(57)【要約】  Ｘ線デバイスやＣＴスキャナ等の従来の放射線捕捉デバイスにおいて、例えばダイシング又は研削の機械加工によって製造される構造化表面部品、例えばシンチレータアレイが使用される。シンチレーション材料のシンチレーション特性を変更するために、焼結等の高温サイクルといった更なる製造ステップを行って、シンチレーション特性が復元又は少なくとも向上される。本願は、層状構造を形成するように感光性混合物を用いる積層造形を使用して、シンチレータ又は他の放射線関連粒子を含有する結合剤内粒子構造を有する構造化表面部品を形成することを提案する。したがって、焼結等の後続の製造ステップを省略することができる。構造化表面部品は屈曲可能である。
2021507214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線捕捉デバイス用の照射される構造化表面部品であって、
前記構造化表面部品の表面領域を画定する配置領域と、
前記配置領域に配置された複数の突起と、
を含み、
前記複数の突起は、放射線関連特性を有する粒子、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物を含み、
前記表面領域から離れる方向又は前記表面領域に垂直な方向において、前記複数の突起の前記感光性材料混合物は、上下に重なる幾つかの層からなり、
前記構造化表面部品は、屈曲可能である、構造化表面部品。
【請求項２】
非重合性材料を前記硬化感光性成分と組み合わせることによって、屈曲特性が調整される、請求項１に記載の構造化表面部品。
【請求項３】
放射線関連特性を有する前記粒子は、前記硬化感光性成分及び／若しくは前記結合剤中に分散される又は混合される少なくとも１つのシンチレーション材料を含む、請求項１又は２に記載の構造化表面部品。
【請求項４】
それぞれの突起の第１の層が、第１のシンチレーション材料を含み、同じ突起の第２の層が、第２のシンチレーション材料を含む、請求項３に記載の構造化表面部品。
【請求項５】
基板が、前記構造化表面部品の前記配置領域又は前記表面領域を画定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項６】
前記構造化表面部品は、シンチレータアレイであり、
前記複数の突起は、それぞれがシンチレーション特性を有する個別のピクセルであり、
前記ピクセルは、反射体によって少なくとも部分的に覆われている、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項７】
前記反射体は、それぞれのピクセルの少なくとも最外層に配置され、前記基板から離れて面する少なくとも１つの最上部反射体層を含む、請求項６に記載の構造化表面部品。
【請求項８】
前記反射体は、２つの個別のピクセル間の間隙に配置される少なくとも１つのピクセル間反射体層を含む、請求項６又は７に記載の構造化表面部品。
【請求項９】
前記反射体は、有機結合剤中に反射粒子を含有する、請求項６から８のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項１０】
前記反射体は、反射性薄膜又は反射性シートである、請求項６から８のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項１１】
前記反射体は、反射特性を有する材料で作られる前記基板によって形成される、請求項６に記載の構造化表面部品。
【請求項１２】
前記反射体は、屈曲可能である、請求項６から１１のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項１３】
放射線関連特性を有する前記粒子は、Ｘ線若しくはガンマ線又はそれらのそれぞれのスペクトルの少なくとも一部を部分的又は完全に吸収する粒子を含有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造化表面部品。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の構造化表面部品と、
前記構造化表面部品と光学的に連結する光検出器と、
を含む、Ｘ線検出器。
【請求項１５】
表面領域を画定する基板を提供するステップと、
放射線関連特性を有する粒子、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物を提供するステップと、
上下に重なる幾つかの層からなる突起が形成されるように、前記表面領域に前記感光性材料混合物を層状に塗布するステップと、
を含み、
それぞれの層の塗布間に、光源によって、前記硬化感光性成分が硬化され、
前記結合剤及び／又は前記硬化感光性成分は、構造化表面部品の使用時に依然としてあるように前記突起内に残され、
前記構造化表面部品は、屈曲可能なように提供される、
放射線捕捉デバイス用の照射される構造化表面部品を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュリティ用途又は医学的用途における放射線捕捉デバイス（例えばＸ線デバイス又はＣＴスキャナ）において使用することができる構造化表面部品に関する。本発明は更に、上記構造化表面部品を製造する関連方法及び上記構造化表面部品を含むＸ線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線デバイスやＣＴスキャナといった放射線捕捉デバイスでは、構造化表面部品に幾つかの用途がある。例えばＸ線デバイスは、通常、Ｘ線が照射されて放射Ｘ線を可視光に変換するシンチレータを有する。可視光はその後フォトダイオードによって電荷に変換される。しかし、例えば平行なＸ線のみを通過させることによってＸ線のストリームを変調するために例えばコリメータが使用される用途もある。更なる用途として、Ｘ線スペクトルの一部を除去するフィルタをビーム経路に配置することができる。これらの従来の構造化表面部品は、それらが機械加工（例えばダイシング及び研削）によって製造される点で共通している。例えばシンチレータの場合、比較的硬い材料に対してダイシング及び研削を行わなければならないという欠点があり、これにより、生産が比較的遅くなり、これに応じて生産コストが高くなる。しかし、シンチレーション材料を型に流し込む等の代替の製造プロセスも、例えば達成可能な表面構造の精度に関して欠点がある。
【０００３】
米国特許出願公開第２００７／０１３８４０９Ａ１号には、Ｘ線変換スクリーンを形成する方法が開示されている。この方法は、型を使用して、シンチレーション材料層に空洞を含むシンチレーション材料層を成形する。成形を繰り返すことにより、蛍光体層が形成される。空洞は、ピクセルセル分離材料で満たされるか又はスパッタリングされた金属といった反射材料でコーティングされて、各ピクセルを光学的に分離することができる。
【０００４】
国際特許公開ＷＯ２０１５／１１８５３３Ａ１には、３次元シンチレータ材料を製造するプロセスが開示されている。表面領域上に、シンチレータ配合物のパターンが形成される。配合物は、ポリマーに重合可能な少なくとも１つのプレポリマーと少なくとも１つの光開始剤とを含む。次に、上記パターンを形成する上記少なくとも１つのプレポリマーが重合される。次に、重合したパターン上に更なるパターンが形成される。これらのステップを繰り返して、３次元構造がもたらされる。
【０００５】
米国特許出願公開第２００９／００３９５６２Ａ１号には、基体の２つの両面間に延在する放射線タイプの１次放射線用の透過チャネル又はスリットを有する規定可能な形状の少なくとも１つの基体から形成される、放射線タイプ用の散乱防止グリッド又はコリメータを製造する方法が開示されている。基体は、射出成形法を使用するか、ステレオリソグラフィを使用して、放射線タイプを強く吸収する構造材料から形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、上述の欠点を克服し、理想的には少ない労力で製造することができる、放射線捕捉デバイスに適用可能な改良された表面部品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】
【０００７】
本発明の目的は、添付の独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は従属請求項に組み込まれる。
【０００８】
第１の態様によれば、放射線捕捉デバイスに適用可能である構造化表面部品が提供される。具体的には、そのような放射線捕捉デバイス（例えばＸ線デバイス又はＣＴスキャナ）内で照射される構造化表面部品が提供される。
【０００９】
この説明では、「構造化表面部品」とは、例えばグリッド状表面、ピクセル化された表面等を有する部品として具体的に理解することができる。構造化表面部品はまた、放射線スペクトルフィルタリング特性又は放射線遮蔽特性を有してもよい。
【００１０】
構造化表面部品は、
構造化表面部品の少なくとも１つの表面領域を画定する配置領域と、
配置領域、好適には、表面領域に配置される複数の突起とを含む。この説明では、配置領域は、仮想領域であっても、物理的領域であってもよく、また、平面であっても、湾曲していてもよい。突起は、放射線関連特性を有する粒子、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物を含む。
【００１１】
この説明では、「放射線関連特性」を有する粒子は、放射線によって励起され、それに応じて反応するか、又は、放射線を遮蔽若しくは吸収することができる粒子として具体的に理解することができる。以下では、このような粒子は、放射線関連粒子と呼ばれる。
【００１２】
これらの粒子及び／又は硬化感光性成分は、最初は、即ち、構造化表面部品の製造前又は製造開始時は、結合剤中に分散され、結合剤内粒子（particle-in-binder）構造が形成され、理想的には、少なくとも大部分が現在の構造化表面部品内に残る。
【００１３】
突起は、グリッド状に配置される。突起は、互いに接続することができるか、又は、例えばピクセルのアレイを形成してもよい。突起は、好適には互いに等距離で個別に配置される。突起の高さ寸法は、用途に応じて異なってよく、例えばシンチレータ用途では、０．１から１０ｍｍ、好適には０．１から５ｍｍ、より好適には０．１から２ｍｍの高さが特に有利であることが分かっている。例えば放射線遮蔽用途では、高さ寸法は、放射線のタイプに適合させることができ、０．５から１００ｍｍの高さが有利である。
【００１４】
更に、表面領域から、例えばある角度に向けられて離れる方向において、又は、表面領域に垂直な方向において、突起はまた、上下に重なる幾つかの層からなる。これらの層のすべて又は少なくとも大部分は、硬化感光性成分の少なくとも一部を含む。
【００１５】
個々の層は一致することが理想的ではあるが、個々の層は、他の層よりも領域がわずかに小さくても大きくてもよい。
【００１６】
構造化表面部品は、屈曲可能である及び／又は可撓性がある。例えばこれは、非重合性材料を重合性材料に加えることにより達成することができる。これらの材料の組み合わせを結合剤中に分散しているか、又は、これらの材料の組み合わせが結合剤を形成する。或いは又は更に、配置領域は、構造化表面部品が屈曲可能及び／又は可撓性であることを可能にする材料特性を有してもよい。屈曲は選択的に行うことができる。即ち、構造化表面部品は、様々な屈曲角度で前後に屈曲することができ、また、構造化表面部品を様々な撮像タスクに適合させるために何度も繰り返すことができる。したがって、屈曲性又は可撓性の下で、構造化表面部品の形状は、それぞれの撮像タスクに応じて、数回変更することができることが理解できる。
【００１７】
この表面部品の有利な効果は、セキュリティ用途又は医学的用途のための放射線捕捉デバイスにおいて構造化表面部品をすぐに使用することを可能にする、３Ｄプリンティング（例えばステレオリソグラフィ）といった積層造形プロセスを使用することができる点である。具体的には、粒子が結合剤内粒子構造で存在することができ、また、感光性成分を使用して突起の層状配置を形成することにより、放射線関連粒子の塗布後に結合材料を除去したり、これらの粒子の出発特性を復元若しくは向上させたりするために以前の機械的製造プロセスにおいて必要であった例えば焼結といった更なる熱処理や高温サイクルが不要になる。したがって、結合剤内粒子構造にある粒子の放射線関連特性は、構造の形成中に変化しない。放射線関連特性は、後続の熱処理が適用されたならば変化してしまう。したがって、上記欠点の少なくとも１つは克服することができる。更に、出発材料混合物の特性は、表面部品の製造プロセス自体の前に、特定の照射用途毎に調整及びカスタマイズすることができる。更に、個々に配置された突起の場合も、以前の鋳造プロセスとは対照的に、個々の突起間の間隙を特に小さくすることができる。これは、構造化表面部品をシンチレータとして使用する場合に特に有利であり、したがって、シンチレータは特に高い効率を有する。したがって、例えば個々の突起間に０．０４から０．４ｍｍの比較的小さい間隙を達成することができる。
【００１８】
一実施形態では、感光性成分は、アクリレートモノマー、オリゴマー及び変性アクリレートから選択又は組み合わされる。
【００１９】
これらの出発材料は、ステレオリソグラフィとも呼ばれる光重合に特に適している。この成分は、出発材料混合物又はその一部の中に分散することができ、また、その硬化特性により、マイクロプロセッサ又は他の計算ユニットによって制御される光源としての例えばＵＶレーザービームの光により容易に硬化するのに適している。
【００２０】
任意選択的に、結合剤は有機結合剤であり、具体的にはアクリレート、エポキシ、ポリウレタン及びシリコーンから選択又は組み合わせることができる。
【００２１】
材料混合物の少なくとも幾つかの成分は、最初は粉末形態で、次に、結合剤中に分散させるか又は結合剤と混合して、これにより、例えば光重合可能なペースト、懸濁液等の形態の有機−無機系が形成される。具体的には放射線関連粒子は、最初に結合剤中に分散され、更に、構造化表面部品の使用時に、結合剤内粒子構造内に残されてよい。
【００２２】
一実施形態では、結合剤材料と感光性成分材料とは同じである。
【００２３】
これは、出発材料混合物の調製及び提供を単純化する。この場合、結合剤材料は、光重合特性を有し、また、放射線関連粒子を有する結合剤内粒子構造を依然として構築することができる。任意選択的に、感光性材料混合物は、最初の状態では、結合剤及び／又は上記の好適には有機の結合剤材料中に分散されるか又は混合される、好適には粉末形態の少なくとも１つのシンチレーション材料を含有する。
【００２４】
出発シンチレーション材料は、適切な条件下で既に焼きなまし、焼結又は処理されていてもよい。材料の分散により、突起もまた、分散したシンチレーション材料によってもたらされるシンチレーション特性を有する。この場合、構造化表面部品は、放射線が照射されると発光する構造化シンチレータとしてＸ線デバイスに適用することができる。更に、出発シンチレータ材料の特性は、構造表面要素の製造プロセスの前に、特定のイメージング用途毎に調整及びカスタマイズすることができる。これは、例えば高い変調伝達関数（ＭＴＦ）及び特に低い残光効果を有する大面積シンチレータを提供するのに有利であり、これにより、高速シンチレータが提供される。
【００２５】
例えばＧｄＯ２Ｓ２：Ｐｒ等を使用して良好な結果を得ることができた。
【００２６】
高光出力が望まれる他の用途では、ＧｄＯ２Ｓ２：Ｔｂを使用することができる。
【００２７】
一実施形態では、それぞれの突起の第１の層は、第１のシンチレーション材料を含み、同じ突起の第２の層は、第１の材料とは異なる組成を有することで、異なる特性を有する第２のシンチレーション材料を含む。
【００２８】
可能な結果として、異なるシンチレーション特性を有する第１の層及び第２の層は、やはり異なる特性を有する第１の放射線及び第２の放射線を生成することができる。したがって、放射線がシンチレータの上部又は下部で生成されたかどうかで区別することができる。
【００２９】
任意選択的に、構造化表面部品は、シンチレータアレイであり、突起は、それぞれがシンチレーション特性を有する個々のピクセルである。
【００３０】
個別に配置されたピクセルは、好適には、特に配置領域によって画定された同じ表面領域内で、等間隔で離間することができる。
【００３１】
これにより、個々のピクセル間に特に小さい間隙を有するピクセル化されたシンチレータアレイが提供され、これは、高効率及び高光感度をもたらす。ピクセル化された構造によって、例えばシンチレータ又はＸ線デバイスの空間分解能を向上することができる。
【００３２】
更に、任意選択的に、基板が、構造化表面部品の配置領域及び少なくとも１つの表面領域を物理的に画定する。
【００３３】
基板は、例えば均質材料であってよく、例えばホイル又はシートとして提供されるプラスチック（例えばカーボン、ポリイミド）、例えばホイル又はシート提供される金属（例えばアルミニウム）又は紙である。基板は、構造化部品が可撓性である及び／又は屈曲可能であることを可能にする機械的特性を有する。
【００３４】
一実施形態では、単独の突起が、少なくとも部分的に、理想的には完全に反射体によって覆われる。
【００３５】
反射体は、少なくとも放射線の部分反射を可能にする特性を有する。したがって、反射体を塗布することにより、例えば構造化表面部品の放射線吸収を向上させることができる。更に、シンチレータとして使用されるこのような構造化表面部品の相対光出力を、反射体がないか又は空白のままにされている突起と比べて向上させることができる。また、ＭＴＦも空白の突起と比べて最適化することができる。
【００３６】
任意選択的に、反射体は、それぞれのピクセルの少なくとも最外層上に、又は、それぞれのピクセルの複数の外層として配置され、基板又はその表面領域から離れて面する少なくとも１つの最上部反射体層を含む。
【００３７】
最上部反射体層は、最上部層の方向への放射線の漏れを防ぐ。有利なことに、これにより、シンチレータが取り付けられる感光性アレイから離れて突出する任意の生成された光が、感光性アレイの方に反射して戻される。最上部反射体層の塗布は、基板上に幾つかの層を塗布した後に行うことができ、したがって最上層を形成する。しかし、最上部反射体層は、その反射特性において、突起の他の層の感光性材料混合物とは異なる。
【００３８】
一実施形態では、反射体は、２つの個々のピクセル間の間隙に配置された少なくとも１つのピクセル間反射体層を含む。
【００３９】
ピクセル間反射体は、ピクセル間の放射線を好適な方向に向けて、光の束をピクセルに向けることによって、効率を更に向上させることができる。これにより、光出力がより一層向上され、ＭＴＦが最適化される。
【００４０】
つまり、反射体は、好適には、ピクセルの上部にある反射体に加えて、個々の突起又はピクセル間に配置することができる。これにより、表面部品の光出力を更に向上させることができる。
【００４１】
任意選択的に、反射体は、好適には有機結合剤中の反射性粒子として提供される。
【００４２】
これらの反射性粒子は、エポキシ又はシリコーン樹脂といった有機結合剤材料中に分散、混合又は溶解されたＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等から選択又は組み合わせることができる。したがって、反射体の特性は、特定のイメージング用途毎に調整及びカスタマイズすることができる。更に、反射体は、突起又はピクセルと同じ製造方法によって塗布することができる。
【００４３】
或いは、反射体部材は、反射性薄膜又は反射性シートである。反射性シートを使用することにより、光吸収層を塗布してＭＴＦを更に最適化することができる。例えば適切な反射性シートは、３Ｍ社から提供されるいわゆるＶｉｃｕｉｔｙテープとして入手可能である。
【００４４】
構造化表面部品を実際に使用するために、反射体は、前述したように、ピクセル上に塗布することができる。次に、最上部反射体の反対側にある、ピクセルが塗布された上記基板が取り除かれる。これは、例えば研削によって行われる。
【００４５】
或いは、上記基板は、例えば白い紙又はアルミニウムを使用することによって、反射特性を有するように選択されている。したがって、基板自体が、特に連続的に反射体を形成することができ、これにより、突起又はシンチレータピクセルの上面が形成される。より詳細には、突起又はシンチレータピクセルは、白い紙又はアルミニウム基板上に直接形成されてもよく、具体的には３Ｄ印刷され、基板は同時に反射体を形成する。
【００４６】
任意選択的に、反射体は、１００００Ｎ／ｍｍ２又は１０ＧＰａ未満、好適には３０００Ｎ／ｍｍ２又は３ＧＰａ未満の弾性係数を有する。
【００４７】
これは、有利には、構造化表面部品を、機械的限界内でより柔軟にする又は屈曲可能にする。したがって、構造化表面部品は、例えば歯科等といった医療や又はセキュリティＸ線デバイスにおける用途のための可撓性シンチレータとして使用することができる。
【００４８】
構造化表面部品をシンチレータとして使用する代わりに、感光性材料混合物は、材料混合物、即ち、感光性成分及び／又は結合剤中に分散又は混合された放射線遮蔽材料を含有することができ、放射線遮蔽材料は、例えばＸ線又はガンマ線を遮蔽する。
【００４９】
したがって、構造化表面部品はまた、放射線遮蔽用途にも使用することができる。この場合、突起は、放射線遮蔽特性を有し、上記離間配置ではなく、互いに接続することができる。例えばこのような構造化表面部品は、コリメータ又はグリッドといった例えばＸ線遮蔽用途において使用することができる。放射線遮蔽材料は、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｔａ又はＷといった金属粒子として塗布することができる。
【００５０】
第２の態様によれば、上記実施形態のうちの１つ以上の実施形態による構造化表面部品を含むＸ線検出器が提供される。Ｘ線検出器は、
基板上に個別に配置された複数のピクセルを有する、例えばピクセル化されたシンチレータアレイである構造化表面部品と、
構造化表面部品と光学的に連結する光検出器とを含む。基板は、例えばプラスチック（例えばカーボン、ポリイミド）、金属（例えばアルミニウム）又は紙といった均質材料である。或いは、上記最上部反射体が同時に基板を形成する。基板は、可撓性及び／又は屈曲可能な構造化表面部品を可能にする材料特性を有することができる。光検出器は、光検出器の形状を構造化表面部品及び様々な撮像タスクに適合させることができるように、可撓性及び／又は屈曲可能にすることを可能にする構造及び／又は材料特性を有することができる。
【００５１】
更に、基板の表面領域から離れる方向又は基板の表面領域に垂直な方向において、単独のピクセルは、上下に重なる幾つかの層からなる。
【００５２】
更に、単独のピクセルは、シンチレーション材料、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物を含む。
【００５３】
好適には粒子中に存在するシンチレーション材料は、理想的には結合剤内粒子構造を有するので、Ｘ線デバイスはほとんど労力なしで製造することができる。特に、以前の製造方法とは対照的に、結合剤を除去する必要がない。より正確には、シンチレータの製造工程の終わりにおいて、例えば焼結である熱処理を省略することができる。したがって、シンチレーション材料のシンチレーション特性は、熱処理によって変化せず、したがって、出発シンチレータ粒子のシンチレーション特性が維持される。これにより、Ｘ線吸収、相対光出力及びＭＴＦが向上される。
【００５４】
本発明の第３の態様によれば、構造化表面部品を製造する方法が提示される。方法は、
表面領域を画定する基板を提供するステップと、
放射線関連特性を有する粒子、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物を提供するステップと、
上下に重なる幾つかの層からなる突起が形成されるように、表面領域に感光性材料混合物を層毎に塗布するステップとを含み、基板は、屈曲可能及び／又は可撓性である。
【００５５】
更に、それぞれの層の塗布間に、光源によって、感光性材料が硬化される。
【００５６】
更に、結合剤及び／又は感光性成分は、構造化表面部品の使用時にも依然としてあるように突起内に残される。
【００５７】
好適には粒子中に存在するシンチレーション材料は、理想的には結合剤内粒子構造を有するので、結合剤は、突起の形成後に、例えば焼結といった熱処理によって除去される必要がない。この結果、放射線関連特性が熱処理によって変化せず、これにより、構造化表面部品のより優れた性能を達成することができる。
【００５８】
一実施形態では、感光性材料混合物の層毎の塗布は、白い紙又はアルミニウムといった反射性であるように選択された基板上で行うことができる。したがって、基板自体が突起上に連続的な反射体を形成することができる。これは、反射体がその上に配置されたピクセル（即ち、突起）を有する特に効率的なピクセル化シンチレータを提供する。
【００５９】
或いは、反射体を層状に形成された突起（即ち、シンチレータピクセル）上に塗布し、ピクセルがその上に形成された基板を、例えば研削によって除去することもできる。
【００６０】
本発明の好適な実施形態は、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであることもできることを理解されたい。本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかになり、当該実施形態を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
本発明の例示的な実施形態について、以下の図面において説明する。
【００６２】
【図１】図１は、第１の態様による構造化表面部品を含む、第２の態様によるＸ線検出器の一実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の態様による第３の構造化表面部品の一実施形態の側面図を概略的且つ例示的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の態様による第４の構造化表面部品の一実施形態の側面図を概略的且つ例示的な側面図を示す。
【図３】図３は、第１の態様による構造化表面部品の更なる実施形態の一部を概略的且つ例示的に示す。
【図４】図４は、第１の態様による構造化表面部品を製造する、第３の態様による製造方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１は、放射線捕捉デバイス又は物体撮像デバイスの一例としてのＸ線検出器１００の一実施形態を概略的且つ例示的に示す。Ｘ線検出器１００は、放射Ｘ線を生成することができる放射Ｘ線源１１０と、放射線源１１０に隣接して配置され、特に放射線ビーム１３０、具体的には放射線源１１０によって生成されたＸ線ビームの空間範囲を狭めるコリメータ１２０とを含む。このために、コリメータ１２０は、以下でより詳細に説明する第１の構造化表面部品１４０を含む。この実施形態では、放射線ビーム１３０によって放出されたＸ線スペクトルを変更することができるフィルタの形の第２の構造化表面部品１５０が、ビーム経路に配置される。この第２の構造化表面部品１５０についても、以下でより詳細に説明する。
【００６４】
ここで、放射線ビーム１３０は、検査される物体１６０に焦点が合わせられる。放射線源１１０が起動されると、この物体１６０を放射線ビーム１３０が横断する。
【００６５】
物体１６０の放射線源１１０と反対側には、Ｘ線検出器１００の検出デバイス１７０が配置される。検出デバイス１７０は、第３の構造化表面部品１８０、具体的には、放射線ビーム１３０のビーム経路に配置され、下流の構成要素のために放射線ビーム１３０の散乱放射線を低減する散乱防止グリッドを含む。これは、以下でより詳細に説明する。
【００６６】
この実施形態の検出デバイス１７０は更に、ビーム経路の方向において、第３の構造化表面部品１８０の下流に配置される第４の構造化表面部品１９０を含む。第４の構造化表面部品１９０は、入射放射Ｘ線ビーム１３０を可視光に変換することができるシンチレータであるため、その機能は、上記構造化表面部品１４０、１５０及び１８０の機能とは異なる。第４の構造化表面部品１９０についてもまた、以下でより詳細に説明する。
【００６７】
検出デバイス１７０は更に、第４の構造化表面部品１９０、即ち、シンチレータと光学的に連結して配置され、第４の構造化表面部品１９０の可視光を電荷に変換することができるフォトダイオードアレイの形態の光検出器２００を含む。電子変換器２１０（例えばＡ／Ｄ変換器）が、物体１６０の対応する画像がモニタ２２０に表示されるように電荷を変換する。
【００６８】
以下に、４つの構造化表面部品１４０、１５０、１８０及び１９０をより詳細に説明する。したがって、これらは、それぞれが、それぞれの構造化表面部品１４０、１５０、１８０及び１９０の２次元表面領域を画定する配置領域１４１、１５１、１８１、１９１（幾つかの実施形態では、仮想のもののみ）を有する点で共通する。それぞれの表面領域上又はそれぞれの配置領域１４１、１５１、１８１、１９１内に、それぞれの複数の突起１４２、１５２、１８２、１９２が配置され、それらの配置及び向きは、Ｘ線検出器１００内の上記用途のどの用途に対してそれぞれの表面部品１４０、１５０、１８０、１９０が設けられているのかに依存する。更に、構造化表面部品１４０、１５０、１８０及び１９０は、それらの複数の突起１４２、１５２、１８２、１９２がそれぞれ、それぞれの目的に適している放射線関連特性を有する特定の粒子を少なくとも含有する感光性材料混合物から層状に形成される点で共通する。特定の粒子は、結合剤及び硬化感光性成分と結合される。結合剤は、アクリレート、エポキシ、ポリウレタン又はシリコーンといった有機結合剤である。感光性成分は、例えばアクリレートモノマー、オリゴマー及び変性アクリレートで作られ、以下でより詳細に例示的に説明するように、光重合によって硬化する。なお、特定の粒子は、結合剤内粒子（particle-in-binder）構造で存在することに留意されたい。
【００６９】
更に、繰り返しを避けるために、４つの構造化表面部品１４０、１５０、１８０、１９０の２つの例示的な実施形態のみについて、即ち、第３の構造化表面部品１８０、つまり、粒子が放射線遮蔽特性を有する散乱防止グリッドと、第４の構造化表面部品１９０、つまり、粒子がシンチレーション特性を有するようにされているシンチレータについて以下に説明することに留意されたい。
【００７０】
したがって、図２Ａを参照して、検出デバイス１７０の第３の構造化表面部品１８０、つまり、散乱防止グリッドを、ここで例示的に更に詳細に説明する。この実施形態では、第３の構造化表面部品１８０の配置領域１８１は、第１の構造化表面部品１４０の表面領域を画定する２次元表面を有する物理的基板である。基板の表面上又は表面領域内で、複数の突起１８２がグリッド状に配置され、その下流に配置されている第４の構造化表面部品１９０、つまり、シンチレータに放射線ビーム１３０の放射Ｘ線が到達すべき角度（図示せず）に沿って向けられる。突起１８２は、散乱防止グリッドの目的に適している放射線関連特性、即ち、放射線ビーム１３０の放射Ｘ線を部分的に遮蔽するための放射線関連特性を有する金属粒子を少なくとも含有する上記感光性材料混合物から形成される。この実施形態では、放射線遮蔽目的のためにＰｂ粒子が使用されるが、Ｍｏ、Ｔａ又はＷといった放射線遮蔽特性を有する他の金属粒子もまた適している。金属粒子は、上記結合剤及び硬化感光性成分と組み合わされる。結合剤は、アクリレート、エポキシ、ポリウレタン又はシリコーンといった有機結合剤である。感光性成分は、例えばアクリレートモノマー、オリゴマー及び変性アクリレートで作られ、以下でより詳細に説明するように、光重合によって硬化する。すでに上述したように、第３の構造化表面部品１８０では、金属粒子、即ち、ここではＰｂ粒子は、結合剤内粒子構造で存在する。図２Ａの左端の突起１８２に概略的に示すように、突起１８２は、それぞれ、上下に重なる複数の層１８３からなる。突起１８２の遮蔽特性により、突起１８２と適切に整合している放射線ビーム１３０の一部の放射線のみが、第３の構造化表面部品１８０を通過することができる。
【００７１】
図２Ｂを参照して、ここで、検出デバイス１７０の第４の構造化表面部品１９０を例示的に更に詳細に説明する。第４の構造化表面部品１９０は、放射線を遮蔽するのではなく、シンチレータとして機能する。したがって、第４の構造化表面部品１９０の配置領域１９１は、表面領域を画定する２次元表面を有する、プラスチック（例えばカーボン、ポリイミド）といった均質基板である。以下でより詳細に説明するように、基板は、幾つかの実施形態では、除去することができる。基板の表面上に複数の突起１９２がアレイ状に配置され、各突起１９２は、シンチレータの目的に適している放射線関連特性、即ち、シンチレーション特性を有する放射線関連特性を有する粒子を少なくとも含有する上記感光性材料混合物から形成される。この実施形態では、ＧｄＯＳ：Ｐｒ又はＧｄＯ２Ｓ２：Ｐｒ粒子が使用されるが、Ｘ線デバイス１００の正確な用途に応じて、ＧｄＯ２Ｓ２：Ｔｂ等もこの目的に適している。シンチレータとしての使用により、第４の構造化表面部品１９０の突起１９２は、ピクセル化シンチレータアレイを形成するピクセルと呼ばれる。
【００７２】
シンチレーション粒子は、上記結合剤及び硬化感光性成分と組み合わされる。結合剤は、アクリレート、エポキシ、ポリウレタン又はシリコーンといった有機結合剤である。感光性成分は、例えばアクリレートモノマー、オリゴマー及び変性アクリレートで作られ、以下でより詳細に説明するように、光重合によって硬化する。なお、シンチレーション粒子は、結合剤内粒子構造を形成することに留意されたい。これは、結合剤及び硬化感光性成分が実際に突起１９２内に存在する理由である。図２Ｂの左端の突起１９２に概略的に示すように、突起１９２は、それぞれ、上下に重なる複数の層１９３からなる。
【００７３】
更に、図２Ｂから分かるように、ピクセル又は突起１９２は、間に間隙を置いて配置される。通常、個々のピクセル又は突起１９２間の距離Ｄ又は間隙は、０．０４ｍｍから０．４ｍｍである。突起１９２の高さＨは、好適には０．１ｍｍから１０ｍｍ、より好適には０．１ｍｍから１ｍｍである。幅Ｗ及び／又は長さＬは、０．４ｍｍから４ｍｍである。
【００７４】
なお、（シンチレーション）結合剤内粒子構造と感光性成分の光重合の製造方法との上記組み合わせにより、ピクセル又は突起１９２間に比較的小さい間隙が可能であることに留意されたい。
【００７５】
更に、突起１９２は、各突起１９２の層１９３の最上層に配置された連続的な最上部反射体１９４によって覆われている。また、ピクセル間反射体１９５が、個別に配置されたピクセル又は突起１９２間に配置されている。これに関して、図２Ｂの反射体１９４、１９５は、より良い説明のために、ピクセル又は突起１９２のそれぞれの表面からのみ間隔を置いて配置されている。実際には、それぞれの反射体１９４、１９５は、それぞれの外面と直接接触している。
【００７６】
この実施形態では、最上部反射体１９４及びピクセル間反射体１９５の両方は、それぞれの突起１９２を覆う層又はその最外層として形成される。これらは、例示的に、有機結合剤中のＴｉＯ２又はＺｒＯ２又はＡｌ２Ｏ３といった反射性粒子として提供される。ここで、反射体１９４、１９５には、１００００Ｎ／ｍｍ２未満、好適には３０００Ｎ／ｍｍ２未満の弾性係数が提供され、この結果、例えば歯科用Ｘ線検出器用に可能である可撓性の第４の構造化表面部品１９０が得られる。
【００７７】
他の図示しない実施形態は、反射性薄膜又は反射性シートとして提供される最上部反射体を有する。更なる実施形態は、アルミニウムや（白い）紙といった反射性材料から形成される基板を有し、これは同時に、最上部反射体、特に最上部反射体１９４として機能する。
【００７８】
図３は、異なる組成のシンチレーション材料、即ち、感光性材料混合物中に分散された第１のシンチレーション材料及び第２のシンチレーション材料をそれぞれ有する第１の層１９６及び第２の層１９７を少なくとも含む第４の構造化表面部品１９０、即ち、シンチレータのピクセル又は突起１９２の更なる実施形態の一部を示す。両方の層１９６、１９７は、上記結合剤内粒子構造を有する点で共通する。
【００７９】
異なる層１９６、１９７は、Ｘ線が照射されると、異なる波長を有する第１の放射線１９８及び第２の放射線１９９をそれぞれ生成する。光検出器２００は、第１の放射線１９６に応じて第１の検出値を生成する第１の検出ユニット２０１と、第２の放射線１９９に応じて第２の検出値を生成する第２の検出ユニット２０２とを含み、この実施形態では、第１の検出ユニット２０１及び第２の検出ユニット２０２は上下に重なり、上の検出ユニットは、第１の放射線１９８の第１の波長範囲に敏感であり、第２の放射線１９９の第２の波長範囲は透過し、下の検出ユニットは、第２の波長範囲に敏感である。
【００８０】
完全を期すために、第１及び第２の構造化表面部品１４０、１５０の基本原理は、第３及び第４の構造化表面部品１８０、１９０の基本原理と同一であるため、第１及び第２の構造化表面部品１４０、１５０の突起１４２、１５２もまた、幾つかの層１４３、１５３を含むことに留意されたい。
【００８１】
フローチャートを示す図４を参照して、第４の構造化表面部品１９０を製造する製造方法の一実施形態を以下に例示的に説明する。当然ながら、この方法はまた、少なくとも実質的に、第１、第２及び第３の構造化表面部品１４０、１５０及び１８０を製造するために適用されてもよい。
【００８２】
ステップＳ１において、配置領域１９１を表し、例えばプラスチック（例えばカーボン、ポリイミド）で作られる均質基板が提供される。基板は、表面領域を画定する２次元表面を有する。
【００８３】
ステップＳ２において、シンチレーション特性を有する粒子、結合剤及び硬化感光性成分を少なくとも含有する感光性材料混合物が提供される。
【００８４】
ステップＳ３において、上下に重なる幾つかの層からなるピクセル又は突起１９２が形成され、個別に配置されるように表面領域への感光性材料混合物の層状塗布が行われる。単独の層を塗布する際に、感光性成分は、層塗布間に毎回に硬化され、このとき、ＵＶレーザービーム（図示せず）といった光源が使用される。
【００８５】
ステップＳ４において、構造化表面部品１９０の使用時に依然としてあるように、結合剤及び／又は感光性成分は突起１９２内に残される。この結果、シンチレーション特性を有する粒子は、焼結といった後続の熱処理を必要としない結合剤内粒子構造で存在する。したがって、製造工程全体を省略することができ、粒子のシンチレーション特性が不利に変化しない。
【００８６】
しかし、幾つかの他の構造化表面部品については、例えば研削によって基板を除去するオプションの更なるステップＳ５（図示せず）が行われる。
【００８７】
なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明されている。具体的には、方法タイプのクレームを参照して説明される実施形態もあれば、デバイスタイプのクレームを参照して説明される実施形態もある。しかし、当業者であれば、上記及び下記の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、様々な主題に関連する特徴の任意の組み合わせも、本願に開示されていると見なされると理解できるであろう。
【００８８】
すべての特徴は、特徴の単なる足し合わせ以上の相乗効果を提供するように組み合わされることが可能である。
【００８９】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。
【００９０】
開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。
【００９１】
請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、単数形は、複数形を排除するものではない。単一のユニットが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９２】
１００  Ｘ線検出器
１１０  放射Ｘ線源
１２０  コリメータ
１３０  放射線ビーム
１４０  第１の構造化表面部品（例えばコリメータ）
１４１  配置領域（例えば基板）
１４２  複数の突起
１４３  複数の層
１５０  第２の構造化表面部品（例えばフィルタ）
１５１  配置領域（例えば基板）
１５２  複数の突起
１５３  複数の層
１６０  物体
１７０  検出デバイス
１８０  第３の構造化表面部品（例えば散乱防止グリッド）
１８１  配置領域（例えば基板）
１８２  複数の突起
１８３  複数の層
１９０  第４の構造化表面部品（例えばシンチレータアレイ）
１９１  配置領域（例えば基板）
１９２  突起／ピクセル
１９３  複数の層
１９４  最上部反射体
１９５  ピクセル間反射体
１９６  第１の層
１９７  第２の層
１９８  第１の放射線
１９９  第２の放射線
２００  光検出器
２０１  第１の検出ユニット
２０２  第２の検出ユニット
２１０  電子変換器
２２０  モニタ
Ｄ  距離
Ｈ  高さ
Ｗ  幅
Ｓ１  方法のステップ１
Ｓ２  方法のステップ２
Ｓ３  方法のステップ３
Ｓ４  方法のステップ４
Ｓ５  方法のステップ５
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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