WO2019064786A1 - シンチレータパネル及び放射線検出器 - Google Patents

Abstract

シンチレータパネル１は、基板２と、基板２上に形成され、有機材料からなる樹脂保護層５と、樹脂保護層５の上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層３と、バリア層３上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含むシンチレータ層４と、を備える。このシンチレータパネル１によれば、バリア層３を有するので、耐湿性を向上することができる。

Description

シンチレータパネル及び放射線検出器

　本発明は、シンチレータパネル及び放射線検出器に関する。

　当該分野の技術として特許文献１～３が知られている。

　特許文献１は、シンチレータパネルを開示する。シンチレータパネルは、樹脂基板と蛍光体層との間に設けられた金属膜を有する。

　特許文献２は、シンチレータパネルを備える放射線検出装置を開示する。シンチレータパネルは、ヨウ化セシウムを主成分とするシンチレータ層を有する。シンチレータ層には、タリウムがドープされている。シンチレータ層におけるタリウムの濃度は、基板との界面付近において大きい。タリウムの濃度分布によれば、光出力が向上する。

　特許文献３は、蛍光体層を備える放射線検出器を開示する。放射線検出器は、ヨウ化セシウムを主成分とするシンチレータ層を有する。シンチレータ層には、タリウムがドープされている。シンチレータ層におけるタリウムの濃度は、基板側が大きい。タリウムの濃度分布によれば、センサ基板と蛍光体層との密着性が向上する。

国際公開第２０１１／０６５３０２号 特開２００８－５１７９３号公報 特開２０１２－９８１１０号公報

　シンチレータ層を成長させる成長基板は、水分を透過する透湿性を有することがある。成長基板を透過した水分は、シンチレータ層の根元部に到達する。ヨウ化セシウムにより形成されたシンチレータ層は、潮解性を有することが知られている。成長基板から供給された水分によって、シンチレータ層の根元部に潮解が生じる。その結果、シンチレータパネルの特性が低下する。従って、当該分野においては、ヨウ化セシウムにより形成されたシンチレータ層を有するシンチレータパネルの耐湿性の向上が望まれている。

　例えば、特許文献１のシンチレータパネルは、基板と蛍光体層との間に設けられた金属膜を有する。金属膜は、樹脂基板から蛍光体層への水分の移動を阻害する。

　本発明は、耐湿性を向上し得るシンチレータパネル及び放射線検出器を提供することを目的とする。

　本発明の一形態であるシンチレータパネルは、基板と、基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を備える。

　シンチレータパネルのシンチレータ層は、中間層とバリア層とを介して基板上に形成される。バリア層は、ヨウ化タリウムを主成分として含む。バリア層は、水分を透し難い性質を有する。その結果、有機材料からなる中間層からシンチレータ層へ移動しようとする水分を、バリア層によって阻止することが可能になる。つまり、シンチレータ層の根元部における潮解が抑制されるので、ひいてはシンチレータパネルの特性の低下を抑制できる。従って、シンチレータパネルの耐湿性を向上することができる。

　上記のシンチレータパネルにおいて、基板は、金属材料、炭素材料、ガラス材料及び樹脂材料の何れか一つを主成分として含んでもよい。この構成によれば、基板に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　上記のシンチレータパネルにおいて、有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド又はポリエステル系樹脂の何れか一つを含んでもよい。この構成によれば、中間層に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　本発明の別の形態である放射線検出器は、基板と、基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を有するシンチレータパネルと、シンチレータパネルにおいて生じた光を受ける光電変換素子が設けられた光検出面を含むセンサ基板と、を備え、センサ基板の光検出面は、シンチレータ層と対面する。

　放射線検出器は、シンチレータパネルに入射した放射線によって光が生成され、光は光検出面に設けられた光電変換素子によって検出される。放射線検出器は、基板とシンチレータ層との間に、有機材料からなる中間層と、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層を有する。バリア層によれば、中間層からシンチレータ層への水分の移動を阻止することが可能になる。従って、シンチレータ層の根元部における潮解が抑制されるので、シンチレータパネルの特性の低下を抑制することが可能になる。その結果、放射線検出器は、放射線の検出特性の低下が抑制される。従って、放射線検出器は、耐湿性を向上することができる。

　上記の放射線検出器において、基板は、金属材料、炭素材料、ガラス材料及び樹脂材料の何れか一つを主成分として含んでもよい。この構成によれば、基板に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　上記の放射線検出器において、有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド及びポリエステル系樹脂の何れか一つを含んでもよい。この構成によれば、中間層に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　本発明のさらに別の形態である放射線検出器は、基板と、基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を備え、基板は、シンチレータ層において生じた光を受ける光電変換素子が設けられた光検出面を有する。

　放射線検出器では、シンチレータパネルに入射した放射線によって光が生成される。光は光検出面に設けられた光電変換素子によって検出される。放射線検出器は、基板とシンチレータ層との間に、有機材料からなる中間層と、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層を有する。バリア層によれば、中間層からシンチレータ層への水分の移動を阻止することが可能になる。従って、シンチレータ層の根元部における潮解が抑制されるので、シンチレータパネルの特性の低下を抑制することが可能になる。その結果、放射線検出器は、放射線の検出特性の低下が抑制される。従って、放射線検出器は、耐湿性を向上することができる。

　上記の放射線検出器において、基板は、金属材料、炭素材料及びガラス材料の何れか一つを主成分として含んでもよい。この構成によれば、基板に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　上記の放射線検出器において、有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド、ポリエステル系樹脂、シロキサン樹脂及びエポキシ樹脂の何れか一つを含んでもよい。この構成によれば、中間層に対して材料特性に基づく特性を付与することができる。

　本発明によれば、耐湿性を向上し得るシンチレータパネル及び放射線検出器が提供される。

図１は、第１実施形態に係るシンチレータパネルを示す断面図である。 図２は、第２実施形態に係る放射線検出器を示す断面図である。 図３の（ａ）部は変形例１に係るシンチレータパネルを示す断面図であり、図３の（ｂ）部は変形例２に係るシンチレータパネルを示す断面図である。 図４の（ａ）部は変形例３に係るシンチレータパネルを示す断面図であり、図４の（ｂ）部は変形例４に係る放射線検出器を示す断面図である。 図５の（ａ）部は変形例５に係る放射線検出器を示す断面図であり、図５の（ｂ）部は変形例６に係る放射線検出器を示す断面図である。 図６の（ａ）部は変形例７に係る放射線検出器を示す断面図であり、図６の（ｂ）部は変形例８に係る放射線検出器を示す断面図である。 図７の（ａ）部は変形例９に係る放射線検出器を示す断面図であり、図７の（ｂ）部は変形例１０に係る放射線検出器を示す断面図である。 図８は、実験例の結果を示すグラフである。

　以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
　図１に示されるように、第１実施形態に係るシンチレータパネル１は、基板２と、樹脂保護層５（中間層）と、バリア層３と、シンチレータ層４と、保護膜６と、を有する。シンチレータパネル１は、光電変換素子（不図示）と組み合わされて放射線イメージセンサとして用いられる。

　基板２、樹脂保護層５、バリア層３及びシンチレータ層４は、それぞれの厚さ方向に沿ってこの順に積層されて、積層体７を構成する。具体的には、基板２上に樹脂保護層５が形成される。樹脂保護層５上にバリア層３が形成される。バリア層３上にシンチレータ層４が形成される。基板２とシンチレータ層４との間には、樹脂保護層５とバリア層３とが存在する。基板２とシンチレータ層４とが直接に接することはない。積層体７は、保護膜６に覆われる。

　基板２は、シンチレータパネル１の基体を構成する。基板２は、平面視して矩形、多角形又は円形を呈する。シンチレータパネル１の厚さは、１０マイクロメートル以上５０００マイクロメートル以下である。シンチレータパネル１の厚さは、一例として１００マイクロメートルである。基板２は、基板表面２ａと、基板裏面２ｂと、基板側面２ｃとを有する。基板２は、金属材料、炭素材料、セラミックス材料又は樹脂材料からなる。金属材料として、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅が挙げられる。炭素材料として、例えば、アモルファスカーボンが挙げられる。セラミックス材料として、例えば、ガラスやアルミナが挙げられる。樹脂材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。

　樹脂保護層５は、基板２が金属材料からなる場合、基板２に対するシンチレータ層４の直接接触を妨げる。その結果、基板２がシンチレータ層４に直接接触しないので、直接接触に起因する金属製の基板２の腐食が防止される。従って、樹脂保護層５は、少なくともシンチレータ層４よりも大きい面積を有する。又、基板２が炭素材料、セラミックス材料、樹脂材料からなる場合、基板２上に樹脂保護層５を設けることによれば、複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層４の根元部分の基板２に対する膜付きがよくなる。その結果、良好な柱状結晶を成長させることができる。樹脂保護層５は、保護層表面５ａと、保護層裏面５ｂと、保護層側面５ｃと、を有する。保護層表面５ａは、バリア層３と対面する。保護層裏面５ｂは、基板表面２ａと対面する。保護層側面５ｃは、基板側面２ｃと面一である。樹脂保護層５は、基板表面２ａの全面に形成される。樹脂保護層５は、基板表面２ａに加えて、基板裏面２ｂ及び基板側面２ｃ上を覆ってもよい。樹脂保護層５は、基板２の全体を覆ってもよい。樹脂保護層５は、樹脂材料からなる。樹脂材料として、ポリパラキシリレン等のキシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド、ポリエステル系樹脂が挙げられる。

　バリア層３は、樹脂保護層５からシンチレータ層４への水分の移動を阻害する。バリア層３は、保護層表面５ａの一部の領域上に形成される。厚さ方向からみたとき、バリア層３は、樹脂保護層５及び基板２よりも小さい。バリア層３の厚さは、０．００１マイクロメートル以上１．０マイクロメートル以下である。バリア層３の厚さは、一例として０．０６マイクロメートル（６００オングストローム）である。バリア層３は、バリア層表面３ａと、バリア層裏面３ｂと、バリア層側面３ｃと、を有する。バリア層表面３ａは、シンチレータ層４と対面する。バリア層裏面３ｂは、保護層表面５ａと対面する。バリア層３は、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を主成分として含む。例えば、バリア層３のＴｌＩ含有量は、９０％以上１００％以下であってもよい。バリア層３におけるＴｌＩ含有量が９０％以上である場合に、バリア層３はＴｌＩを主成分とするものといってよい。バリア層３は、例えば、二源蒸着法によって形成してよい。具体的には、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を収容する第１蒸着源と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を収容する第２蒸着源と、を利用する。ＣｓＩよりも先にＴｌＩを基板に蒸着することにより、バリア層３を形成する。バリア層３の厚さは、一例として６００オングストローム程度である。尚、バリア層３の厚さは、強粘着テープ等でシンチレータ層と基板とを剥離し、基板界面を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）装置を用いて分析することにより測定できる。蛍光Ｘ線分析装置としては例えばリガク社のＺＳＸ　Ｐｒｉｍｕｓを挙げることができる。

　シンチレータ層４は、放射線を受けて、当該放射線に対応する光を発生させる。シンチレータ層４の厚さは、１０マイクロメートル以上３０００マイクロメートル以下である。シンチレータ層４の厚さは、一例として６００マイクロメートルである。シンチレータ層４は、蛍光体材料であって、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む。ヨウ化セシウムは、タリウムをドーパントとして含む（ＣｓＩ：Ｔｌ）。例えば、シンチレータ層４のＣｓＩ含有量は、９０％以上１００％以下であってもよい。シンチレータ層４のＣｓＩ含有量が９０％以上である場合に、シンチレータ層４はＣｓＩを主成分とするものといってよい。シンチレータ層４は複数の柱状結晶により構成される。各柱状結晶は、ライトガイド効果を奏する。従って、シンチレータ層４は、高解像度のイメージングに適している。シンチレータ層４は、例えば、蒸着法によって形成してよい。

　シンチレータ層４は、シンチレータ層表面４ａと、シンチレータ層裏面４ｂと、シンチレータ層側面４ｃとを有する。シンチレータ層４は、シンチレータ層裏面４ｂがバリア層表面３ａと対面するように、バリア層３上に形成される。シンチレータ層４と樹脂保護層５との間には、バリア層３が存在する。シンチレータ層４は、樹脂保護層５に直接に接触することはない。厚さ方向から見てバリア層３は、基板２及び樹脂保護層５よりも小さい。シンチレータ層４も同様に、厚さ方向から見てシンチレータ層４は、基板２及び樹脂保護層５よりも小さい。

　シンチレータ層４は、シンチレータ層４の厚さ方向に延びる複数の柱状結晶を含む。複数の柱状結晶の根元部は、シンチレータ層裏面４ｂを構成する。根元部は、バリア層３のバリア層表面３ａと接する。複数の柱状結晶の先端部は、シンチレータ層表面４ａを構成する。

　シンチレータ層４は角錐台形状を呈する。シンチレータ層側面４ｃは、シンチレータ層側面４ｃの厚さ方向に対して傾く。シンチレータ層側面４ｃは、スロープ（傾斜）である。具体的には、シンチレータ層４を厚さ方向に直交する方向から断面視したとき、断面は台形状を呈する。つまり、シンチレータ層表面４ａ側の一辺は、シンチレータ層裏面４ｂ側の一辺よりも短い。

　保護膜６は、積層体７を覆う。その結果、保護膜６は、積層体７を湿気から保護する。保護膜６は、基板裏面２ｂ、基板側面２ｃ、保護層側面５ｃ、バリア層側面３ｃ、シンチレータ層側面４ｃ及びシンチレータ層表面４ａを覆う。保護膜６の厚さは、形成される全ての箇所において略同じであってもよい。また、保護膜６の厚さは、箇所ごとに異なっていてもよい。保護膜６において、例えば、シンチレータ層表面４ａの上に形成された膜部は、基板裏面２ｂ、基板側面２ｃ、バリア層側面３ｃ、シンチレータ層側面４ｃの上に形成された膜部よりも厚い。保護膜６は、ポリパラキシリレンを主成分として含んでよい。保護膜６は、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成してよい。

　シンチレータパネル１では、樹脂保護層５とシンチレータ層４との間にバリア層３が設けられる。バリア層３は、ヨウ化タリウムを主成分として含む。バリア層３は、水分を透し難い性質を有する。従って、樹脂保護層５からシンチレータ層４へ移動しようとする水分を、バリア層３によって阻止することが可能になる。その結果、シンチレータ層４の根元部における潮解が抑制されるので、シンチレータパネル１の特性の低下を抑制できる。従って、シンチレータパネル１の耐湿性を向上することができる。

＜第２実施形態＞
　第２実施形態に係る放射線検出器について説明する。なお、実際にはセンサパネル１１上には電気的な導通を取るための領域（辺）が設けられる。しかし、各図では、便宜上図示していない。

　図２に示されるように、放射線検出器１０は、センサパネル１１（センサ基板）と、樹脂保護層５と、バリア層３と、シンチレータ層４と、封止部１２と、を有する。封止板１４から受け入れられた放射線は、シンチレータ層４に入射する。シンチレータ層４は、放射線に応じた光を発生させる。当該光は、樹脂保護層５及びバリア層３を通過してセンサパネル１１に入射する。センサパネル１１は、入射した光に応じて電気信号を発生させる。電気信号は、所定の電気回路を通じて出力される。電気信号によれば、放射線イメージ画像が得られる。

　センサパネル１１は、パネル表面１１ａと、パネル裏面１１ｂと、パネル側面１１ｃと、を有する。センサパネル１１は、光電変換素子１６を有するＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ又はＴＦＴパネルである。センサパネル１１は、シリコン等の半導体又はガラスを主成分として含む。センサパネル１１は、有機材料を主成分として含んでもよい。有機材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）が挙げられる。複数の光電変換素子１６は、パネル表面１１ａ上において二次元状に配置される。複数の光電変換素子１６が配置されたパネル表面１１ａ上の領域は、光検出領域Ｓ１（光検出面）である。パネル表面１１ａは、光検出領域Ｓ１に加えて、当該光検出領域Ｓ１を囲む周囲領域Ｓ２を含む。光電変換素子１６を保護するために、樹脂保護層５が設けられる。樹脂保護層５は、例えば、ポリイミド、シロキサン樹脂又はエポキシ樹脂である。複数の柱状結晶よりなるシンチレータ層の結晶性を高めるために、第１実施形態と同様の樹脂保護層５を設けてもよい。

　封止部１２は、センサパネル１１の保護層裏面５ｂの一部と、バリア層３と、シンチレータ層４と、を覆う。封止部１２は、保護層裏面５ｂにおける周囲領域Ｓ２に固定される。封止部１２は、封止部１２と樹脂保護層５によって形成される内部空間を気密に保つ。この構成により、シンチレータ層４が湿気から保護される。

　封止部１２は、封止枠１３と、封止板１４と、を有する。封止枠１３は、枠表面１３ａと、枠裏面１３ｂと、枠壁部１３ｃと、を有する。枠壁部１３ｃは、枠表面１３ａと枠裏面１３ｂとを連結する。枠壁部１３ｃの高さ（つまり枠表面１３ａから枠裏面１３ｂまでの長さ）は、保護層裏面５ｂからシンチレータ層裏面４ｂまでの高さよりも高い。シンチレータ層裏面４ｂと封止板１４との間には隙間が形成される。封止枠１３は、例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料により構成してよい。封止枠１３は中実であっても、中空であってもよい。枠表面１３ａと板裏面１４ｂ、枠裏面１３ｂと樹脂保護層５とを接着剤によって接合してもよい。

　封止板１４は、平面視して矩形状の板材である。封止板１４は、板表面１４ａと、板裏面１４ｂと、板側面１４ｃとを有する。板裏面１４ｂは、枠表面１３ａに対して固定される。板側面１４ｃは、枠壁部１３ｃの外側面に対して面一であってもよい。封止板１４は、例えば、ガラス材料、金属材料、カーボン材料、バリアフィルムにより構成してよい。金属材料としては、アルミニウムが例示される。カーボン材料としては、ＣＦＲＰが例示される。バリアフィルムとしては、有機材料層（ＰＥＴやＰＥＮ）と無機材料層（ＳｉＮ）との積層体が例示される。

　放射線検出器１０では、シンチレータ層４に入射した放射線によって光が生成される。光は光検出領域Ｓ１に設けられた光電変換素子１６によって検出される。放射線検出器１０は、樹脂保護層５とシンチレータ層４との間に、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層３を有する。バリア層３は、樹脂保護層５からシンチレータ層４への水分の移動を阻止する。従って、シンチレータ層４の根元部における潮解が抑制される。その結果、放射線検出器１０は、検出特性の低下を抑制することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。変形例１～３は、第１実施形態の変形例である。また、変形例４～９は、第２実施形態の変形例である。

＜変形例１＞
　図３の（ａ）部は、変形例１に係るシンチレータパネル１Ａを示す。変形例１に係るシンチレータパネル１Ａは、基板２Ａと、樹脂反射層５Ａと、バリア層３と、シンチレータ層４と、保護膜６と、を有する。基板２Ａは、構成材料に特に限定がない。基板２Ａは、金属材料及び炭素材料により構成してもよいし、ガラス材料及び／又は樹脂材料により構成してもよい。金属材料として、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が挙げられる。炭素材料として、例えば、アモルファスカーボン、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が挙げられる。樹脂材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）が挙げられる。樹脂反射層５Ａは、シンチレータ層４において生じた光を反射する。樹脂反射層５Ａは、例えば、白色顔料とバインダー樹脂の混合材料により構成してよい。白色顔料としては、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムが挙げられる。保護膜６は、ポリパラキシリレンによって構成してよい。保護膜６は、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成される。

＜変形例２＞
　図３の（ｂ）部は、変形例２に係るシンチレータパネル１Ｂを示す。変形例２に係るシンチレータパネル１Ｂは、基板２と、無機反射層８と、樹脂保護層５と、バリア層３と、シンチレータ層４と、保護膜６と、を有する。つまり、変形例２に係るシンチレータパネル１Ｂは、第１実施形態に係るシンチレータパネル１に、無機反射層８を追加したものである。無機反射層８は、基板２と樹脂保護層５との間に形成される。具体的には、無機反射層８は、反射層表面８ａと、反射層裏面８ｂと、反射層側面８ｃと、を有する。反射層表面８ａは、保護層裏面５ｂと対面する。反射層裏面８ｂは、基板表面２ａと対面する。無機反射層８は、例えば、金属材料により構成されてもよい。金属材料として、例えば、アルミニウム、銀が挙げられる。無機反射層８は、誘電体多層膜であってもよい。誘電体多層膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と酸化チタン（ＴｉＯ２）との積層膜である。樹脂保護層５は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリパラキシリレンが挙げられる。シンチレータパネル１Ｂによれば、無機反射層８において、シンチレータ層４において生じた光を反射することができる。シンチレータ層４と無機反射層８との間には、樹脂保護層５が形成される。樹脂保護層５は、金属材料により構成された無機反射層８がシンチレータ層４へ直接に接触することを阻害する。従って、無機反射層８のシンチレータ層４への直接接触に起因する無機反射層８の腐食の発生を抑制できる。無機反射層８が誘電体多層膜からなる場合、樹脂保護層５を設けることにより、誘電体多層膜にピンホールがある場合の金属基板の腐食の発生を抑制できる。

＜変形例３＞
　図４の（ａ）部は、変形例３に係るシンチレータパネル１Ｃを示す。シンチレータパネル１Ｃは、基板２Ｂと、樹脂反射層５Ａと、バリア層３と、シンチレータ層４と、樹脂膜９と、を有する。基板２Ｂは、薄いガラス材料（例えば１５０μｍ以下の厚さ）又はＣＦＲＰといった炭素材料により構成される。基板２Ｂは、反りやすい性質を有する。シンチレータパネル１Ｃは、シンチレータ層形成時に生じ得る基板２Ｂの反りを抑制するために、樹脂膜９を形成する。具体的には、基板２Ｂの基板裏面２ｂの全面に樹脂膜９を形成する。樹脂膜９は、樹脂材料により構成されたシート部材である。樹脂膜９は、シート部材を基板裏面２ｂに貼りあわせてもよい。樹脂膜９は、樹脂材料を塗布した後に、乾燥させて形成したものであってもよい。樹脂膜９によれば、基板２Ｂの反りの発生を抑制できる。

＜変形例４＞
　図４の（ｂ）部は、変形例４に係る放射線検出器１０Ａを示す。放射線検出器１０Ａは、第２実施形態に係る放射線検出器１０とは異なる封止部１２Ａを有する。バリア層３、シンチレータ層４、樹脂保護層５及びセンサパネル１１の構成は、第２実施形態に係る放射線検出器１０と同様である。封止部１２Ａは、封止板１４と封止枠１３Ａとを有する。封止枠１３Ａは、さらに、内側封止枠１７と外側封止枠１８とを有する。封止枠１３は、二重構造を有する。内側封止枠１７は、例えば、樹脂材料により構成してよい。外側封止枠１８は、例えば、無機材料により形成されたコーティング層及び／又はガラスロッドといった無機固形材料により構成してもよい。この構成によれば、シンチレータ層４を湿気から好適に保護することができる。

＜変形例５＞
　図５の（ａ）部は、変形例５に係る放射線検出器１０Ｂを示す。放射線検出器１０Ｂは、封止部１２を有しておらず、封止部１２に代えて保護膜６Ａを有する点で、第２実施形態に係る放射線検出器１０と相違する。バリア層３、シンチレータ層４及びセンサパネル１１の構成は、第２実施形態に係る放射線検出器１０と同様である。保護膜６Ａは、保護層裏面５ｂと、バリア層側面３ｃと、シンチレータ層側面４ｃと、シンチレータ層裏面４ｂとを覆う。この構成によれば、保護膜６Ａは、シンチレータ層４Ａを湿気から保護することができる。保護膜６Ａは保護膜６と同様の材料から選択してよい。

＜変形例６＞
　図５の（ｂ）部は、変形例６に係る放射線検出器１０Ｃを示す。放射線検出器１０Ｃは、変形例５に係る放射線検出器１０Ｂに対して、さらに封止枠１３Ｂを追加したものである。従って、シンチレータ層４、バリア層３、樹脂保護層５、センサパネル１１及び保護膜６Ａは、変形例５に係る放射線検出器１０Ｂと同様である。封止枠１３Ｂは、樹脂保護層５と保護膜６Ａの接合部を塞ぐ。従って、封止枠１３Ｂは、厚さ方向から平面視すると、保護膜６Ａの外縁に沿う。封止枠１３Ｂは、例えば、ＵＶ硬化樹脂により構成してよい。この構成によれば、センサパネル１１と保護膜６Ａの接合部からの湿気の侵入が抑制される。従って、放射線検出器１０Ｃは、耐湿性をさらに高めることができる。

＜変形例７＞
　図６の（ａ）部は、変形例７に係る放射線検出器１０Ｄを示す。放射線検出器１０Ｄは、第２実施形態に係る放射線検出器１０の封止部１２を有しておらず、封止部１２に代えて封止シート１２Ｂを有する点で、第２実施形態に係る放射線検出器１０と相違する。バリア層３、シンチレータ層４、樹脂保護層５及びセンサパネル１１の構成は、第２実施形態に係る放射線検出器１０と同様である。封止シート１２Ｂは、厚さ方向に平面視して矩形、多角形又は円形を呈する。封止シート１２Ｂは、例えば、金属箔、アルミニウムシートといった金属シート、バリアフィルムにより構成してよい。封止シート１２Ｂは、シンチレータ層４及びバリア層３を覆う。具体的には、シンチレータ層裏面４ｂ、シンチレータ層側面４ｃ、バリア層側面３ｃ及び保護層裏面５ｂの一部を覆う。平面視した場合に、封止シート１２Ｂは、シンチレータ層４及びバリア層３よりも大きい。封止シート１２Ｂの外周縁１２ａは、パネル表面１１ａに対して接着剤１５により接着される。従って、封止シート１２Ｂ及びセンサパネル１１は、シンチレータ層４及びバリア層３を収容する気密領域を形成する。従って、シンチレータ層４を湿気から保護することができる。接着剤１５は、フィラー材を含んでもよい。このフィラー材の粒径は、接着層の厚さ未満である。

＜変形例８＞
　図６の（ｂ）部は、変形例８に係る放射線検出器１０Ｅを示す。放射線検出器１０Ｅは、変形例７に係る封止シート１２Ｂとは異なる構成の封止枠１２Ｃを有する。封止枠１２Ｃは、箱状を呈する。封止枠１２Ｃは、底面に開口を有する。変形例７に係る封止シート１２Ｂは柔軟性を有する。一方、変形例８に係る封止枠１２Ｃは所定の形状を保ち、硬質である。従って、封止枠１２Ｃは、例えば、ガラス材料、金属材料、カーボン材料により構成してよい。封止枠１２Ｃは、その底面がパネル表面１１ａに対して接着剤１５により接着される。この構成によれば、封止枠１２Ｃとセンサパネル１１とが形成する気密領域にシンチレータ層４が配置される。従って、放射線検出器１０Ｅは、シンチレータ層４を湿気から保護することができる。さらに、封止枠１２Ｃが硬質である。その結果、放射線検出器１０Ｅは、シンチレータ層４を機械的に保護することができる。

＜変形例９＞
　図７の（ａ）部は、変形例９に係る放射線検出器１０Ｆを示す。放射線検出器１０Ｆは、第２実施形態に係る放射線検出器１０とは異なるバリア層３Ａ、シンチレータ層４Ａ及び樹脂保護層５Ｂを有する。バリア層３Ａは、バリア層表面３ａと、バリア層裏面３ｂと、バリア層側面３ｃと、を有する。シンチレータ層４Ａは、シンチレータ層表面４ａと、シンチレータ層裏面４ｂと、シンチレータ層側面４ｃと、を有する。樹脂保護層５Ｂは、保護層表面５ａと、保護層裏面５ｂと、保護層側面５ｃと、を有する。センサパネル１１の単体構成は、第２実施形態に係る放射線検出器１０と同様である。シンチレータ層４Ａは、センサパネル１１の一側面において、光検出領域Ｓ１からはみ出すように形成される。具体的には、まず、樹脂保護層５Ｂは、光検出領域Ｓ１と、一方の周辺領域Ｓ２ａ上に形成される。次に、バリア層３Ａは、樹脂保護層５Ｂを覆うように、光検出領域Ｓ１と、一方のパネル側面１１ｃと、光検出領域Ｓ１と一方のパネル側面１１ｃとの間の周辺領域Ｓ２ａと、の上に形成される。そして、シンチレータ層４Ａは、バリア層３Ａを覆うように、バリア層３Ａの全面上に形成される。この構成を有する放射線検出器１０Ｆは、マンモグラフィー用の放射線検出器として好適に用いることができる。このような適用において、放射線検出器１０Ｆは、シンチレータ層４Ａが光検出領域Ｓ１をはみ出すように形成された辺が被験者の胸壁側に位置するように、配置される。

＜変形例１０＞
　図７の（ｂ）部は、変形例１０に係る放射線検出器１０Ｇを示す。変形例１０に係る放射線検出器１０Ｇは、基板２と、樹脂保護層５と、バリア層３と、シンチレータ層４と、センサパネル１１と、を有する。

　放射線検出器１０Ｇでは、シンチレータ層表面４ａがパネル表面１１ａと対面するように、センサパネル１１に対して取り付けられる。この構成によれば、基板表面２ａにおける露出領域Ｓ３もパネル表面１１ａの周囲領域Ｓ２と対面する。保護層表面５ａは、パネル表面１１ａに対してシンチレータ層４及びバリア層３の高さ分だけ離間する。保護層表面５ａとパネル表面１１ａとの間に、封止枠１３を挟み込む。封止枠１３と樹脂保護層５とは互いに接着により固定される。同様に、封止枠１３とセンサパネル１１とは互いに接着により固定される（封止枠１３が接着性の場合は貼り合せることで接着され、非接着性の場合は界面に接着剤を設ける）。この構成によれば、樹脂保護層５を有する基板２は、バリア層３及びシンチレータ層４の成長基板としての機能と、放射線検出器１０Ｇにおける封止板としての機能と、を奏し得る。従って、放射線検出器１０Ｇを構成する部品数を低減することができる。

＜実験例＞
　実験例では、バリア層が奏する耐湿性の向上についてその効果を確認した。本実験例でいう耐湿性とは、所定の湿度を有する環境に曝された時間と、シンチレータパネルが示す解像度（ＣＴＦ）の変化の度合いと、の関係をいう。つまり、耐湿性が高いとは、湿度環境に長時間曝された場合であっても、シンチレータパネルが示す解像度の低下度合いが小さいことをいう。逆に、耐湿性が低いとは、湿度環境に長時間曝された場合に、シンチレータパネルが示す解像度の低下度合いが大きいことをいう。

　実験例では、まず、３個の試験体（シンチレータパネル）を準備した。それぞれの試験体は、シンチレータ層と基板とを有する。それぞれのシンチレータ層は、ＣｓＩを主成分として含み、その厚さは６００マイクロメートルである。そして、第１及び第２の試験体は、基板とシンチレータ層との間にＴｌＩを主成分として含むバリア層を有する。一方、第３の試験体は、バリア層を有しない。第３の試験体は、基板上に直接にシンチレータ層が形成された比較例である。第１の試験体の基板は、有機材料を主成分として含む有機基板である。第１の試験体は、参考例に係るシンチレータパネルに対応する。第２の試験体は、アルミニウム製の基板上に有機材料を主成分として含む樹脂保護膜を形成した。第２の試験体は、第１実施形態に係るシンチレータパネルに対応する。第３の試験体の基板は、第２の試験体の基板と同じである。

　第１～第３の試験体の構成は以下のとおりである。
　　第１の試験体：有機材料からなる基板、バリア層、シンチレータ層。
　　第２の試験体：有機層を有する基板、バリア層、シンチレータ層。
　　第３の試験体：有機層を有する基板、（バリア層なし）シンチレータ層。

　第１～第３の試験体が有するそれぞれの解像度を得た。この解像度を基準値とした。次に、第１～第３の試験体を、温度が４０℃であり湿度が９０％に設定された環境試験機に設置した。次に、設置開始から所定時間が経過するごとに、それぞれの試験体について解像度を得た。そして、所定時間が経過するごとに得た解像度が基準値である解像度に対してどの程度の割合であるかを算出した。つまり、環境試験機に設置する前の解像度に対する相対値を得た。例えば、相対値が１００パーセントである場合には、所定時間が経過した後に得た解像度は、環境試験機に設置する前の解像度に対して変化しておらず、性能が低下していないことを示す。従って、相対値が低くなるにつれて、シンチレータパネルの特性が低下することを示す。

　図８に示されたグラフは、上記の環境に曝された時間（横軸）と相対値（縦軸）との関係を示す。第１の試験体は、設置開始から１時間後、７２時間後、４０５時間後に解像度の測定を行った。測定結果は、プロットＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃとして示す。第２の試験体は、設置開始から１時間後、２０．５時間後、８４時間後及び２５３時間後に解像度の測定を行った。測定結果は、プロットＰ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ，Ｐ２ｄとして示す。第３の試験体は、設置開始から１時間後、２４時間後、７１時間後及び３１１時間後に解像度の測定を行った。測定結果は、プロットＰ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃ，Ｐ３ｄとして示す。

　それぞれの測定結果を確認すると、第１～第３の試験体のうち、バリア層を有しない第３の試験体（プロットＰ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃ，Ｐ３ｄ）の性能の低下が最も大きかった。第３の試験体では、有機層から水分がシンチレータ層へ浸透し、水分の浸透に起因してシンチレータ層の潮解が時間の経過と共に進行したことにより、性能の低下が生じたものと考えられる。一方、第１及び第２の試験体（プロットＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ、プロットＰ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ，Ｐ２ｄ）についても、時間が経過するごとに相対値が低下する傾向が確認できた。しかし、第１及び第２の試験体が示す相対値の低下の度合いは、第３の試験体が示す相対値の低下の度合いよりも明らかに抑制されていた。従って、ＴｌＩを主成分として含むバリア層を設けることにより、シンチレータパネルの特性の低下を抑制できることがわかった。ＴｌＩを主成分として含むバリア層は、シンチレータパネルの耐湿性の向上に寄与し得ることがわかった。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…シンチレータパネル、２，２Ａ，２Ｂ…基板、２ａ…基板表面、２ｂ…基板裏面、２ｃ…基板側面、３，３Ａ…バリア層、３ａ…バリア層表面、３ｂ…バリア層裏面、３ｃ…バリア層側面、４，４Ａ…シンチレータ層、４ａ…シンチレータ層表面、４ｂ…シンチレータ層裏面、４ｃ…シンチレータ層側面、５，５Ｂ…樹脂保護層、５Ａ…樹脂反射層、５ａ…保護層表面、５ｂ…保護層裏面、５ｃ…保護層側面、６，６Ａ…保護膜、７…積層体、８…無機反射層、８ａ…反射層表面、８ｂ…反射層裏面、８ｃ…反射層側面、９…樹脂膜、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ…放射線検出器、１１…センサパネル、１１ａ…パネル表面、１１ｂ…パネル裏面、１１ｃ…パネル側面、１２，１２Ａ…封止部、１２ａ…外周縁、１２Ｂ…封止シート、１２Ｃ…封止枠、１３，１３Ａ，１３Ｂ…封止枠、１３ａ…枠表面、１３ｂ…枠裏面、１３ｃ…枠壁部、１４…封止板、１４ａ…板表面、１４ｂ…板裏面、１４ｃ…板側面、１５…接着剤、１６…光電変換素子、１７…内側封止枠、１８…外側封止枠、Ｓ１…光検出領域、Ｓ２…周囲領域、Ｓ２ａ…周辺領域、Ｓ３…露出領域。
 

Claims (9)

1. 　基板と、
   　前記基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、
   　前記中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、
   　前記バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を備えるシンチレータパネル。
2. 　前記基板は、金属材料、炭素材料、ガラス材料及び樹脂材料の何れか一つを主成分として含む、請求項１に記載のシンチレータパネル。
3. 　前記有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド及びポリエステル系樹脂の何れか一つを含む、請求項１又は２に記載のシンチレータパネル。
4. 　基板と、前記基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、前記中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、前記バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を有するシンチレータパネルと、
   　前記シンチレータパネルにおいて生じた光を受ける光電変換素子が設けられた光検出面を含むセンサ基板と、を備え、
   　前記センサ基板の前記光検出面は、前記シンチレータ層と対面する、放射線検出器。
5. 　前記基板は、金属材料、炭素材料、ガラス材料及び樹脂材料の何れか一つを主成分として含む、請求項４に記載の放射線検出器。
6. 　前記有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド及びポリエステル系樹脂の何れか一つを含む、請求項４又は５に記載の放射線検出器。
7. 　基板と、
   　前記基板上に形成され、有機材料からなる中間層と、
   　前記中間層上に形成され、ヨウ化タリウムを主成分として含むバリア層と、
   　前記バリア層上に形成され、タリウムが添加されたヨウ化セシウムを主成分として含む複数の柱状結晶により構成されるシンチレータ層と、を備え、
   　前記基板は、前記シンチレータ層において生じた光を受ける光電変換素子が設けられた光検出面を有する、放射線検出器。
8. 　前記基板は、金属材料、炭素材料及びガラス材料の何れか一つを主成分として含む、請求項７に記載の放射線検出器。
9. 　前記有機材料は、キシリレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド、ポリエステル系樹脂、シロキサン樹脂及びエポキシ樹脂の何れか一つを含む、請求項７又は８に記載の放射線検出器。
    

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