(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に放射線像を光像に変換する変換部を備える放射線像変換パネルにおいて、
前記変換部は、蒸着により形成されるＴｌがドープされたＣｓＩの複数の針状シンチレータからなり、耐湿保護膜によって密封されており、
前記支持体は、
金属反射体と、
前記金属反射体に接してその上に形成された第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に形成された前記変換部から出力される光像の光に対して前記第１の誘電体層より屈折率の高い第２の誘電体層との２層からなり、全体の厚さが１μｍ以下で前記シンチレータが発する光の中心発光波長である波長５６０ｎｍの光に対する反射率が９０％以上の誘電体膜ミラーと、
前記誘電体膜ミラー上に形成される透明有機膜と
を備えており、前記透明有機膜側に前記変換部が形成され、前記耐湿保護膜と前記透明有機膜はいずれも前記第１の誘電体層より屈折率が高く、前記第２の誘電体層より屈折率の低いキシリレン系材料からなることを特徴とする放射線像変換パネル。
【請求項２】
前記第１の誘電体層がＳｉＯ２であり、前記第２の誘電体層は、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の放射線像変換パネル。
【請求項３】
前記金属反射体は、金属薄膜であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の放射線像変換パネル。
【請求項４】
前記金属反射体を支持する支持基板をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の放射線像変換パネル。
【請求項５】
前記金属反射体は，金属基板であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の放射線像変換パネル。
【請求項６】
前記金属反射体は、アルミニウム、銀または金からなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の放射線像変換パネル。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の放射線像変換パネルと、
前記変換部から出力される光像を電気信号に変換する撮像素子と、
を備える放射線イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用、工業用のＸ線撮影等に用いられる放射線画像を光画像に変換する放射線像変換パネル及び放射線イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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放射線による２次元画像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】
代表的な放射線検出器としては、アルミニウム、ガラス、溶融石英等の基板上に放射線を可視光に変換するシンチレータを形成した放射線像変換パネル（以下、「シンチレータパネル」という。）を形成し、これと撮像素子とを組み合わせた構造を有する放射線検出器が存在する。この放射線検出器においては、入射する放射線をシンチレータで撮像素子が検出可能な波長領域の光画像（可視光とは限らない。）に変換して撮像素子で検出している。
【０００４】
こうしたシンチレータパネルとしては、下記特許文献１〜３に開示されているシンチレータパネルが知られている。特許文献１に開示されているシンチレータパネルは、放射線透過基板上に、反射性の金属薄膜、保護膜を積層し、シンチレータを堆積させたものである。特許文献２に開示されているシンチレータパネルは、耐熱性の放射線透過基板上に誘電体多層膜を設け，その上にシンチレータを堆積させたものである。そして、特許文献３に開示されているシンチレータパネルは、光透過基板上に誘電体多層膜を設け、その上にシンチレータを堆積させたものであって、誘電体多層膜と光透過基板との界面および／または光透過基板の誘電体多層膜との反対の面に不要な光の入反射を抑制する光入反射抑制部材を設けたものである。これらのシンチレータパネルにおいては、基板を透過した放射線がシンチレータに入射し、光画像に変換され、放射線の入射面と反対の面から出力されるが、シンチレータと基板との間に設けられた反射材により、シンチレータから基板側に発せられた光を反射することで輝度の高い放射線画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第００／６３７２２号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０２／２３２１９号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０２／２３２２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のシンチレータパネルにおいては、反射材の反射率が高いほど輝度の高い放射線画像を得ることができる。誘電体多層膜の場合には、その層数を増やすことで高反射率が実現できる。
【０００７】
近年、胸部Ｘ線撮影等の用途においてシンチレータパネルの大型化が進んでいるが、このような大型のパネル上に均一な膜厚の誘電体膜を多層積層するのは量産化の上で困難であり、製造コストの増加を招く。また、被爆量を抑制しつつ、輝度の高い放射線画像を得るには、シンチレータに到達するまでの基板等による吸収によるロスを極力減らすことが望ましく、基板等はできるだけ薄くすることが好ましい。基板等が大型化して薄くなるほど多層の誘電体膜の形成は困難になる。
【０００８】
出願人は、大型で薄型のシンチレータパネルの量産化を進めているが、発明者らはその開発過程において、基板を薄く、大型化させると、シンチレータ形成によって基板に数ｍｍないし十数ｍｍ程度の反りが生じる場合のあることを見出した。このように反りが生じた場合、誘電体膜を構成する無機材料は、柔軟性、弾性、延性に乏しいので、この反りによって発生する変形への耐性が低く、誘電体膜層が厚くなると、誘電体膜にクラックが発生するという不具合が生ずることがわかった。
【０００９】
さらに、シンチレータパネルにイメージセンサを貼り合わせて放射線イメージセンサを作成する場合、シンチレータパネルの貼り合わせ表面を平坦化する必要があり、シンチレータパネルに前述したような反りが生じていると、反りを戻すために応力を加えると、基板に対して繰り返し応力を加えることになってよりクラックが生じやすくなる。
【００１０】
そこで本発明は、大型かつ薄型で、輝度の高い放射線画像を得ることができ、量産化が容易な放射線像変換パネルおよび放射線イメージセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線像変換パネルは、支持体上に放射線像を光像に変換する変換部を備える放射線像変換パネルにおいて、変換部は、蒸着により形成されるＴｌがドープされたＣｓＩの複数の針状シンチレータからなり、耐湿保護膜によって密封されており、支持体は、（１）金属反射体と、（２）金属反射体に接してその上に形成された第１の誘電体層と、第１の誘電体層上に形成された変換部から出力される光像の光に対して第１の誘電体層より屈折率の高い第２の誘電体層との２層からなり、全体の膜厚が１μｍ以下でこのシンチレータが発する光の中心発光波長である波長５６０ｎｍの光に対する反射率が９０％以上の誘電体膜ミラーと、（３）誘電体膜ミラー上に形成される透明有機膜と、を備えており、透明有機膜側に変換部が形成され、耐湿保護膜と透明有機膜はいずれも第１の誘電体層より屈折率が高く、第２の誘電体層より屈折率の低いキシリレン系材料からなることを特徴とする。この場合の放射線像変換パネルを、シンチレータパネルと呼ぶ。
【００１２】
第１の誘電体層はＳｉＯ２であり、第２の誘電体層は、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２のうちいずれかであると好適である。
【００１３】
金属反射体としては、金属薄膜か金属基板を用いることができ、金属反射体が金属薄膜の場合には、金属反射体を支持する支持基板をさらに備えているとよい。これらの金属反射体は、アルミニウム、銀または金からなるとよい。
【００１４】
前記変換部から放射線イメージセンサは、上記いずれかの放射線像変換パネルと、出力される光像を電気信号に変換する撮像素子と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
発明者の知見によれば、屈折率の異なる複数の誘電体膜を組み合わせてミラーを構成する際、その層が２層の場合には、光入射面と反対の側を基準として屈折率の低い層を第１層とし、その上に第２層としてこれより屈折率の高い層を積層したほうが全体の反射率が高くなる。本発明は、この知見に基づくものである。上記のような構成とすることで、少ない層数でも高い光反射率が得られ、基板が薄い場合にも好適に積層を行うことができるうえ、基板が後工程において反った場合にも、誘電体層にクラックが生じるのを防ぐことができるので、輝度の高い放射線画像が得られ、その量産化も容易になる。
【００１６】
ＳｉＯ２は、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２のいずれよりも屈折率が低く、その屈折率差も大きいので高反射率を実現することができる。積層数を増大させると、反射率は向上するが、上述したように積層の難度が増大し、後工程において発生する可能性のある反りに対する耐性も低下するから、高反射率と量産性の両立を考えると、２層でも好適な効果が得られる。透明有機膜を備えることで、透明有機膜により誘電体膜ミラーを保護するとともに、光反射率をさらに向上させる効果も得られる。
【００１７】
支持体を備えることで、金属薄膜の場合でもその取り扱いが容易になる。また、上記の金属を用いることで、反射体自体の光反射率を高くすることができ、全体の光反射率が向上し、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る放射線像変換パネルの第１実施形態の構成を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２のIII部分拡大図である。
【図４】代表的なシンチレータであるＣｓＩ（Ｔｌ）の発光スペクトルと代表的なイメージセンサの分光感度スペクトルを示す図である。
【図５】本発明に係る放射線イメージセンサの構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る放射線イメージセンサの別の構成を示す断面図である。
【図７】比較例となるシンチレータパネルの構成を示す断面図である。
【図８】図７のシンチレータパネルの界面における光反射率の波長特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明に係る放射線像変換パネルにおける誘電体層の積層順序を示す図であり、（ｂ）は、比較例における誘電体層の積層順序を示す図である。
【図１０】図９（ａ）に示す誘電体層による光反射率の波長特性を示す図である。
【図１１】図９（ｂ）に示す誘電体層による光反射率の波長特性を示す図である。
【図１２】図９（ａ）に示される誘電体層の表面に有機膜を設けた場合とそれがない場合の光反射率の波長特性を比較して示す図である。
【図１３】図９（ａ）に示される構成を有するシンチレータパネルにおいて基板がアルミである場合の光反射率の波長特性を示す図である。
【図１４】図９（ａ）に示される構成を有するシンチレータパネルにおいて基板をガラスとした場合の光反射率の波長特性を示す図である。
【図１５】本発明に係る放射線像変換パネルの第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５のXVI部分拡大図である。
【図１７】本発明に係る放射線像変換パネルの第３実施形態の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る放射線像変換パネルの第４実施形態の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る放射線像変換パネルの第５実施形態の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。また、各図面における寸法は説明のために誇張している部分があり、必ずしも実際のそれとは一致しない。
【００２０】
図１〜図３に本発明に係る放射線像変換パネルの第１実施形態の構成を示す。本実施形態は、放射線像の変換部としてシンチレータを用いたシンチレータパネルである。図１は、その一部破断斜視図であり、図２は、そのII−II線断面図であり、図３は、図２のIII部分拡大図である。このシンチレータパネル１００は、胸部Ｘ線撮影等に用いられるものであって、４５０ｍｍ×４５０ｍｍ等の大型のものである。その構成は、アルミニウム基板１０の一方の表面に、アルミニウムからなる金属反射膜１１、ＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２が積層されている。そして、これらを反射膜保護膜３０がアルミニウム基板１０ごと覆って支持体１を構成している。支持体１のＴｉＯ２膜２２上の反射膜保護膜３０表面に針状のシンチレータ４０が設けられ、さらに全体が耐湿保護膜５０により覆われている。
【００２１】
アルミニウム基板１０は、全体を支持する支持基板として機能するものである。アルミニウム基板１０の厚さが０．３ｍｍ未満であると、アルミニウム基板１０が湾曲することによってシンチレータ４０が剥離しやすくなる傾向にある。一方、アルミニウム基板１０の厚さが１．０ｍｍを超えると、その放射線透過率が低下する傾向にある。シンチレータ４０を基板上に確実に形成しつつ、このアルミニウム基板１０を透過してシンチレータ４０へ入射する放射線強度を確保するためには、アルミニウム基板１０の厚みは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
金属反射膜１１としては、金、銀、アルミニウム等の薄膜を用いることができる。アルミニウム基板１０は、通常、圧延によって形成されるが、その圧延工程において縞状の筋が形成され、その後の研磨によっても完全に消すことは困難である。金属反射膜１１の厚みが５０ｎｍ未満であると、この筋の影響を受けて反射面にむらができる傾向がある。一方、その厚みが２００ｎｍを超えると、その放射線反射率が低下する傾向にある。金属反射膜１１の光反射率と、シンチレータ４０へ入射する放射線強度とのバランスを考えると、金属反射膜１１の厚さは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施形態では、厚さ７０ｎｍのアルミニウム薄膜が用いられるが、これは、ＡＥＳ分析（オージェ電子分光分析）による分析では不完全なアルミニウム酸化物として分析される場合がある。
【００２３】
ＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２は、両者で誘電体膜ミラー２を構成している。図４は、本実施形態におけるシンチレータ４０の発光スペクトルと、シンチレータパネル１００と組み合わせて用いられ、光画像を取得するためのＭＯＳ型イメージセンサ（浜松ホトニクス社製、Ｃ７９２１）の分光感度特性を示す図である。この図に示されるように、シンチレータ４０の発光スペクトルは、５６０ｎｍ付近に中心発光波長を有しているから、誘電体膜ミラー２は、この波長を中心とする領域に高い反射率を有する必要がある。波長５６０ｎｍの光に対する屈折率は、ＳｉＯ２が１．４６、ＴｉＯ２が２．２９であり、第１層であるＳｉＯ２膜２１の屈折率より第２層であるＴｉＯ２膜２２の屈折率が高い。両者の膜厚は、反射する光の中心波長をλとすると、その光学膜厚がλ／４となるように設定するとよいから、ＳｉＯ２膜２１の厚みは９５ｎｍ、ＴｉＯ２膜の厚みは６０ｎｍに設定するとよい。後述するシンチレータ４０の成分が、金属反射膜１１に接触すると、これにより金属反射膜１１の腐食が起こり得る。金属反射膜１１とシンチレータ４０との間にこれらＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２が存在することで、シンチレータ４０の成分が金属反射膜１１に接するのを防ぎ、その腐食、劣化を防止する機能も果たしている。
【００２４】
反射膜保護膜３０は、シンチレータ４０の成分による金属反射膜１１の腐食、劣化をさらに防止する機能を有している。上述したＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２は、後述するように蒸着により形成させるが、その際に微少なピンホールが生ずることがある。このような場合に、ＴｉＯ２膜２２上に直接、シンチレータ４０を形成すると、シンチレータ４０の成分が、ＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２に存在する微少なピンホールを通して金属反射膜１１に達し、その腐食や劣化の原因となり得るが、本実施形態においては、反射膜保護膜３０が存在し、誘電体膜形成時にピンホールが生じた場合でもこれらの開口を効果的に塞いでシンチレータ４０の成分が金属反射膜１１に達するのを効果的に抑制することができる。また、アルミニウム基板１０側面側からシンチレータ４０の成分が金属反射膜１１へ達するのも効果的に抑制することができる。
【００２５】
一方、シンチレータ４０は、一般に潮解性を有する材料で形成されているので、そのような潮解性を有する材料で形成されている場合は、シンチレータ４０への水分の侵入を防ぐため、耐湿保護膜５０によりシンチレータ４０を密封することが望ましい。
【００２６】
反射膜保護膜３０と耐湿保護膜５０としては、有機膜または無機膜を用いることができ、それぞれ異なる材料を用いても、同じ材料を用いてもよい。本実施形態においては、両膜３０、５０は、例えばポリパラキシリレンからなるが、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のキシリレン系の材料からなってもよい。また、反射膜保護膜３０と耐湿保護膜５０は、例えば、ポリ尿素、ポリイミド等からなってもよいし、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、又はＳｉＮ等の無機材料からなってもよい。さらに、無機膜及び有機膜を組み合わせて形成されてもよい。本実施形態において、各保護膜３０、５０の厚さは１０μｍである。保護膜３０の波長５６０ｎｍの光に対する屈折率は１．６４であり、第２層であるＴｉＯ２膜２２の屈折率より低く、第１層であるＳｉＯ２膜２１の屈折率より高い。
【００２７】
シンチレータ４０は、アルミニウム基板１０の厚さ方向から見てアルミニウム基板１０よりも小さい。言い換えると、アルミニウム基板１０のシンチレータ４０形成面の全体ではなく、その表面上の一部の領域に形成されている。アルミニウム基板１０表面のシンチレータ４０が形成されている領域は、四方をシンチレータ４０が形成されていない領域に囲まれていてもよいが、その三方あるいは二方のみに形成されていない領域が存在し、他方は基板１０の端までシンチレータ４０が形成されていてもよい。
【００２８】
シンチレータ４０は、例えば、放射線を可視光に変換する蛍光体からなり、Ｔｌ又はＮａ等がドープされたＣｓＩの柱状結晶等からなる。シンチレータ４０は、複数の針状結晶が林立した構成を有する。シンチレータ４０は、ＴｌがドープされたＮａＩ、ＴｌがドープされたＫＩ、ＥｕがドープされたＬｉＩからなってもよい。また、可視光以外の赤外光や紫外光を発するタイプのものでもよい。シンチレータ４０の厚さは、１００〜１０００μｍであることが好ましく、４５０〜５５０μｍであるとより好ましい。シンチレータ４０を構成する針状結晶の平均針径は、３〜１０μｍであると好ましい。
【００２９】
次に、このシンチレータパネル１００の製造工程を説明する。最初に、アルミニウム基板１０を準備する。次に、このアルミニウム基板１０上に、真空蒸着法を用いて金属反射膜１１を形成する。続いて、同様に真空蒸着法によりＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２を積層する。その後、アルミニウム基板１０、金属反射膜１１、誘電体膜ミラー２全体を密封するように、ＣＶＤ法を用いて反射膜保護膜３０を形成する。続いて、蒸着法を用いて、反射膜保護膜３０上の所定の位置にシンチレータ４０を形成する。次に、反射膜保護膜３０で密封されたアルミニウム基板１０、金属反射膜１１、誘電体膜ミラー２とその上に形成されたシンチレータ４０を合わせて全体を密封するように、ＣＶＤ法を用いて耐湿保護膜５０を形成する。こうして、シンチレータパネル１００が製造される。なお、保護膜３０、５０の密封は、ＣＶＤ時にアルミニウム基板１０のシンチレータ形成面と反対面側を装置内で基板を支持する基板ホルダから浮かせることで実現できる。このような方法としては、例えば米国特許明細書第６７７７６９０号に記載された方法がある。この方法では、ピンを用いてアルミニウム基板１０を浮かせている。この場合、アルミニウム基板１０とピンとの微小な接触面には保護膜が形成されない。
【００３０】
次に、このシンチレータパネル１００の動作・作用を説明する。このシンチレータパネル１００は、放射線イメージセンサの一部として用いられる。図５は、このシンチレータパネルを用いた放射線イメージセンサ（本発明に係る放射線イメージセンサ）の一実施形態（第１の実施形態）を示す概略構成図である。
【００３１】
この放射線イメージセンサ４００は、シンチレータパネル１００と、シンチレータパネル１００のシンチレータ４０から発せられた光画像ＩＬを電気信号ＩＥに変換する撮像素子４７０とを備えている。撮像素子４７０と、シンチレータパネル１００の間には、光画像ＩＬを縮小して撮像素子４７０の撮像面へと導く縮小光学系としてミラー４５０とレンズ４６０とが配置されている。縮小光学系は図示された構成に限るものではなく、ミラーまたはレンズのどちらかのみで構成してもよく、ミラー、レンズは単数でも複数であってもよい。また、ミラー、レンズのほかに、プリズムやその他の光学部品を用いてもよい。
【００３２】
胸部Ｘ線撮影を行う場合を例にとると、シンチレータパネル１００のシンチレータ４０が形成されていない側の表面（以下「放射線入力面」という。）と放射線源３４０との間に被写体である被験者（図示しない。）を位置させる。放射線源３４０から被験者に向けて発せられた放射線は、一部被験者を通過し、得られた放射線画像ＩＸがシンチレータパネル１００の放射線入力面に入射する。
【００３３】
シンチレータパネル１００に入射した放射線は、耐湿保護膜５０、反射膜保護膜３０、アルミニウム基板１０、金属反射膜１１、誘電体膜ミラー２、反射膜保護膜３０を通過し、シンチレータ４０に入射する。シンチレータ４０では、入射した放射線に応じて可視光が発せられる。これにより、放射線画像ＩＸに応じた可視光画像ＩＬが生成される。
【００３４】
シンチレータ４０から発せられた可視光の一部は、耐湿保護膜５０を通過してシンチレータパネル１００の放射線入射面とは反対側の面（以下、「光画像出力面」という。）から出力される。また、一部は、逆方向、つまり、誘電体膜ミラー２側へと出力されるが、反射膜保護膜３０、誘電体膜ミラー２、金属反射膜１１により反射されて、シンチレータ４０側へと戻り、シンチレータ４０、耐湿保護膜５０を通過して最終的に光画像出力面から出力される。
【００３５】
本実施形態のシンチレータパネル１００では、薄型のアルミニウム基板１０を用いているので、シンチレータ４０に入射する放射線強度を確保し、輝度の高い放射線画像（実際には、放射線画像ＩＸに対応した光画像ＩＬ）を得ることができる。また、シンチレータ４０から発した光を反射膜保護膜３０、誘電体膜ミラー２、金属反射膜１１により有効に光画像出力面へと導いて出力するので、出力光画像の輝度をさらに高めることができる。これにより、入射する放射線強度が低くても十分な輝度の放射線画像に対応した光画像を得ることができるので、被写体へ入射する放射線量を減らすことができ、被写体の被爆量を低減する効果も得られる。
【００３６】
シンチレータパネル１００から出力された光画像ＩＬは、ミラー４５０、レンズ４６０によって縮小されて、撮像素子４７０の撮像面へと導かれる。撮像素子４７０としては、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等の固体撮像素子のほか、撮像管等を用いることができる。撮像素子４７０は撮像面から入射した光画像ＩＬに応じた電気信号ＩＥを出力する。出力された電気信号ＩＥは、電子機器４８０を経て、解析用のワークステーション４９０へと送られ、所定の処理が行われて、ディスプレイへの画像表示や、ハードディスク等の記憶装置への画像情報の蓄積・記憶を行う。画像に対応した電気信号ＩＥは、ワークステーション４９０までアナログ信号で送られてもよいし、電子機器４８０により、あるいは、撮像素子４７０自体によりデジタル信号に変換されてもよい。電子機器４８０では、取得した電気信号ＩＥについて、デジタル化に限らず、それ以外の処理を行ってもよい。また、電子機器４８０により、撮像素子４７０の作動を制御してもよい。本実施形態では、縮小光学系を用いることで、撮像素子４７０として小型の撮像素子を用いることができる利点がある。
【００３７】
本実施形態のシンチレータパネル１００を用いた放射線イメージセンサは、上記の形態に限られるものではない。図６は、本実施形態のシンチレータパネル１００を用いた別の放射線イメージセンサの構成を示す断面図である。この実施形態の放射線イメージセンサ６００は、シンチレータパネル１００と、これに対向して配置され、シンチレータパネル１００のシンチレータ４０から出力される光を電気信号へと変換する撮像素子５００とを備える。ここで、シンチレータパネル１００の光画像出力面は、撮像素子５００側の撮像面側に配置される。すなわち、撮像素子５００と、基板１０の間にシンチレータ４０が配置される構成となっている。シンチレータパネル１００と撮像素子５００とは、互いに接合されていてもよいし、接合していなくともよい。また、必ずしも接触している必要はなく、離間して配置されていてもよい。両者を接合する場合には、接着剤により接合してもよいし、シンチレータ４０、保護膜５０の屈折率を考慮して出射される光が効率よく撮像素子５００の撮像面へと導かれるよう、光損失を低減すべく光学結合材（屈折率整合材）を用いてもよい。また、図示していない固定部材を用いて機械的に両者を組み合わせてもよい。
【００３８】
本実施形態においても第１の実施形態の放射線イメージセンサと同様に、放射線入力面から入射した放射線画像は、シンチレータ４０へと入射し、光画像へと変換されて、撮像素子５００へと導かれることにより、電気信号へと変換される。この電気信号を図示していない解析装置へと導くことで、表示、蓄積・記憶等を行うことができ、第１の実施形態の放射線イメージセンサと同様の効果が得られる。この実施形態では、シンチレータパネル１００と撮像素子５００とを一体化できるため、その取り扱いが容易になるとともに、光学系を省略することで調整が容易になるという利点もある。
【００３９】
次に、本実施形態のシンチレータパネル１００の誘電体膜ミラー２の有無による効果の違いを検証した結果について説明する。図７は、比較例となるシンチレータパネル２００の構成を示す断面図である。このシンチレータパネル２００は、アルミニウム基板１０を保護膜３０で密封し、その一方の表面にシンチレータ４０を形成し、全体を耐湿保護膜５０で覆ったものであり、本実施形態に係るシンチレータパネル１００から金属反射膜１１と、誘電体膜ミラー２を除外した構成となっており、それ以外の構成はすべてシンチレータパネル１００と同一である。
【００４０】
図８は、図７のシンチレータパネル２００において、シンチレータ４０側から見た基板１０、保護膜３０のシンチレータ４０形成面における分光反射率を示したグラフである。可視光域から近赤外光域にかけて８０〜９０％の反射率を有するが、１０％強の吸収損失があることがわかる。
【００４１】
次に、誘電体ミラー２を設けた場合について説明する。図９（ａ）、（ｂ）にシンチレータパネルの誘電体ミラー部分を示すが、両者は、いずれもアルミニウム基板１０上にＳｉＯ２膜２１、ＴｉＯ２膜２２を交互に積層した構成をとっており、その積層順序のみが異なる。図９（ａ）に示される誘電体ミラーにおいては、本実施形態に係るシンチレータパネル１００と同様に、アルミニウム基板１０上に第１層として、低屈折率のＳｉＯ２膜２１ａを設け、その上に第２層として高屈折率のＴｉＯ２膜２２ａを設け、以下、これを繰り返している。一方、図９（ｂ）に示される誘電体ミラーにおいては、これとは逆に、アルミニウム基板１０上に第１層として高屈折率のＴｉＯ２膜２２ａを設け、その上に第２層として低屈折率のＳｉＯ２膜２１ａを設け、以下、これを繰り返している。
【００４２】
図１０、図１１に、図９（ａ）、（ｂ）それぞれの構成の場合の分光反射率を示す。図９（ａ）の構成によれば、本実施形態のように誘電体ミラーが２層の場合でも９５％近い反射率を得ることができ、６層で反射率は９９％を超え、１０層で９９．８％が得られた。図９（ｂ）の構成によると、６００ｎｍ付近で反射率が大きく落ち込む現象がみられた。シンチレータ４０の発光スペクトル（図４参照）において、この反射率が落ち込んでいる領域のエネルギー量は無視できるものではなく、図９（ａ）の構成に比べて得られる光画像の輝度が低くなる。
【００４３】
図１２は、図９（ａ）の構成において、その表面に保護膜３０を設けた場合と設けない場合の分光反射率を比較して示す図である。図１２に示されるように、有機膜を形成すると、有機膜を設けない場合に比較して、反射率が細かく周期的に変動する傾向がみられるが、全体として、反射率が向上していることがわかる。この構成における誘電体層の積層数に対する波長５６０ｎｍにおける光反射率の違いを表１に示す。
【表１】
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※
【００４４】
この表から偶数層であるＴｉＯ２膜を積層したときの反射率の向上効果が、奇数層であるＳｉＯ２膜２１を積層したときの反射率の向上効果より大きいことがわかる。したがって、コストパフォーマンス等を考慮すると、積層数は偶数とすることが好ましい。
【００４５】
図１３、図１４は、図９（ａ）における基板１０の素材による分光反射率を比較して示す図である。図１３は、図９（ａ）に示される基板１０の場合の分光反射率を示しており、図１０を簡略化したものである。図１４は、図９（ａ）に示される基板１０をガラス基板に代えた場合の分光反射率を示している。層数が多層（２０層）の場合には、両者にほとんど差はなくなるが、層数が少ない場合には、基板層の影響を受けることがわかる。したがって、層数が少ない場合には、本実施形態に示されるように誘電体ミラーの第１層は、光反射面上に形成されると好ましいことが確認された。
【００４６】
以上述べたように、誘電体膜は、その反射特性を向上させるためには、層数が多いことが好ましいが、２層でも９５％近く、１０層では、９９．８５％の反射率が得られるのであり、それ以上の多層化による反射率の向上効果は小さい。一方で、誘電体膜を構成する素材は、柔軟性、弾性、延性に乏しい。本実施形態のシンチレータパネル１００の製造工程中、シンチレータ４０の形成により、基板１０に数ｍｍ〜十数ｍｍの反りが生ずることがあるが、この反りにより生ずる歪みに対して誘電体膜は耐性が乏しく、クラックが発生する不具合が生ずることがある。このクラックは誘電体膜の層数、層厚が多くなるほど生じやすくなり、概ね１μｍを超えないことが好ましい。したがって、誘電体膜は、層数では１０層以下程度、厚みとしては１μｍ以下とすると、量産性と高反射率を両立させることができる。
【００４７】
以下、本発明に係る放射線像変換パネルの異なる実施形態のいくつかを説明する。図１５は、本発明に係る放射線像変換パネルの第２の実施形態の構成を示す断面図であり、図１６は、そのXIII部分拡大図である。このシンチレータパネル１００ａの構成は、基本的に図２、図３に示される第１の実施形態のシンチレータパネル１００と同一であって、支持体１ａにおいて、アルミニウム基板１０に代えて、アモルファスカーボン基板１０ａを用いている点のみが相違する。アモルファスカーボン基板１０ａにおいても、第１の実施形態のアルミニウム基板１０と同様の理由で、その厚みは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。この実施形態においても、第１の実施形態と同様に輝度の高い光画像を得ることができる。アモルファスカーボン基板は、アルミニウム基板より放射線透過率が高いため、より良好な光画像を得ることができる。
【００４８】
図１７は、本発明に係る放射線像変換パネルの第３の実施形態の構成を示す断面図である。このシンチレータパネル１０１においては、支持体１ｂにおいて、第１の実施形態の誘電体ミラー２に代えて、１０層の誘電体ミラー２ｂを用いている点のみが相違する。誘電体ミラー２ｂの積層順序は、第１の実施形態の誘電体ミラー２と同様に、金属反射膜１１上に第１層として低屈折率のＳｉＯ２膜２１ａを設け、その上に第２層として高屈折率のＴｉＯ２膜２２ａを設け、以下、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜の積層を４回繰り返したものである。それぞれの膜厚は、第１の実施形態と同様に、ＳｉＯ２膜２１ａ〜２１ｅが９５ｎｍ、ＴｉＯ２膜２２ａ〜２２ｅが６０ｎｍである。本実施形態によれば、図１２、表１に示されるように９９．８５％という高い反射率の反射層が実現できるので、さらに輝度の高い光画像を得ることができる。一方、１０層を超えて誘電体層を積層しても、反射率の向上はわずかである一方、積層の困難性が増大し、製品の歩留り等も低下し、製造コストも増大するので、１０層を超える積層は好ましくない。
【００４９】
図１８は、本発明に係る放射線像変換パネルの第４の実施形態の構成を示す断面図である。このシンチレータパネル１０２においては、支持体１ｃにおいて、第１の実施形態では設けている反射膜保護膜３０を除外している点のみが相違する。シンチレータ成分による劣化から金属反射膜１１を保護する点および反射率が若干向上する点を考えると、第１の実施形態のように反射膜保護膜３０を設けることがより好ましいが、反射膜保護膜３０は本発明に必須の構成ではない。本実施形態では、誘電体ミラー２を構成する誘電体層は２層であり、この２層の誘電体層が保護膜として機能するので、専用の保護膜３０を設けなくとも、金属反射膜１１のシンチレータ成分による劣化を効果的に抑制することができる。
【００５０】
図１９は、本発明に係る放射線像変換パネルの第５の実施形態の構成を示す断面図である。このシンチレータパネル１０３は、第４の実施形態から支持体１ｄの金属反射膜１１をさらに除外したものである。アルミニウム基板１０表面を平滑化して鏡面化することで、基板１０表面に金属反射膜１１と同様の機能をもたせることが可能である。また、完全に鏡面化していない状態でも、十分な反射率が得られれば、反射面として機能させることができる。本実施形態によれば、簡単な構成により、高輝度の放射線画像を得ることができる。アルミニウム基板に代えて表面が光反射性の他の金属基板を用いてもよい。アルミニウム以外では、例えば、金、銀等を用いると、反射率が高く好ましい。
【００５１】
本発明は以上の実施形態の構成に制限されるものではなく、それぞれの実施形態を組み合わせた形態やその置換等も含まれる。例えば、第３、第４の実施形態において、基板をアルミニウム以外の金属製基板に代えてもよく、さらに、アモルファスカーボン基板やシリコン基板、ガラス基板のような放射線透過性の別の基板に交換することもできる。
【００５２】
以上の実施形態においては、誘電体膜層の第１層（低屈折率層）の材料として、ＳｉＯ２を、第２層（高屈折率層）の材料としてＴｉＯ２をそれぞれ用いたが、それ以外の材料を用いてもよい。高屈折率層の材料としては、例えば、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２のほか、ＴｉＯ２も含む材料の少なくとも１種類の材料を含む材料を用いることができる。
【００５３】
また、基板と金属反射膜との間に、酸化膜等の無機膜や有機膜を設けるなどして、金属反射膜の安定性を向上させてもよい。酸化膜を形成する手法としては、基板上に酸化膜を蒸着等により形成する手法の他、基板が金属製の場合には、基板表面を酸化させて酸化膜を形成してもよい。
【００５４】
ここでは、放射線像変換パネルとして、シンチレータパネルを例示してきたが、シンチレータに代わる放射線像を光像に変換する変換部として、ＥｕがドープされたＣｓＢｒのような輝尽性蛍光体を使用してもよい。輝尽性蛍光体によって放射線像は一旦潜像に変換され、この潜像をレーザ光でスキャンすることによって可視光像を読み出すことができる。読み出した可視光像は、各種の光検出器、例えば、ラインセンサ、イメージセンサ、光電子増倍管等によって検出される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る放射線像変換パネル、シンチレータパネル、放射線イメージセンサは、工業用、医療用の放射線検出システムに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１…支持体、２…誘電体膜ミラー、１０…アルミニウム基板、１０ａ…アモルファスカーボン基板、１１…金属反射膜、２１…第１の誘電体膜、２２…第２の誘電体膜、３０…反射膜保護膜、４０…シンチレータ、５０…耐湿保護膜、１００〜１０３、２００…シンチレータパネル、３４０…放射線源、４００、６００…放射線イメージセンサ、４５０…ミラー、４６０…レンズ、４７０…撮像素子、４８０…電子機器、４９０…ワークステーション、５００…撮像素子、ＩＥ…電気信号、ＩＬ…可視光画像、ＩＸ…放射線画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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