JP2002501207A - 感光性マトリックス型電子センサ - Google Patents
感光性マトリックス型電子センサInfo
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Abstract
Description
体的にはX線センサに関するものである。本発明の目的は、この種のセンサの性
能を向上させることである。
配置され、他の面で放射されたX線を受ける構造はX線電子センサの分野におい
て周知である。更に、核医学の分野では、ガンマ線(又はX線)を検波器で検出
可能とすべく可視光線に変換するシンチレータも周知である。放射線医学で最も
一般的に使用される検波器は、電荷結合素子(CCD)の集合アレイやターゲッ
トを有するカメラである。核医学の分野において、光子増倍管の行列を更に電子
重心回路に接続したものも使用される。X線を直接検出できない検波器を有する
これらのセンサには、X線をほぼ可視スペクトルに当てはまる放射線に変換する
役目を果すシンチレータが設けてある。
ドリニウムである。後者は、代表的には50乃至300ミクロン程度の薄い堆積
物からなるものであり、この堆積物は結合剤によって互いに結合された前記材質
の粒子からなる。この材質は、全厚さに亘って、全方向に可視光を発光するため
に、検波器の感度や解像力が低下し、よってセンサの性能も低下する。
む薄膜(プラスチック)を形成することは既に提案されている。
く、断面の寸法が通常3乃至6ミクロンである針の導波効果にも起因して、好適
な材料である。この材質は、通常半球状のアルミ箔からなる入力スクリーンにコ
ーティングすることで放射線イメージ・インテンシファイアに利用される。この
ような材質によって光ファイバの束を覆う構造も周知である。針は、それを保持
する支持体の表面に直交するように配置される。これらは部分的にしか接触しな
いので、20乃至25%の気孔率を有する。空気が含まれるこの孔は、好適なC
sIの屈折率(1.78)とあいまって、各針において発生する可視光子を導き
、より高い感度と解像力を与える。
は、CsIの通常の湿度を有する大気の下で直に水化してしまう性質である。こ
の水分の吸収によってセンサで得られる画像が劣化する。最初はへーロ効果を引
き起こす。すると、この加湿化により、針が劣化し、その結果センサの発光効率
と解像力が低下する。ここで、放射線イメージ・インテンシファイア管において
は、CsIが真空管内にあるため、この問題は起こらない。
Iの機械的密封性が低いため、埃や廃棄物が発生し、その除去作業は慎重に管理
する必要がある。特定の場合には、シンチレータの表面にアルミニウムの層を蒸
着させることで、タリウム・ドープCsIを無害にする。
。支持体が屈曲してしまうと画像に目視可能な欠陥が現れる。更に、この支持体
は、タリウムを拡散するために行う、温度約300°の熱処理に、屈曲せずに耐
えなくてはならない。
なるが、その非常に高い耐性からしてアモルファス炭素が含まれる場合も、完全
にアモルファス炭素によって置換される場合もある。
ム上に形成する例などがある。しかし、この材料は非常に高価であるのが欠点で
ある。
からなる基板にCsI層を成長させることでこれらの課題を解決することを目的
とする。好ましくは、本発明において使用される黒鉛は、黒鉛に対する表面の固
有の気孔率を無くすために表面に高密度化処理を施した基板である。更に、この
ようにして密度を高くした層は、次いで、粗さを小さくするために、研磨される
。そして、CsIが気相で蒸着されると完全に好適な成長を行うことが発見され
た。この場合、針は均等間隔に並び、黒鉛の粗さによる欠陥にもかかわらず、シ
ンチレータの表面はほぼ平坦である。
これを修正することもできる。例えば、黒鉛表面に(平行線等の)条線があると
、この条線の存在はセンサ作動後に得られる画像に現れる。特に、核医学の分野
において、場所による感度の差を、ソフトウェア処理によって修正することがで
きる。本発明による改良では、この修正の度合を高密度化処理及び/又は研磨処
理によって小さくする。
題を解決する。
アモルファス炭素とは異なる材料である。黒鉛は金属製の工具で加工することが
できるが、アモルファス炭素はほとんどがダイヤモンドで覆われたものでないと
加工することができない。
置する加工支持体上にヨウ化セシウムを堆積させる方法では、支持体を黒鉛のブ
ロックとすることが特に好ましい。
構造を有するアモルファス炭素とは異なり加工が容易である。
ス炭素は気相における分解(クラッキング)から始まる開始支持体上での様々な
厚さのコーティングの成長によるものである。よって、黒鉛から加工可能なブロ
ックを得るほうが容易である一方、放射線イメージ・インテンシファイアの入力
画面の半球状の表面にはアモルファス炭素のコーティングを設けるほうが容易で
ある。
変換するための、シンチレータを搭載したマトリックス型画像検波器を有し、該
シンチレータが、高周波電磁波を受ける側に設けた黒鉛の基板に設けたヨウ化セ
シウムからなる面板を有することを特徴とする感光性マトリックス型電子センサ
に関するものである。
明を制限するものではなく、一例として挙げるものである。
示す。センサ1は検波器2の上に取り付けてあるシンチレータ3を有する。この
センサの目的は、X線4又はその他の高周波放射線(ガンマ線であっても良い)
を低周波放射線5に変換することである。このようにして、放射線5を可視領域
内で発光させるようにすることができる。そうすると、放射線5は検波器2で検
波可能となる。検波器2は従来型の検波器であっても良い。好適な実施形態にお
いては、検波器2は上述のとおりCCD形式である。CCD装置のアレイは各々
検波点の列を形成する。並列して並んだアレイによってマトリックス像を構成す
る複数の線が形成される。
るものである。基板は、X線を受ける側に設けてある。本発明で使用される黒鉛
は、炭素粉末の加熱圧縮によって得られる積層構造の黒鉛である。この種の黒鉛
は製造が安価であり、しかも金属製の工具で加工可能であるため、加工処理も安
価であるのに対して、アモルファス炭素に基づく材料の構造はダイヤモンド皮膜
の工具でなければ加工できない。
において、基部7の厚さは500ミクロン程度である。シンチレータをより大き
くする場合、800乃至2000ミクロン程にすることも可能である。より小さ
くする場合、200ミクロンとすることもできる。X線に対する浸透性が良いこ
とに加えて、黒鉛は色が黒いために、シンチレータの方向に放射する可視光線を
吸収する特性を有するので、センサの感度を高めるよりことよりその解像度を小
さくする影響のほうが強い、。好適な例では、基部7の黒鉛の品質は、層の厚さ
を表す粒径が、5ミクロン未満であって、1ミクロン程度又はそれより小さいこ
とが好ましい。実際、黒鉛の特徴である異方性を制御しないと、20ミクロンの
粒になってしまうことが判る。その場合、CsI面板6の厚さの均一性が低下し
、より多くのソフトウェアによる修正が必要である。
至20ミクロン程度のアモルファス炭素8の層は、基部7の表面にその気孔性の
ために存在する孔9を覆うことができる。炭素層8の原子は、気孔性が高く、炭
素−黒鉛の粒子が配向されている基部7の層の原子とは異なる。アモルファス炭
素の層8は無構造の高密度層であり、即ち多結晶性ではない。原子は、特定の構
造を有しない形で集結しているのみである。このアモルファス炭素の層は、基部
7に、例えば気相において、真空下で堆積される。
所に、予め含浸による高密度化処理を施しても良い。このような含浸は、例えば
黒鉛基板7のヨウ化セシウムを受ける面を有機樹脂からなる薄膜で覆うことで行
う。そして、この構造は非常に高い温度(1000°)に曝す。これにより、樹
脂が分割され、樹脂内で炭素原子が水素原子又は結合している他の物体から分離
される。これらの不純物は蒸発することで自然に放出される。高温度の影響によ
り、炭素原子が基部7の気孔空間11に拡散移動する。基部7の使用可能な表面
を更に高密度化するために、この含浸処理を複数回繰り返すことで、密度を上げ
ることもできる。ある実施例では、4回連続して行う。
の場合、画像の修正の実質的な部分はそれが得られた後のソフトウェア処理によ
って行うことを前提とする。本発明において、黒鉛の表面の研磨処理は、特に高
密度化の後に研磨工具12によって行われる。通常、研磨処理においては基部7
の上部又は層8の適切な個所から5乃至10ミクロン程度の薄さを除去する。層
8の形成は研磨の前であっても後であっても良い。その結果、約0.2乃至0.
4ミクロンの粗さhが得られるが、研磨無しでは自然の粗さHは、特に高密度化
を行わなければ、例えば黒鉛の粒径が約20ミクロンであれば130ミクロン迄
達することがある。
至6ミクロンの針12が得られる。図1に示すように、針12の断面は様々な大
きさとなり得る。一例では、針12は互いに1乃至3ミクロンの空間13を隔て
てランダムに分布している。この空間によって、針12を使用して媒体変更面を
形成することが可能である。この面14の存在と、CsIの好適な屈折率とが相
俟って針12が光ファイバのように働く。換言すると、放射線の変換、即ち針1
2におけるシンチレーションが、特定方向に導かれる放射線5を発生する。この
放射線5が放出時に検波器2の方向に向いていると、針12の頂点15から放出
される。一方、放射線5が傾いている場合、針12内で面14によって反射しな
がら最終的に頂点15から放出される。光の基部の方に向かって放出された部分
は黒い基部7によって吸収される。一例では、CsIの層6の厚さは100乃至
300ミクロンである。典型的には180ミクロンである。
酸硫化ガドリニウムを含むシリコーン・ゲルであった従来技術に比較して、本発
明において、不活性化層16を透明のポリマー化合成樹脂で不活性化層16を形
成することが推奨される。このポリマー化樹脂は、より不透性で、CsI又はタ
リウムからの埃の蒸発を防ぐ利点を有するが、外側の表面が完全に平滑ではなく
なるという欠点を有する。本発明において、不活性化層16を、その後検波器2
との光結合のために液状樹脂の層17と組み合わせる。このようにして、センサ
の効率に悪影響を及ぼさずに高いタリウム蒸発不透性が得られる。
結される3つのセルからなる。第1のセル18において、樹脂を作るための原料
が導入される。好ましい実施形態では、この原料はジパラキシリレンである。こ
の原料は、セル18内で、温度175°と圧力1トール(1mmHg)の条件下
で気化される。第1のセル18は、気化した原料が蒸着される第2のセル19と
連絡している。例えば、ジパラキシリレンの蒸気は圧力0.5トールの下で68
0°迄昇温される。この応力により、ジパラキシリレンは***し、モノマー・パ
ラキシリレンとなる。このようにして得られたパラキシリレンは、基準温度と0
.1トールと云った非常に低い圧力で第3のセル30に導かれ、そこで層6の針
12の上に層16として拡散される。そして、パラキシリレンは、凝縮により再
結合し、ポリパラキシリレン・ポリマーを形成する。この凝縮によって、隙間内
に進入せずにCsI層の気孔空間13の上にブリッジが形成される。
樹脂は、一方ではCsIに付着し易く、他方では空間13内に進入せずに空間1
3の上にブリッジを形成することができるといった利点を有する。ここで使用さ
れる樹脂は、屈折率が1.78乃至1.45であることが好ましい。従って、C
sIより屈折率が低いこの樹脂は、CsIと結合すると反射防止層を形成する。
一例では、層16の厚さは1乃至25ミクロンである。
れ)、光結合を向上させる。この樹脂の屈折率は、1.45未満であることが好
ましい。これは、例えば液晶セルの製造に使用されるものと同じ種類である。層
17の厚さは層16の厚さとほぼ同じである。
Claims (10)
- 【請求項1】 X線等の高周波電磁放射線(4)を可視光線等の低周波放射
線(5)に変換するための、シンチレータ(3)を搭載したマトリックス型画像
検波器(2)を有し、該シンチレータが、高周波放射線を受ける側に設けた黒鉛
の基部(7)に設けたヨウ化セシウムからなる面板(6)を有することを特徴と
するする感光性マトリックス型電子センサ。 - 【請求項2】 シンチレータのの基部が、粒径が5ミクロン未満、好ましく
は1ミクロン以下の黒鉛からなることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項3】 基部が、無定形炭素の層(8)に覆われた黒鉛からなること
を特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ。 - 【請求項4】 基部が、炭素が含浸された黒鉛からなることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載のセンサ。 - 【請求項5】 シンチレータの面板が、液状の光結合層(17)が塗布され
た、好ましくはポリパラキシリレン系の合成樹脂からなる不活性化層(16)に
よって環境媒質から絶縁されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
に記載のセンサ。 - 【請求項6】 不活性化層の樹脂の屈折率が1.78乃至1.45であって
、反射防止層を形成することを特徴とする請求項5に記載のセンサ。 - 【請求項7】 黒鉛の基部の厚さが200乃至2000ミクロン、代表的に
は500乃至800ミクロンであり、 ヨウ化セシウムの面板の厚さが100乃至300ミクロン、代表的には180
ミクロンであり、 樹脂の不活性化層の厚さが1乃至25ミクロンであることを特徴とする請求項
1乃至6のいずれかに記載のセンサ。 - 【請求項8】 シンチレータの支持体となる黒鉛の基部を形成し、 該黒鉛基板を研磨し、 該黒鉛基板に気相のヨウ化セシウムを形成し、 該ヨウ化セシウムの膜をタリウムでドーピングし、 該ヨウ化セシウムの膜に真空包帯で気相の合成樹脂からなる層を形成し、 該合成樹脂の層に液状の光結合樹脂の層を形成し、 該光結合樹脂の層に密接して検波器を設けることを特徴とするセンサの製造方
法。 - 【請求項9】 研磨処理の前又は後に、黒鉛の表面に無定形炭素の層を形成す
ることで処理することを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 研磨処理の前に、黒鉛の表面に含浸処理を施すことを特徴と
する請求項8又は9に記載の方法。
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