JP2011257143A - シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 製造時における特性の変更が容易なシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供する。
【解決手段】
本発明に係るシンチレータパネル１は、本発明に係るシンチレータパネル１は、放射線の入射面３ａを有するシンチレータ３と、シンチレータ３に対して入射面３ａの反対側に配置され、シンチレータ３で生じた光を伝播させるＦＯＰ２と、シンチレータ３に対して入射面３ａ側に色材を含む樹脂により形成され、シンチレータ３で生じた光の吸収及び反射の少なくとも一方を行う樹脂層５と、を備える。本発明に係るシンチレータパネル１によれば、樹脂層５を構成する色材を変えることで、樹脂層５における光の反射率や吸収率を変更することができるので、色材の変更によるシンチレータパネル１の特性の容易な変更が実現される。このことは、特性の異なるシンチレータパネルを新たに製造する際に生じるコストを大きく低減させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線の検出に利用されるシンチレータパネル及び放射線イメージセンサに関する。

従来、放射線の検出に利用されるシンチレータパネルとして、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１には、光を透過するファイバオプティックスプレートと、ファイバオプティックスプレートの上に形成されたシンチレータと、このシンチレータを覆う第１のポリパラキシリレン膜と、第１のポリパラキシリレン膜上に形成されたＡｌ（アルミニウム）膜と、Ａｌ膜上に形成された第２のポリパラキシリレン膜と、を備えたシンチレータパネルが開示されている。

特開２００５−３３８０６７号公報 特公平５―３９５５８号公報 特開２００４−２３９７１３号公報 特開２０００−９８４７号公報 特許４１５６７０９号公報 国際公開第９９／６６３４６号 特開平９−２９７１８１号公報 特開昭５５−１６３５００号公報 特開昭５６−１２６００号公報

しかしながら、上述したようなシンチレータパネルにおいては、その構成上、製造時に光出力や解像度等の特性を変更することが容易ではないという問題があった。このため、顧客の要望に応じた特性のシンチレータパネルを新たに設計する際には多大なコストが生じる。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造時における特性の変更が容易なシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るシンチレータパネルは、放射線の入射面を有するシンチレータと、シンチレータに対して入射面の反対側に配置され、シンチレータで生じた光を伝播させるファイバオプティックスプレートと、シンチレータに対して入射面側に色材を含む樹脂により形成され、シンチレータで生じた光の吸収及び反射の少なくとも一方を行う樹脂層と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るシンチレータパネルによれば、樹脂層を構成する色材を変えることで、樹脂層における光の反射率や吸収率を変更することができるので、製造時に色材を変更することでシンチレータパネルの特性の容易な変更が実現される。このことは、特性の異なるシンチレータパネルを新たに製造する際に生じるコストを大きく低減させる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、シンチレータと樹脂層との間に形成された第１の有機膜を更に備えることが好ましい。
このような構成によれば、樹脂層に水分が浸入したとしても第１の有機膜が防湿性保護膜として機能することによってシンチレータに水分が浸入することを抑制できるので、水分の浸入によるシンチレータの性能劣化を避けることができる。このことは、シンチレータパネルの高寿命化に寄与する。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、樹脂層に対してシンチレータの反対側に形成された第２の有機膜を更に備えることが好ましい。
このような構成によれば、第２の有機膜により樹脂層の剥がれ防止を図ることができる。また、防湿性保護膜として機能することによって外部からシンチレータや樹脂層に水分が浸入することを抑制できるので、水分の浸入によるシンチレータや樹脂層の性能劣化が回避され、シンチレータパネルの高寿命化を図ることができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、シンチレータと樹脂層との間に形成された第１の有機膜と、樹脂層上に形成された第２の有機膜と、を更に備え、樹脂層は、樹脂層の外周縁の外側において第１の有機膜と第２の有機膜とが密着していることが好ましい。
このような構成によれば、第１及び第２の有機膜によって樹脂層を外気から遮断することが可能になるので、樹脂層に水分が浸入することを防止することができる。これにより、水分浸入による樹脂層の性能劣化が避けることができるので、シンチレータパネルの高寿命化を図ることができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、第１の有機膜の膜厚は、第２の有機膜の膜厚より薄いことが好ましい。
この場合、第１の有機膜の膜厚を薄くすることで、シンチレータで生じた光が第１の有機膜内で散乱し、これらの散乱光がシンチレータパネルから出力されることを抑制することができる。従って、このシンチレータパネルによれば、散乱光がシンチレータパネルから出力されることを抑制できるので、シンチレータパネルの性能向上を図ることができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、第１の有機膜の膜厚は、単分子膜レベルの０．０５μｍ〜５μｍであり、第２の有機膜の膜厚は、７μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。より好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、第１の有機膜の外周縁は、ファイバオプティックスプレートの側面に至っていることが好ましい。
この場合、第１の有機膜によってファイバオプティックスプレート上のシンチレータの側面が覆われるので、外部からシンチレータに水分が浸入することを好適に抑制でき、シンチレータパネルの更なる高寿命化を図ることができる。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、樹脂層の外周縁は、入射面の外縁と一致していることが好ましい。
この場合、樹脂層の外周縁はシンチレータの入射面から突出しないので、入射面から突出した樹脂層により第１の有機膜と第２の有機膜との密着可能な領域が狭められることを避けることができる。これにより、第１及び第２の有機膜の密着可能な領域を十分に確保することができるので、信頼性の高い樹脂層の保護が実現される。

本発明に係るシンチレータパネルにおいては、樹脂層の外周縁は、シンチレータのうち入射面と略直交する面に位置することが好ましい。
この場合、樹脂層はシンチレータの入射面と略直交する面まで回り込んで形成されるので、シンチレータ内で生じた光が当該略直交する面に向かったとしても樹脂層による反射や吸収を行うことが可能になる。また、樹脂層の外周縁はファイバオプティックスプレートまで至っていないので、ファイバオプティックスプレートの外周において第１の有機膜と第２の有機膜とが密着する領域を確保することができ、信頼性の高い樹脂層の保護が実現される。

上記目的を達成するために、本発明に係る放射線イメージセンサは、放射線の入射面を有するシンチレータと、シンチレータに対して入射面の反対側に配置され、シンチレータで生じた光を撮像する撮像素子と、シンチレータに対して入射面側に色材を含む樹脂により形成され、シンチレータで生じた光の吸収及び反射の少なくとも一方を行う樹脂層と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る放射線イメージセンサによれば、樹脂層を構成する色材を変えることで、樹脂層における光の反射率や吸収率を変更することができるので、製造時に色材を変更することで放射線イメージセンサの特性の容易な変更が実現される。このことは、特性の異なる放射線イメージセンサを新たに製造する際に生じるコストを大きく低減させる。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、シンチレータと樹脂層との間に形成された第１の有機膜を更に備えることが好ましい。
このような構成によれば、樹脂層に水分が浸入したとしても第１の有機膜が防湿性保護膜として機能することによってシンチレータに水分が浸入することを抑制できるので、水分の浸入によるシンチレータの性能劣化を避けることができる。このことは、放射線イメージセンサの高寿命化に寄与する。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、樹脂層に対してシンチレータの反対側に形成された第２の有機膜を更に備えることが好ましい。
このような構成によれば、第２の有機膜により樹脂層の剥がれ防止を図ることができる。また、防湿性保護膜として機能することによって外部からシンチレータや樹脂層に水分が浸入することを抑制できるので、水分の浸入によるシンチレータや樹脂層の性能劣化が回避され、放射線イメージセンサの高寿命化を図ることができる。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、シンチレータと樹脂層との間に形成された第１の有機膜と、樹脂層に対してシンチレータの反対側に形成された第２の有機膜と、を更に備え、樹脂層の外周縁の外側において第１の有機膜と第２の有機膜とが密着していることが好ましい。
このような構成によれば、第１及び第２の有機膜によって樹脂層を外気から遮断することが可能になるので、樹脂層に水分が浸入することを防止することができる。これにより、水分浸入による樹脂層の性能劣化が避けることができるので、放射線イメージセンサの高寿命化を図ることができる。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、第１の有機膜の膜厚は、第２の有機膜の膜厚より薄いことが好ましい。
この場合、第１の有機膜の膜厚を薄くすることで、シンチレータで生じた光が第１の有機膜内で散乱し、これらの散乱光が放射線イメージセンサで検出されることを抑制することができる。従って、この放射線イメージセンサによれば、第１の有機膜内で散乱した散乱光が検出されることを抑制できるので、放射線イメージセンサの性能向上を図ることができる。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、第１の有機膜の膜厚は、単分子膜レベルの０．０５μｍ〜５μｍであり、第２の有機膜の膜厚は、７μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。より好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、第１の有機膜の外周縁は、撮像素子の外面に至っていることが好ましい。
この場合、第１の有機膜によって撮像素子上のシンチレータの側面が覆われるので、外部からシンチレータに水分が浸入することを好適に抑制でき、放射線イメージセンサの更なる高寿命化を図ることができる。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、樹脂層の外周縁は、入射面の外縁と一致していることが好ましい。
この場合、樹脂層の外周縁はシンチレータの入射面から突出しないので、入射面から突出した樹脂層により第１の有機膜と第２の有機膜との密着可能な領域が狭められることを避けることができる。これにより、第１及び第２の有機膜の密着可能な領域を十分に確保することができるので、信頼性の高い樹脂層の保護が実現される。

本発明に係る放射線イメージセンサにおいては、樹脂層の外周縁は、シンチレータのうち入射面と略直交する面に位置することが好ましい。
この場合、樹脂層はシンチレータの入射面と略直交する面まで回り込んで形成されるので、シンチレータ内で生じた光が当該略直交する面に向かったとしても樹脂層による反射や吸収を行うことが可能になる。また、樹脂層の外周縁より第１の有機膜及び第２の有機膜の外周縁を突出させることで、第１の有機膜と第２の有機膜とが密着する領域を確保することができ、信頼性の高い樹脂層の保護が実現される。

本発明によれば、シンチレータパネル及び放射線イメージセンサの製造時における特性の変更を容易に実現することができる。

本発明に係るシンチレータパネル及び放射線イメージセンサの第１の実施形態を示す断面図である。 シンチレータパネルの解像度及び光出力と樹脂層の色との関係を示すグラフである。 本発明に係るシンチレータパネルの第２の実施形態を示す断面図である。 シンチレータパネルの光出力のライフ特性と樹脂層の色との関係を示すグラフである。 シンチレータパネルの解像度のライフ特性と樹脂層の色との関係を示すグラフである。 本発明に係るシンチレータパネルの第３の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るシンチレータパネルの第４の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る放射線イメージセンサの他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図における寸法、形状、大小関係は実際のものと必ずしも同一ではない。

［第１実施形態］
図１に示されるように、本実施形態のシンチレータパネル１は、Ｘ線等の放射線をシンチレーション光に変換するものであり、シンチレーション光を撮像可能な撮像素子７と共に放射線イメージセンサ１０を構成する。放射線イメージセンサ１０を構成する撮像素子７としては、薄膜トランジスタにフォトダイオードアレイを組み合わせたものやＣＣＤイメージセンサなどが採用される。

シンチレータパネル１は、ファイバオプティックスプレート（以下、ＦＯＰという）２、シンチレータ３、防湿性保護膜として機能する第１の有機膜４、樹脂層５、及び防湿性保護膜として機能する第２の有機膜６から構成されている。ＦＯＰ２は、多数の光ファイバを束ねて一体化させ、プレート状に形成したものである。ＦＯＰ２の一方の側の主面２ａ上には、シンチレータ３が形成されている。また、ＦＯＰ２の他方の側の主面２ｂには、撮像素子７が設けられている。ＦＯＰ２は、シンチレータ３側から主面２ａに入射した光を主面２ｂ側すなわち撮像素子７側に伝播する。

シンチレータ３は、Ｔｌ（タリウム）をドープしたＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の針状結晶からなる蛍光体であり、入射した放射線をシンチレーション光に変換する。シンチレータ３は、ＦＯＰ２の一方の側の主面２ａ上に形成されている。シンチレータ３のＦＯＰ２と反対の側には放射線の入射する入射面３ａが形成されている。また、シンチレータ３は、略直方体状をなしており、その側面３ｃは入射面３ａと直交している。

ＦＯＰ２及びシンチレータ３は、ポリパラキシリレン製の第１の有機膜４によって覆われている。第１の有機膜４は、シンチレータ３に対する水分の浸入を防ぐためのものである。第１の有機膜４は、シンチレータ３の入射面３ａ及び側面３ｃとＦＯＰ２のうち他方の側の主面２ｂ以外の部位とを覆っている。この第１の有機膜４の外周縁４ａは、ＦＯＰ２の側面２ｃに至っている。第１の有機膜４の外周縁４ａは、ＦＯＰ２の主面２ｂと同一の平面内に位置している。

第１の有機膜の膜厚は、０．０５μｍ〜５μｍであることが好ましい。第１の有機膜の膜厚が０．０５μｍ未満になると、樹脂層５を形成する面の均一性を保つことが難しくなる。また、第１の有機膜の膜厚が５μｍを超えると、シンチレーション光が第１の有機膜を通過する際に散乱等が生じやすくなり、シンチレータパネル１の性能低下を招く可能性が高くなる。

樹脂層５は、シンチレータ３で生じるシンチレーション光を吸収する光吸収層やシンチレーション光を反射する光反射層として機能するものである。樹脂層５は、第１の有機膜４上でシンチレータ３の入射面３ａを覆うように形成されている。樹脂層５は、シンチレータ３の入射面３ａを超えて側面３ｃに回り込むように形成されており、その外周縁５ａはシンチレータ３の側面３ｃに位置している。また、樹脂層５は、色材を含む樹脂から形成されており、樹脂層５の色は色材の種類により決定される。この色材の種類を変えることで、樹脂層５の色すなわち樹脂層５の光の吸収率及び反射率を変更することができる。

樹脂層５上には、樹脂層５を保護するための第２の有機膜６が形成されている。第２の有機膜６は、第１の有機膜４と同じポリパラキシリレン膜であり、樹脂層５及び第１の有機膜４の外側を覆っている。この第２の有機膜６の外周縁６ａは、ＦＯＰ２の側面２ｃに至っている。第２の有機膜６の外周縁６ａは、ＦＯＰ２の主面２ｂと同一の平面内に位置している。

第２の有機膜６の膜厚は、第１の有機膜４の膜厚より厚く形成されている。第２の有機膜の膜厚は、７μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。より好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。第２の有機膜６の膜厚が７μｍ未満になると、シンチレータパネル１の耐湿性の確保が難しくなる。第２の有機膜６の膜厚はＸ線透過率を低下させなければ特に膜厚は限定されないが、製造や使用の観点から２０００μｍが上限である。そして、耐湿性の向上、Ｘ線透過率、製造の点から１０μｍ〜３０μｍがより好ましい。尚、第２の有機膜が主として防湿性保護膜として機能するので、第１の有機膜にピンホール等が存在していても全体として均一な膜が形成されていれば良く、第１の有機膜にピンホール等が存在していても第２の有機膜との相乗効果により有機膜が１層だけのものに比べて防湿性が向上する。

第２の有機膜６と第１の有機膜４とは、樹脂層５を挟み込んでおり、樹脂層５の外周縁５ａの外側において互いに密着している。換言すると、第２の有機膜６と第１の有機膜４とは、樹脂層５を外気と遮断して密封状態にしている。なお、ＦＯＰ２のうち他方の側の主面２ｂのみは、第１の有機膜４や第２の有機膜６に覆われず外部に露出している。

以上の構成を備える第１の実施形態に係るシンチレータパネル１では、パネル上方からＸ線等の放射線が照射されると、シンチレータ３内で放射線がシンチレーション光に変換され、発生したシンチレーション光がＦＯＰ２の主面２ａに入射する。主面２ａに入射した光はＦＯＰ２内を伝播して他方の側の主面２ｂから出射される。そして、他方の側の主面２ｂから出射された光が撮像素子７によって撮像されることにより放射線イメージセンサ１０における放射線検出が行われる。

また、シンチレータパネル１の樹脂層５は、シンチレータ３で発生したシンチレーション光のうち樹脂層５側（ＦＯＰ２と反対側）に進行する光の吸収や反射を行う。この樹脂層５がシンチレーション光を吸収することで、シンチレーション光におけるクロストーク成分が減少し、放射線イメージセンサで得られる放射線イメージの解像度を向上させることができる。また、樹脂層５がシンチレーション光をＦＯＰ２側に反射することで、ＦＯＰ２から外部へ出射される光出力を増大させることができる。

次に、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１の製造方法について図１を参照して説明する。

まずＦＯＰ２を１００度まで加熱する。そして、蒸着法によりＦＯＰ２の主面２ａ上にＴｌをドープしたＣｓＩの針状結晶を成長させ、シンチレータ３を形成する。

次に、シンチレータ３が形成されたＦＯＰ２をＣＶＤ［Chemical Vapor Deposition］装置の蒸着室に入れる。この蒸気室内では、ポリパラキシリレンの原料を昇華させて得た蒸気中にＦＯＰ２を露出させるＣＶＤ法により第１の有機膜４を成膜する。第１の有機膜４は、シンチレータ３とＦＯＰ２の側面２ｃ及び主面２ａとを覆うように形成される。

続いて、第１の有機膜４が形成されたＦＯＰ２上に特定色の色材を含む樹脂からなる塗料を塗装することで樹脂層５が形成される。このような塗料としては、有機溶剤等にバインダーとなる樹脂を溶かし込み、着色成分となる色材として顔料を混ぜた一般的なものが利用できる。また、塗料の種類についても、エナメル塗料、ラッカー塗料、ウレタン塗料などの様々な種類のものが利用できる。塗料の塗装方法としては、塗料を霧状に吹き付けるスプレー塗装や刷毛塗り、ディップコート、スピンコートなどが用いられる。このとき、樹脂層５の形成に用いられる塗料の色（色材の色）を変えることで樹脂層５における光の吸収率及び反射率を変更することができる。

その後、樹脂層５が形成されたＦＯＰ２を再びＣＶＤ装置の蒸着室に入れ、第１の有機膜４と同様にＣＶＤ法により第２の有機膜６を成膜する。第２の有機膜６は、樹脂層５及び第１の有機膜４を覆うように形成される。この工程により、樹脂層５は第１の有機膜４と第２の有機膜６とによって挟み込まれ密封状態になる。以上の工程を行うことで第１の実施形態に係るシンチレータパネル１が製造される。

続いて、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１の光出力及び解像度と樹脂層５の色との関係について説明する。本発明者らは、樹脂層５の色が異なる複数のシンチレータパネル１に対してＸ線照射を行い、光出力及び解像度を測定した。測定時におけるＸ線照射条件は次の通りである。

（Ａ）Ｘ線管電圧：３０ｋｖ
（Ｂ）Ｘ線管電流：１．５ｍＡ
（Ｃ）アルミニウムフィルターの厚さ：０．３ｍｍ

以上の条件によるシンチレータパネル１の光出力及び解像度の測定結果を図２に示す。図２の横軸は解像度であり、縦軸は光出力である。シンチレータパネル１の解像度及び光出力について、シンチレータの放射線入射側にＡｌ（アルミニウム）の反射膜を形成して輝度特性を高くしたシンチレータパネル（以下「タイプＡ」、具体的には国際公報ＷＯ９９／６６３５０の図１に記載されたように、ＦＯＰ、シンチレータ、第１の保護膜、アルミニウム反射膜、第２の保護膜の順で構成されている）を基準として相対的に評価を行った。図２において、Ｘｗｈは白色塗料、Ｘｂｒは黒色塗料、Ｘｇｒａは灰色塗料、Ｘｇｒｅは緑色塗料、Ｘｒｅは赤色塗料、Ｘｂｌは青色塗料、Ｘｙｅは黄色塗料によりそれぞれ樹脂層５が形成されたシンチレータパネル１の特性を示している。Ｘｗｈ、Ｘｂｒ、Ｘｇｒａ、Ｘｇｒｅ、Ｘｒｅ、Ｘｂｌ、Ｘｙｅでは、第１の有機膜４の膜厚と第２の有機膜６の膜厚とを同じ値としている。
また、ＸｗｈＴは、第１の有機膜４の膜厚のみがＸｗｈと異なるシンチレータパネルの特性を示している。ＸｗｈＴにおける第１の有機膜４の膜厚は、Ｘｗｈにおける第１の有機膜４及び第２の有機膜６の膜厚の５分の１である。

また、図２において、Ｙ,Ｙ１,Ｙ２は第１の実施形態に係るシンチレータパネル１とは構成の異なる比較例である。Ｙは、ＦＯＰ２、シンチレータ３、及び第１の有機膜４のみから構成されたシンチレータパネルの特性を示している。Ｙ１は、上述したタイプＡの特性を示している。また、Ｙ２は、タイプＡと異なり反射膜を形成せずに解像度特性を高くしたシンチレータパネル（以下「タイプＢ」、具体的には、ＦＯＰ、シンチレータ、金属吸収膜、保護膜の順で構成されている）の特性を示している。

図２に示されるように、樹脂層５の色を変更することにより、様々な種類の光出力及び解像度を有するシンチレータパネル１を得られた。また、白色塗料を用いたシンチレータパネル１は他のシンチレータパネルと比べて光出力が高く解像度が低い特性を示し、黒色塗料を用いたシンチレータパネル１は他のシンチレータパネルと比べて光出力が低く解像度が高い特性を示した。

次に、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１の作用効果について説明する。

第１の実施形態に係るシンチレータパネル１によれば、樹脂層５を構成する色材を変えることで、樹脂層５における光の反射率や吸収率を変更することができるので、製造に用いる色材を変更することでシンチレータパネル１の特性の容易な変更が実現される。このことは特性の異なるシンチレータパネルを新たに製造する際に生じるコストを大きく低減させる。

また、このシンチレータパネル１によれば、第２の有機膜６によって樹脂層５の剥がれ防止を図ることができる。また、外部からシンチレータ３や樹脂層５に水分が浸入することを抑制できる。さらに、第１の有機膜４によって樹脂層５に水分が浸入したとしてもシンチレータ３に水分が浸入することを抑制できる。従って、このシンチレータパネル１によれば、水分の浸入によるシンチレータ３や樹脂層５の性能劣化を避けることができるので、シンチレータパネル１の高寿命化を図ることができる。

さらに、このシンチレータパネル１によれば、第１の有機膜４及び第２の有機膜６の二重の保護膜を備えることにより、シンチレータパネル１の耐湿性の向上すなわち高寿命化を図ることができる。しかも、二重の保護膜４，６を備えることにより、第１の有機膜４のみを備える場合と比べて、防湿性を確保しつつ第１の有機膜４の薄型化が可能になる。これにより、第１の有機膜４の膜厚を薄くすることで、シンチレータ３で生じたシンチレーション光が第１の有機膜４内で散乱し、これらの散乱光がシンチレータパネル１から出力されることを抑制することができる。従って、このシンチレータパネル１によれば、防湿性を確保しつつ散乱光が出力されることを抑制できるので、シンチレータパネル１の性能向上を図ることができる。

また、このシンチレータパネル１によれば、第１の有機膜４の外周縁は、ＦＯＰ２の側面２ｃに至っているため、シンチレータ３の側面３ｃも第１の有機膜４によって覆われ、外部からシンチレータ３に水分が浸入することを好適に抑制できる。しかも、第１の有機膜４と第２の有機膜６とが樹脂層５の外周縁５ａの外側において互いに密着することで、樹脂層５を外気から遮断して密封状態にしているので、樹脂層５に水分が浸入することを確実に防止することができる。さらに、樹脂層５はシンチレータ３の入射面３ａと略直交する側面３ｃまで回り込んで形成されるので、シンチレータ３内で生じた光が側面３ｃに向かったとしても樹脂層５による反射や吸収を行うことが可能になる。また、樹脂層５の外周縁５ａはシンチレータ３の側面３ｃに位置しており、ＦＯＰ２の側面２ｃには至らないので、ＦＯＰ２の側面２ｃにおいて第１の有機膜４と第２の有機膜６とが密着する領域を確保することができ、信頼性の高い樹脂層５の保護が実現される。このことは、シンチレータパネル１の高寿命化に寄与する。

［第２実施形態］
図３に示されるように、第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１は、樹脂層１２の形状が第１の実施形態に係るシンチレータパネル１と相違する。すなわち、樹脂層１２は、シンチレータ３を覆うだけではなく、第１の有機膜４に沿ってＦＯＰ２の側面２ｃまで覆うように形成されている。また、樹脂層１２が第１の有機膜４及び第２の有機膜６によって密封されておらず、その外周縁１２ａは外部に露出している。

このように構成されたシンチレータパネル１１では、樹脂層１２に対する水分の浸入が生じるおそれがあることを除いて、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１と同様の効果を得ることができる。このようなシンチレータパネル１１においては、樹脂層１２に対する水分の浸入を防ぐため、塗料に含まれる樹脂を吸湿性の低いフッ素樹脂やシリコン樹脂などに変更するなどの対策を行うことが好ましい。

ここで、以上説明した第１の実施形態及び第２の実施形態に係るシンチレータパネルのライフ特性（高温・高湿度環境に対する耐性）と樹脂層の色との関係について説明する。本発明者らは、試験対象となるシンチレータパネルを温度５０度、湿度９０％の環境下に置き、時間経過に伴う光出力及び解像度の変化を測定した。測定結果を図４及び図５に示す。図４は、シンチレータパネルの光出力のライフ特性と樹脂層の色との関係を示すグラフである。図５は、シンチレータパネルの解像度のライフ特性と樹脂層の色との関係を示すグラフである。なお、図４及び図５では、光出力及び解像度を試験開始前の初期値を１００とした相対値で表す。

図４及び図５において、Ｘｗｈ１は白色塗料により樹脂層５を形成した第１の実施形態に係るシンチレータパネル１の特性を示し、Ｘｗｈ２は白色塗料により樹脂層１２を形成した第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１の特性を示している。また、Ｘｂｒ１は黒色塗料により樹脂層５を形成した第１の実施形態に係るシンチレータパネル１の特性を示し、Ｘｂｒ２は黒色塗料により樹脂層１２を形成した第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１の特性を示している。Ｘｂｒ３は、黒色塗料により樹脂層５を形成した第１の実施形態に係るシンチレータパネル１について更にポリパラキシリレンの保護膜を二重に形成したシンチレータパネルの特性を示している。同様に、Ｘｂｒ４は、黒色塗料により樹脂層１２を形成した第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１について更にポリパラキシリレンの保護膜を二重に形成したシンチレータパネルの特性を示している。また、Ｙ１は上述のタイプＡ、Ｙ２は上述のタイプＢである。それぞれ樹脂層の代わりにＡｌ膜を用いたシンチレータパネルの特性を示している。

図４に示されるように、光出力のライフ特性については、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１と第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１との間で著しい差はなかった。また、第１の実施形態及び第２の実施形態に係るシンチレータパネル共に白色塗料を用いた場合（Ｘｗｈ１、Ｘｗｈ２）よりも黒色塗料を用いた場合（Ｘｂｒ１、Ｘｂｒ２）の方が経過時間に伴う変化が大きく現れた。また、タイプＡ、タイプＢのシンチレータパネルの特性Ｙ１,Ｙ２を除き、各シンチレータパネルの光出力は経過時間と共にやや増加傾向にあった。

図５に示されるように、解像度のライフ特性については、白色塗料を用いた場合、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１（Ｘｗｈ１）よりも第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１（Ｘｗｈ２）の方が低く、Ｘｗｈ２は経過時間に伴って大きく解像度が低下した。一方、黒色塗料を用いた場合においては第１の実施形態に係るシンチレータパネル１及び第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１の間で著しい差はなかった。また、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１においては、白色塗料を用いた場合（Ｘｗｈ１）よりも黒色塗料を用いた場合（Ｘｂｒ１）の方がより早く解像度の低下が生じた。第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１においては、第１の実施形態と異なり、黒色塗料を用いた場合（Ｘｂｒ２）よりも白色塗料を用いた場合（Ｘｗｈ２）の方がより早く解像度の低下が生じた。

また、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１においては、保護膜を追加しない場合（Ｘｂｒ１）よりも保護膜を追加した場合（Ｘｂｒ３）の方が解像度の低下が少なくライフ特性が向上した。一方、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１においては、保護膜を追加した場合（Ｘｂｒ２）よりも保護膜を追加しない場合（Ｘｂｒ４）の方が解像度の低下が少なかった。また、タイプＡ、タイプＢのシンチレータパネルの特性Ｙ１,Ｙ２と比較すると、本発明に係るシンチレータパネルはいずれも高い解像度のライフ特性が得られた。

以上説明した第１の実施形態及び第２の実施形態に係るシンチレータパネルでは、金属膜（金属反射膜や金属吸収膜）ではなく塗料（色材を含む樹脂）から形成される樹脂層を光吸収層や光反射層として採用している。このため、シンチレータ３を構成するＣｓＩとＡｌとの反応によりシンチレータパネルの性能劣化を招く事態を避けることができ、これによってシンチレータパネル１の高寿命化を図ることができる。

［第３実施形態］
図６に示されるように、第３の実施形態に係るシンチレータパネル２１は、第１の有機膜４を備えず樹脂層２２がシンチレータ３に対して直接形成されている点が第１の実施形態に係るシンチレータパネル１と相違する。すなわち、樹脂層２２は、シンチレータ３の入射面３ａ及び側面３ｃに特定色の塗料を直接塗装することで形成され、シンチレータ３及びＦＯＰ２を覆う保護膜は第２の有機膜６のみとなる。

このように構成された第３の実施形態に係るシンチレータパネル２１によっても、第１の実施形態に係るシンチレータパネル１と同様の作用効果が奏される。また、第１の有機膜４を形成する工程が不要となるため、製造時間の短縮及び製造コストの低下を図ることができる。

［第４実施形態］
図７に示されるように、第４の実施形態に係るシンチレータパネル３１は、第１の有機膜４を備えず樹脂層３２がシンチレータ３上に直接形成されている点が第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１と相違する。すなわち、樹脂層３２は、シンチレータ３上に特定色の塗料を直接塗装することにより形成され、シンチレータ３を覆う保護膜は第２の有機膜６のみとなる。また、第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１と同様に、樹脂層３２の外周縁３２ａが外部に露出している。

このように構成された第４の実施形態に係るシンチレータパネル３１によっても、第２の実施形態に係るシンチレータパネル１１と同様の作用効果が奏される。また、第３の実施形態に係るシンチレータパネル２１と同様に、第１の有機膜４の形成工程が不要となるため、製造時間の短縮及び製造コストの低下を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

図８は、他の実施形態に係る放射線イメージセンサ２０を示す断面図である。図８に示す放射線イメージセンサ２０は、第１の実施形態に係る放射線イメージセンサ１０と比べて、ＦＯＰ２を備えない点が主に相違する。すなわち、放射線イメージセンサ２０では、ＦＯＰ２の主面２ａに代えて撮像素子７の受光面（外面）７ａ上にシンチレータ３が蒸着形成されている。なお、撮像素子７の受光面７ａとシンチレータ３との間には、窒化シリコンや酸化シリコンからなるパッシベーション膜が形成されていても良い。

シンチレータ３は、防湿性保護膜として機能する第１の有機膜４によって覆われている。この第１の有機膜４は、第１の実施形態と形状のみ異なっている。第１の有機膜４は、シンチレータ３の入射面３ａ及び側面３ｃを覆っている。第１の有機膜４の外周側は、撮像素子７の受光面７ａに沿ってシンチレータ３の側方に屈曲している。第１の有機膜４の外周縁４ａは、撮像素子７の受光面７ａに位置している。なお、撮像素子７のうち第１の有機膜４に覆われていない外周部分には、外部と電気接続するためのボンディングパッドが形成されている。

第１の有機膜４上には、樹脂層５が形成されている。樹脂層５も第１の実施形態と比べて形状のみ異なっている。樹脂層５の外周側は、撮像素子７の受光面７ａに沿ってシンチレータ３の側方に屈曲している。樹脂層５の外周縁５ａは、第１の有機膜４の外周縁４ａと一致している。

樹脂層５上には、防湿性保護膜として機能する第２の有機膜６が形成されている。第２の有機膜６も第１の実施形態と比べて形状のみ異なっている。第２の有機膜６の外周側は、撮像素子７の受光面７ａに沿ってシンチレータ３の側方に屈曲している。第２の有機膜６の外周縁６ａは、第１の有機膜４の外周縁４ａ及び樹脂層５の外周縁５ａと一致している。

第１の有機膜４の外周縁４ａ、樹脂層５の外周縁５ａ、及び第２の有機膜６の外周縁６ａは、被覆樹脂８によって覆われている。被覆樹脂８には、例えばアクリル系の接着剤が用いられる。

以上の構成を備える放射線イメージセンサ２０では、パネル上方からＸ線等の放射線が照射されると、シンチレータ３内で放射線がシンチレーション光に変換され、発生したシンチレーション光が撮像素子７の受光面７ａに入射する。また、シンチレーション光のうちシンチレータ３の入射面３ａ側に進んだ光は、第１の有機膜４を通り抜けて樹脂層５に到達する。樹脂層５では、シンチレーション光の吸収又は反射が行われる。樹脂層５で反射したシンチレーション光は、第１の有機膜４及びシンチレータ３を通り抜けて撮像素子７の受光面７ａに入射する。放射線イメージセンサ２０は、撮像素子７の撮像したシンチレーション光に基づいて放射線の検出を行う。

以上説明した放射線イメージセンサ２０によれば、第１の実施形態に係る放射線イメージセンサ１０とほぼ同様の作用効果が奏される。すなわち、この放射線イメージセンサ２０によれば、樹脂層５を構成する色材を変えることで、樹脂層５における光の反射率や吸収率を変更することができるので、製造に用いる色材を変更することで放射線イメージセンサ２０の特性の容易な変更が実現される。このことは特性の異なる放射線イメージセンサ２０を新たに製造する際に生じるコストを大きく低減させる。

また、この放射線イメージセンサ２０によれば、第２の有機膜６によって樹脂層５の剥がれ防止を図ることができる。また、外部からシンチレータ３や樹脂層５に水分が浸入することを抑制できる。さらに、第１の有機膜４によって樹脂層５に水分が浸入したとしてもシンチレータ３に水分が浸入することを抑制できる。従って、この放射線イメージセンサ２０によれば、水分の浸入によるシンチレータ３や樹脂層５の性能劣化を避けることができるので、放射線イメージセンサ２０の高寿命化を図ることができる。

さらに、この放射線イメージセンサ２０によれば、第１の有機膜４及び第２の有機膜６の二重の保護膜を備えることにより、放射線イメージセンサ２０の耐湿性の向上すなわち高寿命化を図ることができる。しかも、二重の保護膜４，６を備えることにより、第１の有機膜４のみを備える場合と比べて、防湿性を確保しつつ第１の有機膜４の薄型化が可能になる。これにより、第１の有機膜４の膜厚を薄くすることで、シンチレータ３で生じたシンチレーション光が第１の有機膜４内で散乱し、これらの散乱光が放射線イメージセンサ２０で検出されることを抑制することができる。従って、この放射線イメージセンサ２０によれば、防湿性を確保しつつ、第１の有機膜４内で散乱した散乱光が検出されることを抑制できるので、放射線イメージセンサ２０の性能向上を図ることができる。

また、この放射線イメージセンサ２０によれば、第１の有機膜４の外周縁は、撮像素子７の受光面７ａに至っているため、シンチレータ３の側面３ｃが第１の有機膜４によって確実に覆われ、外部からシンチレータ３に水分が浸入することを好適に抑制できる。しかも、第１の有機膜４と第２の有機膜６とが樹脂層５の外周縁５ａの外側において互いに密着することで、樹脂層５を外気から遮断して密封状態にしているので、樹脂層５に水分が浸入することを確実に防止することができる。さらに、樹脂層５はシンチレータ３の入射面３ａと略直交する側面３ｃまで回り込んで形成されるので、シンチレータ３内で生じた光が側面３ｃに向かったとしても樹脂層５による反射や吸収を行うことが可能になる。また、この放射線イメージセンサ２０によれば、ＦＯＰ２を備えないため、第１の実施形態に係る放射線イメージセンサ１０と比べて部品点数の削減及び装置の小型化を図ることができる。

なお、この放射線イメージセンサ２０において、樹脂層５の外周縁５ａはシンチレータ３の側面３ｃに位置していても良い。すなわち、樹脂層５の外周縁５ａは、第１の有機膜４の外周縁４ａ及び第２の有機膜６の外周縁６ａに至らず、第１の有機膜４を挟んでシンチレータ３の側面３ｃ上に形成されていても良い（図１参照）。この場合、第１の有機膜４及び第２の有機膜６は、樹脂層５の外側において互いに密着する領域を確保することができるので、樹脂層５が２つの保護膜４，６で確実に密封され、信頼性の高い樹脂層５の保護が実現される。

また、上述した放射線イメージセンサ２０や各実施形態に係るシンチレータパネルにおいて、樹脂層５の外周縁５ａがシンチレータ３の入射面３ａの外縁３ｂと一致している態様であってもよい。この場合、樹脂層５はシンチレータ３の入射面３ａのみを覆い、樹脂層５の外周縁５ａはシンチレータ３の入射面３ａから突出しないので、入射面３ａから突出した樹脂層５により第１の有機膜４と第２の有機膜６との密着可能な領域が狭められることを避けることができる。これにより、第１の有機膜４及び第２の有機膜６の密着可能な領域を十分に確保することができるので、信頼性の高い樹脂層５の保護が実現される。

また、シンチレータ３としては、ＴｌをドープしたＣｓＩの他、Ｎａ（ナトリウム）をドープしたＣｓＩ、ＴｌをドープしたＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）をドープしたＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、ＴｌをドープしたＫＩ（ヨウ化カリウム）等を利用することができる。

更に、第１の有機膜４及び第２の有機膜６としては、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン等のキシリレン系の膜を利用することができる。

１，１１，２１，３１…シンチレータパネル、２…ＦＯＰ、３…シンチレータ、３ａ…入射面、３ｂ…外縁、３ｃ…側面、４…第１の有機膜、４ａ…外周縁、５,１２,２２,３２…樹脂層、５ａ,１２ａ,２２ａ,３２ａ…外周縁、６…第２の有機膜、６ａ…外周縁、７…撮像素子、７ａ…受光面（外面）、８…被覆樹脂、１０，２０…放射線イメージセンサ。

Claims (20)

1. 放射線の入射面を有するシンチレータと、
   前記シンチレータに対して前記入射面の反対側に配置され、前記シンチレータで生じた光を伝播させるファイバオプティックスプレートと、
   前記シンチレータに対して前記入射面側に色材を含む樹脂により形成され、前記シンチレータで生じた光の吸収及び反射の少なくとも一方を行う樹脂層と、
   を備えることを特徴とするシンチレータパネル。
2. 前記シンチレータと前記樹脂層との間に形成された第１の有機膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータパネル。
3. 前記樹脂層に対して前記シンチレータの反対側に形成された第２の有機膜を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシンチレータパネル。
4. 前記シンチレータと前記樹脂層との間に形成された第１の有機膜と、
   前記樹脂層に対して前記シンチレータの反対側に形成された第２の有機膜と、を更に備え、
   前記樹脂層の外周縁の外側において前記第１の有機膜と前記第２の有機膜とが密着していることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータパネル。
5. 前記第１の有機膜の膜厚は、前記第２の有機膜の膜厚より薄いことを特徴とする請求項４に記載のシンチレータパネル。
6. 前記第１の有機膜の膜厚は、０．０５μｍ〜５μｍであり、
   前記第２の有機膜の膜厚は、７μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする請求項５に記載のシンチレータパネル。
7. 前記第２の有機膜の膜厚は、１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項６に記載のシンチレータパネル。
8. 前記第１の有機膜の外周縁は、前記ファイバオプティックスプレートの側面に至っていることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載のシンチレータパネル。
9. 前記樹脂層の外周縁は、前記入射面の外縁と一致していることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のシンチレータパネル。
10. 前記樹脂層の外周縁は、前記シンチレータのうち前記入射面と略直交する面に位置することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のシンチレータパネル。
11. 放射線の入射面を有するシンチレータと、
    前記シンチレータに対して前記入射面の反対側に配置され、前記シンチレータで生じた光を撮像する撮像素子と、
    前記シンチレータに対して前記入射面側に色材を含む樹脂により形成され、前記シンチレータで生じた光の吸収及び反射の少なくとも一方を行う樹脂層と、
    を備えることを特徴とする放射線イメージセンサ。
12. 前記シンチレータと前記樹脂層との間に形成された第１の有機膜を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の放射線イメージセンサ。
13. 前記樹脂層に対して前記シンチレータの反対側に形成された第２の有機膜を更に備えることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の放射線イメージセンサ。
14. 前記シンチレータと前記樹脂層との間に形成された第１の有機膜と、
    前記樹脂層に対して前記シンチレータの反対側に形成された第２の有機膜と、を更に備え、
    前記樹脂層の外周縁の外側において前記第１の有機膜と前記第２の有機膜とが密着していることを特徴とする請求項１１に記載の放射線イメージセンサ。
15. 前記第１の有機膜の膜厚は、前記第２の有機膜の膜厚より薄いことを特徴とする請求項１４に記載の放射線イメージセンサ。
16. 前記第１の有機膜の膜厚は、０．０５μｍ〜５μｍであり、
    前記第２の有機膜の膜厚は、７μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする請求項１５に記載の放射線イメージセンサ。
17. 前記第２の有機膜の膜厚は、１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１６に記載の放射線イメージセンサ。
18. 前記第１の有機膜の外周縁は、前記撮像素子の外面に至っていることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか一項に記載の放射線イメージセンサ。
19. 前記樹脂層の外周縁は、前記入射面の外縁と一致していることを特徴とする請求項１１〜１８の何れか一項に記載の放射線イメージセンサ。
20. 前記樹脂層の外周縁は、前記シンチレータのうち前記入射面と略直交する面に位置することを特徴とする請求項１１〜１８の何れか一項に記載の放射線イメージセンサ。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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