(57)【要約】【課題】生産性よく、かつ、ＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）に組み込まれたとき、ゲイン補正時と異なる温度においても温度Ｄｅｆｅｃｔの発生が少ないシンチレータパネルを提供すること。【解決手段】シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板とを積層してなるシンチレータパネル。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータ層が形成されている第１の基板と、
線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板と、
を積層してなることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項２】
前記第１の基板の弾性率は３ＧＰａ〜１０ＧＰａであり、前記第２の基板の弾性率は１０ＧＰａ以上であ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】
前記第１の基板はポリイミドを素材にして形成さ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４】
前記第２の基板はガラスまたはカーボンにて形成さ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５】
外周が耐湿性保護部材にて覆わ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６】
シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板と、を積層してなるシンチレータパネルと、
光電変換素子アレイと、
を有するフラットパネル型放射線ディテクタであり、
前記シンチレータパネルの前記第１の基板が、前記光電変換素子アレイに対向して配置されていることを特徴とするフラットパネル型放射線ディテクタ。
【請求項７】
前記シンチレータパネルの前記光電変換素子アレイに対向する面に沿った方向の線膨張係数は、前記光電変換素子アレイの前記シンチレータパネルに対向する面に沿った方向の線膨張係数の±６ｐｐｍ／℃の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載のフラットパネル型放射線ディテクタ。
【請求項８】
シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板とを積層してなるシンチレータパネルの製造方法であり、
前記第１の基板にシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、
シンチレータ層が形成された前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接合工程と、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
【請求項９】
前記接合工程における前記第１の基板と前記第２の基板との接合は、熱融着シートを用いてなされることを特徴とする請求項８に記載のシンチレータパネルの製造方法。
【請求項１０】
前記シンチレータ層形成工程は、帯状の基板材に連続してシンチレータ層を形成するものであり、前記接合工程に供される第１の基板は、前記シンチレータ層形成工程にてシンチレータ層が形成された帯状の基板から所定の大きさに切り出されたものであることを特徴とする請求項８に記載のシンチレータパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像情報をデジタル画像情報に変換するフラットパネル型放射線ディテクタに使用されるシンチレータパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線画像のような放射線画像撮影装置は、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−Ｘ線フィルムによる放射線画像撮影装置は、長い歴史の中で高感度化と高画質化が図られた結果、広く医療現場で用いられている。
【０００３】
近年では、フラットパネル型放射線ディテクタ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下ＦＰＤとも記す）等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出手段も登場しており、放射線による画像情報をデジタル情報に変換して電送を行い、各種の画像処理を行って診断を行うことが可能となっている。
【０００４】
ＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）は、放射線画像検出手段と光電変換手段とを有して構成される。
【０００５】
ＦＰＤにおける放射線画像検出手段としてはシンチレータパネルが使用される。シンチレータパネルは、被写体を通過した放射線を受けて、その放射線量に対応した強度で蛍光体層による蛍光を瞬時に発光するものであり、基板上に蛍光体層を形成して構成される。
【０００６】
また、光電変換手段としては、光電変換素子アレイが使用される。
【０００７】
図５は、従来の技術によるシンチレータパネルを有するＦＰＤの断面構成図である。
【０００８】
図示されるシンチレータパネル６０は、表面に反射金属層及び保護膜層を介して蛍光体（例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ）の結晶が形成されたシンチレータ層６４が形成された基板６１と、基板６１及びシンチレータ層６４を被覆し耐湿性保護部材として機能する耐湿保護膜６７を備えたものである。そして、図５に示すように、シンチレータパネル６０のシンチレータ層６４側を光電変換素子アレイ７０に密着させるように、緩衝部材３０で押圧され、電磁シールド用の前面板２０とともにハウジング１０で密封されている。
【０００９】
患者の被検部を透過したＸ線はＦＰＤの前面板２０側から入射し、シンチレータ層６４の蛍光体に光に変換される。蛍光体の光は等方的に発光するため、この発光を無駄にしないよう、反射金属層が光を光電変換素子アレイ側に反射させる働きをしている。Ｘ線画像情報に基づいてシンチレータ層６４から発光される光を光電変換素子アレイ７０で読み取り、画像情報を得る。
【００１０】
光電変換素子アレイ７０は液晶パネルの技術を活かし、一般にガラス基板上に、フォトダイオードと、それを順次読み出すためのＴＦＴを並べたＰｉｘｅｌをアレイ状に複数配列して形成される。これらフォトダイオードとＴＦＴからなるＰｉｘｅｌのそれぞれが対向するシンチレータパネルの蛍光体から発せられる光を光電変換し、デジタル情報として出力する。
【００１１】
ＦＰＤから出力される光電変換素子アレイの各Ｐｉｘｅｌからの出力値は、通常、白黒画像として表現され、診断に供される。
【００１２】
前述のように、シンチレータパネルは、基板６１に、反射金属層及び保護膜層介して蛍光体層を形成してシンチレータ層となして構成される。基板６１の素材として、アモルファスカーボンや、アルミまたはガラスが使用される（例えば特許文献１参照）。
【００１３】
また、シンチレータパネルをアモルファスカーボンや、アルミまたはガラス等の剛直な素材を基板として形成されたときは、ＦＰＤに組み込まれたとき、蒸着時に発生する基板の反りや変形の影響により光電変換素子アレイの受光面で均一な画質特性が得られないことがあり、その改善を目的として基板に高分子フィルムを使用する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【００１４】
また、シンチレータパネルは温度の影響を受け、環境温度変化によるシンチレータパネルの寸法変化により放射線画像の変形、固体検出器（シンチレータパネル）の破壊等の不具合が発生することがある。前述の特許文献１では、光導電層の基板とは反対の面側に光導電層よりも熱膨張係数の小さい変形抑制層を積層して環境温度変化による不具合を防止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−２０９２３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
Ｘ線は、一般にレンズ等による縮小投影系を適用することが困難なため、シンチレータパネルは、被検物、例えば医療診断用であれば人体の胸部、と同じ大きさである４３ｃｍ×４３ｃｍのサイズのものが使用される。
【００１７】
そして、人体の胸部に適合するシンチレータパネルから画像情報を得るために、光電変換素子アレイも、シンチレータパネルと同サイズの大きさ、例えば４３ｃｍ×４３ｃｍの大きさとなり、４３ｃｍ×４３ｃｍのサイズの縦横に１４０μｍ角程度のＰｉｘｅｌ、約３０００×３０００＝約９００万個のフォトダイオードと、ＴＦＴからなるＰｉｘｅｌを並べたアレイとなる。この約９００万個の、Ｐｉｘｅｌのそれぞれが、対向するシンチレータパネルのシンチレータ層から発せられる光を光電変換し、デジタル情報として出力する。
【００１８】
通常、シンチレータにおける蛍光体層の発光量は、面全体で一様ではなく部位によりばらつきがある。また、光電変換素子アレイにおける各Ｐｉｘｅｌ間においてもフォトダイオード光感度、ＴＦＴリーク電流、ノイズのばらつきがある。したがって、ＦＰＤの全面に一様の強度のＸ線を照射しても、光電変換素子アレイにおける各Ｐｉｘｅｌのそれぞれから出力される出力値は必ずしも一様にならず、ばらつきを生ずる。このような、ＦＰＤに一様の強度のＸ線線量が入射したときに、光電変換素子アレイの各Ｐｉｘｅｌから出力される出力値にばらつきを生ずることは、各Ｐｉｘｅｌからの出力値の大小により診断を行うには不都合である。このため、一様の強度のＸ線を入射させたときに、光電変換素子アレイの各Ｐｉｘｅｌから出力される出力値にばらつきを生じさせないように補正が施される。すなわち、一様のＸ線が入射されたときに、どのＰｉｘｅｌからも同じ出力値が得られるような補正係数を全Ｐｉｘｅｌのそれぞれに設定して、それぞれのＰｉｘｅｌに補正係数を適用して、どのＰｉｘｅｌからも同じ出力値が得られるようにする。これをゲイン補正と称し、ＦＰＤを実際に用いるときは必ず行われる作業である。
【００１９】
ＦＰＤ内の温度は通電により上昇し、通常、電源が投入された後に安定状態になるまでの温度上昇は２５℃〜３０℃に至る。もし、Ｘ線診断装置が設置されている診療室の温度を、ＦＰＤの動作保証温度（一般に、１５℃〜３０℃程度）と一定にしたとしても、ＦＰＤに通電した直後と、通電がなされて装置が定常温度まで上昇した後とでは、ＦＰＤ内の温度は約３０℃異なることになる。
【００２０】
ところで、ＦＰＤに組み込まれた光電変換素子アレイ７０とシンチレータパネル６０は、診断時の温度がゲイン補正時の温度から変化すると、それぞれは、温度の変化とともに寸法が変化する。この温度の変化による寸法が変化する量（以下、熱変形量とも記す）、は温度の変化量に比例しており、その割合は線膨張係数と称され、線膨張係数は物体により一定である。
【００２１】
図５にて示したように、ＦＰＤにおけるシンチレータパネル６０は緩衝部材３０にて光電変換素子アレイ７０に押し付けられているだけであり、ゲイン補正時の温度から温度が変化すると、それぞれの熱変形量が異なるときは、光電変換素子アレイ７０とシンチレータパネル６０との対向位置にずれを生じることがある。対向位置がゲイン補正を行った状態からずれると、光電変換素子アレイ７０からの適切な出力値が得られなくことがある。この、光電変換素子アレイ７０とシンチレータパネル６０との対向位置がずれる現象を、以下、画像ずれ、と称することにする。
【００２２】
例えば、対向する部位におけるシンチレータの蛍光体の発光量が小さく、補正係数大が適用されるＰｉｘｅｌ：Ａと、その隣に対向する部位における蛍光体の発光量が平均レベルで補正係数通常が適用されるＰｉｘｅｌ：Ｂと、があるとき、１Ｐｉｘｅｌ分の位置ずれを生じたときには、通常の補正係数で補正されるべき蛍光体にＰｉｘｅｌ：Ａの補正係数大が適用されて平均レベルより高い出力値が出力される。そして、Ｐｉｘｅｌ：Ｂからは補正係数大が適用されるべき蛍光体に補正係数通常が適用されて平均レベルより低い出力値が出力される。
【００２３】
ＦＰＤから出力されるＸ線画像情報に基づく出力値は、通常、白黒画像として表示され、高い出力値は白に、低い出力値は黒に表現される。したがって、一様なＸ線を照射しても、上記のずれが生じたときには、Ｐｉｘｅｌ：Ａの出力は白、Ｐｉｘｅｌ：Ｂの出力は黒となり、となり合ったＰｉｘｅｌが白黒のペアを形成することになる。このような画像異常は温度Ｄｅｆｅｃｔと呼ばれる。温度Ｄｅｆｅｃｔが発生する状態は、ゲイン補正が正しく機能していない状態にあることを意味し、正しい診断画像が得られず、誤診につながる恐れがある。
【００２４】
前述のように、光電変換素子アレイ７０は、通常、ガラスの基板上にフォトダイオードとＴＦＴから成るＰｉｘｅｌを複数並べて形成される。
【００２５】
一方、シンチレータパネルは、アモルファスカーボン、ガラスやアルミの基板、あるいは、高分子フィルム等の基板に蛍光体層を蒸着して形成される。
【００２６】
ＦＰＤ内の温度が変化すると、光電変換素子アレイ７０及びシンチレータパネル６０のそれぞれの基板は温度変化量に比例して寸法が変化する。そして、それぞれの基板の線膨張係数、より具体的には、対向する面に沿った方向（以下、面方向とも記す）におけるそれぞれの線膨張係数が異なるときには、温度変化による面向の寸法の変化量が異なるので、光電変換素子アレイ７０及びシンチレータパネル６０との対向位置に変化、すなわち対向位置のずれが生じることがある。この、対向する面に沿った方向における線膨張係数を、面方向の線膨張係数と記すことにする。
【００２７】
光電変換素子アレイ７０あるいはシンチレータパネル６０の、それぞれの面方向の線膨張係数は、それぞれの基板の線膨張係数に準拠し、それぞれの基板の線膨張係数に近い値となることが知られている。
【００２８】
シンチレータパネルが、例えば、アモルファスカーボン、ガラス、アルミなどの光電変換素子アレイ７０の基板と同じ素材の基板を用いて形成されているときは、ＦＰＤに組み込まれたとき、光電変換素子アレイとシンチレータパネルの、それぞれの面方向の線膨張係数はほぼ等しくなるので、それぞれの面方向の温度変化による寸法変化量はほぼ等しくなる。したがって、温度変化により発生する対向位置のずれは小さい。
【００２９】
しかし、アモルファスカーボン、ガラス、アルミなどの剛直な素材を基板にしたシンチレータパネルは、基板に反りや変形があると、ＦＰＤに組み込まれたとき光電変換素子アレイの受光面で均一な画質特性が得られないことがある。また、アモルファスカーボン、ガラス、アルミなどの素材を基板にしてシンチレータパネルを形成するとき、蛍光体層を蒸着する工程で反りや変形を発生しやすく、ＦＰＤに組み込みを可能なレベルの品質を得る歩留まりは良くなく、生産性はよくない。さらに、ガラスは、蒸着装置内で２００℃程度に温度を上げる際、割れる危険があること等の生産上の問題がある。
【００３０】
一方、シンチレータパネルが、ポリイミドなどの高分子材料の基板を用いて形成されているときは、基板の線膨張係数は光電変換素子アレイの基板であるガラスよりも大きいので、ＦＰＤに組み込まれたとき、温度変化に伴う面方向の熱膨張量が、光電変換素子アレイの面方向の熱膨張量より大きくなる。したがって、温度の変化により対向位置のずれを生じることがある。
【００３１】
前述した特許文献１に開示されているシンチレータパネルの温度変化による変形を抑制する技術は、シンチレータパネルの変形を抑制するものであり、ＦＰＤに組み込まれたときの、温度変化による発生する光電変換素子アレイとシンチレータパネルとの対向位置のずれの抑制、防止を図るものではない。
【００３２】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、生産性よく、かつ、ＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）に組み込まれたとき、ゲイン補正時と異なる温度においても温度Ｄｅｆｅｃｔの発生が少ないシンチレータパネルを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記課題は以下の手段により解決される。
【００３４】
１．シンチレータ層が形成されている第１の基板と、
線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板と、
を積層してなることを特徴とするシンチレータパネル。
【００３５】
２．前記第１の基板の弾性率は３ＧＰａ〜１０ＧＰａであり、前記第２の基板の弾性率は１０ＧＰａ以上であ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。
【００３６】
３．前記第１の基板はポリイミドを素材にして形成されてい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。
【００３７】
４．前記第２の基板はガラスまたはカーボンにて形成されてい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。
【００３８】
５．外周が耐湿性保護部材にて覆われてい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。
【００３９】
６．シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板と、を積層してなるシンチレータパネルと、
光電変換素子アレイと、
を有するフラットパネル型放射線ディテクタであり、
前記シンチレータパネルの前記第１の基板が、前記光電変換素子アレイに対向して配置されていることを特徴とするフラットパネル型放射線ディテクタ。
【００４０】
７．前記シンチレータパネルの前記光電変換素子アレイに対向する面に沿った方向の線膨張係数は、前記光電変換素子アレイの前記シンチレータパネルに対向する面に沿った方向の線膨張係数の±６ｐｐｍ／℃の範囲内であることを特徴とする前記６に記載のフラットパネル型放射線ディテクタ。
【００４１】
８．シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が前記第１の基板以上である第２の基板とを積層してなるシンチレータパネルの製造方法であり、
前記第１の基板にシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、
シンチレータ層が形成された前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接合工程と、
を有することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。
【００４２】
９．前記接合工程における前記第１の基板と前記第２の基板との接合は、熱融着シートを用いてなされることを特徴とする前記８に記載のシンチレータパネルの製造方法。
【００４３】
１０．前記シンチレータ層形成工程は、帯状の基板材に連続してシンチレータ層を形成するものであり、前記接合工程に供される第１の基板は、前記シンチレータ層形成工程にてシンチレータ層が形成された帯状の基板から所定の大きさに切り出されたものであることを特徴とする前記８に記載のシンチレータパネルの製造方法。
【発明の効果】
【００４４】
本発明より以下の効果が得られる。
【００４５】
シンチレータパネルを、シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が前記第１の基板より小さく、弾性率が第１の基板以上である第２の基板とを積層して構成することにより、シンチレータ層の形成を高い生産性で実施可能とするとともに、シンチレータパネルの面方向の線膨張係数を所望の範囲に設定することができる。
【００４６】
第１の基板の弾性率は３ＧＰａ〜１０ＧＰａ、第２の基板の弾性率を１０ＧＰａ以上とすることにより、シンチレータ層形成を高い生産性で実施するともに、シンチレータパネルの面方向の線膨張係数を第２の基板の線膨張係数に近似させることができる。
【００４７】
第１の基板をポリイミドとすることにより、シンチレータ層の形成を高い生産性で実施することができる。
【００４８】
第２の基板をガラスまたはカーボンにて形成することにより、シンチレータパネルの面方向の線膨張係数を、通常、ガラス基板上に好ましく形成されている光電変換素子アレイの面方向の線膨張係数に近似させることができる。また、シンチレータパネルの剛性を向上し、変形しにくく、取り扱いを容易なものにできる。
【００４９】
シンチレータパネルの外周を耐湿性保護部材にて覆うことにより、シンチレータパネル内部への水分の滲入を防止し、水分によるシンチレータ層の変質を防止することができる。
【００５０】
シンチレータ層が形成されている第１の基板と、線膨張係数が第１の基板より小さく、弾性率が第１の基板以上である第２の基板と、を積層してシンチレータパネルと、光電変換素子アレイとを有するＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）であり、シンチレータパネルの第１の基板を光電変換素子アレイに対向して配置することにより、温度変化による画像ずれの少ないＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）を提供することができる。
【００５１】
シンチレータパネルの面に沿った方向の線膨張係数を、対向する光電変換素子アレイの面に沿った方向の線膨張係数の±６ｐｐｍ／℃以内とすることにより、人体診断に適した４３ｃｍ×４３ｃｍ角程度の大きさのＦＰＤにおける温度変化による画像ずれを、実用上支障ない範囲に抑制することができる。
【００５２】
第１の基板にシンチレータ層を形成させるシンチレータ層形成工程と、シンチレータ層が形成された第１の基板と第２の基板とを接合する接合工程とを有することにより、シンチレータ層形成工程にて第１の基板に部分的にシンチレータ層の不良が生じても、接合工程には不良部分のみを切除した第１の基板を供して生産することが可能であり、生産の歩留まりを上げることができる。
【００５３】
第１の基板と第２の基板とを熱融着シートを用いて接合することにより、第１の基板と第２の基板との積層を、周囲温度の影響を受けることが少ない、安定、確実なものにできる。
【００５４】
シンチレータ層形成工程が帯状の基板材に連続してシンチレータ層を形成し、接合行程に供される第１の基板を、シンチレータ層形成工程にてシンチレータ層が形成された帯状の基板から所定の大きさに切り出されたものとすることにより、シンチレータ層の形成時、あるいは形成後に、異物が基板に付着した場合、異物付着部分を切除し、残った部分を所定の大きさに切り取って使用することができるので、シンチレータ層形成工程全体の歩留まりを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるシンチレータパネル６０の断面構成図である。
【図２】シンチレータパネル６０を組み込んだＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）の断面構成図である。
【図３】シンチレータパネル６０の製造工程を説明する断面構成図である。
【図４】ＦＰＤにおけるシンチレータパネルの面方向の線膨張係数と光電変換素子アレイの面方向の線膨張係数との差と、温度変化に伴う温度Ｄｅｆｅｃｔの発生状況を表す図である。
【図５】従来のＦＰＤの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１は、本発明の実施形態の一例であるシンチレータパネルを説明する図である。
【００５７】
図示されるシンチレータパネル６０は、片側の面にシンチレータ層６４が形成された第１の基板６１と、第１の基板６１におけるシンチレータ層６４が形成された面とは異なる面に熱融着シート６６を介して積層された第２の基板６５と、第１の基板６１及び第２の基板６５の外周を被覆し、耐湿性保護部材として機能する耐湿保護膜６７を有する。
【００５８】
第１の基板６１には、弾性率が３ＧＰａ〜１０ＧＰａの素材が好ましく選択される。本実施の形態においては、ポリイミド板が選択されている。
【００５９】
第２の基板６５には、線膨張係数が第１の基板より小さく、弾性率が第１の基板以上、好ましくは１０ＧＰａ〜３００ＧＰａ、より好ましくは１０ＧＰａ〜２００ＧＰａである素材が選択される。本実施の形態においては、無アルカリガラスが選択されている。
【００６０】
シンチレータパネル６０は、第２の基板６５側から放射線を照射されると、その照射量に対応した強度の蛍光をシンチレータ層６４にて発光する。
【００６１】
シンチレータパネル６０の詳細な構造、及びその製造方法は後述される。
【００６２】
図２は、本発明のシンチレータパネルを組み込んだＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）の断面構成図である。
【００６３】
図示される１はＦＰＤであり、シンチレータパネル６０は、ＡＢＳ樹脂からなるハウジング１０の中に、その第１の基板６１を光電変換素子アレイ７０に対向して配置される。２０は前面板であり、３０は緩衝部材である。前面板２０により不要な電磁波がシールドされる。緩衝部材３０はシンチレータパネル６０への衝撃を緩和するとともに、シンチレータパネル６０を光電変換素子アレイ７０に押圧して、シンチレータ層６４を光電変換素子アレイ７０に密着させる。
【００６４】
ＦＰＤ１は、前面板２０側から放射線を照射されると、シンチレータパネル６０はその照射量に対応した強度の蛍光をシンチレータ層６４にて発光し、光電変換素子アレイ７０はその発光を読み取り、画像情報信号を出力する。画像情報信号は不図示の画像信号処理手段にて処理され、診断に供される。
【００６５】
次に、シンチレータパネル６０の製造方法及び詳細な構造を説明する。
【００６６】
図３は、シンチレータパネル６０の製造工程を説明する断面構成図である。
【００６７】
本実施の形態のシンチレータパネル６０の製造方法は、第１の基板６１にシンチレータ層を形成させるシンチレータ層形成工程と、シンチレータ層が形成された第１の基板６１と第２の基板６５とを接合する接合工程とを有する。
【００６８】
図３（ａ）は第１の基板６１の詳細を説明する図である。
【００６９】
第１の基板６１には、弾性率が３ＧＰａ〜１０ＧＰａの素材が好ましく選択される。本実施の形態においては、１２５μｍ厚さのポリイミド板が選択されている。ポリイミドの弾性率は３ＧＰａ〜７ＧＰａであり、線膨張係数は１６．０ｐｐｍ／℃である。ポリイミドはＸ線透過が大きいという利点があり、シンチレータ層を形成する基板の素材として好ましい。
【００７０】
６２は反射金属層である。ポリイミド基板は、蛍光体から発する光を反射できないので、蛍光体から発する光を反射させるための反射膜として、ポリイミド基板の上にＡｇ膜を９０ｎｍスパッタ成膜したものを用いる。前述のように第１の基板６１の素材として弾性率が３ＧＰａ〜１０ＧＰａである素材を選択すると、やわらかいため、第１の基板６１の素材を巻芯に巻き取ったロール状態で取り扱うことができる。したがって、第１の巻芯に巻き取られた長尺の帯状の素材、例えばポリイミド板の一端を第２の巻芯に巻き取りながらＡｇ膜をスパッタする、いわゆるｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ方式による生産性の高い生産形態を適用することができる。このため、枚葉の基板に１枚ずつ蒸着加工する生産方法と比較して、反射金属層６２をスパッタするコストを安くすることができる。また、Ａｇ膜と第１の基板６１の密着性を高めるためにＡｇ膜の下に、例えばＣｒ膜等で、密着層を形成してもよい。
【００７１】
６３は保護膜層である。本実施の形態における保護膜層６３は、３μｍのポリエステル膜であり、以下処方の塗布液を塗布法により第１の基板に塗布して形成する。
【００７２】
塗布液処方
バイロン６３０（東洋紡社製：高分子ポリエステル樹脂）      ３００質量部
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）                              ２００質量部
トルエン                                                  ４００質量部
上記処方を混合し、ビーズミルにて１５時間分散し、塗布液を得る。この塗布液を、第１の基板の反射金属層６２の上面に、乾燥膜厚が３μｍになるようにバーコーターで塗布した後、１００℃で８時間乾燥することで透明な絶縁膜層である保護膜層６３が形成される。
【００７３】
本実施の形態における第１の基板に、弾性率が３ＧＰａ〜１０ＧＰａである素材を使用するとき、長尺の帯状の第１の基板材を、第１の巻芯から第２の巻芯に巻き取りながら加工を行う、いわゆる、ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ方式による塗布が可能である。
【００７４】
次に、シンチレータ層形成工程にて、第１の基板上に蛍光層を形成する。本実施の形態におけるシンチレータ層形成は、第１の基板上に蛍光体であるＣｓＩ：Ｔｌを蒸着法で成膜する。
【００７５】
まず、チャンバー内部のボートに蛍光体原料ＣｓＩとＴｌを、例えば１：０．０３ｍｏｌ％の比率で充填する。次に、チャンバー内部を一旦排気したのち、Ａｒガスを導入して、内部を０．５Ｐａの真空度にする。そして、チャンバー内部に載置した第１の基板材を２００℃程度で加熱するとともに、回転させつつ、ボートを７１０℃程度まで加熱し、ＣｓＩとＴｌとを蒸発させる。これにより、第１の基板材の上に直径数μｍ、厚さ６００μｍのＣｓＩ：ＴＩの柱状結晶層（シンチレータ層）が形成される。
【００７６】
なお、ＣｓＩ：Ｔｌの発する光の波長は、５５０ｎｍを中心に４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。光電変換素子アレイ７０の受光素子としてアモルファスＳｉでフォトダイオードを形成するとき、アモルファスＳｉの吸収波長の中心は５５０ｎｍであるので、シンチレータ層にＣｓＩ：Ｔｌを用いることは、受光中心と発光中心が一致するので好ましい。光電変換素子に別の材料を用いた場合は、ＣｓＩ：Ｔｌでなく別の材料を用いればよい。
【００７７】
図３（ｂ）は、第１の基板６１上に蛍光体であるＣｓＩ：Ｔｌの層（シンチレータ層）が形成された状態を示す図である。図示される６４が蛍光体ＣｓＩ：Ｔｌの層、すなわちシンチレータ層である。
【００７８】
本実施の形態におけるシンチレータパネル６０は第１の基板６１に、弾性率が３〜１０ＧＰａの素材を使用するとき、チャンバー内部にて長尺の帯状の第１の基材を第１の巻芯から第２の巻芯に巻き取りながらＣｓＩ：Ｔｌの蒸着を行う、いわゆる、ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ方式によるシンチレータ層の形成が可能となる。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、第１の基板６１にポリイミド材を使用しているので、第１の基板材への反射金属層の蒸着、保護膜の塗布、さらには、ＣｓＩ：ＴＩのシンチレータ層の形成まで、ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ方式により高い生産性の製造を行うことが可能になる。
【００８０】
長尺の帯状の第１の基材に、ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ方式にて連続して使用してシンチレータ層の形成を行った場合には、シンチレータ層が形成された長尺の帯状の第１の基材から、所定のサイズに切り取って第１の基板６１とする。
【００８１】
シンチレータ層の形成時、あるいは形成後に、異物が基板に付着することがあるが、その部分を切除し、残った部分を所定のサイズに切り取って第１の基板６１とすることができる。したがって、枚葉の素材にシンチレータ層を形成し、異物が基板に付着したときには基板全体を廃棄しなければならないガラスやカーボンを素材とする場合と比較して、シンチレータ層形成工程全体の歩留まりを上げることができる。
【００８２】
図３（ｃ）は第２の基板６５を説明する図である。第２の基板６５の素材には、線膨張率が第１の基板６１より小さく、弾性率が第１の基板６１以上、好ましくは１０ＧＰａ〜３００ＧＰａ、より好ましくは１０ＧＰａ〜２００ＧＰａであるものが選択される。本実施の形態においては、第２の基板６５の素材として、０．５ｍｍ厚の、液晶工程製造に用いられる無アルカリガラスが選択されている。無アルカリガラスの弾性率は４５ＧＰａであり、線膨張係数は３．８ｐｐｍ／℃である。
【００８３】
６６は熱融着シートで、例えばポリスチレン系感熱接着剤のような感熱接着剤を基材の表裏面に塗布したシート材であり、５０μｍ厚のものを第２の基板６５に貼り付ける。
【００８４】
その後、接合工程にて図３（ｂ）に示すシンチレータ層が形成された第１の基板６１と第２の基板６５とを貼り付け、積層する。
【００８５】
接合工程にては、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、第２の基板６５に貼り付けた熱融着シート６６の上面に、第１の基板６１のシンチレータ層形成が形成されていない面を当接させて載置し、加圧板ＰＢを、第１の基板６１に形成されたシンチレータ層６４の上面に載置して加圧して、１００℃の環境中に１０分間保持する。
【００８６】
１００℃の環境中に１０分間保持されることにより熱融着シート６６の感熱接着剤は溶融する。その後、常温環境にて熱融着シート６６の感熱接着剤を固化させ、第１の基板６１と第２の基板６５とを固着、接合する。
【００８７】
熱融着シート６６を用いて、第１の基板６１と第２の基板６５とを接合することにより、シンチレータパネル、あるいはシンチレータパネルを組み込んだＦＰＤが高温になった場合でも、接合は安定に保たれ、はがれる危険がない。また、ＦＰＤに組み込まれた後、電気系のスクリーニングのために高温、例えば、８０℃くらいの温度環境下で通電することが行われるが、その場合でも熱融着シートは接着温度である１００℃まで安定であるため、熱融着シートを用いているときは安定な接合状態を保つことができる。
【００８８】
また、前述のシンチレータ層形成工程において、ＣｓＩ：Ｔｌ結晶の異常成長や、異物の付着によりシンチレータ層６４の上面に凸部が発生することがある。シンチレータ層の上面の凸部は、ＦＰＤに組み込んだときに対向する光電変換素子アレイを傷つけて、光電変換素子アレイの出力値の直線性を悪化させる欠陥を生じることがある。前述の接合工程において加圧板ＰＢにて加圧することにより、シンチレータ層の凸部を平坦にすることができ、光電変換素子アレイの出力値の直線性を悪化させる欠陥を防止できる。
【００８９】
なお、接合工程における加熱を、本実施例では大気圧のもとで行っているが、大気圧よりやや低い圧力環境のもとで行ってもよい。
【００９０】
このようにして、図３（ｅ）に示すようなシンチレータプレート構造が形成される。
【００９１】
ところで、ＣｓＩ：Ｔｌは潮解性があるので、外部水分から保護する必要があり、保護膜で被覆することが必要である。
【００９２】
図３（ｆ）は、図３（ｅ）に示した、シンチレータプレート構造を保護膜で被覆してなるシンチレータパネル６０を示す図である。図示される６７は外部水分から保護する耐湿性保護部材として機能する耐湿保護膜である。耐湿保護膜６７は、合計約５０μｍの厚さとなるＰＥＴ層２０μｍ：アルミナ蒸着層０．２μｍ：ポリプロピレン層３０μｍの三層構造からなる、水分の透過を遮断できる積層フィルムを使用して、外部保護膜形成工程にて形成される。外部保護膜形成工程にては、三層構造からなる積層フィルムにてシンチレータプレート構造をくるみ、積層フィルムの端部を熱圧着して接着して、積層フィルムにてシンチレータプレート構造の外周を被覆、密封して、シンチレータパネル６０が完成される。耐湿保護膜６７にて内部を密封、被覆されたたシンチレータパネル６０は、外部水分の影響を受けない。なお、本実施の形態では、第２の基板６５の背面（第１の基板６１の対向側と反対側の面）には何も有していないが、例えば吸湿剤を貼り付けて、耐湿保護膜６７の中に水分が浸入したとしても、この吸湿剤で吸湿することにより、シンチレータパネル全体の耐湿性をさらに向上することもできる。
【００９３】
このようにして、本発明の実施形態であるシンチレータパネル６０が形成される。
【００９４】
そして、前面板２０、緩衝部材３０とともに、ＡＢＳ樹脂からなるハウジング１０の中に、シンチレータパネル６０を、その第１の基板６１を光電変換素子アレイ７０に対向して配置して、図２に示したＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）が形成される。
【００９５】
なお、本実施の形態のＦＰＤにおいては、外部水分の影響を避けるために、シンチレータパネル６０の外周を耐湿保護膜６７にて被覆しているが、図３（ｅ）に示したシンチレータプレート構造を光電変換素子アレイ７０に対向させて配置し、その両者の外周を耐湿保護膜により被覆するように構成しても良い。
【００９６】
本発明のシンチレータパネルは、シンチレータ層を形成する第１の基板６１に弾性率の低い素材を用い、線膨張係数が第１の基板６１より小さく、弾性率が第１の基板６１以上である第２の基板６５を積層して形成される。このような構成により、第１の基板６１へのシンチレータ層形成を高い生産性にて実行可能とするとともに、第２の基板６５の適切な選定により、面方向の線膨張係数を、ＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）に組み込まれたときに位置ずれを発生させない好ましい範囲に設定することができる。また、シンチレータパネルの剛性を向上し、変形しにくく、取り扱いを容易なものとできる。
【００９７】
前述したように、ＦＰＤに組み込まれたシンチレータパネル６０と光電変換素子アレイ７０との対向位置関係が、温度変化によりゲイン補正時よりずれると、ＦＰＤからの出力に温度Ｄｅｆｅｃｔを発生させる。
【００９８】
温度Ｄｅｆｅｃｔを発生させないためには、位置ずれは、Ｐｉｘｅｌのサイズのほぼ半分（５０％）以下とすることが望ましいとされている。そのためには、シンチレータパネル６０の面方向の線膨張係数と光電変換素子アレイ７０の面方向の線膨張係数とを近似させる、すなわち、シンチレータパネル６０と光電変換素子アレイ７０の面方向の線膨張係数の差を小さくすればよい。
【００９９】
人体の診断に使用される４３ｃｍ×４３ｃｍ角のＦＰＤにおいては、シンチレータパネルと光電変換素子アレイのそれぞれの面方向の線膨張係数との差を、６ｐｐｍ／℃以下、すなわち±６ｐｐｍ／℃の範囲内とすると、温度Ｄｅｆｅｃｔの発生を実用上支障のない範囲に抑制できる。
【０１００】
前述のように、人体の診断に使用されるＦＰＤのサイズを４３ｃｍ×４３ｃｍ角としたとき、光電変換素子アレイ７０は、４３ｃｍ×４３ｃｍのサイズの縦横に１４０μｍ角程度のサイズのフォトダイオードと、ＴＦＴからなるＰｉｘｅｌを、約３０００×３０００＝約９００万個の並べたものとなる。
【０１０１】
このＦＰＤにおけるシンチレータパネルの面方向の線膨張係数と光電変換素子アレイの面方向の線膨張係数との差が、６ｐｐｍ／℃であるとき、３０℃の温度変化により発生する位置ずれの量は、４３ｃｍ×４３ｃｍのサイズの周辺部において、４３ｃｍ（辺の長さ）×６ｐｐｍ／℃（線膨張係数差）×３０℃（温度差）＝７７．４μｍとなる。これはＰｉｘｅｌサイズ１４０μｍの５５％となる。
【０１０２】
４３ｃｍ×４３ｃｍ角のＦＰＤの周辺部において、シンチレータパネルと光電変換素子アレイとの位置ずれの量が７７．４μｍ（Ｐｉｘｅｌサイズの５５％）であるときは、実用上の問題は発生しない。すなわち、シンチレータパネルと光電変換素子アレイとのそれぞれの面方向の線膨張係数との差が６ｐｐｍ／℃以下であれば、温度Ｄｅｆｅｃｔは実用上の問題はないレベルにあることを以下のように確認した。
【０１０３】
シンチレータパネルの面方向の線膨張係数と、光電変換素子アレイとの面方向の線膨張係数との差が異なる組み合わせのＦＰＤ（サイズ４３ｃｍ×４３ｃｍ）を６種類作製し、ＦＰＤ（Ａ）、ＦＰＤ（Ｂ）、ＦＰＤ（Ｃ）、ＦＰＤ（Ｄ）、ＦＰＤ（Ｅ）、ＦＰＤ（Ｆ）とした。
【０１０４】
なお、ＦＰＤ（Ａ）〜ＦＰＤ（Ｆ）における光電変換素子アレイは、いずれも無アルカリガラスを基板として形成したもので、その面方向の線膨張係数は３ｐｐｍ／℃である。
【０１０５】
ＦＰＤ（Ａ）は、シンチレータパネルの第１の基板にガラスを用い、第２の基板は用いていない。その面方向の線膨張係数は、５．４ｐｐｍ／℃であった。したがって、光電変換素子アレイの線膨張係数との差は２．４ｐｐｍ／℃である。
【０１０６】
なお、ＦＰＤ（Ａ）に組み込まれたシンチレータパネルの面方向の線膨張係数は、組み込む前のシンチレータパネルをいくつかの異なる温度に加熱して、それぞれの温度におけるシンチレータパネルの面方向の寸法（たて、よこの寸法）を３次元測定装置にて測定し、温度と、温度に対応するシンチレータパネルの寸法と、から算出して求めたものである。他のＦＰＤ（Ｂ）〜ＦＰＤ（Ｆ）に組み込まれたシンチレータパネルの面方向の線膨張係数も同様の方式にて求めたものである。
【０１０７】
ＦＰＤ（Ｂ）は、前述した本実施の形態のシンチレータパネル６０を組み込んだものである。本実施の形態のシンチレータパネル６０の面方向の線膨張係数は、８．４ｐｐｍ／℃であり、光電変換素子アレイの線膨張係数との差は５．４ｐｐｍ／℃である。
【０１０８】
ＦＰＤ（Ｃ）〜（Ｅ）は、それぞれのシンチレータパネルの面方向の線膨張係数が、９．０ｐｐｍ／℃、１２．６ｐｐｍ／℃、１４．５ｐｐｍ／℃、になるように、第１の基板は、ポリイミド、液晶ポリマー（ベクスターＯＣ）から、第２の基板の素材は、市販品のＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ガラスから適宜選定し、組み合わせて作製した。光電変換素子アレイの線膨張係数との差はそれぞれ、６．０ｐｐｍ／℃、９．６ｐｐｍ／℃、１１．５ｐｐｍ／℃である。
【０１０９】
ＦＰＤ（Ｆ）は、シンチレータパネルの第１の基板に線膨張率１６．０ｐｐｍ／℃のポリイミドを使用し、第２の基板を使用していない。その面方向の線膨張係数は、第１の基板のポリイミドの線膨張係数に準拠した１６．０ｐｐｍ／℃であった。したがって、光電変換素子アレイの線膨張係数との差は１３．０ｐｐｍ／℃となる。
【０１１０】
そして、作製したＦＰＤ（Ａ）〜ＦＰＤ（Ｂ）を、温度２５℃にて、各ＦＰＤにおける光電変換素子アレイの各ｐｉｘｅｌからの出力値が等しくなり、４３ｃｍ×４３ｃｍ角の範囲内のＤｅｆｅｃｔ数が０となるようにゲイン補正を行った。
【０１１１】
次いで、ＦＰＤ（Ａ）〜ＦＰＤ（Ｂ）を通電して内部の温度を５５℃まで上昇させ、その温度における４３ｃｍ×４３ｃｍ角の範囲内の温度Ｄｅｆｅｃｔの発生数を確認した。
【０１１２】
内部の温度が５５℃のときの、温度Ｄｅｆｅｃｔの発生数は以下であった。
【０１１３】
ＦＰＤ（Ａ）：      １個
ＦＰＤ（Ｂ）：      １個
ＦＰＤ（Ｃ）：    ２０個
ＦＰＤ（Ｄ）：  １１０個
ＦＰＤ（Ｅ）：  ７６０個
ＦＰＤ（Ｆ）：１８６０個
図４は４３ｃｍ×４３ｃｍ角のＦＰＤにおけるシンチレータパネルの面方向の線膨張係数と、光電変換素子アレイとの面方向の線膨張係数との差を横軸にし、ＦＰＤの温度をゲイン補正を行った温度である２５℃から５５℃まで、すなわち３０℃変化させたときに、４３ｃｍ×４３ｃｍ角（９００万画素）内に発生した温度Ｄｅｆｅｃｔの数を縦軸とした座標上に、打点した図である。図４に示す点（Ａ）〜（Ｆ）はＦＰＤ（Ａ）〜（Ｆ）に対応する。
【０１１４】
図４に示すように、横軸に示されるシンチレータパネルの線膨張係数と光電変換素子アレイの線膨張係数との差が大きくなるにつれて３０℃の温度変化により発生する温度Ｄｅｆｅｃｔの発生数は増加する。
【０１１５】
ＦＰＤ（Ａ）、（Ｂ）では、温度Ｄｅｆｅｃｔの数はそれぞれ１個であり、ＦＰＤ（Ｃ）は、温度Ｄｅｆｅｃｔの数が２０個となっている。４３ｃｍ×４３ｃｍ角のＦＰＤにおける９００万画素中に発生した温度Ｄｅｆｅｃｔの数が２０個以下であれば、実用上問題のないレベルであることが別途確認されている。すなわち、シンチレータパネルの面方向の線膨張係数と、光電変換素子アレイとの面方向の線膨張係数との差が、ＦＰＤ（Ｃ）における６．０ｐｐｍ／℃以下であれば、実用上の問題はないといえる。
【０１１６】
一方、ＦＰＤ（Ｄ）、（Ｅ）では、温度Ｄｅｆｅｃｔの数はそれぞれ、１１０個、７６０個であり、診断に支障をきたす懸念のあるレベルであった。また、第１の基板のみで、第２の基板を有しないＦＰＤ（Ｆ）では、温度Ｄｅｆｅｃｔの数は１８６０個であった。温度Ｄｅｆｅｃｔの数１８６０個は、診断に支障をきたす可能性が大きいレベルである。
【０１１７】
このように、第１の基板と、第２の基板の材質を適切に選定することにより、シンチレータパネルの面方向の線膨張係数を所望の値とすることができ、ＦＰＤ（フラットパネル型放射線ディテクタ）に組み込まれたときに、ゲイン補正を行った温度から３０℃の温度変化があっても、温度Ｄｅｆｅｃｔを発生させない線膨張係数に設定することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  ＦＰＤ
１０  ハウジング
２０  前面板
３０  緩衝部材
６０  シンチレータパネル
６１  第１の基板
６２  反射金属層
６３  保護膜層
６４  シンチレータ層
６５  第２の基板
６６  熱融着シート
６７  耐湿保護膜
７０  光電変換素子アレイ
【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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