(57)【要約】【課題】非シンチレータ層をセンサーへの導光路として活用し、光をシンチレータ層に再侵入させることなく、非シンチレータ層を介して鉛直方向にセンサーに伝える層構成を提供する。【解決手段】シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し設置された構造を有するシンチレータパネルであり、  シンチレータ層は少なくとも蛍光体とバインダー樹脂、空隙を含有し、  かつ非シンチレータ層が放射線透過性を有し、かつシンチレータ層と非シンチレータ層の境界面は凹凸構造をもち、凹凸による算術表面粗さＲａは、非シンチレータ層幅の１／４００以上かつ１／１０以下であることを特徴とするシンチレータパネル。【選択図】図１
2019190870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し設置された構造を有するシンチレータパネルであり、
シンチレータ層は少なくとも蛍光体とバインダー樹脂、空隙を含有し、
かつ非シンチレータ層が放射線透過性を有し、かつシンチレータ層と非シンチレータ層の境界面は凹凸構造をもち、凹凸による算術表面粗さＲａは、非シンチレータ層幅の１／４００以上かつ１／１０以下であることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項２】
シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し設置された構造を有するシンチレータパネルであり、
シンチレータ層は少なくとも蛍光体とバインダー樹脂、空隙を含有し、
かつ非シンチレータ層が放射線透過性を有し、かつ非シンチレータ層は透明微粒子を含有し、その粒子の平均間隔が非シンチレータ層幅の１／１０以上かつ４倍以下になるように存在していることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項３】
前記シンチレータ層のバインダー樹脂と空隙の平均屈折率ｎ１、非シンチレータ層の屈折率ｎ２が、ｎ１＜ｎ２  の関係を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載のシンチレータパネル。
【請求項４】
位相コントラスト像を撮像することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシンチレータパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タルボ・システムなどに好適な新規なシンチレータパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｘ線画像診断では、Ｘ線の物体透過後の減弱を画像化する吸収画像が用いられている。一方でＸ線は電磁波の一種であることから、この波動性に着目し、Ｘ線物体透過後の位相の変化を画像化する試みが近年なされてきた。これらはそれぞれ吸収コントラストと位相コントラストと呼ばれる。この位相コントラストを用いた撮影技術は、従来の吸収コントラストと比較して、軽元素への感度が高いことから、これが多く含まれる人体の軟部組織への感度が高いと考えられている。
【０００３】
しかしながら、従来の位相コントラスト撮影技術は、シンクロトロンＸ線源や微小焦点Ｘ線管を用いる必要があったため、前者は巨大な施設が必要であること、後者は人体を撮影する為に十分なＸ線量が確保できないことから、一般医療施設での実用は難しいと考えられていた。
【０００４】
この課題を解決するために、従来から医療現場で用いられるＸ線源を用いて位相コントラスト画像を取得することができる、Ｘ線タルボ・ロー干渉計を用いた、Ｘ線画像診断（タルボ・システム）が期待されている。
【０００５】
タルボ・ロー干渉計は、図５に示されるように、医療用Ｘ線管とＦＰＤの間にＧ０格子、Ｇ１格子、Ｇ２格子が各々配置され、被写体によるＸ線の屈折をモアレ縞として可視化するものである。上部に配置されたＸ線源から縦方向にＸ線が照射され、Ｇ０、被写体、Ｇ１、Ｇ２を通って画像検出器に到達する。
【０００６】
格子の製造方法としては、例えば、Ｘ線透過性の高いシリコンウェハをエッチングして格子状の凹部を設け、その中にＸ線遮蔽性の高い重金属を充填する方法が知られている。
【０００７】
しかしながら、上記方法では、入手できるシリコンウェハのサイズやエッチング装置の制約等により大面積化が困難であり、撮影対象は小さな部位に限定される。また、エッチングによってシリコンウェハに深い凹部を形成するのは容易でない上に、凹部の奥まで金属を均一に充填することも難しいため、Ｘ線を充分遮蔽するだけの厚みを有する格子は作製困難である。このため、特に高圧撮影条件ではＸ線が格子を透過してしまい良好な画像を得ることが出来ない。
【０００８】
そこで、シンチレータに格子機能を付与し、スリット状に発光させるスリットシンチレータが着目されている。
【０００９】
たとえば特許文献１（WO2014/069284）には、表面に隔壁が形成された基板と、光検出器と、が対向してなる放射線検出装置であり、上記基板と上記光検出器との間の空間には、上記隔壁で区画されたセルが形成されており、上記セルには、蛍光体が充填されており、上記隔壁が接していない上記光検出器の表面には、光検出画素が設けられており、上記隔壁および上記蛍光体と、上記光検出器との間に、接着層が形成された放射線検出装置が開示されている。特許文献１には、蛍光体、光検出画素および接着層の平均屈折率を、それぞれλ１、λ２およびλ３とした場合に、λ２≧λ１≧λ３の関係を満たすことが開示されている。
【００１０】
また、特許文献２（WO2014/080941）には、平板状の基板、該基板の上に設けられた隔壁、および、前記隔壁に区切られたセル内に充填されたシンチレータ層を有するシンチレータパネルであり、前記隔壁が、低融点ガラスを主成分とする材料により構成されており、シンチレータ層が、蛍光体およびバインダー樹脂からなる、シンチレータパネルが開示されている。そして、特許文献１には、蛍光体の屈折率Ｎｐと、前記バインダー樹脂の屈折率Ｎｂとが、０．３＜Ｎｐ−Ｎｂ＜０．８の関係を満たす、すなわちそれぞれの屈折率を近づけることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】WO2014/069284
【特許文献２】WO2014/080941
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｘ線照射により、シンチレータ層で発光した光は、センサーに伝えられるが、シンチレータ層から出た光は、非シンチレータ層を通過するため、隣接する他のシンチレータ層に再び入ることがある。そして、その侵入した光は、シンチレータ層内で屈折したり、散乱するため、センサーに対して、鉛直方向に届く光が、総じて減ずる結果となり、輝度やMTF低下を招く。このため、非シンチレータ層に入った光を、シンチレータ層に侵入させることなくセンサーまで導光することが望まれるが、特許文献１および２は、隔壁を導光路として、有効利用することについて、着目されていない。
【００１３】
シンチレータ層での発光を、鉛直方向にセンサーに伝えることが、画像ボケを抑制し、輝度およびMTFを向上させるために重要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような状況の下、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、非シンチレータ層をセンサーへの導光路として活用し、光をシンチレータ層に再侵入させることなく、非シンチレータ層を介して鉛直方向にセンサーに伝えるようにすることで、上記課題をいずれも解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
本発明の構成は、以下の通りである。
［１］  シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し設置された構造を有するシンチレータパネルであり、
シンチレータ層は少なくとも蛍光体とバインダー樹脂、空隙を含有し、
かつ非シンチレータ層が放射線透過性を有し、かつシンチレータ層と非シンチレータ層の境界面は凹凸構造をもち、凹凸による算術表面粗さＲａは、非シンチレータ層幅の１／４００以上かつ１／１０以下であることを特徴とするシンチレータパネル。
【００１６】
［２］シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し設置された構造を有するシンチレータパネルであり、
シンチレータ層は少なくとも蛍光体とバインダー樹脂、空隙を含有し、
かつ非シンチレータ層が放射線透過性を有し、かつ非シンチレータ層は透明微粒子を含有し、その粒子の平均間隔が非シンチレータ層幅の１／１０以上かつ４倍以下になるように存在していることを特徴とするシンチレータパネル。
【００１７】
［３］前記シンチレータ層のバインダー樹脂と空隙の平均屈折率ｎ１、非シンチレータ層の屈折率ｎ２が、ｎ１＜ｎ２  の関係を満たすことを特徴とする、［１］または［２］のシンチレータパネル。
［４］位相コントラスト像を撮像する［１］〜［３］のシンチレータパネル。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各層の屈折率、層間の界面性状、非シンチレータ層組成を調整することで、導光して、非シンチレータ層が有効に活用され、輝度、ＭＴＦが高い、シンチレータパネルを得ることが可能である。
【００１９】
このため、本発明のシンチレータパネルは、高圧撮影も可能となり、胸腹部、大腿部、肘関節、膝関節、股関節などの厚みある被写体の撮影も可能となる。
従来、軟骨の画像診断では、ＭＲＩが主流であり、大がかりな機材を使うため撮影コストが高く、撮影時間も長いという欠点もあった。これに対し、本発明によれば、より低コストでスピーディーなＸ線画像で、軟骨、筋腱、靭帯などの軟部組織や、内臓組織を写すことができる。このため、関節リュウマチ、変形性膝関節症等の整形外科疾患や、乳がんをはじめ、柔らかい組織の画像診断などへ、広く応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるシンチレータパネルの一態様の概略図である。
【図２】本発明にかかるシンチレータパネルの一態様の概略図である。
【図３】本発明におけるシンチレータ層境界面での表面粗度の定義を示す模式図である。
【図４】本発明におけるシンチレータ層内における粒子の平均間隔の定義を示す模式図である。
【図５】従来のタルボ・シンチレータの概略構成図である。
【図６】表面粗さを規定した態様の実施例における、輝度およびＭＴＦの粗さとの関連を示す。
【図７】粒子の平均間隔を規定した態様の実施例における、輝度およびＭＴＦと粒子間隔との関連を示す
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のシンチレータパネルについて説明する。
本発明にかかるシンチレータパネルは、図１および２に示されるように、Ｘ線を受けて発光される機能を有するシンチレータ層と、非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し積層された構造を有する。放射線によるシンチレータの発光を、検出器を介して電気信号に変換しデジタル画像を取得することが出来る。
【００２２】
本発明では、図1に示すシンチレータパネルの一態様として、シンチレータ層と非シンチレータ層が、放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し積層された構造を有する格子型シンチレータを採用可能である。略平行とは、ほぼ平行あり、完全に平行でも多少の傾斜や湾曲があっても略平行の範疇に含まれる。このような格子型シンチレータは大面積化も可能となる。
また、本発明のシンチレータパネルの一態様として、図２に示す区画化構造を有するシンチレータを採用することも可能である。具体的には、放射線透過性を有する平板状の基板と、該基板上に設けた放射線透過性を有し格子形状の単位の区画を有する隔壁構造部と、前記各画素の区画に蛍光体を充填したシンチレータ層とを備える。
【００２３】
区画化シンチレータでは、シンチレータ層、複数の隔壁が所定のピッチで並設されて光電変換素子を構成する。２以上の隔壁シンチレータ層が、隔壁と隔壁とが先端で付き合わされるように、層間粘着材で接着されていてもよい。区画化構造を構成するシンチレータ層は、基板の上方で面状に一様に広がっており、一体になっていても良く、また小さいサイズのものが複数個タイリングしてあっても良い。
【００２４】
・シンチレータ層
本発明におけるシンチレータ層とはシンチレータを主成分として含有する層であり、少なくとも蛍光体、バインダー樹脂および空隙を含有する。
【００２５】
蛍光体としては、Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質を適宜使用することが出来る。具体的には、「蛍光体ハンドブック」（蛍光体同学会編・オーム社・１９８７年）の２８４頁から２９９頁に至る箇所に記載されたシンチレータ及び蛍光体や、米国Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ ＬａｂｏｒａｔｏｒｙのＷｅｂホームページ「Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｈｔｔｐ：／／ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／）」に記載の物質などが考えられるが、ここに指摘されていない物質でも、「Ｘ線などの放射線を可視光などの異なる波長に変換することが可能な物質」であれば、シンチレータとして用いることが出来る。
【００２６】
具体的なシンチレータの組成としては、以下の例が挙げられる。まず、
基本組成式（Ｉ）：ＭIＸ・ａＭIIＸ'2・ｂＭIIIＸ''3：ｚＡ
で表わされる金属ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。
【００２７】
上記基本組成式（Ｉ）において、ＭIは１価の陽イオンになり得る元素、すなわち、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、タリウム（Ｔｌ）および銀（Ａg）などからなる群より選択される少なくとも１種を表す。
【００２８】
ＭIIは２価の陽イオンになり得る元素、すなわち、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）およびカドミウム（Ｃｄ）などからなる群より選択される少なくとも１種を表す。
【００２９】
ＭIIIは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびランタノイドに属する元素からなる群より選択される少なくとも１種を表す。
Ｘ、Ｘ'およびＸ''は、それぞれハロゲン元素を表わすが、それぞれが異なる元素であっても、同じ元素であっても良い。
【００３０】
Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を表す。
ａ、ｂおよびｚはそれぞれ独立に、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０＜ｚ＜１．０の範囲内の数値を表わす。
【００３１】
また、
基本組成式（ＩＩ）：ＭIIＦＸ：ｚＬｎで表わされる希土類付活金属フッ化ハロゲン化物系蛍光体も挙げられる。
【００３２】
上記基本組成式（ＩＩ）において、ＭIIは少なくとも１種のアルカリ土類金属元素を、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ｘは、少なくとも１種のハロゲン元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ≦０．２である。
【００３３】
また、
基本組成式（III）：Ｌｎ2Ｏ2Ｓ：ｚＡ
で表される希土類酸硫化物系蛍光体も挙げられる。
【００３４】
上記基本組成式（III）において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。
【００３５】
特にＬｎとしてガドリニウム（Ｇｄ）を用いたＧｄ2Ｏ2Ｓは、Ａの元素種にテルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）等を用いることによって、センサパネルが最も受光しやすい波長領域で、高い発光特性を示すことが知られているため、好ましい。
【００３６】
また、
基本組成式（ＩＶ）：ＭIIＳ：ｚＡ
で表される金属硫化物系蛍光体も挙げられる。
【００３７】
上記基本組成式（ＩＶ）において、ＭIIは２価の陽イオンになり得る元素、すなわちアルカリ土類金属、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｇａ（ガリウム）等からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。
【００３８】
また、
基本組成式（Ｖ）：ＭIIa（ＡＧ）b：ｚＡ
で表される金属オキソ酸塩系蛍光体も挙げられる。
【００３９】
上記基本組成式（Ｖ）において、ＭIIは陽イオンになり得る金属元素を、（ＡＧ）はリン酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩、アルミン酸塩からなる群より選択される少なくとも１種のオキソ酸基を、Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。
またａおよびｂは、金属及びオキソ酸基の価数に応じて取り得る値全てを表す。ｚは、０＜ｚ＜１である。
【００４０】
また、
基本組成式（ＶＩ）：ＭaＯb：ｚＡ
で表わされる金属酸化物系蛍光体が挙げられる。
【００４１】
上記基本組成式（ＶＩ）において、Ｍは陽イオンになり得る金属元素より選択される少なくとも１種の元素を表す。
Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。
【００４２】
またａおよびｂは、金属及びオキソ酸基の価数に応じて取り得る値全てを表す。ｚは、０＜ｚ＜１である。
【００４３】
また他に、
基本組成式（ＶＩＩ）：ＬｎＯＸ：ｚＡ
で表わされる金属酸ハロゲン化物系蛍光体が挙げられる。
【００４４】
上記基本組成式（ＶＩＩ）において、Ｌｎはランタノイドに属する少なくとも１種の元素を、Ｘは、少なくとも１種のハロゲン元素を、Ａは、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ（銀）、ＴｌおよびＢｉ（ビスマス）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を、それぞれ表す。またｚは、０＜ｚ＜１である。
【００４５】
蛍光体は粒子状のシンチレータ粒子として含有され、平均粒子径は、シンチレータ層の積層方向の厚さに応じて選択され、通常、シンチレータ層の積層方向の厚さに対して、同じ大きさ以下、すなわち１００％以下であり、さらに９０％以下が採用されるが、目的とするシンチレータ層と非シンチレータ層の界面の凹凸に関連するため、シンチレータ層の厚さよりも大きくてもよく、目的とするシンチレータ層と非シンチレータ層の界面の凹凸に応じて適宜選択される。
【００４６】
シンチレータ層中のシンチレータ粒子の含有率は、発光特性を考慮すると好ましくは３０ｖｏｌ％以上、より好ましくは５０ｖｏｌ％以上、さらに好ましくは７０ｖｏｌ％以上である。
上記範囲を超えるとシンチレータの充填率が低下し輝度が低下することがある。
【００４７】
シンチレータ層に含まれるバインダーとしては、発光の伝搬を阻害しないように、シンチレータの発光波長に対して透明な材料であることが好ましい。
【００４８】
バインダーとしては、本発明の目的を損なわない限り特に限定されず、例えば、ゼラチン等の蛋白質、デキストラン等のポリサッカライド、またはアラビアゴムのような天然高分子物質；および、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース、エチルセルロース、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、ポリ（メタ）アクリレート、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂などのような合成高分子物質が挙げられるが。なお、これらの樹脂はエポキシやイソシアネート等の架橋剤によって架橋されたものであってもよく、これらの接着性樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。バインダーは熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
【００４９】
シンチレータ層中のバインダーの含有率は、好ましくは１〜７０ｖｏｌ％、より好ましくは５〜５０ｖｏｌ％、更に好ましくは１０〜３０ｖｏｌ％である。前記範囲の下限値よりも低いと充分な接着性が得られず、逆に前記範囲の上限値よりも高いと、シンチレータの含有率が不充分となり発光量が低下することがある。
【００５０】
シンチレータ層内部の空隙は、空隙率が０より多く３０ｖｏｌ％以下の範囲にあることが好ましい。上記範囲を超えるとシンチレータの充填率が低下し輝度が低下することがある。なお、空隙は通常空気で充満される。
【００５１】
内部に空隙を設ける手段としては、例えば、シンチレータ層作製過程で層内に気泡を含有させても良いし、中空のポリマー粒子を添加しても良い。シンチレータ層や非シンチレータ層の表面に凹凸も設ける手段としては、例えば、ブラスト処理やエンボス処理のような凹凸処理を層の表面に施しても良い。
【００５２】
通常、凹凸や空隙によって、光が散乱してしまい、検出器まで光が届かくなってしまうことがある。
【００５３】
これに対し、以下の所定の態様を満足することでと、シンチレータ層と非シンチレータ層界面で、光が屈折して、効率的に、非シンチレータ層内に取り込まれる。なお、シンチレータ層のバインダー樹脂と空隙の平均屈折率n1は、バインダー樹脂および空隙(空気充満)の組成比から、計算によって求めることが可能である。
【００５４】
・非シンチレータ層
本発明における非シンチレータ層とは、シンチレータを主成分として含まない層であり、非シンチレータ層中のシンチレータの含有量は１０ｖｏｌ％未満、好ましくは１ｖｏｌ％未満であるが、０ｖｏｌ％であることが最も好ましい。
【００５５】
非シンチレータ層は、透明性を有する。このため、かつ、各種のガラス、高分子材料、金属等が主成分として含まれることが望ましい。これらは単独で用いても良いし、複数を組み合わせて複合体にして用いても良い。図１に示す格子型シンチレータの場合、非シンチレータ層は放射線の入射方向に対して略平行方向に繰り返し積層された構造を有し、図２に示す区画化シンチレータの場合、格子形状の区画を有する隔壁構造部が非シンチレータ層に相当する。
【００５６】
非シンチレータ層は、具体的には、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラス等のガラス；サファイア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミック；
シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等の半導体；
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレーと（ＰＥＮ）を始めとするポリエステル、ナイロンを始めとする脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、トリアセテート、セルロースアセテート、エポキシ、ビスマレイミド、ポリ乳酸、ポリフェニレンサルファイドやポリエーテルスルホンを始めとする含硫黄ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタンなどポリマー；
炭素繊維やガラス繊維など（特に、これら繊維を含む繊維強化樹脂シート）
アルミニウム、鉄、銅等の金属、キトサンやセルロースなどを含むバイオナノファイバーなどから選ばれる構成材料からなる非シンチレータ層を採用できる。
なお、非シンチレータ層は、製造上の取扱いの観点よりポリマーを構成材料とすることが好ましい。
また後述する粒子を含有する態様では、非シンチレータ層に透明微粒子を含む。
【００５７】
透明微粒子の例としては、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂微粒子、アクリルスチレン系樹脂微粒子、ポリメチルメタクリレート樹脂微粒子、シリコン系樹脂微粒子、ポリスチレン系樹脂微粒子、ポリカーボネート樹脂微粒子、ベンゾグアナミン系樹脂微粒子、メラミン系樹脂微粒子、ポリオレフィン系樹脂微粒子、ポリエステル系樹脂微粒子、ポリアミド系樹脂微粒子、ポリイミド系樹脂微粒子なの有機系粒子、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナなど無機系粒子、金属微粒子を挙げることができる。
【００５８】
透明性は、材料の屈折率を合わせるだけでなく、粒子径が小さいものを使用しても、非シンチレータに透明性を付与する透明微粒子とすることができる。たとえば、屈折率が近い材料同士の透明微粒子と非シンチレータ層構成材料を使用してもよいが、屈折率の高い材料からなる微粒子を透明微粒子として非シンチレータ層の構成材料に分散させてもよい。透明微粒子の平均粒子径は、非シンチレータ層の厚さよりも小さければ使用可能である。透明微粒子の充填量は、後記する所定の平均間隔となりように選択される。
【００５９】
このうち、本発明では、透明微粒子としてシリカを使用し、ポリマーに分散させて非シンチレータ層の構成することが好ましい。分散方法は特に制限されないが、ポリマーを溶融するか、溶剤に溶解させたのち、透明微粒子を混合して分散させ、必要に応じて溶剤を除去すればよい。
透明微粒子の含有割合は、後記する態様を満足する限り、特に制限されない。
【００６０】
本発明では、前記シンチレータ層のバインダー樹脂と空隙の平均屈折率n1、非シンチレータ層の屈折率n2としたときに、n1＜n2の関係を満たすことが好ましい。このような関係式を満足すると、非シンチレータ層と入った光が、シンチレータ層内に入ることなく、界面で反射して、非シンチレータ層を通るようなり、導光路として活用ができる。
【００６１】
さらに、非シンチレータ層は粒子としては、たとえば、無機酸化物や無機窒化物、炭酸塩や硫酸塩、塩化物などの金属塩粒子などが挙げられる。たとえば、ＴｉＯ2（アナターゼ型、ルチル型）、ＭｇＯ、ＰｂＣＯ3・Ｐｂ(ＯＨ)2、ＢａＳＯ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｍ(II)ＦＸ（ただし、Ｍ(II)は、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも一種の原子であり、Ｘは、Ｃｌ原子またはＢｒ原子である。）、ＣａＣＯ3、ＺｎＯ、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、リトポン〔ＢａＳＯ4・ＺｎＳ〕、珪酸マグネシウム、塩基性珪硫酸塩、塩基性燐酸鉛、珪酸アルミニウムなどの白色顔料を使用することができる。またナノ粒子として、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、中空部が粒子内に存在する中空粒子、中空部が粒子内に多数存在する多中空粒子、多孔質粒子なども使用することができる。これらの物質は一種単独で用いてもよいし、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
なお、本発明では、非シンチレータ層は、以下の態様が、シンチレータ層および非シンチレータ層に設けられるが、いずれか一方の態様を満足していればよいが、双方を具備するものであってもよい。
【００６３】
凹凸態様
凹凸態様を図３に示す。シンチレータ層と非シンチレータ層の境界面は凹凸構造をもち、凹凸による算術平均粗さＲａは、非シンチレータ層幅の１／４００以上かつ１／１０以下、好ましくは（１／２０）以上（１／１０）以下である。この範囲にあると、非シンチレータ層に入った光が、シンチレータ層内に入ることなく、界面で反射して、非シンチレータ層を通るようなり、導光路として活用ができる。
【００６４】
算術平均粗さであるRaは切削等の手段により得られる断面を観察して粗さ曲線を求め、一般的な算出方法にある、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さLだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値をマイクロメートル（μm）で表したものをいう。またシンチレータ層および非シンチレータ層を一体化する前の各表面、または一体化したものを再度分解し、直接、一般的な表面粗さ測定機器を用いて測定してRaを求めてもよい。また非シンチレータ層の厚さは、シンチレータ層の凸部を除いた、凹凸が最も低いところ基準線とし、基準線間の最短距離を厚さとする。
【００６５】
凹凸は、シンチレータ層表面に形成されても非シンチレータ層の表面に形成されても、実質的に同じ機能を有する。このような凹凸態様を設ける手段としては、例えば、ブラスト処理やエンボス処理のような凹凸処理を層の表面に施しても良い。また、前記のようにシンチレータ層を構成する組成物の組成を調整することで、凹凸を設けることも可能である。
【００６６】
凹凸は断面SEM観察や、シンチレータ層のみを溶出させて、非シンチレータ層表面を表面粗度を測定することで凹凸を評価できる。凹凸の大きさは、シンチレータ粒子や非シンチレータ層に含まれる粒子の粒径や分散性を制御することによって任意に調整することが出来る。
【００６７】
透明微粒子の含有態様
透明微粒子を含有する態様を図４に示す。この態様では非シンチレータ層は透明微粒子を含有し、かつ非シンチレータ層は透明微粒子を含有し、その粒子の平均間隔が非シンチレータ層幅の１／１０以上かつ４倍以下、好ましくは１／１０以上かつ１倍以下になるように存在している。
【００６８】
粒子の平均間隔は、層内の光の平均自由行程（λ）に相当する。光が非シンチレータ層内でフィラー等の物体に衝突するとして、ある衝突から次の衝突までの時間の平均値をτとする。その衝突から衝突までの距離の平均値を、平均自由行程λとする。光が静止している半径ｒの物体に衝突するときの幾何学的な断面積σはσ = ２πｒ2と表される。速さｃの光は断面積σでλ（＝ｃτ）進む間に、平均して他の物体１個と衝突するため、当物体の密度ｎは ｎ ＝ ／（σｃτ） で表される。これより、λ＝１／（ｎσ） で表される。
平均間隔は、断面SEM写真で、観察すること評価できるが、非シンチレータ層内に分散した透明微粒子を配合した重量から換算することも可能である。
【００６９】
シンチレータ粒子とバインダー樹脂を含有する組成物を、ポリマーフィルム上に塗設することによりシンチレータ層を形成する場合、シンチレータ層の表面に凹凸が形成され、ポリマーフィルムとの接触界面に空隙を設けることが出来る。凹凸の大きさは、シンチレータ粒子の粒径や分散性を制御することによって任意に調整することが出来る。さらに、シンチレータ層作製過程で層内に気泡を含有させても良いし、中空のポリマー粒子を添加しても良い。シンチレータ層や非シンチレータ層の内部に空隙を設ける手段としては、例えば、シンチレータ層や非シンチレータ層の作製過程で層内に気泡を含有させても良いし、中空のポリマー粒子を添加しても良い。一方、シンチレータ層あるいは非シンチレータ層の表面に凹凸が存在する場合でも、両者の接触界面に空隙が出来るため同様の効果が得られる。
同様に、非シンチレータ層内に透明微粒子を、粒子間距離から割り出した重量で、配合すればよい。
【００７０】
シンチレータパネルの製造方法
シンチレータパネルの形成方法としては、前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を溶媒に溶解もしくは分散した組成物を、格子型シンチレータの場合は非シンチレータ層にコートしたり、区画化シンチレータの場合、区画化された隔壁内に充填すればよい。
たとえば、前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する混合物を加熱溶融して調製した組成物が使用される。
【００７１】
前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を溶媒に溶解もしくは分散した組成物を調製する場合、使用できる溶媒の例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等の低級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、キシレン等の芳香族化合物；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等の低級脂肪酸と低級アルコールとのエステル、ジオキサン、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メチルエーテル、メトキシプロパノールプロピレングリコールモノメチルエーテル 、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等などのエーテル、ベンゼントリオール、メチレンクロライド、エチレンクロライドなどのハロゲン化炭化水素及びそれらの混合物などが挙げられる。当該組成物には、組成物中のシンチレータ粒子の分散性を向上させるための分散剤、また、形成後のシンチレータ層中における接着性樹脂とシンチレータ粒子との間の結合力を向上させるための硬化剤や可塑剤などの種々の添加剤が混合されていてもよい。
【００７２】
そのような目的に用いられる分散剤の例としては、フタル酸、ステアリン酸、カプロン酸、親油性界面活性剤などを挙げることができる。
【００７３】
可塑剤の例としては、燐酸トリフェニル、燐酸トリクレジル、燐酸ジフェニルなどの燐酸エステル； フタル酸ジエチル、フタル酸ジメトキシエチル等のフタル酸エステル； グリコール酸エチルフタリルエチル、グリコール酸ブチルフタリルブチルなどのグリコール酸エステル； そして、トリエチレングリコールとアジピン酸とのポリエステル、ジエチレングリコールとコハク酸とのポリエステルなどのポリエチレングリコールと脂肪族二塩基酸とのポリエステルなどを挙げることができる。硬化剤は、熱硬化性樹脂の硬化剤として公知のものを使用できる。
【００７４】
前記シンチレータ粒子と接着性樹脂を含有する混合物を加熱溶融してコートする場合、接着性樹脂としてホットメルト樹脂を使用することが好ましい。ホットメルト樹脂には、例えば、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系若しくはアクリル系の樹脂を主成分としたものを用いることができる。これらのうち、光透過性、防湿性及び接着性の観点から、ポリオレフィン系の樹脂を主成分としたものが好ましい。ポリオレフィン系の樹脂としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−アクリル酸エステル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体（ＥＭＭＡ）、アイオノマー樹脂等を用いることができる。なお、これらの樹脂は、二種以上組み合わせた、いわゆるポリマーブレンドとして用いてもよい。
【００７５】
シンチレータ層を形成するための組成物のコート手段としては、特に制約はないが、通常のコート手段、例えば、ドクターブレード、ロールコーター、ナイフコーター、押し出しコーター、ダイコーター、グラビアコーター、リップコーター、キャピラリー式コーター、バーコーター、ディップ、スプレー、スピンなどの一般的な方式を用いることができる。
【００７６】
本発明にかかるシンチレータパネルは、たとえば格子型シンチレータの場合、シンチレータ層と非シンチレータ層を繰り返し積層した後、両者を接合する工程により構成される。
【００７７】
シンチレータ層と非シンチレータ層を繰り返し積層する方法としては特に制約は無いが、個別に形成しておいたシンチレータ層および非シンチレータ層をそれぞれ複数枚のシートに分割した上で、交互に繰り返し積層しても良い。
【００７８】
また本発明では、前記シンチレータ層と前記非シンチレータ層が接合された部分積層体を複数作成したのち、当該複数の部分積層体を積層して前記積層体を形成することが、積層体の積層数や厚さの調整がしやすいので好ましい態様である。
【００７９】
複数のシンチレータ層と非シンチレータ層の繰り返し積層体を所望の寸法になるように加圧する方法には特に制約は無いが、積層体が所望の寸法以上に圧縮されないように、予め、金属等のスペーサを設けた状態で加圧することが好ましい。その際の圧力としては１ＭＰａ〜１０ＧＰａが好ましい。圧力が前記範囲の下限値よりも低いと、積層体に含まれる樹脂成分を所定の寸法に変形させることが出来ない恐れがある。圧力が前記範囲の上限値よりも高いと、スペーサが変形してしまう場合があり、積層体を所望の寸法以上に圧縮してしまう恐れがある。前記積層体を加圧した状態で加熱することで接合をより強固なものとすることができる。
【００８０】
複数のシンチレータ層と非シンチレータ層の繰り返し積層体を加熱する条件としては、樹脂の種類にもよるが、熱可塑性樹脂ではガラス転移点以上、熱硬化性樹脂では硬化温度以上の温度で、いずれも０．５〜２４時間程度加熱することが好ましい。加熱温度としては、一般的に４０℃〜２５０℃であることが好ましい。温度が前記範囲の下限値よりも低いと、樹脂の融着あるいは硬化反応が不充分な場合があり、接合不良や、もしくは圧縮を解除すると元の寸法に戻ってしまう恐れがある。温度が前記範囲の上限値よりも高いと、樹脂が変質し光学特性を損ねる恐れが生じる。積層体を加圧しながら加熱する方法には、特に制約は無いが、発熱体が装着されたプレス機を用いても良いし、積層体を所定の寸法になるように箱型の治具に封じ込めた状態でオーブン加熱しても良いし、箱型の治具に発熱体が装着されていても良い。
【００８１】
複数のシンチレータ層と非シンチレータ層の繰り返し積層体が加圧される前の状態としては、シンチレータ層の内部、非シンチレータ層の内部、もしくはシンチレータ層と非シンチレータ層の界面に空隙が存在していることが好ましい。もし空隙が全く存在しない状態で加圧した場合には、積層端面より構成材料の一部が流出して積層ピッチに乱れが生じるか、あるいは加圧を解除すると元の寸法に戻ってしまうこともある。空隙が存在していれば、加圧しても空隙がクッションとなり、空隙がゼロになるまでの範囲であれば積層体を任意の寸法に調整することが出来、即ち、積層ピッチを任意の値に調整することが出来る。空隙率は、積層体の実測体積（面積×厚さ）と、積層体の理論体積（重量÷密度）を用いて次式より算出される。
【００８２】
（積層体の実測体積-積層体の理論体積）÷積層体の理論体積×１００
積層体の面積が一定であれば、空隙率は、積層体の実測厚さと、積層体の理論厚さ（重量÷密度÷面積）を用いて次式より算出される。
（積層体の実測厚さ-積層体の理論厚さ）÷積層体の理論厚さ×１００
【００８３】
シンチレータ層の加熱後の空隙率は３０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を超えるとシンチレータの充填率が低下し輝度が低下する。
【００８４】
また、本発明ではシンチレータの放射線入射側を第一面、第一面と対向する側を第二面としたとき、第二面における前記シンチレータ層と非シンチレータ層の積層ピッチを、第一面における前記シンチレータ層と非シンチレータ層の積層ピッチよりも大きくしてもよい。具体的には、シンチレータパネルを湾曲させるか、もしくは湾曲させなくてもシンチレータパネルを傾斜構造（傾斜化されたシンチレータともいう）にする。このような構成を採用すると、シンチレータの周辺領域でのＸ線が斜め入射による、放射線が充分に透過しない、いわゆるケラレという問題を解消できる。
【００８５】
また区画化シンチレータの場合は、特開２０１１−２１９２４号公報を参考にして作製できる。すなわち、放射線透過性を有する平板状の基板上に、所定のペーストをスクリーン印刷により所定厚さで塗工を行い、それを乾燥して隔壁構造の底部を形成する。その後、前記所定の材料からなるペーストを縦横の画素単位の所定ピッチと所定の大きさの開口と所定厚さに格子形状に、画素数で決まる大きさの格子形状のパターンを用いてスクリーン印刷による塗布を行い、続いて乾燥も行う。それを複数回繰り返して所定高さの隔壁を作製して、基板上に底部と隔壁で仕切られた空間の各区画を有する隔壁構造部が形成される。そしてその隔壁構造部を非シンチレータ層に、蛍光体を充填してシンチレータ層が形成され、区画化構造を有するシンチレータが作製される。
【００８６】
一対のシンチレータ層と非シンチレータ層の入射方向に対して垂直方向の厚さ、すなわち積層方向の厚さ（以下、積層ピッチ）は、およびシンチレータ層と非シンチレータ層の積層方向の厚さの比率（以下、duty比）はタルボ干渉条件より導かれるが、一般的には、積層ピッチは０．５〜５０μｍ、duty比は３０／７０〜７０／３０であることが好ましい。積層ピッチの繰り返し積層数は、充分な面積の診断画像を得るために１，０００〜５００，０００層であることが好ましい。
【００８７】
以上のシンチレータパネルでは、必要に応じて、積層体の積層構造を維持するために、放射線入射側の面、もしくはその反対の面、もしくは両方の面が支持体に貼り合わされて保持されていてもよい。また、検出器の基板が支持体を兼ねることも可能である。
【００８８】
支持体としては、Ｘ線等の放射線を透過させることが可能な各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができるが、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板（光電変換パネル）、またセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等の高分子フィルム（プラスチックフィルム）、アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート、あるいは該金属酸化物の被覆層を有する金属シート、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）シート、アモルファスカーボンシートなどを用いることができる。支持体の厚みは５０μｍ〜２，０００μｍであることが好ましく、５０〜１，０００μｍであることがより好ましい。
【００８９】
シンチレータパネルと支持体とを貼り合わせる方法に特に指定は無いが、例えば接着剤や両面テープ、ホットメルトシートなどを用いることが出来る。シンチレータパネルを支持体と貼りあわせた後に、接合面と反対の面を平坦化加工しても良い。
【００９０】
シンチレータパネルと支持体の間には、目的用途に応じて、シンチレータの発光を反射する層もしくは吸収する層を設けても良い。シンチレータの発光を反射する層を設けることで輝度が向上し、シンチレータの発光を吸収する層を設けることで鮮鋭性が向上する。シンチレータの発光を反射する機能もしくは吸収する機能を支持体自体が有していても良い。
【００９１】
検出器
本発明では、放射線を受けてシンチレータ層から発する光を検出する検出器が、上記シンチレータパネルの放射線の入射側に設けられる。
【００９２】
検出器において、外部からのＸ線が、シンチレータ層によって光に変換され、この光が、検出器によって電気信号に変換されるとともに、位置情報と関連づけられた形で外部に出力可能な状態とされる。
【００９３】
検出器は、発生した光を吸収して、電荷の形に変換する機能を有する限り、その形状は特に制限されず、シンチレータパネルの形状に応じて、平面形状であっても湾曲してもよく、また波形のような形状であってもよい。
【００９４】
本発明で用いられる検出器は、光を、電気信号に変換して、外部に出力する役割を有するものであり、従来公知のものを用いることができれば、その構成は特に制限はないものの、通常、基板と、画像信号出力層と、光電変換素子とがこの順で積層された形態を有している。
【００９５】
このうち、光電変換素子は、シンチレータ層で発生した光を吸収して、電荷の形に変換する機能を有している。ここで、光電変換素子は、そのような機能を有する限り、どのような具体的な構造を有していてもよい。例えば、本発明で用いられる光電変換素子は、透明電極と、入光した光により励起されて電荷を発生する電荷発生層と、対電極とからなるものとすることができる。これら透明電極、電荷発生層および対電極は、いずれも、従来公知のものを用いることができる。また、本発明で用いられる光電変換素子は、適当なフォトセンサーから構成されていても良く、例えば、複数のフォトダイオードを２次元的に配置してなるものであってもよく、あるいは、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）センサーなどの２次元的なフォトセンサーからなるものであってもよい。これらは、Ｘ線を透過するので、照射側に設けられても、シンチレータの発光に影響を及ぼすことが少ない。
【００９６】
検出器とシンチレータパネルとの界面での光学ロスを低減するためには、屈折率が１．０（空気）を超える透明な材料で接合されていることが好ましい。シンチレータパネルと光電変換パネルの接合方法に特に指定は無いが、例えば接着剤や両面テープ、ホットメルトシートなどを用いることが出来る。
【００９７】
本発明によれば厚層化が可能であり、輝度、ＭＴＦが高く、しかもＸ線ケラレなどによるノイズも低減されたシンチレータパネルが得られる。このようなシンチレータパネルは、位相コントラスト像を撮像することができる。
このため、本発明のシンチレータパネルは、タルボ・システムに好適に使用できる。図４は、本発明にかかるシンチレータパネルを含むシンチレータパネルを含むタルボ・シンチレータの概略構成図である。
【００９８】
本発明のシンチレータパネルがＧ２格子の機能を既に持ち合わせているため、Ｇ２格子は装置から取り外した状態でも使用できる。なお、タルボ撮影装置について、特開2016-220865号公報、特開2016-220787号公報、特開2016-209017号公報、特開2016-150173号公報などに詳細に記載されている。
【００９９】
実施例
以下より、光線追跡によるシミュレーション結果を基にして、本実施形態の効果を具体的に実証する。
【０１００】
まず、シミュレーションの基本モデルについて説明する。上部から基板、波長変換層、センサー保護層、センサーの順に配置し、波長変換層は蛍光体と樹脂を含有するシンチレータ層と、非シンチレータ層を、格子状に、かつ基板およびセンサーに対し一様に鉛立するように配置する。上述の基板は黒色のＣＦＲＰ板とし、当基板に入射した光は吸収されるよう設定した。上記構成において、基板側、またはセンサー側から見てシンチレータ層および非シンチレータ層のそれぞれの短辺の長さを１０μｍとした。シンチレータ層を構成する蛍光体と樹脂と空気は、体積比率にして５０：３０：２０で構成されている。蛍光体はＧＯＳ粒子を想定して粒径２．６μｍ、屈折率を２．３とし、樹脂については屈折率を１．５２とした。非シンチレータ層についてはＰＥＴ等の透明樹脂を想定して屈折率を１．６１とした。シンチレータ層内は樹脂の中に蛍光体粒子が均一に分散されているとし、シンチレータ層内における光の拡散をミー散乱現象として設定した。センサー保護層はアクリル等の樹脂を想定し、屈折率を１．５０、厚さを５μｍとした。全ての部材の界面では、両屈折率差に起因するフレネル反射を仮定した。また上記基本モデルの波長変換層の膜厚を２００μｍとした。
【０１０１】
本発明に必要な条件を満たすために、上記基本モデルの非シンチレータ層の表面に凸状の突起を設け、その表面Ｒａ（μｍ）については凸の形状（高さ、体積）と頻度で調整した。また非シンチレータ層内に分散するフィラーの存在する平均間隔についてはＳ（μｍ）とした。シミュレーションではＲａ、およびＳを変化させたときの効果を算出した。
【０１０２】
シミュレーションする際のモデルの領域については２０ｍｍ四方の正方形とした。入射Ｘ線として管電圧６０ｋＶで照射されたＸ線を想定し、そのエネルギースペクトルを持つＸ線がモデル領域の中心位置に直径０．０１μｍのスポットで照射されると仮定した。さらに、入射Ｘ線の吸収によって発せられるシンチレーション光の強度分布は、シンチレータ層の基板面側から垂直な方向に向かって、Ｘ線の侵入深さに対応したＸ線エネルギー吸収量を蛍光体の体積比率と質量エネルギー吸収係数から導き、その値に蛍光体の発光効率を掛け合わせることにより算出して用いた。
【０１０３】
受光面となるセンサーについては、センサー保護層とセンサー表面との界面は光学幾何回折や光学的散乱を引き起こさず、その界面に到達した光を受光面がただちに吸収すると仮定した。
【０１０４】
以上のモデルをもとにして、Ｚｅｍａｘ社の光線追跡ソフトウェアであるＺｅｍａｘ ＯｐｔｉｃＳｔｕｄｉｏを用いてシミュレーションを実施した。シンチレーション光に相当する光線を１万本発生させ、センサーで吸収された光強度分布である点像強度分布（ＰＳＦ）から、空間分解能の指標となる変調伝達関数（ＭＴＦ）と、全受光強度（ＰＳＦを全領域で積分したもの）とを得た。
【０１０５】
なお、上記モデルの構成を実際に作製する手法としては、ＰＥＴフィルムに蛍光体と樹脂を混合したペーストを塗布成膜し、そのシートを積層熱圧着することで格子状の波長変換層を作成する。また凹凸については、上記ＰＥＴフィルム表面にプラズマ処理を施すなどすることにより形成する。その凹凸の高さについてはプラズマ発生条件の変更などにより調整する。非シンチレータ層に含まれるフィラーについては、屈折率を満足させるように透明微粒子を含有させる。
【０１０６】
図６および７および表１および２に評価結果を示す。
図６および表１では、境界の凹凸高さ（＝表面粗さＲａ）が０．０２５μｍ、すなわち非シンチレータ幅である１０μｍの１／４００以上において輝度、ＭＴＦは上昇し、凹凸高さ（Ｒａ）が１μｍ、すなわち非シンチレータ層幅の１／１０より大きくなると輝度は大きく下がり始め、ＭＴＦも下降傾向にあることがわかる。
【０１０７】
また図７および表２では、粒子間隔については、その値が１〜４０μｍ、すなわち非シンチレータ層幅の１／１０以上、かつ４倍以下の範囲にて輝度、ＭＴＦが上昇していることがわかる。
評価としては、安定的に輝度・ＭＴＦが上昇している範囲を「○」とした。「−」は、境界の凹凸、およびフィラーを付与していない、基準の評価結果を示す。また、輝度もしくはMTFのどちらかでも、境界の凹凸やフィラー量の増加に伴う急激な低下傾向が見られる範囲、または輝度とMTFの両方が基準と比べてあまり変化のない範囲については「×」とした。
【０１０８】
【表１】
2019190870.tif 000003
【０１０９】
【表２】
2019190870.tif 000004
【０１１０】
以上の実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。
【図１】
2019190870.tif 000005
【図２】
2019190870.tif 000006
【図３】
2019190870.tif 000007
【図４】
2019190870.tif 000008
【図５】
2019190870.tif 000009
【図６】
2019190870.tif 000010
【図７】
2019190870.tif 000011