JP2006189377A - シンチレータパネル、放射線検出装置、及び放射線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の直接タイプの放射線検出装置では、蛍光体層に発生しうる異常成長（スプラッシュ）欠陥による歩留りの低下や高コスト化といった問題がある。また、従来の間接タイプの放射線検出装置では、シンチレータパネルの蛍光体層に発生しうる異常成長欠陥による光電変換素子の破壊が起こる可能性がある。
【解決手段】 支持基板上に蛍光体層を有するシンチレータパネルの支持基板側の表面と、光電変換素子部を有するセンサーパネルの光電変換素子部が形成された側の表面と、が接着層を介して貼り合わされて構成された放射線検出装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられるシンチレータパネル、放射線検出装置、その製造方法、および放射線撮像システムに関し、特に、Ｘ線撮影等に用いられるシンチレータパネル、放射線検出装置および放射線撮像システムに関する。なお、本明細書においては、放射線の範疇に、Ｘ線、γ線などの電磁波も含むものとして説明する。

近年、少なくとも大面積の平面に形成された光電変換素子の表面にＸ線を照射することによって発光する蛍光体層を積層したデジタル放射線検出装置が商品化されている。

これらデジタル放射線検出装置の中でも、高感度で高鮮鋭な装置として、特許文献１に開示されているように、複数のフォトセンサー及びＴＦＴ等の電気素子が２次元に配置されている光電変換素子部からなる光検出器（「センサーパネル」とも言う）上に、放射線を光電変換素子で検出可能な光に変換するための蛍光体層を直接形成してなる放射線検出装置（「直接蒸着タイプ」又は「直接タイプ」等とも言う）が知られている。

図７に、特許文献１に記載された直接タイプの放射線検出装置の概略断面図を示す。図７において、１０１はガラス基板、１０２はアモルファスシリコンを用いたフォトセンサーとＴＦＴからなる光電変換素子部、１０３は配線部、１０４は電極取り出し部（電極パッド部）、１０５は窒化シリコン等よりなるパッシベーション膜を示し、これら要素によってセンサーパネル１０６が構成される。センサーパネル１０６上には、光電変換素子部１０３に対応するように蛍光体層（シンチレータ層）１０７が形成されている。さらに、シンチレータ層１０７の上面及び側面を被覆し、センサーパネル１０６の表面に接するように蛍光体保護層１０９が形成されている。また更に、蛍光体保護層１０９上に、蛍光体層１０７にて発せられた光を光電変換素子部１０２に向けて反射するよう反射層１１０が設けられ、更に反射層１１０を保護する反射層保護層１１１が設けられている。また、センサーパネル１０６に接し、蛍光体保護層１０９、反射層１１０、反射層保護層１１１からなる保護部材１１２の端面に封止樹脂１１３が設けられている。

また、特許文献２等に開示されているように、複数のフォトセンサー及びＴＦＴ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等の電気素子が２次元に配置されている光電変換素子部からなる光検出器上に、放射線を光電変換素子で検出可能な光に変換するための蛍光体層を支持基板に形成したシンチレータパネルを貼り合わせてなる放射線検出装置（「貼り合わせタイプ」又は「間接タイプ」等とも言う）が知られている。

図８に、特許文献２に記載された間接タイプの放射線検出装置の概略断面図を示す。図８において、反射層１１０、反射層保護層（蛍光体下地層）１１４が設けられた支持基板１１５の反射層１１０が形成された表面側に蛍光体層（シンチレータ層）１０７が設けられて、更に蛍光体層１０７の表面及び側面と、支持基板１１５を被覆して蛍光体保護層１０９が設けられ、シンチレータパネル１１６を構成している。蛍光体層１０７が形成されている側のシンチレータパネル１１６とセンサーパネル１０６とが接着剤（不図示）を介して貼り合わされて、放射線検出装置を構成している。蛍光体保護層１０９は、ポリパラキシリレン製樹脂などの有機膜が好適に用いられる。
特開２０００−２８４０５３号公報 特開２０００−３５６６７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような直接タイプの放射線検出装置において、センサーパネル１０６上に蛍光体層１０７を形成した際に、蛍光体層に欠陥が発生した場合、欠陥不良部分が蛍光体層１１２だけであってもセンサーパネル１００ごとに不良品として処分していた。特に、蒸着によって形成されるＣｓＩ：Ｎａ、およびＣｓＩ：Ｔｌ等のハロゲン化アルカリからなる柱状結晶構造を有する蛍光体からなる蛍光体層は、蛍光体層の形成時に異常成長（スプラッシュ）欠陥が発生する場合がある。そのため、放射線検出装置の製造工程における歩留りが低下し、また、放射線検出装置の高コスト化の原因となっている。

また、特許文献２に記載されているような間接タイプの放射線検出装置においては、蛍光体層１０７の欠陥、特に柱状結晶構造を有する蛍光体層１０７に発生する恐れがある異常成長（スプラッシュ）欠陥が発生した場合、欠陥部分が光電変換素子部１０２や配線部１０３を圧迫したり傷つけたりする恐れがあり、更には光電変換素子部１０２を破壊してしまう恐れがあった。

また、更に間接タイプの放射線検出装置においては、シンチレータパネル１１６とセンサーパネル１０６とが有機膜からなる蛍光体保護層１０９や接着剤（不図示）を介して貼り合わされているため、蛍光体層１０７から光電変換素子部１０２までの距離が不均一になる恐れがあり、貼り合わせ工程における困難性の原因となっている。また、蛍光体層１０７として柱状結晶構造を有する蛍光体からなる蛍光体層１０７を用いる場合には、結晶構造の耐衝撃性が低いために、貼り合わせ工程において柱状結晶構造が破壊される恐れがあり、貼り合わせ工程における困難性の原因となっている。

本発明に係る放射線検出装置は、基板上に１次元又は２次元状に配置される複数の光電変換素子を有する光電変換部が形成された表面を有するセンサーパネルと、支持部材の第１表面上に配された、放射線を前記光電変換素子が感知可能な光に変換する蛍光体層を少なくとも有するシンチレータパネルと、を含む放射線検出装置において、前記シンチレータパネルと前記センサーパネルとが、前記第１表面に相対する前記支持部材の第２表面と前記センサーパネルの前記表面とが対向して貼り合わされて構成されることを特徴とするものである。

また、本発明に係るシンチレータパネルは、支持部材の第１表面上に配された、放射線を前記光電変換素子が感知可能な光に変換する蛍光体層と、前記蛍光体層の表面及び側面と前記第１表面の一部を被覆する蛍光体保護層と、を有するシンチレータパネルにおいて、
前記蛍光体保護層上に接して配された反射層と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る放射線検出装置及びシンチレータパネルは、少なくとも前記蛍光体層の表面及び側面と前記第１表面の一部を被覆する蛍光体保護層と、該蛍光体保護層に接して配された反射層と、を更に有することを特徴とするものである。

本発明によれば、センサーパネルとシンチレータパネルとの貼り合わせを、シンチレータパネルの支持基板側の表面によって行われるため、蛍光体層に異常成長欠陥が発生した場合にもセンサーパネルの光電変換素子部を破壊することなく放射線検出装置を構成することが可能となる。

また、本発明によれば、センサーパネルとシンチレータパネルとの貼り合わせを、シンチレータパネルの支持基板側の表面によって行われるため、センサーパネルとシンチレータパネルとの距離が平坦な支持基板表面によって制御されるため、センサーパネルとシンチレータパネルとの距離が面内で均一に制御することが容易となり、解像度のよい放射線検出装置を容易に作製することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
以下に、図１から図３を用いて、本発明における第１の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明における放射線検出装置の模式的平面図を示す。図２は、図１のＡ−Ａ’における放射線検出装置の概略断面図を示す。また、図３には、本発明における放射線検出装置の端部を拡大した断面図を示す。

図１から図３において、１は絶縁性基板、２は光電変換素子部、３は配線部、４は電極取り出し部、５は第１の保護層、６は第２の保護層である。これら各要素１から６によってセンサーパネル７が構成される。また、８は蛍光体層、９は蛍光体保護層、１０は反射層、１１は反射層保護層、１５は支持基板である。これら要素９から１１により蛍光体保護部材１２を構成し、さらに各要素８、１２及び１５によってシンチレータパネル１６が構成される。また、１３は封止樹脂、１４は接着剤である。センサーパネル７の光電変換素子部２が設けられている側の表面と、シンチレータパネル１６の支持基板１５が設けられている側の表面とを、例えば接着剤１４を介して貼り合わせることにより放射線検出装置が構成されている。更に、センサーパネル７とシンチレータパネル１６の接着界面、支持基板１５と蛍光体保護部材１２の界面及び蛍光体保護部材１２の側面を封止するように封止樹脂１３が設けられている。

センサーパネル７は各要素１から６によって構成される。絶縁性基板１はガラス基板が好適に用いられる。光電変換素子部２は、ガラス基板１上に設けられ、フォトセンサー（光電変換素子）とスイッチ素子からなる画素である。フォトセンサーには、アモルファスシリコンなどにより形成されたＰＩＮ型フォトダイオード、ＭＩＳ型フォトセンサーなどが好適に用いられる。また、スイッチ素子には、アモルファスシリコンやポリシリコンなどにより形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが好適に用いられる。配線部３は絶縁性基板１上に形成され、電極取り出し部４に接続される駆動回路もしくは読み出し回路と光電変換素子部２とを電気的に接続する。第１の保護層５は、光電変換素子部２及び配線部３を被覆して保護するものであり、蛍光体層８から発せられる光を透過する材料が好適に用いられる。例えば、窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機材料により形成される。第２の保護層６は第１の保護層５を被覆して光電変換素子部２及び配線部３に影響される第１の保護層５上の表面形状を平坦にするために用いられるものであり、例えばポリイミド、アクリル、変性アクリル樹脂、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等の透明な有機樹脂が好適に用いられる。

次にシンチレータパネル１６は、支持基板１５上に蛍光体層８を形成し、さらに蛍光体層８の表面及び側面を被覆し、且つ、支持基板１５の蛍光体層８が形成された第１表面と接するように蛍光体保護層９を形成することによって得られる。また、蛍光体保護層９上に反射層１０を、更に反射層１０を被覆する反射層保護層１１を設けることが望ましい。蛍光体層８は、放射されるＸ線等の放射線により発光する材料が好ましく、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂに代表される粒子状結晶とバインダー樹脂からなるシンチレータや、ＣｓＩ：Ｔｌに代表される柱状結晶構造を有するシンチレータが好適に用いられる。特に、アモルファスシリコンからなるフォトセンサーが良好に吸収する波長領域の光を発する柱状結晶構造を有するアルカリハライド：付活剤からなるシンチレータが好適に用いられ、ＣｓＩ：Ｔｌの他に、ＣｓＩ：Ｎａ，ＮａＩ：Ｔｌ，ＬｉＩ：Ｅｕ，ＫＩ：Ｔｌ等が好適に用いられる。蛍光体保護層９は、蛍光体層８の防湿保護の目的で設けられているものであって、該目的にかなうものであればいずれの材料でもよいが、特に、耐湿性が高く、蛍光体発光波長領域で透過率が高く、薄層に形成しやすい樹脂材料が望ましい。例えば、ＣＶＤ法によって形成可能なポリパラキシリレン等の有機膜や、シート成型されたホットメルト樹脂シート、または、粘着材シート等を用いることが望ましい。特に、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、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し、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ず、極性溶媒、溶剤、および水を含んでいないホットメルト樹脂は、加熱して溶融し冷却して固化させることによって簡便に蛍光体保護層を形成することができ望ましい。さらに蛍光体保護層９上に、蛍光体層８より発する光をセンサーパネル７へと反射するための反射層１０が形成される。反射層１０は、蛍光体層８からの光を反射し、且つ、外部からの水分の浸入を防止する材料が望ましく、特に金属材料が望ましい。具体的には、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ及びＡｕ等の反射率の高い金属が望ましい。さらに、反射層１０には、剛性保護の目的で樹脂（不図示）からなる反射層保護層１１を積層することが望ましい。反射層保護層１１は蛍光体保護層９で用いられた材料が好適に用いられる。蛍光体保護層９または反射層保護層１１は、支持基板１５を被覆するように形成されていてもよいが、その際には、支持基板１５及び接着剤１４の厚さと蛍光体保護層９または反射層保護層１１との膜厚の合計が解像度に悪影響を及ぼさないように考慮されなければならない。

ここで、支持基板１５について説明する。支持基板１５は、蛍光体層８によって発せられた光を効率よく光電変換素子部２に伝達しなければならない。そのため、まず支持基板１５には蛍光体層８によって発せられた光を８０％以上透過する特性が求められる。更に蛍光体層８によって発生された光が光電変換素子部２に到達するには支持基板１５と接着剤１４を透過するため、これらの合計の厚さを光電変換素子部２の１画素サイズ以下にする必要がある。ここで接着剤１４は接着剤として機能するためには５μｍから５０μｍの厚さが必要とされるため、先に述べた光電変換素子部２の１画素分の厚さから接着剤１４が接着剤として機能するための厚さを引いた厚さが支持基板１５の厚さとして用いられる。ここで、一般に光電変換素子部２の１画素のサイズは１０〜２００μｍが用いられている。また更に、支持基板が蛍光体層８の形成工程及びシンチレータパネル１６とセンサーパネル７との貼りあわせ工程において破損しない機械的強度が必要とされる。そのような機械的強度を得るためには、支持基板１５の厚さは少なくとも２０μｍ以上の厚さが必要とされる。したがって、支持基板１５の厚さは２０μｍから１９５μｍが好適に用いられる。また、アルカリハライド：付活剤からなる蛍光体層８が用いられる場合、蛍光体層８の形成時の真空蒸着時に必要とされる熱、及び蛍光体層８の発光量を向上させるための活性化の際の熱処理工程に必要とされる熱は少なくとも支持基板１５は１００℃以上であるため、上記熱処理時に与えられる熱、１００〜１２０℃の耐熱性が求められる。上記必要とされる厚さを満たし、さらに上記必要とされる耐熱性を満たす支持基板１５の材料としては、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート（全芳香族ポリエステル）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、変性アクリル樹脂が好適に用いられる。

センサーパネル７の光電変換素子部２が設けられている側の表面と、シンチレータパネル１６の支持基板１５が設けられている側の表面とを、例えば接着剤１４を介して貼り合わせることにより放射線検出装置が構成されている。接着剤１４は、シンチレータパネル１６の支持基板１５の蛍光体層８が設けられた第１表面と相対する第２表面と、センサーパネル７の光電変換素子部２が設けられている側の表面との間に設けられ、アクリル系樹脂接着剤やシリコン系樹脂接着剤、またはホットメルト樹脂などが好適に用いられる。更に、センサーパネル７とシンチレータパネル１６の接着界面、支持基板１５と蛍光体保護部材１２の界面及び蛍光体保護部材１２の側面を封止するように封止樹脂１３が設けられている。

図３に、本発明における放射線検出装置の端部を拡大した断面図を示す。ここで、蛍光体層８は一般的にはその端部において厚さが薄くなる膜厚特性を有するため、蛍光体層８は光電変換素子部２が集合した有効画素領域上では概略同等な膜厚を有するよう形成されるように、有効画素領域より大きく設けられる必要がある。そのため支持基板１５は有効画素領域よりも大きなものが用いられる。また、支持基板１５が電極取り出し部４に重ならないように設けられなければならない。

図４に、本発明におけるシンチレータパネル１６とセンサーパネル７の貼り合わせ工程を説明する概略断面図を示す。図４を用いて本発明における貼り合わせ工程を説明する。

まず、センサーパネル７の第２の保護層６の表面上に接着剤１４を準備する。次に、シンチレータパネル１６が湾曲しないように保持し、シンチレータパネル７の蛍光体層８が形成された支持基板１５の第１表面と相対する第２の表面側を、センサーパネル７の光電変換素子部２が形成された側の表面と対向するように位置決めをしてセンサーパネル７上の接着剤１４の上に重ねる。次に、シンチレータパネル１６とセンサーパネル７を接着剤１４を介して重ねた状態で、真空プレス装置２０の加熱ステージ２３上にセットし、真空プレス装置２０内を７００ｍｍＨｇ程度に排気して接着剤１４とシンチレータパネル１６との間に存在する気泡を除去する。次にダイヤフラムゴムからなるプレス部材２１によって加圧し、さらに加熱ステージ２３を所定の温度に加温して保持する。その後加温をとめて接着剤１４が硬化する温度まで冷却し、接着剤１４が硬化した後に真空プレス装置２０から取り出す。以上の工程によりセンサーパネル７とシンチレータパネル１６とが接着剤１４を介して貼り合わされた放射線検出装置が得られる。

本実施形態において、真空プレス装置２０を用いた貼り合わせ工程を説明したが、これに限定されるものではなく、例えばシンチレータパネル１６上からロールラミネートを用いて加圧することによって接着してもよい。

＜第２の実施形態＞
図５を用いて、本発明における第２の実施形態を詳細に説明する。図５は、第２の実施形態における放射線検出装置の概略断面図を示す。本実施形態において、第１の実施形態との相違点は、支持基板１５と蛍光体層８との間に蛍光体下地層１７を設けた点である。その他の構成要素及び形成方法は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。

蛍光体下地層１７は、蛍光体層８がアルカリハライド：不活剤からなる柱状結晶構造を有するものである際に好適に設けられる。例えばＣｓＩ：Ｔｌを蛍光体層８として用いた場合、蒸着開始表面が充分な平坦性を有していないと、異常成長（スプラッシュ）欠陥の原因となることがある。また、ＣｓＩ：Ｔｌは水分による潮解性を有しているため、シンチレータパネル１６の外部からの水分の侵入を防止することが必要とされる。更にＣｓＩ：Ｔｌと支持基板１５の表面の密着性が悪いと、蛍光体層８が支持基板１５から剥離してしまう恐れがある。上記問題を解決するために、支持基板１５と蛍光体層８との間に蛍光体下地層１７を設けることが好ましい。蛍光体下地層１７の厚さは、０．１μｍから２０μｍの厚さが望ましい。また、蛍光体下地層１７の材料としては、ポリパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロポリパラキシリレン等の有機膜、エチレンやスチレンをモノマーとするプラズマ重合法によって形成される有機膜、などの光透過性が高く且つ透湿性が低い有機膜を用いることが好ましい。また、ＳｉＯ_２，ＳｉＮ，ＴｉＯ_２，ＭｇＦ_２などの光透過性が高く且つ透湿性が低い無機膜を用いることが可能である。

＜実施例１＞
以下に、図１から４に基づく第１の実施形態に示された放射線検出装置の実施例を具体的に示す。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板１の表面における４３０ｍｍ×４３０ｍｍの領域に、アモルファスシリコンからなるＰＩＮ型フォトダイオードとＴＦＴによって構成される画素サイズ１６０μｍ×１６０μｍの光電変換素子部２が２次元状に複数個形成され、また、ＰＩＮ型フォトダイオードにバイアスを印加するバイアス配線、ＴＦＴに駆動信号を印加する駆動配線、ＴＦＴによって転送された信号電荷を出力する信号配線などのＡｌからなる配線部３が形成される。次に、光電変換素子部２及び配線部３を被覆して窒化シリコンからなる第１の保護層５を形成する。更に第１の保護層５上にポリイミドからなる第２の保護層６を形成し、電極取り出し部４となる領域上の第１及び第２の保護層を除去して電極取り出し部４を設ける。以上の工程によりセンサーパネル７が形成された。

次に、保持基板である石英ガラス上に紫外線により分解する接着剤を介して厚さ２５μｍのポリエーテルイミドからなる支持基板１５を準備し、支持基板１５の第１表面上にヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）が添加された、柱状結晶構造のＣｓＩ：Ｔｌを、真空蒸着法により成膜時間４時間で厚さ５５０μｍ形成した。Ｔｌの添加濃度は０．１〜０．３ｍｏｌ％であった。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶の頂面側（蒸着終了表面側）の柱径は平均約５μｍであった。形成されたＣｓＩ：Ｔｌを２００℃の窒素雰囲気下のクリーンオーブン内で２時間熱処理することによって、蛍光体層８を得た。次に、蛍光体層８の表面及び側面を被覆し、支持基板１５の第１表面と接するように、ポリパラキシリレン製樹脂からなる蛍光体保護層９を、熱ＣＶＤ法により厚さ５０μｍ形成する。更に蛍光体保護層９上にＡｌ：４０μｍからなる反射層１０を設け、更にＣＶＤ法により形成されたポリパラキシリレン製樹脂：５０μｍからなる反射層保護層１１を形成して、蛍光体保護部材１２を得た。そして保持基板である石英ガラス上から紫外線を照射して接着剤を分解して支持基板１５を剥離した。以上の工程によりシンチレータパネル１６が形成された。

次に、センサーパネル７の第２の保護層６上に厚さ２０μｍのホットメルト樹脂（溶融開始温度７７℃）からなる接着剤１４を準備する。次に、シンチレータパネル１６が湾曲しないように保持し、シンチレータパネル１６の蛍光体層８が形成された支持基板１５の第１表面と相対する第２の表面側を、センサーパネル７の光電変換素子部２が形成された側の表面と対向するように位置決めをしてセンサーパネル７上の接着剤１４の上に重ねる。次に、シンチレータパネル１６とセンサーパネル７を接着剤１４を介して重ねた状態で、真空プレス装置２０の加熱ステージ２３上にセットし、真空プレス装置２０内を７００ｍｍＨｇ程度に排気して接着剤１４とシンチレータパネル１６との間に存在する気泡を除去する。次にダイヤフラムゴムからなるプレス部材２１によって加圧圧力５ｋｇ／ｃｍ^２で加圧し、さらに加熱ステージ２３を１２０℃に加温して保持する。その後加温をとめて４０℃まで冷却し、接着剤１４が硬化した後に真空プレス装置２０から取り出す。さらに、センサーパネル７上の電極取り出し部４に、異方導電性接着剤（不図示）を介してフレキシブル回路基板（不図示）の端子部を熱圧着した。以上の工程によりセンサーパネル７とシンチレータパネル１６とが接着剤１４を介して貼り合わされた放射線検出装置が得られた。

以上のようにして作製した放射線検出装置を、６０℃、９０％の温度、湿度試験槽に１０００時間保存した。その結果、蛍光体層７の位置ずれ、各層間の剥離等の外観不良は発生しなかった。また、蛍光体層７の、水や溶剤に起因する腐食及び潮解による発光強度の劣化も全く認められず、高信頼性の放射線検出装置が得られた。

＜実施例２＞
以下に、図４及び図５に基づく第２の実施形態に示された放射線検出装置の実施例を具体的に示す。本実施例において、実施例１との相違点は、支持基板１５と蛍光体層８との間に蛍光体下地層１７を設けた点である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板１の表面における４３０ｍｍ×４３０ｍｍの領域に、アモルファスシリコンからなるＭＩＳ型フォトセンサーとＴＦＴによって構成される画素サイズ１６０μｍ×１６０μｍの光電変換素子部２が２次元状に複数個形成され、また、ＭＩＳ型フォトセンサーにバイアスを印加するバイアス配線、ＴＦＴに駆動信号を印加する駆動配線、ＴＦＴによって転送された信号電荷を出力する信号配線などのＡｌからなる配線部３が形成される。次に、光電変換素子部２及び配線部３を被覆して窒化シリコンからなる第１の保護層５を形成する。更に第１の保護層５上にポリイミドからなる第２の保護層６を形成し、電極取り出し部４となる領域上の第１及び第２の保護層を除去して電極取り出し部４を設ける。以上の工程によりセンサーパネル７が形成された。

次に、保持基板である石英ガラス上に紫外線により分解する接着剤を介して厚さ２５μｍのポリイミドからなる支持基板１５を準備し、支持基板１５の第１表面上にポリパラキシリレン製の有機膜からなる蛍光体下地層１７を厚さ１０μｍ形成する。次に形成された蛍光体下地層１７上に、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）が添加された、柱状結晶構造のＣｓＩ：Ｔｌを、真空蒸着法により成膜時間４時間で厚さ５５０μｍ形成した。Ｔｌの添加濃度は０．１〜０．３ｍｏｌ％であった。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶の頂面側（蒸着終了表面側）の柱径は平均約５μｍであった。形成されたＣｓＩ：Ｔｌを２００℃の窒素雰囲気下のクリーンオーブン内で２時間熱処理することによって、蛍光体層８を得た。次に、蛍光体層８の表面及び側面を被覆し、蛍光体下地層１７と接するように、ポリパラキシリレン製樹脂からなる蛍光体保護層９を、熱ＣＶＤ法により厚さ５０μｍ形成する。更に蛍光体保護層９上にＡｌ：４０μｍからなる反射層１０を設け、更にＣＶＤ法により形成されたポリパラキシリレン製樹脂：５０μｍからなる反射層保護層１１を形成して、蛍光体保護部材１２を得た。そして保持基板である石英ガラス上から紫外線を照射して接着剤を分解して支持基板１５を剥離した。以上の工程によりシンチレータパネル１６が形成された。

次に、センサーパネル７の第２の保護層６上に厚さ２０μｍのホットメルト樹脂からなる接着剤１４を準備する。次に、シンチレータパネル１６が湾曲しないように保持し、シンチレータパネル７の蛍光体層８が形成された支持基板１５の第１表面と相対する第２の表面側を、センサーパネル７の光電変換素子部２が形成された側の表面と対向するように位置決めをしてセンサーパネル７上の接着剤１４の上に重ねる。次に、シンチレータパネル１６とセンサーパネル７を接着剤１４を介して重ねた状態で、真空プレス装置２０の加熱ステージ２３上にセットし、真空プレス装置２０内を７００ｍｍＨｇ程度に排気して接着剤１４とシンチレータパネル１６との間に存在する気泡を除去する。次にダイヤフラムゴムからなるプレス部材２１によって加圧圧力５ｋｇ／ｃｍ^２で加圧し、さらに加熱ステージ２３を１２０℃に加温して保持する。その後加温をとめて４０℃まで冷却し、接着剤１４が硬化した後に真空プレス装置２０から取り出す。さらに、センサーパネル７上の電極取り出し部４に、異方導電性接着剤（不図示）を介してフレキシブル回路基板（不図示）の端子部を熱圧着した。以上の工程によりセンサーパネル７とシンチレータパネル１６とが接着剤１４を介して貼り合わされた放射線検出装置が得られた。

以上のようにして作製した放射線検出装置を、６０℃、９０％の温度、湿度試験槽に１０００時間保存した。その結果、蛍光体層７の位置ずれ、各層間の剥離等の外観不良は発生しなかった。また、蛍光体層７の、水や溶剤に起因する腐食及び潮解による発光強度の劣化も全く認められず、高信頼性の放射線検出装置が得られた。

＜応用例＞
図６は、本発明による放射線検出装置を用いたＸ線診断システムへの応用例を示したものである。

Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータ（蛍光体）を上部に実装した放射線検出装置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。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信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理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表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録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。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により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、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる、放射線検出装置やシンチレータパネルに用いられるものである。

本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置の全体構成を示す模式的平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置の全体構成を示す模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置の周辺領域における拡大断面図である。 本発明の貼り合わせ工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置の全体構成を示す模式的断面図である。 本発明に係る放射線検出装置を用いた放射線検出システムを説明する図である。 従来の放射線検出装置を示す模式的断面図である。 従来の放射線検出装置を示す模式的断面図である。

符号の説明

１，１０１ 基板
２，１０２ 光電変換素子部
３，１０３ 配線部
４，１０４ 電極取り出し部
５，１０５ 第１の保護層（パッシベーション膜）
６ 第２の保護膜（平坦化膜）
７，１０６ センサーパネル
８，１０７ 蛍光体層
９，１０９ 蛍光体保護層
１０，１１０ 反射層
１１，１１１ 反射層保護層
１２，１１２ 蛍光体保護部材
１３，１１３ 封止樹脂
１４， 接着剤
１５，１１５ 支持基板
１６，１１６ シンチレータパネル
１７，１１４ 蛍光体下地層
２０ 真空プレス装置
２１ プレス部材
２２ ヒータ
２３ 加熱ステージ

Claims (10)

1. 基板上に１次元又は２次元状に配置される複数の光電変換素子を有する光電変換部が形成された表面を有するセンサーパネルと、
   支持部材の第１表面上に配された、放射線を前記光電変換素子が感知可能な光に変換する蛍光体層を少なくとも有するシンチレータパネルと、
   を含む放射線検出装置において、
   前記シンチレータパネルと前記センサーパネルとが、前記第１表面に相対する前記支持部材の第２表面と前記センサーパネルの前記表面とが対向して貼り合わされて構成されることを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記シンチレータパネルは、少なくとも前記蛍光体層の表面及び側面と前記第１表面の一部を被覆する蛍光体保護層と、該蛍光体保護層に接して配された反射層と、を更に有することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記支持部材は、２０μｍから１９５μｍの厚さであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出装置。
4. 前記支持部材は、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、変性アクリル樹脂からなる群の中の物質を含む材料からなる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。
5. 前記蛍光体層は、柱状結晶構造を有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。
6. 請求項１から５のいずれか１項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検出システム。
7. 支持部材の第１表面上に配された、放射線を前記光電変換素子が感知可能な光に変換する蛍光体層と、前記蛍光体層の表面及び側面と前記第１表面の一部を被覆する蛍光体保護層と、を有するシンチレータパネルにおいて、
   前記蛍光体保護層上に接して配された反射層と、を有することを特徴とするシンチレータパネル。
8. 前記支持部材の厚さは、２０μｍから１９５μｍの厚さであることを特徴とする請求項７に記載のシンチレータパネル。
9. 前記支持部材は、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、変性アクリル樹脂からなる群の中の物質を含む材料からなるを特徴とする請求項７または８に記載のシンチレータパネル。
10. 前記蛍光体層は、柱状結晶構造を有することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のシンチレータパネル。

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