JP2015203606A - 放射線撮像装置及びその製造方法、並びに放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 端部におけるシンチレータ特性のばらつきを低減した放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】 放射線撮像装置の製造方法は、センサ基板および該センサ基板の上に光を検出するセンサ部を有するセンサパネルの前記センサ部側の面と第２の基板の表面とにシンチレータを蒸着してシンチレータ層を形成する工程と、前記シンチレータ層が形成された前記センサパネルをシンチレータ層が形成された前記第２の基板から分離して放射線撮像装置を取得する工程と、を含む。前記シンチレータ層を形成する工程は、前記センサ基板の側面と前記第２の基板の側面とが接触するかまたは前記シンチレータ層の厚さの２倍以下の間隙をおいて位置するように保持しながら行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線撮像装置及びその製造方法、並びに放射線撮像システムに関する。

従来、狭額縁の放射線撮像装置が、特許文献１、２で提案されている。特許文献１では、大面積撮影用に複数個を並べて用いた際に、つなぎ目付近における解像度低下やシンチレータの剥離を予防し得る構成の放射線撮像装置が開示されている。特許文献２では、マンモグラフィーにおける画質の向上に有利な技術を提供する方法が開示されている。

特開２００２−４８８７０号公報 特開２０１２−１０７９６０号公報

特許文献１では、センサパネル上にシンチレータを形成するときに、センサパネルは、その２辺に沿って設けられている電極パッド部分を蒸着用の基板ホルダーの突出部によって支持することにより収容部内に収容されて支持される。一方、センサパネルの受光部に近接している側の蒸着用の基板ホルダーの受光部側には切り欠き部が形成され、センサパネルの側壁の頂部が蒸着室に対して露出されるように配置される。この状態でセンサパネルにシンチレータを形成すると、輝度、ＭＴＦ(Modulation Transfer Function)等のシンチレータ特性のばらつきが大きくなるという課題がある。シンチレータ特性のばらつきは、蒸着用の基板ホルダーとシンチレータパネルとの材質が異なることによる。蒸着用の基板ホルダーとシンチレータパネルとの材質が異なるとシンチレータ特性のばらつきが大きくなるのは、材質により熱容量やシンチレータの付着率が異なるためである。さらに、シンチレータがヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の柱状結晶である場合には、センサパネルの端部において柱状シンチレータの垂直性が低下するという課題がある。

特許文献２では、センサパネルを保持した保持部を回転させながら蒸着することによってセンサパネルにシンチレータを形成する。しかし、センサパネルと保持部とが異なる材質のため、センサパネルの端部においてシンチレータ特性のばらつきが大きくなるという課題がある。シンチレータ特性のばらつきの原因は、特許文献１と同様に、センサパネルと保持部との材質が異なり、熱容量やシンチレータの付着率が異なることによる。

本発明は、端部におけるシンチレータ特性のばらつきを低減した放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、センサ基板および該センサ基板の上に光を検出するセンサ部を有するセンサパネルの前記センサ部側の面と第２の基板の表面とにシンチレータを蒸着してシンチレータ層を形成する工程と、前記シンチレータ層が形成された前記センサパネルをシンチレータ層が形成された前記第２の基板から分離して放射線撮像装置を取得する工程と、を含み、前記シンチレータ層を形成する工程は、前記センサ基板の側面と前記第２の基板の側面とが接触するかまたは前記シンチレータ層の厚さの２倍以下の間隙をおいて位置するように保持しながら行われることを特徴とする。

本発明によれば、端部におけるシンチレータ特性のばらつきを低減した放射線撮像装置を提供することができる。

第１実施形態の放射線撮像装置の製造方法を示す図である。 第２実施形態の放射線撮像装置の製造方法を示す図である。 第３実施形態の放射線撮像装置の製造方法を示す図である。 放射線撮像装置の製造方法を示す図である。 基板間段差を説明する図である。 静電吸着によりセンサ基板を保持した模式図である。 粘着シートによりセンサ基板を保持した模式図である。 放射線撮像システムを示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の製造方法を図１に基づいて説明する。図１の（ａ）は、第１実施形態の放射線撮像装置の製造方法を示す断面図である。センサパネル１０は、センサ基板（第１の基板）２と、センサ基板２の上に配置された光を検出するセンサ部（画素部）３とを含む。センサ基板２には、ガラス基板等の絶縁性基板、シリコン基板、アルミニウム基板、アモルファスカーボン等のカーボン基板等が使用される。

センサパネル１０のセンサ部３側の表面にシンチレータ層８を形成するための蒸着用の保持部（ホルダー）１は、錘部材４と協働して、センサパネル１０を保持する。ホルダー１は、２枚のセンサパネル１０の蒸着面の周縁部を支持する。一方、錘部材４は、センサパネル１０の蒸着面側と反対の側の背面における周縁部を押圧する。

ホルダー１は、主として金属で形成される。支持部１の材質として、ステンレス、特にＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が使用される。錘部材４は、センサパネル１０の蒸着面と反対の側の背面における周縁部の一部を押圧することによってセンサパネル１０自重による撓みを矯正する。錘部材４の材質は、金属、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレスや、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂等、撓みを矯正できる部材であれば良く、これらの材質を積層させた構成でも良い。特に、錘部材４として、センサパネル１０への蒸着時の熱影響を軽減する樹脂を使用することができる。特に、錘部材４として、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性の樹脂を使用し得る。

第１実施形態では、複数のセンサパネル１０のセンサ基板２の側面同士が突き当てられて複数のセンサパネル１０のセンサ部側の蒸着面が連続して面一となった状態で保持される。このセンサ基板２の側面同士が突き当てられた突き当て部５側の周縁部において、放射線撮像装置は狭額縁部を構成する。

ここで突き当て部５とは、以下の２つの条件を満たすものをいう。
（１）複数のセンサ基板２の側面が互いに少なくとも一部で接触している、または、複数のセンサ基板２の側面が互いに間隙をおいて位置していても、側面間の間隙は形成するシンチレータ層８の厚さの２倍以下、好ましくは０．１ｍｍ以下である。
（２）複数のセンサパネル１０の蒸着面側の表面の段差は、シンチレータ層８の厚さより小さい。

シンチレータ層８の形成には、真空蒸着法等が使用される。図１の（ａ）の下部に設置された不図示のるつぼ（容器）内にシンチレータ材料を入れ、真空中で加熱することによって、センサ基板２のセンサ部側の蒸着面にシンチレータ層８が形成される。シンチレータとして、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）等が使用され、ドープ剤（付活剤）として、Ｔｌ（タリウム）、Ｎａ（ナトリウム）等が使用され、柱状のシンチレータ粒子が形成される。図１の（ｂ）は、第１実施形態の放射線撮像装置の製造方法を示す平面図である。２つのセンサ基板２を突き当て、各センサ基板２の４隅に錘部材４がそれぞれ設置されている。

シンチレータ層が形成された２つのセンサ基板２を分離して２つの放射線撮像装置を取得する。第１実施形態では、同一の２つのセンサ基板２を突き当てる場合を示した。しかし、突き当てる２枚の基板のうち、１枚がセンサ基板２で、他の１枚がセンサ基板２と同一の熱容量ないしはシンチレータの付着確率をもつ、又は、センサ基板２と同一の材料で形成された第２の基板でも良い。同一の２つのセンサ基板２を突き当てる場合には、２つの超狭額縁の放射線撮像装置が同時に製造できるので製造コストを低減することも可能である。

本実施形態では、第１の基板は、センサパネル１０の上にシンチレータ層８を直接形成するときに使用されるセンサパネル１０を構成するセンサ基板２であった。しかしながら、第１の基板は、シンチレータ層８を形成してシンチレータパネルを取得した後でシンチレータパネルをセンサパネル１０に取り付ける場合の、シンチレータが蒸着されてシンチレータパネルを構成する基板（間接基板）であってもよい。間接基板には、シリコン基板、アルミニウム基板、アモルファスカーボン等のカーボン基板等が使用される。

第１の基板と第２の基板との組合せを以下の表１に示す。

複数のセンサ基板２を突き当てると複数のセンサ基板２の間に段差が発生する場合がある。複数のセンサ基板２の間の段差（表面段差）は小さい方がよい。図５の（ｂ）に示すように、複数のセンサ基板２の蒸着面の段差がシンチレータ層８の厚さを超える場合は、センサ基板２の側面にまでシンチレータが付着し、シンチレータ層８の端部でシンチレータの柱状結晶が傾いて成長する。一方、図５の（ａ）に示すように、センサ基板２の蒸着面の段差がシンチレータ層８の厚さ以下の場合は、シンチレータ層８の端部でもシンチレータの柱状結晶が垂直に成長する。そのため、シンチレータ層８は、蒸着面に垂直な側壁を有し、均一な厚みとなって、輝度、ＭＴＦ等のシンチレータ特性のばらつきを低減させることができる。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態の放射線撮像装置の製造方法を図２に基づいて説明する。図２の（ａ）は、第２実施形態の断面図であり、（ｂ）は、平面図である。第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、２枚のセンサ基板２を突き当て部５で突き当てた状態でホルダー１および錘部材４を用いて保持しながらシンチレータ層８を形成する。

第２実施形態において第１実施形態と異なるのは、２枚のセンサ基板２の間に２枚のセンサ基板２を接続する接続部材６が設置されているところである。接続部材６としては、センサ基板２と同一の熱容量やシンチレータの付着確率をもつ、センサ基板２と異なる材料が用いられる。また、接続部材６として、センサ基板２と同一の材料が用いられる。接続部材６は、接続部における２枚のセンサ基板２の間の間隙の大きさを一定に規定する役割があり、その間隙の大きさは、０．１ｍｍ以下とする。図５を用いて説明したように、２枚のセンサ基板２の間の距離が０．１ｍｍを超えると、シンチレータ特性のばらつきを低減させることが難しくなる。間隙の大きさが０．１ｍｍ以下の場合には、互いに接続された接続部においてもヨウ化セシウムの柱状結晶体を垂直に形成でき、シンチレータ特性のばらつきを低減させ得る。

［第３実施形態］
以下、第３実施形態の放射線撮像装置の製造方法を図３に基づいて説明する。図３は、第３実施形態の断面図である。第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、２枚のセンサ基板２を突き当て部５で突き当てた状態でホルダー１および錘部材４を用いて保持しながらシンチレータ層８を形成する。

第３実施形態では、２枚のセンサ基板２を突き当てた状態で、２枚のセンサ基板２の側面の蒸着面側の一部が互いに接触し、側面の背面側の残部がテーパー形状の空間を形成する。そのテーパー形状に対応した形状の部材７をテーパー形状の空間に配置する。このような構成にすると、突き当て部５における２枚のセンサ基板２の側面同士の接触面積が増えることになる。その結果、突き当て部５でのシンチレータ特性のばらつきをより低減させることができる。

以下、第１〜第３実施形態で使用する複数のセンサパネル１０ａ，１０ｂを取得する方法を図４に基づいて述べる。センサパネル１０としては、ガラス基板（保持基板）１００上にＴＦＴ部およびセンサ部３が形成されたセンサ基板２を用いる場合を示している。大面積のガラス基板１００上に複数枚のセンサ基板２が配置されている。本実施形態の場合は、２枚のセンサパネル１０ａ，１０ｂが配置されている。ガラス基板１００を切り出して、センサパネル１０ａとセンサパネル１０ｂを取得する。切断後、切断面を突き当て部５として２枚のセンサパネル１０ａ，１０ｂを蒸着用のホルダー１に設置する。

ガラス基板１００の切り出す手法としては、スライサー、ダイヤモンドソー、ダイシング、レーザーによる切断等の手法がある。切断部同士を突き当てるため、切断面の凹凸が少なく接触面積が大きくなるレーザーによる切断がより好ましい。量産工程においては、複数のガラス基板１００が移動するので、異なるガラス基板１００から切り出されたセンサパネル同士を突き当てる場合と、同一のガラス基板１００から切り出されたセンサパネル同士を突き当てる場合がある。

切断面に凹凸が有っても、同一のガラス基板１００から切り出されたセンサパネル同士を突き当てる場合の方が、接触面積がより大きく、異なるガラス基板から切り出される場合よりも、シンチレータ特性のばらつきをより低減させ得る。

［他の実施形態］
本実施形態では、２枚のセンサ基板２を保持する方法として、２枚のセンサ基板２を突き当てて保持する場合を図示した。しかし、静電吸着により２枚のセンサ基板２を基台１２に保持する方法、または、耐熱性の粘着シート（粘着層）１５を介して２枚のセンサ基板２を基台１２に保持してもよい。

図６は、静電吸着（静電チャック）により２枚のセンサ基板２を保持した場合を示す。静電チャック９は、基台１２の上に誘電層または絶縁層１１を設け、基台１２とセンサ基板２の間に電圧を印加し、両者の間に発生した力によってセンサ基板２を吸着する。吸着方式の違いによって、クーロン力型とジョンソン・ラベック力型に分類される。誘電体として絶縁材料を使用するのがクーロン力型である。一方、低電圧で強い吸着力を発揮するジョンソン・ラベック力型は、アルミナなどのセラミック製静電チャックに多く使用され、耐熱性と耐プラズマ性の面で優れている。

静電チャック９は、機械的な保持具を使用しないためにセンサ基板２の全面を均一に蒸着できる。そのため、センサ基板２を吸着固定用デバイスとして広く普及しており、ヒーターと組み合わせて基板加熱をし、蒸着中の基板温度を制御することが可能である。

電圧印加前，センサ基板２の表面は安定した状態にある。電極パターンに電圧を印加すると、センサ基板２の表面（吸着面）には強い電界が形成され，センサ基板２の表面が分極する。そのため、静電チャック９とセンサ基板２との間に電位差が発生し，お互いを吸引するクーロン力１３が誘起されてセンサ基板２を吸着する。吸着した状態にて基台１２を回転軸１６にて回転させながらシンチレータ（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着する。

リリース（吸着の解除）時には、逆に、静電チャック９への印加電圧を遮断すると、センサ基板２の表面分極を拘束する電極パターンからの電界が消滅する。そのため、センサ基板２の表面分極も瞬時に無くなり、静電チャック９とセンサ基板２表面との間に電位差が無くなり静電吸着力１３が消滅する。つまり、印加電圧を遮断するだけでセンサ基板２をリリース（吸着の解除）できる。

図７は、耐熱性の粘着シート１５により２枚のセンサ基板２を保持した場合の模式図である。基台１２の上に粘着シート１５を介して、基台１２とセンサ基板２を保持する。複数のセンサ基板２を粘着シート１５にて保持した状態にて、基台１２を回転軸１６にて回転させながらシンチレータ（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着する。粘着シート１５としては、シリコン系、アクリル系、アクリル・シリコン系のシート等が使用される。

［放射線撮像システム］
上記の各実施形態で製造された放射線撮像装置２００を含む放射線撮像システムを、図８を用いて説明する。図８に示すように、Ｘ線チューブ（放射線源）２１０で発生した放射線（Ｘ線）２１１は、患者あるいは被験者２２０の胸部２２１を透過し、放射線撮像装置２００に入射する。この入射したＸ線には患者２２０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層８は発光し、この発光をセンサパネル１０のセンサ部（光電変換素子）３が光電変換して、電気的情報を得る。この電気的情報は、デジタルに変換され、信号処理部（イメージプロセッサ）２３０により画像処理され、表示部（ディスプレイ）２４０によって観察できる。

イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク等の伝送処理部２５０により遠隔地へ転送できる。したがって、イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、別の場所のドクタールームなどの表示部（ディスプレイ）２４１に表示したり、光ディスク等の記録部に保存したりすることができ、遠隔地の医師によって診断可能である。また、イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、フィルムプロセッサ２６０によりフィルム２６１に記録することもできる。

本発明の放射線撮像装置２００は、医療用の放射線撮像装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析、検査用途の装置への応用が可能である。

１：ホルダー。２：センサ基板。３：センサ部。４：錘部材。５：突き当て部。６：距離調整部材。７：付き当て部材。８：シンチレータ層。１０：センサパネル。

Claims (19)

1. センサ基板および該センサ基板の上に光を検出するセンサ部を有するセンサパネルの前記センサ部側の面と第２の基板の表面とにシンチレータを蒸着してシンチレータ層を形成する工程と、
   前記シンチレータ層が形成された前記センサパネルをシンチレータ層が形成された前記第２の基板から分離して放射線撮像装置を取得する工程と、
   を含み、
   前記シンチレータ層を形成する工程は、前記センサ基板の側面と前記第２の基板の側面とが接触するかまたは前記シンチレータ層の厚さの２倍以下の間隙をおいて位置するように保持しながら行われることを特徴とする放射線撮像装置の製造方法。
2. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサパネルの前記面と前記第２の基板の前記表面との段差が前記シンチレータ層の厚さよりも小さくなるように前記センサパネルと前記第２の基板とを保持することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサ基板の前記側面と前記第２の基板の前記側面とが接触するように前記センサ基板と前記第２の基板とを突き当てた状態で前記センサパネルと前記第２の基板とを保持することを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記センサ基板と前記第２の基板とを突き当てた状態で、前記センサ基板の前記側面の前記蒸着面側の一部が前記第２の基板の前記側面の一部と接触し、前記センサ基板の前記蒸着面と反対の側において前記センサ基板の側面の残部と前記第２の基板の前記側面の残部とがテーパー形状の空間を形成し、該空間に前記テーパー形状の部材を配置した状態で前記センサパネルと前記第２の基板とを保持することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
5. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサ基板の前記側面と前記第２の基板の前記側面とが０．１ｍｍ以下の間隙をおいて配置され、前記間隙の大きさを規定し前記センサ基板と前記第２の基板とを接続する接続部材を前記間隙に配置した状態で前記センサパネルと前記第２の基板とを保持することを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
6. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサパネルの前記蒸着面の周縁部と前記第２の基板に前記蒸着面側の表面の周縁部とを支持することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサパネルの前記蒸着面と反対の側の背面における周縁部の一部と前記第２の基板の前記背面側の表面の周縁部の一部を押圧することを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
8. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサパネルの前記蒸着面と反対の側の背面と前記第２の基板の前記背面側の表面とを静電チャックによって基台に保持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の製造方法。
9. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記センサパネルの前記蒸着面と反対の側の背面と前記第２の基板の前記背面側の表面とを粘着層によって基台に保持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 前記第２の基板は、センサ基板および該センサ基板の上に光を検出するセンサ部を有する他のセンサパネルであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の製造方法。
11. 前記センサパネルと前記他のセンサパネルとは、同一の保持基板の上に形成され、前記保持基板を切り出すことによって取得されたことを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記第２の基板は、前記センサ基板と同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の製造方法。
13. 前記第２の基板は、シンチレータの付着確率および熱容量の少なくともいずれが前記センサ基板と同一であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 第１の基板の側面と第２の基板の側面とが接触するかまたは間隙をおいて位置するように前記第１の基板および前記第２の基板を保持しながら前記第１の基板の蒸着面および前記第２の基板の蒸着面にシンチレータを蒸着してシンチレータ層を形成する工程と、
    シンチレータ層が形成された前記第１の基板をシンチレータ層が形成された前記第２の基板から分離してシンチレータパネルを取得する工程と、
    センサ基板および該センサ基板の上に光を検出するセンサ部を有するセンサパネルの前記センサ部側に前記シンチレータパネルを取り付けて放射線撮像装置を取得する工程と、
    を含み、
    前記間隙は、前記シンチレータ層の厚さの２倍以下であることを特徴とする放射線撮像装置の製造方法。
15. 前記シンチレータ層を形成する工程で、前記第１の基板の前記蒸着面と前記第２の基板の前記蒸着面との段差が前記シンチレータ層の厚さよりも小さくなるように前記第１の基板と前記第２の基板とを保持することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
16. 前記第１の基板と前記第２の基板は、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の製造方法。
17. 前記第２の基板は、シンチレータの付着確率および熱容量の少なくともいずれが前記第１の基板と同一であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の製造方法。
18. 請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の製造方法によって製造され、前記第２の基板が位置した側の周縁部におけるシンチレータ層が前記蒸着面に垂直な側壁を有することを特徴とする放射線撮像装置。
19. 請求項１８に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    前記放射線を発生させるための放射線源と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。

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