(57)【要約】【課題】  必要な感度を維持しつつ、高鮮鋭度の放射線検出装置を提供する。【解決手段】放射線検出装置は、複数の光電変換素子が配置された撮像基板と、撮像基板の上に配置された蛍光体基板と、を有する。蛍光体基板は、支持体上に配置された複数の凸部と、凸部に配置された蛍光体と、を有する。凸部は、支持体上の面内において、互いに交差する第一の方向と第二の方向の長さが、第一の方向および第二の方向に対して傾斜した方向の長さに比べて張り出した形状を有し、凸部は、第一の方向および第二の方向に所定の間隔で配置されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が配置された撮像基板と、前記撮像基板の上に配置された蛍光体基板と、を有する放射線検出装置であって、
前記蛍光体基板は、
支持体上に配置された複数の凸部と、
前記凸部に配置された蛍光体と、を有し、
前記凸部は、前記支持体上の面内において、互いに交差する第一の方向と第二の方向の長さが、前記第一の方向および前記第二の方向に対して傾斜した方向の長さに比べて張り出した形状を有し、
前記凸部は、前記第一の方向および前記第二の方向に所定の間隔で配置されていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記複数の凸部は、
前記第一の方向および前記第二の方向に沿って第１の配置間隔により等間隔で配置された第１の凸部群と、
前記第１の配置間隔に対して１／２ピッチずれた第２の配置間隔により等間隔で配置された第２の凸部群と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記複数の凸部は前記支持体上において２次元行列状に配置されており、
前記第一の方向または前記第二の方向に沿った、同一の行、または同一の列に配置されている凸部は、前記第１の配置間隔で配置されており、
前記行に隣り合う行、または前記列に隣り合う列に配置されている凸部は、前記第２の配置間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記蛍光体は、前記凸部を起点に形成された柱状結晶構造を有し、放射線を前記光電変換素子により検出可能な光に変換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記凸部の前記第一の方向および前記第二の方向に対して張り出した形状は、菱形、または十字形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記凸部の表面の光反射率は、前記凸部の間の支持板の表面の光反射率より大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記凸部の間の支持板に形成された蛍光体のタリウム（Ｔｌ）の濃度は、前記凸部に形成され蛍光体のタリウム（Ｔｌ）の濃度より低いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
蛍光体基板であって、
支持体上に配置された複数の凸部と、
前記凸部に配置された蛍光体と、を有し、
前記凸部は、前記支持体上の面内において、互いに交差する第一の方向と第二の方向の長さが、前記第一の方向および前記第二の方向に対して傾斜した方向の長さに比べて張り出した形状を有し、
前記凸部は、前記第一の方向および前記第二の方向に所定の間隔で配置されていることを特徴とする蛍光体基板。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と、
を有することを特徴とする放射線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線検出装置、蛍光体基板および放射線検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出装置には、放射線を光に変換する蛍光体と、蛍光体からの光を検出する光電変換素子と、を備える間接変換型の放射線検出装置が用いられうる。
【０００３】
特許文献１には、放射線像変換パネルの支持体上に複数の凸部を有し、それぞれの凸部を起点に層厚方向に形成された蛍光体の構造が開示されている。特許文献１によると、凸部を起点に形成された蛍光体と、これに隣接する他の凸部を起点に形成された蛍光体との間に明確な境界が存在することにより、蛍光体内で発生した光の指向性が向上するため、鮮鋭度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された蛍光体において、鮮鋭度を更に向上するためには、凸部の配置間隔を広げることが有効である。しかしながら、凸部の配置間隔を広げると、蛍光体量が減少することで感度が低下しうる。即ち、必要な感度を維持しつつ、鮮鋭度を向上することが困難な場合が生じ得る。
【０００６】
一方、蛍光体の感度を向上するためには、支持体上に形成された凸部の密度を向上することが有効である。しかしながら、凸部の形状が特許文献１に開示されている多角形や円形の場合、凸部の密度を向上することにより、各凸部が干渉する、または近接することで鮮鋭度が低下しうる。即ち、必要な感度を維持しつつ、鮮鋭度を向上することが困難な場合が生じ得る。
【０００７】
本発明は、必要な感度を維持しつつ、高鮮鋭度の放射線検出が可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる放射線検出装置は、複数の光電変換素子が配置された撮像基板と、前記撮像基板の上に配置された蛍光体基板と、を有する放射線検出装置であって、前記蛍光体基板は、支持体上に配置された複数の凸部と、前記凸部に配置された蛍光体と、を有し、前記凸部は、前記支持体上の面内において、互いに交差する第一の方向と第二の方向の長さが、前記第一の方向および前記第二の方向に対して傾斜した方向の長さに比べて張り出した形状を有し、前記凸部は、前記第一の方向および前記第二の方向に所定の間隔で配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、必要な感度を維持しつつ、高鮮鋭度の放射線検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る放射線検出装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態に係る放射線検出装置の断面図。
【図３】第１実施形態に係る蛍光体基板の平面図。
【図４】第１実施形態に係る蛍光体基板の平面図。
【図５】第２実施形態に係る蛍光体基板の平面図。
【図６】第２実施形態に係る蛍光体基板の平面図。
【図７】第３実施形態に係る放射線検出装置の断面図。
【図８】放射線検出装置の放射線撮像システムを例示する概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１２】
実施形態を通じて、同様の要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明において、光は可視光、及び赤外線を含み、放射線はＸ線、α線、β線およびγ線を含むものとする。
【００１３】
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る放射線検出装置１００の概略構成例を説明する。本実施形態の放射線検出装置１００は、光電変換素子が形成されている撮像基板１１０と、蛍光体層が形成されている、蛍光体基板１２０と、撮像基板１１０および蛍光体基板１２０を接続する接続部材１３０と、を備える。図１において、説明のために撮像基板１１０と蛍光体基板１２０と接続部材１３０を離して描いているが、後述するように実際には撮像基板１１０と蛍光体基板１２０は、接続部材１３０を介して密着した状態で接続される。
【００１４】
本実施形態に係る放射線検出装置は、複数の光電変換素子が配置された撮像基板１１０と、撮像基板１１０の上に配置された蛍光体基板１２０と、を有する。蛍光体基板１２０は、支持体上に配置された複数の凸部１２２と、凸部を起点に形成された蛍光体１２３と、を有する。凸部は、支持体上の面内において、互いに交差する第一の方向（例えば、ｘ方向）と第二の方向（例えば、ｙ方向）の長さが、第一の方向および第二の方向に対して傾斜した方向（例えば、図３のＬ１１、図４のＬ１２の方向）の長さに比べて張り出した形状を有する。凸部は、第一の方向および第二の方向に所定の間隔で配置されている。
【００１５】
凸部の第一の方向および第二の方向に対して張り出した形状は、例えば、菱形、または十字形状である。以下の実施形態では、支持体上の面内における凸部の形状として、菱形、または十字形状を例として説明する。尚、本発明の趣旨はこの例に限定されるものではなく、上記の張り出した形状を有するものであればよい。
【００１６】
図２は、図１のＡ−Ａ’の断面図である。図２に示すように、撮像基板１１０は、基板１１２と、基板１１２上に所定のピッチでマトリクス状（２次元行列状）に配置された複数の光電変換素子１１１とを有している。
【００１７】
蛍光体基板１２０は、支持体１２１と、支持体１２１上に所定のピッチで形成された凸部１２２と、凸部１２２を起点に形成された蛍光体１２３とを有している。蛍光体１２３は、例えば、付活剤としてＴｌ（タリウム）を添加した柱状のＣｓＩ（ヨウ化セシウム）である。更に、撮像基板１１０および蛍光体基板１２０は、接続部材１３０を介して接続される。
【００１８】
図１に示す矢印１４０の方向から蛍光体基板１２０上方の被検体に向けて照射された放射線は、被検体により減衰を受けた後、蛍光体基板１２０に入射する。蛍光体基板１２０に形成された蛍光体１２３は、放射線を光電変換素子が検出可能な波長の光（例えば、可視光）に変換する。蛍光体１２３で変換された光は、撮像基板１１０に入射し、光電変換素子１１１で電気信号に変換され、この電気信号を元に画像が生成される。生成される画像は静止画の他、放射線検出装置１００がこの動作を繰り返すことで動画像を得ることもできる。
【００１９】
続いて、図３および図４を参照しつつ、第１実施形態に係る蛍光体基板１２０の構成例を説明する。ここで、蛍光体１２３の鮮鋭度を向上するためには、凸部１２２の間隔を広げることが有効である。
【００２０】
図３は、蛍光体基板１２０の平面図であり、中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（Ｐ０１）となるように配置されている菱形の凸部１２２が支持体１２１の上に形成されている。また、点線１２６は従来の凸部（四角形）を示している。ここで、菱形の凸部１２２の斜め方向の間隔Ｌ１１は、四角形の凸部の斜め方向の間隔Ｌ０１に比べて大きいことがわかる。
【００２１】
図４は、蛍光体基板１２０の平面図であり、中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（Ｐ０１）となるように配置されている十字形の凸部１２２が支持体１２１の上に形成されている。また、点線１２６は従来の凸部（円形）を示している。ここで、十字形の凸部１２２の斜め方向の間隔Ｌ１２は、円形の凸部の斜め方向の間隔Ｌ０２に比べて大きいことがわかる。
【００２２】
以上のように、菱形、または十字形の凸部１２２を支持体１２１上に配置することにより、各凸部１２２の斜め方向の間隔を、従来の凸部の配置間隔に比べて大きくすることができる。これにより、凸部１２２の配置間隔を広げることができるため、鮮鋭度の向上が可能となる。即ち、配置する凸部１２２の数を維持することにより必要な感度を維持しつつ、凸部１２２の配置間隔を広げることにより高鮮鋭度の放射線検出装置を提供することが可能になる。尚、凸部１２２の形状は、必ずしも角が直角である必要はなく、概ね菱形、または概ね十字形であれば、同様の効果が得られる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、第２実施形態に係る蛍光体基板１２０の構成例を説明する。放射線検出装置１００の動作原理、及び撮像基板１１０の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、第１実施形態と同一部材に関しては、同じ記号を付すて説明を省略する。
【００２４】
本実施形態では、鮮鋭度の向上を図りつつ、蛍光体１２３の感度の向上が可能な構成を説明する。ここで、蛍光体１２３の感度を向上するためには、凸部の配置密度を向上することが有効である。
【００２５】
複数の凸部は第一の方向（例えば、ｘ方向）および第二の方向（例えば、ｙ方向）に沿って第１の配置間隔により所定の間隔（等間隔）で配置された第１の凸部群と、第１の配置間隔に対して１／２ピッチずれた第２の配置間隔により所定の間隔（等間隔）で配置された第２の凸部群と、を有する。
【００２６】
複数の凸部１２２は支持体１２１上において２次元行列状に配置されている。第一の方向（例えば、ｘ方向）または第二の方向（例えば、ｙ方向）に沿った、同一の行、または同一の列に配置されている凸部は、第１の配置間隔（Ｐ）で配置されている。また、隣り合う行、または隣り合う列に配置されている凸部１２２は、第２の配置間隔（Ｐ／２）で配置されている。
【００２７】
図５は蛍光体基板１２０の平面図である。支持体１２１の上において、菱形の凸部１２２が、マトリクス状（２次元行列状）に行方向（ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、・・・：ｎは自然数）、列方向（ｍ、ｍ＋１、ｍ＋２、・・・：ｍは自然数）、それぞれ所定の間隔（等間隔）に形成されている。
【００２８】
同一の行（例えば、ｎ＋７行目）、または同一の列（例えば、ｍ＋６列目）に形成されている菱形の凸部１２２は、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ）となるように形成されている。
【００２９】
隣り合う行（例えば、ｎ＋７行目とｎ＋６行目、または、ｎ＋７行目とｎ＋８行目）に形成されている菱形の凸部１２２は、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ／２）となるように形成されている。
【００３０】
また、隣り合う列（例えば、ｍ＋６列目とｍ＋５列目、または、ｍ＋６列目とｍ＋７列目）に形成されている菱形の凸部１２２も、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ／２）となるように形成されている。
【００３１】
第１実施形態では、同一の行または列に形成されている菱形の凸部１２２の中心間距離（ピッチ：第１の配置間隔）と、隣り合う行または列に形成されている菱形の凸部１２２の中心間距離（ピッチ：第２の配置間隔）と、は同じである構成例を説明した（図３）。本実施形態では、第１の配置間隔と第２の配置間隔は異なる構成であり、この点が図３の第１実施形態の構成と異なる。ここで、第１および第２の配置間隔の関係は、第２の配置間隔＝第１の配置間隔／２である。
【００３２】
図５において、点線１２６は従来の凸部（四角形）を示している。本実施形態の菱形の凸部１２２は、同一の行または列においては第１の配置間隔（Ｐ）で形成され、隣り合う行または列においては、第２の配置間隔（Ｐ／２）で形成される。すなわち、本実施形態の凸部の構成とすることにより、Ｐ／２ピッチずれた位置にも菱形の凸部１２２を配置するための各凸部１２２間の間隔（Ｌ２１）を確保可能である。これに対して凸部が四角形の場合は、隣り合う行または列において、第２の配置間隔（Ｐ／２）で四角形の凸部を配置すると、図５に示すように、点線１２６で示す領域が重なり（重複領域１２５）、各凸部が干渉することがわかる。
【００３３】
図５の構成によれば、重複領域が生じる従来の配置に比べて凸部１２２の配置間隔（Ｌ２１）を広げることができるので高鮮鋭度の放射線検出装置を提供することが可能になる。また、図５の構成によれば、配置間隔（Ｌ２１）を広げつつ、従来の配置（例えば、図３の点線１２６で示した凸部の配置）に比べて凸部１２２の配置密度を向上することが可能であり、蛍光体１２３の感度向上が可能になる。
【００３４】
図６は蛍光体基板１２０の平面図である。支持体１２１の上において、十字形の凸部１２２が、マトリクス状（２次元行列状）に行方向（ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、・・・：ｎは自然数）、列方向（ｍ、ｍ＋１、ｍ＋２、・・・：ｍは自然数）、それぞれ所定の間隔（等間隔）に形成されている。
【００３５】
同一の行（例えば、ｎ＋７行目）、または同一の列（例えば、ｍ＋６列目）に形成されている十字形の凸部１２２は、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ）となるように形成されている。
【００３６】
隣り合う行（例えば、ｎ＋７行目とｎ＋６行目、または、ｎ＋７行目とｎ＋８行目）に形成されている十字形の凸部１２２は、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ／２）となるように形成されている。
【００３７】
また、隣り合う列（例えば、ｍ＋６列目とｍ＋５列目、または、ｍ＋６列目とｍ＋７列目）に形成されている十字形の凸部１２２も、支持体１２１の上に中心間距離（ピッチ）が所定の間隔（配置間隔Ｐ／２）となるように形成されている。
【００３８】
第１実施形態では、同一の行または列に形成されている十字形の凸部１２２の中心間距離（ピッチ：第１の配置間隔）と、隣り合う行または列に形成されている十字形の凸部１２２の中心間距離（ピッチ：第２の配置間隔）と、は同じである構成例を説明した（図４）。本実施形態では、第１の配置間隔と第２の配置間隔は異なる構成であり、この点が図４の第１実施形態の構成と異なる。ここで、第１および第２の配置間隔の関係は、第２の配置間隔＝第１の配置間隔／２である。
【００３９】
図６において、点線１２６は従来の凸部（円形）を示している。本実施形態の十字形の凸部１２２は、同一の行または列においては第１の配置間隔（Ｐ）で形成され、隣り合う行または列においては、第２の配置間隔（Ｐ／２）で形成される。すなわち、本実施形態の凸部の構成とすることにより、Ｐ／２ピッチずれた位置にも十字形の凸部１２２を配置するための各凸部１２２間の間隔（Ｌ２２）を確保可能である。これに対して凸部が円形の場合は、隣り合う行または列において、第２の配置間隔（Ｐ／２）で円形の凸部を配置すると、図６に示すように、円形の各凸部の斜め方向の間隔はＬ０３となり、十字形の凸部の斜め方向の間隔（Ｌ２２）に比べて近接することがわかる。
【００４０】
図６の構成によれば、従来の配置間隔に比べて凸部１２２の配置間隔（Ｌ２２）を広げることができるので高鮮鋭度の放射線検出装置を提供することが可能になる。また、図６の構成によれば、配置間隔（Ｌ２２）を広げつつ、従来の配置（例えば、図４の点線１２６で示した凸部の配置）に比べて凸部１２２の配置密度を向上することが可能であり、蛍光体１２３の感度向上が可能になる。
【００４１】
以上のように、菱形、または十字形の凸部１２２を配置することにより、凸部１２２の配置密度が向上した場合でも、各凸部１２２の間隔を大きくすることができる。即ち、必要な感度を維持しつつ、高鮮鋭度の放射線検出装置を提供できる。尚、凸部１２２の形状は、必ずしも角が直角である必要はなく、概ね菱形、または概ね十字形であれば、同様の効果が得られる。
【００４２】
凸部の表面の光反射率は、凸部の間の支持体１２１の表面の光反射率より大きい。例えば、少なくとも凸部表面に、光反射機能を有する金属材料を蒸着やＣＶＤにより形成したり、光反射機能を有する樹脂を凸部表面に形成する構造とすることで、更なる感度の向上が可能である。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図７を参照して第３実施形態に係る蛍光体基板１２０の構成例を説明する。放射線検出装置１００の動作原理、及び撮像基板１１０の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、第１実施形態と同一部材に関しては、同じ記号を付すて説明を省略する。
【００４４】
図７は、図１のＡ−Ａ’の断面図である。図７に示すように、蛍光体基板１２０は、支持体１２１と、支持体１２１上に所定のピッチで形成された凸部１２２と、凸部１２２を起点に形成された蛍光体１２３とを有している。
【００４５】
また、凸部１２２の間には、付活剤を含有しない蛍光体１２４が配置されており、この点が第１実施形態と異なる。
【００４６】
蛍光体１２３は、例えば付活剤としてタリウム（Ｔｌ）を添加した柱状のヨウ化セシウム（ＣｓＩ）である。例えば、真空蒸着法により柱状結晶構造の蛍光体１２３が形成される。
【００４７】
しかしながら、蒸着の初期段階においては、凸部１２２の間の支持体１２１にもＣｓＩが形成される場合があり、このＣｓＩが発光することにより、鮮鋭度の低下を招く場合がある。
【００４８】
そこで、本実施形態においては、蒸着方式により、凸部１２２上に選択的にＣｓＩを形成することとした。すなわち、タリウム（Ｔｌ）を含有する蛍光体１２３およびタリウム（Ｔｌ）を含有しない蛍光体１２４の二種類の蛍光体を選択的に配置する構成とした。蒸着の初期段階において、付活剤であるタリウム（Ｔｌ）を添加しないことで、本構成は達成可能である。凸部の間の支持板に形成された蛍光体のタリウム（Ｔｌ）の濃度は、各凸部１２２に形成され蛍光体のタリウム（Ｔｌ）の濃度より低くなる。これにより、鮮鋭度の低下を防止することが可能である。
【００４９】
また、凸部１２２が光反射機能を有し、凹部、即ち凸部１２２の間の支持体１２１が光吸収機能を有する構造とすることで、更なる鮮鋭度の向上が可能である。例えば、凸部１２２表面に、光反射機能を有する金属材料を蒸着やＣＶＤにより形成したり、光反射機能を有する樹脂を凸部表面に形成する構造とすることも可能である。また、凸部１２２の間の支持体１２１の表面に、光吸収機能を有する金属材料を蒸着やＣＶＤにより形成したり、光吸収機能を有する樹脂を支持体１２１の表面に形成する構造とすることも可能である。
【００５０】
（第４実施形態）
図８は実施形態に係る放射線検出装置を用いた放射線検出システム（放射線撮像システム）への応用例を示した図である。放射線発生部として機能するＸ線チューブ２１０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線２１１は、被験者又は患者２２０の胸部２２１を透過し、実施形態に係る放射線検出装置１００に入射する。この入射したＸ線には患者２２０の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して放射線検出装置１００の蛍光体１２３は発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理部として機能するイメージプロセッサ２３０により画像処理される。制御室のディスプレイ２４０（表示部）でイメージプロセッサ２３０（信号処理部）により画像処理された画像を観察できる。なお、放射線撮像システムは、放射線検出装置１００と、放射線検出装置１００からの信号を処理するイメージプロセッサ２３０（信号処理部）とを少なくとも有する。
【００５１】
また、この情報は電話回線２５０等の伝送処理部により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどのディスプレイ２４１（表示部）に表示もしくは光ディスク等の記録部に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、転送された情報は、フィルムプロセッサ２６０（記録部）により記録媒体となるフィルム２６１に記録することもできる。また、転送された情報は、プリンタ２６２により出力することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の放射線検出装置は、医療用の放射線検出装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析・検査用途の装置への応用が可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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