(57)【要約】【課題】光射出側に柱状結晶が複数立設されたシンチレータを含み、筐体の天板に荷重が加わると隣り合う柱状結晶の間隔が変化する構成において、周辺部の柱状結晶同士が接触することを抑制する。【解決手段】放射線の照射により光を発生するシンチレータ２７は、蒸着基板２６の一方の面に複数立設された柱状結晶３０を有する。シンチレータ２７は、電子カセッテの筐体内に収められており、筐体の天板に荷重が加わったときに、その荷重を受けて周縁部２７ｂが中央部２７ａよりも大きく歪むが、周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間Ｌ２は、中央部２７ａの柱状結晶３０間の隙間Ｌ１よりも広くなっているので、周縁部２７ｂが大きく歪んでも、周縁部２７ｂの柱状結晶３０の先端同士が接触して破損することはない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が照射される面に、荷重を受けて撓みを生じる天板が設けられた筐体と、
前記筐体内に収容され、複数立設された柱状結晶を有し、照射された放射線を吸収して前記柱状結晶が複数立設された光射出側から光を射出するとともに、前記天板の撓みによって歪みを生じるシンチレータと、
前記筐体内で前記シンチレータの前記光射出側に配置され、前記シンチレータの前記光射出側から射出された光を検出する光検出部と、を含み、
前記柱状結晶間の隙間は、前記柱状結晶が設けられている面内の中央部よりも、前記中央部の外周に配された周縁部のほうが広いことを特徴とする放射線検出パネル。
【請求項２】
前記周縁部の前記柱状結晶間の隙間は、前記天板の撓みによって前記シンチレータが歪んだときに、隣り合う前記柱状結晶の先端同士が接触しない広さを有することを特徴とする請求項１記載の放射線検出パネル。
【請求項３】
前記光検出部と前記シンチレータの前記光射出側との間は、貼り合わせされることなく当接されていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出パネル。
【請求項４】
前記光検出部と前記シンチレータの前記光射出側との間は、中心部のみが貼り合わされていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出パネル。
【請求項５】
前記シンチレータ及び前記光検出部は各々平板状とされ、前記天板におよそ平行な方向への相対移動が阻止されるように各々の周縁部が固定されていることを特徴とする請求項３または４記載の放射線検出パネル。
【請求項６】
前記光検出部は、前記シンチレータの放射線照射側に配置されており、前記シンチレータには、前記光検出部を透過した放射線が照射されることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線検出パネル。
【請求項７】
前記周縁部の柱状結晶は、前記中央部の柱状結晶よりも太いことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の放射線検出パネル。
【請求項８】
前記シンチレータは、前記柱状結晶間の隙間が異なるようにされた複数枚の小サイズシンチレータからなることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の放射線検出パネル。
【請求項９】
複数枚の前記小サイズシンチレータは、前記柱状結晶が設けられた支持基板の側面にそれぞれ設けられた凸部及び凹部の嵌合によって接合されることを特徴とする請求項８記載の放射線検出パネル。
【請求項１０】
前記光検出部が形成された平板状の支持体が可撓性を有していることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の放射線検出パネル。
【請求項１１】
前記光検出部を構成する光電変換部が有機光電変換材料を含む材料からなり、前記光検出部を構成するスイッチング素子の活性層が有機半導体材料を含む材料からなることを特徴とする請求項１０記載の放射線検出パネル。
【請求項１２】
蒸着基板の一方の面に、中央部よりも周縁部の相対密度が低くなるように蛍光体を蒸着し、下地層を形成する工程と、
前記下地層の上に蛍光体を蒸着することにより前記蛍光体の柱状結晶を形成し、前記下地層の相対密度差により、前記周縁部の柱状結晶間の隙間を前記中央部の柱状結晶間の隙間よりも広くする工程と、を含むことを特徴とするシンチレータの製造方法。
【請求項１３】
蒸着基板の中央部よりも周縁部の温度が高くなるように加熱する工程と、
前記蒸着基板の一方の面に蛍光体を蒸着することにより前記蛍光体の柱状結晶を形成し、前記蒸着基板の温度差により、前記周縁部の柱状結晶を前記中央部の柱状結晶よりも太くし、かつ前記周縁部の柱状結晶間の隙間を前記中央部の柱状結晶間の隙間よりも広くする工程と、を含むことを特徴とするシンチレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光射出側に柱状結晶が複数立設されたシンチレータ、及びシンチレータから射出された光を検出する光検出部を含む放射線検出パネルと、シンチレータの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照射されたＸ線やγ線、α線等の放射線を検出し、照射放射線量の分布を表す放射線画像のデータへ直接変換して出力するＦＰＤ(Flat Panel Detector)が実用化されている。また、ＦＰＤ等の放射線検出器と、画像メモリを含む電子回路及び電源部を内蔵し、放射線検出器から出力される放射線画像データを画像メモリに記憶する可搬型の放射線検出パネル（以下、電子カセッテともいう）も実用化されている。放射線検出パネルは可搬性に優れているので、ストレッチャーやベッドに載せたまま被撮影者を撮影できると共に、放射線検出パネルの位置を変更することで撮影部位の調整も容易であるため、動けない被撮影者を撮影する場合にも柔軟に対処することができる。
【０００３】
上記放射線検出装置として、例えば、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)アクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴ基板と呼ぶ）からなる光検出部の上に、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等のシンチレータ(蛍光体層)のパネルを配置した間接変換方式の放射線検出装置が知られている。シンチレータは、照射された放射線を光に変換し、光検出部は、ＴＦＴ基板に設けられたＰＤ（Photodiode）等からなる画素により、シンチレータが発生した光を電荷に変換して蓄積する。
【０００４】
特許文献１には、ＣｓＩからなるシンチレータを、光射出側に柱状結晶が複数立設された構成とした放射線検出装置が開示されている（図２１（Ａ）参照）。このシンチレータでは、放射線の照射により柱状結晶内で発生した光は、柱状結晶のライトガイド効果によって柱状結晶中を進行していくので、シンチレータから射出される光の散乱が抑制されるため、照射された放射線を画像として検出する場合に、検出画像の鮮鋭度の低下を抑制できる。上記構成のシンチレータにおいて、シンチレータ中の柱状結晶形成領域におけるＣｓＩの充填率には適切な範囲があり、柱状結晶形成領域の厚みにも依存するが、例えば７０〜８５％程度が最適である。したがって、ＣｓＩの充填率を最適範囲とした場合、隣り合う柱状結晶の間には非常に小さな隙間が設けられる。
【０００５】
ところで、ＣｓＩからなるシンチレータはＡｌ（アルミニウム）等からなる蒸着基板に蒸着することで形成され、光検出部はガラス等からなる基板上に形成されるが、Ａｌとガラスは熱膨張率が大きく相違している（例えばＡｌの熱膨張率＝３０ＰＰＭ程度に対し、ガラスの熱膨張率＝３ＰＰＭ程度）。このため、シンチレータから射出された光の検出効率の向上等を目的としてシンチレータと光検出部とを全面にわたって貼り合せた場合、図２１（Ｂ）に示すように、温度変化に伴い、熱膨張率の相違を原因としてシンチレータ及び光検出部に反りが生じると共に、シンチレータの柱状結晶に大きな応力が加わるので、経時的に柱状結晶の破損等が生ずる恐れがある。これを回避するためには、シンチレータと光検出部とを貼り合わせることなく当接させ、シンチレータと光検出部との周縁部を、柔軟性を有する固定材で固定する構成が考えられている。
【０００６】
一方、放射線検出パネルについては、取扱性の向上等を目的として、シンチレータ及び光検出部を含むパネルを、箱形の筐体の天板の内面に貼り付けた状態で筐体内に収容することで、放射線検出パネルの薄型化を実現する構成が検討されている。
【０００７】
放射線検出装置に関連し、特許文献１には、ＴＦＴ基板とその上に重ねられたシンチレータパネルとを接着剤によって接着する際に、シンチレータパネルに押し当てたローラにより、シンチレータパネルの周辺部の柱状結晶が破損するのを防止するため、周辺部の柱状結晶を中央部の柱状結晶よりも太くすることが開示されている。特許文献２には、シンチレータの内部応力によりシンチレータパネルとＴＦＴ基板との剥がれや、反りが発生するのを防止するため、シンチレータのＴＦＴ基板の画素に対面しない部分の充填率を、画素に対面する部分の充填率よりも低くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０６６１４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、シンチレータ及び光検出部を含むパネルを、箱形の筐体の天板の内面に貼り付けた構成では、例えば放射線画像の撮影に際して撮影台と被撮影者の体との間に放射線検出パネルが挿入された等の場合に、被撮影者の体の重みが筐体の天板に荷重として加わって天板が撓み、この撓みがシンチレータ及び光検出部に伝達されることで、シンチレータ及び光検出部に歪みが生ずる。更に、柱状結晶の破損等を回避するために、シンチレータと光検出部とを貼り合わせることなく当接させ、シンチレータと光検出部との周縁部を固定材により固定している場合には、図２２に示すように、シンチレータの周縁部の動きが固定材により規制されるので、シンチレータの中央部よりも周縁部のほうが大きく歪むことが分かっている。
【００１０】
図２１（Ｃ）に示すように、シンチレータと光検出部とが貼り合わされていない場合、個々の柱状結晶の先端部の位置が光検出部に対して移動可能となるので、シンチレータ及び光検出部の歪みにより、柱状結晶の先端部付近における隣り合う柱状結晶の間隙が大きく変化する。同図は、柱状結晶を模式的に示しているが、前述のように、シンチレータ中の柱状結晶形成領域におけるＣｓＩの適切な充填率は７０〜８５％程度であるので、実際の柱状結晶間の隙間は非常に小さい。そのため、シンチレータの周縁部では、シンチレータの歪みに伴い、柱状結晶の先端同士が接触することがある。
【００１１】
ＣｓＩは、硬くて脆いという機械的特性を有するため、柱状結晶の先端同士が接触することによって、柱状結晶に割れや折れ等の破損が生じることがある。柱状結晶が破損すると、シンチレータへの放射線照射量のパターンに対してシンチレータからの光の射出光量のパターンが変化し、放射線検出精度の低下（照射された放射線を画像として検出する場合は検出画像の鮮鋭度の低下）が引き起こされる。
【００１２】
これに対して特許文献１、２には、シンチレータが天板の撓みによって歪んだときに、シンチレータの隣り合う柱状結晶の先端部同士が接触し、柱状結晶に割れや折れ等の破損が生じることがある、という課題について何ら開示がなく、上記課題を解決するための構成についても何ら記載されていない。
【００１３】
本発明は上記事実を考慮してなされたもので、光射出側に柱状結晶が複数立設されたシンチレータを含み、筐体の天板に荷重が加わると隣り合う柱状結晶の間隔が変化する構成において、周辺部の柱状結晶同士が接触することを抑制できる放射線検出パネルを得ることが目的である
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の放射線検出パネルは、放射線が照射される面に、荷重を受けて撓みを生じる天板が設けられた筐体と、筐体内に収容され、複数立設された柱状結晶を有し、照射された放射線を吸収して柱状結晶が複数立設された光射出側から光を射出するとともに、天板の撓みによって歪みを生じるシンチレータと、筐体内でシンチレータの光射出側に配置され、シンチレータの光射出側から射出された光を検出する光検出部とを含み、柱状結晶間の隙間は、柱状結晶が設けられている面内の中央部よりも、中央部の外周に配された周縁部のほうが広くなるようにしたものである。
【００１５】
周縁部の柱状結晶間の隙間は、天板の撓みによって前記シンチレータが歪んだときに、、隣り合う柱状結晶の先端同士が接触しない広さを有することが好ましい。
【００１６】
光検出部とシンチレータの前記光射出側との間は、貼り合わせされることなく当接されていることが好ましい。また、光検出部とシンチレータの光射出側との間は、中心部のみが貼り合わされていてもよい。更に、シンチレータ及び光検出部は各々平板状とされ、天板におよそ平行な方向への相対移動が阻止されるように各々の周縁部が固定されていることが好ましい。また、光検出部は、シンチレータの放射線照射側に配置されており、シンチレータには、光検出部を透過した放射線が照射されるように構成してもよい。
【００１７】
周縁部の柱状結晶を、中央部の柱状結晶よりも太くしてもよい。また、シンチレータは、柱状結晶間の隙間が異なるようにされた複数枚の小サイズシンチレータから構成してもよい。複数枚の小サイズシンチレータは、柱状結晶が設けられた支持基板の側面にそれぞれ設けられた凸部及び凹部の嵌合によって接合してもよい。
【００１８】
光検出部が形成された平板状の支持体が可撓性を有していることが好ましい。また、光検出部を構成する光電変換部が有機光電変換材料を含む材料からなり、光検出部を構成するスイッチング素子の活性層が有機半導体材料を含む材料からなることが好ましい。
【００１９】
本発明のシンチレータの製造方法は、蒸着基板の一方の面に、中央部よりも周縁部の相対密度が低くなるように蛍光体を蒸着して下地層を形成する工程と、下地層の上に蛍光体を蒸着することにより蛍光体の柱状結晶を形成し、下地層の相対密度差により、周縁部の柱状結晶間の隙間を中央部の柱状結晶間の隙間よりも広くする工程と、を含むものである。
【００２０】
また、シンチレータの別の製造方法は、蒸着基板の中央部よりも周縁部の温度が高くなるように加熱する工程と、蒸着基板の一方の面に蛍光体を蒸着することにより蛍光体の柱状結晶を形成し、蒸着基板の温度差により、周縁部の柱状結晶を中央部の柱状結晶よりも太くし、かつ周縁部の柱状結晶間の隙間を中央部の柱状結晶間の隙間よりも広くする工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の放射線検出パネルによれば、シンチレータの周縁部の柱状結晶間の隙間を中央部よりも広くしたので、筐体の天板に加えられた荷重によってシンチレータの周縁部が中央部よりも大きく歪んだときでも、周縁部の柱状結晶同士が接触して破損するのを防止することができる。また、周縁部の柱状結晶間の隙間は、天板の撓みによってシンチレータが歪んだときでも先端同士が接触しない広さとしているので、周縁部の柱状結晶は破損しない。
【００２２】
また、シンチレータ及び光検出部の周縁部が固定されている場合、光検出部とシンチレータの光射出側との間が貼り合わせされることなく当接されている場合には、シンチレータの周縁部の歪みが大きくなり、シンチレータが歪んだときに柱状結晶の先端が動きやすくなるが、このような場合でも周縁部の柱状結晶の破損を防止することができる。
【００２３】
また、周縁部の柱状結晶の太さを中央部よりも太くしたので、周縁部の柱状結晶間の隙間を広くしても、周縁部の発光量を中央部と同程度にすることができる。更に、シンチレータを複数枚の小サイズシンチレータにより構成したので、中央部と周縁部とで柱状結晶間の隙間が異なるシンチレータを比較的容易に構成することができる。
【００２４】
本発明のシンチレータの製造方法によれば、周縁部の柱状結晶間の隙間を中央部よりも広くしたシンチレータや、更には、周縁部の柱状結晶の太さを中央部よりも太くしたシンチレータを簡単に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の電子カセッテを一部破断して示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の電子カセッテの概略断面図である。
【図３】第１実施形態のシンチレータパネルの構成の一例を示す概略図である。
【図４】第１実施形態のシンチレータの柱状結晶間の隙間の分布を示す平面図である。
【図５】第１実施形態のシンチレータの柱状結晶間の隙間の分布を示す側面図である。
【図６】周縁部の柱状結晶間の隙間と、天板に加えられた荷重との関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態のシンチレータを製造するシンチレータ製造装置を模式的に示す概略図である。
【図８】光検出部の構成を模式的に示した断面図である。
【図９】電子カセッテの電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図１０】コンソール及び放射線発生装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態のシンチレータの柱状結晶間の隙間及び太さの分布を示す平面図である。
【図１２】第２実施形態のシンチレータの柱状結晶間の隙間及び太さの分布を示す側面図である。
【図１３】第２実施形態のシンチレータを製造するシンチレータ製造装置を模式的に示す概略図である。
【図１４】第３実施形態のシンチレータを示す平面図である。
【図１５】第３実施形態のシンチレータの概略断面図である。
【図１６】第４実施形態の電子カセッテの概略断面図及び平面図である。
【図１７】第５実施形態の電子カセッテの概略断面図である。
【図１８】第６実施形態の電子カセッテの展開状態を示す概略図である。
【図１９】第６実施形態の電子カセッテの収納状態を示す概略図である。
【図２０】第７実施形態の電子カセッテを示す概略図である。
【図２１】従来のシンチレータの柱状結晶の状態を模式的に示す概略図である。
【図２２】従来のシンチレータの歪みかたを模式的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
図１には、本発明に係る放射線検出パネルの一例としての電子カセッテ１０が示されている。電子カセッテ１０は、放射線を透過させる材料からなり、全体形状がおよそ箱形で、矩形状の上面が、被撮影者の体を透過した放射線が照射される照射面１１とされた筐体１２を備えている。なお、筐体１２のうち、照射面１１が設けられている天板１３以外の部分は、例えばＡＢＳ樹脂等から構成され、天板１３は例えばカーボン等から構成される。これにより、天板１３による放射線の吸収を抑制しつつ、天板１３の強度が確保される。なお、筐体１２の厚みは、照射された放射線を感光材料に画像として記録する構成の旧来のカセッテにおける筐体の厚みと同サイズとされている。
【００２７】
電子カセッテ１０の照射面１１には、複数個のＬＥＤからなり、電子カセッテ１０の動作モード(例えば「レディ状態」や「データ送信中」等)やバッテリの残容量等の動作状態を表示するための表示部１５が設けられている。なお、表示部１５はＬＥＤ以外の発光素子で構成してもよいし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示手段で構成してもよい。また、表示部１５は照射面１１以外の部位に設けてもよい。
【００２８】
電子カセッテ１０の筐体１２内には、被撮影者の体を透過した放射線の到来方向に沿って、照射面１１側から、光検出部１７、シンチレータパネル１８等が順に配置されている。また、筐体１２の内部には、照射面１１の長手方向に沿った一端側に、マイクロコンピュータを含む各種の電子回路や、充電可能かつ着脱可能なバッテリ(二次電池)を収容するケース１９が配置されている。光検出部１７を含む電子カセッテ１０の各種電子回路は、ケース１９内に収容されたバッテリから供給される電力によって作動する。ケース１９内に収容された各種電子回路が放射線の照射に伴って損傷することを回避するため、筐体１２内のうちケース１９の照射面１１側には鉛板等からなる放射線遮蔽部材が配設されている。
【００２９】
図２に示すように、光検出部１７は全面に亘って天板１３の内面に接着等によって貼り付けられている。また、光検出部１７とシンチレータパネル１８との間は、貼り合わされることなく当接されており、周縁部のみが全周に亘り、シリコーン樹脂等の柔軟性を有する固定材２１によって固定されている。筐体１２内の底面には、基台２２が取付けられており、基台２２の天板の下面には、制御基板２３が取付けられている。制御基板２３と光検出部１７とは、フレキシブルケーブル２４を介して電気的に接続されている。
【００３０】
次に、シンチレータパネル１８について説明する。図３に示すように、シンチレータパネル１８は、蒸着基板２６、蒸着基板２６上に設けられたシンチレータ２７、シンチレータ２７を覆う保護フイルム２８から構成されている。シンチレータ２７は、被撮影者の体を透過して筐体１２の照射面１１に照射され、天板１３及び光検出部１７を透過して照射された放射線を吸収して光を放出する。一般に、シンチレータとしては、例えばＣｓＩ：Ｔｌ(タリウムを添加したヨウ化セシウム）)や、ＣｓＩ：Ｎａ(ナトリウム賦活ヨウ化セシウム)、ＧＯＳ(Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ)等の材料を用いることができる。
【００３１】
ただし、本実施形態では、シンチレータ２７として、蒸着基板２６にＣｓＩ：Ｔｌを蒸着することにより、放射線入射側かつ光検出部１７側に複数の柱状結晶３０からなる柱状結晶領域を形成し、シンチレータ２７の放射線入射側と反対側に非柱状結晶３１からなる非柱状結晶領域を形成している。蒸着基板２６としては、耐熱性の高い材料が望ましく、例えば低コストという観点からアルミニウムが好適である。なお、本実施形態に係るシンチレータ２７は、柱状結晶３０の平均径が柱状結晶３０の長手方向に沿っておよそ均一とされている。
【００３２】
シンチレータ２７で発生された光は、柱状結晶３０のライトガイド効果によって柱状結晶３０内を進行し、光検出部１７へ射出される。その際に、光検出部１７側へ射出される光の拡散が抑制されるので、電子カセッテ１０によって検出される放射線画像のボケが抑制される。また、シンチレータ２７の深部(非柱状結晶領域)に到達した光は、非柱状結晶３１によって光検出部１７側へ反射されるので、光検出部１７に入射される光の光量(シンチレータ２７で発光された光の検出効率)が向上する。
【００３３】
なお、シンチレータ２７の放射線入射側に位置する柱状結晶領域の厚みをｔ１とし、シンチレータ２７の蒸着基板２６側に位置する非柱状結晶領域の厚みをｔ２としたときに、ｔ１とｔ２が下記の関係式（１）を満たすことが好ましい。
０．０１≦（ｔ２／ｔ１）≦０．２５・・・（１）
【００３４】
柱状結晶領域の厚みｔ１と非柱状結晶領域の厚みｔ２とが上記関係式を満たすことで、発光効率が高く光の拡散を防止する領域(柱状結晶領域)と、光を反射する領域(非柱状結晶領域)とのシンチレータ２７の厚み方向に沿った比率が好適な範囲となる。これにより、シンチレータ２７の発光効率、シンチレータ２７で発光された光の検出効率、及び、放射線画像の解像度が向上する。なお、非柱状結晶領域の厚みｔ２が厚過ぎると発光効率の低い領域が増え、電子カセッテ１０の感度の低下に繋がることから、(ｔ２／ｔ１)は０．０２以上かつ０．１以下の範囲であることがより好ましい。
【００３５】
上記構成のシンチレータ２７において、シンチレータ２７中の柱状結晶形成領域におけるＣｓＩの充填率には適切な範囲があり、柱状結晶形成領域の厚みにも依存するが、例えば７０〜８５％程度が最適である。すなわち、ＣｓＩの充填率が過小(例えば７０％未満)になるとシンチレータ２７の発光量の低下が顕著になる一方、ＣｓＩの充填率が過大に(例えば８５％よりも高く)なると、或る厚み以上では隣り合う柱状結晶が接触し始めるために、柱状結晶中を進行する光の一部が接触している他の柱状結晶へ移る現象(この現象はクロストークともいう)が生ずることで、シンチレータ２７への放射線照射量のパターンに対してシンチレータ２７からの光の射出光量のパターンが変化し、放射線検出精度の低下(照射された放射線を画像として検出する場合は検出画像の鮮鋭度の低下)が引き起こされる。従って、放射線検出の感度及び精度を確保するために、隣り合う柱状結晶の間には適当な大きさの隙間を設ける必要がある。
【００３６】
電子カセッテ１０は、筐体１２の天板１３に光検出部１７を接着し、光検出部１７に重ねられたシンチレータパネル１８を周縁部に設けた固定材２１によって光検出部１７に固定しているため、天板１３に荷重が加えられると、天板１３はその荷重によって撓み、この撓みは光検出部１７を介してシンチレータ２７に伝わり、光検出部１７とシンチレータ２７とが歪んでしまう。また、このときにシンチレータ２７は、周縁部が固定材２１により動きが規制されるため、平面内における中央部よりもその外周の周縁部のほうが大きく歪む（図２２参照）。更に、シンチレータ２７の柱状結晶３０は、光検出部１７に固定されていないため、光検出部１７及びシンチレータ２７が歪んだときに光検出部１７に対して大きく移動し（図２１（Ｃ）参照）、特に大きく歪む周縁部の柱状結晶３０は、その先端同士が接触して割れや折れ等の破損を生じることがある。
【００３７】
本実施形態では、天板１３に加えられた荷重によって、シンチレータ２７の周縁部の柱状結晶３０が破損するのを防止するため、図４及び図５に示すように、シンチレータ２７の柱状結晶形成領域において、中央部２７ａ内で隣接する柱状結晶３０間の隙間Ｌ１よりも、中央部２７ａの外周に配置された周縁部２７ｂ内で隣接する柱状結晶３０間の隙間Ｌ２を広くしている。また、隙間Ｌ２は、電子カセッテ１０の仕様によって設定されている天板１３の耐荷重が天板１３に加えられたときであっても、周縁部２７ｂの柱状結晶３０の先端同士が接触しない長さになっている。図６は、周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間Ｌ２と、天板１３に加わる荷重との関係を示しており、隙間Ｌ２は、天板１３に耐荷重がかかったときに「０」にならない長さに設定されている。
【００３８】
これにより、シンチレータ２７の周縁部２７ｂ内の柱状結晶３０の破損を原因とする、検出精度や画像の鮮鋭度の低下を防止することができる。なお、周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間を大きくすることにより、周縁部２７ｂ内のＣｓＩの充填率が低下するが、撮影で主に用いられるのは中央部なので、周縁部の画質が多少低下しても実質的な問題はない。また、シンチレータ２７の中央部２７ａと周縁部２７ｂとでＣｓＩの充填率が異なるため、発光量に差異が生じるが、発光量（充填率）の差に応じて光検出部１７の感度補正を行なうことにより、画質に対する影響は生じない。
【００３９】
次に、シンチレータ２７の製造方法について説明する。従来、蒸着基板にシンチレータを形成する際に、蒸着基板とシンチレータとの接着性を良好にし、かつシンチレータの感度を向上させるため、蒸着基板に蛍光体母体化合物と賦活剤とからなる結晶で構成された下地層を形成し、この下地層の上に、蛍光体母体化合物と賦活剤とからなる柱状結晶で構成されたシンチレータを形成する手法が知られている。また、この手法では、シンチレータの相対密度が下地層の相対密度に応じて変化することが知られている。すなわち、下地層の相対密度が低いときには、シンチレータの相対密度も低くなって柱状結晶間の隙間が大きくなり、下地層の相対密度が高いときには、シンチレータの相対密度も高くなって柱状結晶間の隙間が小さくなる。相対密度とは、蛍光体固有の密度に対する下地層及びシンチレータの密度の相対値を意味する。本実施形態では、下地層の相対密度とシンチレータ２７の相対密度との関係を利用して、周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間Ｌ２を、中央部２７ａよりも広くしている。
【００４０】
図７は、本実施形態に用いられるシンチレータ製造装置３２の概略構成を示している。シンチレータ製造装置３２は、真空容器３３を備えており、真空容器３３には、真空容器３３内の排気及び大気の導入を行なう真空ポンプ３４が設けられている。
【００４１】
真空容器３３内の上部には、蒸着基板２６を保持するための基板ホルダ３５が設けられている。基板ホルダ３５は、下面に複数のヒータ３５ａ備えた熱反射板３５ｂと、熱反射板３５ｂに対面するように蒸着基板２６を保持する保持部材３５ｃとを備えている。ヒータ３５ａは、蒸着時に蒸着基板２６を加熱することにより、シンチレータ２７の膜質調整に用いられる。ヒータ３５ａは、蒸着基板２６の全体を均一に加熱できるように、熱反射板３５ｂの下に等間隔で配置されており、熱反射板３５ｂは、ヒータ３５ａの熱を蒸着基板２６に向けて反射する。基板ホルダ３５は、熱反射板３５ｂに設けられた回転軸３５ｄが図示しないモータによって回転されることにより、真空容器３３内で水平方向に回転される。
【００４２】
基板ホルダ３５の下方には、蒸着基板２６の周縁部を覆うマスク板３６が配置されている。マスク板３６は、図示しない挿脱機構によって、蒸着基板２６の下方に挿入される挿入位置と、蒸着基板２６の下方から退避される退避位置との間で移動自在とされている。また、マスク板３６は、図示しない回転機構により、挿入位置にあるときに、基板ホルダ３５に同期して水平方向に回転される。
【００４３】
マスク板３６の下方には、蒸着基板２６に下地層を形成する下地用蒸着源３７と、下地層の上にシンチレータ２７を形成するシンチレータ用蒸着源３８とが配置されている。下地用蒸着源３７及びシンチレータ用蒸着源３８は、それぞれ下地層及びシンチレータ２７の原料を加熱して蒸発させる熱源を有している。
【００４４】
次に、シンチレータ製造装置３２によるシンチレータ２７の製造手順について説明する。図７（Ａ）に示すように、基板ホルダ３５に蒸着基板２６が取り付けられる。次いで、真空ポンプ３４により、真空容器３３内が真空にされる。回転軸３５ｄを中心に基板ホルダ３５及びマスク板３６の回転が開始されるとともに、下地用蒸着源３７では熱源により下地層の原料が加熱される。
【００４５】
加熱により蒸発した下地層の原料は、マスク板３６を介して蒸着基板２６に蒸着されるので、蒸着基板２６の中央部に下地層が形成される。蒸着基板２６の中央部に対する下地層の蒸着終了後、マスク板３６が基板ホルダ３５の下方から退避され、蒸着基板２６の全域に下地層が蒸着される。これにより、先に蒸着が開始されていた蒸着基板２６の中央部の下地層は、後から蒸着が開始された周縁部の下地層に比べて相対密度が高くなる。下地層は、蛍光体母体化合物と賦活剤とからなる結晶で構成されており、蛍光体母体化合物は、例えばＣｓＩであり、賦活剤はＴｌである。
【００４６】
次いで、下地用蒸着源３７の熱源が停止され、これに代わって、シンチレータ用蒸着源３８の熱源によりシンチレータの原料が加熱される。熱源の加熱により蒸発したシンチレータの原料は、蒸着基板２６の下地層の上に蒸着されるが、蒸着されたシンチレータ２７の相対密度は、下地層の相対密度に影響を受けるので、蒸着基板２６の中央部の相対密度に比べて、周縁部の相対密度が高くなる。これにより、シンチレータ２７の周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間Ｌ２は、中央部２７ａの隙間Ｌ１よりも大きくなる。なお、下地層を用いたシンチレータの製造方法については、国際公開ＷＯ２０１０／０２９７７９号公報において詳細に説明されているので、詳しい説明を省略する。
【００４７】
次に、光検出部１７について説明する。光検出部１７は、シンチレータ２７の光射出側から射出された光を検出するものであり、図８に示すように、フォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)等からなる光電変換部４０、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ：Thin Film Transistor)４１及び蓄積容量４２を備えた画素部４３が、図３に示すように、平板状で平面視における外形形状が矩形状とされた絶縁性基板４４上にマトリクス状に複数形成されたＴＦＴアクティブマトリクス基板(以下、「ＴＦＴ基板」という)によって構成されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、シンチレータパネル１８の放射線照射面側に光検出部１７が配置されているが、シンチレータと光検出部をこのような位置関係で配置する方式は「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」と称する。シンチレータは放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側に光検出部を配置する表面読取方式（ＩＳＳ）は、シンチレータの放射線入射側と反対側に光検出部を配置する「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」よりも光検出部とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また光検出部の受光量が増大することで、結果として放射線検出パネル(電子カセッテ)の感度が向上する。
【００４９】
光電変換部４０は、下部電極４０ａと上部電極４０ｂとの間に、シンチレータ２７から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する光電変換膜４０ｃが配置されて構成されている。なお、下部電極４０ａは、シンチレータ２７から放出された光を光電変換膜４０ｃに入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ２７の発光波長に対して透明な導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO;Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。なお、下部電極４０ａとしてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、９０％以上の光透過率を得ようとすると抵抗値が増大し易くなるため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を用いることが好ましく、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からＩＴＯが最も好ましい。なお、下部電極４０ａは、全画素部共通の一枚構成としてもよいし、画素部毎に分割してもよい。
【００５０】
また、光電変換膜４０ｃはシンチレータ２７から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。光電変換膜４０ｃを構成する材料は光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換膜４０ｃをアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ２７から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。但し、アモルファスシリコンからなる光電変換膜４０ｃの形成には蒸着を行う必要があり、絶縁性基板４４が合成樹脂製である場合、絶縁性基板４４の耐熱性が不足する可能性がある。
【００５１】
一方、光電変換膜４０ｃは、有機光電変換材料を含む材料で構成した場合は、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換膜４０ｃによるシンチレータ２７から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換膜４０ｃで吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料からなる光電変換膜４０ｃは、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで形成させることができ、被形成体に対して耐熱性は要求されない。このため、本実施形態では、光電変換部４０の光電変換膜４０ｃを有機光電変換材料で構成している。
【００５２】
光電変換膜４０ｃを有機光電変換材料で構成した場合、光電変換膜４０ｃで放射線が殆ど吸収されないので、放射線が透過するように光検出部１７が配置される表面読取方式（ＩＳＳ）において、光検出部１７を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換膜４０ｃを有機光電変換材料で構成することは、特に表面読取方式(ＩＳＳ)に好適である。
【００５３】
光電変換膜４０ｃを構成する有機光電変換材料は、シンチレータ２７から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ２７の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ２７の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ２７から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ２７の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【００５４】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ２７の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜４０ｃで発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【００５５】
放射線検出パネルに適用可能な光電変換膜４０ｃについて具体的に説明する。放射線検出パネルにおける電磁波吸収／光電変換部位は、電極４０ａ,４０ｂと、該電極４０ａ,４０ｂに挟まれた光電変換膜４０ｃを含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
【００５６】
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
【００５７】
有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換膜４０ｃの構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００５８】
また、光電変換部４０は、少なくとも電極対４０ａ,４０ｂと光電変換膜４０ｃを含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
【００５９】
電子ブロッキング膜は、上部電極４０ｂと光電変換膜４０ｃとの間に設けることができ、上部電極４０ｂと下部電極４０ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極４０ｂから光電変換膜４０ｃに電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４０ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４０ｃの材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００６０】
電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４０の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００６１】
正孔ブロッキング膜は、光電変換膜４０ｃと下部電極４０ａとの間に設けることができ、上部電極４０ｂと下部電極４０ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極４０ａから光電変換膜４０ｃに正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４０ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４０ｃの材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００６２】
正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４０の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００６３】
なお、光電変換膜４０ｃで発生した電荷のうち、正孔が下部電極４０ａに移動し、電子が上部電極４０ｂに移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【００６４】
ＴＦＴ４１は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
【００６５】
活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
【００６６】
また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９−２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
【００６７】
ＴＦＴ４１の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。
【００６８】
また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ４１のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ４１における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ４１の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
【００６９】
なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換膜４０ｃと、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ４１と、を組み合わせた構成であれば、患者の体の重みが荷重として加わる光検出部１７の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。
【００７０】
また、絶縁性基板４４は光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ４１の活性層を構成する非晶質酸化物や、光電変換部４０の光電変換膜４０ｃを構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、絶縁性基板４４としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、絶縁性基板４４には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
【００７１】
なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して絶縁性基板４４を形成してもよい。
【００７２】
また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０〜７０％も含有しながら、波長５００nmで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラ
ス基板等と比べて絶縁性基板４４を薄型化できる。
【００７３】
絶縁性基板４４としてガラス基板を用いた場合、光検出部１７全体としての厚みは、例えば０．７ｍｍ程度になるが、本実施形態では電子カセッテ１０の薄型化を考慮し、絶縁性基板４４として、光透過性を有する合成樹脂からなる薄型の基板を用いている。これにより、光検出部１７全体としての厚みを、例えば０．１ｍｍ程度に薄型化できると共に、光検出部１７に可撓性をもたせることができる。また、光検出部１７に可撓性をもたせることで、電子カセッテ１０の耐衝撃性が向上し、電子カセッテ１０に衝撃が加わった場合にも破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、絶縁性基板４４をこれらの材料で形成した場合、絶縁性基板４４による放射線の吸収量も少なくなるため、表面読取方式(ＩＳＳ)により光検出部１７を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
【００７４】
なお、電子カセッテ１０の絶縁性基板４４として合成樹脂製の基板を用いることは必須ではなく、電子カセッテ１０の厚さは増大するものの、ガラス基板等の他の材料からなる基板を絶縁性基板４４として用いるようにしてもよい。
【００７５】
また、図９に示すように、光検出部１７には、一定方向(行方向)に沿って延設され個々のＴＦＴ４１をオンオフさせるための複数本のゲート配線４６と、前記一定方向と交差する方向(列方向)に沿って延設され、蓄積容量４２(及び光電変換部４０の下部電極４０ａと上部電極４０ｂの間)に蓄積された電荷をオン状態のＴＦＴ４１を介して読み出すための複数本のデータ配線４７が設けられている。また、図８に示すように、光検出部１７のうち、放射線の到来方向と反対側の端部には、ＴＦＴ基板上を平坦にするための平坦化層４８が形成されている。また、光検出部１７と天板１３との間には接着層４９が設けられており、光検出部１７は接着層４９によって天板１３に貼り付けられている。
【００７６】
光検出部１７の個々のゲート配線４６はゲート線ドライバ５１に接続されており、個々のデータ配線４７は信号処理部５２に接続されている。被撮影者の体を透過した放射線(被撮影者の体の画像情報を担持した放射線)が電子カセッテ１０に照射されると、シンチレータ２７のうち照射面１１上の各位置に対応する部分からは、前記各位置における放射線の照射量に応じた光量の光が放出され、個々の画素部４３の光電変換部４０では、シンチレータ２７のうちの対応する部分から放出された光の光量に応じた大きさの電荷が発生され、この電荷が個々の画素部４３の蓄積容量４２(及び光電変換部４０の下部電極４０ａと上部電極４０ｂの間)に蓄積される。
【００７７】
上記のようにして個々の画素部４３の蓄積容量４２に電荷が蓄積されると、個々の画素部４３のＴＦＴ４１は、ゲート線ドライバ５１からゲート配線４６を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ４１がオンされた画素部４３の蓄積容量４２に蓄積されている電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線４７を伝送されて信号処理部５２に入力される。従って、個々の画素部４３の蓄積容量４２に蓄積された電荷は行単位で順に読み出される。
【００７８】
信号処理部５２は、個々のデータ配線４７毎に設けられた増幅器及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線４７を伝送された電気信号は増幅器で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に(シリアルに)入力され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。
【００７９】
信号処理部５２には画像メモリ５４が接続されており、信号処理部５２のＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは画像メモリ５４に順に記憶される。画像メモリ５４は複数フレーム分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ５４に順次記憶される。
【００８０】
画像メモリ５４は電子カセッテ１０全体の動作を制御するカセッテ制御部５６と接続されている。カセッテ制御部５６はマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ５６ａ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むメモリ５６ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュ
メモリ等からなる不揮発性の記憶部５６ｃを備えている。
【００８１】
ＣＰＵ５６ａは、画像メモリ５４に記憶された画像データの、シンチレータ２７の周縁部２７ｂに対応する部分に対し、中央部２７ａと周縁部２７ｂとの感度（充填率）に基づいた感度補正を行なう機能を有している。これにより、シンチレータ２７の周縁部２７ｂに設けられた柱状結晶３０間の隙間Ｌ２を中央部２７ａよりも広くしても、画像に対する影響は生じない。
【００８２】
また、カセッテ制御部５６には無線通信部５８が接続されている。無線通信部５８は、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ等に代表される無線ＬＡＮ(Local Area Network)規格に対応しており、無線通信による外部機器との間での各種情報の伝送を制御する。カセッテ制御部５６は、無線通信部５８を介してコンソール６２(図１０参照)と無線通信が可能とされており、コンソール６２との間で各種情報の送受信が可能とされている。
【００８３】
また、電子カセッテ１０には電源部６０が設けられており、上述した各種電子回路(ゲート線ドライバ５１や信号処理部５２、画像メモリ５４、無線通信部５８、カセッテ制御部５６等)は電源部６０と各々接続され(図示省略)、電源部６０から供給された電力によって作動する。電源部６０は、電子カセッテ１０の可搬性を損なわないように、前述のバッテリ(二次電池)を内蔵しており、充電されたバッテリから各種電子回路へ電力を供給する。ゲート線ドライバ５１、信号処理部５２、画像メモリ５４、カセッテ制御部５６、無線通信部５８及び電源部６０は、上述したケース１９内、もしくは制御基板２３に設けられている。
【００８４】
図１０に示すように、コンソール６２はコンピュータからなり、装置全体の動作を司るＣＰＵ６４、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ６５、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ６６、及び、各種データを記憶するＨＤＤ６７を備え、これらはバスを介して互いに接続されている。またバスには、通信Ｉ／Ｆ部６８及び無線通信部６９が接続され、ディスプレイ７０がディスプレイドライバ７１を介して接続され、更に、操作パネル７２が操作入力検出部７３を介して接続されている。
【００８５】
通信Ｉ／Ｆ部６８は接続端子６２ａ、通信ケーブル７５及び放射線発生装置７６の接続端子７６ａを介して放射線発生装置７６と接続されている。コンソール６２(のＣＰＵ６４)は、放射線発生装置７６との間での曝射条件等の各種情報の送受信を通信Ｉ／Ｆ部６８経由で行う。無線通信部６９は電子カセッテ１０の無線通信部５８と無線通信を行う機能を備えており、コンソール６２(のＣＰＵ６４)は電子カセッテ１０との間で、画像データ等の各種情報の送受信を無線通信部６９経由で行う。また、ディスプレイドライバ７１はディスプレイ７０への各種情報を表示させるための信号を生成・出力し、コンソール６２(のＣＰＵ６４)はディスプレイドライバ７１を介して操作メニューや撮影された放射線画像等をディスプレイ７０に表示させる。また、操作パネル７２は複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される。操作入力検出部７３は操作パネル７２に対する操作を検出し、検出結果をＣＰＵ４４へ通知する。
【００８６】
また、放射線発生装置７６は、放射線源７８と、コンソール６２との間で曝射条件等の各種情報の送受信を行う通信Ｉ／Ｆ部７９と、コンソール６２から受信した曝射条件(この曝射条件には管電圧、管電流の情報が含まれている)に基づいて放射線源７８を制御する線源制御部８０と、を備えている。
【００８７】
次に本実施形態の作用を説明する。電子カセッテ１０を使用して放射線画像の撮影を行う場合、撮影者(例えば放射線技師等)は、被撮影者の撮影対象部位と撮影台との間に、照射面１１側を上方へ向けた電子カセッテ１０を挿入し、向きや位置等を調整する準備作業を行う。
【００８８】
このとき、被撮影者の撮影部位や撮影姿勢によっては、筐体１２の天板１３に被撮影者の体重がかかることがある。天板１３は、被撮影者の体重によって撓み、この撓みは光検出部１７を介してシンチレータ２７に伝わり、シンチレータ２７の特に周縁部２７ｂに大きな歪みが生じる（図２０参照）。従来の電子カセッテでは、シンチレータ２７の周縁部２７ｂ内で、柱状結晶３０の先端同士が接触することがあった。
【００８９】
しかし、本実施形態のシンチレータ２７は、図４〜図６に示すように、シンチレータ２７の柱状結晶形成領域において、中央部２７ａ内で隣接する柱状結晶３０間の隙間Ｌ１よりも、中央部２７ａの外周に配置された周縁部２７ｂ内で隣接する柱状結晶３０間の隙間Ｌ２を長くし、かつ天板１３に荷重が加えられたときであっても、周縁部２７ｂの柱状結晶３０の先端同士が接触しない長さにしている。これにより、シンチレータ２７の周縁部２７ｂ内の柱状結晶３０の破損を原因とする、検出精度や画像の鮮鋭度の低下を防止することができる。
【００９０】
撮影者は、準備作業が完了すると、操作パネル７２を操作して撮影開始を指示する。これにより、コンソール６２では、曝射開始を指示する指示信号を放射線発生装置７６へ送信し、放射線発生装置７６は放射線源７８から放射線を射出させる。放射線源７８から射出された放射線は、被撮影者の体を透過して電子カセッテ１０の照射面１１に照射され、天板１３及び光検出部１７を透過してシンチレータ２７の照射／光射出面に照射される。シンチレータ２７は照射／光射出面に照射された放射線を吸収し、吸収した放射線量に応じた光量の光を射出する。
【００９１】
光検出部１７は、画素部４３に照射された光を画像として検出し、画像メモリ５４に画像データを記憶する。ＣＰＵ５６ａは、画像メモリ５４に記憶された画像データを、シンチレータ２７の周縁部２７ｂに対応する部分の感度が、中央部２７ａに対応する部分と同程度となるように補正するので、シンチレータ２７の中央部２７ａと周縁部２７ｂとの感度（充填率）の差異は、画質に影響しない。補正後の画像データは、電子カセッテ１０からコンソール６２へ送信される。
【００９２】
次に本発明の他の実施形態について説明する。なお、既に説明済みの実施形態に対応する部分については同一の符号を付して、同じ機能を有する部分については説明を省略する。
【００９３】
［第２実施形態］
上記実施形態では、シンチレータ２７の周縁部２７ｂの柱状結晶３０間の隙間Ｌ２を中央部２７ａの隙間Ｌ１よりも大きくしたが、これにより、周縁部２７ｂのＣｓＩの充填率が中央部２７ａよりも低くなっている。ＣｓＩの充填率が低下すると、周縁部２７ｂの発光量が低下するため、できれば中央部２７ａと同程度の充填率を維持するのが好ましい。
【００９４】
そこで、本実施形態では、図１１及び図１２に示すように、シンチレータ９０の周縁部９０ｂに、中央部９０ａの柱状結晶３０よりも太い柱状結晶９１を設けるとともに、柱状結晶９１間の隙間Ｌ３を、上記実施形態の隙間Ｌ１よりも大きく、かつ天板１３に耐荷重が加わったときでも柱状結晶９１の先端同士が接触しない大きさにしている。これによれば、上記実施形態と同様に、シンチレータ９０が歪んだときに、周縁部９０ｂの柱状結晶９１の破損を防止でき、柱状結晶９１を太くした分だけ周縁部９０ｂの充填率が向上するので、周縁部９０ｂの発光量を多くすることができる。また、柱状結晶９１の強度も向上する。
【００９５】
次に、上記シンチレータ９０の製造方法について説明する。従来、蒸着基板にシンチレータを蒸着して形成する際に、蒸着基板の温度を高くすることによって柱状結晶が太くなり、柱状結晶間の隙間が大きくなることが知られている。これは、蒸着基板の温度を高くすることにより、柱状結晶の成長が促進されて複数本の柱状結晶から太い柱状結晶が形成されることにより、柱状結晶間の隙間も大きくなるためである。本実施形態では、蒸着基板２６の温度制御による柱状結晶を成長促進することにより、周縁部９０ｂの柱状結晶９１を太くし、かつ隙間Ｌ３を中央部９０ａよりも広くしている。
【００９６】
図１３は、本実施形態に用いられるシンチレータ製造装置９３の概略構成を示している。なお、シンチレータ製造装置９３は、上記実施形態のシンチレータ製造装置３２とほぼ同じ構成を有しているが、マスク板３６が省略されている。その他、シンチレータ製造装置３２と同一の部品については、同符号を用いて詳しい説明は省略する。
【００９７】
本実施形態では、基板ホルダ３５のヒータ３５ａが、蒸着基板２６の周縁部に多く対面するように配置されている。これにより、蒸着基板２６に下地層及びシンチレータ９０を蒸着するときには、蒸着基板２６の周縁部の温度が中央部よりも高くなる。したがって、シンチレータ９０の周縁部９０ｂの柱状結晶の成長が促進されるので、中央部９０ａの柱状結晶３０よりも太く、広い隙間Ｌ３を有する柱状結晶９１を形成することができる。なお、蒸着基板の温度を制御することによって柱状結晶の太さを制御する手法は、特許文献１において詳細に説明されているので、詳しい説明を省略する。
【００９８】
［第３実施形態］
上記各実施形態では、蒸着基板２６に形成される柱状結晶の隙間や太さを制御することにより、周縁部の柱状結晶の隙間を広くしているが、隙間の異なる柱状結晶を設けたシンチレータをタイル状に並べて構成してもよい。例えば、図１４に示すシンチレータ９５では、柱状結晶３０の隙間を上記実施形態と同じＬ１とした第１シンチレータ９６を中央部に配置し、柱状結晶３０の隙間を上記実施形態と同じＬ２とした第２〜第５シンチレータ９７〜１００を第１シンチレータ９６の周縁部に配置している。
【００９９】
図１５に示すように、第１〜第５シンチレータ９６〜１００の接続には、各シンチレータ９６〜１００の蒸着基板９６ａ〜１００ａの側面に設けられた凸部１０１と凹部１０２との嵌合が用いられている。例えば、第１シンチレータ９６の第２及び第３シンチレータ９７、９８と嵌合する側面には凸部１０１が設けられており、第２及び第３シンチレータ９７、９８の対応する側面には凹部１０２が設けられている。また、第１シンチレータ９６の第４及び第５シンチレータ９９、１００と嵌合する側面には凹部１０２が設けられており、第４及び第５シンチレータ９９、１００の対応する側面には凸部１０１が設けられている。更に、第２シンチレータ９７と第３シンチレータ９８、第３シンチレータ９８と第４シンチレータ９９、第４シンチレータ９９と第５シンチレータ１００、第５シンチレータ１００と第２シンチレータ９７の間も凸部１０１と凹部１０２とによって接続されている。
【０１００】
これによれば、柱状結晶３０の隙間の分布をより簡単に形成することができる。また、各シンチレータ９６〜１００は、蒸着基板９６ａ〜１００ａの側面に設けた凸部１０１及び凹部１０２によって接続されているので、各シンチレータ９６〜１００の接続部分に柱状結晶３０の欠落を生じさせることもない。なお、本実施形態では、５枚のタイル状のシンチレータ９６〜１００を使用しているが、実際には３種類のタイル状のシンチレータで構成できるので、コスト上昇を抑えることができる。
【０１０１】
［第４実施形態］
上記第１実施形態では、光検出部１７とシンチレータ１８とを張り合わせずに当接させ、光検出部１７とシンチレータ１８との周縁部を全周に亘り、柔軟性を有する固定材２１によって固定しているが、光検出部１７とシンチレータ１８は、その他の固定構造によって固定してもよい。例えば、図１６（Ａ）に示す電子カセッテ１０３のように、光検出部１７とシンチレータ１８とを張り合わせずに当接させ、周縁部は固定せずに、同図（Ｂ）に示すように、光検出部１７とシンチレータ１８とを平面視したときの中心部のみを接着剤等からなる固定部１０４によって固定してもよい。
【０１０２】
これによれば、シンチレータ１８の周縁部が光検出部１７に固定されていないので、シンチレータ１８の周縁部の歪みが中央部よりも大きくなる現象を解消することができる。また、光検出部１７とシンチレータ１８とが全面にわたって張り合わされていないので、蒸着基板２６と光検出部１７の絶縁性基板４４との熱膨張差による反りの発生を防止することもできる。
【０１０３】
また、第１実施形態の光検出部１７とシンチレータ１８との周縁部を固定する固定材２１と、本実施形態の光検出部１７とシンチレータ１８との中心部を固定する固定部１０４とを組み合わせてもよい。
【０１０４】
［第５実施形態］
上記第１実施形態の電子カセッテ１０では、光検出部１７及びシンチレータ２７からなるパネルを筐体１２の天板１３に貼り付けているが、電子カセッテ１０のリワーク性を考慮する場合、天板１３から簡単に取り外すことができ、更に、天板１３から取り外す際に光検出部１７やシンチレータ２７が破損しないような構造で天板１３に取り付けられることが好ましい。これを実現するため、光検出部１７の周縁部のみを天板１３に貼り付けることが考えられるが、パネルの自重によって中心部が撓んでしまうという問題があった。
【０１０５】
これを解決するため、例えば、図１７に示す電子カセッテ１０５のように、光検出部１７をカーボン板１０６に貼り付け、カーボン板１０６の周縁部を接着剤１０７によって天板１３に貼り付けてもよい。これによれば、光検出部１７及びシンチレータ２７からなるパネルのリワーク性を向上させ、かつ中央部の撓みを防止することができる。また、シンチレータ２７の各柱状結晶の耐荷重性も向上させることができる。
【０１０６】
［第６実施形態］
上記各実施形態では、平板矩形状にした電子カセッテを例に説明したが、例えば、折り畳み可能な電子カセッテに本発明を適用してもよい。図１８に示す電子カセッテ１１０は、上述した光検出部１７、シンチレータ２７、ゲート線ドライバ５１、信号処理部５２等が内蔵され、照射された放射線による放射線画像を撮影する平板状の撮影ユニット１１１と、上述したカセッテ制御部５６や電源部６０及び無線通信宇５８等が内蔵され、表面に操作部１１４が設けられた制御ユニット１１２とがヒンジ１１３によって開閉可能に連結されている。撮影ユニット１１１と制御ユニット１１２とは、ヒンジ１１３内に設けられた接続配線により接続されている。
【０１０７】
撮影ユニット１１１及び制御ユニット１１２は、一方に対して他方がヒンジ１１３を回動中心にて回動することにより、撮影ユニット１１１と制御ユニット１１２とが並んだ展開状態（図１８）と、撮影ユニット１１１と制御ユニット１１２とが重なり合って折り畳まれた収納状態（図１９）とに開閉可能とされている。光検出部１７は、図１８に示すように展開状態において上面になり、図１９に示すように収納状態において制御ユニット１１２によって隠されるように撮影ユニット１１１内に内蔵されている。これにより、収納状態では、光検出部１７及びシンチレータ２７に対する押圧や衝撃による破損を防止することができる。
【０１０８】
［第７実施形態］
【０１０９】
また、図２０に示す電子カセッテ１１５のように、光検出部１７及びシンチレータ２７等が内蔵された撮影部１１６を薄く形成し、この撮影部１１６の一端に、カセッテ制御部５６や電源部６０等が内蔵された制御部１１７を設けてもよい。これによれば、撮影部１１６を被撮影者と撮影台との間に挿入するのが容易になる。
【実施例】
【０１１０】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、本発明の態様は、これに限定されるものではない。表１に示すように、第１実施形態のシンチレータ２７に対応する実施例１と、第２実施形態のシンチレータ９０に対応する実施例２と、中央部と周縁部との柱状結晶の間隔が同一とされた従来のシンチレータに対応する比較例の各シンチレータを作成し、これらを用いた電子カセッテを作成して性能を評価した。
【０１１１】
【表１】
2012132768.tif 000003
【０１１２】
［実施例１］
実施例１のシンチレータは、下地層の密度条件を中央部と周縁部とで約４：３とし、蒸着基板の温度条件を中央部及び周縁部で共に２７０°Ｃとすることにより、中央部及び周縁部の柱状結晶の柱径をともに４μｍとし、中央部の柱状結晶間の隙間を１μｍ、周縁部の柱状結晶間の隙間を１．３μｍとした。また、中央部及び周縁部のＣｓＩの充填率は、それぞれ８０％及び６０％となっている。
【０１１３】
［実施例２］
実施例２のシンチレータは、下地層の密度条件を中央部及び周縁部で同条件とし、蒸着基板の温度条件を中央部で２３０°Ｃとし、周縁部で３００°Ｃとすることにより、中央部の柱状結晶の柱径を４μｍ、柱状結晶間の隙間を１μｍとし、周縁部の柱状結晶の柱径を８μｍ、柱状結晶間の隙間を２μｍとした。また、中央部及び周縁部のＣｓＩの充填率は、ともに８０％となっている。
【０１１４】
［比較例］
比較例のシンチレータは、下地層の密度条件と蒸着基板の温度条件とを中央部及び周縁部で同条件とすることにより、中央部及び周縁部の柱状結晶の柱径をともに４μｍとし、柱状結晶間の隙間を１μｍとしている。また、中央部及び周縁部のＣｓＩの充填率は、ともに８０％となっている。
【０１１５】
［評価］
実施例１、２及び比較例のシンチレータを第１実施形態の電子カセッテ１０にセットし、天板と光検出部とを接触させた筐体構造において、天板全面に１２５ｋｇの荷重を繰り返し１０００回加える耐久評価試験を行ない、耐久評価試験後に、シンチレータの周縁部の柱状結晶を詳細に観察した。
【０１１６】
耐久評価試験の結果、本発明のシンチレータ（実施例１、２）は、いずれも周縁部の柱状結晶にクラックや折れ等の破損がなかった。一方、従来のシンチレータ（比較例）では、周縁部の柱状結晶にクラックが観察された。このように、本発明は、電子カセッテの天板に荷重が加わってシンチレータに歪みが生じたときにシンチレータの周縁部の柱状結晶の破損を防止する点で従来よりも優れている。
【０１１７】
上記実施形態では、ＩＳＳ方式の放射線検出装置を例に説明したが、本発明は、ＰＳＳ方式の放射線検出装置にも適用が可能である。また、放射線検出装置を電子カセッテに組み込む例について説明したが、立位型、臥位型の撮影装置や、マンモグラフィ装置に組み込むことも可能である。その他、上記の実施形態で説明した本発明に係る放射線検出パネルとしての電子カセッテの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  電子カセッテ
１７  光検出部
１８  シンチレータパネル
２１  固定材
２６  蒸着基板
２７、９０，１００  シンチレータ
２７ａ、９０ａ  中央部
２７ｂ，９０ｂ  周縁部
３０，９１  柱状結晶
３２，９３  シンチレータ製造装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2012132768.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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