔壁は、インプリント技術を用いて前記樹脂に形成された空隙に金属を詰めて形成された金属壁であることが好ましい。すなわち、隔壁は金属壁である。金属壁は、発光微粒子で発光した光を反射するとともに、放射線が被検体を通過する際に発生した散乱線を除去することができる。そのため、通常の放射線撮影装置で用いられる散乱線除去用グリッドを不必要とすることができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記隔壁を形成する工程の一例は、予め設定された形状に形成された前記樹脂に原版の凹凸パターン側を押し付けることで前記隔壁を形成することである。予め設定された形状に形成された発光微粒子を分散させた樹脂に原版の凹凸パターン側を押し付けることにより、その樹脂に隔壁を形成することができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記隔壁を形成する工程の一例は、原版の凹凸バターン側に前記樹脂を形成することで前記隔壁を形成することである。原版の凹凸パターン側に、発光微粒子を分散させた樹脂を形成することにより、樹脂を予め設定された形状に形成すると共に、その樹脂に隔壁を形成することができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記樹脂に形成された隔壁を被覆する被覆部を形成する工程を備えていることが好ましい。これにより、隔壁が被覆されるので、耐環境性を持たせることができ、隔壁部分の劣化を防止することができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記隔壁は、前記シンチレータと一体に構成されるマトリクス状に配置された複数のフォトダイオードにおけるピッチの１／２よりも小さい間隔で形成されていることが好ましい。マトリクス状に配置された複数のフォトダイオードは、シンチレータで発光した光を電荷に変換する。この際、フォトダイオードのピッチ（画素ピッチ）の１／２より小さい間隔で隔壁を形成しているので、隔壁によるモアレパターンが映り込むことを防止することができる。
　また、本発明に係るシンチレータの製造方法において、前記隔壁の一例は、格子状、ハニカム状および平行線状のいずれかで構成されることである。これにより、格子状、ハニカム状および平行線状のいずれかの任意の形状で隔壁を狭いピッチでかつ低コストで形成することができる。
　また、本発明に係るシンチレータは、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータにおいて、インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で形成された隔壁を備えることを特徴とするものである。
　本発明に係るシンチレータによれば、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂の表面に、インプリント技術を用いて予め設定された間隔で隔壁が形成されている。隔壁は、発光微粒子で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、隔壁は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。隔壁は、インプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、隔壁の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータを得ることができる。また、シンチレータを結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
　また、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータを備えた放射線検出器の製造方法において、インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で隔壁を形成する工程を備えることを特徴とするものである。
　本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂の表面に、インプリント技術を用いて予め設定された間隔で隔壁が形成されている。隔壁は、発光微粒子で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、隔壁は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。隔壁は、インプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、隔壁の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータを得ることができる。また、シンチレータを結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
　また、本発明に係る放射線検出器は、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータを備えた放射線検出器でおいて、前記シンチレータで発光した光を電荷に変換し、マトリクス状に配置されたフォトダイオードを備え、前記シンチレータは、インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で形成された隔壁を有していることを特徴とするものである。
　本発明に係る放射線検出器によれば、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂の表面に、インプリント技術を用いて予め設定された間隔で隔壁が形成されている。隔壁は、発光微粒子で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、隔壁は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。隔壁は、インプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、隔壁の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータを得ることができる。また、シンチレータを結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
　本発明に係るシンチレータ及びその製造方法、並びに放射線検出器及びその製造方法によれば、放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂の表面に、インプリント技術を用いて予め設定された間隔で隔壁が形成されている。隔壁は、発光微粒子で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、隔壁は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。隔壁は、インプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、隔壁の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータを得ることができる。また、シンチレータを結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
実施例１に係るシンチレータの製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｃ）は、実施例１に係る隔壁（空隙）を形成する工程の説明に供する図である。 （ａ）～（ｃ）は、図２（ａ）のＰ方向から見た原版の凸部の形状の一例を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施例１に係る金属壁を形成する工程の説明に供する図である。 （ａ）～（ｄ）は、実施例２に係る隔壁（空隙）を形成する工程の説明に供する図である。 実施例３に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の縦断面を示す概略構成図である。 実施例３に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の平面を示す概略構成図である。 フラットパネル型Ｘ線検出器の製造方法におけるシンチレータ形成の一例の説明に供する図である。 （ａ）、（ｂ）は、変形例に係るシンチレータの一例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、シンチレータの製造方法を示すフローチャートである。図２（ａ）～図２（ｃ）は、隔壁（空隙）を形成する工程の説明に供する図である。図３（ａ）～図３（ｃ）は、図２（ａ）のＰ方向から見た原版の凸部の形状の一例を示す図である。図４（ａ）～図４（ｃ）は、金属壁を形成する工程の説明に供する図である。
　まず、図１のフローチャートを参照してシンチレータの製造方法について説明する。
　〔ステップＳ０１〕樹脂バインダへの発光微粒子の拡散
　樹脂バインダ１に発光微粒子３を分散させる。発光微粒子３の分散は、例えば、樹脂バインダ１が入った容器に発光微粒子３を投入し、攪拌することで行う。樹脂バインダ１の材料は、光を通過させるため透明であることが好ましく、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＰ（ポリプロピレン）等の一般プラスチックが用いられる。また、樹脂バインダ１の材料は、透明なＰＩ（ポリイミド）を用いてもよい。また、樹脂バインダ１は、後述する原版９との離型を容易にするために、シリコン系樹脂（例えばＰＤＭＳ（（Polydimethylsiloxane）））、またはフッ素系樹脂（例えばテフロン（登録商標））を用いることが好ましい。樹脂バインダ１が本発明の樹脂に相当する。
　発光微粒子３は、Ｘ線に感応して発光するものである。発光微粒子３は、グリッド間隔、すなわち、後述する金属壁１３間の間隔の１／１０以下のもので構成され、例えば、１０～１００ｎｍ幅で構成される。発光微粒子３の材料は、例えば、ＣｓＩ、ＧＯＳ（硫酸化ガドリウム）、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）等が用いられる。発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１は、発光微粒子３を分散させるときは、流動性を有する液体である。しかしながら、発光微粒子３を分散させた後の樹脂バインダ１は、固体であっても液体であってもよい。
　発光微粒子３を分散させた後の樹脂バインダ１が固体の場合とは、例えば、樹脂バインダ１が熱可塑性樹脂の場合である。熱可塑性の樹脂バインダ１を加熱して液体にし、この状態で発光微粒子３を投入して分散させる。この状態で、型枠５に流し込むなど塗布し、冷却してシート状または平板状の固体にする（図２（ａ））。樹脂バインダ１の厚み２０１は、例えば５００μｍ程度に形成する。なお、発光微粒子３を分散させた液体の樹脂バインダ１を一旦冷却して固体にさせておき、再度加熱してシート状または平板状にしてもよい。また、樹脂バインダ１の塗布は、１層目、２層目、…、ｎ層目と、順番に形成するようにしてもよい。
　一方、発光微粒子３を分散させた後の樹脂バインダ１が液体の場合とは、例えば、樹脂バインダ１が熱硬化性樹脂の場合である。発光微粒子３を分散させた熱硬化性の液体の樹脂バインダ１を、型枠５に流し込むなど塗布し、そのままの状態にする。なお、シート状または平板状の樹脂バインダ１の形成は、ディスペンサやインクジェットプリンタ等で行ってもよい。また、型枠５は、必要に応じて用いなくてもよい。
　〔ステップＳ０２〕原版の準備
　発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１に空隙７を形成するための原版（モールド）９を準備する。原版９の材料は、Ｓｉ（シリコン）、Ｎｉ（ニッケル）、石英ガラス等が用いられる。原版９の材料は、場合によっては、高硬度の樹脂材料、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等が用いられる。
　原版９には、例えばフォトリソグラフィ技術により凹凸パターン１１が形成されている。凹凸パターン１１は、図３（ａ）に示すように、図２（ａ）のＰ方向から見た凸部１１ａの形状が正方形や長方形の格子状で構成されている。また、図２（ａ）のＰ方向から見た凸部１１ａの形状が、六角形のハニカム状（図３（ｂ））や、縦縞や横縞の平行線状（図３（ｃ））等で構成されていてもよい。なお、凸部１１ａは、予め設定された間隔で構成されるが、必要に応じて、等間隔で形成されなくともよい。
　図２（ａ）を参照する。原版９の凹凸パターン１１において、凸部１１ａの幅２０２は、例えば、凸部１１ａのピッチ２０３が２００μｍの場合、２０～５０μｍで構成される。また、凸部１１ａの高さ２０４は、例えば、樹脂バインダ１の厚み２０１の１／２以上の大きさであると好ましく、例えば２５０μｍで構成される。なお、必要により２５０μｍ未満の場合でもよい。
　〔ステップＳ０３〕隔壁の形成（原版の凹凸パターンの押し付け）
　ナノインプリント技術を用いて、発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１の表面に予め設定された間隔で隔壁（空隙７）を形成する。本実施例では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、予め設定された形状に形成された樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１側を押し付ける。樹脂バインダ１が熱可塑性の場合は、樹脂バインダ１を加熱して軟化させ、軟化した樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１を押し付ける。そして、原版９の凹凸パターン１１が押し付けられて凹部７ａを有する状態で、樹脂バインダ１を冷却して硬化させる。なお、この場合、原版９により押し付けられる樹脂バインダ１は、型枠５から取り出した状態であってもよい。また、型枠５に流し込むなど塗布され、加熱された液体の状態の樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１を押し付けてもよい。
　一方、樹脂バインダ１が熱硬化性の場合は、型枠５に流し込まれた状態の液体の樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１を押し付ける。そして、原版９の凹凸パターン１１が押し付けられた状態で、樹脂バインダ１を加熱して硬化させる。
　〔ステップＳ０４〕原版の剥離
　原版９の凹凸パターン１１が押し付けられた状態で冷却または加熱により硬化した樹脂バインダ１と原版９とを相対的に剥離させる（図２（ｃ））。これにより、樹脂バインダ１には、原版９の凸部１１ａが押し付けられた位置に、例えば格子状の空隙７が形成される。なお、樹脂バインダ１が型枠５に収まっている場合、樹脂バインダ１から原版９を剥離させる工程は、樹脂バインダ１を型枠５から取り出した前であってもよいし、後であってもよい。
　〔ステップＳ０５〕金属壁の形成
　樹脂バインダ１に形成された空隙７に金属を詰めて金属壁１３を形成する。例えば、樹脂バインダ１に形成された空隙７に金属インク１３ａを充填して硬化させて金属壁１３を形成する。金属インクの金属粒子材料は、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等の重金属が用いられる。すなわち、金属粒子材料は、Ｔｉ以上の光沢を有する重金属、またはそれを主成分とする合金が用いられる。空隙７および金属壁１３が本発明の隔壁に相当する。
　金属インクの充填には、ディスペンサやインクジェットプリンタ等が用いられる。図４（ａ）は、樹脂バインダ１に形成された空隙７に金属インク１５が充填されていない状態を示す。図４（ｂ）に示すように、樹脂バインダ１に形成された空隙７に例えばディスペンサ１５により金属インク１３ａを充填させる。そして、充填された金属インク１３ａを加熱して硬化させることで、図４（ｃ）に示すように、金属壁１３を形成する。
　以上の工程により、シンチレータ１７を形成する。すなわち、シンチレータ１７は、Ｘ線に感応して発光する発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１で構成され、ナノインプリント技術を用いて樹脂バインダ１の表面に予め設定された間隔で形成された金属壁１３を備えている。なお、ステップＳ０５の工程において、空隙７に金属インク１３ａを充填して硬化させることで、金属壁１３を形成している。しかしながら、シンチレータ１７は、金属壁１３を形成しない空隙７の状態であってもよい。
　本実施例に係るシンチレータ１７によれば、Ｘ線に感応して発光する発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１の表面に、ナノインプリント技術を用いて予め設定された間隔で空隙７が形成されている。空隙７は、発光微粒子３で発光した光を反射するので、光が入射面に沿った横方向に拡がることを抑えることができる。そのため、空隙７は、ライトガイドとして機能し、取得される画像の解像度を良好にすることができる。空隙７は、ナノインプリント技術で形成されるので、例えばダイシングブレードによる加工では難しい、空隙７の間隔が狭ピッチの柱状構造を有するシンチレータ１７を得ることができる。また、シンチレータ１７を結晶成長させるものよりも低コストで形成することができる。
　また、樹脂バインダ１に形成された空隙７に金属を詰めて金属壁１３を形成している。すなわち、金属壁１３は、発光微粒子３で発光した光を反射するとともに、Ｘ線が被検体を通過する際に発生した散乱線を除去することができる。そのため、通常の放射線（例えばＸ線）撮影装置で用いられる散乱Ｘ線除去用グリットを不必要とすることができる。
　なお、図４（ｃ）において、符号ｘで示すように、シンチレータ１７にＸ線が入射したとする。符号Ｑで示すように、発光微粒子３が発光した光は、屈折率の違いにより、または、金属壁１３の表面の光沢により反射して、Ｘ線が入射した面の反対側に導かれる。なお、金属壁１３を形成しない空隙７の状態であっても屈折率の違いにより、発光微粒子３が発光した光を反射する。
　また、予め設定された形状（例えばシート状または平板状）に形成された発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１側を押し付けることにより、その樹脂バインダ１に空隙７を形成することができる。
　次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図５（ａ）～図５（ｄ）は、実施例２に係る隔壁（空隙）を形成する工程の説明に供する図である。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
　実施例１では、原版９の凹凸パターン１１側を樹脂バインダ１に押し付けていた。しかしながら、図５（ａ）～図５（ｄ）に示すように、原版１９の凹凸パターン１１側に、発光微粒子３を分散させた液体の樹脂バインダ１を流し込むなど塗布してもよい。
　図５（ａ）は、本実施例の原版１９を示す図である。実施例１のステップＳ０２に示すように、原版１９を準備する。本実施例の原版１９は、塗布された樹脂バインダ１を収容するための外枠１９ａが設けられているが、必要に応じて設けなくてもよい。原版１９は、塗布される樹脂バインダ１に空隙７を形成する凹凸パターン１１を有している。
　実施例１のステップＳ０３に示すように、ナノインプリント技術を用いて、発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１の表面に予め設定された間隔で隔壁（空隙）を形成する。本実施例では、原版１９の凹凸バターン面１１ａ側に、発光微粒子３を分散させた液体の樹脂バインダ１を流し込むなど塗布する（図５（ｂ）と図５（ｃ））。樹脂バインダ１の塗布は、例えば、ディスペンサやインクジェットプリンタ等で行うが、スピンコータやスリットコータ等で塗布してもよい。
　塗布された樹脂バインダ１を硬化させる。樹脂バインダ１が熱可塑性の場合は冷却により硬化させ、樹脂バインダ１が熱硬化性の場合は加熱により硬化させる。
　実施例１のステップＳ０４に示すように、硬化した樹脂バインダ１と原版１９とを相対的に剥離する。これにより、樹脂バインダ１には、凹凸パターン１１の凸部１１ａの位置に空隙７が形成される。空隙７には、実施例１のステップＳ０５に示すように金属壁１３が形成される。
　本実施例のシンチレータ１７によれば、原版１９の凹凸パターン１１側に、発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１を形成することにより、樹脂バインダ１を予め設定された形状（例えばシート状または平板状）に形成すると共に、その樹脂バインダ１に空隙７を形成することができる。
　次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。図６は、フラットパネル型Ｘ線検出器の縦断面を示す概略構成図である。図７は、その平面を示す概略構成図である。図８は、その製造方法におけるシンチレータ形成の一例の説明に供する図である。なお、実施例１および２と重複する説明は省略する。
　図６を参照する。実施例３に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２１は、実施例１または２で製造されたシンチレータ１７を備えている。ＦＰＤ２１は、大きく区別すると、シンチレータ１７と、読み出し回路２３とを備えている。読み出し回路２３は、電圧印加電極２５、フォトダイオード２７、収集電極２９、薄膜トランジスタ（以下適宜「ＴＦＴ」と称する）３１、および絶縁基板３３上に備えている。絶縁基板３３上には、電圧印加電極２５、フォトダイオード２７、収集電極２９、およびＴＦＴ３１が画素ごとに、すなわち二次元マトリクス状に配置されている。絶縁基板３３は、ガラスや、ＰＩ等の合成樹脂などで形成されている。なお、図７において、１つの画素を符号３５で示す。
　シンチレータ１７は、上述のように、Ｘ線に感応して発光する発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１で構成される。シンチレータ１７は、ナノインプリント技術を用いて樹脂バインダ１の表面に予め設定された間隔で形成された金属壁１３を有する。シンチレータ１７は、空隙７および金属壁１３が近い面、すなわち空隙７および金属壁１３が樹脂バインダ１に形成された面をＸ線入射面１７ａとすることが好ましい。これは、シンチレータ１７のＸ線入射側で、数多くのＸ線が止まり、光に変換されることによる。しかしながら、空隙７および金属壁１３が樹脂バインダ１に形成された面の反対側からＸ線を入射させてもよい。
　電圧印加電極２５は、フォトダイオード２７のシンチレータ１７側に設けられている。電圧印加電極２５は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明電極で構成されている。透明で構成することで、発光した光を収集しやすくする。電圧印加電極２５は、例えば１～１０Ｖ程度のバイアス電圧ｖが印加される。
　フォトダイオード２７は、シンチレータ１７で発光した光を電荷（キャリア）に変換する。フォトダイオード２７は、例えばＰＩＮ構造で構成されている。
　また、符号２０６は、フォトダイオード２７のピッチ（画素ピッチ）を示す。シンチレータ１７の金属壁１３は、シンチレータ１７と一体に構成されるマトリクス状に配置された複数のフォトダイオード２７におけるピッチ２０６の１／２よりも小さい間隔で形成されていることが好ましい。金属壁１３間の間隔は、例えばフォトダイオード２７のピッチ２０６が１５０μｍのときは、７５μｍ未満に設定される。
　収集電極２９は、フォトダイオード２７を挟んで電圧印加電極２５の反対側に形成され、フォトダイオード２７で変換された電荷を収集する。収集電極２９は、ＴＦＴ３１の一端に接続されている。また、フォトダイオード２７で変換された電荷は、電圧印加電極２５と収集電極２９とからなるコンデンサに蓄積されるが、容量が小さい場合には、画素ごとにコンデンサを追加して設けてもよい。なお、隣接する画素３５の収集電極２９間には、例えばＰＩ等の絶縁層３７が形成されている。
　ＴＦＴ３１は、フォトダイオード２７で変換された電荷を取り出すためのスイッチング素子であり、通常時はＯＦＦ（遮断）の状態となっている。ＴＦＴ３１は、図７に示すように、ゲート線３９とデータ線４１とが接続されている。ゲート線３９は、二次元状に配置されたＴＦＴ３１のうち、例えば行（Ｘ）方向に沿って配置する複数のＴＦＴ３１のゲートと接続されている。また、ゲート線３９は、ゲート駆動部４３と接続されている。
　また、フォトダイオード２７で変換された電荷を取り出すために、ＴＦＴ３１を挟んでフォトダイオード２７（収集電極２９）側の反対側には、データ線４１が接続されている。データ線４１は、二次元状に配置されたＴＦＴ３１のうち、例えば列（Ｙ）方向に沿って配置する複数のＴＦＴ３１と接続されている。
　データ線４１は、順番に電荷電圧変換アンプ４５、マルチプレクサ４７に接続されている。ゲート駆動部４３、電荷電圧変換アンプ４５およびマルチプレクサ４７は、駆動制御部４９で制御されるようになっている。駆動制御部４９は、例えば図示しない外部装置からの信号で駆動される。なお、図７において、ＦＰＤ２１は、二次元画像を取得する構成であるが、１次元画像を取得する構成であってもよい。
　ＦＰＤ２１は、読み出し回路２３を準備し、個別に形成されたシンチレータ１７を貼り合わせることで製作される。貼り合わせは、例えば、透明な光学用接着材を用いる。シンチレータ１７は、上述のように、実施例１または２の製造方法で製作される。
　また、ＦＰＤ２１は、読み出し回路２３を準備し、読み出し回路２３上に実施例１の方法でシンチレータ１７を形成してもよい。すなわち、まず、図８に示すように、読み出し回路２３上に、発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１を予め設定された形状（例えばシート状または平板状）に形成する。次に、樹脂バインダ１が熱可塑性の場合は、加熱して軟化した樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１側を樹脂バインダ１に押し付ける。そして、原版９が押し付けられた樹脂バインダ１を冷却して硬化させる。
　一方、樹脂バインダ１が熱硬化性の場合は、例えば型枠５に流し込まれた状態の液体状の樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１側を樹脂バインダ１に押し付ける。原版９が押し付けられた樹脂バインダ１を加熱して硬化させる。樹脂バインダ１を硬化した後、樹脂バインダ１と原版９とを相対的に剥離して樹脂バインダ１に空隙７を形成する。そして、形成された空隙７に、金属インク１３ａを充填し、金属インク１３ａを加熱して硬化させる。このように、シンチレータ１７は、読み出し回路２３上で形成してもよい。
　次にＦＰＤ２１の動作について説明する。図示しないＸ線管により、図示しない被検体に向けてＸ線を照射する。ＦＰＤ２１は、被検体を挟んでＸ線管と対向して設けられている。そのため、被検体を通過したＸ線はＦＰＤ２１に入射される。図６を参照する。Ｘ線がＦＰＤ２１に入射すると、まず、シンチレータ１７でＸ線を光に変換する。具体的には、樹脂バインダ１に分散された発光微粒子３がＸ線に感応して発光する。
　シンチレータ１７には、予め設定された間隔で金属壁１３が形成されている。金属壁１３は、発光微粒子３で発光した光を反射すると共に、Ｘ線が被検体を通過する際に発生した散乱線を除去することができる。金属壁１３は、Ｘ線が被検体を通過した際に発生する散乱線を遮蔽する。そのため、散乱線による影響を抑えることができる。すなわち、金属壁１３は、散乱Ｘ線除去用グリッドとして機能する。また、金属壁１３は、発光した光を反射する。そのため、金属壁１３は、発光した光がＸ線入射面１７ａに沿った横方向に拡がることを抑えている。発生した光は、金属壁１３で反射しながらフォトダイオード２７に導かれる。すなわち、金属壁１３は、ライトガイドとして機能する。これらにより、取得される画像の解像度を良好にすることができる。
　発光した光は、フォトダイオード２７で電荷に変換される。変換された電荷は、電圧印加電極２５と収集電極２９とからなるコンデンサに蓄積される。
　図７に示すＦＰＤ２１において、ゲート駆動部４３は、例えば、上側から順番に信号を送信することでＴＦＴ３１がＯＮ（接続）の状態になる。ＴＦＴ３１がＯＮの状態になると、ＴＦＴ３１を通じて、蓄積された電荷がデータ線４１側に移動し、電荷電圧変換アンプ４５に送られる。電荷電圧変換アンプ４５は、電荷を電圧に変換して電圧信号として出力する。マルチプレクサ４７は、複数の電圧信号のうち１つの電圧信号を選択して出力する。出力した電圧信号、すなわちＸ線検出信号に必要な画像処理を行って、Ｘ線画像を取得する。取得したＸ線画像は、液晶パネルなどの図示しない表示部に表示される。
　本実施例のＦＰＤ２１によれば、実施例１および２のシンチレータ１７と同様の効果を有している。また、金属壁１３は、シンチレータ１７と一体に構成されるマトリクス状に配置された複数のフォトダイオード２７におけるピッチＰの１／２よりも小さい間隔で形成されている。マトリクス状に配置された複数のフォトダイオードは、シンチレータで発光した光を電荷に変換する。この際、フォトダイオードのピッチ（画素ピッチ）の１／２より小さい間隔で金属壁１３を形成しているので、金属壁１３によるモアレパターンが映り込むことを防止することができる。
　本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した各実施例では、例えば、発光微粒子３を分散させた樹脂バインダ１に原版９の凹凸パターン１１を押し付けて、樹脂バインダ１と原版９とを相対的に剥離させることで空隙７を形成していた。しかしながら、樹脂バインダ１と原版９とを相対的に剥離せずにそのままの状態にすること、すなわち、樹脂バインダ１に原版９を恒久的に埋め込むことで（図２（ｂ）および図５（ｃ））、シンチレータ１７を構成してもよい。すなわち、押し付けられた際に凸部１１の位置に形成された凹部７ａが隔壁として機能する。また、原版９は、樹脂バインダ１を被覆すると共に、凹部７ａを被覆するようになっている。なお、この場合において、原版９は、入射するＸ線を遮蔽する金属以外の材料でかつ、樹脂バインダ１と屈折率の異なる材料で構成される。原版９は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂またはシリコーン系樹脂などの高硬度の樹脂材料で構成される。これにより、凹部７ａが被覆されるので、耐環境性を持たせることができ、凹部７ａ部分の劣化を防止することができる。
　なお、原版９が本発明の被覆部に相当し、凹部７ａが本発明の隔壁に相当する。また、図２（ｂ）および図５（ｃ）の状態において、剥離せずにそのままの状態にすることが、本発明の樹脂バインダに形成された凹部７ａを被覆する被覆部を形成する工程に相当する。
　（２）上述した各実施例において、上述の変形例（１）とは別の方法で、シンチレータ１７に被覆部５１を形成してもよい（図９（ａ））。すなわち、樹脂バインダ１に形成された金属壁１３を被覆する被覆部５１を形成する工程を備えている。これにより、金属壁１３が被覆されるので、耐環境性を持たせることができ、金属壁１３部分の劣化を防止することができる。
　被覆部５１は、例えば、樹脂バインダ１と同じ材料で構成される。すなわち、被覆部５１は、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、ＰＰ等の一般プラスチックが用いられる。また、被覆部５１は、透明なＰＩや、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂が用いられる。被覆部５１は、スピンコータやスリットコータ、ディスペンサ、インクジェットプリンタ等で形成される。また、図９（ａ）において、被覆部５１は、金属壁１３を被覆している。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、単なる空気または、Ｎ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）などの不活性気体を封入した空隙５３でもよい。
　（３）上述した各実施例および変形例（２）では、金属壁１３は、例えば、樹脂バインダ１に形成された空隙７に金属インク１３ａを充填して硬化させて形成させていた。しかしながら、無電界めっき等の金属めっきで形成してもよい。原版９により空隙７を形成した後、凹部７ａの表面に金属めっきを行って金属壁を形成する。
　（４）上述した各実施例および各変形例では、シンチレータ１７は、Ｘ線を検出していた。しかしながら、シンチレータ１７は、γ線または光（例えば赤外線）等を検出するものであってもよい。
　（５）上述した各実施例および各変形例では、発光微粒子３の材料は、例えば、ＣｓＩ、ＧＯＳ、ＮａＩ等が用いられる。しかしながら、中性子を感応させるためにＢ（ホウ素）を含有させてもよい。すなわち、シンチレータは、中性子を感応させるように構成される。中性子は、金属を透過し、水で遮蔽される性質を有する。例えば、エンジン等の機械において、分厚い金属で覆われた内部の液体流動（例えば燃焼状態）を観察するような場合に用いられる。
　１　　…　樹脂バインダ
　３　　…　発光微粒子
　７，５３　…　空隙
　７ａ　…　凹部
　９，１９　…　原版
　１１　…　凹凸パターン
　１１ａ…　凸部
　１３　…　金属壁
　１３ａ…　金属インク
　１５　…　ディスペンサ
　１７　…　シンチレータ
　２１　…　フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
　２７　…　フォトダイオード
　５１　…　被覆部
　２０６…　フォトダイオードのピッチ

Claims (10)

  1. 　放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータの製造方法において、
    　インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で隔壁を形成する工程を備えることを特徴とするシンチレータの製造方法。
  2. 　請求項１に記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記隔壁は、インプリント技術を用いて前記樹脂に形成された空隙に金属を詰めて形成された金属壁であることを特徴とするシンチレータの製造方法。
  3. 　請求項１または２に記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記隔壁を形成する工程は、予め設定された形状に形成された前記樹脂に原版の凹凸パターン側を押し付けることで前記隔壁を形成することを特徴とするシンチレータの製造方法。
  4. 　請求項１または２に記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記隔壁を形成する工程は、原版の凹凸バターン側に前記樹脂を形成することで前記隔壁を形成することを特徴とするシンチレータの製造方法。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記樹脂に形成された隔壁を被覆する被覆部を形成する工程を備えていることを特徴とするシンチレータの製造方法。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記隔壁は、前記シンチレータと一体に構成されるマトリクス状に配置された複数のフォトダイオードにおけるピッチの１／２よりも小さい間隔で形成されていることを特徴とするシンチレータの製造方法。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載のシンチレータの製造方法において、
    　前記隔壁は、格子状、ハニカム状および平行線状のいずれかで構成されることを特徴とするシンチレータの製造方法。
  8. 　放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータにおいて、
    　インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で形成された隔壁を備えることを特徴とするシンチレータ。
  9. 　放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータを備えた放射線検出器の製造方法において、
    　インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で隔壁を形成する工程を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
  10. 　放射線に感応して発光する発光微粒子を分散させた樹脂で構成されるシンチレータを備えた放射線検出器でおいて、
    　前記シンチレータで発光した光を電荷に変換し、マトリクス状に配置されたフォトダイオードを備え、
    　前記シンチレータは、インプリント技術を用いて前記樹脂の表面に予め設定された間隔で形成された隔壁を有していることを特徴とする放射線検出器。
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