JP2012172971A - シンチレータパネル、その製造方法、フラットパネルディテクタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持体121上に、柱状結晶からなる蛍光体層122及び蛍光体保護層123を順次形成したシンチレータパネルにおいて、支持体121上の蛍光体層122が形成された面とは反対側からレーザ裁断することで、レーザ裁断された柱状結晶側面において、レーザ断裁により生じた変質領域122aが柱状結晶側面全領域の0%以上、40%以下になるシンチレータパネルが製造でき、蛍光体層側面の粗さを維持し、その後形成する蛍光体保護層123が密着することで耐湿性が向上する。
【選択図】図6
Description
本発明のシンチレータパネルは、支持体上に柱状結晶からなる蛍光体層及び蛍光体保護層を有し、支持体と蛍光体層の間に下引層を有する態様がより好ましい。また支持体上に反射層を設け、反射層、下引層、及び蛍光体層の構成であってもよい。以下、各構成層及び構成要素等について説明する。
本発明に係る蛍光体層は、蛍光体柱状結晶からなる蛍光体層であることを特徴とする。また蒸着後に所定サイズに断裁されており、支持体のほぼ全面が蛍光体層形成領域となっている。
本発明においては、支持体上には反射層を設けることが好ましい、蛍光体層から発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mg、Rh、Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素を主成分とする薄膜、例えば、Ag膜、Al膜を用いることが好ましい。また、このような薄膜を2層以上形成するようにしてもよい。なお、反射層の厚さは、0.005〜0.3μm、より好ましくは0.01〜0.2μmであることが、発光光取り出し効率の観点から好ましい。
本発明においては、支持体と蛍光体層の間、または反射層と蛍光体層の間に下引き層を設けることが好ましい。当該下引層は、CVD法(気相化学成長法)によりポリパラキシリレン膜を成膜する方法や高分子結合材(バインダー)による方法があるが、膜付の観点から高分子結合材(バインダー)による方法がより好ましい。また下引層の厚さは、0.5〜4μmが好ましい。4μm以下とすることで、下引層内での光散乱が小さくなり鮮鋭性が良化する。以下、下引層の構成要素について説明する。
本発明に係る下引層は、溶剤に溶解または分散した高分子結合材(以下「バインダー」ともいう。)を塗布、乾燥して形成することが好ましい。高分子結合材としては、具体的には、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が挙げられる。なかでもアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。
本発明に係る保護層は、種々の材料を用いて形成することができる。例えば、CVD法によりポリパラキシリレン膜を形成する。即ち、蛍光体(シンチレータ)及び支持体の表面全体にポリパラキシリレン膜を形成し、保護層とすることができる。
本発明のシンチレータパネルは、(1)炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)、(2)カーボンボード(木炭及び紙を炭化処理して固めたもの)、(3)カーボン支持体(グラファイト支持体)、(4)プラスチック支持体、(5)ガラス支持体、(6)各種金属支持体、(7)上記(1)〜(6)の支持体を薄く形成し発泡樹脂でサンドイッチしたもの等、支持体として各種の材料を使用することができる。
本発明に関わる典型的なフラットパネルディテクタの製造方法について、図を参照しながら説明する。
本発明に関わるシンチレータパネルの断裁方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。
本発明に関わるシンチレータパネルの蒸着方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。
図3に示す通り、蒸着装置961は箱状の真空容器962を有しており、真空容器962の内部には真空蒸着用のボート963が配されている。ボート963は蒸着源の被充填部材であり、当該ボート963には電極が接続されている。当該電極を通じてボート963に電流が流れると、ボート963がジュール熱で発熱するようになっている。放射線用シンチレータパネル12の製造時においては、ヨウ化セシウムと賦活剤化合物とを含む混合物がボート963に充填され、そのボート963に電流が流れることで、上記混合物を加熱・蒸発させることができるようになっている。
図4はシンチレータパネル12の蛍光体層122表面にポリパラキシリレン膜からなる保護層を形成する例である。
次に、本発明に係るシンチレータパネルの作製方法について説明する。
用いる支持体によって、適した位置に反射層としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。樹脂フィルムを支持体として使用する場合、樹脂フィルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフィルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを本発明の支持体121として使用することも可能である。
下引層123は、有機溶剤に高分子結合材を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。高分子結合材としては接着性、反射層の耐腐食性の観点でアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂が好ましい。
上記のように反射層と下引層を設けた支持体121をホルダ964に取り付けるとともに、複数個(図示しない)のボート963にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。このボート内のヨウ化セシウム及びヨウ化タリウムの混合物比は全てのボートで同じでも、2系統以上あってもよい。ボート963と支持体121との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなう。より好ましくはボート963と支持体121との間隔を400mm以上、1500mm以下とし、複数個のボート963を同時に加熱し蒸着を行う。
支持体がガラスやシリコンの場合はレーザダイシング装置での断裁もできる。また支持体が樹脂フィルムの場合は図2(a)に示したレーザ断裁装置を使用することが好ましい レーザ処理により断裁したシンチレータプレートは、支持体ほぼ全域に蛍光体層が形成されており、断裁した後に支持体上に蛍光体層を形成する場合に比較し、画像有効領域が広く好ましいが、その反面、保護層形成をはじめとするその後の各プロセスにおけるハンドリングが難しくなる。そこで断裁終了後のシンチレータプレートにハンドリング用の保持部材を使用することが好ましい。この保持部材は真空吸引、静電吸引といった半導体を持ち運ぶために一般的に使用される機器でもよく、また、粘着もしくは接着により固定され、各工程終了後、梱包前に熱、UV、冷却、超音波等の処理により簡単に剥離できるようなシートを用いてもよい。また、剛直で大面積の平板にこのようなシートをシンチレータパネルの断裁形状に両面テープで貼り付けておけば、小サイズで数量の多い品種でも断裁後のピックアップや保護層形成といったその後の工程をまとめて行うことができ、生産プロセスの時間短縮につながり、有用である。
図4に示したCVD装置にてポリパラキシリレンからなる保護層123、あるいは剥離剤がコーテングされた剥離シートに、ホットメルト樹脂を塗設後、ホットメルト樹脂面をシンチレータパネルの蛍光体層面に配置し、120℃に加熱したローラーで加圧しながら張り合わせることで保護層123を形成する。受光素子面との接着に接着剤を使用する場合は保護層と接着剤層の厚みのトータルが30μm以下になるように保護層の厚みを調整する。
シンチレータパネル12と受光素子11を接着剤で張り合わせる場合、接着にあたっては接着剤が固化するまで10〜500fg/cm2(0.98〜49kPa)の圧力で加圧する。加圧により接着剤層から気泡が除去される。保護層123としてホットメルト樹脂を使用した場合は10〜500fg/cm2(0.98〜49kPa)の圧力で加圧しながら、ホットメルト樹脂の溶融開始温度より10℃程度高い温度まで加熱し1〜2時間静置後、徐々に冷却する。急冷するとホットメルト樹脂の収縮応力により受光素子の画素にダメージかある。好ましくは20℃/h以下の速度で50℃以下まで冷却する。
〔フラットパネルディテクタの作製〕
(反射層、下引き層付き支持体の作製)
600×600mmサイズの表1に示す支持体に銀をスパッタして反射層(0.10μm)を形成し、下記処方をビーズミルにて15時間分散し、下引き塗設用の塗布液を得た。
バイロン20SS(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂) 300質量部
メチルエチルケトン(MEK) 200質量部
トルエン 300質量部
シクロヘキサノン 150質量部
この塗布液を上記支持体の反射層側に乾燥層厚が1.0μmになるようにスピンコーターで塗布した後、100℃で8時間乾燥することで下引き層を作製した。
支持体の下引き層側に蛍光体1(CsIのみ)及び蛍光体2(CsI:0.03Tlmol%)を、蒸着装置を使用して蒸着させて蛍光体層を形成した。ボート963とホルダ964との間にシャッタ(図示略)を配し、蒸着開始時に目的物以外の物質が蛍光体層に付着するのを防止した。
得られたシンチレータパネルを図2(a)に示したレーザ断裁装置(YAG−UV)の支持台上に支持体(支持体に対し蛍光体層非形成面)を上にしてシンチレータパネルを設置し、24.7mm×49.3mmのサイズに断裁し、複数のシンチレータパネルを形成した後、感圧粘着熱剥離材料を24.7mm×49.3mm以下のサイズに形成しポリカーボネートに配置したものを圧着し、断裁したシンチレータパネルをピックアップし、保護層形成工程へと移動した。
上記複数のシンチレータパネルを配置したポリカーボネートをCVD装置の蒸着室に入れ、ポリパラキシリレンの原料が昇華した蒸気中に露出させておくことにより、シンチレータパネル、及びポリカーボネートが10μmの厚さのポリパラキシリレン膜が形成され、その後100℃雰囲気化で10分置き、熱剥離材料付きポリカーボネートを剥離し、複数のシンチレータパネルを得た。
CMOSを有する有効画像領域の受光素子(Rad−icon社製 Rad Eye 1/画素サイズ48μm)を使用した。表1のサンプルについてシンチレータパネルの蛍光体層側と光電変換素子を対向させた状態で圧力調整用のスポンジシートをシンチレータパネルの基板の上に置き、筺体の蓋及びねじ止めをして30fg/cm2の圧力で受光素子とカップリングさせた。
2−エチルヘキシルアクリレート 50質量部
ブチルアクリレート 30質量部
スチレン 19質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 3質量部
(B)
トリレンジイソシアネート・トリメチロールプロパンアダクト体(商品名;コロネートL 日本ポリウレタン(株)製)
上記接着剤をシンチレータパネル12の保護層123側に10μmの厚さになるように塗設し乾燥した後、シンチレータパネルとCMOS部の位置を実体顕微鏡にて確認しながら両者を完全に一致させた。その後100fg/cm2の圧力で加圧しながら、70℃の環境で90分間加熱後、徐冷することでシンチレータパネル12と受光素子11をカップリングした。
得られたフラットパネルディテクタのシンチレータパネル部分のレーザ処理変質領域及び耐湿性を以下に示す方法で評価した。
保護層を被覆する前のシンチレータパネルにおいて、蛍光体層のレーザ共焦点顕微鏡による側面観察を実施し、画像処理ソフトによって、蛍光体側面の面積に対するレーザ処理による変質領域面積を計算した。
鉛製のMTFチャートを通して管電圧80kVpのX線をフラットパネルディテクタの裏面からに照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたX線像の初期のMTF(変調伝達関数、空間周波数1サイクル/mmにおけるMTF値)を求めた。次に、試料を65℃、85%、3日保存し、保存後同様の撮影を行い、初期のMTFと比較した。保存後のMTFが初期のMTFの80%より大きければ使用可能である。なお、MTFの比の計算には1cycle/mmの値を用いた。
11 平面受光素子
12 シンチレータパネル
13 接着層
14 筐体
31 レーザ断裁装置
32 支持台
33 パージ室
34 排出管
35 透光窓
61 レーザ光源
62 エキスパンダ
63 マスク
64 制御部
66 ガルバノスキャナ
67 fθレンズ
68 蛍光体プレート
69 XYステージ
111 信号取り出し部
121 支持体
122 蛍光体層
123 保護層
961 蒸着装置
962 真空容器
963 ボート
964 ホルダ
965 回転機構
966 真空ポンプ
S レーザ断裁部分
Claims (13)
- 支持体上に、柱状結晶からなる蛍光体層及び蛍光体保護層を順次形成したシンチレータパネルにおいて、蛍光体層端部の柱状結晶側面の断裁処理により生じた変質領域が柱状結晶側面全領域の0%以上、40%以下であることを特徴とするシンチレータパネル。
- 前記蛍光体層を形成していない支持体領域が支持体の端部から0.5mm以下であ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。
- 前記蛍光体保護層が樹脂であり、前記蛍光体層に接着していることを特徴とする請求項1または2に記載のシンチレータパネル。
- 前記樹脂がポリパラキシリレンまたはホットメルト樹脂の少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項3に記載のシンチレータパネル。
- 前記支持体が樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 前記支持体が無機物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシンチレータパネル。
- 支持体上に、柱状結晶からなる蛍光体層及び蛍光体保護層を順次形成したシシンチレータパネルの製造方法であって、前記蛍光体層を前記支持体上に形成した後、前記支持体に対し蛍光体層非形成面からレーザを用いて断裁することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のシンチレータパネルと、2次元状に配置した複数の画素を有する平面受光素子が光学的にカップリングしていることを特徴とするフラットパネルディテクタ。
- 前記平面受光素子に対向する蛍光体層の面が平坦化処理されていることを特徴とする請求項8に記載のフラットパネルディテクタ。
- 前記支持体が前記平面受光素子を有する基板であることを特徴とする請求項8または9に記載のフラットパネルディテクタ。
- 前記蛍光体層を平面受光素子基板に形成した後、前記平面受光素子基板の蛍光体層非形成面からレーザ光を用いて断裁することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のフラットパネルディテクタの製造方法。
- 前記平面受光素子がガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ(TFT)からなる平板平面受光素子であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のフラットパネルディテクタ。
- 前記平面受光素子がCCDまたはCMOSであることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のフラットパネルディテクタ。
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A521 | Request for written amendment filed |
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