JP2011258849A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光電変換素子とシンチレータとの間に設けられる保護層による光電変換素子の量子効率の低下の度合を低減し、かつ、光電変換素子等が腐食することを的確に防止することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置1は、入射した放射線を光に変換するシンチレータ4が一方の面5aに形成された第一の基板5と、シンチレータ4により変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子14が一方の面3aに形成された第二の基板3とを備え、第二の基板3の、光電変換素子14が設けられた側の面3a上には、第一の基板5の面5a上に形成されたシンチレータ14と接触する保護層20が形成されており、保護層20は、光電変換素子14のシンチレータ4に対向する受光面14a上の部分では、シンチレータ4から離間する状態で凹部20aが形成されている。
【選択図】図10
【解決手段】放射線画像撮影装置1は、入射した放射線を光に変換するシンチレータ4が一方の面5aに形成された第一の基板5と、シンチレータ4により変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子14が一方の面3aに形成された第二の基板3とを備え、第二の基板3の、光電変換素子14が設けられた側の面3a上には、第一の基板5の面5a上に形成されたシンチレータ14と接触する保護層20が形成されており、保護層20は、光電変換素子14のシンチレータ4に対向する受光面14a上の部分では、シンチレータ4から離間する状態で凹部20aが形成されている。
【選択図】図10
Description
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、シンチレータと光電変換素子との間に保護層が形成される放射線画像撮影装置に関する。
照射されたX線等の放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の光に変換した後、変換された光により光電変換素子で電荷を発生させて光電変換素子内に蓄積し、後の読み出し処理で、当該電荷を取り出して電気信号として検出する放射線画像撮影装置(FPD(Flat Panel Detector)ともいう。)が種々開発されている。
これらの放射線画像撮影装置100では、通常、図17に示すように、基板101上に形成されたフォトダイオード等の光電変換素子102の上方すなわち放射線の入射側にシンチレータ103が設けられるが、その際、基板101上の光電変換素子102等の上に透明な樹脂等を塗布して保護層(平坦化層等ともいう。)104が形成され、その上にシンチレータ103が密着される構造とされる場合がある(例えば特許文献1〜3等参照)。
しかし、このように、光電変換素子102とシンチレータ103との間に保護層104を設けると、保護層104を形成する樹脂等により、放射線の照射を受けたシンチレータ103から出力される光が一部吸収されてしまう。
例えば、保護層104が有機化合物で形成されている場合、有機化合物は一般に450nm〜500nm以下の波長領域の光を吸収するものが多いため、シンチレータ103から出力された光のうちその波長領域の光が保護層104で吸収されてしまい、光電変換素子102の量子効率(外部量子効率)がその分低下してしまうという問題があった。
そこで、特許文献4では、例えば図18に示すように、光電変換素子201が設けられた側の基板202の面202a上に、シンチレータ203と接触する保護層204が形成されているが、光電変換素子201のシンチレータ203に対向する受光面201a上の、受光面201aとシンチレータ203との間の部分に保護層204が介在しない空洞Cが設けた放射線画像撮影装置200が提案されている。
そして、このように構成すれば、シンチレータ203から出力された光を光電変換素子201に直接到達させることが可能となるため、保護層204により光が吸収されて光電変換素子201の量子効率の低下を的確に防止することが可能となり、放射線画像撮影装置200の放射線感度を良好に向上させることが可能となることが分かっている。
しかしながら、上記のように、光電変換素子の受光面側に保護層を介在させずに、光電変換素子の受光面がいわば剥き出しの状態になっていると、例えば、空洞Cに湿気を含む空気が入り込み、ハロゲン化物を含有する材料で形成されたシンチレータの蛍光体が潮解してハロゲンを含む成分が溶け出し、溶け出した成分が光電変換素子の受光面に接触して、受光面が腐食されて破壊される等して、光電変換素子が正常に機能しなくなる可能性があることが分かってきた。
図18に示すように、光電変換素子201や信号線等の配線205の表面は、それらを保護するために窒化シリコン(SiN)等からなる無機層206で被覆される場合もあるが、無機層206を、緻密に、すなわち小孔がない全くない状態で形成したり分厚く形成したりすると、無機層206内に生じる応力のために、基板202に曲がりや変形等が生じる場合がある。
そのため、光電変換素子201や配線205を無機層206で被覆するように構成するとしても、無機層206を必要以上に緻密に形成したり分厚く形成することができず、無機層206が顕微鏡レベルの小孔を有する状態にしか形成することができない。そのため、光電変換素子201や配線205等を被覆する無機層206を形成するだけでは、シンチレータ203の蛍光体から溶け出したハロゲンを含む成分が光電変換素子201等に到達することを確実に防止することができない。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、光電変換素子とシンチレータとの間に設けられる保護層による光電変換素子の量子効率の低下の度合を低減し、かつ、光電変換素子等が腐食することを的確に防止することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
入射した放射線を光に変換するシンチレータが一方の面に形成された第一の基板と、
前記シンチレータにより変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子が一方の面に形成された第二の基板と、
を備え、
前記第二の基板の、前記光電変換素子が設けられた側の前記面上には、前記第一の基板の面上に形成された前記シンチレータと接触する保護層が形成されており、
前記保護層は、前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する受光面上の部分では、前記シンチレータから離間する状態で凹部が形成されていることを特徴とする。
入射した放射線を光に変換するシンチレータが一方の面に形成された第一の基板と、
前記シンチレータにより変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子が一方の面に形成された第二の基板と、
を備え、
前記第二の基板の、前記光電変換素子が設けられた側の前記面上には、前記第一の基板の面上に形成された前記シンチレータと接触する保護層が形成されており、
前記保護層は、前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する受光面上の部分では、前記シンチレータから離間する状態で凹部が形成されていることを特徴とする。
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、光電変換素子とシンチレータとの間に設けられた保護層を、光電変換素子の受光面上の部分ではシンチレータから離間する状態で凹部が形成されるように構成したことで、仮にシンチレータの蛍光体が潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子とシンチレータとの間には保護層が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子の受光面等に到達することが防止される。
そのため、溶け出したハロゲンを含む成分によって光電変換素子の受光面が腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子が破壊されたり、光電変換素子が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。
また、保護層の凹部が形成されているため、例えば後述する図14に示すように保護層に凹部を形成しない場合に比べて、保護層の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子の量子効率(外部量子効率)が、保護層が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置1の良好な放射線感度を維持することが可能となる。
さらに、少なくとも光電変換素子の部分では保護層とシンチレータとが離間しているため、シンチレータが保護層に押し付けられて潰れたり、光電変換素子の部分の保護層がシンチレータによって傷ついたりすることを防止することが可能となる。そのため、シンチレータから各光電変換素子への光(電磁波)の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置内の各画素(各光電変換素子)の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、放射線画像撮影装置が、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された専用機型の放射線画像撮影装置に対しても適用される。
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体2内に第二の基板3やシンチレータ4等が収納されて構成されている。
筐体2は、カーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図1や図2では、筐体2がフレーム板51とバック板52とで形成された、いわば弁当箱型である場合が示されているが、筐体2を一体的に形成するいわばモノコック型とすることも可能である。また、筐体2の側面部分には、LED等で構成されたインジケータ53や蓋54、外部の装置と接続される端子55、電源スイッチ56等が配置されている。
なお、以下では、放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面X側を上側、筐体2における放射線入射面Xとは反対側の面Y側を下側として説明するが、放射線画像撮影装置1を上下反転して用いる場合には上下関係が逆になり、放射線画像撮影装置1をその放射線入射面Xが水平方向を向くようにして用いる場合には上記の上下関係が左右の関係になる。このように上記の上下関係はあくまで相対的な位置関係である。
筐体2の内部では、図2に示すように、第二の基板(以下、第二基板という。)3の上側にシンチレータ4が配置され、シンチレータ4のさらに上側にはシンチレータ4を支持する第一の基板(以下、第一基板という。)5が配置されている。また、第二基板3の下方には、図示しない鉛の薄板を介して基台6が配置され、基台6には、電子部品7等が配設されたPCB基板8や緩衝部材9等が取り付けられている。
本実施形態では、第二基板3はガラス基板で構成されている。図3は、第二基板上の構成を示す平面図である。第二基板3のシンチレータ4側の面3a上には、複数の走査線10と複数の信号線11とが互いに交差するように配設されている。また、複数のバイアス線12が、複数の信号線11と平行に配置されており、各バイアス線12は、1本の結線13により結束されている。
また、第二基板3の面3a上で複数の走査線10と複数の信号線11により区画された各小領域Rには、後述するようにシンチレータ4により変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子14がそれぞれ設けられている。また、光電変換素子14はバイアス線12に接続されており、バイアス線12は図示しないバイアス電源から供給された逆バイアス電圧を各光電変換素子14に印加するようになっている。
本実施形態では、光電変換素子14として、シンチレータ4から光の照射を受けると光エネルギを吸収して電子正孔対を発生させて光エネルギを電荷に変換するフォトダイオードが用いられている。また、図4の拡大図に示すように、各領域Rには、各光電変換素子14につき1つのTFT(薄膜トランジスタ)15が設けられており、TFT15のソース電極15sが光電変換素子14の1つの電極と、ドレイン電極15dが信号線11と、ゲート電極15gが走査線10とそれぞれ接続されている。
ここで、本実施形態における光電変換素子14およびTFT15の構造について、図5および図6に示す拡大された断面図を用いて簡単に説明する。図5は、図4におけるB−B線に沿う断面図であり、図6は、図4におけるC−C線に沿う断面図である。
TFT15の部分では、第二基板3の面3a上にTFT15のゲート電極15gが積層されて形成されており、ゲート電極15g上には、窒化シリコン(SiNx)等からなるゲート絶縁層151が積層されている。さらにその上方には、半導体層152が積層されており、その上方には、後述する光電変換素子14の第1電極143と接続されたソース電極15sと、信号線11と一体的に形成されるドレイン電極15dとがパッシベーション層153によって分割された状態で積層されている。
また、光電変換素子14の部分では、第二基板3の面3a上にゲート絶縁層151と一体的に形成される絶縁層141が積層されており、その上には、パッシベーション層153と一体的に形成される絶縁層142が積層されている。絶縁層142の上には第1電極143が積層されており、第1電極143は、パッシベーション層153に形成されたホールHを介してTFT15のソース電極15sに接続されている。
第1電極143の上には、水素化アモルファスシリコンにV族元素をドープしてn型に形成されたいわゆるn層144、水素化アモルファスシリコンで形成され電磁波の照射を受けて電子正孔対を発生させる変換層であるいわゆるi層145、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてp型に形成されたいわゆるp層146が下方から順に積層されて形成されている。なお、n層144、i層145、p層146の上下の順はこの逆であってもよい。また、光電変換素子14はPIN型のフォトダイオードに限定されず、例えばMIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型等の他の形式のフォトダイオード等で構成することも可能である。
p層146の上には、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極とされた第2電極147が積層されて形成されており、光がi層145等に到達するように構成されている。また、第2電極147の上面には、第2電極147に電圧を印加して光電変換素子14に逆方向バイアスをかけるためのバイアス線12が接続されている。本実施形態の光電変換素子14は、このように逆方向バイアスが印加されて駆動されるようになっており、TFT15がオン状態とされると、第1電極143に蓄積された電荷がTFT15のソース電極15sやドレイン電極15dを介して信号線11に取り出されるようになっている。
光電変換素子14の第2電極147やバイアス線12は、その上方側から窒化シリコン(SiNx)等からなる被膜層16で被覆されている。被膜層16は、それと一体的にTFT15側にも形成されており、パッシベーション層153や光電変換素子14の第1電極143の延出部分等を上側から被覆するように構成されている。
なお、図3に示したように、各走査線10、各信号線11および結線13の第二基板3の面3a上の端縁部分には、それぞれ入出力端子(パッドともいう)17が形成されており、各入出力端子11には図7に示すようにCOF(Chip On Film)18が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料19を介して圧着されている。また、COF18は、第二基板3の裏面3b側に引き回されており、裏面3b側でPCB基板8とCOF18とが圧着されるようになっている。なお、図7ではシンチレータ4や電子部品7等の図示が省略されている。
シンチレータ4は、入射した放射線を光に変換するものであり、蛍光体を主たる成分とする。具体的には、シンチレータ4は、放射線が入射すると、波長が300nm〜800nmの電磁波、すなわち、可視光線を中心として紫外光から赤外光にわたる光を出力するようになっている。蛍光体としては、例えばCsI:Tl等の母体材料内に発光中心物質が付活されたものが好ましく用いられる。
シンチレータ4は、本実施形態では、図8の拡大図に示すように、例えば、セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の各種高分子材料により形成された支持体4bの上に、例えば気相成長法により蛍光体4aを成長させて形成されたものであり、蛍光体4aの柱状結晶からなっている。気相成長法としては、蒸着法やスパッタ法等が好ましく用いられる。
いずれの手法においても、蛍光体4aを支持体4b上に独立した細長い柱状結晶として気相成長させることができる。蛍光体4aの各柱状結晶は、支持体4b付近では太く、先端(図8中では下側の端部)Paに向かうに従って細くなっていき、先端Paは鋭角状の略円錐形状となるように成長して形成される。
本実施形態では、このようにして蛍光体4aが柱状結晶として形成されたシンチレータ4は、その支持体4bが、蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが下側(すなわち第二基板3側)を向くように、前述した第一基板5(図10参照)の下面5aに貼付されるようになっている。本実施形態では、第一基板5はガラス基板で構成されているが、この他にも、例えばPET(polyethylene terephthalate)等の樹脂等で構成することも可能である。
なお、以下では、シンチレータ4の蛍光体4aが上記のように柱状結晶構造を有する場合について説明するが、シンチレータ4は、蛍光体4aが必ずしも柱状結晶構造を有するものである必要はなく、例えば、図9の拡大図に示すように、蛍光体4aを第一基板5上に塗布する等して、第一基板5上に層状に形成してもよい。
図10は、第二基板とシンチレータとの接触部分の拡大図である。第二基板3の、光電変換素子14や信号線11等が設けられた側の面3a上には、それらを保護するための保護層20が設けられている。本実施形態では、保護層20は、透明な、すなわち、放射線を照射されたシンチレータ4の蛍光体4aから出力される光(電磁波)を透過するアクリル系の樹脂等の有機材料で形成されている。
本実施形態では、保護層20は、第二基板3をシンチレータ4側から見た平面図である図11に斜線を付して示す、第二基板3上の互いに交差する走査線10上や信号線11上の部分でシンチレータ4側に凸状となるように構成されており、図10に示すように、保護層20は、これらの部分でシンチレータ4と当接するようになっている。
また、保護層20は、光電変換素子14のシンチレータ4に対向する受光面14a上の部分では凹部20aが形成されており、その部分では、シンチレータ4から離間する状態になっている。そして、この保護層20の凹部20aの部分とシンチレータ4との間に空間Cが形成されている。
すなわち、各光電変換素子14の受光面14a上の部分が凹部20aとされた保護層20とシンチレータ4との間にそれぞれ空間Cが形成されるようになっており、この部分では、保護層20とシンチレータ4とは接触しないようになっている。
図11に示したように、保護層20が、互いに交差するように配設された複数の走査線10上や複数の信号線11上等の部分でシンチレータ4側に凸状となるように設けられ、第二基板3上でいわば略格子状に凸状に設けられているため、光電変換素子14の上方のシンチレータ4が、光電変換素子14の受光面14a周囲の四辺で下方から支持されるように構成できる。そのため、シンチレータ4の光電変換素子14側への落ち込みを的確に防止して、シンチレータ4を下方から安定して支持することが可能となる。
なお、図10や図11では、バイアス線12上の部分では、保護層20をシンチレータ4側に凸状となるように形成しない場合を示したが、保護層20を、バイアス線12上の部分でもシンチレータ4側に凸状になるように形成することも可能である。
また、シンチレータ4の蛍光体4aを、図9に示したように、第一基板5上に層状に塗布して形成する場合にも、上記と同様に、光電変換素子14の受光面14a上の部分とシンチレータ4との間に空間Cが形成されるように、保護層20は、光電変換素子14のシンチレータ4に対向する受光面14a上の部分では、凹部20aが形成される。
上記のように、保護層20の、光電変換素子14のシンチレータ4に対向する受光面14a上の部分に凹部20aを形成する方法としては、いくつかの方法を挙げることができる。
例えば、保護層20となるアクリル系等の感光性樹脂を、光電変換素子14等が設けられた第二基板3の全面に、所定の厚さになるように塗布する。塗布の方法としては、例えばスピンコート法を用いることができ、第二基板3上に液体状の上記感光性樹脂を塗布して、第二基板3を回転させる。その際、例えば、感光性樹脂として比較的粘度が高いものを用い、第二基板3を緩やかに回転させると、感光性樹脂が第二基板3の表面上が平坦になるように塗布される。
そして、上記のようにして形成された保護層20のうち、光電変換素子14の受光面14a(図10、図11等参照)上の部分の感光性樹脂を一部除去する。完全に除去すると、図18に示したような状態になってしまうため、その部分の上側の部分、すなわちシンチレータ4側の部分だけが除去されるようにする。
感光性樹脂には、よく知られているようにいわゆる「ポジ型」と「ネガ型」とがあるが、例えば「ポジ型」の場合、図11に斜線で示した部分に保護層20の凸部が形成されるように上側から図示しないマスクをかけ、上方から光を照射して露光した後、マスクを除去し、溶媒等により光が照射された光電変換素子14の受光面14a上の感光性樹脂のうち、上側すなわちシンチレータ4側だけを溶かし出して保護層20に凹部20aを形成する。
感光性樹脂が「ネガ型」であれば、光電変換素子14の受光面14a上の部分にマスクをかけて露光し、その部分以外の部分、すなわち図11に斜線で示した部分を残して光電変換素子14の受光面14a上の部分の樹脂を溶かし出して保護層20に凹部20aを形成する。このようにして、光電変換素子14の受光面14aの上方部分に凹部20aを形成することができる。
また、別の方法としては、例えば、保護層20となるアクリル系の樹脂等を、光電変換素子14等が設けられた第二基板3の全面に、所定の厚さになるように塗布する。塗布の方法としては、上記の場合のように、例えばスピンコート法を用いることができる。そして、所定の厚さに塗布されて硬化された樹脂の上面の、走査線10上や信号線11上等の部分に、さらに樹脂を格子状に形成して硬化させるように構成する。
このように構成しても、光電変換素子14の受光面14aの上方部分では凹部20aが形成され、走査線10や信号線11等の上方部分では凸状とされた保護層20を形成することができる。
また、別の方法としては、例えば、図12に示すように、走査線10上や信号線11上等の部分に予めアクリル系の樹脂等20bを上方に凸状に形成しておく。この場合、図12に示すように、光電変換素子14や信号線11等を被膜層16で被覆した後、アクリル系の樹脂等20bを配置してもよく、また、アクリル系の樹脂等20bを走査線10上や信号線11上等の部分に予め上方に凸状に形成した後で、その上側から被膜層16で被覆するように構成してもよい。
そして、それらの上方から保護層20となるアクリル系の樹脂等をスピンコート法等によって比較的薄く塗布することで、光電変換素子14の受光面14aの上方部分では凹部20aが形成され、走査線10や信号線11等の上方部分では凸状とされた保護層20を形成することができる。
この場合は、例えば、樹脂として比較的粘度が低いものを用い、第二基板3を比較的高速に回転させると、樹脂が、樹脂等20bの凹凸を含む第二基板3の表面上の凹凸に追従した状態で(すなわち第二基板3の表面上の凹凸が平坦化されず、その凹凸に沿って凹凸する状態で)、比較的薄く塗布することができる。
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用について説明する。
放射線画像撮影装置1の放射線入射面X(図1、図2等参照)から放射線が入射されると、放射線は第一基板5を透過してシンチレータ4(図10参照)に入射し、シンチレータ4の蛍光体4aに吸収される。そして、蛍光体4aで光に変換され、第二基板3上の光電変換素子14に向けて出力される。
その際、例えば図13に示すように、仮に、シンチレータ4を、その蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが光電変換素子14に対向する方向とは逆方向を向くように配置すると、蛍光体4aの柱状結晶中を伝播した光が鋭角状の先端Paとは反対側の平面状の先端Pbから光電変換素子14に出力されるが、その場合、平面状の先端Pbから光が出力される場合の光の左右方向(すなわち光電変換素子14に向かう方向に直交する方向)への拡散の度合が比較的多くなる。
しかし、本実施形態のように、シンチレータ4を、その蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが光電変換素子14に対向するように配置すると(図10参照)、図13に示した場合に比べて、鋭角状の先端Paから光が出力される場合の方が光の左右方向への拡散の度合が少なくなる。
そのため、得られる放射線画像の鮮鋭性が図13に示した場合よりも改善され、鮮鋭性の向上を図ることが可能となるため、本実施形態のようにシンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが光電変換素子14に対向するように配置することが好ましい。
また、仮に、光電変換素子14上の保護層20とシンチレータ4との間の空間C(図10参照)に例えば湿気を含む空気が入り込み、ハロゲン化物を含有する材料で形成されたシンチレータ4の蛍光体4aが潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子14とシンチレータ4との間には保護層20が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子14の受光面14a等に到達することが防止される。
そのため、仮にシンチレータ4の蛍光体4aからハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、それによって光電変換素子14の受光面が腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子14が破壊されたり、光電変換素子14が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。
また、本実施形態では、光電変換素子14の受光面14aとシンチレータ4との間に保護層20の凹部20aが形成されている。そのため、例えば図14に示すように、保護層20に凹部20aを形成せず、保護層20のシンチレータ4側の面が平坦になるように形成した場合に比べて、光電変換素子14の部分での保護層20の厚さが薄くなる。
そのため、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paから出力された光が保護層20を透過する際に、図14に示した場合よりも、図10に示した本実施形態の場合の方が、薄い保護層20の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子14の量子効率(外部量子効率)が、保護層20が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置1の良好な放射線感度を維持することが可能となる。
なお、本実施形態のように、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが光電変換素子14に対向するように配置される場合に、例えば、図14に示したように、仮に、保護層20に凹部20aを形成せず、保護層20のシンチレータ4側の面が平坦になるように形成し、空間C(図10参照)を設けないように構成したとする。
すると、この状態では、放射線画像撮影装置1の筐体2(図1、図2参照)の放射線入射面Xに被写体が載置される等して第一基板5に上方から力が加わると、第一基板5やシンチレータ4が下方に押し下げられ、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが保護層20に押し付けられる。
すると、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶は、その鋭角状の先端Paがいわば臼歯状になって潰れる。そして、蛍光体4aの柱状結晶の先端Paがこのように潰れると、図13に示した鋭角状の先端Paの反対側の平面状の先端Pbの場合と同様に、出力される光が左右方向に拡散し易くなり、柱状結晶の鋭角状の先端Paが潰された部分の画素(光電変換素子14)の鮮鋭性が低下する場合がある。
そして、得られた1つの放射線画像の中で、柱状結晶の鋭角状の先端Paが潰された部分の画素の鮮鋭性と、潰されていない部分の画素の鮮鋭性が異なり、画質の低下を招いてしまう虞れがある。
また、放射線画像撮影装置1に衝撃が加わってシンチレータ4の蛍光体4aが保護層20に押し付けられると、保護層20がシンチレータ4の蛍光体4aによって傷つき、シンチレータ4から出力された光が保護層20の傷ついた表面で散乱し易くなり、光の透過率が低下する可能性もある。
しかし、本実施形態のように、保護層20に凹部20aを設け、光電変換素子14上の部分の保護層20とシンチレータ4との間に空間Cを設けるように構成すれば、放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面Xに被写体が載置される等して第一基板5やシンチレータ4が下方に押し下げられても、少なくとも光電変換素子14の上方ではシンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが保護層20に押し付けられることがない。
そのため、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが潰れたり、保護層20の表面が傷つくことがない。そのため、シンチレータ4から各光電変換素子14への光(電磁波)の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置1内の各画素(各光電変換素子14)の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、光電変換素子14とシンチレータ4との間に設けられた保護層20を、光電変換素子14の受光面14a上の部分ではシンチレータ4から離間する状態で凹部20aが形成されるように構成したことで、仮にシンチレータ4の蛍光体4aが潮解してハロゲンを含む成分が溶け出したとしても、光電変換素子14とシンチレータ4との間には保護層20が存在するため、溶け出した成分が光電変換素子14の受光面14a等に到達することが防止される。
そのため、溶け出したハロゲンを含む成分によって光電変換素子14の受光面14aが腐食されることを的確に防止することが可能となるため、光電変換素子14が破壊されたり、光電変換素子14が正常に機能しなくなることを的確に防止することが可能となる。
また、保護層20の凹部20aが形成されているため、例えば図14に示すように保護層20に凹部20aを形成しない場合に比べて、本実施形態の場合の方が、薄い保護層20の部分で光が吸収される度合が少なくなり、光電変換素子14の量子効率(外部量子効率)が、保護層20が存在することによって低下する度合を低減させることが可能となる。そのため、放射線画像撮影装置1の良好な放射線感度を維持することが可能となる。
さらに、少なくとも光電変換素子14の部分では、保護層20とシンチレータ4の蛍光体4aとが離間しているため、シンチレータ4の蛍光体4aが保護層20に押し付けられて潰れたり、光電変換素子14の部分の保護層20がシンチレータ4の蛍光体4aによって傷ついたりすることを防止することが可能となる。
そのため、シンチレータ4から各光電変換素子14への光(電磁波)の入光効率が低下することが防止され、放射線画像撮影装置1内の各画素(各光電変換素子14)の鮮鋭性が良好な状態に維持される。そして、得られた放射線画像の各画素の鮮鋭性を均等にすることが可能となり、放射線画像の画質が良好なものとなる。
なお、本実施形態では、図10に示したように、保護層20の凹部20aの底部の表面が平坦に形成される場合について説明したが、その代わりに、例えば、図15に示すように、凹部20aの底部を、シンチレータ4に接触しない状態としながら、シンチレータ4側に向かって凸状の凸レンズ状に形成するように構成することも可能である。
このように構成すれば、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paから出力された光が光電変換素子14に照射される際に、光が光電変換素子14側に屈折するようになる。そのため、光電変換素子14の受光面14aに到達する光の量が増加するため、光電変換素子14の量子効率をより向上させることが可能となる。
また、図16に示すように、保護層20のシンチレータ4側の表面のうち、少なくとも光電変換素子14の受光面14a上の部分に、保護層20の屈折率より小さく、空間Cの屈折率(すなわち空間C中の気体の屈折率)より大きな屈折率を有する反射防止層21を形成するように構成することも可能である。
このような反射防止層21を設けると、シンチレータ4の蛍光体4aの柱状結晶の鋭角状の先端Paから出力された光が、保護層20の凹部20aの表面で反射されてしまい光電変換素子14に到達しなくなる光の量をより低減することが可能となり、光電変換素子14に到達する光の量を増加させることが可能となる。そのため、光電変換素子14の量子効率をより向上させることが可能となる。
1 放射線画像撮影装置
3 第二基板(第二の基板)
3a 面
4 シンチレータ
4a 蛍光体
4b 支持体
5 第一基板(第一の基板)
5a 面
10 走査線
11 信号線
14 光電変換素子
14a 受光面
20 保護層
20a 凹部
21 反射防止層
Pa 鋭角状の先端
R 領域
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14 光電変換素子
14a 受光面
20 保護層
20a 凹部
21 反射防止層
Pa 鋭角状の先端
R 領域
Claims (7)
- 入射した放射線を光に変換するシンチレータが一方の面に形成された第一の基板と、
前記シンチレータにより変換された光を受けて電気信号に変換する光電変換素子が一方の面に形成された第二の基板と、
を備え、
前記第二の基板の、前記光電変換素子が設けられた側の前記面上には、前記第一の基板の面上に形成された前記シンチレータと接触する保護層が形成されており、
前記保護層は、前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する受光面上の部分では、前記シンチレータから離間する状態で凹部が形成されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。 - 前記第二の基板上には、前記光電変換素子からの電気信号の読み出しを制御するための複数の走査線および複数の信号線が互いに交差するように配設されており、
前記光電変換素子は、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に設けられており、
前記保護層は、少なくとも前記第二の基板上の前記複数の走査線上および前記複数の信号線上の部分で前記シンチレータと当接していることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。 - 前記光電変換素子の前記シンチレータに対向する前記受光面上の部分で前記凹部が形成されている前記保護層は、前記凹部の底部が、前記シンチレータに接触しない状態で前記シンチレータに向かって凸状の凸レンズ状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記保護層は、透明な有機材料で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記保護層の前記シンチレータ側の表面のうち、少なくとも前記光電変換素子の受光面上の部分に、前記保護層の屈折率より小さく、前記保護層の前記凹部の部分および前記シンチレータの間に形成されている空間の屈折率より大きな屈折率を有する反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記シンチレータは、支持体に対する蒸着により形成される蛍光体の柱状結晶からなっていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記シンチレータは、前記蛍光体の柱状結晶の鋭角状の先端が前記光電変換素子に対向するように前記保護層と接触されることを特徴とする請求項6に記載の放射線画像撮影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010133543A JP2011258849A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 放射線画像撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010133543A JP2011258849A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 放射線画像撮影装置 |
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JP2011258849A true JP2011258849A (ja) | 2011-12-22 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010133543A Pending JP2011258849A (ja) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | 放射線画像撮影装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011258849A (ja) |
-
2010
- 2010-06-11 JP JP2010133543A patent/JP2011258849A/ja active Pending
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