JP2002055165A

JP2002055165A - 放射線検出装置及びそれを備えた放射線撮像システム

Info

Publication number: JP2002055165A
Application number: JP2000241567A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hiraoka; 美津穂平岡; Kazumi Nagano; 和美長野; Tomoyuki Tamura; 知之田村; Yoshihiro Ogawa; 善広小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光検出器に到達する光量が多くなるようにし
て、光検出器における受光感度を向上させる。【解決手段】放射線を光に変換するシンチレータ部
と、前記シンチレータ部で変換された光を検出する光検
出器とを接着層を介して貼り合わせてなる放射線検出装
置において、前記接着層に前記シンチレータ部で変換し
きれなかった放射線を光に変換するシンチレータを含有
させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線を光に変換
するシンチレータ部と、シンチレータ部で変換された光
を検出する光検出器とを接着層を介して貼り合わせてな
る放射線検出装置及びそれを備えた放射線撮像システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光検出器と蛍光体層とを組み合わ
せて、放射線を検出する方法が種々考案されている。光
検出器を複数の画素に分割することにより、位置情報あ
るいは画像情報を得ることができる。この際、画像上に
一様に蛍光体があると、直下にある光検出器だけでなく
隣接する光検出器にも不必要な蛍光が進入し画像の分解
能を低下させる原因となる。

【０００３】これを防止するために、たとえば特開昭５
３−９６７８９号公報においては、各光検出器の間に光
もれを防ぐ仕切板を設け、ここに蛍光体を埋め込み、分
解能の低下を防いでいる。特開平５−６０８７１号公報
においては、複数の凹部を持つ基板の凹部に蛍光体を埋
め込み、これを複数の画素を有する光検出パネルに貼り
付けて、放射線検出器とすることで、分解能の低下を防
いでいる。

【０００４】また、特開平９−６１５３５号公報におい
ては、遮光用メッシュ板の片側に強度保持用板を貼り合
わせ、メッシュの開口部に蛍光体を分離して充填した蛍
光体層に光検出器を接着層を介して貼り合わせること
で、開口率を大きくしても基体の強度が弱くならずハン
ドリングのたわみ等による画像ムラの発生することがな
い放射線検出装置を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、蛍光体として
フィルム状の蛍光体を用いる場合には、接着剤層での蛍
光の反射や吸収、散乱を最小限にするため、接着層をな
るべく薄く、たとえば１０μｍ以下にしている。

【０００６】しかし、遮光用の凹部やメッシュに蛍光体
を詰めるセルタイプの場合には、蛍光体を充填したの
ち、スキージ等で面をならしても、微視的には平坦には
ならない場合がある。

【０００７】図１１（ａ）には、蛍光体２０が遮光用小
区分室１７の仕切板の高さを超えている場合を示し、図
１１（ｂ）は、逆に蛍光体２０が遮光用小区分室１７の
仕切板の高さに達していない場合を示している。図１１
（ａ）又は図１１（ｂ）に示すような状態で、薄い接着
剤層を用いて光検出器を貼り合わせても、前者の場合に
は光検出器と遮光用小区分室１７の仕切板との間に空気
が残ってしまい、後者の場合には光検出器と蛍光体２０
との間に空気層が残り、該空気層によって蛍光が回折、
散乱し光検出部の画像の鮮鋭度が低下する。そのため、
これを抑制するために、接着剤層にある程度厚みをもた
せている。

【０００８】このように接着剤層を厚くすると、空気残
りや接着不良はなくなるものの、蛍光体層と接着層との
界面の光反射と、接着層内部での光吸収により、蛍光体
層で発光した光が減少してしまうという問題がある。曝
射する放射線量をできるだけ低減し光検出器における受
光感度を向上させるためには、このような光の減少は極
力避けねばならない。さらに接着剤層が厚くなると接着
剤層の中を通過する蛍光が回折、散乱し、光検出部に到
達するために、光検出部の画像の鮮鋭度が低下する。

【０００９】そこで、本発明は、光検出器に到達する光
量が多くなるようにして、光検出器における受光感度を
向上させることを課題とする。

【００１０】また、本発明は、蛍光体層と接着層との界
面の光反射や、接着層内部での光吸収により蛍光体層で
発光した光が減少することを防止することを課題とす
る。

【００１１】さらに、本発明は、蛍光体層と光検出器の
間に形成される接着剤層内に空気層が混入することを解
消し、鮮鋭度の高い撮像装置を提供することを課題とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、放射線を光に変換するシンチレータ
部と、前記シンチレータ部で変換された光を検出する光
検出器とを接着層を介して貼り合わせてなる放射線検出
装置において、前記接着層に前記シンチレータ部で変換
しきれなかった放射線を光に変換するシンチレータを含
有させることを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、上記放射線検出装置と、
前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理手段
と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録
手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための
表示手段と、前記信号処理手段からの信号を伝送するた
めの伝送処理手段と、前記放射線を発生させるための放
射線源とを具備することを特徴とする。

【００１４】すなわち、本発明は、光検出器に到達する
光量が多くなるように、接着層にシンチレータを含有さ
せる。

【００１５】また、本発明は、シンチレータ部と接着層
との界面で光が反射しないように、接着層のシンチレー
タとシンチレータ部のシンチレータとを同じ材料にし、
層間での屈折率差による光反射を低減している。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１の放射線検出器の構造を示す概略的断面図である。図
１において、１７は遮光用小区分室、２０は遮光用小区
分室の各々に埋め込まれている蛍光体、１６は蛍光体２
０の強度を保持するための強度保持用板、１８は蛍光体
２０と強度保持用板１６とを接着する接着層、２３は遮
光用小区分室１７の開口部、１９はアライメントマーク
３を見るためのアライメント用開口部である。これらに
よって、蛍光体層２４を構成している。

【００１８】また、２は基板、３は基板２に備えられて
いるアライメントマーク、１は画素である。これらによ
って、光検出器２２を構成している。さらに、２１は蛍
光体を含有している接着層であり光検出器２２と蛍光体
層２４とを接着している。

【００１９】図２は、光検出器２２の概略平面図であ
る。図２において、画素１がたとえば１６０μｍピッチ
で縦横に配列されている。各画素１の大きさはたとえば
１３０μｍであり、各画素１の間隔はたとえば３０μｍ
である。光検出器２２の基板２には、０．７ｍｍ程度の
厚さの低アルカリガラス（たとえばコーニング社製の７
０５９ガラス）を用いている。また、基板２上には蛍光
層２４貼り合わせ時に使用するアライメントマーク３が
ある。基板２の外形は５００ｍｍ角である。

【００２０】図３は、光検出器２２の画素１の平面図で
ある。図３には、光を電気信号に変換するセンサー部４
と、センサー部４からの電気信号又は電気信号に基づい
て増幅された増幅信号を読み出すＴＦＴ５と、ＴＦＴ５
のゲートのオン／オフを切り替える指示信号をＴＦＴ５
側へ出力するゲート線６と、電気信号等を読み出す信号
線７と、センサー部４内の電気信号をリセットする共通
リセット線８とを示している。

【００２１】蛍光体２０で変換されることによって得ら
れた光がセンサー部４に照射されていると、センサー部
４でこの光に応じた電気信号が得られる。その後、ゲー
ト線６を通じた指示信号によってＴＦＴ５のゲートをオ
ンすることにより、センサー部４の電気信号等を信号線
７に伝達し、これを画像信号として読みとる。画素信号
の読み出しが終了すると、共通リセット線８を通じてリ
セット信号を画素１側に送り、センサー部４をリセット
することで、１回分の画像読み取りを終了する。

【００２２】図４は、光検出器２２の画素１の模式的断
面図である。図４において、下側より、Ｃｒなどからな
るゲートメタル９（１００ｎｍ）、プラズマ窒化膜１０
（３００ｎｍ）、水素化アモルファスシリコン層１１
（５００ｎｍ）、ドーピング半導体層１２（５０ｎ
ｍ）、アルミ膜１３（１０００ｎｍ）である。すなわ
ち、ここでは、センサー４及びＴＦＴ５は同一の水素化
アモルファスシリコン層により構成されている。もちろ
ん、水素化アモルファスシリコンを使った、他の構造の
光検出器や、結晶シリコンを用いた光検出器であっても
よい。

【００２３】次に本実施形態に使用する蛍光板の作製工
程について、各図に沿って説明する。

【００２４】図５は、蛍光体層２４の概略平面図であ
る。図５において、遮光用小区分室１７としては、たと
えばニッケル製で厚さ２００μｍ程度のメッシュ状の板
を用いている。また、メッシュ状に開けられた開口部２
３は、光検出器２２の画素１と１対１で対応しており、
１６０μｍピッチで縦横に配列されており、開口部２３
の大きさは１３０μｍである。またアライメント用の開
口部１９が基板２とのアライメント用に設けられてい
る。

【００２５】図６（ａ）は、蛍光体層２２の断面模式図
である。図６（ａ）に示すように、遮光用小区分室１７
と強度保持板１６とを、接着層１８を介して接着する。
強度保持板１６としては、たとえばカーボングラファイ
トファイバーを焼成した厚さ２ｍｍ程度の板を用いてい
る。遮光用小区分室１７はメッシュと補強板の組み合わ
せの他、これらが一体となった図６（ｂ）の様な凹状の
穴の空いた板を用いても良い。

【００２６】次に、図７（ａ）に示すように、樹脂製バ
インダーに微粉末を分散したペースト状の蛍光体２０
を、遮光用小区分室（メッシュ間）１７に流し込む。こ
の時、蛍光体２０には、たとえば蛍光体粒子として酸硫
化ガドリニウム（１００重量部）、バインダー樹脂とし
てエチルセルロース（５重量部）、溶剤としてテルピネ
オール（４５重量部）を用いている。

【００２７】続いて、メッシュ表面を図示しないスキー
ジで平坦化した後、加熱してバインダー樹脂を重合す
る。この時バインダー樹脂の重合温度よりも、接着層１
８の軟化温度が高い材料の組み合わせを選択する。この
ようにして蛍光体層２４が完成する。

【００２８】あるいは、図６（ｂ）に示したような凹状
の穴の空いた板を用いる場合には、図７（ｂ）に示すよ
うに、遮光用小区分室１７にペースト状の蛍光体２０を
流し込み、これに補強板を組み合わせて蛍光体層２４を
完成させる。

【００２９】次に、図８の断面模式図に示すように、蛍
光体層２４と光検出器２２とを蛍光体を含有している接
着層２１を介して接着する。この時、アライメントマー
ク３とアライメント用開口部１９とを用いて、画素１と
蛍光体層２０とを位置合わせする。接着層２１には、接
着剤樹脂として、たとえばシリコン樹脂（１５重量
部）、蛍光体粒子として蛍光体層と同じ酸硫化ガドリニ
ウムテルビウム（１００重量部）を用いている。

【００３０】接着層２１は、蛍光体層２４に２０μｍ程
度の厚さで塗布し、アライメントした後に、蛍光体層２
４と控え離検出器２２とがずれないように気をつけなが
ら圧着する。なお、接着剤樹脂としては、この他に、熱
可塑性樹脂・熱硬化性樹脂のうち、加熱硬化・室温硬化
・加圧硬化できるものであればよい。

【００３１】接着層２１の厚みは、凹凸をカバーして、
空気層ができたり、接着不良とならないような厚みとし
ている。具体的には、たとえば１０μｍ以上としてい
る。また、接着層２１は通常の使用で剥がれなければよ
く、たとえばＴ型剥離で１００ｇ重／２５ｍｍ以上であ
ればよい。さらに、蛍光体粒子径としては２０μｍ以
下、好ましくは３〜１５μｍが良い。

【００３２】このように、本実施形態の放射線検出装置
は、蛍光体層２４と光検出器２２とを、蛍光体を含有し
ている接着層２１を介して貼り合わせ、また接着層２１
の厚みを増加させている。このため、蛍光体層２４から
光検出器２２に対して、発光した光が進入する際に、界
面で低減する光量よりも、発光光量の方が多くしてい
る。したがって光検出器２２における受光感度が向上す
る。

【００３３】なお、本実施形態では、蛍光体層２４と光
検出器２４とを貼り合わせるために、接着層２１とし
て、蛍光体層２４中の樹脂と同一材料の接着剤を用いる
場合を例に説明したが、その他にも、接着剤としてエチ
ルセルロース（５重量部）、溶剤としてテルピネオール
（４５重量部）としてもよい。このような組み合わせに
すると、接着層２１の形成方法には、接着剤樹脂を溶剤
に溶かしたのち、蛍光体層２４に塗布すると良い。この
場合には、アライメント後に１００℃程度の恒温槽中で
圧着するのが好ましい。

【００３４】また、接着剤樹脂には蛍光体層２４中の樹
脂と同一の樹脂の他、屈折率が同等の樹脂を用いること
もできる。これにより、蛍光体層２４から光検出器２２
に対して発光した光が進入する際に、界面での光の反射
による低減がなくなり感度が向上する。

【００３５】さらに、本実施形態では、蛍光体層２４に
遮光用小区分室１７を設けている場合を例に説明した
が、接着層２１に蛍光体を含有させていれば、蛍光体２
０において光に変換されきれなかったＸ線を、接着層２
１で光に変換することができるため、遮光用小区分室１
７を設けていない蛍光体層を備えたＸ線検出装置であっ
ても、光検出器における受光感度を向上させることがで
きる。

【００３６】（実施形態２）図９（ａ）、図９（ｂ）は
本発明の実施形態２のＸ線検出装置の実装例の模式的構
成図及び模式的断面図である。光電変換素子とＴＦＴ
（トランジスタ）はａ−Ｓｉセンサ基材６０１１内に複
数個形成され、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路
ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続
されている。

【００３７】フレキシブル回路基板６０１０の逆側は回
路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記ａ−
Ｓｉセンサ基材６０１１の複数枚が基台６０１２の上に
接着され大型の光電変換装置を構成する基台６０１２の
下には処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から
保護するため鉛板６０１３が実装されている。

【００３８】ａ−Ｓｉセンサ基材６０１１上にはＸ線を
可視光に変換するためのシンチレータ６０３０たとえば
ＣｓＩが、蒸着されている。図９（ｂ）に示されるよう
に全体をカーボンファイバー製のケース６０２０に収納
している。

【００３９】図１０は、図９のＸ線検出装置のＸ線診断
システムへの応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６
０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６
０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に
実装した光電変換装置６０４０に入射する。この入射し
たＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれてい
る。

【００４０】Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光
し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報
はディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０に
より画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察
できる。

【００４１】また、この情報は電話回線６０９０等の伝
送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタール
ームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディス
ク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が
診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６
１００によりフィルム６１１０に記録することもでき
る。

【００４２】なお、以上説明した各実施形態では、Ｘ線
を用いた場合を例に説明したが、α，β，γ線等の放射
線を用いることができる。また、光は光電変換素子によ
り検出可能な波長領域の電磁波であり、可視光を含む。
さらに、たとえば放射線を含む電磁波を電気信号に変換
する電磁波電気信号変換装置にも適用することができ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蛍光体層と光検出器との接着に蛍光体を含有している接
着層を用いるため、蛍光体層から光検出器に発光した光
が進入する際に、界面での光の低減量よりも、接着層の
厚みが増加した分、発光光量が増加するため感度が向上
する。

【００４４】接着剤層内に蛍光体粒子が混入すること
で、蛍光体層で発生した蛍光が接着剤層を透過するとき
の蛍光体の回折散乱が抑制され、光検出部で撮影された
撮影画像は、透明な接着剤よりも鮮鋭度が高かった。

【００４５】さらに、本発明者らの研究開発の結果、接
着剤樹脂に蛍光体粒子を含有させることによって接着剤
層内を透過する蛍光の回折、散乱が小さくなった。

【００４６】また、蛍光体層と光検出器との接着に、蛍
光体層中の樹脂と同じ樹脂を使用するため、界面での反
射による光の低減がないため感度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の放射線検出器の構造を示
す概略的断面図である。

【図２】図１の光検出器の概略平面図である。

【図３】図１，図２の光検出器の画素１の平面図であ
る。

【図４】図１，図２の光検出器の画素１の模式的断面図
である。

【図５】図１の蛍光体層の概略平面図である。

【図６】図１の蛍光体層の断面模式図である。

【図７】図１の蛍光体層の製造断面図である。

【図８】本発明の実施形態１の放射線検出器の構造を示
す概略的断面図である。

【図９】本発明の実施形態２のＸ線検出装置の実装例の
模式的構成図及び模式的断面図である。

【図１０】図９のＸ線検出装置のＸ線診断システムへの
応用例を示した図である。

【図１１】蛍光体と遮光用小区分室との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１画素２基板３アライメントマーク４センサー部５ＴＦＴ部６ゲート線７信号線８共通リセット線９ゲートメタル１０プラズマ窒化膜１１水素化アモルファスシリコン層１２ドーピング半導体１３アルミ膜１６強度保持用板１７遮光用小区分室１８，２１接着層１９アライメント用開口部２０蛍光体２２光検出器２３開口部２４蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村知之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小川善広東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2G088 GG20 JJ05 JJ09 JJ35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線を光に変換するシンチレータ部
と、前記シンチレータ部で変換された光を検出する光検
出器とを接着層を介して貼り合わせてなる放射線検出装
置において、前記接着層に前記シンチレータ部で変換しきれなかった
放射線を光に変換するシンチレータを含有させることを
特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】前記光検出器は複数の画素を備え、前記
シンチレータ部は、複数の前記画素の各々の配置位置に
対応した複数の開口部を有し、少なくとも複数の前記開
口部の各々にシンチレータ充填されていることを特徴と
する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】前記シンチレータ部のシンチレータと前
記接着層に含有されているシンチレータとを同じ材料と
していることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射
線検出装置。
【請求項４】前記シンチレータ部のシンチレータと前
記接着層に含有されているシンチレータとが、蛍光体で
あることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
記載の放射線検出装置。
【請求項５】前記シンチレータ部は、複数の開口部を
有する遮光用板の片側に保持用板を貼り合わせ複数の前
記開口部の各々に前記シンチレータを分離して充填して
形成し、または、複数の凹部を持つ基板の凹部に前記シンチレー
タを充填することによって形成し、または、前記光検出器に備えている複数の画素の間に光
もれを防ぐ仕切板を設けて該仕切板の間に前記シンチレ
ータを充填することによって作成することを特徴とする
請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線検出装
置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の放射
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手段
と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段
と、前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段
と、前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理
手段と、前記放射線を発生させるための放射線源とを具備するこ
とを特徴とする放射線撮像システム。