(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバオプティカルプレート上にシンチレータを形成したシンチレータファイバプレートにおいて、
コア、クラッド及び吸収体から構成される前記ファイバオプティカルプレートの表面に中間層が形成され、
前記中間層における前記ファイバオプティカルプレートと反対側の表面に、柱状結晶からなる前記シンチレータが蒸着により形成されており、
前記中間層は、前記ファイバオプティカルプレート及び前記シンチレータのどちらの光学的屈折率よりも小さい光学的屈折率を有する材料からなることを特徴とするシンチレータファイバプレート。
【請求項２】
前記中間層は、ＬｉＦ、ＣａＦ2、ＭｇＦ2及びＮａＦからなる群の中の物質を含む材料からなる層であることを特徴とする請求項１記載のシンチレータファイバプレート。
【請求項３】
ファイバオプティカルプレート上にシンチレータを形成し、前記ファイバオプティカルプレートに撮像素子を結合した放射線イメージセンサにおいて、
コア、クラッド及び吸収体から構成される前記ファイバオプティカルプレートの表面に中間層が形成され、
前記中間層における前記ファイバオプティカルプレートと反対側の表面に、柱状結晶からなる前記シンチレータが蒸着により形成されており、
前記中間層は、前記ファイバオプティカルプレート及び前記シンチレータのどちらの光学的屈折率よりも小さい光学的屈折率を有する材料からなることを特徴とする放射線イメージセンサ。
【請求項４】
前記中間層は、ＬｉＦ、ＣａＦ2、ＭｇＦ2及びＮａＦからなる群の中の物質を含む材料からなる層であることを特徴とする請求項３記載の放射線イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用のＸ線撮影等に用いられるシンチレータファイバプレート及び放射線イメージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療、工業用のＸ線撮影では、従来、Ｘ線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果の保存性の面から放射線検出素子を用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、放射線検出素子により２次元の放射線による画素データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示している。
【０００３】
従来、放射線検出素子を構成するシンチレータファイバプレートとして、特公平５−３９５５８号公報に開示されているシンチレータファイバプレートが知られている。このシンチレータファイバプレートは、ＦＯＰ上に直接、典型的なシンチレータ材料であるＣｓＩからなるシンチレータを形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のシンチレータファイバプレートにおいては、十分な光出力を確保することができなかった。ところで上述のシンチレータファイバプレートにおいて、光出力を向上させるためにはシンチレータを厚くすることが考えられるが、シンチレータを厚くすると解像度特性の大幅な低下を招くという問題があった。
【０００５】
この発明の課題は、光出力を十分に確保することができるシンチレータファイバプレート及び放射線イメージセンサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のシンチレータファイバプレートは、ファイバオプティカルプレート上にシンチレータを形成したシンチレータファイバプレートにおいて、コア、クラッド及び吸収体から構成される前記ファイバオプティカルプレートの表面に中間層が形成され、前記中間層における前記ファイバオプティカルプレートと反対側の表面に、柱状結晶からなる前記シンチレータが蒸着により形成されており、前記中間層は、前記ファイバオプティカルプレート及び前記シンチレータのどちらの光学的屈折率よりも小さい光学的屈折率を有する材料からなることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１記載のシンチレータファイバプレートによれば、ファイバオプティカルプレートとシンチレータとの間に設けられた中間層の光学的屈折率がファイバオプティカルプレート及びシンチレータの光学的屈折率よりも小さいため、ファイバオプティカルプレートに取り込むことができる光量を多くすることができ、ファイバオプティカルプレートの光出力を増加させることができる。
【０００８】
また、請求項２記載のシンチレータファイバプレートは、請求項１記載のシンチレータファイバプレートの前記中間層がＬｉＦ、ＣａＦ2、ＭｇＦ2及びＮａＦからなる群の中の物質を含む材料からなる層であることを特徴とする。
【０００９】
また請求項３記載の放射線イメージセンサは、ファイバオプティカルプレート上にシンチレータを形成したシンチレータファイバプレートにおいて、コア、クラッド及び吸収体から構成される前記ファイバオプティカルプレートの表面に中間層が形成され、前記中間層における前記ファイバオプティカルプレートと反対側の表面に、柱状結晶からなる前記シンチレータが蒸着により形成されており、前記中間層は、前記ファイバオプティカルプレート及び前記シンチレータのどちらの光学的屈折率よりも小さい光学的屈折率を有する材料からなることを特徴とする。
【００１０】
この請求項３記載の放射線イメージセンサによれば、ファイバオプティカルプレートとシンチレータとの間に設けられた中間層の光学的屈折率がファイバオプティカルプレート及びシンチレータの光学的屈折率よりも小さいため、ファイバオプティカルプレートに取り込むことができる光量を多くすることができ、ファイバオプティカルプレートの光出力を増加させることができる。
【００１１】
また、請求項４記載の放射線イメージセンサは、請求項３記載の放射線イメージセンサの前記中間層がＬｉＦ、ＣａＦ2、ＭｇＦ2及びＮａＦからなる群の中の物質を含む材料からなる層であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は実施の形態にかかるシンチレータファイバプレート２の断面図であり、図２は実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４の断面図である。
【００１３】
図１に示すように、シンチレータファイバプレート２のファイバオプティカルプレート（以下、ＦＯＰという。）１０の一方の表面にはＬｉＦから成る中間層１２が設けられている。また、この中間層１２上には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレータ１４が形成されている。このシンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。
【００１４】
このＦＯＰ１０に形成されたシンチレータ１４は、保護膜としての第１のポリパラキシリレン膜（透明有機膜）１６で覆われており、また、第１のポリパラキシリレン膜１６の表面にＡｌ膜１８が形成され、更に、Ａｌ膜１８の表面及びＡｌ膜１８の形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１６の表面に第２のポリパラキシリレン膜２０が形成されている。このシンチレータファイバプレート２は、図２に示すようにＦＯＰ１０を介して撮像素子（ＣＣＤ）２２と結合することにより放射線イメージセンサ４として用いられる。
【００１５】
次に、図３〜図４を参照して、シンチレータファイバプレート２の製造工程について説明する。まず、ＦＯＰ１０の一方の表面にＬｉＦ層から成る中間層を形成する（図３（ａ）参照）。即ち真空蒸着法によりＬｉＦ層１２を２００ｎｍの厚さで形成する。ここでＬｉＦ層１２の光学的屈折率ｎは、ｎ＝１．３６である。これに対して、ＦＯＰ１０のコアの光学的屈折率ｎコアは、ｎコア＝１．８であり、ＦＯＰ１０のクラッドの光学的屈折率ｎクラッドは、ｎクラッド＝１．５であり、シンチレータ（ＣｓＩ）の光学的屈折率ｎシンチは、ｎシンチ＝１．８である。したがって、ＬｉＦ層１２の光学的屈折率ｎの値は、ｎコア、ｎクラッド及びｎシンチのいずれの値よりも小さい値となっている。
【００１６】
次に、ＬｉＦ層１２の表面に、ＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレータ１４を２００μｍの厚さで形成する（図３（ｂ）参照）。シンチレータ１４を形成するＣｓＩは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するためにＣＶＤ法により第１のポリパラキシリレン膜１６を形成する。即ち、シンチレータ１４が形成されたＦＯＰ１０をＣＶＤ装置に入れ、第１のポリパラキシリレン膜１６を１０μｍの厚さで成膜する。これによりシンチレータ１４の表面全体及びＦＯＰ１０のシンチレータ１４が形成されていない部分に第１のポリパラキシリレン膜１６が形成される（図３（ｃ）参照）。
【００１７】
次に、シンチレータ１４側の第１のポリパラキシリレン膜１６の表面に、Ａｌ膜１８を３００ｎｍの厚さで蒸着する（図４（ａ）参照）。ここでＡｌ膜１８は、シンチレータ１４の耐湿性の向上を目的とするものであるため、シンチレータ１４を覆う範囲で形成される。
【００１８】
更に、Ａｌ膜１８の表面及びＡｌ膜１８の形成されていない第１のポリパラキシリレン膜１６の表面に、再度ＣＶＤ法により第２のポリパラキシリレン膜２０を１０μｍの厚さで成膜する（図４（ｂ）参照）。この工程を終了することによりシンチレータファイバプレート２の製造が終了する。なお、放射線イメージセンサ４は、このシンチレータファイバプレート２のＦＯＰ１０に撮像素子（ＣＣＤ）２２を結合することにより製造される。
【００１９】
次に、図５及び図６を参照して、シンチレータファイバプレート２の光出力について説明する。まず、図５に示すように発光点において発光した光の中でＡ方向に進む光は、中間層１２を透過しＦＯＰ１０のコア１０ａ内を進み出力面より出力される。また、発光点において発光した光の中でＢ方向に進む光は、中間層１２を透過し、更に、ＦＯＰ１０のコア１０ａとクラッド１０ｂの境界面も透過して吸収体１０ｃにより吸収される。更に、発光点において発光した光の中でＣ方向に進む光は、シンチレータの光学的屈折率ｎシンチに比較して中間層の光学的屈折率ｎが小さいことから中間層１２の表面１２ａにおいて全反射されて、シンチレータ１４の散乱面１４ｂに戻される。この散乱面１４ａにより散乱された光は、一部が中間層１２を透過しＦＯＰ１０のコア１０ａ内を進み出力面より出力される。
【００２０】
ここで、従来のＦＯＰの表面に直接シンチレータを設けたシンチレータファイバプレートにおいては中間層が設けられておらず、シンチレータの光学的屈折率ｎとＦＯＰ１０のコア１０ａの光学的屈折率ｎコアが等しいことから、上述のＣ方向に進む光も中間層１２を透過し、ＦＯＰ１０のコア１０ａとクラッド１０ｂの境界面も透過して吸収体１０ｃにより吸収される。従って、このシンチレータファイバプレート２によれば、Ｃ方向に進む光の一部が出力光となることから光出力を向上させることができる。
【００２１】
また、図６に示すように、シンチレータの光学的屈折率ｎシンチに比較して中間層の光学的屈折率ｎが小さいことから、Ｄ方向に進む光は中間層１２の表面１２ａにおいて屈折してＦＯＰ１０のコア１０ａに入射する。即ち、図６の斜線で示す範囲の光成分が光出力の向上に寄与する。
【００２２】
この実施の形態にかかるシンチレータファイバプレート２、放射線イメージセンサ４によれば、低屈折率の中間層１２を設けたことにより光出力を向上させることができる。なお、シンチレータファイバプレート２と従来のシンチレータファイバプレートとの光出力を比較するために試験を行った結果、シンチレータファイバプレート２は、従来のシンチレータファイバプレートに対して約２０％光出力を向上させることができた。
【００２３】
なお、上述の実施の形態においては、中間層１２としてＬｉＦからなる層を用いているが、これに限らずＣａＦ2、ＭｇＦ2、ＮａＦから成る層を用いても良い。
【００２４】
また、上述の実施の形態においては、中間層１２の厚さを２００ｎｍとしているが、中間層１２が厚過ぎる場合には解像度の低下を招くことから５μｍ以下の厚さ、好ましくは１μｍ以下の厚さとすることが望ましい。
【００２５】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１４としてＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられているが、これに限らずＣｓＩ（Ｎａ）、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬｉＩ（Ｅｕ）、ＫＩ（Ｔｌ）等から成る層を用いてもよい。
【００２６】
また、上述の実施の形態においては、シンチレータ１４を水分から保護するために、第１のポリパラキシリレン膜１６、Ａｌ膜１８及び第２のポリパラキシリレン膜２０を設けているが、第１のポリパラキシリレン膜１６のみを設けるようにしても良く、また、第１のポリパラキシリレン膜１６及びＡｌ膜１８を設けるようにしても良い。
【００２７】
また、上述の各実施の形態における、ポリパラキシリレンには、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロロパラキシリレン、ポリフルオロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等を含む。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、ファイバオプティカルプレートとシンチレータとの間に設けられた中間層により、ファイバオプティカルプレートに取り込むことができる光量を多くすることができ、ファイバオプティカルプレートの光出力を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるシンチレータファイバプレートの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる放射線イメージセンサの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかるシンチレータファイバプレートの製造工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかるシンチレータファイバプレートの製造工程を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかるシンチレータファイバプレートにおける光出力を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態にかかるシンチレータファイバプレートにおける光出力を説明するための図である。
【符号の説明】
２…シンチレータファイバプレート、４…放射線イメージセンサ、１０…ＦＯＰ、１２…ＬｉＦ層、１４…シンチレータ、１６…第１のポリパラキシリレン膜、１８…Ａｌ膜、２０…第２のポリパラキシリレン膜、２２…撮像素子。
【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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