(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有して構成された半導体光検出素子と、
該半導体光検出素子に接して設けられた平板状の第１蛍光体層と、該第１蛍光体層に接して設けられ、且つ、前記画素に対応して柱状に分離された第２蛍光体層と、から構成され、蛍光体粒子とバインダー樹脂とからなる蛍光体層と、
を有する放射線デジタル画像撮影装置において、
前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層の蛍光体よりも小さい粒子径の蛍光体粒子からなることを特徴とする放射線デジタル画像撮影装置。
【請求項２】
前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層のバインダー樹脂よりも屈折率が大きいバインダー樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線デジタル画像撮影装置。
【請求項３】
前記第１蛍光体層は１〜２０μｍ、前記第２蛍光体層は５〜５０μｍの粒径の蛍光体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線デジタル画像撮影装置。
【請求項４】
複数の画素を有して構成された半導体光検出素子と、
該半導体光検出素子に接して設けられた平板状の第１蛍光体層と、該第１蛍光体層に接して設けられ、且つ、前記画素に対応して柱状に分離された第２蛍光体層と、から構成され、蛍光体粒子とバインダー樹脂とからなる蛍光体層と、
を有する放射線デジタル画像撮影装置において、
前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層のバインダー樹脂よりも屈折率が大きいバインダー樹脂から構成されていることを特徴とする放射線デジタル画像撮影装置。
【請求項５】
前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層の蛍光体よりも小さい粒子径の蛍光体粒子からなることを特徴とする請求項４に記載の放射線デジタル画像撮影装置。
【請求項６】
前記第１蛍光体層は１〜２０μｍ、前記第２蛍光体層は５〜５０μｍの粒径の蛍光体からなることを特徴とする請求項５に記載の放射線デジタル画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蛍光体層を有する放射線デジタル画像撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線デジタル画像撮影装置としては、半導体光検出素子を用いた多種類のものが提案されている。図２から図４は従来知られているＸ線デジタル画像撮影装置の概略図を示す図である。図２はＸ線入射側に平板状からなる蛍光体層２０１を配置し、入射したＸ線１０６が平板状蛍光体２０１中で光に変換され、この変換された光が半導体光検出素子１１１の各画素１０５に入射することによって電気信号に変換されるように構成されている。これは、例えば、特開平７−２７８６３号公報に開示されている。
【０００３】
図３は更に凹部が形成されたパネル状の蛍光体保護部材１０３に蛍光体を充填することにより柱状にした蛍光体層３０１が形成され、この柱状蛍光体３０１が半導体光検出素子１１１の各画素１０５毎に対応するように分離して配置されている。入射したＸ線１０６は画素１０５毎に分離された柱状蛍光体３０１中で光に変換され、この変換された光が半導体光検出素子の各画素１０５に入射することによって電気信号に変換される。これは、例えば、特開平５−６０８７１号公報に開示されている。
【０００４】
図４は凹部が形成されたパネルに蛍光体を充填するだけでなく蛍光体を仕切っている隔壁よりも蛍光体を高くして櫛形状蛍光体層４０１を形成し、入射したＸ線１０６を櫛形状蛍光体層４０１中で光に変換することによってＸ線−可視光変換素子として構成されている。これは、例えば、特開昭５５−６７７００号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、図３のような凹部や隔壁を形成したパネルに蛍光体を充填してセル状蛍光体を形成する例は、これまでのシート状蛍光体層を積層する図２のような構成のＸ線デジタル画像撮影装置に比べ、同じ厚さの蛍光体シートよりも鮮鋭度を向上させる効果がある。通常の蛍光体シートは１００〜２００μｍ厚のものが使用されているが、セル状の柱状蛍光体層もシート厚と同等以上のセル高さが望ましく、また、柱状蛍光体層のメリットを活かすには、少なくとも柱状蛍光体層の各柱状形状部は画素以下の底面積であることが必要である。しかしながら、近年、画素の低面積化がすすみ、高アスペスト比の凹部パネルを形成することが技術的に困難となっていた。
【０００６】
また、他の従来例において、櫛形状蛍光体層を蛍光体層として形成する方法が知られているが、櫛型状蛍光体層は全体が一様な材料であって、隔壁より盛り上がった部分と柱状の部分とが同様の材料で構成されている。柱状蛍光体層においては画素間に蛍光体層がない部分があるため相対的に半導体検出素子に到達する光が少なくなる傾向があるため、発光量の多い大粒径の蛍光体を柱状部に使用することが望ましい。
【０００７】
しかしながら、検出素子に大粒径だけで構成された蛍光体層が直接接していると蛍光体から発せられた光が隣接する画素に与える影響が大きく画像の質を低下させてしまう傾向があるため、大粒径の蛍光体を使用するのは望ましくない。しかし、小粒径の蛍光体ばかりで形成したのでは、発光量の低下を防ぐことができない。このため、画質を優先すれば発光強度が不十分であり、発光強度を優先すると画質が不十分になる問題があった。
【０００８】
本発明は、これら従来技術を改良し、鮮鋭度に優れ、検出効率の高い放射線デジタル画像撮影装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、複数の画素を有して構成された半導体光検出素子と、該半導体光検出素子に接して設けられた平板状の第１蛍光体層と、該第１蛍光体層に接して設けられ、且つ、前記画素に対応して柱状に分離された第２蛍光体層と、から構成され、蛍光体粒子とバインダー樹脂とからなる蛍光体層と、を有する放射線デジタル画像撮影装置において、前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層の蛍光体よりも小さい粒子径の蛍光体粒子からなることを特徴とする放射線デジタル画像撮影装置によって達成される。
また、本発明の目的は、複数の画素を有して構成された半導体光検出素子と、該半導体光検出素子に接して設けられた平板状の第１蛍光体層と、該第１蛍光体層に接して設けられ、且つ、前記画素に対応して柱状に分離された第２蛍光体層と、から構成され、蛍光体粒子とバインダー樹脂とからなる蛍光体層と、を有する放射線デジタル画像撮影装置において、前記第１蛍光体層は、前記第２蛍光体層のバインダー樹脂よりも屈折率が大きいバインダー樹脂から構成されていることを特徴とする放射線デジタル画像撮影装置によって達成される。
【００１０】
この場合、本発明の実施形態として、前記第１蛍光体層が第２蛍光体層をなす蛍光体よりも小さい粒径の蛍光体粒子から構成されること、第１蛍光体層のバインダー樹脂が第２蛍光体層のバインダー樹脂よりも大きな屈折率を有することはいずれも有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の、放射線デジタル画像撮影装置の一実施形態の構成を示す図である。本実施形態では、基板１０４上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やフォトダイオードからなる光検出のための画素１０５が二次元的に設けられ、半導体光検出素子１１１が形成されている。素子表面には、耐湿性、機械特性の向上のために樹脂等の保護層を設けても良い。また、素子１１１上に平板状の第１蛍光体層１０２が設けられ、更に半導体光検出素子１１１の各画素１０５と対応する位置に柱状の第２蛍光体層１０１が設けられている。第１蛍光体層１０２は第２蛍光体層１０１をなす蛍光体よりも小さい粒径の蛍光体粒子から構成されている。また、第１蛍光体層１０２のバインダー樹脂は第２蛍光体層１０１のバインダー樹脂より屈折率の大きいバインダー樹脂から構成されている。
【００１２】
第２蛍光体層１０１は柱状に分離されていて柱状部で発生した光は隣接する画素に入射することがないので、発光量に優れる大粒径の蛍光体粒子を使用する。そして半導体検出素子と直接接している第１蛍光体層に小粒径の蛍光体を使用することにより、発光強度、鮮鋭度ともに十分な蛍光体を得ることが可能である。また、蛍光体層を第１層と第２層とに分割しているので、第１層は画素に対して鮮鋭度に影響がない厚さに設定し、第２層は柱状化が可能な厚みまで形成することにより、層全体の厚みをこれまでになく大きく設定することができ、より多くの光を得ることが可能となる。また、全体の層厚さが従来と同等であっても柱状の第２蛍光体層を有した第１蛍光体層を小粒径で形成することにより、より鮮鋭度の高い画像を得ることができる。
【００１３】
更に、平板部を形成する第１蛍光体層１０２のバインダー樹脂は柱状部を形成する第２蛍光体層１０１のバインダー樹脂よりも大きな屈折率を有しているので、第２蛍光体層から発した光が第１蛍光体層に入射した際に屈折率の差によって発散の影響が少なくより多くの光を検出素子に集光することが可能である。
【００１４】
また、形成された蛍光体層上に反射層を設けてもよい。反射層は第２蛍光体層１０１で発生した光をより効率良く半導体光検出素子に導入するために設けることが望ましい。反射層を設ける方法としては、スパッタ法、蒸着法、塗布法等の方法のいずれの公知の方法で設けてもよい。また、形成された蛍光体層上には保護層を設けることができる。保護層は蛍光体層の耐久性、耐薬品性を向上させ、機械的強度を上げることができるので望ましい。
【００１５】
このように２層の蛍光体層を半導体光検出素子上に形成する方法としては、半導体光検出素子１１１上に、まず、平板状の第１蛍光体層１０２を形成し、更に柱状部となるべき厚さの蛍光体層を平板状の第１蛍光体層１０２に重ねて形成する。その後、サンドブラスト法やレーザーカッティング法等によって柱状部以外の不用部分を削除して柱状の第２蛍光体層１０１を分離、形成する方法がある。平板状部蛍光体層及び積層部蛍光体層を形成する方法は、一般的に公知な印刷方法で設けても良いし、平板状に形成された蛍光体を張り合わせて積層する方法でも良い。また、不用部を除去する際には、各々の柱状蛍光体の位置が各画素と一致するように形成する。
【００１６】
また、もっと簡便な方法としては、半導体光検出のための画素が設けられた半導体光検出素子上に平板状の第１蛍光体層を印刷等又は板状に形成したものを張り合わせる等して設け、更に平板状の第１蛍光体層上に画素と対応した位置に柱状部を印刷によって直接形成することにより、柱状の第２蛍光体層を形成することができる。印刷は一層刷りでも良いが、多層刷りを行って柱状部の高さを高く形成することが望ましい。
【００１７】
次に、本実施形態で用いる各部の材料について説明する。
【００１８】
（蛍光体）
まず、蛍光体層に使用される蛍光体としては、Ｘ線等の照射によって蛍光を発する通常使用される蛍光体であれば、何れでもよい。例えば、Ｇｄ２  Ｓ２  Ｏ：Ｔｂ、Ｙ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ、（Ｇｄ、Ｙ）２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ、Ｌａ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ等の硫酸化物希土類蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ等の酸臭化物希土類蛍光体、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ、ＢａＦＩ：Ｅｕ等のバリウムハライド蛍光体、ＧｄＴａＯ４  ：Ｔｂ、ＹＴａＯ４  ：Ｔｍ、ＣａＷＯ等が挙げられる。
【００１９】
また、第１層及び第２層に使用される蛍光体の粒径は、基本的には第１蛍光体層が第２蛍光体層をなす蛍光体より小さい粒子径の蛍光体粒子からなっていればよいが、第１蛍光体層の蛍光体の粒径は１〜２０μｍ、第２蛍光体層の蛍光体の粒径は５〜５０μｍが好ましく、特に、第１層は２〜１０μｍ、第２層は５〜２５μｍが望ましい。
【００２０】
（ペースト）
例えば、蛍光体を加工形成するために、Ｘ線の照射によって蛍光を発する蛍光体を、例えば有機樹脂と有機溶媒からなるビヒクルに、三本ロール、混練り機、ビーズミル分散機、ボールミル分散機等によって分散させて、ペースト形状に調整することができる。
【００２１】
（有機樹脂）
本実施形態に使用する有機樹脂としては、ペースト作成に一般的に公知な樹脂であれば、何れの樹脂でも良い。例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート、セエルロースアセテートプロピオネート等のセルロース系樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ロジン樹脂、尿素樹脂、高融点脂肪酸等の汎用されている有機ビヒクル（バインダー）等が挙げられる。第１蛍光体層と第２蛍光体層のバインダー樹脂は同じ樹脂を用いても良いが異なる屈折率を持つ樹脂を用いることで本発明の効果をより発揮することができる。第１蛍光体層のバインダー樹脂は第２蛍光体層のバインダー樹脂よりも屈折率が大きいバインダー樹脂であればよく、双方の差はわずかでも良い。
【００２２】
（有機溶媒）
また、本実施形態で使用する有機溶剤としては、公知であり一般的に用いられているものであって、有機樹脂、その他の添加剤を良く溶解する溶剤であれば何でも良い。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールドデシエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールイソアミルエーテル、エチレングリコールベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類とそのアセテート類、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル等の２塩基酸のジエステル塩、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、キシレン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族類、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、カルペオール、メンタジオール、トリデシルアルコール等のアルコール類、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノ（２−メチルプロパネート）、メチル−３−メトキシプロピオネート、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸イソアミル等のエステル類、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の公知の溶剤が挙げられ、これらを一種類または二種類以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
（添加剤）
また、添加剤として、分散性や、ペーストの印刷性を向上させる目的で、必要に応じて公知の消泡剤、チキソトロピー付与剤、レベリング剤、分散剤を添加することができる。ペースト組成物の濃度は、形状形成方法に応じた粘度が得られる組成比を選択することができる。
【００２４】
（反射層）
また、本実施形態においては蛍光体層上に反射層を設けることが望ましい。反射層としては、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｔｉ等の一般的な反射材料であればよい。特に、使用する蛍光体の発光波長領域での反射の高い物質が好ましい。例えば、蛍光体がＧｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂであれば波長４００〜６００ｎｍにおいて反射率の高いＡｇ，Ａｌ，Ａｕ等の金属が好ましい。
【００２５】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により本発明をより詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２６】
［実施例１］
（第１蛍光体層ペースト）
Ｇｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ（平均粒径３μｍ）    ７５重量部
エチルセルロース                        ３重量部
ステアリン酸                            １重量部
テルピネオール                          ２０重量部
キシレン                                １２重量部
（第２蛍光体層ペースト）
Ｇｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ（平均粒径９μｍ）    １００重量部
エチルセルロース                        ３重量部
ステアリン酸                            １重量部
テルピネオール                          ２０重量部
キシレン                                １２重量部
上記材料を混合し三本ロールで混練りして、第１蛍光体層用ペースト及び第２蛍光体層用ペーストを得た。
【００２７】
半導体光検出素子上に第１蛍光体層用ペーストをスクリーン印刷で印刷し、７０℃オーブンで２０ｍｉｎ乾燥させ、厚さ１５０μｍの平板状第１蛍光体層を設けた。更に、第２蛍光体層用ペーストを用い、半導体光検出素子上の各々の画素（１６０μｍ角）に対応する位置に柱状の第２蛍光体層をスクリーン印刷で同様にして設け、乾燥して高さ３００μｍの柱状の第２蛍光体層を設けた。
【００２８】
［実施例２］
（第１蛍光体層ペースト）
Ｇｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ（平均粒径３μｍ）    ７５重量部
エチルセルロース                        ３重量部
ステアリン酸                            １重量部
テルピネオール                          ２０重量部
キシレン                                １２重量部
（第２蛍光体層ペースト）
Ｇｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ（平均粒径１５μｍ）  １００重量部
ポリエステル系樹脂インキＰＡＬマット（セイコーアドバンス社製）  ３６重量部
上記材料を混合し三本ロールで混練りして、第１蛍光体層用ペースト及び第２蛍光体層用ペーストを得た。
【００２９】
半導体光検出素子上に第１蛍光体層用ペーストをスクリーン印刷で印刷し、７０℃オーブンで２０ｍｉｎ乾燥させ、厚さ１５０μｍの平板上第１蛍光体層を設けた。更に、第２蛍光体層用ペーストを用い、同様にして厚さ３００μｍの平板状蛍光体層を設けた。半導体光検出素子上の各々の画素（１６０μｍ角）に対応する位置に柱状の第２蛍光体層が残るように、その他の不用部分をサンドブラスト法を用いて削除し、第２蛍光体層の深さまで切削して高さ３００μｍの柱状第２蛍光体層を設けた。
【００３０】
［比較例］
（蛍光体層ペースト）
Ｇｄ２  Ｏ２  Ｓ：Ｔｂ（平均粒径６μｍ）    ８５重量部
エチルセルロース                        ３重量部
ステアリン酸                            １重量部
テルピネオール                          ２０重量部
キシレン                                １２重量部
上記材料を混合し三本ロールで混練りして、蛍光体層用ペーストを得た。また１６０μｍ角高さ１５０μｍの凹部が画素に対応する位置に形成されたパネルを注方成形して作製した。上記パネルに蛍光体層用ペーストを流し込み、凹部に１５０μｍ厚の蛍光体層を形成し、更にこの凹部が形成されたパネル上に１５０μｍ厚で総厚３００μｍの蛍光体層が形成されるように、蛍光体層をナイフコーターで流し込んだ。また、７０℃オーブンで８０ｍｉｎ乾燥させ、櫛形蛍光体層を設けた。
【００３１】
実施例１、２及び比較例１について鮮鋭度、及び発光量を光検出素子の出力とし、比較例の強度を１として比較した。結果を表１に示す。表１から明らかなように実施例１、２は良好な結果が得られた。
【００３２】
【表１】
0003565505.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蛍光体粒子とバインダー樹脂からなる蛍光体層を平板状の第１蛍光体層と概略柱状の第２蛍光体層から構成し、第１蛍光体層は第２蛍光体層の蛍光体よりも小さい粒子径の蛍光体粒子から構成することにより、鮮鋭度に優れ、且つ、検出効率の高い放射線デジタル画像撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線デジタル画像撮影装置の一実施形態を示す図である。
【図２】従来例のＸ線デジタル画像撮影装置を示す図である。
【図３】他のＸ線デジタル画像撮影装置を示す図である。
【図４】更に他のＸ線デジタル画像撮影装置を示す図である。
【符号の説明】
１０１    第２蛍光体層
１０２    第１蛍光体層
１０３    蛍光体保護部材
１０４    基板
１０５    画素
１０６    Ｘ線
１１１    半導体検出素子
【図１】
0003565505.tif 000003
【図２】
0003565505.tif 000004
【図３】
0003565505.tif 000005
【図４】
0003565505.tif 000006