WO2020129428A1 - シンチレータプレート、放射線検出装置および放射線検出システム - Google Patents

シンチレータプレート、放射線検出装置および放射線検出システム Download PDF

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WO2020129428A1
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hot melt
melt resin
scintillator
resin
protective layer
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Inventor
野村　慶一
長野　和美
智之 大池
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens

Definitions

  • the present invention relates to a scintillator plate, a radiation detection device and a radiation detection system.
  • Patent Document 1 discloses that a hot-melt resin containing light-reflecting fine particles is used as a protective layer for protecting the scintillator so as to have not only a moisture-proof function but also a light-reflecting function.
  • the hot melt resin Since there is a large difference in the linear expansion coefficient between the light-reflecting fine particles using the metal or metal oxide disclosed in Patent Document 1 and the hot melt resin, the hot melt resin is heated to room temperature after being bonded to the scintillator. Internal stress can occur in the hot melt resin during cooling. Due to this internal stress, the interface between the light-reflecting fine particles and the hot-melt resin may be peeled off to cause voids. When a plurality of voids are combined with each other and cracks are formed in the hot melt resin, the yield in forming the protective layer may be reduced. ..
  • the scintillator plate is a scintillator plate including a substrate, a scintillator arranged on the substrate, and a protective layer arranged so as to cover the scintillator,
  • the protective layer includes a first hot melt resin, a second hot melt resin having a melting temperature higher than that of the first hot melt resin and dispersed in a particle shape in the first hot melt resin, and a first hot melt resin. And light-reflecting fine particles dispersed in.
  • the radiation in the present invention includes ⁇ -rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radiation decay, as well as beams having similar or higher energy, such as X-rays and Particle beams, cosmic rays, etc. may also be included. ..
  • FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a radiation detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the radiation detection apparatus 100 includes a substrate 101, a scintillator 103, and a protective layer 110. ..
  • Switches such as a photoelectric conversion element 102 for detecting light converted from radiation by the scintillator 103 and a transistor (for example, thin film transistor: TFT) for transferring a signal generated by the photoelectric conversion element 102 are provided on the substrate 101. Elements or the like may be arranged.
  • the substrate 101 is made of, for example, a base material such as glass, metal, or plastic and amorphous silicon arranged on the base material, and the photoelectric conversion element 102 and the switch element described above can be provided on the amorphous silicon. ..
  • the radiation detection apparatus 100 in which the substrate 101 includes the photoelectric conversion element 102 will be described, but the substrate 101 may not include the photoelectric conversion element 102, for example.
  • the substrate 101, the scintillator 103, and the protective layer 110 form a scintillator plate.
  • the substrate 101 may be made of a material that transmits light converted from radiation by the scintillator.
  • glass or plastic may be used for the substrate 101.
  • the scintillator plate including the substrate 101, the scintillator 103 and the protective layer 110 constitutes a radiation detection device together with the sensor panel.
  • CsI cesium iodide
  • GOS(Gd 2 O 2 S:Tb) gadolinium sulfate
  • Tl thallium
  • Na sodium
  • Tl activated CsI CsI:Tl
  • the CsI:Tl scintillator 103 can be formed by a resistance heating vacuum vapor deposition method, and can be formed by preparing two types of vapor deposition raw materials, CsI and TlI, in respective vapor deposition boats and heating them.
  • CsI:Tl may have a columnar crystal structure as shown in FIG.
  • the protective layer 110 includes two kinds of hot melt resins 111 and 112 and light reflective fine particles 113 dispersed in the hot melt resin 111.
  • the protective layer 110 has a moisture-proof property of protecting the deliquescent CsI:Tl scintillator 103 from moisture in the atmosphere, and also has a light-reflecting function by containing the light-reflecting fine particles 113. Since the protective layer 110 has a light reflecting function, it is possible to reflect, in the light converted from the radiation by the scintillator 103, light that proceeds in the direction of the protective layer 110 toward the photoelectric conversion element 102. Thereby, the sensitivity of the radiation detection apparatus 100 can be improved. ..
  • the light-reflecting fine particles 113 metal fine particles such as gold, silver, aluminum and nickel, and metal oxides such as titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) are used. sell.
  • metal fine particles When metal fine particles are used as the light reflecting fine particles 113, the metal fine particles may be corroded. Therefore, a metal oxide may be used as the light reflective fine particles 113. Since the column diameter of the columnar structure of the scintillator 103 formed of CsI:Tl is about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, the particle diameter of the light reflective fine particles 113 may be, for example, 2 ⁇ m or less.
  • the hot melt resins 111 and 112 used for the protective layer 110 will be described.
  • the hot-melt resins 111 and 112 are defined as adhesive resins made of 100% non-volatile thermoplastic material that are solid at room temperature and do not contain water or solvent (Thomas P. Flanagan, Adhesives Age, vol. 9, No. 3, pp. 28 (1966)).
  • the hot melt resins 111 and 112 melt when the resin temperature rises and solidify when the resin temperature falls. Further, the hot melt resins 111 and 112 have adhesiveness to other organic materials and inorganic materials in a heated and molten state, and become a solid state at room temperature and have no adhesiveness.
  • the hot melt resins 111 and 112 do not contain a polar solvent, a solvent, and water, the scintillator 103 is dissolved even when contacted with the scintillator 103 (for example, a scintillator having a columnar crystal structure made of an alkali halide). do not do. Therefore, it can be used as a protective layer of the scintillator 103.
  • the hot-melt resins 111 and 112 are different from the solvent volatilization type adhesive resin formed by dissolving a thermoplastic resin in a solvent and applying the solvent. It is also different from a chemical reaction type adhesive resin formed by a chemical reaction represented by epoxy or the like. ..
  • the materials of the hot-melt resins 111 and 112 are classified according to the type of the base polymer (base material) as the main component, and polyolefin-based, polyester-based, polyamide-based, etc. can be used. It is important that the protective layer 110 of the scintillator 103 has a high moisture resistance and a high light transmittance that transmits the light generated by the scintillator 103.
  • a polyolefin resin or a polyester resin may be used as the hot melt resin satisfying the moisture proof property required for the protective layer 110. ..
  • polyester resins are used as the hot melt resins 111 and 112.
  • the polyester resin is a saturated copolyester hot melt adhesive synthesized by an esterification polycondensation reaction using dibasic acid and glycol as main raw materials.
  • AES-melt PES series manufactured by Towa Gosei Co., Ltd.
  • PES-111EE PES-111EHW and the like can be used. ..
  • the protective layer 110 of the present embodiment will be described.
  • a case where one type of hot melt resin and light reflecting fine particles 113 are used as the protective layer 110 will be described. ..
  • the scintillators 103 using various hot melt resins and CsI:Tl have almost the same linear expansion coefficient. Therefore, peeling at the interface between the hot melt resin and the scintillator 103 is unlikely to occur due to temperature changes when forming the hot melt resin as the protective layer 110 and heat cycles during use.
  • the difference in linear expansion coefficient between the metal or metal oxide used as the light-reflecting fine particles 113 and the hot melt resin is large. Therefore, internal stress is generated in the hot melt resin due to not only the temperature change when the hot melt resin is formed as the protective layer 110 but also the heat cycle during use, and the interface between the hot melt resin and the light-reflecting fine particles is generated. May peel off to form voids.
  • the moisture resistance may be reduced, which may lead to a reduction in manufacturing yield. Further, the decrease in moisture resistance may cause the scintillator 103 to deliquesce. The deliquescence of the scintillator 103 in the portion where the moisture resistance of the protective layer 110 is lowered may cause an artifact or a failure of the radiation detection apparatus 100. ..
  • the hot melt resin As a method of suppressing the internal stress generated in the hot melt resin used as the protective layer 110, when forming the protective layer 110, the hot melt resin is melted, and after being bonded to the scintillator 103, the time for cooling to room temperature is lengthened. It is possible. However, prolonging the cooling time means prolonging the manufacturing time, which may cause a cost increase. Further, as a method of suppressing the internal stress generated in the hot melt resin used as the protective layer 110, it is conceivable to lower the melting temperature of the hot melt resin when the hot melt resin is bonded to the scintillator.
  • the adhesive force (coupling force) between the hot melt resin and the scintillator 103 is reduced, which may cause a decrease in manufacturing yield and an artifact or failure during use of the radiation detection apparatus 100. There is a nature. ..
  • the protective layer 110 is a hot-melt resin 111 (first hot-melt resin) and a hot-melt resin 112 (second hot-melt resin) having a higher melting temperature than the hot-melt resin 111 dispersed in the hot-melt resin 111 in the form of particles. Resin), and may be included.
  • Various properties of the hot-melt resin can be appropriately controlled by the copolymer composition of the polyester resin. Polyester hot melt resins can generally have a melting point designed to be 80°C to 200°C. For example, by crystallizing the hot melt resin, a hot melt resin having higher heat resistance can be obtained.
  • the hot melt resin 112 disposed in the hot melt resin 111 is difficult to melt.
  • the hot melt resin 111 may be melted and the hot melt resin 112 may not be melted.
  • the hot melt resin 112 having a smaller volume shrinkage amount is present in the hot melt resin 111 as compared with the case where only the hot melt resin 111 is used. To do.
  • the internal stress of the hot melt resins 111 and 112 caused by the difference in the coefficient of linear expansion from the light reflective fine particles 113 is suppressed. ..
  • the protective layer 110 is a hot-melt resin 111 (first hot-melt resin) and a hot-melt resin 112 (second hot-melt resin 112) having a lower melt viscosity than that of the hot-melt resin 111 dispersed in the hot-melt resin 111 in the form of particles.
  • Hot melt resin The melt viscosity of the hot melt resin can be appropriately controlled by the copolymer composition of the polyester resin. ..
  • the melt viscosity is the viscosity when the hot melt resins 111 and 112 are melted.
  • the melt viscosity can be measured using, for example, a B type rotational viscometer (manufactured by Brookfield).
  • the melt viscosity of the hot melt resins 111, 112 may be measured according to JIS K 6862. Further, for example, the melt viscosity of the hot melt resins 111 and 112 may be measured at the temperature when the hot melt resins 111 and 112 are bonded to the scintillator 103 in the process of manufacturing the radiation detection apparatus 100. Further, for example, the melt viscosity of the hot melt resins 111 and 112 may be the melt viscosity when the hot melt resins 111 and 112 are heated to 160°C. ..
  • the hot melt resin 112 disposed in the hot melt resin 111 has a lower viscosity than the hot melt resin 111. That is, while the hot melt resin is bonded to the scintillator 103 and then cooled to room temperature, the hot melt resin 112 has a lower melt viscosity and is easier to move than the case where only the hot melt resin 111 is used. Exists in. As a result, the internal stress of the hot melt resins 111 and 112 caused by the difference in the coefficient of linear expansion from the light reflective fine particles 113 is suppressed. ..
  • the hot melt resin 112 becomes particulate in the hot melt resin 111.
  • the protection layer 110 and the scintillator 103 are mainly bonded between the hot melt resin 111 and the scintillator 103.
  • the hot melt resin 112 and the scintillator 103 may be in contact with each other.
  • the contact area between the hot melt resin 111 and the scintillator 103 can be larger than the contact area between the hot melt resin 112 and the scintillator 103.
  • the light reflective fine particles 113 may be in contact with the scintillator 103. ..
  • the thickness of the protective layer 110 may be 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. If the protective layer 110 is too thin, the moisture resistance will decrease. On the other hand, when the protective layer 110 is too thick, the moisture-proof property is improved, but it may cause a cost increase such as time and materials for manufacturing the protective layer 110. In consideration of these, the thickness of the protective layer 110 may be 30 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. ..
  • the particle diameter of the hot melt resin 112 may be 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the particle diameter of the hot melt resin 112 is too small, the effect of reducing the internal stress may be reduced. On the other hand, if the particle diameter of the hot melt resin 112 is too large, it becomes difficult to achieve the thickness of the protective layer 110 described above. Further, the particle diameter of the hot melt resin 112 may be larger than the particle diameter of the above-mentioned light reflecting fine particles 113.
  • the particle diameters of the hot melt resin 112 and the light-reflecting fine particles 113 can be defined by the number-based arithmetic average length diameter (number average diameter) defined in JIS Z 8819-2. For example, the average value of the short side and the long side of the particle diameter obtained from an electron microscope (SEM) image may be used as the particle diameter. ..
  • the light-reflecting fine particles 113 may be dispersed in the hot melt resin 111 as described above, and may not be arranged in the hot melt resin 112. If the particle size of the light-reflecting fine particles 113 is sufficiently smaller than that of the hot-melt resin 112, such as 1/10 or less of the particle diameter of the hot-melt resin 112, the light-reflecting fine particles 113 will be included in the hot-melt resin 112. May be dispersed in. In this case, the coefficient of linear expansion of the hot melt resin 112 may be closer to that of the light reflective fine particles 113 than the coefficient of linear expansion of the hot melt resin 111. ..
  • a polyester resin is used for the hot melt resin 111 and the hot melt resin 112.
  • the base polymer may be different between the hot melt resin 111 and the hot melt resin 112, for example, a polyester resin is used for the hot melt resin 111 and a polyolefin resin is used for the hot melt resin 112.
  • the linear expansion coefficient of the hot melt resin 112 is smaller than the linear expansion coefficient of the hot melt resin 111. It may have a value close to 113. That is, the coefficient of linear expansion of the hot melt resin 112 may be smaller than the coefficient of linear expansion of the hot melt resin 111. ..
  • hot melt resins 111 and 112 are used for the protective layer 110.
  • the internal stress of the hot melt resins 111, 112 due to the difference in linear expansion coefficient between the hot melt resins 111, 112 and the light-reflecting fine particles 113 can be reduced.
  • the radiation detection apparatus 100 may further include a conductive layer 201 arranged so as to cover the protective layer 110 and a resin layer 202 arranged so as to cover the conductive layer 201. ..
  • the conductive layer 201 functions as an electromagnetic shield that suppresses the influence of electromagnetic waves from the outside on the radiation detection apparatus 100.
  • the conductive layer 201 may include a metal such as aluminum. Since the conductive layer 201 is made of a metal such as aluminum, the conductive layer 201 can have light reflectivity that reflects the light generated by the scintillator 103, like the protective layer 110. In addition, since the conductive layer 201 is formed of a metal such as aluminum, the conductive layer 201 can have a light-blocking property that suppresses external light from entering the photoelectric conversion element 102. ..
  • the resin layer 202 functions as a protective layer that protects the conductive layer 201, and various resins can be used for the resin layer 202.
  • various resins can be used for the resin layer 202.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a laminated sheet in which the resin layer 202/conductive layer 201/protective layer 110 (adhesive layer) is laminated is prepared. By laminating this laminated sheet on the scintillator 103 formed on the substrate 101 using a thermal laminating roller or the like, the radiation detection apparatus 100 shown in FIG. 2 can be formed. ..
  • the radiation detection apparatus 100 of the present embodiment can be applied to applications such as medical treatment and nondestructive inspection.
  • a radiation detection system in which the above-described radiation detection device 100 is incorporated will be exemplarily described with reference to FIG.
  • X-rays 6060 generated by an X-ray tube 6050 which is a radiation source for irradiating the radiation imaging apparatus 6040 (corresponding to the radiation detection apparatus 100 described above) with radiation, penetrates the chest 6062 of the patient or subject 6061 and It is incident on the imaging device 6040.
  • the incident X-ray includes information on the inside of the body of the patient or the subject 6061.
  • the scintillator emits light in response to the incidence of the X-ray 6060, and this is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element to obtain electrical information.
  • This information is converted to digital, image-processed by an image processor 6070 as a signal processing unit, and can be observed on a display 6080 as a display unit in the control room. ..
  • this information can be transferred to a remote place by a transmission processing unit such as a network 6090 such as a telephone, a LAN, or the Internet.
  • a transmission processing unit such as a network 6090 such as a telephone, a LAN, or the Internet.
  • a display 6081 which is a display unit such as a doctor room in another place, and a doctor in a remote place can make a diagnosis.
  • this information can be recorded on a recording medium such as an optical disk, or can be recorded by the film processor 6100 on a film 6110 which is a recording medium. ..

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Abstract

基板と、基板の上に配されたシンチレータと、シンチレータを覆うように配された保護層と、を含むシンチレータプレートであって、保護層は、第１ホットメルト樹脂と、第１ホットメルト樹脂の中に粒子状に分散し、第１ホットメルト樹脂よりも溶融温度が高い第２ホットメルト樹脂と、第１ホットメルト樹脂の中に分散する光反射性微粒子と、を含む。

Description

シンチレータプレート、放射線検出装置および放射線検出システム
本発明は、シンチレータプレート、放射線検出装置および放射線検出システムに関するものである。
放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出する光電変換素子と、を組み合わせた放射線検出装置が広く用いられている。特許文献１には、シンチレータを保護する保護層として、防湿機能だけでなく光反射機能を備えるために、光反射性微粒子を含有したホットメルト樹脂を用いることが示されている。
特開２００６－５２９８０号公報
特許文献１に示される金属や金属酸化物を用いた光反射性微粒子とホットメルト樹脂との間の線膨張係数の差が大きいため、ホットメルト樹脂を加熱し、シンチレータに結合させてから室温まで冷却する間にホットメルト樹脂に内部応力が生じうる。この内部応力によって、光反射性微粒子とホットメルト樹脂との界面が剥離することで空隙が生じる可能性がある。複数の空隙が互いに結合しホットメルト樹脂に亀裂が入ることによって、保護層を形成する際の歩留まりが低下してしまう可能性がある。　
本発明は、シンチレータの防湿性および光反射性を備える保護層に生じる内部応力を抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係るシンチレータプレートは、基板と、基板の上に配されたシンチレータと、シンチレータを覆うように配された保護層と、を含むシンチレータプレートであって、保護層は、第１ホットメルト樹脂と、第１ホットメルト樹脂の中に粒子状に分散し、第１ホットメルト樹脂よりも溶融温度が高い第２ホットメルト樹脂と、第１ホットメルト樹脂の中に分散する光反射性微粒子と、を含むことを特徴とする。
上記手段によって、シンチレータの防湿性および光反射性を備える保護層に生じる内部応力を抑制するのに有利な技術を提供する。　
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。　
本発明の実施形態にかかる放射線検出装置の構成例を示す断面図。 図１の放射線検出装置の変形例を示す断面図。 図１の放射線検出装置に用いられる材料の線膨張係数を示す図。 図１の放射線検出装置を用いた放射線検出システムの構成例を示す図。
以下、本発明に係るシンチレータの製造方法の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。　
図１～３を参照して、本発明の実施形態における放射線検出装置について説明する。図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置１００の構成例を示す断面図である。放射線検出装置１００は、基板１０１、シンチレータ１０３、保護層１１０を含む。　
基板１０１には、シンチレータ１０３で放射線から変換された光を検出するための光電変換素子１０２や、光電変換素子１０２で生成された信号を転送するためのトランジスタ（例えば、薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）などのスイッチ素子などが配されうる。基板１０１には、例えば、ガラスや金属、プラスチックなどの基体と基体の上に配されたアモルファスシリコンとによって構成され、アモルファスシリコンに上述の光電変換素子１０２やスイッチ素子などが設けられうる。　
本実施形態において、基板１０１が光電変換素子１０２を備える放射線検出装置１００について説明するが、例えば、基板１０１が光電変換素子１０２を備えていなくてもよい。この場合、基板１０１、シンチレータ１０３および保護層１１０は、シンチレータプレートを構成しているといえる。この場合、基板１０１には、シンチレータで放射線から変換された光を透過する材料が用いられうる。例えば、ガラスやプラスチックなどが、基板１０１に用いられてもよい。また、基板１０１のシンチレータ１０３とは反対の側に、光電変換素子を含むセンサパネルが配された場合、基板１０１、シンチレータ１０３および保護層１１０を含むシンチレータプレートは、センサパネルと共に放射線検出装置を構成しうる。　
シンチレータ１０３には、放射線を光電変換素子１０２が感知可能な光に変換するヨウ化セシウム（ＣｓＩ）や硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ））などが用いられる。また、シンチレータ１０３がＣｓＩの場合、タリウム（Ｔｌ）やナトリウム（Ｎａ）などが賦活剤として用いられる。本実施形態において、Ｔｌ賦活ＣｓＩ（ＣｓＩ：Ｔｌ）をシンチレータ１０３に用いるとして説明する。ＣｓＩ：Ｔｌのシンチレータ１０３は、抵抗加熱の真空蒸着法によって形成可能であり、ＣｓＩとＴｌＩとの２種類の蒸着原料を、それぞれの蒸着ボートに準備し、加熱することによって形成することができる。ＣｓＩ：Ｔｌは、図１に示されるような柱状結晶構造を備えうる。　
保護層１１０は、２種類のホットメルト樹脂１１１、１１２とホットメルト樹脂１１１の中に分散する光反射性微粒子１１３とを含む。保護層１１０は、潮解性を示すＣｓＩ：Ｔｌのシンチレータ１０３を大気中の水分などから保護する防湿性を備えると共に、光反射性微粒子１１３を含むことによって光反射機能を備える。保護層１１０が、光反射機能を備えることによって、シンチレータ１０３で放射線から変換された光のうち保護層１１０の方向に進む光を光電変換素子１０２の方向へ反射することができる。これによって、放射線検出装置１００の感度を向上させることができる。　
光反射性微粒子１１３として、金や銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属微粒子や、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの金属酸化物が用いられうる。光反射性微粒子１１３として金属微粒子を用いた場合、金属微粒子が腐食してしまう可能性がある。このため、光反射性微粒子１１３として金属酸化物が用いられてもよい。ＣｓＩ：Ｔｌによって形成されたシンチレータ１０３の柱状構造の柱径は１μｍ～１０μｍ程度のため、光反射性微粒子１１３の粒子径は、例えば、２μｍ以下であってもよい。　
次に、保護層１１０に用いられるホットメルト樹脂１１１、１１２について説明する。ホットメルト樹脂１１１、１１２は、水や溶剤を含まない、室温で固体であり、１００％不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂と定義されるものである（Ｔｈｏｍａｓ　Ｐ.　Ｆｌａｎａｇａｎ，Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ　Ａｇｅ，ｖｏｌ．９，Ｎｏ．３，ｐｐ．２８（１９６６））。ホットメルト樹脂１１１、１１２は、樹脂温度が上昇すると溶融し、樹脂温度が低下すると固化するものである。また、ホットメルト樹脂１１１、１１２は、加熱溶融状態で、他の有機材料、および、無機材料に接着性をもち、常温で固体状態となり接着性を持たないものである。また、ホットメルト樹脂１１１、１１２は、極性溶媒、溶剤、および、水を含んでいないので、シンチレータ１０３（例えば、ハロゲン化アルカリからなる柱状結晶構造を有するシンチレータ）に接触してもシンチレータ１０３を溶解しない。このため、シンチレータ１０３の保護層として使用されうる。ホットメルト樹脂１１１、１１２は、熱可塑性樹脂を溶剤に溶かし溶媒塗布法によって形成された溶剤揮発硬化型の接着性樹脂とは異なる。またエポキシなどに代表される化学反応によって形成される化学反応型の接着性樹脂とも異なる。　
ホットメルト樹脂１１１、１１２の材料は、主成分であるベースポリマー（ベース材料）の種類によって分類され、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系などを用いることができる。シンチレータ１０３の保護層１１０として、防湿性が高く、また、シンチレータ１０３で生成される光を透過する光透過性が高いことが重要である。保護層１１０として必要とされる防湿性を満たすホットメルト樹脂として、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂が用いられてもよい。　
ここでは、ホットメルト樹脂１１１、１１２としてポリエステル系樹脂を用いるとして説明する。ポリエステル系樹脂は、２塩基性酸とグリコールを主原料とするエステル化重縮合反応によって合成される飽和共重合ポリエステル系ホットメルト接着剤である。飽和共重合ポリエステル系ホットメルト接着剤として、アロンメルトＰＥＳシリーズ（東和合成株式会社製）のＰＥＳ－１１１ＥＥ、ＰＥＳ－１１１ＥＨＷなどを用いることができる。　
ここで、本実施形態の保護層１１０について説明する。まず、比較例として、１種類のホットメルト樹脂と光反射性微粒子１１３とを保護層１１０として用いる場合について説明する。　
図３に示されるように、種々のホットメルト樹脂とＣｓＩ：Ｔｌを用いたシンチレータ１０３とは、ほぼ同等の線膨張係数を示す。このため、ホットメルト樹脂を保護層１１０として形成する際の温度変化や使用時のヒートサイクルによって、ホットメルト樹脂とシンチレータ１０３との界面での剥離は生じにくい。一方、図３に示されるように、光反射性微粒子１１３として用いられる金属や金属酸化物とホットメルト樹脂とは、線膨張係数の差が大きい。このため、ホットメルト樹脂を保護層１１０として形成する際の温度変化だけでなく、使用時のヒートサイクルなどによって、ホットメルト樹脂に内部応力が発生し、ホットメルト樹脂と光反射性微粒子との界面が剥離し空隙が生じてしまう可能性がある。複数の空隙が互いに結合しホットメルト樹脂に亀裂が入ることによって、防湿性が低下するなど、製造上の歩留まり低下を招いてしまう可能性がある。また、防湿性の低下は、シンチレータ１０３を潮解させる可能性がある。保護層１１０の防湿性が低下した部分のシンチレータ１０３の潮解は、放射線検出装置１００のアーチファクトや故障の原因ともなりうる。　
保護層１１０として用いられるホットメルト樹脂に生じる内部応力を抑制する方法として、保護層１１０を形成する際に、ホットメルト樹脂を溶融させ、シンチレータ１０３に結合させてから室温まで冷却する時間を長くすることが考えられる。しかしながら、冷却時間を長くすることは、製造時間を延長することであり、コストアップの要因となりうる。また、保護層１１０として用いられるホットメルト樹脂に生じる内部応力を抑制する方法として、ホットメルト樹脂をシンチレータに結合させる際のホットメルト樹脂の溶融温度を下げることが考えられる。しかしながら、溶融温度を下げた場合、ホットメルト樹脂とシンチレータ１０３との接着力（結合力）が低下し、製造歩留まりの低下や放射線検出装置１００を使用中のアーチファクトや故障の原因となってしまう可能性がある。　
そこで、本実施形態において、光反射性微粒子１１３を含む保護層１１０において、図１に示されるように、２種類のホットメルト樹脂１１１、１１２を用いる。保護層１１０は、ホットメルト樹脂１１１（第１ホットメルト樹脂）と、ホットメルト樹脂１１１の中に粒子状に分散し、ホットメルト樹脂１１１よりも溶融温度が高いホットメルト樹脂１１２（第２ホットメルト樹脂）と、を含んでいてもよい。ポリエステル系樹脂の共重合組成によって、ホットメルト樹脂の
各種の特性は、適宜コントロールすることができる。ポリエステル系のホットメルト樹脂は、一般に８０℃～２００℃に融点を設計できる。例えば、ホットメルト樹脂の結晶化によって、より耐熱性が高いホットメルト樹脂を得ることができる。　
ホットメルト樹脂１１１、１１２をシンチレータ１０３に結合させ、保護層１１０を形成する際に、ホットメルト樹脂１１１中に配されたホットメルト樹脂１１２は溶融しにくい。例えば、保護層１１０を形成する際に、ホットメルト樹脂１１１が溶融し、ホットメルト樹脂１１２は溶融しなくてもよい。これによって、ホットメルト樹脂をシンチレータ１０３に結合させてから室温まで冷却する間、ホットメルト樹脂１１１だけを用いる場合と比較して、体積収縮量が少ないホットメルト樹脂１１２がホットメルト樹脂１１１中に存在する。これによって、光反射性微粒子１１３との線膨張係数の差によって生じるホットメルト樹脂１１１、１１２の内部応力が抑制される。　
また、保護層１１０は、ホットメルト樹脂１１１（第１ホットメルト樹脂）と、ホットメルト樹脂１１１の中に粒子状に分散し、ホットメルト樹脂１１１よりも溶融粘度が低いホットメルト樹脂１１２（第２ホットメルト樹脂）と、を含んでいてもよい。ポリエステル系樹脂の共重合組成によって、ホットメルト樹脂の溶融粘度は、適宜コントロールすることができる。　
ここで、溶融粘度とは、ホットメルト樹脂１１１、１１２が溶融したときの粘度である。溶融粘度は、例えば、Ｂ型回転粘度計（ブルックフィールド社製）を用いて測定することができる。ホットメルト樹脂１１１、１１２の溶融粘度は、ＪＩＳ　Ｋ　６８６２に従って測定されてもよい。また、例えば、ホットメルト樹脂１１１、１１２の溶融粘度は、放射線検出装置１００を製造する工程において、ホットメルト樹脂１１１、１１２をシンチレータ１０３に結合させる際の温度で測定されてもよい。また、例えば、ホットメルト樹脂１１１、１１２の溶融粘度は、ホットメルト樹脂１１１、１１２を１６０℃に加熱したときの溶融粘度であってもよい。　
ホットメルト樹脂１１１、１１２をシンチレータ１０３結合させ、保護層１１０を形成する際に、ホットメルト樹脂１１１中に配されたホットメルト樹脂１１２は、ホットメルト樹脂１１１よりも粘度が低い。つまり、ホットメルト樹脂をシンチレータ１０３に結合させてから室温まで冷却する間、ホットメルト樹脂１１１だけを用いる場合と比較して、溶融粘度がより低く移動しやすいホットメルト樹脂１１２がホットメルト樹脂１１１中に存在する。これによって、光反射性微粒子１１３との線膨張係数の差によって生じるホットメルト樹脂１１１、１１２の内部応力が抑制される。　
溶融温度および溶融粘度の違いによって、図１に示されるように、ホットメルト樹脂１１１中で、ホットメルト樹脂１１２は粒子状となる。図１に示される構成において、保護層１１０とシンチレータ１０３との結合は、ホットメルト樹脂１１１とシンチレータ１０３との間で主に行われることとなる。しかしながら、図１に示されるように、ホットメルト樹脂１１２とシンチレータ１０３とが接していてもよい。このとき、ホットメルト樹脂１１１とシンチレータ１０３との接触面積は、ホットメルト樹脂１１２とシンチレータ１０３との接触面積よりも大きくなりうる。また、図１に示されるように、光反射性微粒子１１３が、シンチレータ１０３と接触していてもよい。　
保護層１１０の厚さは、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であってもよい。保護層１１０が薄すぎる場合、防湿性が低下してしまう。一方、保護層１１０が厚すぎる場合、防湿性は向上するが、保護層１１０を製造するための時間や材料などコストアップの要因となりうる。これらを考慮し、保護層１１０の厚さは、３０μｍ以上かつ５０μｍ以下であってもよい。　
また、保護層１１０が、上述のような厚さを有する場合、ホットメルト樹脂１１２の粒子径は、３μｍ以上かつ１０μｍ以下であってもよい。ホットメルト樹脂１１２の粒子径が小さすぎる場合、内部応力を小さくする効果が低下しうる。一方、ホットメルト樹脂１１２の粒子径が大きすぎる場合、上述の保護層１１０の厚さを達成することが難しくなる。また、ホットメルト樹脂１１２の粒子径は、上述の光反射性微粒子１１３の粒子径よりも大きくてもよい。ホットメルト樹脂１１２や光反射性微粒子１１３の粒子径は、ＪＩＳ　Ｚ　８８１９－２で規定される個数基準算術平均長さ径（個数平均径）によって定義されうる。例えば、電子顕微鏡（ＳＥＭ）像より求めた粒子径の短辺と長辺との平均値を粒子径としてもよい。　
光反射性微粒子１１３は、上述のようにホットメルト樹脂１１１の中に分散し、ホットメルト樹脂１１２の中には配されていなくてもよい。また、光反射性微粒子１１３の粒子径が、ホットメルト樹脂１１２の粒子径の１／１０以下など、ホットメルト樹脂１１２よりも十分に小さい場合、光反射性微粒子１１３が、ホットメルト樹脂１１２の中に分散されていてもよい。この場合、ホットメルト樹脂１１２の線膨張係数が、ホットメルト樹脂１１１の線膨張係数よりも光反射性微粒子１１３に近い値を有していてもよい。　
また、本実施形態において、ホットメルト樹脂１１１およびホットメルト樹脂１１２に、ポリエステル系樹脂が用いられる。換言すると、ホットメルト樹脂１１１とホットメルト樹脂１１２とのベースポリマーが同じ場合について説明したが、これに限られることはない。ホットメルト樹脂１１１にポリエステル系樹脂が用いられ、ホットメルト樹脂１１２にポリオレフィン系樹脂が用いられるなど、ホットメルト樹脂１１１とホットメルト樹脂１１２とで、ベースポリマーが互いに異なっていてもよい。また、本実施形態において、ホットメルト樹脂１１１、１１２の溶融温度および溶融粘度に着目したが、例えば、ホットメルト樹脂１１２の線膨張係数が、ホットメルト樹脂１１１の線膨張係数よりも光反射性微粒子１１３に近い値を有していてもよい。つまり、ホットメルト樹脂１１２の線膨張係数が、ホットメルト樹脂１１１の線膨張係数よりも小さい値を有していてもよい。　
このように、保護層１１０に２種類のホットメルト樹脂１１１、１１２を用いる。これによって、ホットメルト樹脂１１１、１１２と光反射性微粒子１１３との線膨張係数の差に起因するホットメルト樹脂１１１、１１２の内部応力を低減することができる。これによって、放射線検出装置１００の信頼性の向上や製造歩留まりの向上を実現することが可能となる。　
放射線検出装置１００は、図２に示されるように、保護層１１０を覆うように配された導電層２０１と、導電層２０１を覆うように配された樹脂層２０２とをさらに含んでいてもよい。導電層２０１を所定の固定電位に接続することによって、導電層２０１は、放射線検出装置１００に対する外部からの電磁波の影響を抑制する電磁シールドとして機能する。また、導電層２０１は、例えば、アルミニウムなどの金属を含んでいてもよい。導電層２０１がアルミニウムなどの金属によって構成されることで、導電層２０１が、保護層１１０と同様に、シンチレータ１０３で生成される光を反射する光反射性を備えることができる。また、導電層２０１がアルミニウムなどの金属によって構成されることで、導電層２０１が、外光が光電変換素子１０２に入射することを抑制する遮光性を備えることができる。　
樹脂層２０２は、導電層２０１を保護する保護層として機能しうり、樹脂層２０２には、さまざまな樹脂を用いることができる。例えば、樹脂層２０２として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられてもよい。放射線検出装置１００を形成する際に、例えば、樹脂層２０２／導電層２０１／保護層１１０（接着層）が積層された積層シートを準備する。この積層シートを、基板１０１の上に形成されたシンチレータ１０３の上に、熱ラミネートローラなどを用いて貼り合わせることによって、図２に示される放射線検出装置１００が形成されうる。　
本実施形態の放射線検出装置１００は、医療や非破壊検査などの用途に応用されうる。以下、図４を参照しながら上述の放射線検出装置１００が組み込まれた放射線検出システムについて例示的に説明する。放射線撮像装置６０４０（上述の放射線検出装置１００に相当する）に放射線を照射するための放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。　
また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。　
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。　
本願は、２０１８年１２月１７日提出の日本国特許出願特願２０１８－２３５９０６を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。 

Claims (15)

  1. 基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含むシンチレータプレートであって、　前記保護層は、第１ホットメルト樹脂と、前記第１ホットメルト樹脂の中に粒子状に分散し、前記第１ホットメルト樹脂よりも溶融温度が高い第２ホットメルト樹脂と、前記第１ホットメルト樹脂の中に分散する光反射性微粒子と、を含むことを特徴とするシンチレータプレート。
  2. 基板と、前記基板の上に配されたシンチレータと、前記シンチレータを覆うように配された保護層と、を含むシンチレータプレートであって、　前記保護層は、第１ホットメルト樹脂と、前記第１ホットメルト樹脂の中に粒子状に分散し、前記第１ホットメルト樹脂よりも溶融粘度が低い第２ホットメルト樹脂と、前記第１ホットメルト樹脂の中に分散する光反射性微粒子と、を含むことを特徴とするシンチレータプレート。
  3. 前記第２ホットメルト樹脂の粒子径が、３μｍ以上かつ１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータプレート。
  4. 前記第２ホットメルト樹脂の粒子径が、前記光反射性微粒子の粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  5. 前記保護層の厚さが、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  6. 前記光反射性微粒子が、前記第２ホットメルト樹脂の中に配されないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  7. 前記第１ホットメルト樹脂と前記第２ホットメルト樹脂とのベースポリマーが同じことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  8. 前記保護層を覆うように配された導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  9. 前記導電層が、金属を含むことを特徴とする請求項８に記載のシンチレータプレート。
  10. 前記導電層を覆うように配された樹脂層をさらに含むことを特徴とする請求項８または９に記載のシンチレータプレート。
  11. 前記第１ホットメルト樹脂および前記第２ホットメルト樹脂が、ポリオレフィン系樹脂およびポリエステル系樹脂のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  12. 前記光反射性微粒子が、金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のシンチレータプレート。
  13. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載のシンチレータプレートと、　前記シンチレータで放射線から変換された光を検出するための光電変換素子と、を含むことを特徴とする放射線検出装置。
  14. 前記光電変換素子が、前記基板に配されていることを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出装置。
  15. 請求項１３または１４に記載の放射線検出装置と、　前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線検出システム。 
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