JP7503969B2 - 放射線撮像パネル、放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、シンチレータプレート - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像パネル、放射線撮像装置、放射線撮像システム、および、シンチレータプレートに関する。

医療画像診断や非破壊検査などで放射線撮影に用いられるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）として、被写体を通過した放射線をシンチレータで光に変換し、シンチレータが発した光を光電変換素子で検出する間接変換方式のＦＰＤがある。放射線を光に変換するシンチレータには、放射線から変換された光を光電変換素子に効率よく伝達するために、ヨウ化セシウムなどのハロゲン化アルカリ金属化合物の柱状結晶が広く用いられている。ハロゲン化アルカリ金属化合物は、吸湿によって劣化してしまうため、シンチレータの上には防湿機能を有する保護層が配されうる。また、シンチレータで放射線から変換された光が光電変換素子で効率よく検出されるように、シンチレータの光電変換素子とは反対の側に、光反射機能を有する反射層が配されうる。特許文献１には、蛍光体層に対する防湿機能と光反射機能とを備えた光反射性微粒子を含有した樹脂からなる蛍光体保護層を備える放射線検出装置が示されている。

特開２００６－０５２９８０号公報

特許文献１に示される構成において、蛍光体保護層の界面や光反射性微粒子による光の反射率が高すぎる場合、柱状結晶から蛍光体保護層に入射した光の一部は、反射、散乱を繰り返して拡散し、出射した柱状結晶とは異なる柱状結晶に入射してしまう可能性がある。光がそれを出射した柱状結晶とは異なる柱状結晶に入射してしまった場合、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低下しうる。一方、蛍光体保護層の光の反射率が低すぎる場合、柱状結晶から蛍光体保護層に出射した光は、一部が蛍光体保護層の上面に達し、蛍光体保護層の上面でシンチレータの側に反射することによって拡散し、ＭＴＦが低下してしまう可能性がある。

本発明は、放射線撮像パネルにおいてＭＴＦの向上に有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像パネルは、光電変換素子を含む複数の画素が配された基板と、前記基板の上に配された複数の柱状結晶を含むシンチレータと、保護層と、を含む放射線撮像パネルであって、前記保護層は、前記シンチレータを覆うように配された第１樹脂層と、前記第１樹脂層の上に配された第２樹脂層と、を含み、前記第１樹脂層は、金属化合物の粒子が添加された樹脂を含み、前記第１樹脂層の光の反射率ｒ１［％］が、４７％＜ｒ１＜７５％を満たし、前記第２樹脂層の光の反射率ｒ２［％］と前記第２樹脂層の光の吸収率ａ２［％］とが、ｒ２＜ａ２を満たし、前記第１樹脂層および前記第２樹脂層のうち少なくとも一方が、不揮発性の熱可塑性樹脂を含み、前記第１樹脂層が前記シンチレータを覆う領域において、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とは前記熱可塑性樹脂によって密着していることを特徴とする。

上記手段によって、放射線撮像パネルにおいてＭＴＦの向上に有利な技術を提供する。

本実施形態に係る放射線撮像パネルの構成例を示す断面図。 図１の放射線撮像パネルの保護層の断面のＳＥＭ像。 図１の放射線撮像パネルの保護層の光の反射率および光の吸収率とＭＴＦとの関係を示す図。 図１の放射線撮像パネルの保護層の光の反射率および光の吸収率とＭＴＦとの関係を示す図。 図１の放射線撮像パネルの保護層の光の吸収率と感度との関係を示す図。 図１の放射線撮像パネルの特性を示す図。 図１の放射線撮像パネルを用いた放射線撮像装置および放射線撮像システムの構成例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

図１～７を参照して、本実施形態による放射線撮像パネルの構成および製造方法について説明する。図１は、本実施形態における放射線撮像パネル１００の断面構造を示す図である。放射線撮像パネル１００は、それぞれ光電変換素子を含む複数の画素が配された画素領域１０５を備える基板１０１と、基板１０１の上に配された複数の柱状結晶を含むシンチレータ１０２と、保護層１０８と、を含む。保護層１０８は、シンチレータ１０２を覆うように配された第１樹脂層１０３と、第１樹脂層１０３の上に配された第２樹脂層１０６と、を含む。基板１０１とシンチレータ１０２との間には、画素領域１０５に配された画素を保護するための画素保護層１０７が配されていてもよい。

画素領域１０５には、複数の画素が、２次元アレイ状に配されうる。例えば、５５０ｍｍ×４４５ｍｍの基板１０１に対して、３３００×２８００の画素が配される。３３００×２８００の画素のうち外周に配された１０画素は、ダミー画素領域とし、ダミー画素の内側に配される３２８０×２７８０の画素によって画素領域１０５のうち有効画素領域が構成されていてもよい。画素領域１０５に配される画素の数や、画素領域１０５のうち有効画素領域に配される画素の数は、基板１０１の大きさや撮像対象などに応じて適宜設定すればよい。

画素領域１０５には、それぞれの画素で生成される信号を取り出すための列信号線や、画素領域１０５に配される画素を含むそれぞれの素子を駆動するための行信号線などが配されうる。列信号線や行信号線は、それぞれ読出回路基板や駆動回路基板とフレキシブル配線基板などを介して電気的に接続されうる。列信号線および行信号線と、読出回路基板および駆動回路基板と、の接続を行うために、基板１０１には、接続端子部（不図示）が設けられていてもよい。接続端子部を介して、画素領域１０５のそれぞれの画素で生成された信号が、放射線撮像パネル１００から出力されうる。

ここでは、読出回路および駆動回路が、放射線撮像パネル１００の外部に配される例を示すが、読出回路および駆動回路が放射線撮像パネル１００に配されていてもよい。この場合であっても、基板１０１には接続端子部（不図示）が配され、画素領域１０５のそれぞれの画素で生成された信号は、接続端子部（不図示）を介して放射線撮像パネル１００から出力されうる。

本実施形態において、保護層１０８は、第２樹脂層１０６の上に配された基台１１０と、第２樹脂層１０６と基台１１０との間に配された金属層１０９と、をさらに備える。しかしながら、保護層１０８の構成はこれに限られることはない。例えば、保護層１０８は、第１樹脂層１０３と第２樹脂層１０６との２層構造であってもよい。また、例えば、保護層１０８は、第２樹脂層１０６の上に基台１１０が配された３層構造であってもよい。さらに、例えば、保護層１０８は、５層以上の構成であってもよい。

シンチレータ１０２は、シンチレータ１０２に入射した放射線を、基板１０１の画素領域１０５に設けられた光電変換素子が検出可能な光に変換する。例えば、シンチレータ１０２は、放射線を可視光に変換しうる。シンチレータ１０２には、柱状結晶が成長するヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化アルカリ金属化合物が用いられうる。ＣｓＩをシンチレータ１０２として用いる場合、賦活剤としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）が用いられうる。

シンチレータ１０２は、例えば、蒸着法を用いて形成することができる。基板１０１の画素領域１０５が形成された側の面が蒸着面となるように基板１０１を蒸着装置に載置し、Ｔｌ濃度がＣｓＩに対し１ｍｏｌ％となるようにＣｓＩとＴｌＩをそれぞれセル容器に充填し、加熱することによって共蒸着を行う。これによって、複数の柱状結晶を含むシンチレータ１０２が形成される。

シンチレータ１０２の上には、保護層１０８が形成される。ハロゲン化アルカリ金属化合物を含む複数の柱状結晶よって構成されるシンチレータ１０２は、吸湿によって劣化してしまう。そこで、保護層１０８は、シンチレータ１０２の防湿層の機能を備える。シンチレータ１０２を被覆する保護層１０８が、防湿層の機能を備えることによって、シンチレータ１０２が吸湿によって劣化してしまうことを抑制することが可能となる。

次に保護層１０８のうち第１樹脂層１０３について説明する。保護層１０８のうち第１樹脂層１０３は、金属化合物の粒子１０４が添加された樹脂を含む。第１樹脂層１０３に金属化合物の粒子１０４が配されることによって、シンチレータ１０２で生じた光のうち第１樹脂層１０３の側に入射した光は、短い光路長で反射し、光を発したシンチレータ１０２の柱状結晶に再入射させることが可能となる。これによって、第１樹脂層１０３の側に入射した光が拡散してしまうことを抑制できるため、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の低下が抑制された放射線撮像パネル１００を得ることができる。

保護層１０８のうち第２樹脂層１０６は、第１樹脂層１０３よりも光の反射率が低い層でありうる。つまり、第１樹脂層の光の反射率をｒ１［％］、第２樹脂層の光の反射率をｒ２［％］としたとき、ｒ１＞ｒ２を満たしていてもよい。ここで、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１とは、シンチレータ１０２から第１樹脂層１０３に進む光のうち、第１樹脂層１０３の側からシンチレータ１０２の側に再入射する光の比率のことである。つまり、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、シンチレータ１０２から第１樹脂層１０３に進む光に対する第１樹脂層１０３の界面での反射や、第１樹脂層１０３に入射した光が第１樹脂層１０３の層内で金属化合物の粒子１０４などによって反射された成分も含むものである。同様に、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２とは、第１樹脂層１０３から第２樹脂層１０６に向かう光のうち、第２樹脂層１０６の側から第１樹脂層１０３の側に再入射する光の比率のことである。

また、第２樹脂層１０６は、第２樹脂層１０６における光の反射率ｒ２［％］よりも光の吸収率が高い層である。つまり、第２樹脂層１０６の光の吸収率をａ２［％］としたとき、ｒ２＜ａ２を満たす。ここで、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２について説明する。光の入射方向からの光の吸収率ａ［％］、光の反射率ｒ［％］、および、光の透過率ｔ［％］の間には、以下の式（１）の関係が成り立つ。
１００［％］＝ａ［％］＋ｒ［％］＋ｔ［％］ ・・・ （１）
従って、例えば、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２に加え、第２樹脂層１０６の光の透過率ｔ２を測定することによって、式（１）の関係から第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２を求めることができる。

第１樹脂層１０３の上に配される第２樹脂層１０６が、光の反射率ｒ２よりも光の吸収率ａ２が高い層である。この関係によって、シンチレータ１０２にて生じた光のうち第１樹脂層１０３に入射し、さらに第１樹脂層１０３を通過して第２樹脂層１０６に入射した光は、第２樹脂層１０６において、ある程度、吸収される。これによって、第２樹脂層１０６に入射した光が拡散してしまうことを抑制できる。結果として、放射線撮像パネル１００のＭＴＦが、さらに向上しうる。

ここで、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が高く、第１樹脂層１０３に侵入した光が、第１樹脂層１０３内で反射を繰り返し、第２樹脂層１０６に入射することがない場合、放射線撮像パネル１００は、高いＭＴＦを得ることができない可能性がある。これは、第１樹脂層１０３に入射した光が、第１樹脂層１０３内で反射、散乱を繰り返し、横方向に拡散してしまう成分が多くなりうるためである。横方向とは、第１樹脂層１０３のシンチレータ１０２と第２樹脂層１０６との間の厚さ方向と交差する方向のことである。また、第１樹脂層１０３の光の反射率が低い場合、上述した第１樹脂層１０３の側に入射した光を、光を発したシンチレータ１０２の柱状結晶に再入射させる確率が低くなる。つまり、第１樹脂層１０３の光の反射率は、適当な範囲にする必要がある。第１樹脂層１０３の光の反射率の範囲については、後述の実施例を用いて説明する。

実施例
次いで、放射線撮像パネル１００の製造方法およびＭＴＦを向上させる効果について実施例を用いて説明する。まず、基板１０１として、５５０ｍｍ×４４５ｍｍ、厚さ５００μｍの無アルカリガラスを準備した。基板１０１には、ガラスに限られることはなく、例えば、樹脂基板や、シリコンなどの半導体基板が用いられてもよい。次に、ガラスの基板１０１に、シリコン（例えば、アモルファスシリコン。）などの半導体層や配線層を構成する金属（例えば、アルミニウム。）などを成膜する成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程などを繰り返し行うことによって、画素領域１０５を形成した。画素領域１０５には、シンチレータ１０２の発光に応じた電荷を生成する光変換素子と、生成された電荷に応じた信号を出力するスイッチング素子と、をそれぞれ含む複数の画素が配される。また、画素領域１０５には、画素を駆動し、得られた信号を外部回路に送り出すための接続端子部（不図示）などが形成される。

画素領域１０５を形成した後、画素領域１０５に形成された画素の動作をチェックするためのアレイ検査を実施した。アレイ検査において、画素領域１０５に形成された光電変換素子やスイッチング素子などの動作が良好であり、欠損した画素が無い、または、僅かなことを確認した。アレイ検査を実施した後、接続端子部（不図示）を保護する目的で基板１０１の周辺部をマスキングフィルムによりマスキングし、画素保護層１０７を形成した。より具体的には、画素保護層１０７は、基板１０１をスプレイスピンコーターに設置し、ポリイミド溶液をスプレーしつつ、約１００ｒｐｍの回転でスピンさせ、その後、２２０℃の温度で乾燥アニーリングさせることによって形成した。本実施例において、約２μｍの厚さの画素保護層１０７が形成された。

画素領域１０５が形成された基板１０１を準備した後、次いで、シンチレータ１０２を形成した。まず、画素保護層１０７が形成された基板１０１のうちシンチレータ１０２を形成しない領域に蒸着マスクをセットした後、基板１０１の画素保護層１０７が配された側が蒸着面となるように基板１０１を蒸着装置に載置した。その後、Ｔｌ濃度がＣｓＩに対し１ｍｏｌ％となるようにＣｓＩとＴｌＩをそれぞれセル容器に充填し、セル容器を加熱することによって共蒸着を行う。シンチレータ１０２の蒸着を行う際に、蒸着装置を１０^－３Ｐａまで排気した後、基板１０１の表面が１７５℃になるようにランプヒーターで加熱を行った。本実施例において、シンチレータ１０２は、３８０μｍの厚さを有し、膜充填率は７５％であった。このとき、シンチレータ１０２の外縁は、画素領域１０５の外縁よりも外側に配されていてもよい。

次いで、保護層１０８のうちシンチレータ１０２を覆うように配される、金属化合物の粒子１０４が添加された第１樹脂層１０３の形成方法について説明する。本実施例において、第１樹脂層１０３を構成する樹脂として、ポリオレフィン樹脂を主成分とするホットメルト樹脂を用いた。ホットメルト樹脂とは、水や溶剤を含まず室温で固体であり、１００％不揮発性の熱可塑性材料からなる接着性樹脂と定義されるものである（Ｔｈｏｍａｓ Ｐ． Ｆｌａｎａｇａｎ，Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ａｇｅ，ｖｏｌ．９，Ｎｏ．３，ｐｐ．２８（１９６６））。また、ホットメルト樹脂は、樹脂温度が上昇すると溶融し、樹脂温度が低下すると固化する性質を有しており、加熱溶融状態にて他の有機材料、および、無機材料に対する接着性を示し、反対に常温では固体状態になり接着性を示さない樹脂である。さらに、ホットメルト樹脂は、極性溶媒、溶剤、および、水を含まないため、ハロゲン化アルカリ金属化合物の柱状結晶を備えるシンチレータ１０２に接触した場合であっても、シンチレータ１０２を溶解してしまう可能性が低い。このため、ホットメルト樹脂を用いた第１樹脂層１０３は、シンチレータ１０２に対する防湿層（保護層）の機能を併せもつことも可能となる。

ホットメルト樹脂は、主成分であるベースポリマー（ベース材料）の種類によって分類される。ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系などを、第１樹脂層１０３を構成するベースポリマーとして用いることができる。シンチレータ１０２の保護層１０８（第１樹脂層１０３）にホットメルト樹脂を用いる場合、防湿性が高く、また、シンチレータ１０２から発生する可視光線を透過する光透過性が高いことが重要である。

第１樹脂層１０３を構成する材料は、ホットメルト樹脂に限られることはない。第１樹脂層１０３を構成する樹脂として、例えば、分子間力による加圧性接着作用を有する樹脂、いわゆる粘着材と呼ばれる樹脂が用いられてもよい。この場合、第１樹脂層１０３を構成する樹脂として、ウレタン樹脂やアクリル樹脂などが用いられてもよい。例えば、第１樹脂層１０３として、アクリル樹脂のうちポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）が用いられてもよい。

本実施例において、第１樹脂層１０３は、ポリオレフィン樹脂をトルエン、キシレンの混合溶媒に溶解させ、さらに粘度を１０ｃｐｓ程度になるよう調整した。また、予めブタノール、プロパノールの混合液中に金属酸化物の粒子１０４を分散剤と共に分散させた。これに、トルエン、キシレンの混合溶液にポリオレフィン樹脂などの樹脂を溶解された材料を加え、ボールミルによって十分解砕させた。この分散液を、混合攪拌し、三本ロールミルを通すことにより凝集の無い金属化合物の粒子１０４が分散した樹脂溶液を得ることができた。

次に、例えば、ロールコーター装置に厚さ３０μｍの離形作用を有するＰＥＴフィルムロールをセットし、このＰＥＴフィルム上に上述のように調製した第１樹脂層１０３となる樹脂溶液を塗工し、乾燥させることによって、第１樹脂層１０３を形成した。このようにして、適当な厚みを有する、金属化合物の粒子１０４が分散された第１樹脂層１０３となる熱可塑性樹脂フィルムを得ることができる。

金属化合物の粒子１０４は、金属酸化物の粒子であってもよい。金属化合物の粒子１０４には、シンチレータ１０２よりも大きい屈折率の材料が用いられうる。例えば、ハロゲン化アルカリ金属化合物のシンチレータ１０２として、上述のＣｓＩ（屈折率（ｎ）：１．７８～１．８４（賦活剤の種類などによる））が用いられる場合、ＣｓＩよりも屈折率が大きな材料が用いられてもよい。例えば、金属化合物の粒子１０４は、鉛白（２ＰｂＣｏ_３・Ｐｂ（ＯＨ）_２）（ｎ：１．９４～２．０９）、酸化亜鉛（ｎ：２．０）、酸化イットリウム（ｎ：１．９１）、酸化ジルコニウム（ｎ：２．２０）、酸化チタン（ｎ：２．５０～２．７２）などが用いられうる。例えば、金属化合物の粒子１０４の屈折率が、１．９４以上、かつ、２．７２以下であってもよい。本実施例において、金属化合物として、酸化チタンの中でも屈折率が高い、ルチル型二酸化チタン（ｎ：２．７２）の粒子を用いた。しかしながら、これに限られることはなく、金属化合物の粒子１０４として、反射性が高い各種の材料を用いることができる。例えば、硫酸バリウムや酸化マグネシウムなどの材料が、金属化合物の粒子１０４として用いられてもよい。

金属化合物の粒子１０４は、第１樹脂層１０３を構成する樹脂よりも屈折率が高くてもよい。金属化合物の粒子１０４の屈折率と、第１樹脂層１０３の屈折率と、の差が大きくなることによって、第１樹脂層１０３において、金属化合物の粒子１０４の表面で光が反射しやすくなる。上述したホットメルト樹脂の屈折率は１．５２程度、ウレタン樹脂の屈折率は１．４９程度、アクリル樹脂の屈折率は１．４９～１．５３程度である。

また、第１樹脂層１０３に添加される金属化合物の粒子１０４の平均粒度が、２００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であってもよい。一般的に、光電変換素子の感度特性は５００ｎｍ～８００ｎｍにあるが、光の波長の１／２以下の大きさの粒子であればレイリー散乱の効果が現れる。このため、金属化合物の粒子１０４の平均粒度が２００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下程度であれば、粒子１０４に入射した光が、光の入射方向側に反射する確率が高くなる。

次いで、本実施例における第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１の測定方法について説明する。第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、日本分光株式会社製の紫外可視近赤外分光光度計Ｖ－７５０を用い、以下に示す方法にて測定した。

まず、分光光度計の標準白板に第１樹脂層１０３を貼り付けた。このとき、第１樹脂層１０３を形成する際に使用した剥離作用を有するＰＥＴフィルムは剥離した。次いで、第１樹脂層１０３を一旦溶融温度まで加熱し、冷却した後に、分光光度計の反射率測定アダプターに第１樹脂層１０３をセットした。分光光度計の反射率測定アダプターに第１樹脂層１０３をセットした後、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍ間を波長分解能０．１ｎｍでスキャンし、標準白板を同条件にて測定した値を用いて補正を行うことによって、第１樹脂層１０３の反射率スペクトルが得られた。この測定によって得られた反射率スペクトル値について、シンチレータ１０２の発光波長領域と画素領域１０５の光電変換素子との分光感度領域に鑑み、５５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長範囲で積分し平均化した。これによって、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が、波長積分平均された反射率として得られた。

ここで、上述のしたように、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、第１樹脂層１０３に入射しようとする光の界面反射や、第１樹脂層１０３に入射した光が第１樹脂層の層内で金属化合物の粒子１０４などによって反射された成分も含むものである。この第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、第１樹脂層１０３の層内に分散する金属化合物の粒子１０４の濃度、および、第１樹脂層１０３の厚みによって、適当な値に変化させることが可能である。

次に、第２樹脂層１０６の形成方法について説明する。本実施例において、第２樹脂層１０６は、金属層１０９として１２μｍのアルミニウムが成膜された３０μｍのＰＥＴフィルムの基台１１０の上に、第２樹脂層１０６となる樹脂層を形成することによって形成した。つまり、第２樹脂層１０６と基台１１０との間に、金属層１０９が配されている。第２樹脂層１０６を構成する樹脂として、上述のホットメルト樹脂やウレタン樹脂、アクリル樹脂など、第１樹脂層１０３と同様の材料を用いることができる。第１樹脂層１０３および第２樹脂層１０６が、同じ化学組成を有する樹脂を含んでいてもよい。換言すると、第１樹脂層１０３と第２樹脂層１０６とが、同じ樹脂によって形成されていてもよい。本実施例において、第１樹脂層１０３と同様に、第２樹脂層１０６を構成する樹脂として、ポリオレフィン樹脂を主成分とするホットメルト樹脂を用いた。

一方、第１樹脂層１０３には、金属化合物の粒子１０４が添加されたが、第２樹脂層１０６には、本実施例において、カーボンブラックの粒子を添加した。第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２と光の反射率ｒ２とは、第２樹脂層１０６中に分散させたカーボンブラックの濃度を変化させることによって、適当な値に変化させることが可能である。カーボンブラックは、代表的で安価な黒色材料であり、適当な分散材を用いて、適当な濃度で第２樹脂層１０６中に分散させることが可能である。しかしながら、第２樹脂層１０６に添加される材料は、カーボンブラックに限られることはない。第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２よりも大きくなる材料であればよい。例えば、鉄やチタンなどの金属酸化物系の黒色顔料が、第２樹脂層１０６に添加されていてもよい。

第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２、および、光の吸収率ａ２の測定方法について説明する。第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２は、上述の第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１と同様の方法を用いて測定した。

第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２は、上述の式（１）の関係を用いて、光の反射率ｒ２に加えて、光の透過率ｔ２を測定することによって求めた。第２樹脂層１０６の光の透過率ｔ２は、以下に示す方法にて測定可能である。まず、剥離作用を有するＰＥＴフィルムの上に第２樹脂層１０６を形成し、第２樹脂層１０６を枠状のセルに取り付けた。このとき、第２樹脂層１０６を形成する際に使用したＰＥＴフィルムを剥離した。次いで、第２樹脂層１０６を一旦溶融温度まで加熱し、冷却する。冷却後に、上述の分光光度計の光源からの光が、第２樹脂層１０６が取り付けられた枠状のセルの中空部を通過して、換言すると、セルに取り付けられた第２樹脂層１０６を通過して、分光光度計の光の透過側に入射するようにセットした。第２樹脂層１０６を分光光度計の適当な位置にセットした後、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍ間を波長分解能０．１ｎｍでスキャンし、空気を用いたリファレンス測定値にて補正を行うことによって、第２樹脂層１０６の透過率スペクトルが得られた。第２樹脂層１０６の光の透過率ｔ２は、この測定にて得られた透過率スペクトル値について、５５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長範囲で積分し平均化することによって、積分平均光透過率として得られた。このようにして得られた第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２および光の透過率ｔ２から、式（１）を用いることによって、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が得られた。

本実施例において、第１樹脂層１０３と第２樹脂層１０６とは、以下に示す工程によって積層した。ＰＥＴフィルムの基台１１０の上に形成された第２樹脂層１０６の上に、上述した方法で形成された第１樹脂層１０３を重ね、真空熱転写装置にセットした。第２樹脂層１０６は、上述のように、基台１１０の上に成膜されたアルミニウムの金属層１０９の上に形成した。次いで、ポリオレフィン樹脂を主成分とするホットメルト樹脂のガラス転移点付近の温度である約５０℃に加温することによって、第１樹脂層１０３と第２樹脂層１０６とを密着、積層した。図２は、第２樹脂層１０６および第１樹脂層１０３を積層させた保護層１０８の断面ＳＥＭ像の一例である。図２に示される断面ＳＥＭ像から、第１樹脂層１０３と第２樹脂層１０６とが、十分な密着状態で積層されていることが確認できた。また、図２に示される断面ＳＥＭ像から、第１樹脂層１０３に添加された金属化合物の粒子１０４も確認できた。

第１樹脂層１０３および第２樹脂層１０６が積層された保護層１０８を形成した後、シンチレータ１０２が形成された基板１０１と保護層１０８とを真空熱転写装置などを用いて貼り合わせることによって、図１に示される放射線撮像パネル１００を作製した。シンチレータ１０２が形成された基板１０１に、保護層１０８のうち第１樹脂層１０３がシンチレータ１０２に対向するように、基板１０１および保護層１０８を真空熱転写装置にセットした。基板１０１および保護層１０８をアライメントマークによる位置合わせを行った後、まず、３０℃でシンチレータ１０２と第１樹脂層１０３とを接触させ、次いで、１０^－１Ｐａまで真空熱転写装置の装置内を減圧し気泡を取り除いた。さらに、基板１０１と保護層１０８との間に圧力を印加するとともに７０～１００℃に加温し、適当な時間、圧力を印加した状態を保持することによって、シンチレータ１０２が形成された基板１０１と保護層１０８を構成する第１樹脂層１０３とが貼り合わされた。

その後、第１樹脂層１０３および第２樹脂層１０６を含む保護層１０８が貼り合わされた基板１０１に、接続端子部（不図示）に異方性導電フィルムを介して駆動基板類を接続した。さらに、基板１０１のシンチレータ１０２とは反対の側に、放射線撮像パネル１００の強度を補強するためのシートを貼り付けた。以上の工程によって、本実施例の放射線撮像パネル１００が作製された。

次いで、本実施形態におけるＭＴＦの向上の効果について説明する。上述の製造方法を用いて放射線撮像パネル１００を作製した。上述のように、第１樹脂層１０３には、ポリオレフィン系のホットメルト樹脂を用いた。第１樹脂層１０３に添加される金属化合物の粒子１０４として、平均粒度が２５０ｎｍ、粒度分布が１０％径Ｄ_１０＝１９５ｎｍ、５０％径（メジアン径）Ｄ_５０＝２４５ｎｍ、９０％径Ｄ_９０＝２７５ｎｍのルチル型二酸化チタン粒子を用いた。第１樹脂層１０３に分散する金属化合物の粒子１０４の濃度、および、第１樹脂層１０３の厚さを適宜調整することによって、３７．６％、４８．９％、６０．３％、７４．６％、９０．７％の５種類の光の反射率ｒ１を有する第１樹脂層１０３が得られた。ここで、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、上述の方法を用いて測定した。例えば、第１樹脂層１０３の厚さは、３０μｍ程度であってもよい。

第２樹脂層１０６には、第１樹脂層１０３と同様に、ポリオレフィン系のホットメルト樹脂を用いた。第２樹脂層１０６に添加されるカーボンブラックの濃度を適宜調整することによって、１４．６％、３０．０％、５０．０％、７０．０％、９４．６％、９７．６％の６種類の光の吸収率ａ２を有する第２樹脂層１０６が得られた。例えば、第２樹脂層１０６の厚さは、３０μｍ程度であってもよい。また、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２は、上述の光の吸収率ａ２の順番に、１４．５％、１２．７％、１０．２％、７．７％、５．４％、２．４％であった。つまり、第２樹脂層１０６は、ｒ２＜ａ２を満たしている。ここで、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２および光の吸収率ａ２は、上述の方法を用いて測定した。

５種類の第１樹脂層１０３および６種類の第２樹脂層１０６をそれぞれ組み合せた３０種類の本実施例の放射線撮像パネル１００を作製した。これら、３０種類の放射線撮像パネル１００において、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１と第２樹脂層の光の反射率ｒ２とは、ｒ１＞ｒ２を満たしている。

比較例として、１２μｍのアルミニウムの金属層１０９が形成された３０μｍのＰＥＴの基台１１０の金属層１０９の上に、ポリオレフィン系のホットメルト樹脂を塗工して形成した保護層を備える放射線撮像パネルを作製した。比較例の保護層のホットメルト樹脂には、金属化合物の粒子１０４やカーボンブラックは添加されていない。実施例の第１樹脂層１０３に相当する比較例の放射線撮像パネルの保護層のホットメルト樹脂の光の反射率ｒ１は、４．１％であった。また、実施例の第２樹脂層１０６に相当する比較例の放射線撮像パネルの保護層の金属層１０９が形成された基台１１０の光の吸収率ａ２は１４．６％、光の反射率ｒ２は８５．４％であった。金属層１０９が形成された基台１１０は、表面が金属であるため、ｒ２＜ａ２を満たしていない。

図３（ａ）は、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１および第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２と、放射線撮像パネル１００のＭＴＦと、の関係を示す図である。図３（ａ）には、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１を、それぞれ３７．６％、４８．９％、７４．６％、９０．７％とした場合の、放射線撮像パネル１００のＭＴＦ値が示されている。図３（ａ）に示されるＭＴＦ値は、放射線撮像パネル１００に国際規格の線質ＲＱＡ５に準じたＸ線を照射し測定を行った２ｌｐ／ｍｍでのＭＴＦ値である。また、図３（ｂ）は、第１樹脂層１０３のそれぞれの反射率ｒ１における図３（ａ）に示される各線の傾きをプロットした図である。

図３（ａ）、３（ｂ）から、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が、７５％以上（ｒ１≧７５％）の場合、ＭＴＦの値が、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２によらず一定の値を示していることがわかる。これは、第１樹脂層１０３の反射率が７５％以上になると、第１樹脂層１０３に入射した光の大部分が、第２樹脂層１０６には入射せず、第１樹脂層１０３内で反射、散乱を繰り返していることを示唆している。つまり、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が高すぎるため、第１樹脂層１０３に入射した光が、第１樹脂層１０３内で反射、散乱を繰り返し、横方向に拡散してしまうため、ＭＴＦが向上しないと考えられる領域である。したがって、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１は、７５％未満であることが必要であることを示している。

図４には、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が１４．６％の場合の、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１とＭＴＦ値との関係が示されている。また、図４には、比較例の放射線撮像パネルの実施例の第１樹脂層１０３に相当するホットメルト樹脂の光の反射率およびＭＴＦ値も示されている。図４から、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が４７％以上である場合、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が７５％の場合と同等以上の高いＭＴＦ値が得られることがわかる。したがって、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１［％］が、４７％＜ｒ１＜７５％を満たしている場合、放射線撮像パネル１００のＭＴＦを向上させることが可能となる。

また、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１［％］が４７％＜ｒ１＜７５％の場合、図３（ａ）から、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が、２０％以上であれば、ＭＴＦ値が向上しうる。また、さらに、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が、５０％以上であれば、さらにＭＴＦ値が向上しうる。このように、放射線撮像パネル１００において、高いＭＴＦ値が得られることがわかる。

図５は、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１が４８．９％の場合の、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２と感度Ｓとの関係を示す図である。図５の点線は、比較例の放射線撮像パネルの感度を示したものである。図５から、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２が７２％を超えると、放射線撮像パネル１００の感度は、比較例の放射線撮像パネルよりも低くなってしまうことがわかる。これは、第１樹脂層１０３を通過し第２樹脂層１０６に入射した光が第２樹脂層１０６で減衰し、第１樹脂層１０３に再入射する光が減少したためであると考えられる。したがって、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２は、７２％未満であってもよい。つまり、上述の第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２の下限値を含めた場合、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２［％］が、２０％＜ａ２＜７２％を満たしていてもよい。さらに、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２［％］が、５０％＜ａ２＜７２％を満たしていてもよい。

図６は、５種類の光の反射率ｒ１を有する第１樹脂層１０３と６種類の光の吸収率ａ２を有する第２樹脂層１０６とを組み合わせて作製された放射線撮像パネル１００の上述の各特性をまとめたものである。第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１［％］が、４７％＜ｒ１＜７５％を満たし、第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２［％］と光の吸収率ａ２［％］とが、ｒ２＜ａ２を満たすことによって、上述のように、作製された放射線撮像パネル１００のＭＴＦが向上する。また、このとき、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１［％］と第２樹脂層１０６の光の反射率ｒ２［％］とが、ｒ１＞ｒ２の関係を満たしていてもよい。さらに、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２［％］が、２０％＜ａ２＜７２％を満たしていてもよい。また、さらに、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２［％］が、５０％＜ａ２＜７２％を満たしていてもよい。これによって、放射線撮像パネル１００のＭＴＦを向上させるとともに、感度の低下を抑制することができる。

また、第１樹脂層１０３の光の屈折率ｎ１と第２樹脂層１０６の屈折率ｎ２が、ｎ１≧ｎ２を満たしていてもよい。第１樹脂層１０３の光の屈折率ｎ１が第２樹脂層１０６の光の屈折率ｎ２よりも大きい場合、第１樹脂層１０３を通過し第２樹脂層１０６に入射した光が、第１樹脂層１０３に再入射することが抑制される。これによって、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２を高くする場合と同様に、ＭＴＦが向上しうる。上述の実施例において、第１樹脂層１０３および第２樹脂層１０６に同じホットメルト樹脂を用いたため、第１樹脂層１０３の光の屈折率ｎ１と第２樹脂層１０６の光の屈折率ｎ２とは、ｎ１＝ｎ２の関係であった。

また、例えば、第１樹脂層１０３の光の反射率ｒ１［％］が、第１樹脂層１０３の光の吸収率ａ１［％］よりも大きくてもよい（ｒ１＞ａ１）。また、例えば、第１樹脂層１０３の光の吸収率ａ１が、第２樹脂層１０６の光の吸収率ａ２よりも小さくてもよい（ａ１＜ａ２）。つまり、保護層１０８のうち第２樹脂層１０６よりもシンチレータ１０２に近い第１樹脂層１０３は、第２樹脂層１０６よりも光を反射し、かつ、第２樹脂層１０６よりも光を吸収しない層であってもよい。

また、本実施形態、および、本実施例において、基板１０１が複数の画素が配された画素領域１０５を備えている場合について説明した。しかしながら、これに限られることはない。例えば、基板１０１が、画素領域１０５を備えていなくてもよい。この場合、符号『１００』は、シンチレータプレートと呼ばれうる。例えば、複数の画素が配された画素領域を備えるセンサ基板の上に、このシンチレータプレートを搭載することによって、放射線撮像パネルとして機能しうる。このため、基板１０１が画素領域１０５を備えていない場合、基板１０１は、シンチレータ１０２が発する光を透過する透明基板であってもよい。この場合、基板１０１には、ガラスや樹脂など、シンチレータ１０２で入射した放射線から変換された光を透過する材料が用いられうる。

以下、上述の放射線撮像パネル１００が組み込まれた放射線撮像装置、および、放射線撮像パネル１００が組み込まれた放射線撮像装置を用いた放射線撮像システム８００について図７を用いて説明する。

放射線撮像システム８００は、放射線で形成される光学像を電気的に撮像し、電気的な放射線画像（すなわち、放射線画像データ）を得るように構成される。放射線撮像システム８００は、例えば、放射線撮像装置８０１、曝射制御部８０２、放射線源８０３、コンピュータ８０４を含む。

放射線撮像装置８０１に放射線を照射するための放射線源８０３は、曝射制御部８０２からの曝射指令に従って放射線の照射を開始する。放射線源８０３から放射された放射線は、不図示の被険体を通って放射線撮像装置８０１に照射される。放射線源８０３は、曝射制御部８０２からの停止指令に従って放射線の放射を停止する。

放射線撮像装置８０１は、上述の放射線撮像パネル１００と、放射線撮像パネル１００を制御するための制御部８０５と、放射線撮像パネル１００から出力される信号を処理するための信号処理部８０６と、を含む。信号処理部８０６は、例えば、放射線撮像パネル１００から出力される信号のＡ／Ｄ変換し、コンピュータ８０４に放射線画像データとして出力してもよい。また、信号処理部８０６は、例えば、放射線撮像パネル１００から出力される信号に基づいて、放射線源８０３からの放射線の照射を停止させるための停止信号を生成してもよい。停止信号は、コンピュータ８０４を介して曝射制御部８０２に供給され、曝射制御部８０２は、停止信号に応答して放射線源８０３に対して停止指令を送る。

制御部８０５は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、または、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、または、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、または、これらの全部または１部の組み合わせによって構成されうる。

また、本実施形態において、信号処理部８０６は、制御部８０５の中に配される、または制御部８０５の一部の機能であるように示されているが、これに限られるものではない。制御部８０５と信号処理部８０６とは、それぞれ別の構成であってもよい。さらに、信号処理部８０６は、放射線撮像装置８０１とは別に配されていてもよい。例えば、コンピュータ８０４が、信号処理部８０６の機能を有していてもよい。このため、信号処理部８０６は、放射線撮像装置８０１から出力される信号を処理する信号処理装置として、放射線撮像システム８００に含まれうる。

コンピュータ８０４は、放射線撮像装置８０１および曝射制御部８０２の制御や、放射線撮像装置８０１から放射線画像データを受信し、放射線画像として表示するための処理を行いうる。また、コンピュータ８０４は、ユーザが放射線画像の撮像を行う条件を入力するための入力部として機能しうる。

一例として、曝射制御部８０２は、曝射スイッチを有し、ユーザによって曝射スイッチがオンされると、曝射指令を放射線源８０３に送るほか、放射線の放射の開始を示す開始通知をコンピュータ８０４に送る。開始通知を受けたコンピュータ８０４は、開始通知に応答して、放射線の照射の開始を放射線撮像装置８０１の制御部８０５に通知する。これに応じて、制御部８０５は、放射線撮像パネル１００において、入射する放射線に応じた信号を生成させる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：放射線撮像パネル、１０１：基板、１０２：シンチレータ、１０３：第１樹脂層、１０４：粒子、１０６：第２樹脂層、１０８：保護層

Claims (19)

1. 光電変換素子を含む複数の画素が配された基板と、前記基板の上に配された複数の柱状結晶を含むシンチレータと、保護層と、を含む放射線撮像パネルであって、
   前記保護層は、前記シンチレータを覆うように配された第１樹脂層と、前記第１樹脂層の上に配された第２樹脂層と、を含み、
   前記第１樹脂層は、金属化合物の粒子が添加された樹脂を含み、
   前記第１樹脂層の光の反射率ｒ１［％］が、４７％＜ｒ１＜７５％を満たし、
   前記第２樹脂層の光の反射率ｒ２［％］と前記第２樹脂層の光の吸収率ａ２［％］とが、ｒ２＜ａ２を満たし、
   前記第１樹脂層および前記第２樹脂層のうち少なくとも一方が、不揮発性の熱可塑性樹脂を含み、
   前記第１樹脂層が前記シンチレータを覆う領域において、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とは前記熱可塑性樹脂によって密着していることを特徴とする放射線撮像パネル。
2. 前記反射率ｒ１と前記反射率ｒ２とが、ｒ１＞ｒ２を満たすことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像パネル。
3. 前記第１樹脂層の屈折率ｎ１と前記第２樹脂層の屈折率ｎ２とが、ｎ１≧ｎ２を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮像パネル。
4. 前記金属化合物が、金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
5. 前記金属化合物が、ルチル型二酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
6. 前記第２樹脂層が、カーボンブラックが添加された樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
7. 前記不揮発性の熱可塑性樹脂が、ホットメルト樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
8. 前記第１樹脂層および前記第２樹脂層のうち少なくとも一方が、分子間力による加圧性接着作用を有する樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
9. 前記分子間力による加圧性接着作用を有する樹脂が、ウレタン樹脂、および、アクリル樹脂のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像パネル。
10. 前記第１樹脂層および前記第２樹脂層が、同じ化学組成を有する樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
11. 前記吸収率ａ２［％］が、２０％＜ａ２＜７２％を満たすことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
12. 前記吸収率ａ２［％］が、５０％＜ａ２＜７２％を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
13. 前記粒子の平均粒度が、２００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
14. 前記シンチレータが、ヨウ化セシウムを含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
15. 前記保護層が、前記第２樹脂層の上に配された基台と、前記第２樹脂層と前記基台との間に配された金属層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
16. 請求項１乃至１５の何れか１項に記載の放射線撮像パネルと、
    前記放射線撮像パネルを制御するための制御部と、
    を含むことを特徴とする放射線撮像装置。
17. 請求項１６に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置から出力される信号を処理する信号処理装置と、
    を含むことを特徴とする放射線撮像システム。
18. 基板と、前記基板の上に配された複数の柱状結晶を含むシンチレータと、保護層と、を含むシンチレータプレートであって、
    前記保護層は、前記シンチレータを覆うように配された第１樹脂層と、前記第１樹脂層の上に配された第２樹脂層と、を含み、
    前記第１樹脂層は、金属化合物の粒子が添加された樹脂を含み、
    前記第１樹脂層の光の反射率ｒ１［％］が、４７％＜ｒ１＜７５％を満たし、
    前記第２樹脂層の光の反射率ｒ２［％］と光の吸収率ａ２［％］とが、ｒ２＜ａ２を満たし、
    前記第１樹脂層および前記第２樹脂層のうち少なくとも一方が、不揮発性の熱可塑性樹脂を含み、
    前記第１樹脂層が前記シンチレータを覆う領域において、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とは前記熱可塑性樹脂によって密着していることを特徴とするシンチレータプレート。
19. 前記基板が、前記シンチレータが発する光を透過する透明基板であることを特徴とする請求項１８に記載のシンチレータプレート。

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