JP2004333381A - 放射線検出装置、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】柱状結晶から成る蛍光体層の突起状欠陥の周辺部分で発生する光反射層の抜けをなくし、欠陥の少ない、安価な放射線検出装置を提供する。
【解決手段】光を電気信号に変換する複数の光電変換素子２を有する光検出器５の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層６及び光反射層７から成るシンチレータ９を積層して成る放射線検出装置において、光反射層７が反射性金属粒子の焼結体から成る。反射性金属粒子の前記蛍光体層６上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われる。
【選択図】 図１
【解決手段】光を電気信号に変換する複数の光電変換素子２を有する光検出器５の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層６及び光反射層７から成るシンチレータ９を積層して成る放射線検出装置において、光反射層７が反射性金属粒子の焼結体から成る。反射性金属粒子の前記蛍光体層６上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置とその製造方法に関し、特に、放射線線撮影等に用いられる放射線検出装置とその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線を光に変換する蛍光体層を有する放射線増感紙と感光層を有する放射線フィルムから成る放射線検出装置が一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。
【０００４】
しかし、最近、蛍光体層から成るシンチレータと光電変換素子から成る２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置が開発されている。このデジタル放射線検出装置は、得られるデータがデジタルデータであるため画像処理が容易であり、ネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図れ、画像デジタルデータを光磁気ディスク等に保存すればフィルムを保存する場合に比べ保存スペースを著しく減少でき、過去の画像の検索が容易にできる利点がある。この際に患者の被爆線量を低減させるためには、高感度で高鮮鋭な特性を有するデジタル放射線検出装置が必要とされる。
【０００５】
例えば、下記特許文献１においては、２次元光電変換素子上に柱状結晶構造をなすＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体が堆積され、その表面に必要に応じて１０μｍ程度の厚さの有機薄膜と０．２μｍ程度の厚さのアルミニウム等の反射性金属を蒸着法で形成された光反射層を形成し、さらにその上を耐湿保護膜で覆ったデジタル放射線検出装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８４０５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面状に形成された光電変換素子の表面に形成された柱状結晶の蛍光体を蒸着工程で作製した場合には、柱状結晶の異常成長及び蒸着時の突沸によるスプラッシュと呼ばれる突起状の欠陥が発生する。
【０００８】
このスプラッシュの突起の大きさは、大きいもので直径３００μｍ、高さ１００μｍの大きさになる。
【０００９】
このような突起状の欠陥が存在する蛍光体層の上面に１０μｍ厚さの有機薄膜と蒸着による０．２μｍ厚さの金属反射薄膜を形成した場合、突起欠陥の周囲には上記金属薄膜が形成されない部分が発生する。これは蒸着、スパッタ法等の真空成膜では金属蒸気や分子が直線的に進むため被着体に突起が存在するとその影の部分には金属薄膜が形成することができないためである。
【００１０】
この金属薄膜が形成されない部分は、蛍光体層で発生した光を反射しない領域となり、光電変換素子に入射する光量が部分的に低下し、それに伴い光電変換後の電気出力もその部分が低下しＸ線透過画像における欠陥となる問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線検出装置は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層及び光反射層から成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、前記光反射層が反射性金属粒子の焼結体から成ることを特徴とする。
【００１２】
また、上記光反射層の反射性金属粒子の直径が１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、光反射層の反射性金属粒子の焼結温度が１５０℃から３００℃であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の放射線検出装置の製造方法は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層を柱状結晶で形成し、さらに光反射層を積層する放射線検出装置の製造方法において、前記光反射層は、反射性金属粒子を前記蛍光体層上に堆積した後焼結することにより形成することを特徴とする。
【００１５】
また、反射性金属粒子の蛍光体層上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われることを特徴とする。
【００１６】
また、光反射層の反射性金属粒子の焼結と柱状結晶で形成した蛍光体層の活性化とを同一の工程で行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、光反射層が反射性金属粒子から成る光反射層を柱状結晶から成る蛍光体層上に堆積し焼結させる方法で形成するため、真空成膜に比べ膜厚の厚い光反射層を形成することができる。そのため蛍光体層の突起を抜けなくカバーすることができ、また焼結体のために粒子単体の集合体に比べ光反射性の高く、光損失の少ない反射層を得ることができる。
【００１８】
さらに、上記反射性金属粒子の粒子直径を１μｍ以下のものを使用することによりカバーリングが良好になり、さらに抜けの少ない反射膜を形成することができる。
【００１９】
さらに、上記反射性金属粒子が０．１μｍ以下の超微粒子を使用することでその焼結温度は著しく低下し１５０℃〜３００℃の低温で焼結することができ、低温であるため光電変換素子から成る光検出器部への熱によるダメージを与えることのない放射線検出装置を得ることができる。
【００２０】
また、上記光反射層の反射性金属粒子はウエットコーティング方法で成膜できるため、蛍光体層の突起を抜けなくカバーすることができ、かつ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００２１】
さらに、１５０℃〜３００℃の熱処理を行うことにより上記光反射層の反射性金属粒子の焼結と蛍光体層の活性化とを同一工程で行うことができるため、工程の簡略化が行うことができ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置の断面図である。
図１は、１〜４から成る光検出器５と６〜８から成るシンチレータ９が接合されている図である。
【００２４】
図２は、図１のシンチレータのＡ部を拡大して模式的に示した断面図を示し、スプラッシュによる突起状欠陥１０とそれを覆う光反射層１１を模式的に示した図である。
【００２５】
図１において、１はガラス基板などの絶縁性を有する光検出器用基板、２は例えばアモルファスシリコンよりなる半導体薄膜を用いた光電変換素子であり、この光電変換素子間隙３には、光電変換素子からの電荷の読み出しを制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の半導体素子及び配線が配置され、４は光検出器内部の半導体素子を保護する光検出器保護層であり、これらによって光検出器５を構成している。
【００２６】
この際、光電変換素子２は、それぞれ１００〜２００μｍ角の大きさで２０〜６０μｍ程度の間隙で配置している。
【００２７】
また、６は放射線を光に変換する柱状結晶から成る蛍光体層で、７は光反射層で、８は蛍光体層６と光反射層７の支持基板でもある反射層保護層であり、これらによってシンチレータ９を構成している。
【００２８】
蛍光体層６を蒸着により形成した場合、図２の１０に示すスプラシュと呼ばれる突起状の欠陥が発生する。この突起欠陥をカバーすることができる膜厚である数μｍ〜数１０μｍで金属粒子を堆積させた後、焼結することによって光反射層７をＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体層上の突起欠陥を覆うように形成することができ、図２の１１に示すように蛍光体層の凸部を抜けなくカバーすることができる。
【００２９】
本発明の光の抜けがなく光反射率の高い光反射層として、以下の材料と製法が挙げられる。
【００３０】
反射性金属粒子としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル等の金属微粒子が好ましい。直径５０μｍ〜３００μｍ程度、高さ数１０μｍ〜１００μｍ程度の上記突起状欠陥を覆うためには、粒子の直径は１μｍ以下であれば可能であるが、低温焼結可能となる粒子表面の活性化が起こる粒子直径としては、０．１μｍ以下が必要である。
【００３１】
この材料と形状の金属粒子を蛍光体層上に堆積する方法としては、粉末のままエアロゾル状にしスプレー塗布することもできるが、膜厚の均一化を望むためには、金属粒子を溶剤に分散し液状に処置した後、従来知られているウエットコーティング方法で蛍光体層の上に形成することが望ましい。例えば、スピンコート、ロールコート、グラビアコート等が均一な膜厚で反射層を形成することができるため好ましい。
【００３２】
上記金属粒子の分散媒としては、特に制限はないが、極性溶媒を用いた方が金属粒子の分散性がよく、ウエットコーティング後のレベリング性を考慮すると中沸点溶媒が好ましいが特に限定するものではない。具体的材料としては、トルエン、キシレン、テルピネオール等が好ましい。
【００３３】
上記方法で数μｍ〜数１０μｍの厚さで金属粒子を形成した後、溶剤を乾燥させるため１００℃程度で数分乾燥させた後、２００℃〜３００℃で焼結することによって光反射層が得られる。
【００３４】
本発明に使用される柱状結晶構造を持つ蛍光体の材料としては、沃化セシウム、臭化セシウム等が挙げられる。また、これらの蛍光体の付活剤としては、ナトリウム又はタリウムが挙げられる。付活剤の添加量は、材料により異なるが、０〜０．５ｍｏｌ％の範囲である。これらの蛍光体材料を蒸着手法により蛍光体層として形成することができる。
【００３５】
蛍光体層７の厚みは、蛍光体の材料により異なるが、放射線を効率よく吸収するために概略５０〜７００μｍが設定されている。
【００３６】
光検出器保護層４及び光反射層保護層８としては、従来用いられている、Ｘ線透過性の高く、耐熱性の高く、透湿性の小さい性質の材料が使用できる。
【００３７】
また、蛍光体層材料に反射層の塗布用溶媒が悪影響を及ぼす場合、蛍光体材料と反射層の金属が化学反応する場合には、蛍光体層６と光反射層７の間に蛍光体保護層（図１には図示せず）を形成しても良い。
【００３８】
蛍光体保護層としては、従来公知の無機薄膜層、有機薄膜層を用いることができ、例えば、酸化珪素をスパッタによる形成する方法、ポリパラキシリレン樹脂をＣＶＤにより形成する方法が知られている。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００４０】
（実施例１）
図１、２に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００４１】
厚さ１．０ｍｍ、大きさ５００ｍｍ角の光検出器用基板１である無アルカリガラス基板上に、アモルファスシリコン光電変換素子２とＴＦＴ等の電気素子から成る光電変換間隙３を形成し、その上にＳｉＮｘよりなる半導体を保護する光検出器保護層４を形成して光検出器５を作製した。
【００４２】
次に、光検出器５を、蒸着装置の基板ホルダーに配置し、２カ所の蒸着ボートに沃化セシウム（以下、ＣｓＩ）と沃化タリウム（以下、ＴｌＩ）をそれぞれ配置し、厚さ５００μｍとなるように従来と同様に蒸着した。
【００４３】
次に、蛍光体保護層として、厚さ０．１５μｍの酸化珪素薄膜をスパッタ法で形成した。
【００４４】
次に、トルエン溶媒に分散させた粒子直径０．０１μｍの銀超微粒子含有溶液（真空冶金社製；商品名パーフェクトシルバー）をスピンコートにより上記蛍光体保護層上に形成した。銀微粒子の含有量は７０ｗｔ％であるため、塗布膜厚としては４０μｍ程度になるよう塗布条件を設定し塗布を行うことで、乾燥後膜厚３μｍの銀微粒子の反射層が形成できた。
【００４５】
通常、スパッタ、蒸着等の真空成膜の場合には、０．１〜０．３μｍ程度の膜厚であるため、本発明の反射層膜厚は、１５倍程度の厚さが得られた。
塗布後、１００℃、３分間溶剤の乾燥を行った。
【００４６】
次に、反射層の超微粒子の焼結と蛍光体層の活性化のための熱処理を同一の工程で行った。条件としては、クリーンオーブン中に窒素雰囲気下で２５０℃、２時間、加熱して焼結と熱処理工程とした。
【００４７】
次に、反射層保護層８としてポリパラキシリレン樹脂をＣＶＤ法により厚さ１０μｍで形成した。
【００４８】
最後に、光検出器にＴＦＴを駆動する信号を出力するＩＣと光電変換された電気信号を取り出すためのアンプＩＣとを接続することで放射線検出装置とした。
【００４９】
（実施例２）
図１に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００５０】
実施例１と同様に光検出器、シンチレータ及びＩＣ接続を行い放射線検出装置とした。但し、反射性金属粒子の光反射層の形成方法を以下のようにした。
【００５１】
α−テルピネオール溶媒に分散させた粒子直径０．０１μｍのアルミニウム超微粒子含有溶液をロールコータにより上記蛍光体保護層上に形成した。アルミニウム微粒子の含有量は６０ｗｔ％であるため、塗布膜厚としては４０μｍ程度になるよう塗布条件を設定し塗布を行うことで、乾燥後膜厚１０μｍのアルミニウム微粒子の光反射層が形成できた。
【００５２】
通常、スパッタ、蒸着等の真空成膜の場合には、０．１〜０．３μｍ程度の膜厚であるため、本発明の光反射層膜厚は、５０倍程度の厚さが得られた。
【００５３】
次に、反射層の超微粒子の焼結と蛍光体層の活性化のための熱処理を同一の工程で行った。条件としては、クリーンオーブン中に窒素雰囲気下で２５０℃、２時間、加熱して焼結と熱処理工程とした。
【００５４】
（比較例１）
光検出器５は実施例１と同様に作製した。
【００５５】
シンチレータの作製は、光反射層として厚さ０．２μｍのアルミニウム薄膜をスパッタ法により形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００５６】
以上のように作製した放射線検出装置を暗室の中で装置上面から光検出器が光電変換することのできる波長を含む光を照射し反射層の抜け部分が存在するかを検査した。
【００５７】
実施例１と２の検査結果、光検出器からの出力は認められず反射層の抜け部分の存在がないことが確認された。
【００５８】
しかし、比較例においては、反射層抜けによる光検出器の出力が３５カ所認められた。
【００５９】
さらにこれらの装置にＸ線を照射しＸ線透過画像を得た。
【００６０】
画像評価の結果、実施例１と２においては、スプラッシュ欠陥に起因する出力低下は認められなかったが、比較例１においては、上記反射層の無い部分に一致する場所で５〜２０％の出力の低下が認められた。このうち所定の面積と出力低下の部分は欠陥と判定された。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態、実施例について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する。
［実施態様１］ 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層及び光反射層から成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、前記光反射層が反射性金属粒子の焼結体から成ることを特徴とする放射線検出装置。
［実施態様２］ 前記光反射層の反射性金属粒子の直径が１μｍ以下であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様３］ 前記光反射層の反射性金属粒子の焼結温度が１５０℃から３００℃であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様４］ 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層を柱状結晶で形成し、さらに光反射層を積層する放射線検出装置の製造方法において、前記光反射層は、反射性金属粒子を前記蛍光体層上に堆積した後焼結することにより形成することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
［実施態様５］ 前記反射性金属粒子の前記蛍光体層上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われることを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置の製造方法。
［実施態様６］ 前記光反射層の反射性金属粒子の焼結と柱状結晶で形成した前記蛍光体層の活性化とを同一の工程で行うことを特徴とする実施態様４又は５に記載の放射線検出装置の製造方法。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置は、柱状結晶から成る蛍光体層の突起状欠陥の周辺部分で発生する光反射層の抜けをなくすことができるため、光反射層の光反射が欠落することがなく、Ｘ線透過画像を得たときに反射層無し部分に起因する欠陥をなくすことができる。
【００６３】
また、本発明の放射線検出装置の製造方法を用いることにより、反射層が蛍光体層の突起部分を抜けなくカバーすることができ、かつ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における放射線検出装置の断面図
【図２】図１の断面図のＡ部を拡大して模式的に示した図
【符号の説明】
１ 光検出器用基板
２ 光電変換素子
３ 光電変換素子間隙
４ 光検出器保護層
５ 光検出器
６ 蛍光体層
７ 光反射層
８ 反射層保護層
９ シンチレータ
１０ 突起状の欠陥
１１ 反射層が欠陥をカバーしている部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置とその製造方法に関し、特に、放射線線撮影等に用いられる放射線検出装置とその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線を光に変換する蛍光体層を有する放射線増感紙と感光層を有する放射線フィルムから成る放射線検出装置が一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。
【０００４】
しかし、最近、蛍光体層から成るシンチレータと光電変換素子から成る２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置が開発されている。このデジタル放射線検出装置は、得られるデータがデジタルデータであるため画像処理が容易であり、ネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図れ、画像デジタルデータを光磁気ディスク等に保存すればフィルムを保存する場合に比べ保存スペースを著しく減少でき、過去の画像の検索が容易にできる利点がある。この際に患者の被爆線量を低減させるためには、高感度で高鮮鋭な特性を有するデジタル放射線検出装置が必要とされる。
【０００５】
例えば、下記特許文献１においては、２次元光電変換素子上に柱状結晶構造をなすＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体が堆積され、その表面に必要に応じて１０μｍ程度の厚さの有機薄膜と０．２μｍ程度の厚さのアルミニウム等の反射性金属を蒸着法で形成された光反射層を形成し、さらにその上を耐湿保護膜で覆ったデジタル放射線検出装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８４０５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面状に形成された光電変換素子の表面に形成された柱状結晶の蛍光体を蒸着工程で作製した場合には、柱状結晶の異常成長及び蒸着時の突沸によるスプラッシュと呼ばれる突起状の欠陥が発生する。
【０００８】
このスプラッシュの突起の大きさは、大きいもので直径３００μｍ、高さ１００μｍの大きさになる。
【０００９】
このような突起状の欠陥が存在する蛍光体層の上面に１０μｍ厚さの有機薄膜と蒸着による０．２μｍ厚さの金属反射薄膜を形成した場合、突起欠陥の周囲には上記金属薄膜が形成されない部分が発生する。これは蒸着、スパッタ法等の真空成膜では金属蒸気や分子が直線的に進むため被着体に突起が存在するとその影の部分には金属薄膜が形成することができないためである。
【００１０】
この金属薄膜が形成されない部分は、蛍光体層で発生した光を反射しない領域となり、光電変換素子に入射する光量が部分的に低下し、それに伴い光電変換後の電気出力もその部分が低下しＸ線透過画像における欠陥となる問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線検出装置は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層及び光反射層から成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、前記光反射層が反射性金属粒子の焼結体から成ることを特徴とする。
【００１２】
また、上記光反射層の反射性金属粒子の直径が１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、光反射層の反射性金属粒子の焼結温度が１５０℃から３００℃であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の放射線検出装置の製造方法は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層を柱状結晶で形成し、さらに光反射層を積層する放射線検出装置の製造方法において、前記光反射層は、反射性金属粒子を前記蛍光体層上に堆積した後焼結することにより形成することを特徴とする。
【００１５】
また、反射性金属粒子の蛍光体層上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われることを特徴とする。
【００１６】
また、光反射層の反射性金属粒子の焼結と柱状結晶で形成した蛍光体層の活性化とを同一の工程で行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、光反射層が反射性金属粒子から成る光反射層を柱状結晶から成る蛍光体層上に堆積し焼結させる方法で形成するため、真空成膜に比べ膜厚の厚い光反射層を形成することができる。そのため蛍光体層の突起を抜けなくカバーすることができ、また焼結体のために粒子単体の集合体に比べ光反射性の高く、光損失の少ない反射層を得ることができる。
【００１８】
さらに、上記反射性金属粒子の粒子直径を１μｍ以下のものを使用することによりカバーリングが良好になり、さらに抜けの少ない反射膜を形成することができる。
【００１９】
さらに、上記反射性金属粒子が０．１μｍ以下の超微粒子を使用することでその焼結温度は著しく低下し１５０℃〜３００℃の低温で焼結することができ、低温であるため光電変換素子から成る光検出器部への熱によるダメージを与えることのない放射線検出装置を得ることができる。
【００２０】
また、上記光反射層の反射性金属粒子はウエットコーティング方法で成膜できるため、蛍光体層の突起を抜けなくカバーすることができ、かつ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００２１】
さらに、１５０℃〜３００℃の熱処理を行うことにより上記光反射層の反射性金属粒子の焼結と蛍光体層の活性化とを同一工程で行うことができるため、工程の簡略化が行うことができ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置の断面図である。
図１は、１〜４から成る光検出器５と６〜８から成るシンチレータ９が接合されている図である。
【００２４】
図２は、図１のシンチレータのＡ部を拡大して模式的に示した断面図を示し、スプラッシュによる突起状欠陥１０とそれを覆う光反射層１１を模式的に示した図である。
【００２５】
図１において、１はガラス基板などの絶縁性を有する光検出器用基板、２は例えばアモルファスシリコンよりなる半導体薄膜を用いた光電変換素子であり、この光電変換素子間隙３には、光電変換素子からの電荷の読み出しを制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の半導体素子及び配線が配置され、４は光検出器内部の半導体素子を保護する光検出器保護層であり、これらによって光検出器５を構成している。
【００２６】
この際、光電変換素子２は、それぞれ１００〜２００μｍ角の大きさで２０〜６０μｍ程度の間隙で配置している。
【００２７】
また、６は放射線を光に変換する柱状結晶から成る蛍光体層で、７は光反射層で、８は蛍光体層６と光反射層７の支持基板でもある反射層保護層であり、これらによってシンチレータ９を構成している。
【００２８】
蛍光体層６を蒸着により形成した場合、図２の１０に示すスプラシュと呼ばれる突起状の欠陥が発生する。この突起欠陥をカバーすることができる膜厚である数μｍ〜数１０μｍで金属粒子を堆積させた後、焼結することによって光反射層７をＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体層上の突起欠陥を覆うように形成することができ、図２の１１に示すように蛍光体層の凸部を抜けなくカバーすることができる。
【００２９】
本発明の光の抜けがなく光反射率の高い光反射層として、以下の材料と製法が挙げられる。
【００３０】
反射性金属粒子としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル等の金属微粒子が好ましい。直径５０μｍ〜３００μｍ程度、高さ数１０μｍ〜１００μｍ程度の上記突起状欠陥を覆うためには、粒子の直径は１μｍ以下であれば可能であるが、低温焼結可能となる粒子表面の活性化が起こる粒子直径としては、０．１μｍ以下が必要である。
【００３１】
この材料と形状の金属粒子を蛍光体層上に堆積する方法としては、粉末のままエアロゾル状にしスプレー塗布することもできるが、膜厚の均一化を望むためには、金属粒子を溶剤に分散し液状に処置した後、従来知られているウエットコーティング方法で蛍光体層の上に形成することが望ましい。例えば、スピンコート、ロールコート、グラビアコート等が均一な膜厚で反射層を形成することができるため好ましい。
【００３２】
上記金属粒子の分散媒としては、特に制限はないが、極性溶媒を用いた方が金属粒子の分散性がよく、ウエットコーティング後のレベリング性を考慮すると中沸点溶媒が好ましいが特に限定するものではない。具体的材料としては、トルエン、キシレン、テルピネオール等が好ましい。
【００３３】
上記方法で数μｍ〜数１０μｍの厚さで金属粒子を形成した後、溶剤を乾燥させるため１００℃程度で数分乾燥させた後、２００℃〜３００℃で焼結することによって光反射層が得られる。
【００３４】
本発明に使用される柱状結晶構造を持つ蛍光体の材料としては、沃化セシウム、臭化セシウム等が挙げられる。また、これらの蛍光体の付活剤としては、ナトリウム又はタリウムが挙げられる。付活剤の添加量は、材料により異なるが、０〜０．５ｍｏｌ％の範囲である。これらの蛍光体材料を蒸着手法により蛍光体層として形成することができる。
【００３５】
蛍光体層７の厚みは、蛍光体の材料により異なるが、放射線を効率よく吸収するために概略５０〜７００μｍが設定されている。
【００３６】
光検出器保護層４及び光反射層保護層８としては、従来用いられている、Ｘ線透過性の高く、耐熱性の高く、透湿性の小さい性質の材料が使用できる。
【００３７】
また、蛍光体層材料に反射層の塗布用溶媒が悪影響を及ぼす場合、蛍光体材料と反射層の金属が化学反応する場合には、蛍光体層６と光反射層７の間に蛍光体保護層（図１には図示せず）を形成しても良い。
【００３８】
蛍光体保護層としては、従来公知の無機薄膜層、有機薄膜層を用いることができ、例えば、酸化珪素をスパッタによる形成する方法、ポリパラキシリレン樹脂をＣＶＤにより形成する方法が知られている。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００４０】
（実施例１）
図１、２に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００４１】
厚さ１．０ｍｍ、大きさ５００ｍｍ角の光検出器用基板１である無アルカリガラス基板上に、アモルファスシリコン光電変換素子２とＴＦＴ等の電気素子から成る光電変換間隙３を形成し、その上にＳｉＮｘよりなる半導体を保護する光検出器保護層４を形成して光検出器５を作製した。
【００４２】
次に、光検出器５を、蒸着装置の基板ホルダーに配置し、２カ所の蒸着ボートに沃化セシウム（以下、ＣｓＩ）と沃化タリウム（以下、ＴｌＩ）をそれぞれ配置し、厚さ５００μｍとなるように従来と同様に蒸着した。
【００４３】
次に、蛍光体保護層として、厚さ０．１５μｍの酸化珪素薄膜をスパッタ法で形成した。
【００４４】
次に、トルエン溶媒に分散させた粒子直径０．０１μｍの銀超微粒子含有溶液（真空冶金社製；商品名パーフェクトシルバー）をスピンコートにより上記蛍光体保護層上に形成した。銀微粒子の含有量は７０ｗｔ％であるため、塗布膜厚としては４０μｍ程度になるよう塗布条件を設定し塗布を行うことで、乾燥後膜厚３μｍの銀微粒子の反射層が形成できた。
【００４５】
通常、スパッタ、蒸着等の真空成膜の場合には、０．１〜０．３μｍ程度の膜厚であるため、本発明の反射層膜厚は、１５倍程度の厚さが得られた。
塗布後、１００℃、３分間溶剤の乾燥を行った。
【００４６】
次に、反射層の超微粒子の焼結と蛍光体層の活性化のための熱処理を同一の工程で行った。条件としては、クリーンオーブン中に窒素雰囲気下で２５０℃、２時間、加熱して焼結と熱処理工程とした。
【００４７】
次に、反射層保護層８としてポリパラキシリレン樹脂をＣＶＤ法により厚さ１０μｍで形成した。
【００４８】
最後に、光検出器にＴＦＴを駆動する信号を出力するＩＣと光電変換された電気信号を取り出すためのアンプＩＣとを接続することで放射線検出装置とした。
【００４９】
（実施例２）
図１に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００５０】
実施例１と同様に光検出器、シンチレータ及びＩＣ接続を行い放射線検出装置とした。但し、反射性金属粒子の光反射層の形成方法を以下のようにした。
【００５１】
α−テルピネオール溶媒に分散させた粒子直径０．０１μｍのアルミニウム超微粒子含有溶液をロールコータにより上記蛍光体保護層上に形成した。アルミニウム微粒子の含有量は６０ｗｔ％であるため、塗布膜厚としては４０μｍ程度になるよう塗布条件を設定し塗布を行うことで、乾燥後膜厚１０μｍのアルミニウム微粒子の光反射層が形成できた。
【００５２】
通常、スパッタ、蒸着等の真空成膜の場合には、０．１〜０．３μｍ程度の膜厚であるため、本発明の光反射層膜厚は、５０倍程度の厚さが得られた。
【００５３】
次に、反射層の超微粒子の焼結と蛍光体層の活性化のための熱処理を同一の工程で行った。条件としては、クリーンオーブン中に窒素雰囲気下で２５０℃、２時間、加熱して焼結と熱処理工程とした。
【００５４】
（比較例１）
光検出器５は実施例１と同様に作製した。
【００５５】
シンチレータの作製は、光反射層として厚さ０．２μｍのアルミニウム薄膜をスパッタ法により形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００５６】
以上のように作製した放射線検出装置を暗室の中で装置上面から光検出器が光電変換することのできる波長を含む光を照射し反射層の抜け部分が存在するかを検査した。
【００５７】
実施例１と２の検査結果、光検出器からの出力は認められず反射層の抜け部分の存在がないことが確認された。
【００５８】
しかし、比較例においては、反射層抜けによる光検出器の出力が３５カ所認められた。
【００５９】
さらにこれらの装置にＸ線を照射しＸ線透過画像を得た。
【００６０】
画像評価の結果、実施例１と２においては、スプラッシュ欠陥に起因する出力低下は認められなかったが、比較例１においては、上記反射層の無い部分に一致する場所で５〜２０％の出力の低下が認められた。このうち所定の面積と出力低下の部分は欠陥と判定された。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態、実施例について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する。
［実施態様１］ 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層及び光反射層から成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、前記光反射層が反射性金属粒子の焼結体から成ることを特徴とする放射線検出装置。
［実施態様２］ 前記光反射層の反射性金属粒子の直径が１μｍ以下であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様３］ 前記光反射層の反射性金属粒子の焼結温度が１５０℃から３００℃であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様４］ 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層を柱状結晶で形成し、さらに光反射層を積層する放射線検出装置の製造方法において、前記光反射層は、反射性金属粒子を前記蛍光体層上に堆積した後焼結することにより形成することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
［実施態様５］ 前記反射性金属粒子の前記蛍光体層上への堆積は、ウエットコーティング方法で成膜して行われることを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置の製造方法。
［実施態様６］ 前記光反射層の反射性金属粒子の焼結と柱状結晶で形成した前記蛍光体層の活性化とを同一の工程で行うことを特徴とする実施態様４又は５に記載の放射線検出装置の製造方法。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置は、柱状結晶から成る蛍光体層の突起状欠陥の周辺部分で発生する光反射層の抜けをなくすことができるため、光反射層の光反射が欠落することがなく、Ｘ線透過画像を得たときに反射層無し部分に起因する欠陥をなくすことができる。
【００６３】
また、本発明の放射線検出装置の製造方法を用いることにより、反射層が蛍光体層の突起部分を抜けなくカバーすることができ、かつ安価な放射線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における放射線検出装置の断面図
【図２】図１の断面図のＡ部を拡大して模式的に示した図
【符号の説明】
１ 光検出器用基板
２ 光電変換素子
３ 光電変換素子間隙
４ 光検出器保護層
５ 光検出器
６ 蛍光体層
７ 光反射層
８ 反射層保護層
９ シンチレータ
１０ 突起状の欠陥
１１ 反射層が欠陥をカバーしている部分
Claims (1)
- 光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する柱状結晶で形成した蛍光体層及び光反射層から成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、前記光反射層が反射性金属粒子の焼結体から成ることを特徴とする放射線検出装置。
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| JP2003131873A JP2004333381A (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | 放射線検出装置、及びその製造方法 |
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