JP4279462B2

JP4279462B2 - シンチレータパネル、放射線イメージセンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4279462B2
Application number: JP2000555113A
Authority: JP
Inventors: 敏雄高林; 卓也本目; 宏人佐藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: KR100389980B1; EP1118878B1; USRE39806E1; EP1118878A1; AU4168199A; WO1999066348A1; EP1118878A4; CN1305595A; KR20010071511A; US20020074502A1; DE69926769D1; CN1152265C; US6469307B2; DE69926769T2

Description

【０００１】
【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、放射線イ
メージセンサ及びその製造方法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器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、放射線検出器により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、代表的な放射線検出器として、WO92/06476号公報に開示されている放射線検出器等が知られている。この放射線検出器は、基板上に直接形成したシンチレータと撮像素子とを貼り合わせて、基板側から入射する放射線をシンチレータで光に変換して検出している。
【０００４】
また、特開平５−１９６７４２号公報、特開昭６３−２１５９８７号公報には、撮像素子又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形成したシンチレータを、空気中の水蒸気（湿気）から保護するために、シンチレータ層の上部に水分不透過性の防湿バリヤを形成した放射線検出器が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の放射線検出器のように基板上に直接シンチレータを形成した場合には、基板表面の状態（凹凸、粗さ、圧延すじ等）がシンチレータパネルの特性に大きな影響を及ぼしていた。即ち、基板として用いられるＡｌ板、Ｂｅ板等においては光学的鏡面の作成が困難である。従って、基板側から放射線を入射しシンチレータにより放射線を可視光に変換後、レンズカップリング等により画像を取得する場合においては、基板表面の状態により、画質、輝度、解像度等が大きく左右されていた。
【０００６】
この発明は、基板表面の状態により影響を受けることのないシンチレータパネル、放射線イメージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のシンチレータパネルは、放射線透過性の基板と、基板上に形成された平坦樹脂膜と、硬化後の平坦樹脂膜上に蒸着された反射膜と、反射膜上に蒸着法により形成されたシンチレータとを備えることを特徴とする。この発明のシンチレータパネルによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレータを備えるため、シンチレータパネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することによりシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。
【０００８】
この発明のシンチレータパネルは、シンチレータパネルのシンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする。この発明のシンチレータパネルによれば、シンチレータを有機膜で被覆することによりシンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができる。
【０００９】
この発明の放射線イメージセンサは、放射線透過性の基板と、基板上に形成された平坦樹脂膜と、硬化後の平坦樹脂膜上に蒸着された反射膜と、反射膜上に蒸着法により形成されたシンチレータと、シンチレータに対向して設けられた撮像素子とを備えることを特徴とする。この発明の放射線イメージセンサによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレータを備えるため、放射線イメージセンサを構成するシンチレータパネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することにより放射線イメージセンサを構成するシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。
【００１０】
この発明の放射線イメージセンサは、放射線イメージセンサのシンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆し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、シンチレータを有機膜で被覆することにより放射線イメージセンサを構成するシンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができる。
【００１１】
この発明のシンチレータパネルの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成して硬化させる第１の工程と、硬化後の平坦樹脂膜上に反射膜を蒸着する第２の工程と、反射膜上に蒸着法によりシンチレータを形成する第３の工程とを備えることを特徴とする。この発明のシンチレータパネルの製造方法によれば、第１の工程により基板上に平坦樹脂膜を形成し、第３の工程により平坦樹脂膜上にシンチレータを形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレータパネルを製造することができる。また、第２の工程により平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。
【００１２】
この発明のシンチレータパネルの製造方法は、シンチレータパネルの製造方法において、更に、シンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆する第４の工程を備えることを特徴とする。この発明によれば、第４の工程によりシンチレータを有機膜で被覆することによりシンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレータパネルを製造することができる。
【００１３】
この発明の放射線イメージセンサの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成して硬化させる第１の工程と、硬化後の平坦樹脂膜上に反射膜を蒸着する第２の工程と、反射膜上に蒸着法によりシンチレータを形成する第３の工程と、シンチレータに対向して撮像素子を配設する第４の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第１の工程により基板上に平坦樹脂膜を形成し、第３の工程により平坦樹脂膜上にシンチレータを形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレータパネルを備えた放射線イメージセンサを製造することができる。また、第２の工程により平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレータプレートの光出力を増加させることができる放射線イメージセンサを製造することができる。
【００１４】
この発明の放射線イメージセンサの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第１の工程と、平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第２の工程と、反射膜上にシンチレータを形成する第３の工程と、シンチレータを透明有機膜で覆う第４の工程と、シンチレータに対向して撮像素子を配設する第５の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第４の工程によりシンチレータの少なくとも一部を有機膜で被覆することによりシンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレータパネルを備える放射線イメージセンサを製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５Ｃを参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は実施の形態にかかるシンチレータパネル２の断面図であり、図２は実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、シンチレータパネル２のＡｌ製の基板１０の一方の表面には、ポリイミド樹脂により構成されている平坦樹脂膜１２が形成されており、この平坦樹脂膜１２の表面にＡｌ製の反射膜１４が形成されている。また、この反射膜１４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１６が形成されている。このシンチレータ１６には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。
【００１７】
この反射膜１４上に形成されたシンチレータ１６は、基板１０と共に第１のポリパラキシリレン膜（第１の透明有機膜）１８で覆われており、シンチレータ１６側の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面にＳｉＯ_２（透明無機膜）膜２０が形成されている。更に、ＳｉＯ_２膜２０の表面及び基板１０側のＳｉＯ_２膜２０が形成されていない部分の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面に第２のポリパラキシリレン膜（第２の透明有機膜）２２が形成されており全面が第２のポリパラキシリレン膜２２で覆われている。また、放射線イメージセンサ４は、図２に示すように、シンチレータパネル２のシンチレータ１６側に撮像素子２４を貼り付けた構造を有している。
【００１８】
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、矩形のＡｌ製の基板１０（厚さ０．５ｍｍ）の一方の表面にポリイミド樹脂を一定の厚さ（１０μｍ）で塗り平坦樹脂膜１２を形成する（図３Ａ参照）。即ち、Ａｌ板を圧延する際に形成された圧延すじを平坦化するための平坦樹脂膜１２を形成する。
【００１９】
この平坦樹脂膜１２の硬化後に、この平坦樹脂膜１２の表面に真空蒸着法により反射膜であるＡｌ膜１４を１００ｎｍの厚さで形成する（図３Ｂ参照）。次に、Ａｌ膜１４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１６を２００μｍの厚さで形成する（図３Ｃ参照）。このシンチレータ１６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１８を形成する。即ち、シンチレータ１６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１８を１０μｍの厚さで成膜する。これによりシンチレータ１６及び基板１０の表面全体に第１のポリパラキシリレン膜１８が形成される（図３Ｄ参照）。シンチレータ１６の先端部は凹凸であることから、この第１のポリパラキシリレン膜１８は、シンチレータ１６の先端部を平坦化する役目も有する。
【００２０】
次に、シンチレータ１６側の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面にＳｉＯ_２膜２０をスパッタリングにより２００ｎｍの厚さで成膜する（図４Ａ参照）。ＳｉＯ_２膜２０は、シンチレータ１６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１６を覆う範囲で形成される。上述のようにシンチレータ１６の先端部は、第１のポリパラキシリレン膜１８により平坦化されているため、出力光量が減少しないようにＳｉＯ_２膜２０を薄く（１００ｎｍ〜３００ｎｍ）形成することができる。
【００２１】
更に、ＳｉＯ_２膜２０の表面及び基板１０側のＳｉＯ_２膜２０が形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１８の表面に、ＳｉＯ_２膜２０の剥がれを防止するための第２のポリパラキシリレン膜２２をＣＶＤ法により１０μｍ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。
【００２２】
また、放射線イメージセンサ４は、完成したシンチレータパネル２のシンチレータ１６側に撮像素子（ＣＣＤ）２４を貼り付けることにより製造される。
【００２３】
次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、シンチレータパネル２の具体的な使用例について説明する。図５Ａは、シンチレータパネル２をフラットパネルセンサ（ａ−Ｓｉ薄膜トランジスタ＋フォトダイオード）にカップリングした状態を示す図である。被写体３０を透過した放射線は、シンチレータパネル２により可視光に変換されてフラットパネルセンサにより検出される。また、図５Ｂは、シンチレータパネル２を撮像素子（ＣＣＤ）３４に直接カップリングした状態を示す図である。被写体３０を透過した放射線は、シンチレータパネル２により可視光に変換されて撮像素子３４により検出される。更に、図５Ｃは、シンチレータパネル２をレンズカップリングした状態を示す図である。被写体３０を透過した放射線は、シンチレータパネル２により可視光に変換されてＣＣＤカメラ３６により検出される。
【００２４】
以上説明したように、この実施の形態にかかるシンチレータパネル２によれば、基板１０の表面をポリイミド樹脂からなる平坦樹脂膜１２により平坦化したことにより、基板表面の状態がシンチレータパネル２の特性に影響を及ぼすことがなくなる。また、平坦樹脂膜１２の表面に反射膜１４を設けたことによりシンチレータパネル２の光出力を増加させることができる。
【００２５】
また、この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４によれば、基板１０の表面をポリイミド樹脂からなる平坦樹脂膜１２により平坦化したことにより、基板表面の状態が放射線イメージセンサ４を構成するシンチレータパネル２の特性に影響を及ぼすことがなくなる。また、平坦樹脂膜１２の表面に反射膜１４を設けたことにより放射線イメージセンサ４を構成するシンチレータパネル２の光出力を増加させることができる。
【００２６】
なお、上述の実施の形態においては、平坦樹脂膜１２としてポリイミド樹脂を用いているが、これに限らずエポキシ樹脂、Ｓｉ樹脂等を用いても良い。また、上述の実施の形態においては、平坦樹脂膜１２の厚さを１０μｍとしているが、この厚さは、１０μｍに限定されるものではなく基板１０の表面の凹凸がなくなる程度の厚さであれば適宜自由に選択することができる。
【００２７】
また、上述の実施の形態においては、反射膜１４としてＡｌ膜を用いているが、これに限らずＡｇ膜、Ａｕ膜、Ｐｔ膜等を用いても良い。
【００２８】
また、上述の実施の形態においては、透明無機膜２０としてＳｉＯ_２膜を用いているが、これに限らずＡｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ_２，
ＭｇＯ，ＭｇＦ２，ＬｉＦ, ＣａＦ２，ＡｇＣｌ，ＳｉＮＯ及びＳｉＮ等を材料とする無機膜を使用しても良い。
【００２９】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１６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。
【００３０】
また、上述の実施の形態においては、基板１０としてＡｌ製の基板が用いられているが、Ｘ線透過率の良い基板であればよいことから、炭素を主成分とするＣ（グラファイト）製の基板や、アモルファスカーボンの基板、Ｂｅ製の基板、ＳｉＣ製の基板等を用いてもよい。またガラス製の基板を用いてもよい。
【００３１】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１６側の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面にＳｉＯ_２膜２０を成膜しているが、シンチレータ１６側の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面だけでなく、第１のポリパラキシリレン膜１８の表面全体にＳｉＯ_２膜２０を形成するようにしてもよい。
【００３２】
また、上述の実施の形態においては、ＳｉＯ_２膜２０の表面及び基板１０側の第１のポリパラキシリレン膜１８の表面、即ち全面に第２のポリパラキシリレン膜２２を形成しているが、第２のポリパラキシリレン膜２２はＳｉＯ_２膜２０の剥がれ防止の役割を有するものであるため、透明な材料からなる膜であればその材料は限定されず、更にＳｉＯ_２膜２０を覆う範囲に形成するようにしてもよい。
【００３３】
また、上述の実施の形態における、ポリパラキシリレン膜としては、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が使用できる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明のシンチレータパネルによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレータを備えるため、シンチレータパネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することによりシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレータを有機膜で覆う場合には、シンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができる。
【００３５】
また、この発明の放射線イメージセンサによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレータを備えるため、放射線イメージセンサを構成するシンチレータパネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することにより放射線イメージセンサを構成するシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレータを有機膜で覆うことにより放射線イメージセンサを構成するシンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができる。
【００３６】
また、この発明のシンチレータパネルの製造方法によれば、基板上に平坦樹脂膜を形成し、平坦樹脂膜上にシンチレータを形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレータパネルを製造することができる。また、平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレータプレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレータを有機膜で覆う場合には、シンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレータパネルを製造することができる。
【００３７】
また、この発明の放射線イメージセンサの製造方法によれば、基板上に平坦樹脂膜を形成し、平坦樹脂膜上にシンチレータを形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレータパネルを備えた放射線イメージセンサを製造することができる。また、平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレータプレートの光出力を増加させることができる放射線イメージセンサを製造することができる。また、シンチレータを有機膜で覆う場合には、シンチレータを水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレータパネルを備える放射線イメージセンサを製造することができる。
【００３８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明にかかるシンチレータパネル及び放射線イメージセンサは、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２】この発明の実施の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】この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
【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具体的な使用例を示す図である。
【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…基板、１２…平坦樹脂膜、１４…反射膜、１６…シンチレータ、１８、２２…ポリパラキシリレン膜、２０…透明無機膜、２２…ポリパラキシリレン膜、２４…撮像素子、３０…被写体、３４…撮像素子、３６…カメラ。

Claims

放射線透過性の基板と、前記基板上に形成された平坦樹脂膜と、硬化後の前記平坦樹脂膜上に蒸着された反射膜と、前記反射膜上に蒸着法により形成されたシンチレータとを備えることを特徴とするシンチレータパネル。
前記シンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする請求項１記載のシンチレータパネル。
前記透明有機膜は前記シンチレータの全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項２記載のシンチレータパネル。
前記透明有機膜はさらに前記基板の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項３記載のシンチレータパネル。
前記透明有機膜は、前記基板の全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項４記載のシンチレータパネル。
放射線透過性の基板と、前記基板上に形成された平坦樹脂膜と、硬化後の前記平坦樹脂膜上に蒸着された反射膜と、前記反射膜上に蒸着法により形成されたシンチレータと、前記シンチレータに対向して設けられた撮像素子とを備えることを特徴とする放射線イメージセンサ。
前記シンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする請求項６記載の放射線イメージセンサ。
前記透明有機膜は前記シンチレータの全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項７記載の放射線イメージセンサ。
前記透明有機膜はさらに前記基板の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項８記載の放射線イメージセンサ。
前記透明有機膜は、前記基板の全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項９記載の放射線イメージセンサ。
放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成して硬化させる第１の工程と、硬化後の前記平坦樹脂膜上に反射膜を蒸着する第２の工程と、前記反射膜上に蒸着法によりシンチレータを形成する第３の工程とを備えることを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
前記シンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆する第４の工程を更に備えることを特徴とする請求項１１記載のシンチレータパネルの製造方法。
前記第４の工程において、前記透明有機膜は前記シンチレータの全面を覆って形成されることを特徴とする請求項１２記載のシンチレータパネルの製造方法。
前記第４の工程において、前記透明有機膜はさらに前記基板の少なくとも一部を覆って形成されることを特徴とする請求項１３記載のシンチレータパネルの製造方法。
前記透明有機膜は、前記基板の全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項１４記載のシンチレータパネルの製造方法。
放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成して硬化させる第１の工程と、硬化後の前記平坦樹脂膜上に反射膜を蒸着する第２の工程と、前記反射膜上に蒸着法によりシンチレータを形成する第３の工程と、前記シンチレータに対向して撮像素子を配設する第４の工程とを備えることを特徴とする放射線イメージセンサの製造方法。
前記シンチレータの少なくとも一部を透明有機膜で被覆する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１６記載の放射線イメージセンサの製造方法。
前記被覆工程において、前記透明有機膜は前記シンチレータの全面を覆って形成されることを特徴とする請求項１７記載の放射線イメージセンサの製造方法。
前記被覆工程において、前記透明有機膜はさらに前記基板の少なくとも一部を覆って形成されることを特徴とする請求項１８記載の放射線イメージセンサの製造方法。
前記透明有機膜は、前記基板の全面を覆って形成されていることを特徴とする請求項１９記載の放射線イメージセンサの製造方法。