JP2004309168A

JP2004309168A - 放射線撮影装置

Info

Publication number: JP2004309168A
Application number: JP2003099267A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ogawa; 善広小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】放射線撮影装置の高温保存時における蛍光体層の層間剥離を防止する構成を提供する。
【解決手段】プラスチック基材Ａ、電磁シールド層１、プラスチック基材Ｂ、蛍光体層３、接着層１０、光電変換センサ部９、ガラス基板４を順次積層し、基材Ａと基材Ｂを延伸プラスチック材料から構成し、基材Ａの延伸方向と基材Ｂの延伸方向の位相を略９０度ずらして積層する。この構成により、装置を高温状態に放置しても延伸プラスチック基材Ａ及び基材Ｂの熱膨張量とガラス基板４の熱膨張量の差異によって発生する応力が分散され、蛍光体の層間剥離を防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線を用いて画像を撮影する放射線撮影装置、特に、高温保存耐久性に優れた放射線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、増感紙とフィルムの組合せを用いた増感紙−フィルム系によるＸ線写真撮影法に代わって、新しい放射線撮影法である蛍光板と光電変換撮像素子とを用いたデジタルラジオグラフィによるＸ線撮影装置が実用化されている。
【０００３】
このようなデジタルラジオグラフィによるＸ線撮影装置には、放射線を可視光に変換する放射線変換シートが用いられている。放射線変換シートとしては、例えば、プラスチック基板上に蛍光体粒子とバインダ樹脂を混合してなる蛍光体層を形成したデジタルＸ線撮影用放射線変換シートが特開平１１−３０５０００号公報、及び特開２０００−１５５１９８号公報に開示されている。また、蛍光体層を形成する基板としては、安価で耐溶剤性に優れた２軸延伸基板が用いられている。
【０００４】
一方、光電変換撮像素子はガラス基板上に薄膜トランジスタや電気配線を含む画素（一辺の大きさが５０〜３００μｍ）を２次元的に配置して形成されている。更に、光電変換撮像素子の周囲には、情報の読み取りのためのＩＣが配置されている（特開平１０−３４１０１３号公報）。
【０００５】
また、特開平１０−３４１０１３号公報には、光電変換撮像素子の外来ノイズの対策として、光電変換素子の表面にＸ線可視光線変換素子（放射線変換シート）を積層した後、Ｘ線可視光線変換素子を形成した基板の蛍光体形成面と反対の表面に導電部材を貼り合わせる技術が開示されている。導電部材として、アルミ箔に２軸延伸ポリエステルが積層した材料が知られている。
【０００６】
蛍光体層を形成する基材Ａとして、一般に安価で耐溶剤性に優れた延伸高分子フィルムが用いられている。
【０００７】
デジタルＸ線撮影装置の蛍光体はＸ線光変換効率を高くするため、蛍光体層内の粒子蛍光体のバインダポリマーの含有率を極力少なくしている。蛍光体層の厚さが２００μｍ、基材Ａの厚さは１００〜２５０μｍ程度である。電磁シールド材料は延伸高分子材料（基材Ｂ）（厚さ２５〜１００μｍ）に金属箔（厚さ１０〜１００μｍ）をラミネートした構造を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光電変換撮像素子が形成されたガラス基板に基材Ａに形成された蛍光体層及び基材Ｂに形成された電磁シールド層をそれぞれ接着剤を介して積層したデジタルＸ線撮影装置を６０℃の高温に数時間放置すると、蛍光体層の内部で蛍光体の層間剥離が発生する場合があった。
【０００９】
これは、光電変換撮像素子が形成されたガラス基板の熱膨張係数は１０^−６のオーダであり、一方、プラスチック基材Ａ、Ｂの熱膨張係数は１０^−５のオーダーであるため、約１０倍の熱膨張係数の差異が発生し、凝集力の弱い蛍光体層内で層間剥離が発生するからである。
【００１０】
そこで、基材Ａ、基材Ｂを熱膨張係数の低いガラス基板にすると、Ｘ線の透過率が低くなり、撮影画質が低下してしまう。また、光電変換撮像素子の基板をプラスチックにすると、半導体薄膜からなる多層の光電変換撮像素子をプラスチック基板に積層する場合に、光電変換撮像素子形成過程で基板の反りが大きくなり、微細パターンの形成が困難となる問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、画質の低下等がなく、簡単に蛍光体層内の層間剥離を防止することが可能な放射線撮影装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、少なくとも、プラスチック基材Ａ／シールド層／プラスチック基材Ｂ／蛍光体層／接着層／光電変換撮像素子層／ガラス基板が順次積層され、且つ、前記基材Ａと前記基材Ｂは延伸プラスチック材料からなり、前記基材Ａの延伸方向と前記基材Ｂの延伸方向の位相が、略９０度ずらして積層されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記基材Ａ及び基材Ｂの材料は２軸延伸ポリエチレンテレフタレートからなることを含んでいる。
【００１４】
更に、本発明は、少なくとも、プラスチック基材Ａ／シールド層／プラスチック基材Ｂ／蛍光体層／接着層／光電変換撮像素子層／ガラス基板が順次積層され、且つ、前記基材Ａと基材Ｂは延伸プラスチック材料からなり、前記光電変換撮像素子層上に複数の光電変換撮像素子が平面に配列された放射線撮影装置において、前記プラスチック基材Ａ／シールド層／プラスチック基材Ｂ／蛍光体層／接着層／光電変換撮像素子層／ガラス基板が長方形形状に形成されていることを含んでいる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による放射線撮影装置の一実施形態の構成を示す模式的断面図である。図中４はガラス基板であり、ガラス基板４上には光電変換撮像素子を二次元に形成した光電変換センサ部９が形成されている。
【００１６】
光電変換センサ部９上には、蛍光体層３を延伸プラスチック材料（基材Ａ）の表面に形成した蛍光板が、接着剤（可視光線透明接着剤）１０を用いて接合されている。基材Ａは白色反射層である。更に、基材Ａ上には、金属箔からなる電磁シールド層１を延伸プラスチック材料（基材Ｂ）７の表面にラミネートした電磁シールド板が、接着剤６を用いて接合されている。基材Ｂは電磁シールド層１を保護するための保護層であり、絶縁層である。なお、８はアース端子、１１は光電変換撮像素子の信号を読み取る等のＩＣ回路基板である。
【００１７】
ここで、ガラス基板４上に光電変換センサ部９を形成した光電変換基板、基材Ａ上に蛍光体層３を形成した蛍光板、基材Ｂ上に電磁シールド層１を形成した電磁シールド板を接着剤６や接着剤１０を用いて積層する過程において、基材Ａの延伸方向と基材Ｂの延伸方向が９０°ずらして積層されている。
【００１８】
延伸プラスチック材料はロールシート状に製造され、延伸方向（ＭＤ方向）と無延伸方向（ＴＤ方向）を有しており、延伸方向の熱膨張係数は無延伸方向の熱膨張係数よりも小さい。なお、放射線としてＸ線を用いているが、α線、β線、γ線等を用いることも可能である。
【００１９】
本実施形態では、基材Ａ、基材Ｂの無延伸方向（ＴＤ方向）を平面方向で９０°ずらす事によって、放射線撮影装置を４０℃以上の高温状態に放置した場合においても、延伸プラスチック基材Ａ及び基材Ｂの熱膨張量とガラス基板４の熱膨張量の差異によって発生する応力が分散され、蛍光体の層間剥離を防止できる。
【００２０】
一方、基材Ａと基材Ｂの延伸方向が同じになるように、光電変換撮像素子が形成されたガラス基板４上に積層すると、ガラス基板４とプラスチック基材Ａ及びＢとの熱膨張の差異が無延伸方向（ＴＤ方向）で大きくなり、平面光電変センサ基板の一方に応力が集中するため、蛍光体層の層間剥離の問題が生じる。
【００２１】
延伸プラスチック基材Ａ、Ｂとしては、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンポリプロピレン、ポリスルフォンを用いる事ができる。特に、耐溶剤性に優れたポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォンが好ましい。延伸プラスチック基材Ａ、Ｂの厚さはＸ線の透過率を妨げないために１ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
更には、延伸プラスチック基材Ａ、Ｂの厚さは、ガラス基板４との熱膨張係数の差異によって発生する蛍光体層３への応力を緩和するため、それぞれ２５０μｍ以下が好ましい。厚さが２５μｍ以下になると、積層工程の取り扱いで樹脂表面についた傷が蛍光体層３又は電磁シールド層１に到達し、Ｘ線画像に「傷」が現われ、欠陥が生じることがある。
【００２３】
放射線変換シートとして用いる蛍光体としては、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、（Ｇｄ，Ｙ）_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、（Ｇｄ，Ｙ）_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ：Ｔｍ、ＧｄＴａＯ_４：Ｔｂ、Ｇｄ_２Ｏ_３・Ｔａ_２Ｏ_５・Ｂ_２Ｏ_３：Ｔｂ、ＣａＷＯ_４、ＢａＳＯ_４：Ｐｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＨｆＯ_２：Ｔｉ、ＨｆＰ_２Ｏ_７：ＣＵ、ＣｄＷＯ_４、ＹＴａＯ_４、ＹＴａＯ_４：Ｔｍ、ＹＴａＯ_４：Ｎｂ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＢａＦＣｌ：ＥｕのようなＸ線励起により高効率な瞬時発光を呈する蛍光体であればいずれも使用できる。
【００２４】
一方、輝尽性を利用したイメージングプレート用の放射線撮影用放射線変換シートとしての蛍光体層として使用する場合は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ^２＋、ＢａＦＩ：Ｅｕ^２＋、ＢａＦ（Ｂｒ，Ｉ）：Ｅｕ^２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｐｂ、ＢａＯ・ｘＡｌ_２Ｏ_３：Ｅｕ^２＋（但し、０．８≦ｘ≦１０）、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：ＥＵ，Ｓｍ、ＳｒＳ：ＥＵ，Ｓｍ等を始めとする輝尽性蛍光体が使用できる。
【００２５】
結合剤としては、硝化綿以外に酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、綿状ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリアルキル（メタ）アクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルアルコール、ゼラチン等、放射線変換シートの結合剤として知られているものであれば、特に制限はない。
【００２６】
バインダポリマーの添加量は１〜１０重量％である。蛍光体層の発光量を維持するため、バインダー量は極力小さく設定されている。
【００２７】
次に、蛍光板を製造する方法としては、先ず、粒子状蛍光体を硝化綿を始めとする結合剤と共に所定量混合し、これに有機溶剤を加えて適当な粘度の蛍光体塗布液を調製する。この塗布液をロールコーターやドクターブレードコート等によって樹脂基材Ａの上に塗布し、その後、乾燥させて蛍光体を形成する。また、塗布、乾燥する工程を繰り返して複数の蛍光体層を形成する場合もある。
【００２８】
電磁シールド層１の導電性材料としては、厚さが５μｍ〜１００μｍの金属、金属合金、導電性有機物質が好ましい。厚さが１μｍ以下では電気ノイズの防止効果が低く、１００μｍ以上ではＸ線の吸収が大きくなり、放射線変換シートへ入射するＸ線の線量が低下し、放射線撮影装置の感度が低下するからである。導電性材料層としては、Ｘ線の透過率が大きい方が好ましい。
【００２９】
金属材料としてはマグネシュウム及びマグネシュウム合金、アルミニウム、及びアルミ合金がＸ線の吸収率が低いので好ましい。電磁シールド層１を導電性有機物質とする場合には、導電性カーボンフィルムを用いることができる。
【００３０】
更に、光電変換撮像素子に用いる放射線変換シートの導電性材料層としては、蛍光体層から発生する以外の光、即ち、外部から入射する光が蛍光体層を通過することを遮断する遮光材の効果があることが好ましい。光電変換撮像素子に蛍光体層から発生する光以外の光が入ると、撮影ノイズとして検出されるからである。
【００３１】
電磁シールド層１が遮光材として機能する場合には、導電性材料層の可視光線透過率は１％以下、好ましくは０．１％以下が好ましい。
【００３２】
また、接着剤１０としては、光学的に透明な熱硬化樹脂、粘着材、ホットメルト接着剤、または反応性ホットメルト接着剤が用いられる。波長４００〜７００ｎｍの光を８０％以上透過する接着剤が好ましい。８０％以下であると、蛍光体から発生した光が吸収され発光効率が低下し、放射線変換シートの感度低下になるからである。電磁シールド層１はアース端子８に接続されている。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、まず、光電変換基板として、ガラスサイズ４６０ｍｍＸ４６０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス基板の一方の表面上に複数の光電変換撮像素子を２次元的に形成した。
【００３５】
また、蛍光板の基材Ａとして、酸化チタンを２０重量％含有した厚さ１８８μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用いた。
【００３６】
延伸方向（ＭＤ）の熱膨張係数は、１．２×１０^−５ｍｍ／ｍｍ／℃
無延伸方向（ＴＤ）の熱膨張係数は、１．６×１０^−５ｍｍ／ｍｍ／℃
であった。
【００３７】
更に、基材Ａの表面に塗布する塗布液として、平均粒子径が５μｍである、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ蛍光体１０重量部、ポリビニルブチラール（結合剤）２重量部及び酢酸エチル（有機溶媒）を２重量部混合し、蛍光体塗布液Ａを調製した。
【００３８】
次に、平均粒子径が８μｍである、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ蛍光体１０重量部、ポリビニルブチラール（結合剤）２重量部及び酢酸エチル（有機溶媒）を２重量部混合し、蛍光体塗布液Ｂを調製した。
【００３９】
上記蛍光体層塗布基板Ａの表面に、蛍光体塗布液Ａを用い、塗布乾燥後の蛍光体塗布重量が３０ｍｇ／ｃｍ^２となるようにナイフコータで均一に塗布し、乾燥させて蛍光体を形成した。次に、蛍光体塗布液Ｂを用い、塗布乾燥後の蛍光体塗布重量が５０ｍｇ／ｃｍ^２となるようにナイフコータで均一に塗布し、乾燥させて蛍光体を形成した。全体の蛍光体の塗布重量は８０ｍｇ／ｃｍ^２となった。溶剤の乾燥は７０℃、１０分行うことで蛍光板が得られた。
【００４０】
この蛍光板を接着剤１０（日東電工性粘着材ＣＳ９６１１）を用いて光電変換センサ部９の表面に積層した。
【００４１】
更に、電磁シールド層１として、厚さ１００μｍの透明ポリエチレンテレフタレートからなる基材Ｂの一方の表面に厚さ４０μｍのアルミ箔をドライラミネートした電磁シールド材を準備した。基材ＢのＭＤ方向を基材ＡのＴＤ方向に対応するように接着剤６（日東電工ＣＳ９６１１）を用いて基材Ａの上に積層した。また、アース線８を接続し、図１に示すように外来ノイズの耐性があるデジタルＸ線撮影装置を作製した。光電変換センサ部９の周辺には、光電変換撮像素子の信号を読み取る等のＩＣ回路基板１１を配置した。
【００４２】
（実施例２）
実施例１の基材Ａを厚さ１２５μｍの２軸延伸ポリスルフォン、基材Ｂを厚さ５０μｍの２軸延伸ポリスルフォンとする以外は実施例１と同様にデジタルＸ線撮影装置を作製した。
【００４３】
（実施例３）
実施例３では実施例１と光電変換基板、蛍光体、電磁シールド材等のサイズを異なせてＸ線撮影装置を作製した。サイズの違い以外は実施例１と同様である。具体的には、ガラス基板（サイズを４６０ｍｍＸ３６０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の一方の表面上に２次元的に複数の光電変換撮像素子を形成して光電変換基板を形成した。また、実施例１の蛍光板をサイズ４２０ｍｍ×３２０ｍｍとした。この際、長辺（４２０ｍｍ）側がＭＤ方向になるようにした。
【００４４】
更に、接着剤１０を用いて光電変換センサ部の表面に蛍光板を積層した。また、実施例１の構成の電磁シールド材を４２０ｍｍＸ３２０ｍｍとした。この際、３２０ｍｍ側がＭＤ方向、４２０ｍｍ側がＴＤ方向になるようにした。更に、基材Ａと基材ＢのＴＤ方向とＭＤ方向が対応するように電磁シールド板を蛍光板の上に積層してデジタルＸ線撮影装置を作製した。
【００４５】
（比較例１）
実施例１の基材Ａと基材ＢのＴＤ方向またはＭＤ方向が同じ平面になるように積層しデジタルＸ線撮影装置を作製した。この基材Ａ、Ｂの方向の違い以外は実施例１と同様に作製した。
【００４６】
（比較例２）
実施例３の基材Ａと基材ＢのＴＤ、ＭＤ方向が同じ平面になるように積層しデジタルＸ線撮影装置を作製した。それ以外は実施例３と同様である。
【００４７】
図２は実施例１〜３及び比較例１〜２で得られたデジタルＸ線撮影装置を用いて６０℃の保存耐久テストを２４時間行った結果を示す。このテストでは蛍光体内の層間剥離の発生確率を測定した。図２から明らかなように実施例１〜３では層間剥離の発生は確認されなかった。一方、比較例１では３０％、比較例２では６０％の層間剥離が確認され、本発明による層間剥離防止効果を確認できた。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高温放置下においても蛍光体層の層間剥離を防止でき、耐熱性に優れた放射線撮影装置を実現できる。また、蛍光体のバインダ量を低減しても、蛍光体層の層間剥離が発生しないため、バインダ量を減少させて、蛍光体層の発光量を高める事が可能となる。更に、電磁波ノイズによる画像欠陥を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線撮影装置の一実施形態の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例と比較例の高温耐久テスト結果を示す図である。
【符号の説明】
１電磁シールド層（導電部材）
２基材Ａ
３蛍光体層
４ガラス基板
５Ｘ線（放射線）
６接着剤（粘着材）
７基材Ｂ
８アース端子
９光電変換センサ部
１０接着剤（粘着材）
１１ＩＣ回路基板

Claims

少なくとも、プラスチック基材Ａ／シールド層／プラスチック基材Ｂ／蛍光体層／接着層／光電変換撮像素子層／ガラス基板が順次積層され、且つ、前記基材Ａと前記基材Ｂは延伸プラスチック材料からなり、前記基材Ａの延伸方向と前記基材Ｂの延伸方向の位相が、略９０度ずらして積層されていることを特徴とする放射撮影装置。