(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定基板と、
前記固定基板の上に平面状に配列した複数の撮像基板と、
前記複数の撮像基板の上に複数の柱状蛍光体が並列してなる蛍光体層と
を備え、
隣り合う前記撮像基板の間には間隙が形成されており、
前記蛍光体層は、前記撮像基板ごとに柱状蛍光体群に分割されており、
隣り合う前記柱状蛍光体群は、側面の前記柱状蛍光体同士が少なくとも一部分で接しつつ分離しており、
隣り合う前記柱状蛍光体群の境界部位が前記間隙に位置していることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記蛍光体層は、隣り合う前記柱状蛍光体群の境界部位の上端及び下端の少なくとも一方に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記蛍光体層は、前記複数の撮像基板の上、及び、前記間隙の上に、連続的に蒸着することにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
放射線を発生する放射線源と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項５】
固定基板の上に平面状に配列された複数の撮像基板の上に複数の柱状蛍光体が並列してなる蛍光体層を形成する工程と、
前記撮像基板ごとに前記蛍光体層を柱状蛍光体群に分割する工程と
を備え、
前記分割する工程は、隣り合う前記柱状蛍光体群が、側面の前記柱状蛍光体同士が少なくとも一部分で接するように、前記蛍光体層を前記柱状蛍光体群に分割することを特徴とする放射線撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記分割する工程は、加熱処理を行うことによりなされることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記加熱処理の工程の後に、隣り合う前記柱状蛍光体群は、側面の前記柱状蛍光体の少なくとも一部で接しつつ分離することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記複数の撮像基板は、隣り合う前記撮像基板の間に間隙を有するように配置されており、
前記加熱処理の工程の後に、隣り合う前記柱状蛍光体群の境界部位が前記間隙に位置することを特徴とする請求項６又は７に記載の放射線撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記蛍光体層を形成する工程において、前記蛍光体層の隣り合う前記柱状蛍光体群の境界部位の上端及び下端の少なくとも一方に凹部が形成されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記蛍光体層を形成する工程において、前記蛍光体層を前記複数の撮像基板の上、及び、前記間隙の上に、連続的に蒸着することにより形成することを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置及びその製造方法並びに放射線撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像面が例えば４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の大面積の放射線撮像装置が開発されている。このような大面積の放射線撮像装置を実現するために、例えば特許文献１には、光電変換素子を有する複数の撮像基板が並べられて１つの撮像面を形成し、放射線を光に変換する蛍光体がこの１つの撮像面を覆う構成が開示されている。また、柱状構造を有する蛍光体を複数並列した蛍光体層を用いることで、蛍光体内での光の散乱を軽減し、放射線撮像装置により得られる画像の鮮鋭度を向上することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された放射線検出装置にあっては、蛍光体層の構造に検討の余地がある。蛍光体は、輸送中の環境温度変化、使用中の環境温度変化、または連続使用による装置内の温度上昇等の熱負荷により、複数の撮像基板間において変形し、蛍光体の柱状構造に乱れが生じ得る。この柱状構造の乱れにより、蛍光体から撮像基板への光の伝搬状況に相違が生じ、複数の撮像基板から取得された画像にアーチファクトが生じて画質が不安定となるという問題がある。
【０００５】
本発明では、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数の撮像基板間において、蛍光体層の柱状蛍光体の変形が抑制されて安定した高画質を得ることができる放射線撮像装置及びその製造方法並びに放射線撮像システム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】
【０００６】
本発明の放射線撮像装置は、固定基板と、前記固定基板の上に平面状に配列した複数の撮像基板と、前記複数の撮像基板の上に複数の柱状蛍光体が並列してなる蛍光体層とを備え、隣り合う前記撮像基板の間には間隙が形成されており、前記蛍光体層は、前記撮像基板ごとに柱状蛍光体群に分割されており、隣り合う前記柱状蛍光体群は、側面の前記柱状蛍光体同士が少なくとも一部分で接しつつ分離しており、隣り合う前記柱状蛍光体群の境界部位が前記間隙に位置している。
【０００７】
本発明の放射線撮像装置の製造方法は、固定基板の上に平面状に配列された複数の撮像基板の上に複数の柱状蛍光体が並列してなる蛍光体層を形成する工程と、前記撮像基板ごとに前記蛍光体層を柱状蛍光体群に分割する工程とを備え、前記分割する工程は、隣り合う前記柱状蛍光体群が、側面の前記柱状蛍光体同士が少なくとも一部分で接するように、前記蛍光体層を前記柱状蛍光体群に分割する。
【０００８】
本発明の放射線撮像システムは、放射線を発生する放射線源と、上記の放射線撮像装置とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の撮像基板間において、蛍光体層の柱状蛍光体の変形が抑制されて安定した高画質を得ることができる放射線撮像装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による放射線撮像装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態による放射線撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態による放射線撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】第３の実施形態による放射線撮像システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、放射線撮像装置を開示する。検出対象の放射線の代表的な例としてＸ線が挙げられるが、放射線はＸ線の他、α線、β線、γ線等の電磁波も含み得る。
【００１３】
［放射線撮像装置の構成］
図１は、第１の実施形態による放射線撮像装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の破線Ｉ−Ｉ'に沿った断面図である。
この放射線撮像装置１００は、固定基板１１０、複数の撮像基板１２０、蛍光体層１３０、及び保護基板１４０を有して構成されている。図１では、説明の便宜ために各構成部材を離間させて描いているが、実際には各構成部材は重ねて配置される。
【００１４】
固定基板１１０は、例えばガラス、アモルファスカーボン、ＣＦＲＰ、アルミニウム等を材料としており、表面に固定部材１１１（図１では不図示）を介して複数の撮像基板１２０が接着固定されている。固定部材１１１としては、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を含むシート状又は液状の接着材料を用いることができる。
【００１５】
撮像基板１２０は、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子を有し、光を検出して電気信号に変換する。光電変換素子として、例えば結晶シリコンを用いたＣＭＯＳセンサ、非晶質シリコンを用いたＰＩＮ型センサやＭＩＳ型センサを用いることができる。撮像基板１２０は、固定基板１１０上に固定部材１１１を介して複数枚が１つの撮像面を形成するように平面状（図示の例では２×２のマトリクス状）に配置固定されており、隣り合う撮像基板１２０間には所定の離間距離の間隙１２０ａが形成されている。
【００１６】
蛍光体層１３０は、複数の撮像基板１２０上に直接的に接するように複数の柱状蛍光体１３０ａが並列して構成されている。柱状蛍光体１３０ａは、例えばＴｌをドープしたＣｓＩである。蛍光体層１３０は、撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体１３０ａの群（柱状蛍光体群１３０Ａ）に分割されている。隣り合う柱状蛍光体群１３０Ａ間の境界部位１３０ｂが間隙１２０ａ上に位置している。隣り合う柱状蛍光体群１３０Ａは、側面の柱状蛍光体１３０ａ同士が少なくとも一部分、ここでは境界部位及び当該側面の柱状蛍光体１３０ａの上端部位で接しつつ（接触部位１３０ｂ，１３０ｃとする）分離している。即ち、隣り合う柱状蛍光体群１３０Ａの側面の柱状蛍光体１３０ａ同士において接触部分１３０ｂ，１３０ｃが存在するも、接触部分１３０ｂ，１３０ｃで柱状蛍光体１３０ａ同士が一体化することなく分離している。
【００１７】
保護基板１４０は、蛍光体層１３０上に接続部材１４１（図１では不図示）を介して配置されている。保護基板１４０としては、例えばガラス、アモルファスカーボン、ＣＦＲＰ、アルミニウム、チタニウム等を材料として用いることができる。接続部材１４１としては、固定部材１１１と同様に、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を含むシート状又は液状の接着材料を用いることができる。
【００１８】
放射線撮像装置１００では、図１の矢印１５０の方向から被検体に向けて曝射された放射線は、被検体により減衰を受けた後、柱状蛍光体１３０に入射する。蛍光体層１３０の柱状蛍光体１３０ａは、入射した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。柱状蛍光体１３０ａで変換された光は、撮像基板１２０に入射し、電気信号に変換されて、この電気信号に基づいて画像が生成される。放射線撮像装置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】
放射線検出装置は、輸送中の環境温度変化、使用中の環境温度変化、又は連続使用による装置内温度の上昇等の熱負荷を受ける。例えば、５０℃の熱負荷を受けた場合には、固定基板又は保護基板が膨張する。この膨張により、複数の撮像基板間の間隔が広がる。即ち、撮像基板間に応力が集中する。一方、蛍光体層では、隣接する柱状蛍光体間で接合されており、特に、蒸着開始面又は複数の柱状蛍光体が近接した部分において接合一体化されている。従来の放射線検出装置において、柱状蛍光体が複数の撮像基板上に連続的に形成されている場合には、柱状蛍光体は当該一体化部分を起点として変形する。この変形に起因する柱状構造の乱れにより、柱状蛍光体から撮像基板への光の伝搬状況に相違が生じ、複数の撮像基板から取得された画像にアーチファクトが生じる。
【００２０】
本実施形態の放射線検出装置１００では、図示するように、蛍光体層１３０の柱状蛍光体１３０ａを撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体群１３０Ａに分離している。即ち、固定基板１１０、固定部材１１１、保護基板１４０、接続部材１４１を取り外した際に、各撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体群１３０Ａが存在し得る状態である。このため、固定基板１１０又は保護基板１４０が膨張しても、撮像基板１２０間に一体化部分が存在しないため、柱状蛍光体１３０の変形が防止される。また、隣り合う柱状蛍光体群１３０Ａの側面の柱状蛍光体１３０ａ同士が少なくとも一部分で接している。このため、撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体群１３０Ａを分離しても、隣り合う撮像基板１２０間においても柱状蛍光体１３０に入射するＸ線を光に変換でき、撮像基板１２０間における発光量は従来の放射線検出装置と同等に維持される。
【００２１】
［放射線撮像装置の製造方法］
次いで、放射線撮像装置１００の製造方法について説明する。先ず、固定基板１１０上に固定部材１１１を配置し、固定部材１１１上に複数の撮像基板１２０を平面状（図示の例では２×２のマトリクス状）に配列する。続いて、複数の撮像基板１２０からなる１つの撮像面を覆うように、柱状蛍光体１３０ａを真空蒸着法により、隣り合う撮像基板１２０の間隙１２０ａ上を含めて連続的に蒸着することにより生成する。以上により、複数の撮像基板１２０上に直接的に接触する蛍光体層１３０が形成される。続いて、保護基板１４０を、接続部材１４１を介して蛍光体層１３０上に接続する。
【００２２】
続いて、固定基板１１０を加熱処理し、固定基板１１０又は保護基板１４０或いは両方を膨張させる。これにより、蛍光体層１３０の柱状蛍光体１３０ａが撮像基板１２０間において分割し、撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体群１３０Ａが形成される。加熱処理の後、固定基板１１０が冷却されて、隣り合う柱状蛍光体群１３０Ａは、側面の柱状蛍光体１３０ａ同士が少なくとも一部分で接しつつ分離する。ここで、加熱処理の温度は、蛍光体層１３０を分割するために必要な温度である。そのため、当該温度は、使用する部品の材料によって異なるが、製品とされた放射線撮像装置の輸送中の環境温度、使用中の環境温度、及び連続使用時の装置内温度のうちの少なくとも１つの温度、或いは全ての温度よりも高いことが望ましい。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の撮像基板１２０間において、蛍光体層１３０の柱状蛍光体１３０ａの変形が抑制されて安定した高画質を得ることができる放射線撮像装置１００が実現する。
【００２４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に放射線撮像装置を開示するが、その蛍光体層の構成が異なる点で第１の実施形態と相違する。
【００２５】
［放射線撮像装置の構成］
図３は、第２の実施形態による放射線撮像装置の概略構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図２に対応する。図３では、図２と同様の構成部材については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２６】
放射線撮像装置１００において、撮像基板１２０は、固定基板１１０上に固定部材１１１を介して複数枚が１つの撮像面を形成するように平面状（図示の例では２×２のマトリクス状）に配置固定されている。隣り合う撮像基板１２０間には、所定の離間距離の間隙１２０ａが形成されている。各撮像基板１２０は略同一の厚みに形成されており、間隙１２０ａは、第１の実施形態の撮像基板１２０における間隙１２０ａよりも幅広であることが望ましい。
【００２７】
蛍光体層２１０は、複数の撮像基板１２０上に直接的に接するように複数の柱状蛍光体２１０ａが並列して構成されている。柱状蛍光体２１０ａは、例えばＴｌをドープしたＣｓＩである。蛍光体層２１０は、撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体２１０ａの群（柱状蛍光体群２１０Ａ）に分割されている。隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａ間の境界部位の上端及び下端の少なくとも一方、本実施形態の例では両方に凹部２１０ｃが形成されている。凹部２１０ｃは、隣り合う撮像基板１２０の間隙１２０ａ上に位置している。隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａは、側面の柱状蛍光体２１０ａ同士が少なくとも一部分、ここでは境界部位で接しつつ（接触部分２１０ｂとする）分離している。即ち、隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａの側面の柱状蛍光体２１０ａ同士において接触部分２１０ｂが存在するも、接触部分２１０ｂで柱状蛍光体２１０ａ同士が一体化することなく分離している。
【００２８】
［放射線撮像装置の製造方法］
本実施形態の放射線撮像装置１００を製造する際において、撮像基板１２０の配置工程では、略同一の厚みの複数の撮像基板１２０を固定部材１１１上に平面状（図示の例では２×２のマトリクス状）に配列する。隣り合う撮像基板１２０の間隙１２０ａは、第１の実施形態の撮像基板１２０における間隙１２０ａよりも幅広に設定する。
【００２９】
蛍光体層２１０の蒸着工程では、柱状蛍光体２１０ａは隣り合う撮像基板１２０の間隙１２０ａ上を含め連続的に生成する。間隙１２０ａが第１の実施形態よりも広いため、間隙１２０ａ上では、隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａ間で蒸着開始面に位置する下端及び蒸着終了面に位置する上端に凹部２１０ｃが形成される。
【００３０】
続く加熱処理工程において、当該加熱処理により固定基板１１０及び保護基板１４０が膨張すると、当該膨張に伴う応力が凹部２１０ｃに集中する。そのため、凹部２１０ｃを起点として柱状蛍光体２１０ａが撮像基板１２０間において容易且つ確実に分離し、撮像基板１２０ごとに柱状蛍光体群２１０Ａが形成される。本実施形態では、間隙１２０ａ上に位置する柱状蛍光体２１０ａの下端及び上端の両方に凹部２１０ｃが形成されている。そのため、隣り合う撮像基板１２０上において、上下の凹部２１０ｃ間で柱状蛍光体２１０ａが直線的に分離して柱状蛍光体群２１０Ａが形成される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の撮像基板１２０間において、蛍光体層２１０の柱状蛍光体２１０ａの変形が抑制されて安定した高画質を得ることができる放射線撮像装置１００が実現する。更に本実施形態では、隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａ間の境界の上端及び下端の少なくとも一方に凹部２１０ｃが形成される。そのため、柱状蛍光体群２１０Ａの容易且つ確実な分離が可能となり、隣り合う柱状蛍光体群２１０Ａ間で側面に位置する柱状蛍光体２１０ａの形状が安定し、より優れた画質を得ることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１又は第２の実施形態による放射線撮像装置１００を備えた放射線撮像システムを開示する。図４は、第３の実施形態による放射線撮像システムの概略構成を示す模式図である。
【００３３】
この放射線撮像システム３００は、Ｘ線等の放射線を発生する放射線源３０１、放射線源３０１から被検体を介して照射される放射線を受ける上述の放射線撮像装置１００、及び制御部３０２を備えて構成されている。本実施形態では、放射線撮像システム３００は、いわゆるＣアーム型放射線透視診断装置として構成されている。即ち、放射線源３０１及び放射線撮像装置１００は、回転可能なＣアーム３０３に互いに対向するように取り付けられている。被検体の姿勢を変更しない状態でＣアーム３０３を回転させることによって、被検体に対する放射線の照射方向を変更することができる。これにより、３Ｄ（３次元）の放射線撮像を行うことができる。放射線撮像装置１００によって撮像された各放射線画像は、制御部３０２に提供され、制御部３０２によって処理される。得られた３Ｄ画像は、表示部３０４に出力され得る。
【符号の説明】
【００３４】
１００  放射線撮像装置
１１０  固定基板
１１１  固定部材
１２０  撮像基板
１２０ａ  間隙
１３０，２１０  蛍光体層
１３０Ａ，２１０Ａ  柱状蛍光体群
１３０ａ，２１０ａ  柱状蛍光体
１３０ｂ，１３０ｃ，２１０ｂ  接触部分
１４０  保護基板
１４１  接続部材
２１０ｃ  凹部
３００  放射線撮像システム
３０１  放射線源
３０２  制御部
３０３  Ｃアーム
３０４  表示部
【図１】
0006579856.tif 000002
【図２】
0006579856.tif 000003
【図３】
0006579856.tif 000004
【図４】
0006579856.tif 000005