(57)【要約】【課題】シンチレータの破損を防止することができるＩＳＳ型の放射線画像検出装置を提供する。【解決手段】モノコック構造の筐体１４内に、Ｘ線の入射側から、光電変換パネル２１、シンチレータ２０、回路基板１２が順に収容されている。光電変換パネル２１には、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置されている。シンチレータ２０は、ヨウ化セシウムを含有し、光電変換パネル２１に蒸着されており、Ｘ線を可視光に変換する。回路基板１２には、光電変換パネルにより生成された電荷に基づく画像データを生成する信号処理部１２ａが搭載されている。シンチレータ２０と回路基板１２との間には、所定の間隔Ｄの空隙層２７が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルと、
前記光電変換パネルに蒸着され、ヨウ化セシウムを含有し、放射線を可視光に変換するシンチレータと、
前記光電変換パネルにより生成された電荷に基づく画像データを生成する信号処理部が設けられた回路基板と、
前記シンチレータと前記回路基板との間に設けられた空隙層と、
前記光電変換パネルを放射線の入射側とするように、前記光電変換パネル、前記シンチレータ、前記空隙層、前記回路基板を、この順に収容する筐体と、
を備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記シンチレータは、非柱状結晶層と、この非柱状結晶層上に形成された複数の柱状結晶とを有し、前記非柱状結晶層が前記光電変換パネルに密着していることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記空隙層には、一端が前記回路基板に固着され、他端で前記シンチレータを支持する第１の支持体が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記第１の支持体は、前記シンチレータの周縁部を支持していることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記第１の支持体は、弾性体であることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記光電変換パネルと前記回路基板との間を支持する第２の支持体を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
【請求項７】
前記第２の支持体は、前記シンチレータの周囲を覆っていることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
【請求項８】
前記筐体は、モノコック構造であることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
【請求項９】
前記光電変換パネルと前記回路基板とは、それぞれ個別に前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１０】
前記シンチレータの周囲を覆う封止膜を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１１】
前記複数の柱状結晶の先端部から放出された可視光を反射する光反射膜を備えることを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１２】
前記複数の柱状結晶の先端部を覆う保護膜を備え、
前記光反射膜は前記保護膜上に形成されており、前記封止膜は前記光反射膜上を覆っていることを特徴とする請求項１１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１３】
前記画素は、可視光を電荷に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードにより生成された電荷を読み出すためのスイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１２に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１４】
前記光電変換パネルの放射線の入射側とは反対側に、可視光を透過させる透光性基板を備え、
前記シンチレータは、前記透光性基板に蒸着されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項１５】
前記透光性基板は、ＯＰＳフィルムにより形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像を検出する放射線画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、画像診断を行うために、放射線源から被写体（患者）の撮影部位に向けて放射され、撮影部位を透過した放射線（例えば、Ｘ線）を検出して電荷に変換し、この電荷に基づいて撮影部位の放射線画像を表す画像データを生成する放射線画像検出装置が用いられている。この放射線画像検出装置には、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式のものと、放射線を一旦可視光に変換し、この可視光を電荷に変換する間接変換方式のものがある。
【０００３】
間接変換方式の放射線画像検出装置は、放射線を吸収して可視光に変換するシンチレータ（蛍光体層）と、可視光を検出して電荷に変換する光電変換パネルとを有する。シンチレータには、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリニウムオキサイドサルファ（ＧＯＳ）が用いられている。光電変換パネルは、ガラス製の絶縁性基板の表面に薄膜トランジスタ及びフォトダイオードがマトリクス状に配列されたものである。
【０００４】
ＣｓＩは、ＧＯＳに比べて製造コストが高いものの、放射線から可視光への変換効率が高く、かつ柱状結晶構造を有し、光ガイド効果により画像データのＳＮ比が向上することから、特にハイエンド向けの放射線画像検出装置のシンチレータとして用いられている。
【０００５】
ＣｓＩをシンチレータとして用いた放射線画像検出装置には、シンチレータを蒸着した蒸着基板と光電変換パネルとを、シンチレータが光電変換パネルに対向するように粘着層を介して貼り付ける貼り付け方式と、シンチレータを光電変換パネルに直接蒸着する直接蒸着方式とが知られている。貼り付け方式は、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルに近接し、この先端部から放出された可視光が効率良く光電変換パネルに入射するため、高解像度の放射線画像が得られる。しかし、貼り付け方式は、蒸着基板が必要であり、製造工程数が多くなるため、高コストである。
【０００６】
一方、直接蒸着方式は、蒸着基板が不要であり、製造工程数が少ないため、低コストである。この直接蒸着方式では、ＣｓＩの柱状結晶の先端部が光電変換パネルとは反対側に配置されるため、放射線画像の画質は、貼り付け方式の場合よりはやや劣るが、シンチレータをＧＯＳで形成する場合よりは優れる。このため、直接蒸着方式は、性能面とコスト面とのバランスが良い。
【０００７】
しかし、直接蒸着方式では、シンチレータを光電変換パネルに蒸着する際に、一部の箇所で柱状結晶が異常成長し、この異常成長した柱状結晶（以下、異常成長結晶という）の先端部が、シンチレータの表面から大きく突出することが知られている（特許文献１参照）。この異常成長結晶は、例えば、光電変換パネルの表面上に凸状等に局所的に変形した欠陥が生じ、この欠陥を起点として柱状結晶が成長したものであり、光電変換パネルから離れるに連れて、欠陥の大きさよりも大きく広がる。
【０００８】
特許文献１では、シンチレータは、光電変換パネルより放射線源側に配置されている。シンチレータには、柱状結晶の先端部側から放射線が入射し、先端部の付近で放射線が吸収されて可視光の発光が生じる。このように、光電変換パネルより放射線源側にシンチレータを配置する構成は、ＰＳＳ（Penetration Side Sampling）型と呼ばれている。
【０００９】
このＰＳＳ型では、柱状結晶の先端部側から放射線が入射するため、異常成長結晶が存在する場合には、異常成長結晶の先端部で発光が生じる。異常成長結晶の先端部は、大きく広がっているため、発光量が大きく、放射線画像に画像欠陥が生じる。このため、光電変換パネルにシンチレータを蒸着した後、異常成長結晶の先端部を加圧等の方法で押しつぶして、画像欠陥を低減することが行われている。
【００１０】
直接蒸着方式の放射線画像検出装置において、ＰＳＳ型とは逆に、光電変換パネルをシンチレータより放射線源側に配置し、放射線源から放射され、光電変換パネルを透過した放射線をシンチレータに入射させるＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）型が知られている（特許文献２、３参照）。このＩＳＳ型では、シンチレータは、放射線入射側の光電変換パネルに近い領域で発光するため、光電変換パネルでの受光効率が高まり、画質及び輝度に優れる放射線画像が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−０５２９８０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０５８７９号公報
【特許文献３】特開２００１−３３０６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２、３に記載の直接蒸着方式のＩＳＳ型の放射線画像検出装置では、光電変換パネル側からシンチレータに放射線が入射するため、異常成長結晶が存在する場合でも、異常成長結晶の先端部までは放射線が届きにくく、この先端部での発光量は小さい。したがって、ＩＳＳ型では、異常成長結晶による画像欠陥が生じにくいため、異常成長結晶の先端部を押しつぶす必要はない。
【００１３】
しかしながら、異常成長結晶の先端部は、シンチレータの表面から突出しているため、シンチレータ及び光電変換パネルを収容する筐体に荷重が加わると、異常成長結晶の先端部が筐体等に接触して押しつぶされ、これにより異常成長結晶の周囲に存在する正常な柱状結晶が破損するという問題がある。特に、ＩＳＳ型では、シンチレータに対向して、画像データの生成を行う信号処理部等を搭載した回路基板が配置されるため、異常成長結晶の先端部は、回路基板と接触して押しつぶされやすい。
【００１４】
本発明は、シンチレータの破損を防止することができるＩＳＳ型の放射線画像検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、光電変換により電荷を生成する複数の画素が配置された光電変換パネルと、光電変換パネルに蒸着され、ヨウ化セシウムを含有し、放射線を可視光に変換するシンチレータと、光電変換パネルにより生成された電荷に基づく画像データを生成する信号処理部が設けられた回路基板と、シンチレータと回路基板との間に設けられた空隙層と、光電変換パネルを放射線の入射側とするように、光電変換パネル、シンチレータ、空隙層、回路基板を、この順に収容する筐体と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
なお、シンチレータは、非柱状結晶層と、この非柱状結晶層上に形成された複数の柱状結晶とを有し、非柱状結晶層が光電変換パネルに密着していることが好ましい。
【００１７】
また、空隙層には、一端が回路基板に固着され、他端でシンチレータを支持する第１の支持体が設けられていることが好ましい。この第１の支持体は、シンチレータの周縁部を支持していることが好ましい。第１の支持体は、弾性体であることが好ましい。
【００１８】
また、光電変換パネルと回路基板との間を支持する第２の支持体を備えることが好ましい。この第２の支持体は、シンチレータの周囲を覆っていることが好ましい。
【００１９】
また、筐体は、モノコック構造であることが好ましい。光電変換パネルと回路基板とは、それぞれ個別に筐体に固定されていることが好ましい。
【００２０】
また、シンチレータの周囲を覆う封止膜を備えることが好ましい。また、複数の柱状結晶の先端部から放出された可視光を反射する光反射膜を備えることが好ましい。
【００２１】
また、複数の柱状結晶の先端部を覆う保護膜を備え、光反射膜は保護膜上に形成されており、封止膜は光反射膜上を覆っていることが好ましい。
【００２２】
また、画素は、可視光を電荷に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードにより生成された電荷を読み出すためのスイッチング素子とを有することが好ましい。
【００２３】
また、光電変換パネルの放射線の入射側とは反対側に、可視光を透過させる透光性基板を備え、シンチレータは、透光性基板に蒸着されていることが好ましい。この透光性基板は、ＯＰＳフィルムにより形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の放射線画像検出装置によれば、シンチレータと回路基板との間に空隙層が設けられているので、シンチレータの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Ｘ線画像検出装置の一部破断斜視図である。
【図２】Ｘ線画像検出装置の断面図である。
【図３】ＦＰＤの断面図である。
【図４】光電変換パネルの構成を示す回路図である。
【図５】撮影時のＸ線画像検出装置の配置例を説明する説明図である。
【図６】Ｘ線画像検出装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図７】Ｘ線画像検出装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図８】Ｘ線画像検出装置の第３の変形例を示す断面図である。
【図９】リブの第１の配置例を示す平面図である。
【図１０】リブの第２の配置例を示す平面図である。
【図１１】Ｘ線画像検出装置の第４の変形例を示す断面図である。
【図１２】柱状結晶の先端部に形成した金属薄膜を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１において、Ｘ線画像検出装置１０は、フラットパネル検出器（ＦＰＤ）１１と、回路基板１２と、制御ユニット１３と、これらを収容する筐体１４により構成されている。筐体１４は、Ｘ線の透過性が高く、軽量で耐久性の高い炭素繊維強化樹脂（カーボンファイバー）により一体形成されたモノコック構造である。
【００２７】
筐体１４の１つの側面には開口（図示せず）が形成され、この開口を塞ぐように蓋部材（図示せず）が形成されている。Ｘ線画像検出装置１０の製造時には、この開口からＦＰＤ１１、回路基板１２、制御ユニット１３が筐体１４内に挿入される。
【００２８】
この筐体１４の上面１４ａは、Ｘ線源６０（図５参照）から放射され、被写体（患者）６１（図５参照）を透過したＸ線が照射される照射面である。
【００２９】
Ｘ線画像検出装置１０は、従来のＸ線フィルムカセッテと同様に可搬性を有し、Ｘ線フィルムカセッテに代えて用いることが可能であるため、電子カセッテと称されている。
【００３０】
筐体１４内には、照射面１４ａ側から順に、ＦＰＤ１１、回路基板１２が配置されている。回路基板１２は、信号処理等を行う集積回路（ＩＣ）チップが搭載されており、筐体１４に固定されている。制御ユニット１３は、筐体１４内の短手方向に沿った一端側に配置されている。
【００３１】
制御ユニット１３は、マイクロコンピュータやバッテリ（いずれも図示せず）を収容している。このマイクロコンピュータは、有線または無線の通信部（図示せず）を介して、Ｘ線源６０と接続されたコンソール（図示せず）と通信して、ＦＰＤ１１の動作を制御する。
【００３２】
図２において、ＦＰＤ１１は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ２０と、この可視光を電荷に変換する光電変換パネル２１を有している。Ｘ線画像検出装置１０は、ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling）型であり、光電変換パネル２１は、シンチレータ２０よりＸ線の入射側に配置されている。シンチレータ２０は、光電変換パネル２１を透過したＸ線を吸収して可視光を発生する。光電変換パネル２１は、シンチレータ２０から放出された可視光を受光し、光電変換を行って電荷を生成する。
【００３３】
光電変換パネル２１は、そのＸ線入射側が、ポリイミド等からなる接着層２２を介して筐体１４の照射面１４ａ側に貼り付けられている。
【００３４】
シンチレータ２０は、光電変換パネル２１の表面２１ａ上にタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着することにより形成されている。シンチレータ２０は、複数の柱状結晶２０ａと非柱状結晶層２０ｂとからなり、光電変換パネル２１側に非柱状結晶層２０ｂが形成されている。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂから結晶成長したものであり、非柱状結晶層２０ｂとは反対側に先端部２０ｃを有する。
【００３５】
柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂ上に複数形成されており、各柱状結晶２０ａは、隣接する柱状結晶２０ａと空隙を介して離間している。柱状結晶２０ａは、屈折率が約１．８１と、空隙の屈折率（約１．０）より大きいため、光ガイド効果を備えている。この光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内で発生した可視光の大部分は、発生した柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを介して光電変換パネル２１に入射する。
【００３６】
光電変換パネル２１の表面２１ａに凸状等に局所的に変形した欠陥２３が存在する場合には、この欠陥２３上に蒸着されるＣｓＩ：Ｔｌは、蒸着時に異常成長し、径及び長さが正常な柱状結晶２０ａより大きい異常成長結晶２０ｄが生じることがある。異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅは、シンチレータ２０の表面から光電変換パネル２１とは反対側の方向に突出する。
【００３７】
各柱状結晶２０ａの先端部２０ｃを覆うように、保護膜２４が形成されている。この保護膜２４は、ホットメルト樹脂により形成されている。ホットメルト樹脂は、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である。保護膜２４は、光反射性微粒子を含有している。光反射性微粒子としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル等の金属微粒子や、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物を用いることができる。保護膜２４は、例えば、光反射性微粒子を分散させたホットメルト樹脂を溶融し、塗布装置を用いてシンチレータ２０の表面に塗布することにより形成される。
【００３８】
保護膜２４の表面には、アルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる光反射膜２５が形成されている。この光反射膜２５は、ラミネート等の方法で保護膜２４上に貼り付けられている。保護膜２４及び光反射膜２５は、柱状結晶２０ａの先端部２０ｃから放出された可視光を反射して、柱状結晶２０ａに戻す機能を有しており、Ｘ線の電荷への変換効率を向上させる。
【００３９】
この光反射膜２５上及びシンチレータ２０の側面を覆うように、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により封止膜２６が形成されている。この封止膜２６は、光電変換パネル２１との間で、シンチレータ２０を封止している。封止膜２６は、防湿性を有するポリパラキシレンにより形成されている。このポリパラキシレンとして、例えば、パリレンＣ（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標）が用いられる。
【００４０】
回路基板１２は、シンチレータ２０のＸ線入射側とは反対側に、間隔Ｄの空隙層（隙間）２７を介して配置されている。この空隙層２７には空気が充填されている。回路基板１２は、筐体１４の側部１４ｂに固設された固定部２８にビスや接着剤等で固着されている。間隔Ｄは、回路基板１２と、シンチレータ２０の封止膜２６との間の距離である。
【００４１】
この間隔Ｄは、回路基板１２が、封止膜２６に接触して、シンチレータ２０（特に、異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅ）を押圧することがないように、異常成長結晶２０ｄの想定される最大限の長さを考慮して設定されている。また、温度変化等でシンチレータ２０に反りが生じた場合でも封止膜２６が回路基板１２に接触することがないように、使用温度範囲等も考慮して間隔Ｄが設定されている。
【００４２】
回路基板１２と光電変換パネル２１とは、フレキシブルプリント基板２９を介して電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２９は、いわゆるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）ボンディング法により、光電変換パネル２１の端部に設けられた外部端子２１ｂに接続されている。
【００４３】
フレキシブルプリント基板２９には、光電変換パネル２１を駆動するためのゲートドライバ２９ａや、光電変換パネル２１から出力された電荷を電圧信号に変換するチャージアンプ２９ｂがＩＣチップとして搭載されている。回路基板１２には、チャージアンプ２９ｂにより変換された電圧信号に基づいて画像データを生成する信号処理部１２ａや、画像データを記憶する画像メモリ１２ｂがＩＣチップとして搭載されている。
【００４４】
図３において、光電変換パネル２１は、無アルカリガラス等のガラスで形成された絶縁性基板３０と、この上に配列された複数の画素３１を有する。絶縁性基板３０の厚みは、Ｘ線透過性を向上させるために、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
各画素３１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２と、このＴＦＴ３２に接続されたフォトダイオード（ＰＤ）３３とを有する。ＰＤ３３は、シンチレータ２０により生成された可視光を光電変換して電荷を発生し、これを蓄積する。ＴＦＴ３２は、ＰＤ３３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である。
【００４６】
ＴＦＴ３２は、逆スタガ型であり、ゲート電極３２ｇ、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、及び活性層３２ａを有する。ゲート電極３２ｇは、絶縁性基板３０上に形成されている。また、絶縁性基板３０上には、各画素３１の電荷の蓄積容量を増加させるために、グランド電圧が付与される電荷蓄積用電極３４が形成されている。
【００４７】
絶縁性基板３０上には、ゲート電極３２ｇ及び電荷蓄積用電極３４を覆うように、窒化シリコン（ＳｉＮＸ）等からなる絶縁膜３５が形成されている。この絶縁膜３５上には、ゲート電極３２ｇに対向するように、活性層３２ａが配置されている。ソース電極３２ｓ及びドレイン電極３２ｄは、活性層３２ａ上に所定間隔だけ離して配置されている。ドレイン電極３２ｄは、その一部が絶縁膜３５上に延在し、絶縁膜３５を介して電荷蓄積用電極３４と対向して、キャパシタ３４ａを構成している。
【００４８】
ゲート電極３２ｇ、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、電荷蓄積用電極３４は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）で形成されている。活性層３２ａは、アモルファスシリコンで形成されている。そして、ソース電極３２ｓ、ドレイン電極３２ｄ、及び活性層３２ａを覆うように、絶縁膜３５上には、窒化シリコン（ＳｉＮＸ）等からなるＴＦＴ保護膜３６が形成されている。
【００４９】
このＴＦＴ保護膜３６上には、ＴＦＴ３２による凹凸構造をなくすように、表面が平坦な第１の平坦化膜３７が形成されている。この第１の平坦化膜３７は、有機材料を塗布することにより形成されたものである。第１の平坦化膜３７及びＴＦＴ保護膜３６には、ドレイン電極３２ｄと対向する位置にコンタクトホール３８が形成されている。ＰＤ３３は、コンタクトホール３８を介してＴＦＴ３２のドレイン電極３２ｄに接続している。ＰＤ３３は、下部電極３３ａ、半導体層３３ｂ、上部電極３３ｃにより形成されている。
【００５０】
下部電極３３ａは、コンタクトホール３８内を覆い、かつＴＦＴ３２上を覆うように、第１の平坦化膜３７上に形成されており、ドレイン電極３２ｄに接続されている。この下部電極３３ａは、アルミニウム（Ａｌ）や酸化スズインジウム（ＩＴＯ）で形成されている。半導体層３３ｂは、下部電極３３ａ上に積層されている。半導体層３３ｂは、ＰＩＮ型のアモルファスシリコンであり、下から順にｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層が積層されたものである。上部電極３３ｃは、半導体層３３ｂ上に形成されている。この上部電極３３ｃは、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）や酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）などの透光性の高い材料で形成されている。
【００５１】
このＰＤ３３及び第１の平坦化膜３７上には、ＰＤ３３による凹凸構造をなくすように、表面が平坦な第２の平坦化膜３９が形成されている。この第２の平坦化膜３９は、第１の平坦化膜３７と同様に、有機材料を塗布することにより形成されたものである。
【００５２】
第２の平坦化膜３９には、上部電極３３ｃを露呈させるようにコンタクトホール４０が形成されている。そして、このコンタクトホール４０を介して上部電極３３ｃに共通電極配線４１が接続されている。共通電極配線４１は、各ＰＤ３３の上部電極３３ｃに共通に接続されており、バイアス電圧を上部電極３３ｃに印加するために用いられる。上部電極３３ｃは、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）で形成されている。
【００５３】
第２の平坦化膜３９及び共通電極配線４１上には、保護絶縁膜４２が形成されている。保護絶縁膜４２は、ＴＦＴ保護膜３６と同様に、窒化シリコン（ＳｉＮＸ）等で形成されている。
【００５４】
第２の平坦化膜３９の外側の絶縁性基板３０上には、前述の外部端子２１ｂが設けられている。外部端子２１ｂは、絶縁性基板３０上に形成された端子電極４３と、絶縁膜３５及びＴＦＴ保護膜３６に形成されたコンタクトホール４４を覆うように設けられた金属膜４５とで形成されている。
【００５５】
シンチレータ２０は、第２の平坦化膜３９の平坦面上に、保護絶縁膜４２を介して形成されている。具体的には、保護絶縁膜４２上に、非柱状結晶層２０ｂがＣＶＤ法により蒸着されている。この非柱状結晶層２０ｂは、複数の粒子状の結晶からなり、結晶間の空隙が少ない（空間充填率が高い）ため、保護絶縁膜４２との間で高い密着性を有する。柱状結晶２０ａは、非柱状結晶層２０ｂを基礎として結晶成長されたものである。柱状結晶２０ａの径は、その長手方向に沿ってほぼ均一であり、６μｍ程度である。
【００５６】
シンチレータ２０の厚みは、Ｘ線の吸収率を向上させるために、４００μｍ以上であることが好ましい。
【００５７】
また、前述のように、光電変換パネル２１の表面に欠陥２３が存在する場合には、この欠陥２３上に異常成長結晶２０ｄが生じている。
【００５８】
前述のように、各柱状結晶２０ａの先端部２０ｃを覆うように、保護膜２４が形成されており、この保護膜２４の表面上に光反射膜２５が形成されている。そして、シンチレータ２０の周囲には、封止膜２６が形成されている。
【００５９】
図４において、画素３１は、絶縁性基板３０上に２次元マトリクス状に配列されている。各画素３１には、前述のように、ＴＦＴ３２、ＰＤ３３、及びキャパシタ３４ａが含まれている。各画素３１は、ゲート配線５０とデータ配線５１とに接続されている。ゲート配線５０は、行方向に延在し、列方向に複数配列されている。データ配線５１は、列方向に延在し、ゲート配線５０と交わるように、行方向に複数配列されている。ゲート配線５０は、ＴＦＴ３２のゲート電極３２ｇに接続されている。データ配線５１は、ＴＦＴ３２のドレイン電極３２ｄに接続されている。
【００６０】
ゲート配線５０の一端は、ゲートドライバ２９ａに接続されている。データ配線５１の一端は、チャージアンプ２９ｂに接続されている。ゲートドライバ２９ａは、各ゲート配線５０に順にゲート駆動信号を与え、各ゲート配線５０に接続されたＴＦＴ３２をオンさせる。ＴＦＴ３２がオンすると、ＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに蓄積された電荷がデータ配線５１に出力される。
【００６１】
チャージアンプ２９ｂは、データ配線５１に出力された電荷を積算して電圧信号に変換する。信号処理部１２ａは、チャージアンプ２９ｂから出力された電圧信号にＡ／Ｄ変換やゲイン補正処理等を施して画像データを生成する。画像メモリ１２ｂは、フラッシュメモリなどからなり、信号処理部１２ａにより生成された画像データを記憶する。画像メモリ１２ｂに記憶された画像データは、有線や無線の通信部（図示せず）を介して外部に読み出し可能である。
【００６２】
次に、Ｘ線画像検出装置１０の作用を説明する。Ｘ線画像検出装置１０を用いて撮影を行うには、図５に示すように、撮影者（例えば、放射線技師）は、Ｘ線画像検出装置１０上に被写体６１を載置し、被写体６１に対向するようにＸ線源６０を配置する。
【００６３】
撮影者は、コンソールを操作してＸ線源６０及びＸ線画像検出装置１０に撮影開始を指示する。そうすると、Ｘ線源６０からＸ線が射出され、被写体６１を透過したＸ線がＸ線画像検出装置１０の照射面１４ａに照射される。照射面１４ａに照射されたＸ線は、接着層２２、光電変換パネル２１を順に通過して、シンチレータ２０に入射する。
【００６４】
シンチレータ２０は、入射したＸ線を吸収して可視光を発生する。シンチレータ２０での可視光の発生は、主に、柱状結晶２０ａ内の非柱状結晶層２０ｂ側で生じる。柱状結晶２０ａ内で発生した可視光は、光ガイド効果により、各柱状結晶２０ａ内を伝搬し、非柱状結晶層２０ｂを通過して光電変換パネル２１に入射する。また、柱状結晶２０ａ内を先端部２０ｃの方向に伝搬し、先端部２０ｃから射出された可視光は、保護膜２４及び光反射膜２５によって反射されて柱状結晶２０ａ内に戻り、非柱状結晶層２０ｂを通過して光電変換パネル２１に入射する。
【００６５】
光電変換パネル２１に入射した可視光は、画素３１毎にＰＤ３３により電荷に変換され、ＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに電荷が蓄積される。Ｘ線源６０からのＸ線照射が終了すると、ゲートドライバ２９ａにより、ゲート配線５０を介してＴＦＴ３２のゲート電極３２ｇに順にゲート駆動信号が印加される。これにより、行方向に並んだＴＦＴ３２が列方向に順にオンとなり、オンとなったＴＦＴ３２を介してＰＤ３３及びキャパシタ３４ａに蓄積された電荷がデータ配線５１に出力される。
【００６６】
データ配線５１に出力された電荷は、チャージアンプ２９ｂにより電圧信号に変換されて信号処理部１２ａに入力される。信号処理部１２ａにより、全画素３１分の電圧信号に基づいて画像データが生成され、画像メモリ１２ｂに記憶される。
【００６７】
この撮影の際に、図５において二点鎖線で示すように、Ｘ線画像検出装置１０が被写体６１からの荷重によって僅かに撓むことがある。筐体１４は、モノコック構造であり、軽量化に優れる反面、耐荷重性が低いため、撓みやすい。Ｘ線画像検出装置１０は、ＩＳＳ型であり、光電変換パネル２１が照射面１４ａ側に配置されているため、被写体６１からの荷重は、筐体１４を介して光電変換パネル２１に作用する。
【００６８】
光電変換パネル２１が撓むとシンチレータ２０も撓むが、シンチレータ２０と、これに対向する回路基板１２の間には、所定の間隔Ｄの空隙層２７が設けられているため、シンチレータ２０は、回路基板１２に接触して破損されることはない。また、間隔Ｄは、異常成長結晶２０ｄの長さも考慮して設定されているため、異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅが回路基板１２により押しつぶされることもない。このように、本実施形態のＸ線画像検出装置１０では、異常成長結晶２０ｄは先端部２０ｅが押しつぶされることがないため、画像欠陥の少ないＸ線画像が得られる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、図２に示すように、光電変換パネル２１のＸ線入射側のほぼ全体を、接着層２２を介して筐体１４に貼り付けているが、図６に示すように、光電変換パネル２１のＸ線入射側の周辺部のみを接着層７０を介して筐体１４に貼り付けてもよい。この接着層７０は、シンチレータ２０より外側に設けられている。シンチレータ２０に向かうＸ線が接着層７０で吸収されることがないため、シンチレータ２０へのＸ線入射量が向上する。また、接着層７０に代えて、ビス等で光電変換パネル２１を筐体１４に固定してもよい。
【００７０】
また、図７に示すように、光電変換パネル２１と回路基板１２との間に、ゴム等の弾性体で形成されたスペーサ７１を設けてもよい。このスペーサ７１は、シンチレータ２０の周囲を取り囲むように、光電変換パネル２１及び回路基板１２の周縁部に配置されている。スペーサ７１は、上面及び下面が光電変換パネル２１及び回路基板１２のそれぞれに接着されていてもよいし、上面及び下面の一方が非接着であってもよい。いずれの場合においても、スペーサ７１は、筐体１４からの荷重による光電変換パネル２１の撓みを防止する。
【００７１】
スペーサ７１の上面及び下面を接着した場合には、シンチレータ２０が、光電変換パネル２１と回路基板１２とスペーサ７１とので囲まれた空間に封止されるため、シンチレータ２０の防湿性がさらに向上する。この場合には、封止膜２６を省略することも可能である。さらに、この場合には、接着層２２を省略し、回路基板１２とスペーサ７１で光電変換パネル２１を支持することも可能である。また、スペーサ７１の上面及び下面の一方を非接着とすることにより、回路基板１２に反りが生じた場合に、この反りの影響が光電変換パネル２１に及ぶことを防止することができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、シンチレータ２０は、蒸着によって光電変換パネル２１に保持されているため、その自重によって光電変換パネル２１から剥がれる恐れがある。このため、図８に示すように、シンチレータ２０と回路基板１２との間の空隙層２７に、ゴム等の弾性体で形成されたリブ７２を設けてもよい。このリブ７２の下面は、接着剤等で回路基板１２に固着されており、上面は封止膜２６に当接してシンチレータ２０を支持している。リブ７２は、柱状であり、図９に示すように、正方格子状に配列されている。この配列では、リブ７２は、シンチレータ２０を均等に支持することができる。リブ７２は、光電変換パネル２１からのシンチレータ２０の剥がれを防止するとともに、衝撃等で筐体１４に荷重が加わった場合に、空隙層２７の間隔Ｄが変化することを防止する。
【００７３】
しかし、図９の例では、リブ７２がシンチレータ２０の中央部にも配置されるため、このリブ７２が異常成長結晶２０ｄの先端部２０ｅに接触して、その周囲の柱状結晶２０ａを損傷させた場合には、Ｘ線画像の中央領域で画像欠陥が発生してしまう。このため、図１０に示すように、シンチレータ２０の周縁部に位置するようにリブ７３を設けることも好ましい。この例では、リブ７３の形状は、壁状である。
【００７４】
また、上記実施形態では、光電変換パネル２１にシンチレータ２０を直接蒸着しているが、図１１に示すように、光電変換パネル２１の放射線入射側とは反対側に透光性基板８０を貼り付け、この透光性基板８０上にシンチレータ２０を蒸着してもよい。透光性基板８０は、接着層８１を介して光電変換パネル２１に貼り付けられている。
【００７５】
シンチレータ２０で発生された可視光は、透光性基板８０及び接着層８１を通過して光電変換パネル２１に入射するため、透光性基板８０及び接着層８１は、可視光に対して高い透光性を有することが好ましい。透光性基板８０の材料として、透明ポリイミド、ポリアルレート樹脂、ＯＰＳ（Oriented Polystyrene Sheet）フィルム、アラミドなどを用いることができる。また、透光性基板８０は、シンチレータ２０の蒸着基板として用いられるため、蒸着温度に耐えうる耐熱性を有するものが好ましい。ＯＰＳフィルムは、２５０℃程度の耐熱性を有しているため、透光性基板８０の材料として最も好ましい。また、接着層８１の材料としては、透光性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。
【００７６】
接着層８１は、補修の際などに、光電変換パネル２１と、シンチレータ２０が蒸着された透光性基板８０とを容易に分離可能なように、粘着性であってもよい。さらに、接着層８１を設けず、透光性基板８０を光電変換パネル２１に押し当てた状態として、筐体１４などに固定してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、シンチレータ２０の保護膜２４上に光反射膜２５を形成し、この光反射膜２５上に封止膜２６を形成しているが、これに代えて、保護膜２４上に封止膜を形成し、この封止膜上に光反射膜を形成してもよい。また、図１２に示すように、柱状結晶２０ａの先端部２０ｃに、光反射性を有するアルミニウム等の金属薄膜９０を蒸着し、この金属薄膜９０が形成された先端部２０ｃを覆うようにホットメルト樹脂で保護膜９１を形成してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、空隙層２７に空気が充填されているが、空気に代えて、窒素、希ガス等の不活性ガスを充填してもよい。さらに、筐体１４内を減圧し、空隙層２７を真空に近づけてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、回路基板１２を固定部２８に固着させているが、筐体１４内に挿入レールを設け、筐体１４の側面に設けられた開口（図示せず）から挿入レールを用いて回路基板１２を筐体１４内に挿入させ、この挿入レール上の所定位置に回路基板１２を固定してもよい。この固定方法として、開口に対向する筐体１４内の部分に位置決め部材を設け、この位置決め部材で回路基板１２を位置決めしたうえで固定することが好ましい。同様に、光電変換パネル２１とシンチレータ２０を筐体１４内に挿入して固定してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、ＴＦＴ３２の活性層３２ａをアモルファスシリコンにより形成しているが、これに代えて、非晶質酸化物（例えば、Ｉｎ−Ｏ系）、有機半導体材料、カーボンナノチューブなどにより形成してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、ＰＤ３３の半導体層３３ｂをアモルファスシリコンにより形成しているが、これに代えて、有機光電変換材料（例えば、キナクリドン系有機化合物やフタロシアニン系有機化合物）により形成してもよい。アモルファスシリコンは、幅広い吸収スペクトルを持つが、有機光電変換材料は、可視域にシャープな吸収スペクトルを持つため、シンチレータ２０で発光された可視光以外の電磁波を吸収することが殆どなく、ノイズを抑制することができる。
【００８２】
なお、上記した各変形例は、適宜組み合わせて用いてもよい。また、上記実施形態では、放射線としてＸ線を用いているが、γ線やα線等、Ｘ線以外の放射線を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、可搬型の放射線画像検出装置である電子カセッテを例に挙げて本発明を説明しているが、本発明は、立位型や臥位型の放射線画像検出装置や、マンモグラフィ装置等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  Ｘ線画像検出装置
２０  シンチレータ
２０ａ  柱状結晶
２０ｂ  非柱状結晶層
２０ｄ  異常成長結晶
２１  光電変換パネル
２４  保護膜
２５  光反射膜
２６  封止膜
２７  空隙層
２８  固定部
３１  画素
７１  スペーサ
７２，７３  リブ
８０  透光性基板
８１  接着層
【図１】
2014066672.tif 000003
【図２】
2014066672.tif 000004
【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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