JP2019105547A - Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof - Google Patents
Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019105547A JP2019105547A JP2017238447A JP2017238447A JP2019105547A JP 2019105547 A JP2019105547 A JP 2019105547A JP 2017238447 A JP2017238447 A JP 2017238447A JP 2017238447 A JP2017238447 A JP 2017238447A JP 2019105547 A JP2019105547 A JP 2019105547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light guide
- light
- scintillator panel
- substrate
- phosphor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 97
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 14
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Chemical compound [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] Chemical compound [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 5
- -1 e.g. Chemical compound 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M caesium bromide Chemical compound [Br-].[Cs+] LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- UODXCYZDMHPIJE-UHFFFAOYSA-N menthanol Chemical compound CC1CCC(C(C)(C)O)CC1 UODXCYZDMHPIJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBNHCGDYYBMKJN-UHFFFAOYSA-N 2-(4-methylcyclohexyl)propan-2-yl acetate Chemical compound CC1CCC(C(C)(C)OC(C)=O)CC1 HBNHCGDYYBMKJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XRXMNWGCKISMOH-UHFFFAOYSA-N 2-bromobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1Br XRXMNWGCKISMOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMSLSFZIEVFEIH-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-4-methylpentan-2-ol Chemical compound COC(C)(C)CC(C)O OMSLSFZIEVFEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000005345 chemically strengthened glass Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001921 poly-methyl-phenyl-siloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シンチレータパネル、放射線画像検出装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a scintillator panel, a radiation image detection apparatus, and a method of manufacturing the same.
従来、医療現場において、フィルムを用いた放射線画像が広く用いられてきた。しかし、フィルムを用いた放射線画像はアナログ画像情報であるため、近年、コンピューテッドラジオグラフィ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＲ）やフラットパネル型の放射線ディテクタ（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、「ＦＰＤ」）等のデジタル方式の放射線画像検出装置が開発されている。 In the past, radiographic images using films have been widely used in medical settings. However, since radiographic images using films are analog image information, digital radiographs such as computed radiography (CR) and flat panel detectors (hereinafter "FPD") have recently been used. Radiographic image detectors have been developed.
ＦＰＤには、直接方式と間接方式とがあるが、間接方式においては放射線を可視光に変換するために、シンチレータパネルが使用される。シンチレータパネルは、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）や酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）等の蛍光体を含有する蛍光体層を構成要素として備えており、照射された放射線に応じて蛍光体が可視光を発光して、その発光光をＴＦＴやＣＣＤにより電気信号に変換することにより、放射線の情報をデジタル画像情報に変換する。 There are direct and indirect methods in FPD, but in the indirect method, a scintillator panel is used to convert radiation into visible light. The scintillator panel includes a phosphor layer containing a phosphor such as cesium iodide (CsI) or gadolinium oxysulfide (GOS) as a component, and the phosphor emits visible light in accordance with the irradiated radiation. Then, the emitted light is converted into an electric signal by a TFT or a CCD, thereby converting radiation information into digital image information.
蛍光体層で発光された光を効率よく光電変換部に導く放射線平面検出器として、例えば、マトリクス状に配置された複数の画素を有する光電変換部と、この光電変換部上に形成されたシンチレータ層とを有する放射線平面検出器において、シンチレータ層に、シンチレータ層内で発生した光を光電変換部へ導く導光体を設けたことを特徴とする放射線平面検出器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、蛍光体の発光光の散乱を抑制し、鮮明性に優れる画像を得ることが可能な、信頼性の高いシンチレータパネルとして、基板、および、蛍光体粉末を含有する蛍光体層を備えたシンチレータパネルであって、蛍光体層が、表面に複数のくぼみを有するシンチレータパネルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 For example, a photoelectric conversion unit having a plurality of pixels arranged in a matrix and a scintillator formed on the photoelectric conversion unit as a radiation plane detector for efficiently guiding light emitted from the phosphor layer to the photoelectric conversion unit In a radiation plane detector having a layer, a radiation plane detector characterized in that a light guide for guiding light generated in the scintillator layer to the photoelectric conversion unit is provided in the scintillator layer (for example, Patent Document 1). In addition, a scintillator including a substrate and a phosphor layer containing a phosphor powder as a highly reliable scintillator panel capable of suppressing scattering of emission light of the phosphor and obtaining an image excellent in sharpness. A scintillator panel has been proposed which is a panel in which a phosphor layer has a plurality of depressions on the surface (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献１に記載の技術により発光光の取り出し効率向上に一定の効果は見られるものの、導光体開口部における反射によりシンチレータパネル内に閉じ込められる発光光が多く存在するため、輝度および画像の鮮明性のバランスがなお不十分である課題があった。また、特許文献２に記載の技術により発光光の取り出し効率向上に一定の効果は見られるものの、さらに高いレベルで輝度と画像の鮮明性を両立することが望まれていた。 However, although a certain effect can be seen in the improvement of the extraction efficiency of the emitted light by the technique described in Patent Document 1, the emitted light confined in the scintillator panel by the reflection at the light guide opening is present in a large amount. There is a problem that the balance of the sharpness of the image is still insufficient. Further, although a certain effect can be seen in the improvement of the extraction efficiency of the emitted light by the technique described in Patent Document 2, it has been desired to achieve both the luminance and the clearness of the image at a higher level.
そこで本発明は、高輝度で鮮明性に優れる画像を得ることが可能なシンチレータパネルを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a scintillator panel capable of obtaining an image with high brightness and excellent sharpness.
上記の課題を解決するため、本発明は、基板、蛍光体層、配列した複数の導光体、および、導光体からの光取り出し手段を備えるシンチレータパネルである。 In order to solve the above-mentioned subject, the present invention is a scintillator panel provided with a substrate, a fluorescent substance layer, a plurality of light guides arranged, and light extraction means from the light guides.
本発明のシンチレータパネルによれば、高輝度で鮮明性に優れる画像を得ることができる。 According to the scintillator panel of the present invention, an image having high brightness and excellent sharpness can be obtained.
本発明のシンチレータパネルは、基板、蛍光体層、配列した複数の導光体、および、導光体からの光取り出し手段を備える。また、本発明の放射線画像検出装置は、本発明のシンチレータパネルを備える。以下に、図を用いて本発明のシンチレータパネルおよび放射線画像検出装置の具体的な構成について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 The scintillator panel of the present invention comprises a substrate, a phosphor layer, a plurality of light guides arranged, and light extraction means from the light guides. Moreover, the radiation image detection apparatus of this invention is equipped with the scintillator panel of this invention. Hereinafter, specific configurations of the scintillator panel and the radiation image detecting apparatus of the present invention will be described using the drawings, but the present invention is not limited thereto.
図１は、本発明のシンチレータパネルの一態様の構成を模式的に表した斜視図である。シンチレータパネル２は、基板４上に、蛍光体層５、配列した複数の導光体６および導光体からの光取り出し手段７を備える。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of one aspect of the scintillator panel of the present invention. The scintillator panel 2 includes, on a substrate 4, a phosphor layer 5, a plurality of arranged light guides 6, and light extracting means 7 from the light guides.
図２〜５は、本発明の放射線画像検出装置の一態様の構成を模式的に表した断面図である。図２〜５において、放射線画像検出装置１は、シンチレータパネル２、検出基板３および電源部１２を有する。検出基板３は、基板１１上に、出力層１０、光電変換素子とＴＦＴとからなる画素が２次元状に形成された光電変換層９をこの順に有する。ただし、図示の都合上、図２〜５の紙面における下方向が、本説明における上方向となる。シンチレータパネル２の出光面と、検出基板３の光電変換層９とを、接着層８を介して接着または密着させることが好ましい。この際、光電変換素子の画素と１個以上の導光体が対応するようにすることが好ましい。一つの画素に１個の導光体が対応してもかまわないし、一つの画素に２個以上の導光体が対応してもかまわない。光電変換素子の１画素に対応する蛍光体層の導光体の数が均一であることが好ましい。 FIGS. 2-5 is sectional drawing which represented typically the structure of the one aspect | mode of the radiographic image detection apparatus of this invention. In FIGS. 2 to 5, the radiation image detection apparatus 1 has a scintillator panel 2, a detection substrate 3 and a power supply unit 12. The detection substrate 3 has an output layer 10 and a photoelectric conversion layer 9 in which pixels composed of photoelectric conversion elements and TFTs are two-dimensionally formed on the substrate 11 in this order. However, for convenience of illustration, the downward direction in the paper surface of FIGS. 2 to 5 is the upward direction in the present description. It is preferable that the light emitting surface of the scintillator panel 2 and the photoelectric conversion layer 9 of the detection substrate 3 be adhered or adhered via the adhesive layer 8. At this time, it is preferable that the pixels of the photoelectric conversion element correspond to one or more light guides. One light guide may correspond to one pixel, or two or more light guides may correspond to one pixel. It is preferable that the number of light guides of the phosphor layer corresponding to one pixel of the photoelectric conversion element is uniform.
放射線画像検出装置１に入射した放射線は、蛍光体層５に含有される蛍光体に吸収されて、可視光が放射される。このようにして蛍光体から放射される光を、以下、「蛍光体の発光光」と呼ぶ。光電変換層９に到達した蛍光体の発光光は、光電変換層９で光電変換され、出力層１０を通じて、電気信号として出力される。 The radiation that has entered the radiation image detection device 1 is absorbed by the phosphor contained in the phosphor layer 5 to emit visible light. The light emitted from the phosphor in this manner is hereinafter referred to as "emission light of the phosphor". The emitted light of the phosphor that has reached the photoelectric conversion layer 9 is photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 9, and is output as an electrical signal through the output layer 10.
シンチレータパネルの基板の材質としては、例えば、放射線の透過性を有するガラス、セラミック、半導体、高分子化合物、金属、金属酸化物などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどが挙げられる。セラミックとしては、例えば、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などが挙げられる。半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素などが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、セルロースアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、トリアセテート、ポリカーボネート、炭素繊維強化樹脂などが挙げられる。金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンなどが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。蛍光体の発光光を高効率に利用するため、反射率の高いものが好ましく、ガラスや高分子化合物の基板が好ましい。高反射ポリエステル基板がより好ましく、放射線の透過性が高く、低比重であることから、ボイドを含む白色ポリエステル基板がさらに好ましい。 As a material of the substrate of the scintillator panel, for example, glass having radiation permeability, ceramic, semiconductor, polymer compound, metal, metal oxide and the like can be mentioned. Examples of the glass include quartz, borosilicate glass, and chemically strengthened glass. Examples of the ceramic include sapphire, silicon nitride, silicon carbide and the like. Examples of the semiconductor include silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphorus, gallium nitrogen and the like. Examples of the polymer compound include cellulose acetate, polyester, polyamide, polyimide, triacetate, polycarbonate, carbon fiber reinforced resin and the like. As a metal, aluminum, iron, copper etc. are mentioned, for example. Examples of the metal oxide include silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide and the like. Two or more of these may be used. In order to use the light emitted from the fluorescent substance with high efficiency, a material having a high reflectance is preferable, and a substrate of glass or a polymer compound is preferable. A highly reflective polyester substrate is more preferable, and a white polyester substrate containing a void is more preferable because of high radiation transmittance and low specific gravity.
シンチレータパネルの持ち運びの利便性の観点からシンチレータパネルの軽量化が進められていることから、基板の厚さは２．０ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下がより好ましい。 Since weight saving of the scintillator panel is advanced from the viewpoint of convenience of carrying the scintillator panel, the thickness of the substrate is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less.
蛍光体層は、蛍光体を含有する。蛍光体としては、例えば、ＣｓＩ、ＣｓＢｒ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ（以下、「ＧＯＳ」）、Ｇｄ２ＳｉＯ５、ＢｉＧｅ３Ｏ１２、ＣａＷＯ４、Ｌｕ２Ｏ２Ｓ、Ｙ２Ｏ２Ｓ、ＬａＣｌ３、ＬａＢｒ３、ＬａＩ３、ＣｅＢｒ３、ＣｅＩ３、ＬｕＳｉＯ５などが挙げられる。これらを２種以上含有してもよい。発光効率を高めるために、蛍光体に賦活剤を添加しても構わない。賦活剤としては、例えば、ナトリウム（Ｎａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、テルビニウム（Ｔｂ）、セリウム（Ｃｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、プラセオジム（Ｐｒ）などが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。化学的安定性が高く、発光効率が高いことから、ＧＯＳにＴｂを添加したＴｂ賦活ＧＯＳ（ＧＯＳ：Ｔｂ）が好ましい。 The phosphor layer contains a phosphor. The phosphor, e.g., CsI, CsBr, Gd 2 O 2 S ( hereinafter, "GOS"), Gd 2 SiO 5, BiGe 3 O 12, CaWO 4, Lu 2 O 2 S, Y 2 O 2 S, LaCl 3, LaBr 3, LaI 3, CeBr 3, CeI 3, etc. LuSiO 5 and the like. Two or more of these may be contained. In order to enhance the light emission efficiency, an activator may be added to the phosphor. As an activator, for example, sodium (Na), indium (In), thallium (Tl), lithium (Li), potassium (K), rubidium (Rb), sodium (Na), terubinium (Tb), cerium (Ce) And europium (Eu), praseodymium (Pr) and the like. Two or more of these may be used. Tb-activated GOS (GOS: Tb) in which Tb is added to GOS is preferable because of high chemical stability and high luminous efficiency.
蛍光体の形状としては、球状、扁平状、棒状等が挙げられる。蛍光体の平均粒子径Ｄ５０は、１．０〜２０μｍが好ましい。なお、蛍光体の平均粒子径Ｄ５０は、粒度分布測定装置（例えば、ＭＴ３３００；日機装（株）製）を用いて測定することができる。本発明においては、水を満たした試料室に蛍光体を投入し、３００秒間超音波処理を行った後の粒度分布におけるＤ５０の値を平均粒子径とする。 The shape of the phosphor may, for example, be spherical, flat or rod-like. The average particle diameter D50 of the phosphor is preferably 1.0 to 20 μm. The average particle diameter D50 of the phosphor can be measured using a particle size distribution measuring apparatus (for example, MT3300; manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). In the present invention, the phosphor is introduced into a water-filled sample chamber, and the value of D50 in the particle size distribution after ultrasonication for 300 seconds is taken as the average particle size.
蛍光体層は、有機バインダーを含有してもよい。有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリエチレン、ポリメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン等のシリコン樹脂、ポリスチレン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、高分子量ポリエーテル、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、ポリアクリルアミド、アクリル樹脂が挙げられる。これらを２種以上含有してもよい。 The phosphor layer may contain an organic binder. Examples of the organic binder include polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, methyl cellulose, silicone, such as polyethylene, polymethyl siloxane and polymethyl phenyl siloxane, polystyrene, butadiene / styrene copolymer, polystyrene, polyvinyl pyrrolidone, polyamide, high Examples include molecular weight polyethers, copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, polyacrylamides, and acrylic resins. Two or more of these may be contained.
本発明のシンチレータパネルは、配列した複数の導光体と、導光体からの光取り出し手段を備えることを特徴とする。導光体開口部と接着層とを光学的に接続することは難しく、導光体開口部と接着層の間には薄い空気層が形成される場合が多い。この場合、従来の技術においては、導光体により蛍光体の発光光を集光させることができるものの、導光体を伝って光電変換素子に隣接する導光体開口部表面に到達した発光光は、接着層に入射する前に導光体／接着層間の薄い空気層に出力されるため、導光体開口部表面における反射により、集光した発光光を効率よく光電変換層に伝達することが困難であった。また、導光体開口部と接着層との密着性がよく、光学的に接続されている場合においても、一般的に、導光体と接着層の屈折率は異なることから、屈折率不整合に起因する導光体／接着層界面における反射の影響により、発光光の強度が低下しやすい傾向にある。屈折率ｎの導光体から屈折率１の空気層へ入射角θで入射した光の反射率は、Ｓ偏光の場合、下記式（１）で表され、Ｐ偏光の場合、下記式（２）で表される。すなわち、屈折率ｎが大きいほど反射率は大きくなる。臨界角θｃは、下記式（３）で表され、入射角がθｃより大きな入射角の光は全反射される。本発明においては、導光体からの光取り出し手段により、導光体／接着層界面における発光光の反射や散乱光を抑制して集光した発光光を効率よく光電変換層に伝達し、輝度および鮮鋭度を向上させることができる。 The scintillator panel of the present invention is characterized by comprising a plurality of light guides arranged and light extraction means from the light guides. It is difficult to optically connect the light guide opening and the adhesive layer, and a thin air layer is often formed between the light guide opening and the adhesive layer. In this case, although light emitted from the phosphor can be condensed by the light guide in the prior art, light emitted from the light guide that has reached the surface of the light guide opening adjacent to the photoelectric conversion element The light is output to the thin air layer between the light guide / adhesive layer before entering the adhesive layer, so that the condensed emitted light is efficiently transmitted to the photoelectric conversion layer by the reflection on the surface of the light guide opening. Was difficult. In addition, since the light guide opening portion and the adhesive layer have good adhesion, and even when optically connected, the refractive index mismatching generally occurs because the refractive index of the light guide and the adhesive layer are different. Due to the influence of reflection at the light guide / adhesive layer interface caused by the above, the intensity of the emitted light tends to decrease. The reflectance of light incident from a light guide having a refractive index n to an air layer having a refractive index 1 at an incident angle θ is represented by the following formula (1) in the case of S polarization, and in the case of P polarization: It is represented by). That is, the larger the refractive index n, the larger the reflectance. The critical angle θc is expressed by the following equation (3), and light having an incident angle larger than θc is totally reflected. In the present invention, the emitted light collected by suppressing light reflection and scattered light at the light guide / adhesive layer interface by the light extraction means from the light guide is efficiently transmitted to the photoelectric conversion layer, and the luminance And the sharpness can be improved.
導光体の形状としては、例えば、図２〜５に示すものが挙げられる。 As a shape of a light guide, what is shown to FIGS. 2-5 is mentioned, for example.
光取り出し手段とは、例えば、導光体開口部への、表面凹凸加工、凹凸シート貼付け、光学薄膜貼付け、導光体と接着層との屈折率整合などが挙げられる。これらの光取り出し手段により、光取り出し効率をより向上させ、輝度および鮮鋭度をより向上させることができる。これらの中でも、導光体開口部への、表面凹凸加工、凹凸シート貼付け、光学薄膜貼付けが好ましく、表面凹凸加工、凹凸シート貼付けがより好ましい。 Examples of the light extraction means include surface asperity processing, asperity sheet bonding, optical thin film bonding, refractive index matching between the light guide and the adhesive layer, and the like to the light guide opening. These light extraction means can further improve the light extraction efficiency, and can further improve the luminance and the sharpness. Among these, surface unevenness processing, unevenness sheet adhesion, and optical thin film adhesion to a light guide opening are preferable, and surface unevenness processing and unevenness sheet adhesion are more preferable.
光取り出し手段として、導光体開口部への表面凹凸加工を施す場合、図６に模式的に示すように、入射光１３の入射角が臨界角θｃ以上である場合であっても、透過光１４は空気層を透過することができ、光取り出し効率が向上する。 When surface asperity processing is applied to the light guide opening as light extraction means, as shown schematically in FIG. 6, transmitted light is obtained even when the incident angle of the incident light 13 is equal to or greater than the critical angle θc. 14 can penetrate the air layer, and the light extraction efficiency is improved.
凹凸シートを貼付ける場合も、同様のメカニズムにより、光取り出し効率を向上させることができる。 When sticking an uneven | corrugated sheet | seat, light extraction efficiency can be improved by the same mechanism.
光学薄膜を貼付ける場合は、光学薄膜内の光の干渉効果により、入射角θで入射する光の反射率を、前記式（１）または式（２）で示される反射率より小さく設計することができる。このため、光取り出し効率を向上させることができる。光学薄膜としては、波長オーダーの薄膜の積層体が好ましく、例えば、Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ（著）、小倉繁太郎、中島右智、矢部孝、吉田国雄（翻訳）、「光学薄膜」、日刊工業新聞社（１９８９年１１月３０日）に記載されたものが好ましい。なお、光学薄膜は単層であってもよい。 When affixing an optical thin film, design the reflectance of light incident at an incident angle θ smaller than the reflectance represented by the formula (1) or (2) due to the interference effect of light in the optical thin film Can. Therefore, the light extraction efficiency can be improved. As the optical thin film, a laminate of thin films in the wavelength order is preferable. A. Preferred are those described in Macleod (Author), Shigetaro Ogura, Akatoshi Nakajima, Takashi Yabe, Kunio Yoshida (translation), "Optical thin film", Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd. (Nov. 30, 1989). The optical thin film may be a single layer.
導光体と接着層との屈折率を整合させる場合、導光体と接着層の屈折率差を０．１以下とすることが好ましい。屈折率差を０．１以下とすることにより、導光体開口部における全反射をより抑制し、光取り出し効率をより向上させることができる。 When matching the refractive index of a light guide and an adhesive layer, it is preferable to make the refractive index difference of a light guide and an adhesive layer into 0.1 or less. By setting the refractive index difference to 0.1 or less, the total reflection at the light guide opening can be further suppressed, and the light extraction efficiency can be further improved.
導光体の屈折率は、１．５〜２．８が好ましい。図７に示すように、蛍光体層５から導光体６中に取り出された透過光１７は、光電変換素子に到達するまでに導光体６／蛍光体層５界面に再度入射する場合がある。一般的に、蛍光体層５は空隙を含み、屈折率１の領域が存在するため、導光体６の屈折率を１．５以上とすることにより、導光体と空隙との屈折率差を十分に大きくできるため、蛍光体層へ透過する透過光１９や、蛍光体層５を散乱しながら進行する散乱光２０をより抑制することができる。前述のとおり、屈折率ｎの導光体６から屈折率１の蛍光体層５中の空隙へ入射角θで入射した光の反射率は、屈折率ｎが大きいほど高くなり、臨界角θｃは、屈折率ｎが大きいほど小さくなるため、導光体６の屈折率が大きいほど全反射の割合を増大させ、導光体６を伝って光電変換素子へ入射する発光光の割合を増やすことができる。このため、輝度と鮮鮮度をより向上させることができる。導光体の屈折率は２．１以上がより好ましい。一方、導光体の屈折率を２．８以下とすることにより、蛍光体の発光光の波長領域における光の吸収を抑制し、発光光の取り出し効率をより向上させることができる。このため、輝度をより向上させることができる。屈折率の高い透明材料としては、例えば、ルチル型結晶の酸化チタンが知られており、その屈折率は２．７２である。 The refractive index of the light guide is preferably 1.5 to 2.8. As shown in FIG. 7, the transmitted light 17 extracted from the phosphor layer 5 into the light guide 6 may be incident again on the light guide 6 / phosphor layer 5 interface before reaching the photoelectric conversion element. is there. Generally, the phosphor layer 5 includes an air gap, and there is a region with a refractive index of 1, so the refractive index difference between the light guide and the air gap can be obtained by setting the refractive index of the light guide 6 to 1.5 or more. Therefore, the transmitted light 19 transmitted to the phosphor layer and the scattered light 20 traveling while scattering the phosphor layer 5 can be further suppressed. As described above, the reflectance of light incident from the light guide 6 having the refractive index n to the air gap in the phosphor layer 5 having the refractive index 1 at the incident angle θ increases as the refractive index n increases, and the critical angle θc Since the larger the refractive index n, the smaller the ratio of total reflection as the refractive index of the light guide 6 is larger, and the ratio of light emitted along the light guide 6 to the photoelectric conversion element is increased. it can. Therefore, the brightness and freshness can be further improved. The refractive index of the light guide is more preferably 2.1 or more. On the other hand, by setting the refractive index of the light guide to 2.8 or less, absorption of light in the wavelength region of the light emitted from the phosphor can be suppressed, and the light extraction efficiency can be further improved. Thus, the luminance can be further improved. As a transparent material having a high refractive index, for example, rutile type titanium oxide is known, and its refractive index is 2.72.
導光体の屈折率は、例えば、屈折率測定装置（反射分光膜厚計ＦＥ３０００；大塚電子社製）を用いて測定することができる。測定温度は２３℃とする。 The refractive index of the light guide can be measured, for example, using a refractive index measurement apparatus (reflection spectral film thickness meter FE3000; manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The measurement temperature is 23 ° C.
導光体は、マトリクス材中に散乱性の低い蛍光体を含有することが好ましく、散乱性の低い蛍光体を主成分とすることが好ましい。ここで、主成分とは、導光体を構成する材料のうち、体積分率が最大となる成分を指す。散乱性の低い蛍光体としては、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などが挙げられる。ＣｓＩ蛍光体は圧力を加える等の方法で高充填化しやすいため、導光体の主成分はＣｓＩであることが好ましい。 The light guide preferably contains a low-scattering phosphor in the matrix material, and preferably contains a low-scattering phosphor as the main component. Here, the term "main component" refers to the component of the material constituting the light guide that has the largest volume fraction. Examples of the low scattering phosphor include cesium iodide (CsI) and the like. It is preferable that the main component of the light guide is CsI, because the CsI phosphor is easily highly filled by a method such as applying pressure.
散乱抑制のため蛍光体の屈折率はマトリクス材の屈折率と同程度であることが好ましく、蛍光体とマトリクス材の屈折率差は０．３以下であることが好ましい。ＣｓＩの屈折率は約１．８であり、ＧＯＳ（屈折率約２．２５）より屈折率が小さく、一般的な屈折率１．５〜２．１のマトリクス材中に分散した際に散乱性をより低減することができる。屈折率１．９５〜２．５５の高屈折率マトリクス中に蛍光体を分散する場合には、蛍光体としてＧＯＳを用いることが好ましい。散乱性の低い蛍光体を導光体内に分散することにより、導光体の透明性を保ったまま、導光体に入射する放射線を導光体内で発光光に変換することが可能となり、輝度および鮮鋭度をより向上させることができる。導光体は、空隙を有しない、または、空隙率の小さいＣｓＩで構成してもよい。 In order to suppress scattering, the refractive index of the phosphor is preferably about the same as the refractive index of the matrix material, and the refractive index difference between the phosphor and the matrix material is preferably 0.3 or less. The refractive index of CsI is about 1.8, and the refractive index is smaller than that of GOS (refractive index: about 2.25), and it is scattering when dispersed in a general matrix material with a refractive index of 1.5 to 2.1. Can be further reduced. When the phosphor is dispersed in a high refractive index matrix having a refractive index of 1.95 to 2.55, GOS is preferably used as the phosphor. By dispersing a low-scattering phosphor in the light guide, it is possible to convert radiation incident on the light guide into emitted light in the light guide while maintaining the transparency of the light guide, and thus the luminance And the sharpness can be further improved. The light guide may be made of CsI having no void or small void ratio.
図８に、本発明のシンチレータパネルの一態様を模式的に表した断面図を示す。シンチレータパネル２において、基板４の上に厚みＴの蛍光体層５、導光体６、導光体からの光取り出し手段７を備える。導光体の深さをＤ、導光体の開口部の面積をＡ１、導光体の底部から高さ１０％における断面積Ａ２とし、互いに隣接する導光体同士の間隔をピッチＰとする。ここで、導光体の深さＤとは、導光体の開口部から基板側端部までの距離のことを言う。導光体の底部とは、導光体の基板側端部のことを言い、導光体の底部からの高さとは、導光体の底部から開口部方向へ測定した距離のことを言う。隣接する導光体同士の間隔とは、ある導光体の開口部の図心から隣接する導光体の開口部の図心までの距離のことを言う。 FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing one aspect of the scintillator panel of the present invention. In the scintillator panel 2, a phosphor layer 5 with a thickness T, a light guide 6, and light extraction means 7 from the light guide are provided on a substrate 4. The depth of the light guide is D, the area of the opening of the light guide is A1, the cross-sectional area A2 at 10% of the height from the bottom of the light guide is A2, and the distance between adjacent light guides is pitch P . Here, the depth D of the light guide refers to the distance from the opening of the light guide to the end on the substrate side. The bottom of the light guide refers to the substrate side end of the light guide, and the height from the bottom of the light guide refers to the distance measured from the bottom of the light guide toward the opening. The distance between adjacent light guides refers to the distance from the center of the opening of a light guide to the center of the opening of the adjacent light guide.
蛍光体層の厚みＴは、１２０〜２０００μｍが好ましい。蛍光体層の厚みＴを１２０μｍ以上とすることにより、発光光の強度をより向上させることができる。蛍光体の厚みＴは、２５０μｍ以上がより好ましい。一方、蛍光体層の厚みＴを２０００μｍ以下とすることにより、蛍光体の総量を減量することができる。蛍光体層の厚みＴは、１５００μｍ以下がより好ましく、１０００μｍ以下がさらに好ましい。 The thickness T of the phosphor layer is preferably 120 to 2000 μm. By setting the thickness T of the phosphor layer to 120 μm or more, the intensity of the emitted light can be further improved. The thickness T of the phosphor is more preferably 250 μm or more. On the other hand, by setting the thickness T of the phosphor layer to 2000 μm or less, the total amount of phosphors can be reduced. The thickness T of the phosphor layer is more preferably 1500 μm or less, and still more preferably 1000 μm or less.
蛍光体層の厚みＴは、以下の方法により測定することができる。まず、蛍光体層を、無作為に選択した導光体のない位置で、基板に対して垂直方向に切断する。その断面を、光学顕微鏡（例えば、ＯＰＴＩＳＨＯＴ；ニコン（株）製）を用いて、倍率２０倍で観察した画像において、無作為に選択した測定位置５点のそれぞれにおける蛍光体層の高さを測定する。この操作を５回繰り返し、得られた高さの値のすべて（５×５）の数平均値を、蛍光体層の厚みＴとする。 The thickness T of the phosphor layer can be measured by the following method. First, the phosphor layer is cut in the direction perpendicular to the substrate at a position without a randomly selected light guide. Measure the height of the phosphor layer at each of five randomly selected measurement positions in the image observed at a magnification of 20 × using an optical microscope (for example, OPTISHOT; manufactured by Nikon Corporation). Do. This operation is repeated five times, and the number average value of all (5 × 5) of the obtained height values is taken as the thickness T of the phosphor layer.
蛍光体層の厚みＴ（μｍ）に対する導光体の深さＤ（μｍ）の比（Ｄ／Ｔ）は、０．５〜１が好ましい。Ｄ／Ｔを０．５以上とすることにより、導光体による蛍光体の発光光の集光効率をより向上させ、輝度および鮮鮮度をより向上させることができる。 The ratio (D / T) of the depth D (μm) of the light guide to the thickness T (μm) of the phosphor layer is preferably 0.5 to 1. By setting D / T to 0.5 or more, it is possible to further improve the collection efficiency of the light emitted from the phosphor by the light guide and to further improve the luminance and the freshness.
導光体の深さＤは、以下の方法により測定することができる。まず、無作為に選択した５点の導光体開口部の図心位置で、蛍光体層を、基板に対して垂直方向に切断し、導光体・蛍光体層断面を切り出して精密研磨する。導光体・蛍光体層断面を、電子顕微鏡を用いて倍率１００倍で観察し、基板に対して垂直方向における、それぞれの開口部から最深部までの距離の数平均値を算出して導光体の深さＤを求める。 The depth D of the light guide can be measured by the following method. First, at the centroid positions of five randomly selected light guide openings, the phosphor layer is cut in the direction perpendicular to the substrate, and the light guide / phosphor layer section is cut out and precisely polished . The cross section of the light guide / phosphor layer is observed at a magnification of 100 times using an electron microscope, and the number average value of the distance from each opening to the deepest part in the direction perpendicular to the substrate is calculated Find the depth D of the body.
導光体の開口部の面積Ａ１は、９００〜９００００μｍ２が好ましい。導光体の開口部の面積Ａ１を９００μｍ２以上とすることにより、導光体による蛍光体の発光光の集光効率をより向上させ、鮮鮮度をより向上させることができる。導光体の開口部の面積Ａ１は、１６００μｍ２以上がより好ましい。一方、導光体の開口部の面積Ａ１を９００００μｍ２以下とすることにより、一般的な光電変換素子の画素サイズに対して導光体開口部を十分小さくして検出光量のばらつきを抑制し、鮮鮮度をより向上させることができる。導光体の開口部の面積Ａ１は、６００００μｍ２以下がより好ましく、２００００μｍ２以下がさらに好ましい。 The area A1 of the opening of the light guide is preferably 900 to 90000 μm 2 . By setting the area A1 of the opening of the light guide to 900 μm 2 or more, the collection efficiency of the light emitted from the phosphor by the light guide can be further improved, and the freshness can be further improved. The area A1 of the opening of the light guide is more preferably 1600 μm 2 or more. On the other hand, by setting the area A1 of the opening of the light guide to 90000 μm 2 or less, the light guide opening is made sufficiently smaller than the pixel size of a general photoelectric conversion element to suppress the variation of the detected light quantity. Freshness can be further improved. Area A1 of the opening portion of the lightguide, more preferably 60000Myuemu 2 or less, more preferably 20000Myuemu 2 or less.
導光体の開口部の面積Ａ１は、レーザー顕微鏡（例えば、ＶＫ−９５００；キーエンス（株）製）を用いて、倍率２０倍で、基板に対して垂直上方向からシンチレータパネルをスキャンした画像を解析することにより求めることができる。より具体的には、スキャンした画像において、無作為に選択した５点の導光体のそれぞれの開口部の面積を計測し、５点の数平均値を算出することにより求めることができる。 The area A1 of the opening of the light guide is an image obtained by scanning the scintillator panel vertically from the substrate at a magnification of × 20 using a laser microscope (for example, VK-9500; manufactured by KEYENCE CORPORATION) It can be determined by analysis. More specifically, in the scanned image, the area of the opening of each of the five randomly selected light guides can be measured and the number average value of the five points can be calculated.
導光体の開口部の面積Ａ１（μｍ２）に対する、導光体の底部から高さ１０％における断面積Ａ２（μｍ２）の比（Ａ２／Ａ１）は０．５未満が好ましい。Ａ２／Ａ１を０．５未満とすることにより、導光体による蛍光体の発光光の集光効率をより向上させ、鮮鮮度をより向上させることができる。導光体の形状は、基板に対して水平方向の導光体の断面の面積が開口部において最大であり、基板側に近づくにつれ、水平方向の面積が小さくなる形状が好ましい。より具体的には、開口部を底面として基板側に向かって窄まった、略錐体または略錐台などの立体形状が好ましい。ここで「略」とは、導光体の形状が厳密な意味での錐体や錐台である必要はなく、頂点（導光体の最深部形状）が図２に示すように丸みを帯びていたり、側面（導光体／蛍光体層界面）が歪んでいたりしても構わないことを意味する。図９に示すように、導光体６内を光電変換素子に向かって伝搬する透過光１７は、導光体６／蛍光体層５界面において反射を繰り返して伝搬する場合があり、導光体が略錐体または略錐台など窄まった立体形状であれば、導光体６／蛍光体層５界面への一度目の入射角θ１より、二度目の入射角θ２が大きくなる。入射角が大きくなると、導光体６／蛍光体層５界面の反射率が大きくなるため、より高い割合で発光光を光電変換素子に入射させることが可能になり、導光体による発光光の取り出し効率をより向上させることができる。 The ratio (A2 / A1) of the cross-sectional area A2 (μm 2 ) at a height of 10% from the bottom of the light guide to the area A1 (μm 2 ) of the opening of the light guide is preferably less than 0.5. By setting A2 / A1 to less than 0.5, the collection efficiency of the light emitted from the phosphor by the light guide can be further improved, and the freshness can be further improved. The shape of the light guide is preferably such that the area of the cross section of the light guide in the horizontal direction with respect to the substrate is the largest at the opening, and the area in the horizontal direction decreases as it approaches the substrate side. More specifically, a three-dimensional shape such as a substantially pyramid or a truncated pyramid is preferable in which the opening is a bottom surface and is narrowed toward the substrate side. Here, “approximately” does not have to be a cone or frustum in a strict sense of the shape of the light guide, and the vertex (the deepest portion shape of the light guide) is rounded as shown in FIG. It means that the side surface (light guide / phosphor layer interface) may be distorted. As shown in FIG. 9, the transmitted light 17 propagating in the light guide 6 toward the photoelectric conversion element may propagate repeatedly in the light guide 6 / phosphor layer 5 interface in some cases. In the case of a three-dimensional shape such as a cone or a truncated pyramid, the second incident angle θ2 is larger than the first incident angle θ1 to the light guide 6 / phosphor layer 5 interface. As the incident angle increases, the reflectance of the light guide 6 / phosphor layer 5 interface increases, so that it is possible to cause the emitted light to be incident on the photoelectric conversion element at a higher rate, and the emitted light by the light guide The extraction efficiency can be further improved.
導光体の底部から高さ１０％における断面積Ａ２は、以下の方法により測定することができる。まず、無作為に選択した５点の導光体を、基板から垂直方向にＴ−Ｄ×０．９の高さの位置において、基板に対して平行方向に切断し、導光体・蛍光体層断面を切り出して精密研磨する。レーザー顕微鏡を用いて、倍率２０倍で、スキャンした画像を解析して各断面の面積を計測し、５点の数平均値を算出することにより、断面積Ａ２を求めることができる。 The cross-sectional area A2 at a height of 10% from the bottom of the light guide can be measured by the following method. First, five randomly selected light guides are cut in a direction parallel to the substrate at a height of T-D × 0.9 in the vertical direction from the substrate, and light guides and phosphors are obtained. Cut the layer cross section and precision polish. The cross-sectional area A2 can be obtained by analyzing the scanned image at a magnification of 20 × using a laser microscope, measuring the area of each cross section, and calculating the number average value of the five points.
互いに隣接する導光体同士のピッチＰは、対応する光電変換素子のピッチに応じて適宜設定することができ、５０〜３５０μｍが好ましい。互いに隣接する導光体同士のピッチＰを５０μｍ以上とすることにより、導光体による蛍光体の発光光の集光効率をより向上させ、鮮鮮度をより向上させることができる。一方、互いに隣接する導光体同士のピッチＰを３５０μｍ以下とすることにより、一般的な光電変換素子の１画素当たりに１つ以上の導光体を、容易に対応させることができる。互いに隣接する導光体同士のピッチＰは、２８０μｍ以下がより好ましい。 The pitch P between adjacent light guides can be appropriately set according to the pitch of the corresponding photoelectric conversion element, and is preferably 50 to 350 μm. By setting the pitch P of the light guides adjacent to each other to 50 μm or more, the collection efficiency of the light emitted from the phosphor by the light guides can be further improved, and the freshness can be further improved. On the other hand, by setting the pitch P of adjacent light guides to 350 μm or less, one or more light guides can easily be made to correspond to one pixel of a general photoelectric conversion element. The pitch P between adjacent light guides is more preferably 280 μm or less.
互いに隣接する導光体同士のピッチＰは、レーザー顕微鏡を用いて、倍率２０倍で基板に対して垂直上方向から蛍光体層をスキャンした画像を解析して求めることができる。より具体的には、スキャンした画像において、無作為に選択した１０点について、導光体の開口部の図心から隣接する導光体の開口部の図心までの距離を測定し、その数平均値を算出することにより導光体のピッチＰを求めることができる。 The pitch P between the light guides adjacent to each other can be determined by analyzing an image obtained by scanning the phosphor layer from above in the direction perpendicular to the substrate at a magnification of 20 × using a laser microscope. More specifically, in the scanned image, for 10 randomly selected points, the distance from the light center opening to the light center opening is measured and the number average The pitch P of the light guide can be determined by calculating the value.
次に、本発明のシンチレータパネルの製造方法について説明する。基板上に、蛍光体層および導光体を形成し、導光体開口部に対して、表面凹凸加工、凹凸シート貼付け、光学薄膜貼付け、導光体と接着層との屈折率整合などを行うことにより、光取り出し手段を形成することが好ましい。 Next, a method of manufacturing the scintillator panel of the present invention will be described. A phosphor layer and a light guide are formed on a substrate, and surface unevenness processing, unevenness sheet adhesion, optical thin film adhesion, refractive index matching between light guide and adhesive layer, etc. are performed on the light guide opening. Preferably, the light extraction means is formed.
基板上に蛍光体層を形成する方法としては、例えば、基板上に、前述の蛍光体および有機バインダーを含有する蛍光体ペーストを塗布して、塗布膜を形成する方法などが挙げられる。 As a method of forming a fluorescent substance layer on a board | substrate, the method of apply | coating the fluorescent substance paste containing the above-mentioned fluorescent substance and the organic binder on a board | substrate, for example, and forming a coating film etc. are mentioned.
蛍光体ペーストは、有機溶媒を含有してもよい。蛍光体ペーストが有機バインダーを含有する場合、有機溶媒はその良溶媒であり、水素結合力が大きいことが好ましい。そのような有機溶媒としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テルピネオール、ベンジルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、ジヒドロターピネオール、γ−ブチロラクトン、ジヒドロターピニルアセテート、３−メトキシ−３−メチル−メチルブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ヘキシレングリコール、ブロモ安息香酸などが挙げられる。これらを２種以上含有してもよい。 The phosphor paste may contain an organic solvent. When the phosphor paste contains an organic binder, the organic solvent is preferably a good solvent, and preferably has a large hydrogen bonding power. As such an organic solvent, for example, diethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether alcohol, diethylene glycol monobutyl ether, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, terpineol, benzyl alcohol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, dihydroterpineol, γ-butyrolactone, dihydroterpinyl acetate, 3-methoxy-3-methyl-methyl butanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, N, N-dimethylformamide, hexylene glycol, bromobenzoic acid and the like . Two or more of these may be contained.
蛍光体ペーストは、その粘度を調整するため、増粘剤、可塑剤、沈降防止剤などを含有してもよい。 The phosphor paste may contain a thickener, a plasticizer, an anti-settling agent, etc. in order to adjust its viscosity.
蛍光体ペーストの塗布方法としては、例えば、スクリーン印刷法、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどを用いた塗布方法などが挙げられる。 Examples of the method for applying the phosphor paste include a screen printing method, a coating method using a bar coater, a roll coater, a die coater, a blade coater, and the like.
導光体を形成する方法としては、例えば、図１０に示すように、導光体の鋳型となる鋳型基板２１に導光体材料２２を塗布し、鋳型基板２１を剥離することにより導光体２３を得た後、導光体２３を蛍光体層２４に埋め込む方法や、図１１に示すように、剥離層２６が形成された基板２７上にフォトリソグラフィーにより導光体２５を形成し、さらに蛍光体層２８を形成した後、剥離層２６を剥離する方法や、図１２に示すように、平坦な蛍光体層２９を形成した後、蛍光体層２９に導光体パターン３０をインプリントにより形成し、導光体パターン３０に導光体材料３１を充填する方法などが挙げられる。 As a method of forming a light guide, for example, as shown in FIG. 10, a light guide material 22 is applied to a mold substrate 21 as a light guide mold, and the light guide is removed by peeling the mold substrate 21. After the light guide 23 is obtained, the light guide 25 is formed by photolithography on the substrate 27 on which the peeling layer 26 is formed, as shown in FIG. After the phosphor layer 28 is formed, the peeling layer 26 is peeled off, or as shown in FIG. 12, after the flat phosphor layer 29 is formed, the light guide pattern 30 is imprinted on the phosphor layer 29 by imprinting. A method of forming and filling the light guide pattern 30 with the light guide material 31 may be mentioned.
次に、本発明の放射線画像検出装置の製造方法について説明する。本発明における放射線画像検出装置は、前述のシンチレータパネルと、シンチレータパネルの導光体に対向する光電変換素子を備える検出基板とを具備する。検出基板は接着層を有してもよい。 Next, a method of manufacturing a radiation image detection apparatus of the present invention will be described. A radiation image detection apparatus according to the present invention includes the above-described scintillator panel and a detection substrate including a photoelectric conversion element facing the light guide of the scintillator panel. The detection substrate may have an adhesive layer.
本発明の放射線画像検出装置の製造方法は、（Ａ）シンチレータパネルの製造工程、（Ｂ）前記導光体と前記光電変換素子との位置合わせ工程、および、（Ｃ）前記シンチレータパネルと前記検出基板との貼り合せ工程を備える。 The method for producing a radiation image detection device according to the present invention comprises (A) a process of producing a scintillator panel, (B) a step of aligning the light guide and the photoelectric conversion element, and (C) the scintillator panel and the detection. A bonding step with a substrate is provided.
（Ａ）シンチレータパネルの製造工程としては、前述のとおり、（Ａ−１）導光体の鋳型となる基板に導光体材料を塗布する工程、（Ａ−２）鋳型から導光体を剥離する工程、および、（Ａ−３）該導光体を蛍光体層に埋め込む工程を備える方法や、（Ａ−４）剥離層が形成された基板上にフォトリソグラフィーにより導光体を形成する工程、（Ａ−５）前記基板に蛍光体層を形成する工程、および、（Ａ−６）剥離層を剥離する工程を備える工程や、（Ａ−７）蛍光体層に導光体のパターンをインプリントする工程、および、（Ａ−８）導光体のパターンに導光体材料を充填する工程を備える工程などが挙げられる。 (A) As a manufacturing process of a scintillator panel, as mentioned above, the process of applying a light guide material to the substrate which becomes a mold of a light guide, (A-2) exfoliation of a light guide from a mold And (A-3) a method including the step of embedding the light guide in the phosphor layer, and (A-4) a step of forming the light guide on the substrate on which the release layer is formed. , (A-5) forming a phosphor layer on the substrate, and (A-6) separating the release layer, and (A-7) forming a light guide pattern on the phosphor layer And a step including the step of imprinting, and (A-8) the step of filling the light guide pattern with a light guide material.
（Ｂ）導光体と光電変換素子との位置合わせ工程においては、輝度が高く、モアレの発生を抑制するように位置を合わせることが好ましい。例えば、シンチレータパネル側には、蛍光体層表面の四隅に、画素部に設けた導光体の形状とは異なる形状の導光体をアライメントマークとして形成し、検出基板側には、シンチレータパネル側と対応したアライメントマークを形成することが好ましい。シンチレータパネルのアライメントマークと、検出基板のアライメントマークを位置合わせすることにより、導光体開口部と光電変換素子の位置を効率的に合わせることができる。アライメントマークは、光電変換層の検出領域よりも外側の領域に形成することが好ましい。 (B) In the alignment process of a light guide and a photoelectric conversion element, it is preferable to adjust the position so that the luminance is high and the occurrence of moire is suppressed. For example, on the scintillator panel side, at the four corners of the phosphor layer surface, a light guide having a shape different from the shape of the light guide provided in the pixel portion is formed as an alignment mark, and on the detection substrate side It is preferable to form an alignment mark corresponding to By aligning the alignment mark of the scintillator panel and the alignment mark of the detection substrate, the positions of the light guide opening and the photoelectric conversion element can be efficiently aligned. The alignment mark is preferably formed in an area outside the detection area of the photoelectric conversion layer.
（Ｃ）シンチレータパネルと検出基板との貼り合せ工程は、シンチレータパネルと検出基板とを接着層を介して接着することが好ましい。 (C) In the bonding step of the scintillator panel and the detection substrate, it is preferable to bond the scintillator panel and the detection substrate via an adhesive layer.
接着層は、例えば、検出基板に粘着シートを貼り付ける方法や、粘着剤を塗布する方法により形成することができる。接着層の厚みは、接着力を向上させる観点から、０．５μｍ以上が好ましく、蛍光体層の発光光の接着層内における拡散を抑制する観点から、３０μｍ以下が好ましい。 The adhesive layer can be formed, for example, by a method of attaching a pressure-sensitive adhesive sheet to a detection substrate or a method of applying a pressure-sensitive adhesive. The thickness of the adhesive layer is preferably 0.5 μm or more from the viewpoint of improving the adhesive force, and preferably 30 μm or less from the viewpoint of suppressing the diffusion of the light emitted from the phosphor layer in the adhesive layer.
蛍光体層の発光光は、接着層を透過した後に、光電変換素子で検出されるため、接着層の材料は、蛍光体の発光波長における光吸収が少ないことが好ましい。接着層としては、例えば、透明ポリエステルフィルムの両面にアクリル樹脂を塗布した粘着シートなどが挙げられる。 The light emitted from the phosphor layer is detected by the photoelectric conversion element after passing through the adhesive layer, and therefore, it is preferable that the material of the adhesive layer has less light absorption at the emission wavelength of the phosphor. As an adhesive layer, the adhesive sheet etc. which apply | coated the acrylic resin on both surfaces of a transparent polyester film are mentioned, for example.
以下では、光線追跡シミュレーションの結果を基にして、本発明の効果を具体的に説明する。実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 The effects of the present invention will be specifically described below based on the results of ray tracing simulation. Although an example and a comparative example are mentioned and explained, the present invention is not limited by these.
シミュレーションモデルについて述べる。図１３には、導光体６を備えたシンチレータパネルのモデルを、図１４には、導光体６、および、導光体からの光取り出し手段７を備えたシンチレータパネルのモデルを示す。 Describe the simulation model. FIG. 13 shows a model of the scintillator panel provided with the light guide 6, and FIG. 14 shows a model of the scintillator panel provided with the light guide 6 and light extraction means 7 from the light guide.
蛍光体層５は蛍光体と空隙からなり、体積分率は蛍光体が５２％、空隙が４８％と設定した。蛍光体の屈折率は２．２５、粒径は１１μｍとした。蛍光体層におけるＸ線３２の線吸収係数は５２．６ｃｍ−１と設定し、吸収されたＸ線は蛍光体において波長５５０ｎｍの可視光（発光光）に変換され、等方的に発光するとした。変換効率は全ての計算において一定とした。可視光は、蛍光体によってＭｉｅ散乱理論に基づき散乱されるとし、一方でＸ線は、蛍光体によって散乱されないとした。 The phosphor layer 5 was composed of a phosphor and a void, and the volume fraction was set to 52% for the phosphor and 48% for the void. The refractive index of the phosphor was 2.25 and the particle size was 11 μm. The linear absorption coefficient of the X-ray 32 in the phosphor layer is set to 52.6 cm −1, and the absorbed X-ray is converted to visible light (emission light) having a wavelength of 550 nm in the phosphor and isotropically emitted. . The conversion efficiency was constant in all calculations. Visible light was assumed to be scattered by the phosphor based on Mie scattering theory, while X-rays were not scattered by the phosphor.
可視光に対して、蛍光体層下面は反射率９８％、吸収率２％の完全拡散面に設定し、その他の界面では媒質の屈折率に応じて数式（１）および数式（２）で表されるフレネル反射条件（および透過条件）を適用した。一方で、Ｘ線に対しては、蛍光体層下面から入射角０°で垂直上向きに蛍光体層に入射し、いずれの界面においても進路を変えることなく透過率１００％で直進するとした。すなわち、Ｘ線は蛍光体によって吸収される以外の反応を示さないよう設定した。蛍光体層上面および導光体開口部は空気に接しているとした。９．６μｍ×９．６μｍの受光器を蛍光体層の上面に接して隙間なくマトリクス状に並べた。なお、受光器は光線に対して何の影響も与えない。 With respect to visible light, the lower surface of the phosphor layer is set to a complete diffusion surface with a reflectance of 98% and an absorptivity of 2%, and the other interfaces are represented by Equation (1) and Equation (2) according to the refractive index of the medium Applied Fresnel reflection conditions (and transmission conditions). On the other hand, with respect to X-rays, the phosphor layer was vertically vertically incident from the lower surface of the phosphor layer at an incident angle of 0 °, and straight lines were made at 100% transmittance without changing the path at any interface. That is, the X-ray was set to show no reaction other than that absorbed by the phosphor. The upper surface of the phosphor layer and the light guide opening are in contact with air. Photodetectors of 9.6 μm × 9.6 μm were arranged in a matrix with no gaps in contact with the top surface of the phosphor layer. Note that the light receiver has no effect on the light beam.
輝度の評価では、一定量のＸ線を照射し、受光器に到達した発光光の総量を求めて、Ｘ線照射量との比を算出することで相対輝度を算出し評価する。鮮鋭度（ＭＴＦ）の評価では、Ｘ線照射域を矩形に設定し、照射域と非照射域の境界（エッジ）プロファイルが、発光光を受光した受光器においてどの程度ぼやけるかを評価する。すなわち各受光器の発光光のカウント数から、ＥＳＦ（ｅｄｇｅ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を求め、格子間隔９．６ｕｍで微分して、ＬＳＦ（ｌｉｎｅ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出する。ＬＳＦをフーリエ変換することで各空間周波数のＭＴＦが算出される。エッジ法の詳細は例えば、日本放射線技術学会（監修）、「標準ディジタルＸ線画像計測」、オーム社（２０１０）に記載されている。 In the evaluation of the luminance, a certain amount of X-rays is irradiated, the total amount of emitted light reaching the light receiver is determined, and the ratio to the X-ray irradiation amount is calculated to calculate and evaluate the relative luminance. In the evaluation of the sharpness (MTF), the X-ray irradiation area is set to a rectangle, and the extent to which the boundary (edge) profile of the irradiation area and the non-irradiation area is blurred in the light receiver receiving the emitted light is evaluated. That is, ESF (edge spread function) is obtained from the count number of light emitted from each light receiver, and differentiated by grid interval 9.6 um to calculate LSF (line spread function). The MTF of each spatial frequency is calculated by Fourier transforming LSF. Details of the edge method are described in, for example, the Japan Society for Radiation Technology (Supervised), "Standard digital X-ray image measurement", Ohmsha (2010).
図１５に、導光体および導光体からの光取り出し手段を具備しない、従来の一般的なシンチレータパネルの輝度と鮮鋭度の関係を模式的に表した概念図を示す。図１５において、横軸は輝度、縦軸は鮮鋭度を表す。蛍光体層が同じ材料で構成される場合、蛍光体層の厚みが薄いほど、シンチレータパネルは低輝度で高鮮鋭度な特性を示す。一方、蛍光体層の厚みが厚いほど、シンチレータパネルは高輝度で低鮮鋭度な特性を示す。すなわち、輝度と鮮鋭度はトレードオフの関係にあり、蛍光体層の厚みによってこれらの特性を変化させることができるものの、一方の特性を高めると、もう一方の特性が低下する。従って、図１５のラインより右上の領域はトレードオフを抜け出した特性良好なシンチレータパネルであることを意味し、左下の領域は特性が不良であることを意味する。以下で実施例を比較例と比較する際には、輝度を横軸に、鮮鋭度を縦軸にプロットした２次元の特性ポイントを考え、実施例の特性ポイントが、対応する比較例の特性ポイントより右上に位置するかどうかに着目してシンチレータパネルの特性良否を判断した。 FIG. 15 is a conceptual diagram schematically showing the relationship between luminance and sharpness of a conventional general scintillator panel which does not have a light guide and means for extracting light from the light guide. In FIG. 15, the horizontal axis represents luminance, and the vertical axis represents sharpness. When the phosphor layers are made of the same material, the thinner the phosphor layer, the lower the luminance and the higher the sharpness of the scintillator panel. On the other hand, the thicker the phosphor layer, the higher the luminance and the lower the sharpness of the scintillator panel. That is, although the brightness and the sharpness are in a trade-off relationship, although these properties can be changed by the thickness of the phosphor layer, if one property is enhanced, the other property is degraded. Therefore, the area at the upper right from the line in FIG. 15 means that the scintillator panel has good characteristics that has escaped from the trade-off, and the lower left region means that the characteristics are bad. When comparing the embodiment with the comparative example, consider the two-dimensional characteristic points in which the luminance is plotted on the horizontal axis and the sharpness is plotted on the vertical axis, and the characteristic points of the embodiment correspond to the characteristic points of the corresponding comparative example. The characteristics of the scintillator panel were judged on the basis of whether or not it was positioned at the upper right.
（比較例１）
図１３に示す、導光体６を備えたシンチレータパネルモデルにおいて、輝度およびＭＴＦを計算した。膜厚２５０μｍの蛍光体層に、底面の直径が１０５μｍ、高さ１５０μｍの円錐形状の導光体を、円錐底面を導光体開口部とし、該底面と蛍光体層の上面とが平行に、円錐の頂部が蛍光体層の底面側に向くようにして、ピッチ１４０μｍでマトリクス状に並べて埋め込んだ。導光体の屈折率は１．５とし、導光体の側面（蛍光体層との界面）および開口部ではフレネル反射条件（および透過条件）を適用した。以上のようにして、導光体６を備えたシンチレータパネルのモデルを構築し、輝度および、ＭＴＦを算出した。以下、この比較例１の輝度の値を１００として相対評価を行った。算出されたＭＴＦの空間周波数２ＬＰ／ｍｍにおける値は、０．２４４であった。得られた値を表１に示す。
(Comparative example 1)
The luminance and MTF were calculated in the scintillator panel model provided with the light guide 6 shown in FIG. A 250 μm thick phosphor layer, a cone-shaped light guide with a bottom diameter of 105 μm and a height of 150 μm, and a conical bottom surface as a light guide opening, the bottom surface and the top surface of the phosphor layer being parallel The cones were embedded side by side in a matrix at a pitch of 140 μm, with the top of the cone facing the bottom side of the phosphor layer. The refractive index of the light guide was 1.5, and Fresnel reflection conditions (and transmission conditions) were applied to the side surfaces of the light guide (the interface with the phosphor layer) and the opening. The model of the scintillator panel provided with the light guide 6 was built as mentioned above, and brightness and MTF were computed. Hereinafter, relative evaluation was performed with the value of the luminance of Comparative Example 1 as 100. The calculated MTF spatial frequency at 2 LP / mm was 0.244. The obtained values are shown in Table 1.
（実施例１）
図１４に示す、導光体６、および、導光体からの光取り出し手段７を備えたシンチレータパネルの特性を計算した。光取り出し手段として導光体開口部に理想的な凹凸を設けた際のシミュレーションを行うため、導光体開口部を完全拡散透過面とした以外は、比較例１と同様のシミュレーションモデルを作製した。なお、完全拡散透過面とは入射角の値に依らず全光線透過率が１００％となる均等拡散面であり、均等拡散面とは透過光の強度が出射角の余弦関数として変化する面のことである。以上のようにして、導光体および導光体からの光取り出し手段（表面凹凸）を備えたシンチレータパネルの相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。得られた値を表１に示す。比較例１と比較すると、輝度が向上し、また、ＭＴＦが大きく向上することがわかる。
Example 1
The characteristics of the scintillator panel provided with the light guide 6 and the light extraction means 7 from the light guide shown in FIG. 14 were calculated. A simulation model similar to that of Comparative Example 1 was prepared except that the light guide opening was a perfect diffusion transmitting surface in order to simulate the case where the light guide opening was provided with the ideal unevenness as light extraction means. . The complete diffusion transmission surface is a uniform diffusion surface in which the total light transmittance is 100% regardless of the value of the incident angle, and the uniform diffusion surface is a surface on which the intensity of the transmitted light changes as a cosine function of the emission angle. It is. As described above, the relative brightness and MTF of the scintillator panel provided with the light guide and the light extraction means (surface unevenness) from the light guide were calculated. The obtained values are shown in Table 1. As compared with Comparative Example 1, it is understood that the luminance is improved and the MTF is greatly improved.
（比較例２）
膜厚２５０μｍの蛍光体層に、上底の直径が４２μｍ、下底の直径が１０５μｍ、高さ１５０μｍの円錐台形状の導光体を、下底面を導光体開口部とし、該下底面と蛍光体層の上面とが平行に、円錐台の上底が蛍光体層の底面側に向くようにして、ピッチ１４０μｍでマトリクス状に並べて埋め込んだ。導光体の屈折率は１．５とし、導光体の側面（蛍光体層との界面）、導光体の上底面、および下底面（開口部）ではフレネル反射条件（および透過条件）を適用した。以上のようにして、導光体６を備えたシンチレータパネルのモデルを構築し、相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。得られた値を表１に示す。
(Comparative example 2)
A 250 μm thick phosphor layer, a frusto-conical light guide with a diameter of the upper base of 42 μm, a diameter of the lower base of 105 μm and a height of 150 μm, and the lower base as the light guide opening, The phosphor layers were embedded in a matrix at a pitch of 140 μm so that the upper base of the truncated cone was directed to the bottom side of the phosphor layer in parallel with the upper surface of the phosphor layer. The refractive index of the light guide is 1.5, and the Fresnel reflection condition (and transmission condition) of the side surface of the light guide (the interface with the phosphor layer), the upper bottom surface of the light guide, and the lower bottom surface (opening) Applied. The model of the scintillator panel provided with the light guide 6 was built as mentioned above, and calculation of relative luminance and MTF was performed. The obtained values are shown in Table 1.
（実施例２）
導光体開口部を完全拡散透過面とした以外は、比較例２と同様のシミュレーションモデルを作製した。シンチレータパネルの相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。得られた値を表１に示す。比較例２と比較すると、輝度が向上し、また、ＭＴＦが大きく向上することがわかる。
(Example 2)
A simulation model similar to that of Comparative Example 2 was produced except that the light guide opening was changed to the complete diffusion transmission surface. Calculation of relative luminance and MTF of the scintillator panel was performed. The obtained values are shown in Table 1. As compared with Comparative Example 2, it is understood that the luminance is improved and the MTF is greatly improved.
（比較例３）
蛍光体層の膜厚が３５０μｍ、円錐台形状の導光体の上底の直径が４５．１μｍ、下底の直径が１０５μｍ、高さが２００μｍである以外は、比較例１と同様にして、導光体６を備えたシンチレータパネルのモデルを構築し、相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。得られた値を表１に示す。
(Comparative example 3)
Similar to Comparative Example 1 except that the thickness of the phosphor layer is 350 μm, the diameter of the upper base of the truncated cone light guide is 45.1 μm, the diameter of the lower base is 105 μm, and the height is 200 μm. The model of the scintillator panel provided with the light guide 6 was built, and calculation of relative luminance and MTF was performed. The obtained values are shown in Table 1.
（実施例３）
導光体開口部を完全拡散透過面とした以外は、比較例３と同様のシミュレーションモデルを作製した。シンチレータパネルの相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。得られた値を表１に示す。比較例３と比較すると、輝度が向上し、また、ＭＴＦが大きく向上することがわかる。
(Example 3)
A simulation model similar to that of Comparative Example 3 was produced except that the light guide opening was changed to the complete diffusion / transmission surface. Calculation of relative luminance and MTF of the scintillator panel was performed. The obtained values are shown in Table 1. As compared with Comparative Example 3, it is understood that the luminance is improved and the MTF is largely improved.
（比較例４）
導光体部分の屈折率を１とした以外は、比較例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、シンチレータパネルの相対輝度、ＭＴＦの計算を行った。屈折率１は、導光体部分が空洞（凹形状）になっていることを意味している。得られた値を表２に示す。
(Comparative example 4)
A simulation model similar to that of Comparative Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was 1, and the relative luminance of the scintillator panel and the MTF were calculated. The refractive index 1 means that the light guide portion is hollow (concave shape). The obtained values are shown in Table 2.
（実施例４）
導光体部分の屈折率を１．２とした以外は、実施例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。
(Example 4)
A simulation model similar to that of Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was set to 1.2, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3.
（実施例５）
導光体部分の屈折率を１．８とした以外は、実施例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。
(Example 5)
A simulation model similar to that of Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was 1.8, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3.
（実施例６）
導光体部分の屈折率を２．１とした以外は、実施例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。
(Example 6)
A simulation model similar to that of Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was set to 2.1, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3.
（実施例７）
導光体部分の屈折率を２．５とした以外は、実施例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。
(Example 7)
A simulation model similar to that of Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was 2.5, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3.
（実施例８）
導光体部分の屈折率を２．８とした以外は、実施例３と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。
(Example 8)
A simulation model similar to that of Example 3 was produced except that the refractive index of the light guide portion was set to 2.8, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3.
比較例４の凹形状のくぼみを有するシンチレータパネルと比較して、実施例３〜８の導光体および、光取り出し手段を有するシンチレータパネルの輝度およびＭＴＦは向上することがわかる。また、実施例３〜８を比較すると、導光体の屈折率が高くなるに従い、シンチレータパネルの輝度およびＭＴＦがより向上することがわかる。屈折率が１．５〜２．８の場合に特に特性向上が顕著である。 It can be seen that the luminance and MTF of the light guide of Examples 3 to 8 and the scintillator panel having the light extraction means are improved as compared with the scintillator panel having the concave shaped recess of Comparative Example 4. Moreover, when Example 3-8 is compared, it turns out that the brightness | luminance and MTF of a scintillator panel improve more, as the refractive index of a light guide becomes high. The characteristic improvement is particularly remarkable when the refractive index is 1.5 to 2.8.
（実施例９）
導光体をＣＳＩで構成した場合のシンチレータパネルの特性を計算する。導光体はＣＳＩのみで構成されたとし（ＣＳＩ充填率１００％）、導光体内では可視光を散乱しないこと、導光体の屈折率が１．８であること以外は、蛍光体層と同様にパラメータを設定する。すなわち、導光体におけるＸ線の線吸収係数は５２．６ｃｍ−１と設定し、吸収されたＸ線は波長５５０ｎｍの可視光（発光光）に変換され、等方的に発光するとした。変換効率も蛍光体層と同じ値に設定した。導光体を上述のＣＳＩで構成した以外は、実施例５と同様のシミュレーションモデルを作製し、同様の特性評価を行った。得られた値を表３に示す。実施例５と比較すると、輝度およびＭＴＦがより向上することがわかる。
(Example 9)
The characteristics of the scintillator panel when the light guide is constituted by CSI are calculated. It is assumed that the light guide is composed of only CSI (CSI filling rate 100%), and that the light guide does not scatter visible light, and the refractive index of the light guide is 1.8, Set parameters in the same way. That is, the linear absorption coefficient of X-rays in the light guide is set to 52.6 cm −1, and the absorbed X-rays are converted to visible light (emission light) having a wavelength of 550 nm and emitted isotropically. The conversion efficiency was also set to the same value as the phosphor layer. A simulation model similar to that of Example 5 was produced except that the light guide was constituted by the above-described CSI, and the same characteristic evaluation was performed. The obtained values are shown in Table 3. As compared with Example 5, it can be seen that the luminance and MTF are further improved.
１ 放射線画像検出装置
２ シンチレータパネル
３ 検出基板
４ 基板
５ 蛍光体層
６ 導光体
７ 光取り出し手段
８ 接着層
９ 光電変換層
１０ 出力層
１１ 基板
１２ 電源部
１３ 入射光
１４ 透過光
１５ 入射光
１６ 反射光
１７ 透過光
１８ 反射光
１９ 透過光
２０ 散乱光
２１ 鋳型基板
２２ 導光体材料
２３ 導光体
２４ 蛍光体層
２５ 導光体
２６ 剥離層
２７ 基板
２８ 蛍光体層
２９ 蛍光体層
３０ 導光体パターン
３１ 導光体材料
３２ Ｘ線
３３ 受光器
θｃ 臨界角
Reference Signs List 1 radiation image detection apparatus 2 scintillator panel 3 detection substrate 4 substrate 5 phosphor layer 6 light guide 7 light extracting means 8 adhesive layer 9 photoelectric conversion layer 10 output layer 11 substrate 12 power source unit 13 incident light 14 transmitted light 15 incident light 16 Reflected light 17 Transmitted light 18 Reflected light 19 Transmitted light 20 Scattered light 21 Mold substrate 22 Light guide material 23 Light guide 24 Phosphor layer 25 Light guide 26 Peeling layer 27 Substrate 28 Phosphor layer 29 Phosphor layer 30 Light guide Body pattern 31 Light guide material 32 X-ray 33 Receiver θ c Critical angle
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017238447A JP2019105547A (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017238447A JP2019105547A (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019105547A true JP2019105547A (en) | 2019-06-27 |
Family
ID=67061933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017238447A Pending JP2019105547A (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019105547A (en) |
-
2017
- 2017-12-13 JP JP2017238447A patent/JP2019105547A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5587788B2 (en) | Radiation sensitive detector with scintillator in composite resin | |
| US9177683B2 (en) | Scintillator panel and method for manufacturing scintillator panel | |
| TWI589913B (en) | Scintillator panel and method of making the same | |
| JP2012002627A (en) | Two-dimensional array scintillator for radiation detection | |
| TWI574670B (en) | Radiation detecting device and manufacturing method thereof | |
| JP2002214349A (en) | X-ray detection module | |
| CN106463194B (en) | Scintillator panel, Radiological image detection and its manufacturing method | |
| US9791576B2 (en) | Scintillator panel and method for manufacturing scintillator panel | |
| US10132937B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional structure, method for manufacturing scintillator panel, three-dimensional structure, and scintillator panel | |
| KR20160088295A (en) | Scintillator panel | |
| US10393888B2 (en) | Laminated scintillator panel | |
| WO2016167334A1 (en) | Radiological image conversion screen, flat-panel detector, radiation detection device, and scintillator | |
| JP5809473B2 (en) | Radiation detection element | |
| JP2011232197A (en) | Scintillator panel and radiation image detection device | |
| CN105700002B (en) | Radiation detecting apparatus and radioactive ray detection lug | |
| WO2011111551A1 (en) | Scintillator | |
| US10705227B2 (en) | Scintillator panel | |
| JP2019105547A (en) | Scintillator panel, radiation image detection device and manufacturing method thereof | |
| JP7069737B2 (en) | Scintillator panel | |
| JP7110588B2 (en) | Scintillator panel and radiation image detection device | |
| JP2015190916A (en) | phosphor screen and flat panel detector | |
| JP2016006418A (en) | Phosphor screen and flat panel detector | |
| JP2023009941A (en) | Scintillator array, radiation detector, radiation inspection device, and method of manufacturing scintillator array |