JP5733367B2 - シンチレータパネル - Google Patents
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Description
1.Al合金からなる基板上に、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層を有し、蛍光体層の蛍光体がヨウ化セシウム(CsI)であり、Al合金に含まれる元素がMg、Cr、Zr、Ti、Mnから選ばれ、かつ、Al合金の表面にアルミ酸化物と、Mg、Cr、Zr、Ti、Mnから選ばれる金属の金属酸化物の混合膜を形成したことを特徴とするシンチレータパネル。
3.前記蛍光体層とAl合金からなる反射層の間に透明絶縁膜を有することを特徴とする前記2に記載のシンチレータパネル。
本発明者らは、Alからなる反射層をAl合金からなる反射層、具体的にはMg、Cr、Zr、Ti、Mnから選ばれる元素を含むAl合金からなる反射層とすることによって、耐腐食性が改善され、発光輝度が向上することを見出し、本発明に到った。
Al+3I→AlI3+3e
AlI3+3H2O→Al(OH)3
となり、湿度の高い環境下で試験をするとこの問題は顕著になる。
以下、本発明のシンチレータパネルの各構成について説明する。
基板としては高分子フィルムが用いられ、耐熱性の観点からポリイミド(PI)またはポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムが好ましい。
反射層は蛍光体で変換された光を外部へ出射するため反射層として機能させることが可能であり、発光光の利用効率の面で金属反射層は反射率の高い金属で形成することが好ましい。本発明に係る反射層はAl合金からなり、合金を形成する元素としてはMg、Cr、Zr、Ti、Mnが挙げられる。腐食防止効果がある元素ならば他の元素を用いてもよいし、2種類以上の元素を用いて合金を形成してもよい。Alの本来有する高い反射率を維持するために、これら元素の含有量としては5%以下、好ましくは1%以下である。本発明に係る反射層の形成方法は既知のいかなる方法でも構わないが、例えば、原材料を使用したスパッタ処理が挙げられる。
表面Al2O3への表面処理として、酸素プラズマ法、PVD法、CVD法が挙げられるが、酸素プラズマ法が同じ膜厚で耐腐食性が強く好ましい。
透明絶縁膜は溶剤に溶解した樹脂を塗布、乾燥して形成することが好ましい。ガラス転位点が30〜100℃のポリマーであることが蒸着結晶と基板との膜付の点で好ましく、具体的には、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル樹脂、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が挙げられるが、特にポリエステル樹脂であることが好ましい。
本発明に係る蛍光体層の蛍光体とは、X線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が300nmから800nmの電磁波、即ち可視光線を中心に紫外光から赤外光に亘る電磁波(光)を発光する蛍光体をいう。
保護膜は蛍光体層を防湿し、蛍光体層の劣化を抑制するためのもので、透湿度の低いフィルムから構成される。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)を用いることができる。PETの他には、ポリエステルフィルム、ポリメタクリレートフィルム、ニトロセルロースフィルム、セルロースアセテートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等を用いることができる。また、必要とされる防湿性にあわせて、これらフィルムに金属酸化物などを蒸着した蒸着フィルムを複数枚積層した構成とすることもできる。
本発明において、保護膜の厚さは10〜100μmであることが好ましい。
保護膜の光透過率とは、空気だけの場合の光透過率を100%に設定して各保護膜の光透過率を相対値で表した。上記の光透過率は下記式に従って求められる。
光透過率(%)=(透過光/入射光)×100
本発明に係る蛍光体層は、図1に模式的に示す蒸着装置によって形成することができる。
基板上に蛍光体層を設けたシンチレータシートは、シンチレータシートを上下の保護膜で挟み、減圧雰囲気中で上下の保護膜が接触する端部を融着することにより封止し、シンチレータパネルの形成することができる。
図2〜4に構成の異なる、本発明のシンチレータパネルの断面図を示す。
実施例1
〔シンチレータパネル−1の作製〕
(Al−Cr合金反射層を有する基板Aの作製)
Al−0.35%Crのターゲットを準備し、13.25MHzのRF電力10W/cm2、Ar雰囲気中0.5Pa、基板温度100℃、ベース圧力0.001Paの条件でスパッタ法を行う。Ar+イオンによりターゲットのAl−0.35%Cr合金がたたき出され、対向電極上に置かれた厚さ125μmのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックス)の上にAl−0.35%Cr合金が成膜される。
バイロン630(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂) 300質量部
メチルエチルケトン(MEK) 200質量部
トルエン 400質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、透明絶縁膜用の塗布液を得た。この塗布液を上記基板AのAl合金面に乾燥膜厚が1.0μmになるようにバーコーターで塗布した後、100℃で8時間乾燥することで透明絶縁膜を作製した。
10cm角で125μmのポリイミドフィルム上に厚さが200nmの上記Al合金からなる反射層、透明絶縁膜を有する基板上に、蛍光体層として次の手法でヨウ化セシウム(以下、CsI)を蒸着させ、シンチレータシートを得た。
蛍光体層側の保護膜は、PET(ポリエチレンテレフタレートフィルム)とCPP(キャステングポリプロプレン)の積層フィルムを使用した。積層フィルムの積層方法はドライラミネーションで接着剤層の厚みは1μmとした。使用した接着剤は2液反応型のウレタン系接着剤である。基板側の保護膜も同様のものを使用した。このように上下に配置した保護膜を、減圧下で周縁部をインパルスシーラーを用いて融着することで封止し、シンチレータパネル−1を作製した。図2にその構成を示す。
シンチレータパネル−1の作製のAl−Cr合金反射層を有する基板Aの作製において、Al−0.35%Crに代えて純Alを用いて、純Al反射層を作製し、他は同様にしてシンチレータパネル−2を作製した。図2にその構成を示す。
得られたシンチレータパネルを10cm×10cmの大きさのCMOSフラットパネル(ラドアイコン社製 X線CMOSカメラシステム ShadowBox4KEV)にセットし、管電圧80kVpのX線を各試料の裏面(蛍光体層が形成されていない面)から照射し、12bitの出力データより発光輝度を測定した。更に温度30℃、湿度70%のクリーンオーブンに7日間保管した後の発光輝度を測定した。
その結果、シンチレータパネル−1はシンチレータパネル−2に比較して、発光輝度の上記条件での劣化試験での低下が小さかった。
〔シンチレータパネル−3の作製〕
Al−Cr合金を所定の割合(Al−0.35%Cr)に混ぜ合わせて、ホットプレスで成形し、Al−Cr合金基板を作製した。このAl−Cr合金基板について、実施例1のシンチレータパネル−1と同様に蛍光体の作製、保護膜の作製及び封止を行い、シンチレータパネル−3を作製した。図3にその構成を示す。
シンチレータパネル−3のAl−Cr合金基板に代えて、純Al基板を作製し、シンチレータパネル−3と同様にしてシンチレータパネル−4を作製した。図3にその構成を示す。
シンチレータパネル−3で作製したAl−Cr合金基板を平行平板電極を用いたプラズマ発生装置中に置く。この状態で処理室内を真空度で0.1Pa程度まで真空引きする。その後、O2ガスを圧力50Paになるように処理室内に導入する。次に電極表面に0.3W/cm2程度の13.25MHzのRF電力を印加する。これにより、Al−0.35%Cr合金表面に数〜10nm程度のAl2O3膜が形成される。
このように表面にAl2O3膜を形成したAl−Cr合金基板について、シンチレータパネル−3と同様にして、シンチレータパネル−5を作製した。図4にその構成を示す。
実施例1と同様の評価を行った。その結果、シンチレータパネル−3、シンチレータパネル−5はシンチレータパネル−4に比較して、劣化試験における発光輝度の低下が小さかった。また、シンチレータパネル−3とシンチレータパネル−5を比較すると、後者がより発光輝度の低下が小さかった。
2 蛍光体
3 保護膜
4 透明絶縁膜
5 Al反射層またはAl−Cr合金反射層
6 Al基板またはAl−Cr合金基板
7 Al2O3層
8 抵抗加熱ルツボ
9 支持体
Claims (4)
- Al合金からなる基板上に、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層を有し、
蛍光体層の蛍光体がヨウ化セシウム(CsI)であり、
Al合金に含まれる元素がMg、Cr、Zr、Ti、Mnから選ばれ、かつ、該Al合金の表面にアルミ酸化物層が形成され、
蛍光体層と、アルミ酸化物層が形成されたAl合金からなる基板との間に、透明絶縁膜を有することを特徴とするシンチレータパネル。 - 前記透明絶縁膜の膜厚が0.1μm以上、3.0μm以下である、請求項1に記載のシンチレータパネル。
- 前記透明絶縁膜が溶剤に溶解した樹脂を塗布、乾燥して形成されたものである、請求項1または2に記載のシンチレータパネル。
- 前記透明絶縁膜に含まれる樹脂のガラス転移点が30〜100℃である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシンチレータパネル。
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