JPWO2008102645A1 - シンチレータパネル及び放射線イメージセンサ - Google Patents
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Abstract
本発明は、粒状性の向上したシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供する。この手段として、放射線透過性基板上にヨウ化セシウムを主原料とするシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該放射線透過性基板と、該シンチレータ層は保護層により覆われており、かつ該シンチレータ層側の保護層のJIS表面粗さ(B0601−1994年)により定義される表面粗さRaが0.05≦Ra≦0.40であることを特徴とするシンチレータパネルを特徴とする。
Description
本発明は、シンチレータパネル及び放射線イメージセンサに関する。
従来、X線画像のような放射線画像は医療現場において病状の診断に広く
用いられている。特に、増感紙−フィルム系による放射線画像は、長い歴史のなかで高感度化と高画質化が図られた結果、高い信頼性と優れたコストパフォーマンスを併せ持った撮像システムとして、今なお、世界中の医療現場で用いられている。しかしながらこれら画像情報はいわゆるアナログ画像情報であって、近年発展を続けているデジタル画像情報のような、自由な画像処理や瞬時の電送が出来ない。
用いられている。特に、増感紙−フィルム系による放射線画像は、長い歴史のなかで高感度化と高画質化が図られた結果、高い信頼性と優れたコストパフォーマンスを併せ持った撮像システムとして、今なお、世界中の医療現場で用いられている。しかしながらこれら画像情報はいわゆるアナログ画像情報であって、近年発展を続けているデジタル画像情報のような、自由な画像処理や瞬時の電送が出来ない。
そして、近年ではコンピューテッド・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:FPD)等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出装置が登場している。これらは、デジタルの放射線画像が直接得られ、陰極管や液晶パネル等の画像表示装置に画像を直接表示することが可能なので、必ずしも写真フィルム上への画像形成が必要なものではない。その結果、これらのデジタル方式のX線画像検出装置は、銀塩写真方式による画像形成の必要性を低減させ、病院や診療所での診断作業の利便性を大幅に向上させている。
X線画像のデジタル技術の一つとしてコンピューテッド・ラジオグラフィ(CR)が現在医療現場で受け入れられている。しかしながら鮮鋭性が十分でなく空間分解能も不十分であり、スクリーン・フィルムシステムの画質レベルには到達していない。そして、更に新たなデジタルX線画像技術として、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を用いた平板X線検出装置(FPD)が開発されて(例えば、非特許文献1、2参照)いる。
放射線を可視光に変換するために、放射線により発光する特性を有するX線蛍光体で作られたシンチレータパネルが使用されるが、低線量の撮影においてのSN比を向上するためには、発光効率の高いシンチレータパネルを使用することが必要になってくる。一般にシンチレータパネルの発光効率は、シンチレータ層(蛍光体層)の厚さ、蛍光体のX線吸収係数によって決まるが、蛍光体層の厚さは厚くすればするほど、蛍光体層内での発光光の散乱が発生し、鮮鋭性は低下する。そのため、画質に必要な鮮鋭性を決めると、膜厚が決定する。
なかでもヨウ化セシウム(CsI)はX線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成出来るため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能であった。
しかしながらCsIのみでは発光効率が低いために、例えば、CsIとヨウ化ナトリウム(NaI)を任意のモル比で混合したものを、蒸着を用いて基板上にナトリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Na)として堆積、又近年ではCsIとヨウ化タリウム(TlI)を任意のモル比で混合したしたものを、蒸着を用いて基板上にタリリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)として堆積したものに、後工程としてアニールを行うことで可視変換効率を向上させ、X線蛍光体として使用している。
また他の光出力を増大する手段として、シンチレータを形成する基板を反射性とする方法(例えば特許文献1参照)、基板上に反射層を設ける方法(例えば特許文献2参照)、基板上に設けられた反射性金属薄膜と、金属薄膜を覆う透明有機膜上にシンチレータを形成する方法(例えば特許文献3参照)などが提案されているが、これらの方法は得られる光量は増加するが、鮮鋭性が著しく低下するという欠点がある。また、光吸収層を設けることにより鮮鋭性を向上させる方法(例えば、特許文献4参照)があるが、鮮鋭性を向上させると粒状性が劣化し画像が読みにくくなる。
特公平7−21560号公報
特公平1−240887号公報
特開2000−356679号公報
特開2002−277555号公報
Physics Today,1997年11月号24頁のジョン・ローランズ論文"Amorphous Semiconductor Usher in Digital X−ray Imaging"
SPIEの1997年32巻2頁のエル・イー・アントヌクの論文"Development of aHigh Resolution,Active Matrix,Flat−Panel Imager with Enhanced Fill Factor"
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、シンチレータパネルの保護層の表面粗さを調整することにより、透過光の散乱を増大させ、粒状性の向上したシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供することにある。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。
1.放射線透過性基板上にヨウ化セシウムを主原料とするシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該放射線透過性基板と、該シンチレータ層は保護層により覆われており、かつ該シンチレータ層側の保護層のJIS表面粗さ(B0601−1994年)により定義される表面粗さRaが0.05≦Ra≦0.40であることを特徴とするシンチレータパネル。
2.前記放射線透過性基板と、シンチレータ層の間に反射層を設けることを特徴とする前記1に記載のシンチレータパネル。
3.前記1又は2に記載のシンチレータパネルのシンチレータ層側に光検出器を備えたことを特徴とする放射線イメージセンサ。
4.前記シンチレータパネルの保護層と前記光検出器の間に空気層を設けることを特徴とする前記3に記載の放射線イメージセンサ。
本発明により、透過光の散乱を増大させ、粒状性の向上したシンチレータパネル及び放射線イメージセンサを提供することができた。
1 基板
2 シンチレータ(蛍光体)層
3 反射層
4 下引層
5 保護層
6 減圧空間
7 空気層
10 シンチレータパネル
61 蒸着装置
62 真空容器
63 ボート(被充填部材)
64 ホルダ
65 回転機構
66 真空ポンプ
100 放射線イメージセンサ
2 シンチレータ(蛍光体)層
3 反射層
4 下引層
5 保護層
6 減圧空間
7 空気層
10 シンチレータパネル
61 蒸着装置
62 真空容器
63 ボート(被充填部材)
64 ホルダ
65 回転機構
66 真空ポンプ
100 放射線イメージセンサ
本発明を更に詳しく説明する。以下、各構成層及び構成要素等について説明する。
(シンチレータ層)
シンチレータ層(「蛍光体層」ともいう。)を形成する材料としては、種々の公知の蛍光体材料を使用することができるが、X線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成出来るため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、シンチレータ層の厚さを厚くすることが可能であることから、ヨウ化セシウム(CsI)が好ましい。
シンチレータ層(「蛍光体層」ともいう。)を形成する材料としては、種々の公知の蛍光体材料を使用することができるが、X線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成出来るため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、シンチレータ層の厚さを厚くすることが可能であることから、ヨウ化セシウム(CsI)が好ましい。
但し、CsIのみでは発光効率が低いために、各種の賦活剤が使用される。例えば、特公昭54−35060号の如く、CsIとヨウ化ナトリウム(NaI)を任意のモル比で混合したものを原料として形成したシンチレータ層が好ましい例として挙げられる。また、例えば特開2001−59899号公報に開示されているような、タリウム(Tl)、ユウロピウム(Eu)、インジウム(In)、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、ナトリウム(Na)などの賦活物質を含有するCsIからなるシンチレータ層が好ましい。本発明においては、特に、タリウム(Tl)および/またはユウロピウム(Eu)を含有するCsIからなるシンチレータ層が好ましい。更に、タリウム(Tl)を含有するCsIからなるシンチレータ層が好ましい。
なお、本発明においては、特に、1種類以上のタリウム化合物を含む添加剤とヨウ化セシウムとを原材料とすることが好ましい。すなわち、タリウム賦活ヨウ化セシウム(CsI:Tl)は400nmから750nmまでの広い発光波長をもつことから好ましい。
本発明に係る1種類以上のタリウム化合物を含有する添加剤のタリウム化合物としては、種々のタリウム化合物(+Iと+IIIの酸化数の化合物)を使用することができる。
本発明において、好ましいタリウム化合物は、ヨウ化タリウム(TlI)臭化タリウム(TlBr)、塩化タリウム(TlCl)、又はフッ化タリウム(TlF,TlF3)等である。
また、本発明に係るタリウム化合物の融点は、400〜700℃の範囲内にあることが好ましい。上記範囲内であると、柱状結晶内で添加剤を均一に存在させることができ、発光効率が向上する。なお、本発明での融点とは、常温常圧下(25℃、1気圧)における融点である。
また、タリウム化合物の分子量は206〜350の範囲内にあることが好ましい。
本発明のシンチレータ層において、当該添加剤の含有量は目的性能等に応じて、最適量にすることが望ましいが、ヨウ化セシウムの含有量に対して、0.001mol%〜50mol%、更に0.1〜10.0mol%であることが好ましい。
ヨウ化セシウムに対し、添加剤が0.001mol%以上であると、目的とする発光輝度を得ることができ好ましい。また、50mol%以下ではヨウ化セシウムの性質・機能を保持することができ好ましい。
なお、本発明においては、高分子フィルム上にシンチレータの原料の蒸着によりシンチレータ層を形成した後に、該高分子フィルムのガラス転移温度を基準として−50℃〜+20℃の温度範囲の雰囲気下で1時間以上の熱処理することが好ましい。これにより、フィルムの変形や蛍光体の剥がれ発生の防止が確実となり、また、発光効率の高いシンチレータパネルを実現する上でも好ましい。
(反射層)
本発明に係る反射層は、シンチレータから発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al,Ag,Cr,Cu,Ni,Ti,Mg,Rh,Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素からなる金属薄膜、例えば、Ag膜、Al膜などを用いることが好ましい。また、このような金属薄膜を2層以上形成するようにしても良い。
本発明に係る反射層は、シンチレータから発した光を反射して、光の取り出し効率を高めるためのものである。当該反射層は、Al,Ag,Cr,Cu,Ni,Ti,Mg,Rh,Pt及びAuからなる元素群の中から選ばれるいずれかの元素を含む材料により形成されることが好ましい。特に、上記の元素からなる金属薄膜、例えば、Ag膜、Al膜などを用いることが好ましい。また、このような金属薄膜を2層以上形成するようにしても良い。
なお、反射層の厚さは、0.01〜0.3μmであることが、発光光取り出し効率の観点から好ましい。
(下引層)
本発明に係るシンチレータ層は下引層を有することが好ましく、下引層は、反射層の保護の観点から、反射層とシンチレータ層の間に設けることが好ましい。
本発明に係るシンチレータ層は下引層を有することが好ましく、下引層は、反射層の保護の観点から、反射層とシンチレータ層の間に設けることが好ましい。
また、当該下引層は、高分子結合材(バインダー)、分散剤等を含有することが好ましい。
なお、下引層の厚さは、下引層内での光散乱を抑え鮮鋭性を向上させるためには3μm以下が好ましく、また、熱処理での柱状結晶の結晶性の乱れを考慮すると下引層の厚さは2μm以下が好ましい。従って、下引層の厚さは、0.5〜2μmが好ましい。
以下、下引層の構成要素について説明する。
〈高分子結合材〉
本発明に係る下引層は、溶剤に溶解又は分散した高分子結合材(以下「バインダー」ともいう。)を塗布、乾燥して形成することが好ましい。高分子結合材としては、具体的には、ポリウレタン、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、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。なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。
本発明に係る下引層は、溶剤に溶解又は分散した高分子結合材(以下「バインダー」ともいう。)を塗布、乾燥して形成することが好ましい。高分子結合材としては、具体的には、ポリウレタン、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、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。なかでもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。
本発明に係る高分子結合材としては、特にシンチレータ層との密着の点でポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースなどが好ましい。また、ガラス転位温度(Tg)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い。この観点からは、特にポリエステル樹脂であることが好ましい。
下引層の調製に用いることができる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノールなどの低級アルコール、メチレンクロライド、エチレンクロライドなどの塩素原子含有炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、キシレンなどの芳香族化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの低級脂肪酸と低級アルコールとのエステル、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエステル、エチレングリコールモノメチルエステルなどのエーテル及びそれらの混合物を挙げることができる。
なお、本発明に係る下引層には、シンチレータが発光する光の散乱の防止し、鮮鋭性等を向上させるために顔料や染料を含有させても良い。
(保護層)
本発明に係る保護層は、シンチレータ層の保護を主眼とするものであるが、基材を含むシンチレータパネル全体を覆う。ヨウ化セシウム(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、これを防止することを主眼とする。
本発明に係る保護層は、シンチレータ層の保護を主眼とするものであるが、基材を含むシンチレータパネル全体を覆う。ヨウ化セシウム(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、これを防止することを主眼とする。
当該保護層は、種々の材料を用いて形成することができる。例えば、CVD法によりポリパラキシリレン膜をシンチレータパネル全体を覆う様に形成する。即ち、シンチレータ及び基板の表面全体にポリパラキシリレン膜を形成し、保護層とすることができる。
また、別の態様の保護層として、シンチレータパネル全体を覆う様に高分子保護フィルムを設けることもできる。なお、高分子保護フィルムの材料としては、後述する基板材料としての高分子フィルムと同様のフィルムを用いることができる。
上記高分子保護フィルムの厚さは、空隙部の形成性、シンチレータ層の保護性、鮮鋭性、防湿性、作業性等を考慮し、12μm以上、200μm以下が好ましく、更には20μm以上、150μm以下が好ましい。
保護フィルムの光透過率は、光電変換効率、シンチレータ発光波長等を考慮し、550nmで70%以上あることが好ましいが、99%以上の光透過率のフィルムは工業的に入手が困難であるため実質的に99%〜70%が好ましい。
保護フィルムの透湿度は、シンチレータ層の保護性、潮解性等を考慮し50g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましく、更には10g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましいが、0.01g/m2・day(40℃・90%RH)以下の透湿度のフィルムは工業的に入手が困難であるため実質的に、0.01g/m2・day(40℃・90%RH)以上、50g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましく、更には0.1g/m2・day(40℃・90%RH)以上、10g/m2・day(40℃・90%RH)(JIS Z0208に準じて測定)以下が好ましい。
本発明における保護層の平均粗さ(Ra)は、JIS表面粗さ(B0601−1994年)により定義される。表面粗さ(Ra)の測定方法としては、25℃、65%RH環境下で測定試料同士が重ね合わされない条件で24時間調湿した後、該環境下で測定した。ここで示す重ね合わされない条件とは、例えば、シンチレータパネルとシンチレータパネルの間に紙をはさんで重ねる方法、厚紙等で枠を作製しその四隅を固定する方法のいずれかである。用いることのできる測定装置としては、例えば、WYKO社製RSTPLUS非接触三次元微小表面形状測定システム等を挙げることができる。
本発明に係る保護層の表面粗さを達成するには、サンドブラスト処理方法、プラズマ処理方法などを用いることができ、特には、後述する様に、高分子化合物にシリカ粒子を適用して任意の表面粗さを達成する方法が好ましい。
(基板)
本発明のシンチレータパネルは、基板として、高分子フィルムを用いることを特徴とする。高分子フィルムとしては、セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フィルム(プラスチックフィルム)を用いることができる。特に、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが、ヨウ化セシウムを原材料として気相法にて柱状シンチレータを形成する場合に、好適である。
本発明のシンチレータパネルは、基板として、高分子フィルムを用いることを特徴とする。高分子フィルムとしては、セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フィルム(プラスチックフィルム)を用いることができる。特に、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが、ヨウ化セシウムを原材料として気相法にて柱状シンチレータを形成する場合に、好適である。
なお、本発明に係る基板としての高分子フィルムは、厚さ50〜500μmであることが好ましく、更に可とう性を有する高分子フィルムであることが好ましい。
ここで、「可とう性を有する基板」とは、120℃での弾性率(E120)が1000〜6000N/mm2である基板をいい、かかる基板としてポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
なお、「弾性率」とは、引張試験機を用い、JIS−C2318に準拠したサンプルの標線が示すひずみと、それに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めたものである。これがヤング率と呼ばれる値であり、本発明では、かかるヤング率を弾性率と定義する。
本発明に用いられる基板は、上記のように120℃での弾性率(E120)が1000N/mm2〜6000N/mm2であることが好ましい。より好ましくは1200N/mm2〜5000N/mm2である。
具体的には、ポリエチレンナフタレート(E120=4100N/mm2)、ポリエチレンテレフタレート(E120=1500N/mm2)、ポリブチレンナフタレート(E120=1600N/mm2)、ポリカーボネート(E120=1700N/mm2)、シンジオタクチックポリスチレン(E120=2200N/mm2)、ポリエーテルイミド(E120=1900N/mm2)、ポリアリレート(E120=1700N/mm2)、ポリスルホン(E120=1800N/mm2)、ポリエーテルスルホン(E120=1700N/mm2)等からなる高分子フィルムが挙げられる。
これらは単独で用いてもよく積層あるいは混合して用いてもよい。中でも、特に好ましい高分子フィルムとしては、上述のように、ポリイミド又はポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
なお、シンチレータパネルと平面受光素子面を貼り合せる際に、基板の変形や蒸着時の反りなどの影響を受け、フラットパネルディテクタの受光面内で均一な画質特性が得られないという点に関して、該基板を、厚さ50μm以上500μm以下の高分子フィルムとすることでシンチレータパネルが平面受光素子面形状に合った形状に変形し、フラットパネルディテクタの受光面全体で均一な鮮鋭性が得られる。
(シンチレータパネルの作製方法)
本発明のシンチレータパネルの作製方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。なお、図1は、放射線用イメージセンサの概略構成を示す断面図である。図1のシンチレータパネル10は本発明の作用を説明するため、蛍光体層2と保護層5を厚くしてある。
本発明のシンチレータパネルの作製方法の典型的例について、図を参照しながら説明する。なお、図1は、放射線用イメージセンサの概略構成を示す断面図である。図1のシンチレータパネル10は本発明の作用を説明するため、蛍光体層2と保護層5を厚くしてある。
まず、放射線イメージセンサ100に対しシンチレータパネル10の基板1側から放射線を入射する。すると、放射線用シンチレータパネル10に入射された放射線は、放射線用シンチレータパネル10中のシンチレータ層2が放射線のエネルギーを吸収し、図1に模式的に示すようにその強度に応じた電磁波を発光する。発光された電磁波はそのまま、或いは反射層3により反射し光検出器20に設置されている、例えばフォトダイオードとTFT(薄膜トランジスタ)を組み合わせたものなどにより電子信号に変換される。
シンチレータパネル10の保護層5の表面粗さRaが0.05≦Ra≦0.40であるので、シンチレータパネル10と光検出器100が密着せず、空気層7をもち本発明の粗さ範囲で粒状性が改善される。
図2は、蒸着装置61の概略構成を示す図面である。
〈蒸着装置〉
図2に示す通り、蒸着装置61は箱状の真空容器62を有しており、真空容器62の内部には真空蒸着用のボート63が配されている。ボート63は蒸着源の被充填部材であり、当該ボート63には電極が接続されている。当該電極を通じてボート63に電流が流れると、ボート63がジュール熱で発熱するようになっている。放射線用シンチレータパネル10の製造時においては、ヨウ化セシウムと賦活剤化合物とを含む混合物がボート63に充填され、そのボート63に電流が流れることで、上記混合物を加熱・蒸発させることができるようになっている。
図2に示す通り、蒸着装置61は箱状の真空容器62を有しており、真空容器62の内部には真空蒸着用のボート63が配されている。ボート63は蒸着源の被充填部材であり、当該ボート63には電極が接続されている。当該電極を通じてボート63に電流が流れると、ボート63がジュール熱で発熱するようになっている。放射線用シンチレータパネル10の製造時においては、ヨウ化セシウムと賦活剤化合物とを含む混合物がボート63に充填され、そのボート63に電流が流れることで、上記混合物を加熱・蒸発させることができるようになっている。
なお、被充填部材として、ヒータを巻回したアルミナ製のるつぼを適用してもよいし、高融点金属製のヒータを適用してもよい。
真空容器62の内部であってボート63の直上には基板1を保持するホルダ64が配されている。ホルダ64にはヒータ(図示略)が配されており、当該ヒータを作動させることでホルダ64に装着した基板1を加熱することができるようになっている。基板1を加熱した場合には、基板1の表面の吸着物を離脱・除去したり、基板1とその表面に形成されるシンチレータ層(蛍光体層)2との間に不純物層が形成されるのを防止したり、基板1とその表面に形成されるシンチレータ層2との密着性を強化したり、基板1の表面に形成されるシンチレータ層2の膜質の調整をおこなったりすることができるようになっている。
ホルダ64には当該ホルダ64を回転させる回転機構65が配されている。回転機構65は、ホルダ64に接続された回転軸65aとその駆動源となるモータ(図示略)から構成されたもので、当該モータを駆動させると、回転軸65aが回転してホルダ64をボート63に対向させた状態で回転させることができるようになっている。
蒸着装置61では、上記構成の他に、真空容器62に真空ポンプ66が配されている。真空ポンプ66は、真空容器62の内部の排気と真空容器62の内部へのガスの導入とをおこなうもので、当該真空ポンプ66を作動させることにより、真空容器62の内部を一定圧力のガス雰囲気下に維持することができるようになっている。
〈シンチレータパネル〉
次に、本発明に係るシンチレータパネル10の作製方法について説明する。
次に、本発明に係るシンチレータパネル10の作製方法について説明する。
当該放射線用シンチレータパネル10の作製方法においては、上記で説明した蒸発装置61を好適に用いることができる。蒸発装置61を用いて放射線用シンチレータパネル10を作製する方法について説明する。
《反射層の形成》
基板1の一方の表面に反射層としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。また高分子フィルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフィルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを本発明の基板として使用することも可能である。
基板1の一方の表面に反射層としての金属薄膜(Al膜、Ag膜等)をスパッタ法により形成する。また高分子フィルム上にAl膜をスパッタ蒸着したフィルムは、各種の品種が市場で流通しており、これらを本発明の基板として使用することも可能である。
《下引層の形成》
下引層は、上記の有機溶剤に高分子結合材を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。高分子結合材としては接着性、反射層の耐腐食性の観点でポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の疎水性樹脂が好ましい。
下引層は、上記の有機溶剤に高分子結合材を分散・溶解した組成物を塗布、乾燥して形成する。高分子結合材としては接着性、反射層の耐腐食性の観点でポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の疎水性樹脂が好ましい。
《シンチレータ層の形成》
上記のように反射層と下引層を設けた基板1をホルダ64に取り付けるとともに、ボート63にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。この場合、ボート63と基板1との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなうのが好ましい。
上記のように反射層と下引層を設けた基板1をホルダ64に取り付けるとともに、ボート63にヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む粉末状の混合物を充填する(準備工程)。この場合、ボート63と基板1との間隔を100〜1500mmに設定し、その設定値の範囲内のままで後述の蒸着工程の処理をおこなうのが好ましい。
準備工程の処理を終えたら、真空ポンプ66を作動させて真空容器62の内部を排気し、真空容器62の内部を0.1Pa以下の真空雰囲気下にする(真空雰囲気形成工程)。ここでいう「真空雰囲気下」とは、100Pa以下の圧力雰囲気下のことを意味し、0.1Pa以下の圧力雰囲気下であるのが好適である。
その後、アルゴン等の不活性ガスを真空容器62の内部に導入し、当該真空容器62の内部を0.1Pa以下の真空雰囲気下に維持する。その後、ホルダ64のヒータと回転機構65のモータとを駆動させ、ホルダ64に取付け済みの基板1をボート63に対向させた状態で加熱しながら回転させる。
この状態において、電極からボート63に電流を流し、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを含む混合物を700〜800℃程度で所定時間加熱してその混合物を蒸発させる。その結果、基板1の表面に無数の柱状結晶体が順次成長して所望の厚さのシンチレータ層2が形成される(蒸着工程)。これにより、本発明に係る放射線用シンチレータパネル10を製造することができる。
そして、このシンチレータパネルに、表面粗さを調整した高分子保護フィルムを全体を覆う様にしてパネルを完成させることができる。
(光検出器)
シンチレータパネル10は図1に示すように光検出器20を空気層7を介して対面し、放射線イメージセンサ100を構成する。
シンチレータパネル10は図1に示すように光検出器20を空気層7を介して対面し、放射線イメージセンサ100を構成する。
光検出器20は、シンチレータパネル10に記憶されている放射線画像記録を、光画像に変換し、その得られた光画像を更に、電子信号画像に変換記憶する。
光検出器20には、例えばフォトダイオードとTFT(薄膜トランジスタ)を組み合わせたものが設置されておりそれにより電子信号に変換される。このTFTは、液晶ディスプレイ等に使用されている無機半導体系のものでも、有機半導体を用いたものでもよく、好ましくはプラスチックフィルム上に形成されたTFTである。
(反射層を有する基板の作製)
厚さ75μmのポリイミドフィルム(ガラス転移温度は285℃)(宇部興産製ユーピレックス)
(下引層の作製)
バイロン630(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂) 100質量部
メチルエチルケトン(MEK) 100質量部
トルエン 100質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、下引き塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記基板のアルミをスパッタ面に乾燥膜厚が1.0μmになるようにバーコーターで塗布したのち100℃で8時間乾燥することで下引層を作製した。
厚さ75μmのポリイミドフィルム(ガラス転移温度は285℃)(宇部興産製ユーピレックス)
(下引層の作製)
バイロン630(東洋紡社製:高分子ポリエステル樹脂) 100質量部
メチルエチルケトン(MEK) 100質量部
トルエン 100質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて15時間分散し、下引き塗設用の塗布液を得た。この塗布液を上記基板のアルミをスパッタ面に乾燥膜厚が1.0μmになるようにバーコーターで塗布したのち100℃で8時間乾燥することで下引層を作製した。
(シンチレータ層の形成)
基板の光吸収層側にシンチレータ蛍光体(CsI:TlI(0.3mol%))を、図2に示した蒸着装置を使用して蒸着させシンチレータ層(蛍光体層)を形成した。
基板の光吸収層側にシンチレータ蛍光体(CsI:TlI(0.3mol%))を、図2に示した蒸着装置を使用して蒸着させシンチレータ層(蛍光体層)を形成した。
すなわち、まず、上記蛍光体原料を蒸着材料として抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と蒸発源との間隔を400mmに調節した。
続いて蒸着装置内を一旦排気し、Arガスを導入して0.5Paに真空度を調整した後、10rpmの速度で基板を回転しながら基板の温度を200℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱して蛍光体を蒸着しシンチレータ層の膜厚が550μmとなったところで蒸着を終了させシンチレータパネルを得た。
(熱処理)
上記で作製したシンチレータパネルを240℃で2時間の熱処理をした。(尚、熱処理は、N2ガス雰囲気下で実施した。)
(保護層の作製)
シンチレータパネルの保護層として各種の表面粗さを有する厚さ12μmポリエチレンテレフタレート(PET)を使用した。PETフイルムの反対面には下記の方法にて、各種の表面粗さを有する保護フィルを作製した。
上記で作製したシンチレータパネルを240℃で2時間の熱処理をした。(尚、熱処理は、N2ガス雰囲気下で実施した。)
(保護層の作製)
シンチレータパネルの保護層として各種の表面粗さを有する厚さ12μmポリエチレンテレフタレート(PET)を使用した。PETフイルムの反対面には下記の方法にて、各種の表面粗さを有する保護フィルを作製した。
(保護フィルムの作製)
フッ素系樹脂:フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体(旭硝子社製ルミフロンLF100、50質量%キシレン溶液)50g、架橋剤:イソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネートHX、固形分:100質量%)5g、及びアルコール変性シリコーンオリゴマー(ジメチルポリシロキサン骨格を有し、両末端に水酸基(カルビノール基)を有するもの、信越化学工業社製、X−22−2809、固形分:66質量%)0.5gをメチルエチルケトン溶媒に添加し、粘度0.1〜0.3Pa・sの塗布液を作った。次いで、この塗布液に、あらかじめメチルエチルケトンに分散させたシリカ(平均粒径3.0μm)の混合分散液を添加してし、PETフィルムの表面にドクターブレードを用いて塗布し、次いで120℃で20分間熱処理して熱硬化させることで表面層を形成した。
フッ素系樹脂:フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体(旭硝子社製ルミフロンLF100、50質量%キシレン溶液)50g、架橋剤:イソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネートHX、固形分:100質量%)5g、及びアルコール変性シリコーンオリゴマー(ジメチルポリシロキサン骨格を有し、両末端に水酸基(カルビノール基)を有するもの、信越化学工業社製、X−22−2809、固形分:66質量%)0.5gをメチルエチルケトン溶媒に添加し、粘度0.1〜0.3Pa・sの塗布液を作った。次いで、この塗布液に、あらかじめメチルエチルケトンに分散させたシリカ(平均粒径3.0μm)の混合分散液を添加してし、PETフィルムの表面にドクターブレードを用いて塗布し、次いで120℃で20分間熱処理して熱硬化させることで表面層を形成した。
このとき、シリカの添加量を調節することで表1に示す表面粗さRaを有する保護フィルムを得た。
(シンチレータパネルの封止)
得られたシンチレータパネルは、減圧下で上述した表面粗さの異なる保護フィルムを使用し、図1のシンチレータパネル10に示す形態に封止した。
得られたシンチレータパネルは、減圧下で上述した表面粗さの異なる保護フィルムを使用し、図1のシンチレータパネル10に示す形態に封止した。
(放射線イメージセンサの作製)
封止したシンチレータパネルは図1に示すように光検出器としてCMOSフラットパネルを配置して放射線イメージセンサを作製した。シンチレータパネルと光検出器の間の空気層の厚さは表1に示す。
封止したシンチレータパネルは図1に示すように光検出器としてCMOSフラットパネルを配置して放射線イメージセンサを作製した。シンチレータパネルと光検出器の間の空気層の厚さは表1に示す。
(評価)
〈粒状性の評価方法〉
管電圧80kVpのX線を各放射線イメージセンサ試料の基板側から照射し、画像データをシンチレータに配置したCMOSフラットパネルで検出しハードディスクに記録した。更にその画像をレーザー書込み式のフィルムプリンタを用いて出力し、その画像粒状度(ざらつき感)を下記の基準により、目視で3段階評価をした。尚、△以下は実用上X線による診断に適さないものである。
○:ざらつき感なく、均一なベタ画像である
△:粒状感があり、均一感が損なわれている
×:目視で明らかにざらついており、均一感がない
上記評価結果を表1に示す。
〈粒状性の評価方法〉
管電圧80kVpのX線を各放射線イメージセンサ試料の基板側から照射し、画像データをシンチレータに配置したCMOSフラットパネルで検出しハードディスクに記録した。更にその画像をレーザー書込み式のフィルムプリンタを用いて出力し、その画像粒状度(ざらつき感)を下記の基準により、目視で3段階評価をした。尚、△以下は実用上X線による診断に適さないものである。
○:ざらつき感なく、均一なベタ画像である
△:粒状感があり、均一感が損なわれている
×:目視で明らかにざらついており、均一感がない
上記評価結果を表1に示す。
表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例は比較例に比べ粒状性が優れていることが分かる。
Claims (4)
- 放射線透過性基板上にヨウ化セシウムを主原料とするシンチレータ層を有するシンチレータパネルにおいて、該放射線透過性基板と、該シンチレータ層は保護層により覆われており、かつ該シンチレータ層側の保護層のJIS表面粗さ(B0601−1994年)により定義される表面粗さRaが0.05≦Ra≦0.40であることを特徴とするシンチレータパネル。
- 前記放射線透過性基板と、シンチレータ層の間に反射層を設けることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のシンチレータパネル。
- 請求の範囲第1項又は第2項に記載のシンチレータパネルのシンチレータ層側に光検出器を備えたことを特徴とする放射線イメージセンサ。
- 前記シンチレータパネルの保護層と前記光検出器の間に空気層を設けることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の放射線イメージセンサ。
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