(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスカーボンにより形成されている基板と
前記基板の放射線入射面と反対の表面上に堆積された柱状結晶からなるシンチレータと、
前記シンチレータを被覆し、前記シンチレータから出力される光画像を透過するとともに、前記基板の表面全体を被覆している保護膜とを備えることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項２】
前記基板と前記シンチレータとの間に光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータパネル。
【請求項３】
前記光反射膜は、金属膜であることを特徴とする請求項２記載のシンチレータパネル。
【請求項４】
前記光反射膜は、前記シンチレータの屈折率よりも低い屈折率を有する光透過性薄膜であることを特徴とする請求項２記載のシンチレータパネル。
【請求項５】
前記光透過性薄膜は、ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＮａＣｌ，ＫＢｒ，ＫＣｌ及びＡｇＣｌからなる群の中の物質を含む材料からなる膜であることを特徴とする請求項４記載のシンチレータパネル。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のシンチレータパネルの前記シンチレータに対向して撮像素子を配置したことを特徴とする放射線イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、医療用のＸ線撮影等に用いられる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ものである。
背景技術
医療、工業用のＸ線撮影では、従来、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、放射線検出器による２次元の放射線による画素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。
従来、代表的な放射線検出器として、アルミニウム、ガラス、溶融石英等の基板上にシンチレータを形成したシンチレータパネルと撮像素子とを貼り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、基板側から入射する放射線をシンチレータで光に変換して撮像素子で検出している（特公平７−２１５６０号公報参照）。
ところで医療用、特に歯科検査用の放射線検出器においては、低エネルギーのＸ線が用いられることから、アルミニウム基板を用いた場合には、基板により吸収されるＸ線成分が少なからず存在していた。従って、低エネルギーのＸ線が用いられる放射線検出器においては、シンチレータパネルの基板を放射線透過率の高いものとすることが望まれる。
この発明は、シンチレータパネルの基板を放射線透過率の高いのもとすることにより光出力を増大させたシンチレータパネルを提供すること及び光出力を増大させたシンチレータパネルを用いた放射線イメージセンサを提供することを目的とする。
発明の開示
この発明のシンチレータパネルは、炭素を主成分とする基板と、前記基板上に堆積したシンチレータと、前記シンチレータを被覆する保護膜とを備えたことを特徴とする。
このシンチレータパネルによれば、炭素を主成分とする基板は放射線透過率が高いことから、基板により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
この発明の放射線イメージセンサは、炭素を主成分とする基板と、前記基板上に堆積したシンチレータと、前記シンチレータを被覆する保護膜とを備えたシンチレータパネルの前記シンチレータに対向して撮像素子を配置したことを特徴とする。
この放射線イメージセンサによれば、シンチレータパネルが放射線透過率が高い炭素を主成分とする基板を有することから撮像素子に到達する光量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
図２は、第１の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
図３Ａは、第１の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
図３Ｂは、第１の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
図３Ｃは、第１の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
図３Ｄは、第１の実施の形態にかかるシンチレータパネルの製造工程を示す図である。
図４は、第２の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
図５は、第２の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
図６は、第３の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
図７は、第３の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
図８は、第４の実施の形態にかかるシンチレータパネルの断面図である。
図９は、第４の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
図１０は、第１の実施の形態〜第４の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図１、図２、図３Ａ〜図３Ｄを参照して、この発明の第１の実施の形態の説明を行う。図１はシンチレータパネル１の断面図であり、図２は放射線イメージセンサ２の断面図である。
図１に示すように、シンチレータパネル１のアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）（グラッシーカーボン又はガラス状カーボン）製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、光反射膜としてのＡｌ膜１２が形成されている。このＡｌ膜１２の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成されている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
また、放射線イメージセンサ２は、図２に示すように、シンチレータパネル１のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
次に、図３Ａ〜図３Ｄを参照して、シンチレータパネル１の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（♯８００）を用いてサンドブラスト処理を施す。このサンドブラスト処理により基板１０の表面に細かい凹凸を形成する（図３Ａ参照）。
次に、基板１０の一方の表面に光反射膜としてのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する（図３Ｂ参照）。次に、Ａｌ膜１２の表面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する（図３Ｃ参照）。
このシンチレータ１４を形成する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、これを防止するためにＣＶＤ法によりポリパラキシリレン膜１６を形成する。即ち、シンチレータ１４が形成された基板１０をＣＶＤ装置に入れ、ポリパラキシリレン膜１６を１０μｍの厚さで成膜する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される（図３Ｄ参照）。なお、基板１０の表面には、サンドブラスト処理により細かい凹凸が形成されていることからポリパラキシリレン膜１６と基板１０との密着性を向上させることができポリパラキシリレン膜１６の剥がれを防止することができる。
また、放射線イメージセンサ２は、完成したシンチレータパネル１のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図２参照）。
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ２によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、光反射膜としてのＡｌ膜１２が設けられていることから撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
なお、図１０は、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶ、５０ＫＶ、６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を放射線イメージセンサ２により検出した場合の放射線イメージセンサ２の出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示すものである。即ち、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２６０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２３０％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２２０％に増加している。
次に、この発明の第２の実施の形態の説明を行う。なお、第１の実施の形態のシンチレータパネル１、放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
図４はシンチレータパネル３の断面図であり、図５は放射線イメージセンサ４の断面図である。図４に示すように、シンチレータパネル３のａ−Ｃ製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、反射膜としてのＡｌ膜１２が形成されている。また、Ａｌ膜１２上に低屈折率材として、即ちシンチレータ１４よりも低い屈折率（屈折率＝１．３）を有するＬｉＦ膜（光透過性薄膜）２２が形成されている。更にＬｉＦ膜２２の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成されている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩ（屈折率＝１．８）が用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
また、放射線イメージセンサ４は、図５に示すように、シンチレータパネル３のシンチレータ１４側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
次に、シンチレータパネル３の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（♯８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。
次に、基板１０の一方の表面に反射膜としてのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成し、Ａｌ膜１２上に低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する。次に、ＬｉＦ膜２２の表面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
また、放射線イメージセンサ４は、完成したシンチレータパネル３のシンチレータ１４の先端部に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図５参照）。
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、反射膜としてのＡｌ膜１２及び低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を設けているため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は３００％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は２７０％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は２６０％に増加している。
次に、この発明の第３の実施の形態の説明を行う。なお、第１の実施の形態のシンチレータパネル１、放射線イメージセンサ２及び第２の実施の形態のシンチレータパネル３、放射線イメージセンサ４の構成と同一の構成には、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
図６はシンチレータパネル５の断面図であり、図７は放射線イメージセンサ６の断面図である。図６に示すように、シンチレータパネル５のａ−Ｃ製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、低屈折率材としてのＬｉＦ膜（光透過性薄膜）２２が形成されている。更にＬｉＦ膜２２の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成されている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
また、放射線イメージセンサ６は、図７に示すように、シンチレータパネル５のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
次に、シンチレータパネル５の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（♯８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。
次に、基板１０の一方の表面に低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する。次に、ＬｉＦ膜２２の表面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
また、放射線イメージセンサ６は、完成したシンチレータパネル５のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図７参照）。
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ６によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を設けているためシンチレータ１４とＬｉＦ膜２２との境界面において全反射条件を満たす光を出力側に反射するため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は２２０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は２００％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は１９０％に増加している。
次に、この発明の第４の実施の形態の説明を行う。なお、第１の実施の形態のシンチレータパネル１及び放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
図８はシンチレータパネル７の断面図であり、図９は放射線イメージセンサ８の断面図である。図８に示すように、シンチレータパネル７のａ−Ｃ製の基板１０の一方の表面及び側面はサンドブラスト処理がなされており、他方の表面は鏡面処理がなされている。
この他方の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成されている。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
また、放射線イメージセンサ８は、図９に示すように、シンチレータパネル８のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
次に、シンチレータパネル７の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０の一方の表面及び側面に対してガラスビーズ（♯８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。また、基板１０の他方の表面に対して鏡面処理を施す。
次に、基板１０の他方の表面にＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
また、放射線イメージセンサ８は、完成したシンチレータパネル７のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図９参照）。
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ８によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができるため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサ８により検出された画像を鮮明なものとすることができる。
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１５０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１３５％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１３０％に増加している。
なお、上述の実施の形態においては、ａ−Ｃ製の基板を用いているがグラファイト製の基板を用いるようにしても良い。グラファイト製の基板は、ａ−Ｃ製の基板と同様に放射線透過率が高いことからａ−Ｃ製の基板を用いた場合と同様にシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
また、上述の実施の形態においては、光透過性薄膜として、ＬｉＦ膜を用いているが、ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＮａＣｌ，ＫＢｒ，ＫＣｌ及びＡｇＣｌからなる群の中の物質を含む材料からなる膜としても良い。
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１４としてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられているが、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等を用いてもよい。
また、上述の実施の形態における、ポリパラキシリレンには、ポリパラキシリレンの他、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を含む。
この発明のシンチレータパネルによれば、炭素を主成分とする基板は放射線透過率が高いことから、基板により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
また、この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータパネルが放射線透過率が高い炭素を主成分とする基板を有することから撮像素子に到達する光量を増加させることができる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明のシンチレータパネル及び放射線イメージセンサは、医療用のＸ線撮影等に用いるのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
0003566926.tif 000007
【図４】
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【図５】
0003566926.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003566926.tif 000012
【図９】
0003566926.tif 000013
【図１０】
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