JP3691392B2 - シンチレータパネル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用のX線撮影等に用いられるシンチレータパネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
医療、工業用のX線撮影では、X線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果の保存性の面から放射線検出素子を用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、放射線検出素子により2次元の放射線による画素データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示している。
【0003】
従来、放射線検出素子を構成するシンチレータパネルとして、特開昭63−215987号公報に開示されているシンチレータパネルが知られている。このシンチレータパネルは、ファイバオプティカルプレート(FOP)、即ち複数のファイバを束ねて構成される光学部材上に典型的なシンチレータ材料であるCsIからなるシンチレータを形成しているが、このシンチレータは潮解性を有しているため、シンチレータの上部に水分不透過性の保護膜、即ちポリパラキシリレン膜を形成することによりシンチレータを湿気から保護している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、FOPの側壁は研磨により平滑な面となっていることから、ポリパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあった。即ち、シンチレータがポリパラキシリレン膜で保護されているシンチレータパネルを撮像素子(例えば、CCD、MOS型固体イメージセンサ)に結合する場合等において、FOPの側壁を指またはピンセット等で挟んだり、あるいは撮像素子との位置合わせを厳密に行うためにFOPの側壁をジグで挟む場合があるが、この場合にポリパラキシリレン膜に作用する摩擦力によりポリパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあり、そこから水分が侵入してシンチレータの特性、特に解像度が劣化するという問題が生じることがあった。
【0005】
この発明は、シンチレータの保護膜の剥がれを防止することができるシンチレータパネルを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、放射線透過性で平板状の基板の一方の面上に形成された柱状構造で潮解性を有するシンチレータと、シンチレータを覆う水分不透過性の透明有機膜とを備えるシンチレータパネルにおいて、基板は、この基板のシンチレータが設けられていない面に保護膜剥がれ防止凹凸を備え、透明有機膜はポリパラキシリレン系の有機膜であって、基板全体を覆い、シンチレータおよび基板に密着して一体として蒸着されていることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、シンチレータを保護するための透明有機膜が基板裏面に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。
【0008】
この発明は、シンチレータパネルの基板がAl製基板であることを特徴とする。また、この発明は、シンチレータパネルの基板が炭素を主成分とする基板であることを特徴とする。
【0009】
この発明の放射線イメージセンサは、シンチレータパネルの基板側に撮像素子を更に備えたことを特徴とする。また、この発明の放射線イメージセンサは、シンチレータパネルのシンチレータの先端部側に撮像素子を更に備えたことを特徴とする。この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータを保護するための透明有機膜が基板に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図1は参考形態となるシンチレータパネル2の断面図である。図1に示すように、シンチレータパネル2のFOP10の側壁には、保護膜剥がれ防止凹凸10aが設けられている。また、FOP10の一方の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ12が形成されている。このシンチレータ12には、TlドープのCsIが用いられている。
【0011】
このFOP10に形成されたシンチレータ12は、保護膜としての第1のポリパラキシリレン膜(透明有機膜)14で覆われており、第1のポリパラキシリレン膜14の端部は、保護膜剥がれ防止凹凸10aにかかるように形成されている。また、第1のポリパラキシリレン膜14の表面にAl膜16が形成され、更に、Al膜16の表面及びAl膜16の形成されていない第1のポリパラキシリレン膜14の表面に第2のポリパラキシリレン膜18が形成されている。このシンチレータパネル2は、FOP10を介して図示しない撮像素子(例えば、CCD、薄膜トランジスタ+フォトダイオードアレイ、MOS型固体撮像素子)と結合することにより放射線イメージセンサとして用いられる。
【0012】
また、図2は参考形態となる放射線イメージセンサ4の断面図である。図2に示すように、放射線イメージセンサ4の撮像素子(CCD)20の側壁には、保護膜剥がれ防止凹凸20aが設けられている。また、撮像素子20の受光面上には、柱状構造のシンチレータ12が形成されている。このシンチレータ12は、保護膜としての第1のポリパラキシリレン膜(透明有機膜)14で覆われており、第1のポリパラキシリレン膜14の端部は、保護膜剥がれ防止凹凸20aにかかるように形成されている。また、第1のポリパラキシリレン膜14の表面にAl膜16が形成され、更に、Al膜16の表面及びAl膜16の形成されていない第1のポリパラキシリレン膜14の表面に第2のポリパラキシリレン膜18が形成されている。
【0013】
次に、図3A〜図4Bを参照して、シンチレータパネル2の製造工程について説明する。まず、FOP10の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成する(図3A参照)。即ち、FOP10の側壁以外の部分をビニールテープにより保護した状態で、#800メッシュのアルミナを用い2kg/cm2の圧力でサンドブラスト処理を行う。なお、このサンドブラスト処理により、表面粗さ測定器(サーフコム600A 東京精密)を用いた表面粗さの測定で、Ra=0.32、Rmax=2.1μm(ここで、Ra(中心線平均粗さ)、Rmax(最大高さ)はJIS―B0601で規定されるものである)となる保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成する。
【0014】
次に、FOP10の一方の表面に、TlをドープしたCsIの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ12を200μmの厚さで形成する(図3B参照)。シンチレータ12を形成するCsIは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するためにCVD法により第1のポリパラキシリレン膜14を形成する。即ち、シンチレータ12が形成された基板10をCVD装置に入れ、第1のポリパラキシリレン膜14を10μmの厚さで成膜する。これによりシンチレータ12の表面全体及びFOP10の側壁に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸10aの位置まで第1のポリパラキシリレン膜14が形成される(図3C参照)。
【0015】
次に、シンチレータ12側の第1のポリパラキシリレン膜14の表面に、Al膜16を300nmの厚さで蒸着する(図4A参照)。ここでAl膜16は、シンチレータ12の耐湿性の向上を目的とするものであるため、シンチレータ12を覆う範囲で形成される。
【0016】
更に、Al膜16の表面及びAl膜16の形成されていない第1のポリパラキシリレン膜14の表面に、再度CVD法により第2のポリパラキシリレン膜18を10μmの厚さで成膜する(図4B参照)。この工程を終了することによりシンチレータパネル2の製造が終了する。
【0017】
なお、図2に示す放射線イメージセンサ4は、シンチレータパネル2の製造方法と同様な方法により製造される。即ち、撮像素子20の側壁にFOP10の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成したのと同様の方法により、保護膜剥がれ防止凹凸20aを形成する。次に、シンチレータパネルの製造の場合と同様な方法により、シンチレータ12を形成し、シンチレータ12上に第1のポリパラキシリレン膜14、Al膜16及び第2のポリパラキシリレン膜18を形成する。この工程を終了することにより放射線イメージセンサ4の製造が終了する。
【0018】
このシンチレータパネル2によれば、FOP10の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸10aを設けたため、第1のポリパラキシリレン膜14の端部が摩擦等により剥がれるのを防止することができる。また、この放射線イメージセンサ4によれば、撮像素子20の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸20aを設けたため、第1のポリパラキシリレン膜14の端部が摩擦等により剥がれるのを防止することができる。したがってシンチレータ12の耐湿性を著しく向上させることができる。
【0019】
なお、上述の形態においては、FOP10の側壁に、#800メッシュのアルミナを用い2kg/cm2の圧力でサンドブラスト処理を行うことにより保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成しているが、#1500メッシュのアルミナを用い2kg/cm2の圧力でサンドブラスト処理を行うことにより保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成してもよい。この場合には、表面粗さ測定器(サーフコム600A 東京精密)を用いた表面粗さの測定で、Ra=0.19μm、Rmax=1.42μmとなる保護膜剥がれ防止凹凸が形成される。
【0020】
また、エキシマレーザの照射、ウェットエッチング処理等により保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成してもよい。ここでエキシマレーザの照射による場合には、例えば500μm(l)×10μm(w)×10μm(d)の溝を設ける場合には、1mm2当たり3個以上形成することが好ましい。また、溝の幅(w)/深さ(d)の比率は1.0以下であることが好ましい。
【0021】
また、ウェットエッチング処理による場合には、FOP10の側壁以外の部分を保護した状態で、1NのHNO3溶液に5分間浸すことにより無数の深さ5μmの凹凸を形成することができる。更に、FOP10の側壁にカッターナイフ等で傷をつけることにより、保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成してもよい。更に、カーボンランダム研磨により保護膜剥がれ防止凹凸10aを形成してもよい。
【0022】
また、上述の形態においては、シンチレータとしてCsI(Tl)が用いられているが、これに限らずCsI(Na)、NaI(Tl)、LiI(Eu)、KI(Tl)等を用いてもよい。
【0023】
また、上述の形態においては、シンチレータを形成する基板としてFOP、撮像素子としてCCDが用いられているが、その他にX線透過率の良い基板であるAl製の基板、C(グラファイト)製の基板及びアモルファスカーボン製の基板等炭素を主成分とした基板、Be製の基板,SiC製の基板等を用いてもよい。またガラス基板を用いてもよい。
【0024】
図5A及び図5Bは、アモルファスカーボン製の基板30の表面にシンチレータ12を形成し、このシンチレータ12を保護するための第1のポリパラキシリレン膜14、透明無機膜(SiO2膜)22及び第2のポリパラキシリレン膜18を形成したシンチレータパネル(本発明の実施形態)を示す図である。この図5A及び図5Bに示すシンチレータパネルは、アモルファスカーボン製基板30及びシンチレータ12の全面が第1のポリパラキシリレン膜14及び第2のポリパラキシリレン膜18により覆われている。これらの場合においても、図5Aのシンチレータパネルにおいては、アモルファスカーボン製基板30のシンチレータ12が形成されている面のシンチレータ12が形成されていない部分に保護膜剥がれ防止凹凸30aを形成することにより、また、図5Bのシンチレータパネルにおいては、Al製基板30のシンチレータ12が形成されていない面に保護膜剥がれ防止凹凸30aを形成することにより、アモルファスカーボン製の基板30の表面に形成される第1のポリパラキシリレン膜14の浮き上がりを防止することができポリパラキシリレン膜の剥がれを防止することができる。なお、これらの場合に、更にAl製基板30の側壁部に保護膜剥がれ防止凹凸を設けても良い。ここで、透明無機膜としては、Al2O3,TiO2,In2O3,SnO2,MgO,SiN,MgF2,LiF,CaF2,AgCl及びSiNOの何れであってもよい。
【0025】
ここで、上記実施例のシンチレータパネルを製作する際、基板と保護膜との密着性と保護膜防止凸凹の大きさとの関係を調べてみた。1mmの厚さを有するアモルファスカーボン(a−C)板を#600から#10000までの粒度が異なるSiC研磨微粉(#600、#800、#1000、#1500、#2000、#4000、#10000の7種類)を用い、基板を研磨し、表面の粗さが異なるアモルファスカーボン基板を作成し、その後、表面粗さ測定器で、表面粗さRa及びRmaxを測定した。研磨微粉の粒度とRa、Rmaxとの関係を図6A及び図6Bに示す。
【0026】
次に、このように作成したアモルファスカーボン基板のそれぞれに、Cslを200μm蒸着し、その後、CVD法によりポリパラキシリレン膜を成膜し、Cslとアモルファスカーボン基板との間の密着性、特に図5Bの保護膜剥がれ防止凸凹部30aでの基板と保護膜との密着性と、Ra、Rmaxとの関係を調べたところ、図7A及び7Bに示す結果が得られた。
【0027】
これらの図から分かるように、密着性に効果があるのは、Raが0.1μm以上、Rmaxが0.8μm以上のアモルファスカーボン基板上に膜を形成した場合であることが分かった。
【0028】
すなわち、これら、FOP、アモルファスカーボンを基板として用いた場合、保護膜はがれ防止の凸凹として機能する表面粗さは、Raが0.1μm、Rmaxが0.8μm以上であることが分かった。
【0029】
このアモルファスカーボン基板30を用いたシンチレータパネルは、シンチレータ12の先端部側に撮像素子を配置することにより放射線イメージセンサとして用いられる。なお、基板にAl製の基板、Be製の基板等を用いた場合にも同様にして放射線イメージセンサとして用いられる。また、ガラス基板を用いた場合には、ガラス基板側にレンズを介して撮像素子を配置することにより放射線イメージセンサとして用いられる。
【0030】
そして、以上で述べた保護膜剥がれ凸凹の大きさについては、FOP、アモルファスカーボン基板ばかりでなく、Al製の基板、その他の材料の基板でも同様である。また、上述の実施の形態における、保護膜には、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。
【0031】
この発明のシンチレータパネルによれば、シンチレータを保護するための透明有機膜が基板に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができシンチレータの耐湿性を向上させることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかるシンチレータパネルは、医療、工業用のX線撮影等に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の参考形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図2】この発明の参考形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
【図3】図1のシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
【図4】図1のシンチレータパネルの製造工程のつづきを示す図である。
【図5】この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
【図6】この発明の実施例の形態での基板の表面粗さRa、表面粗さRmaxと、この基板を研磨する微粉の粒度との関係を示す図である。
【図7】基板の表面粗さRaとアモルファスカーボン基板と保護膜との密着性との関係および、基板の表面粗さRmaxとアモルファスカーボン基板と保護膜との密着性との関係を示す図である。
【符号の説明】
2…シンチレータパネル、4…放射線イメージセンサ、10、20、30…基板、10、20、30a…はがれ防止凹凸、12…シンチレータ、14…ポリパラキシリレン膜、16…Al膜、18…ポリパラキシリレン膜。
Claims (4)
- 放射線透過性で平板状の基板の一方の面上に形成された柱状構造で潮解性を有するシンチレータと、前記シンチレータを覆う水分不透過性の透明有機膜とを備えるシンチレータパネルにおいて、
前記基板は、この基板の前記シンチレータが設けられていない面に保護膜剥がれ防止凹凸を備え、前記透明有機膜はポリパラキシリレン系の有機膜であって、前記基板全体を覆い、前記シンチレータおよび基板に密着して一体として蒸着されていることを特徴とするシンチレータパネル。 - 前記基板は、Al製基板であることを特徴とする請求項1記載のシンチレータパネル。
- 前記基板は、炭素を主成分とする基板であることを特徴とする請求項1記載のシンチレータパネル。
- 前記凹凸は、中心線平均粗さRaが0.1μm以上、最大高さRmaxが0.8μm以上である請求項1記載のシンチレータパネル。
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