(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を透過させる放射線透過基板と、
放射線が入射する入射面と前記入射面の反対側で放射線の入射により生じた光を出射する出射面とを有し、前記放射線透過基板の一方の主面に形成されたシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の前記出射面側に配置され、前記出射面から出射された光を検出する光検出部と、を備え、
前記シンチレータ層の側面は、前記入射面側から前記出射面側に向かうほど外側に傾斜し、
前記放射線透過基板は、前記シンチレータ層の側面に至る外縁部を有する、放射線検出器の製造方法であって、
前記放射線透過基板の前記一方の主面に柱状結晶を成長させることにより、前記出射面側から前記入射面側に向かうほど外側に傾斜する側面を有するシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、
前記シンチレータ層形成工程においてシンチレータ層が形成された前記放射線透過基板の前記一方の主面と前記光検出部とを対向させて配置する配置工程と、
対向する前記光検出部に向けて前記放射線透過基板を加圧することにより、前記出射面側から前記入射面側に向かうほど外側に傾斜する側面から前記入射面側から前記出射面側に向かうほど外側に傾斜する前記側面となるように前記シンチレータ層を変形させる変形工程と、
を含むことを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項２】
前記放射線透過基板は、高分子フィルムからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項３】
前記変形工程において変形された前記放射線透過基板は、前記光検出部と対向するように前記外縁部の外側に形成された対向端部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項４】
前記配置工程は、接着剤層を介して前記放射線透過基板の前記一方の主面と前記光検出部とを対向させて接着する接着工程であり、
前記接着工程において、前記放射線透過基板及び前記シンチレータ層形成工程において形成されたシンチレータ層を前記光検出部に対して接着する前記接着剤層を設けることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項５】
前記シンチレータ層形成工程において形成されたシンチレータ層及び前記放射線透過基板の外側を覆う防湿性保護膜を設ける保護膜形成工程を更に含み、
前記接着工程において、当該シンチレータ層及び前記放射線透過基板は、前記防湿性保護膜を介して前記接着剤層に接着されることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項６】
前記変形工程において変形された前記シンチレータ層の前記出射面と前記側面とがなす角度は、５°〜８０°であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項７】
前記変形工程において変形された前記シンチレータ層の前記出射面と前記側面とがなす角度は、５°〜４５°であることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線検出器に関する技術として、例えば特許文献１，２に記載されたものが知られている。特許文献１には、平板形状をなす樹脂製の支持基板と、支持基板の一方の主面上に形成された層状のシンチレータと、支持基板及びシンチレータの外側を覆う耐湿保護層と、シンチレータに対して支持基板と反対側に配置され、シンチレータで生じた光を検出するセンサーパネルと、を備えた放射線検出装置が記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の放射線検出装置では、接着剤層により支持基板及びシンチレータをセンサーパネルに対して接着している。この接着剤層は、支持基板とセンサーパネルとの間でシンチレータの外周を覆うように形成されている。また、接着剤層の外周には、接着剤の流出を防止するための封止部が設けられている。
【０００４】
特許文献２には、平板形状をなす高分子フィルム製の基板と、基板上に形成された蛍光体層と、基板及び蛍光体層の外側を覆う防湿性保護フィルムと、蛍光体層に対して基板と反対側に配置され、蛍光体層で生じた光を検出する受光素子と、を備えた放射線フラットパネルディテクターが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―６１１１５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００８／０１８２７７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した従来の放射線検出装置では、装置の組み立て時において、接着剤の硬化に伴って生じる収縮応力がシンチレータの外周に強く作用する。この応力の作用によりシンチレータに歪みが生じると、シンチレータに解像度劣化などの悪影響が生じるため、装置の放射線検出に係る信頼性が低下してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放射線検出に係る信頼性の向上を図ることができる放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、放射線を透過させる放射線透過基板と、放射線が入射する入射面と入射面の反対側で放射線の入射により生じた光を出射する出射面とを有し、放射線透過基板の一方の主面に形成されたシンチレータ層と、シンチレータ層の出射面側に配置され、出射面から出射された光を検出する光検出部と、を備え、シンチレータ層の側面は、入射面側から出射面側に向かうほど外側に傾斜し、放射線透過基板は、シンチレータ層の側面に至る外縁部を有する、放射線検出器の製造方法であって、放射線透過基板の一方の主面に柱状結晶を成長させることにより、出射面側から入射面側に向かうほど外側に傾斜する側面を有するシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、シンチレータ層形成工程においてシンチレータ層が形成された放射線透過基板の一方の主面と光検出部とを対向させて配置する配置工程と、対向する光検出部に向けて放射線透過基板を加圧することにより、出射面側から入射面側に向かうほど外側に傾斜する側面から入射面側から出射面側に向かうほど外側に傾斜する側面となるようにシンチレータ層を変形させる変形工程と、を含む。
【０００９】
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、放射線透過基板の外縁部がシンチレータ層の側面に至っており、基板によってシンチレータ層の外周が補強されるので、シンチレータ層と光検出部とを接着する場合に、接着剤の硬化に伴って生じる収縮応力の作用によりシンチレータ層に歪みが生じることを抑制することができる。また、シンチレータ層の側面が入射面側から出射面側に向かうほど外側に傾斜しているため、シンチレータ層の側面が出射面に垂直な場合や逆向きに傾斜している場合と比べて、接着剤の収縮応力に対する変形抵抗力を高めることができる。従って、この放射線検出器の製造方法によれば、シンチレータ層に歪みが生じることによるシンチレータ層の性能劣化を避けることができるので、放射線検出に係る放射線検出器の信頼性の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、放射線透過基板は高分子フィルムからなることが好ましい。
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、放射線透過基板として高分子フィルムからなるフレキシブルな基板を採用することで、放射線透過基板及びシンチレータを光検出部の形状に合わせて変形させることが可能になる。その結果、シンチレータと光検出部との隙間を最小限に抑えることができるので、シンチレータと光検出部との隙間の存在に起因する解像度の劣化を抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、放射線透過基板は、光検出部と対向するように外縁部の外側に形成された対向端部を有していることが好ましい。
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、放射線透過基板の対向端部を光検出部に対して接着することで、対向端部を有しない場合と比べて少ない量の接着剤で放射線透過基板と光検出部とを確実に固定することができる。
【００１２】
本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、シンチレータ層及び放射線透過基板を光検出部に対して接着する接着剤層を更に備えることが好ましい。
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、接着剤層によりシンチレータ層の出射面と放射線透過基板の対向端部とを光検出部に接着することで、簡素な構成でシンチレータ層及び放射線透過基板と光検出部との固定を実現することができる。
【００１３】
本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、放射線透過基板及びシンチレータ層の外側を覆う防湿性保護膜を更に備え、放射線透過基板及びシンチレータ層は、防湿性保護膜を介して接着剤層に接着されていることが好ましい。
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、防湿性保護膜によってシンチレータ層に対する水分の浸入を抑制できるので、水分の浸入によるシンチレータ層の性能劣化を避けることが可能になる。
【００１４】
本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、シンチレータ層の出射面と側面とがなす角度は、５°〜８０°であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る放射線検出器の製造方法においては、シンチレータ層の出射面と側面とがなす角度は、５°〜４５°であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放射線検出に係る信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る放射線検出器の一実施形態を示す断面図である。
【図２】シンチレータ層の傾斜角を示す拡大断面図である。
【図３】シンチレータ層形成工程を説明するための断面図である。
【図４】シンチレータ層形成工程を説明するための斜視図である。
【図５】シンチレータ層形成工程における形成時傾斜角を示す拡大断面図である。
【図６】保護膜形成工程を説明するための断面図である。
【図７】接着工程を説明するための断面図である。
【図８】変形工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線等の放射線を光に変換して検出するためのものであり、例えばＰＥＴ［Positron  Emission  Tomography］装置やＣＴ［Computed  Tomography］装置に用いられる。放射線検出器１は、支持基板２、シンチレータ層３、防湿性保護膜４、光検出部５、及び接着剤層６を備えている。
【００２０】
支持基板２は、Ｘ線等の放射線を透過させる放射線透過基板である。支持基板２は、厚みが１００μｍ程度の高分子フィルムから構成されており、フレキシブルな基板である。支持基板２を構成する高分子としては、例えばポリイミドなどがある。支持基板２の一方の主面２ａには、シンチレータ層３が蒸着形成されている。
【００２１】
支持基板２は、主面２ａ側に内側となる薄皿形状に形成されている。支持基板２は、主面２ａ側に傾斜した外縁部２ｂと外縁部２ｂの外側に形成された対向端部２ｃとを有している。外縁部２ｂは、支持基板２の外周に沿って形成されている。外縁部２ｂは、シンチレータ層３の側面３ｃに至っている。外縁部２ｂは、シンチレータ層３の側面３ｃに沿って傾斜している。また、対向端部２ｃは、外縁部２ｂの外側でフランジ状に形成されている。対向端部２ｃは、支持基板２の板厚方向で光検出部５と対向するように形成されている。
【００２２】
シンチレータ層３は、例えばＴｌ（タリウム）をドープしたＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の柱状結晶から構成されている。シンチレータ層３は、蒸着法により支持基板２の主面２ａに柱状結晶を成長させることで形成される。シンチレータ層３の厚みは、例えば６００μｍである。シンチレータ層３は、略四角錐台の形状をなしている。略四角錐台形状のシンチレータ層３は、互いに略平行な入射面３ａ及び出射面３ｂと、側面３ｃとを有している。
【００２３】
入射面３ａは、支持基板２を透過した放射線が入射する面である。入射面３ａは、支持基板２の主面２ａに沿って形成されている。出射面３ｂは、放射線の入射によってシンチレータ層３内で生じた光が出射される面である。出射面３ｂは、入射面３ａと反対側に形成されている。出射面３ｂは、入射面３ａよりも広い面積を有している。
【００２４】
側面３ｃは、入射面３ａ及び出射面３ｂに対して傾斜した面である。側面３ｃは、入射面３ａから出射面３ｂに向かうほど外側に傾斜する。この側面３ｃと出射面３ｂとがなす傾斜角αは、９０°に近いほど有効エリアが広くなるが、フレキシブル基板の貼り合わせの場合は角度が小さいほうが貼り合わせしやすい。このため、傾斜角αは、５°〜８０°であることが好ましく、作業性及び側面３ｃにおける歪みを低減させる観点から５°〜４５°であることがより好ましい。また、側面３ｃは、外縁部２ｂによって覆われている。側面３ｃには、支持基板２を透過した放射線が入射する。
【００２５】
防湿性保護膜４は、シンチレータ層３に水分が侵入することを防ぐための保護膜である。防湿性保護膜４は、例えばポリパラキシリレンから形成されている。防湿性保護膜４は、支持基板２及びシンチレータ層３の外側を覆っている。支持基板２及びシンチレータ層３は、防湿性保護膜４によって密封されている。支持基板２及びシンチレータ層３は、防湿性保護膜４で密封された状態でフレキシブル性を有している。
【００２６】
光検出部５は、シンチレータ層３の出射面３ｂから出射した光を検出するイメージセンサである。光検出部５としては、ＣＣＤ［Charge  Coupled  Device］イメージセンサやフォトダイオードアレイ等が用いられる。光検出部５は、略平板形状をなしている。光検出部５は、シンチレータ層３の出射面３ｂ側に配置されている。具体的には、光検出部５は、光を検出する受光面５ａがシンチレータ層３の出射面３ｂと対向するように配置されている。光検出部５は、接着剤層６によって支持基板２及びシンチレータ層３に接着されている。
【００２７】
接着剤層６は、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂などの低透湿性樹脂から構成されている。接着剤層６は、支持基板２及びシンチレータ層３と光検出部５との間に形成されている。接着剤層６は、防湿性保護膜４を介してシンチレータ層３の出射面３ｂと接着している。また、接着剤層６は、防湿性保護膜４を介して支持基板２の対向端部２ｃと接着している。接着剤層６は、防湿性保護膜４を介して支持基板２及びシンチレータ層３と接着すると共に光検出部５の受光面５ａと接着することにより、光検出部５に対して支持基板２及びシンチレータ層３を接着固定している。
【００２８】
次に、本実施形態に係る放射線検出器１の製造方法について図面を参照して説明する。
【００２９】
図３〜図５は、支持基板２上にシンチレータ層３を形成するシンチレータ形成工程を説明するための図である。図６は、防湿性保護膜４を形成する保護膜形成工程を説明するための図である。図７は、光検出部５に対して支持基板２及びシンチレータ層３を接着する接着工程を説明するための図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、支持基板２及びシンチレータ層３を変形させる変形工程を説明するための図である。具体的には、図８（ａ）は、変形工程開始時の支持基板２及びシンチレータ層３を示している。図８（ｂ）は、変形工程終了時の支持基板２及びシンチレータ層３を示している。
【００３０】
まず、図３〜図５に示すシンチレータ層形成工程において、支持基板２の主面２ａ上にシンチレータ層３を形成する。シンチレータ層形成工程において、支持基板２は十分な剛性を持つ補強板に固定される。その後、補強板と共に支持基板２を回転させた状態で、主面２ａ上にＴｌをドープしたＣｓＩを蒸着させることでシンチレータ層３が形成される。
【００３１】
シンチレータ層３は、支持基板２の主面２ａのうち中央寄りの領域に形成される。すなわち、シンチレータ層３が形成されていないノーコーティングエリアが主面２ａの外側に形成される。図５に示すノーコーティングエリアの幅Ｎは、部材削減の観点からは狭い方が望ましいが、組み立て作業性の観点からは広い方が望ましい。ノーコーティングエリアの幅Ｎは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。ノーコーティングエリアは、主面２ａのうち前述の対向端部２ｃに対応する領域に相当する。
【００３２】
シンチレータ層形成工程で形成されたシンチレータ層３は、出射面３ｂから入射面３ａに向かって末広がりな略四角錘台の形状をなしている。この段階のシンチレータ層３は、入射面３ａの面積の方が出射面３ｂの面積よりも大きく、側面３ｄの傾斜状態が図１の側面３ｃと異なる。側面３ｄは、出射面３ｂから入射面３ａに向かうほど外側に突出する。この側面３ｄと出射面３ｂがなす傾斜角βは、９０°より大きく１８０°より小さい角度であることが好ましい。傾斜角βは１００°〜１７５°の範囲内の角度であることがより好ましく、１３５°〜１７５°の範囲内の角度であることが更に好ましい。
【００３３】
次に、図６に示す保護膜形成工程において、防湿性保護膜４を形成する。保護膜形成工程では、シンチレータ層３が形成された支持基板２をＣＶＤ［Chemical  Vapor  Deposition］装置の蒸着室に入れる。そして、ポリパラキシリレンの原料を昇華させて得た蒸気中に支持基板２を露出させるＣＶＤ法により、支持基板２及びシンチレータ層３の外側を覆う防湿性保護膜４を形成する。支持基板２及びシンチレータ層３は、防湿性保護膜４に覆われた状態で十分なフレキシブル性を有している。
【００３４】
続いて、図７に示す接着工程において、防湿性保護膜４で覆われた支持基板２及びシンチレータ層３を光検出部５に対して接着する。接着工程では、まず光検出部５の受光面５ａに接着剤層６を形成する。接着剤層６の形成後、シンチレータ層３の出射面３ｂと光検出部５の受光面５ａとが対向するように、支持基板２及びシンチレータ層３を光検出部５に接着する。
【００３５】
その後、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す変形工程において、支持基板２及びシンチレータ層３を光検出部５の受光面５ａに沿うように変形させる。この変形工程では、フレキシブル性を有する支持基板２及びシンチレータ層３を光検出部５に向けて加圧することにより変形させる。支持基板２及びシンチレータ層３は、加圧により図８（ａ）に示す状態から図８（ｂ）に示す状態に変形する。支持基板２及びシンチレータ層３は、光検出部５の受光面５ａに沿って密着するように変形する。
【００３６】
具体的には、シンチレータ層３では、側面３ｄが光検出部５の受光面５ａに押しつけられ、出射面３ｂと同一の面へと変形する。同時に、シンチレータ層３の入射面３ａの一部が変形して、側面３ｃが形成される。
【００３７】
一方、支持基板２は、シンチレータ層３の変形に伴って、図８（ａ）に示す平板形状から図８（ｂ）に示す略浅皿状に変形する。この変形により、支持基板２の外周側に、外縁部２ｂ及び対向端部２ｃが形成される。外縁部２ｂは、シンチレータ層３の側面３ｃの形成に伴い側面３ｃに沿うように屈曲することで形成される。外縁部２ｂは、シンチレータ層３の側面３ｃに沿って傾斜する。対向端部２ｃは、外縁部２ｂの形成により光検出部５側に移動する。この移動により、対向端部２ｃの主面２ａ（前述のノーコーティングエリア）と接着剤層６とが防湿性保護膜４を介して接着する。ノーコーティングエリアの面積は、接着剤層６に対する対向端部２ｃの接着面積に相当する。
【００３８】
以上説明した各工程の実行後、接着剤層６を硬化させ、所定の仕上げ処理を施すことで図１に示す放射線検出器１が得られる。
【００３９】
続いて、本実施形態に係る放射線検出器１の作用効果について説明する。
【００４０】
本実施形態に係る放射線検出器１によれば、支持基板２の外縁部２ｂがシンチレータ層３の側面３ｃに至っており、支持基板２によってシンチレータ層３の外周が補強されるので、シンチレータ層３と光検出部５とを接着する場合に、接着剤の硬化に伴って生じる収縮応力の作用によりシンチレータ層３に歪みが生じることを抑制することができる。また、シンチレータ層３の側面３ｃが入射面３ａ側から出射面３ｂ側に向かうほど外側に傾斜しているため、シンチレータ層３の側面３ｃが出射面３ｂに垂直な場合や逆向きに傾斜している場合と比べて、接着剤の収縮応力に対する変形抵抗力を高めることができる。従って、この放射線検出器１によれば、シンチレータ層３に歪みが生じることによるシンチレータ層３の性能劣化を避けることができるので、放射線検出に係る放射線検出器１の信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、この放射線検出器１によれば、支持基板２として高分子フィルムからなるフレキシブルな基板を採用することで、支持基板２及びシンチレータ層３を光検出部５の形状に合わせて変形させることが可能になる。その結果、シンチレータ層３と光検出部５との間隙を小さくすることができるので、シンチレータ層３と光検出部５との間隙に起因する解像度の劣化を抑制することができる。また、支持基板２としてフレキシブルな基板を採用することで外縁部２ｂを容易に形成することができる。
【００４２】
更に、この放射線検出器１によれば、支持基板２の外縁部２ｂがシンチレータ層３の側面３ｃに至っているので、支持基板２がシンチレータ層３の側面３ｃに至らない平板形状の場合と比べて、支持基板２と光検出部５との距離が近くなり、少ない量の接着剤で支持基板２と光検出部５との接着を実現することができる。また、この放射線検出器１によれば、外縁部２ｂの外側で光検出部５と対向する対向端部２ｃを有しているので、対向端部２ｃを有しない場合と比べて少ない量の接着剤であっても支持基板２と光検出部５とを確実に固定することが可能になる。従って、この放射線検出器１では、従来と比べて少量の接着剤を光検出部５の受光面５ａに塗布するだけで支持基板２及びシンチレータ層３と光検出部５との接着を実現することができるので、接着剤の硬化前の流出を防ぐために接着剤層の周囲を囲む封止部材を設ける必要がなく、組み立て作業性の向上及び部材点数の削減を図ることができる。
【００４３】
また、この放射線検出器１によれば、接着剤層６によりシンチレータ層３の出射面３ｂと支持基板２の対向端部２ｃとを光検出部５に接着することで、簡素な構成で光検出部５に対するシンチレータ層３及び支持基板２の固定を実現することができる。
【００４４】
また、この放射線検出器１によれば、支持基板２及びシンチレータ層３の外側を覆う防湿性保護膜４を備えることにより、シンチレータ層３に対する水分の浸入を抑制することができる。さらに、この放射線検出器１では、シンチレータ層３の側面３ｃが支持基板２の外縁部２ｂに覆われているので、シンチレータ層３の側面３ｃが支持基板２に覆われていない場合と比べて、シンチレータ層３に対する水分の侵入が抑制される。従って、この放射線検出器１によれば、水分の侵入によるシンチレータ層３の劣化を避けることができる。このことは、放射線検出器１の長寿命化に寄与する。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、支持基板２の材料は、高分子フィルムに限られず、アルミニウムなどを用いても良い。また、支持基板２は、必ずしもフレキシブル性を有する必要はない。
【００４７】
また、シンチレータ層３の側面３ｃは、必ずしも支持基板２によって完全に覆われている必要はなく、一部が覆われている態様であれば良い。更に、支持基板２の対向端部２ｃは、接着剤層６と接着している必要はない。すなわち、シンチレータ層３が支持基板２及び接着剤層６によって密封されているものに限られず、シンチレータ層３の側方に隙間が形成されている態様であっても良い。また、必ずしもフランジ状の対向端部２ｃを形成する必要はない。また、必ずしも防湿性保護膜４を形成する必要はない。
【符号の説明】
【００４８】
１…放射線検出器  ２…支持基板（放射線透過基板）  ２ａ…主面  ２ｂ…外縁部  ２ｃ…対向端部  ３…シンチレータ層  ３ａ…入射面  ３ｂ…出射面  ３ｃ…側面  ４…防湿性保護膜  ５…光検出部  ６…接着剤層  α…傾斜角
【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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