(57)【要約】【課題】解像度を改善できる放射線検出器を提供する。【解決手段】蛍光変換膜14上に、透明かつ粘着性を有する粘着物質34とこの粘着物質34より屈折率が高い無機物質35の粉末との混合体によって構成された光反射層33を形成する。光反射層33により、水分遮断性を確保して蛍光変換膜14の劣化を防止するとともに、蛍光変換膜14で変換された可視光の利用効率を改善する。光反射層33は蛍光変換膜14の内部へ浸透せず、解像度を改善できる。【選択図】図１
2009025258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換する光電変換基板と、
この光電変換基板上に形成され、放射線を可視光に変換する蛍光変換膜と、
透明かつ粘着性を有する粘着物質とこの粘着物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成され、前記蛍光変換膜上に形成された光反射層と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
光を電気信号に変換する光電変換基板と、
この光電変換基板上に形成された放射線を可視光に変換する蛍光変換膜と、
透明かつ粘着性を有する粘着物質によって構成され、少なくとも前記蛍光変換膜上に形成された粘着層と、
透明な有機物質とこの有機物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成され、前記粘着層上に形成された光反射層と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
光反射層上に、有機物質および金属物質のいずれか一方で構成される保護フィルムが積層されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
【請求項４】
保護フィルムは、アルミニウムを主成分とする金属物質を用いている
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代の診断用Ｘ線画像検出器として、アクティブマトリックスを用いた平面形のＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器にＸ線を照射することより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面でも極めて期待が大きく、多くの研究開発が進められている。
【０００３】
実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で、静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下で毎秒３０フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、Ｓ／Ｎの改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。
【０００４】
この種のＸ線検出器には、大きく分けて直接方式と間接方式との二方式の方式がある。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅなどの光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方式である。一方、間接方式は、シンチレータ層である蛍光変換膜によりＸ線を受けて一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤにより信号電荷に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方式である。
【０００５】
現在実用化されているＸ線検出器の多くが間接方式を採用している。従来の間接方式のＸ線検出器においては、人体などを透過したＸ線画像をＸ線検出器に入射し、その画像情報を電気信号に変換する。この際、蛍光変換膜によってＸ線を可視光に変換し、その可視光を光電変換基板の格子状に形成された画素毎に検出し、二次元的な画像情報の電気信号として出力する。
【０００６】
光電変換基板は、液晶表示装置の製造工程に類似している薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パネル製造工程により、信号配線および薄膜トランジスタを形成した回路基板を作成し、その回路基板上に入力面からの蛍光を検出するフォトダイオード素子を画素毎に格子状に形成し、そのフォトダイオード素子を下部に配置されている薄膜トランジスタに電気的に接続している。
【０００７】
このような工程により製造された光電変換基板上に入力面の蛍光変換膜を形成している。蛍光変換膜は入射Ｘ線を可視光に変換する機能を有する蛍光物質から構成され、蛍光物質の種類としてはＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（テルビウム添加硫化酸化ガドリニウム）やＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム添加沃化セシウム）を用いることが多い。
【０００８】
Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを蛍光物質として用いる場合、粒子状のＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを樹脂中に分散した膜を用いる。それに対してＣｓＩ：Ｔｌを蛍光物質として用いる場合、真空蒸着法により光電変換基板上にＣｓＩ：Ｔｌ膜を形成するもので、その際に適切な製造条件をとることで、光電変換基板に対して垂直方向の柱状構造を持つＣｓＩ：Ｔｌ膜を形成することができる。そのＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを用いた入力面より入射Ｘ線に対する解像度が高く、高性能のＸ線画像検出器が可能となる。
【０００９】
入力面に用いられるＣｓＩ：Ｔｌは吸湿性があり、周囲の水分の存在により入力面としての性能が劣化することが知られている。そのため、ＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面は周囲の環境から隔離する必要がある。主に用いられる方法としてはＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面の表面全体と同時に光電変換基板の一部までを覆う保護膜を形成することである。適切な保護膜の材質および厚さを設定することで、周囲からの水分の浸入を防ぎ、ＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面の性能の劣化を防止することができる。保護膜の材質としては、真空中で形成可能であり、段差被覆性に優れているポリパラキシリレンが多く用いられている。その他には、光反射性微粒子を含有した樹脂にて構成される保護膜を柱状結晶の柱間に埋め込む形で形成する手法や（例えば、特許文献１参照）、入力面上に有機フィルムを貼り付ける手法がある。
【特許文献１】特開２００６−１５３７０７号公報（第４−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｘ線画像検出器のＣｓＩ：Ｔｌ入力面の保護として使われているポリパラキシリレンは、防湿特性および段差被覆性が優れている半面、入力面の内部への過度の浸透が問題となる。
【００１１】
高性能のＸ線検出器に多く用いられているＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面では、屈折率の高い柱状のＣｓＩ：Ｔｌの柱内部による蛍光の伝播と、屈折率の低い柱間の空隙の存在による柱内部への蛍光の閉じ込め効果よって、入射したＸ線による蛍光は解像度を保ったまま入力面の下部にあるフォトダイオード素子に到達し、高解像度のＸ線画像として外部に出力している。
【００１２】
この特性をもつ入力面にポリパラキシリレンによる被覆処理を行った場合、気相化学堆積法（ＣＶＤ）技術により入力面上に形成されるが、真空中にて形成されるポリパラキシリレンはモノマーのガスの状態により導入され、物質表面にて重合し固体化する。そのため、物質内部の微細な空隙に浸透しやすく、ＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面においては柱間の空隙の内部にまでポリパラキシリレンの皮膜を形成することになる。その結果、ＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面の柱間の空隙は狭まり、最終的には空隙がすべて埋まってしまうことになる。
【００１３】
このため、ポリパラキシリレンによる被覆処理を行ったＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面では、柱間の空隙の減少と屈折率の高いポリパラキシリレンの柱間への含浸とにより、柱内部での蛍光の閉じ込め効果が弱まり、Ｘ線画像の解像度劣化を招くことになる。
【００１４】
また、入力面上に光反射性微粒子を含有した樹脂にて構成される保護膜を柱状結晶の柱間に埋め込む形で形成する手法の場合にも、樹脂がＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面の柱間へ含浸し、柱内部での蛍光の閉じ込め効果が弱まり、Ｘ線画像の解像度劣化を招くことになる。
【００１５】
また、入力面上に有機フィルムを貼り付ける手法では、有機フィルムにより、水分遮断性を確保することができ、ＣｓＩ：Ｔｌによる柱状構造を持つ入力面の柱間への物質の含浸を防ぐことは可能である。しかし、十分な水分遮断性を持つ有機フィルムは厚くなり、入力面の内部にて発生した蛍光が有機フィルムの内部に侵入し、横方向へと拡散する割合が多くなる。これにより、Ｘ線画像の解像度が減少し、Ｘ線画像の解像度劣化を招くことになる。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、解像度を改善できる放射線検出器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】
【００１７】
本発明は、光を電気信号に変換する光電変換基板と、この光電変換基板上に形成され、放射線を可視光に変換する蛍光変換膜と、透明かつ粘着性を有する粘着物質とこの粘着物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成され、前記蛍光変換膜上に形成された光反射層とを具備しているものである。
【００１８】
また、本発明は、光を電気信号に変換する光電変換基板と、この光電変換基板上に形成された放射線を可視光に変換する蛍光変換膜と、透明かつ粘着性を有する粘着物質によって構成され、少なくとも前記蛍光変換膜上に形成された粘着層と、透明な有機物質とこの有機物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成され、前記粘着層上に形成された光反射層とを具備しているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、蛍光変換膜上に、透明かつ粘着性を有する粘着物質とこの粘着物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成された光反射層を形成したため、この光反射層により、水分遮断性を確保して蛍光変換膜の劣化を防止できるとともに、光電変換膜で変換された可視光の利用効率を改善でき、しかも、光反射層は蛍光変換膜の内部へ浸透せず、したがって、放射線検出器の解像度を改善できる。
【００２０】
また、本発明によれば、蛍光変換膜上に透明かつ粘着性を有する粘着物質によって構成された粘着層を形成し、この粘着層上に透明な有機物質とこの有機物質より屈折率が高い無機物質の粉末との混合体によって構成された光反射層を形成したため、光反射層により、水分遮断性を確保して蛍光変換膜の劣化を防止できるとともに、光電変換膜で変換された可視光の利用効率を改善でき、しかも、粘着層は蛍光変換膜の内部へ浸透せず、この粘着層が蛍光変換膜と光反射層との間に介在することによって光反射層が蛍光変換膜に浸透するのを防止でき、したがって、放射線検出器の解像度を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１ないし図３に第１の実施の形態を示す。
【００２３】
図２には、放射線検出器としてのＸ線検出器11の分解状態の斜視図を示す。
【００２４】
このＸ線検出器11は、間接形のＸ線画像検出器であり、マトリクス状に配列された複数の画素12を有する光電変換基板13、およびこの光電変換基板13の表面に積層形成された入力面である蛍光変換膜14によって構成されている。
【００２５】
光電変換基板13は、ガラス基板15上に回路層16が形成された回路基板17を有し、この回路基板17上に光電変換素子としてのフォトダイオード素子18が各画素毎に形成されている。
【００２６】
そして、蛍光変換膜14中に放射線としてのＸ線19が入射すると、蛍光変換膜14にてＸ線19の二次元分布に対応する可視光が発生し、発生した可視光がフォトダイオード素子18に入射して電荷に変換される。
【００２７】
次に、図３には、Ｘ線検出器11を模式的に示す正面図を示す。
【００２８】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）21とコンデンサ22とフォトダイオード素子18とは、それぞれ組として格子状に配置され、それぞれの組がＸ線画像の画素12に対応する。ガラス基板15上には、各薄膜トランジスタ21のゲート電極を接続する複数の制御電極23が行方向に配列され、各薄膜トランジスタ21のドレインを接続する複数の読出電極24が列方向に配列されている。このような回路構成にすることにより、画素12毎の各フォトダイオード素子18にて発生した電荷は、それぞれに接続されている薄膜トランジスタ21のゲート電極がオン状態になるまでそれぞれに接続されたコンデンサ22に保持され、その状態のときに制御電極23を１つだけオン状態にすると、そのオンになった制御電極23に接続された同じ列の薄膜トランジスタ21がオン状態になり、その薄膜トランジスタ21を通じてそれに接続されているコンデンサ22の電荷が読出電極24に流れる。これによって、特定の行に対応する画像情報が外部に出力されることになる。さらに、オンにする制御電極23を順々に変えることにより、全体の画像情報を外部に映像信号として出力することが可能となる。
【００２９】
次に、図１には、Ｘ線検出器11の一部の断面図を示す。
【００３０】
ガラス基板15上に回路層16を設けた回路基板17上には、フォトダイオード素子18が形成され、このフォトダイオード素子18を覆って酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などで構成される保護膜27が形成されている。これら回路基板17、フォトダイオード素子18および保護膜27などによって光電変換基板13が構成されている。なお、回路基板17の製造方法は、一般的なアクティブ型液晶表示装置と同じ手法により実現可能であり、また材料も同等のものを使用することができる。
【００３１】
光電変換基板13のフォトダイオード素子18が形成された表面に、Ｘ線19を可視光に変換する蛍光変換膜14が形成されている。この蛍光変換膜14は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成長法で、高輝度蛍光物質であるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム添加沃化セシウム）を主成分とする蛍光体を、光電変換基板13上に柱状に堆積させて成膜されている。そして、蛍光変換膜14は、光電変換基板13の面方向に複数の短冊状の柱状結晶30が形成された柱状結晶構造に形成されている。
【００３２】
また、蛍光変換膜14上には、周辺部が光電変換基板13に密着して蛍光変換膜14を密閉する光反射層33が積層形成されている。この光反射層33は、透明かつ粘着性を有する粘着物質34と、この粘着物質34より屈折率が高い無機物質35の粉末との混合体によって構成されている。粘着物質34は、粘着性を有する粘着性ゲルによって構成されており、流動性が少なく、蛍光変換膜14の柱状結晶30間に浸透することはない。また、無機物質35の粉末は、蛍光変換膜14で変換された可視光の利用効率を高めるもので、反射特性に優れた例えば金属物質によって構成されている。
【００３３】
また、光反射層33上には、光反射層33を覆う保護フィルム38が積層形成されている。この保護フィルム38は、有機物質もしくは金属物質で構成され、好ましくはアルミニウムを主成分とする金属物質で構成されている。
【００３４】
そして、間接方式のＸ線検出器11においては、人体などを透過したＸ線画像をＸ線検出器11に入射し、その画像情報を電気信号に変換する。この際、蛍光変換膜14によってＸ線を可視光に変換し、その可視光を光電変換基板13の格子状に形成された画素12毎に検出し、二次元的な画像情報の電気信号として出力する。
【００３５】
このＸ線検出器11では、蛍光変換膜14上に形成する光反射層33により、水分遮断性を確保して蛍光変換膜14の劣化を防止できるとともに、蛍光変換膜14で変換された可視光の利用効率を改善できる。しかも、粘着物質34で構成された光反射層33は蛍光変換膜14の内部へ浸透しない。これらによって、Ｘ線検出器11のＸ線解像度を改善できる。
【００３６】
また、光反射層33上には、保護フィルム38を粘着させて積層形成することができる。この保護フィルム38を、アルミニウムを主成分とする金属物質で構成した場合、水分遮断性をより向上できる。
【００３７】
次に、図４に第２の実施の形態を示す。
【００３８】
蛍光変換膜14上には、周辺部が光電変換基板13に密着して蛍光変換膜14を密閉する粘着層41が積層形成されている。この粘着層41は、透明かつ粘着性を有する粘着物質としての粘着性ゲルによって構成され、蛍光変換膜14の柱状結晶30間に浸透することはない。
【００３９】
この粘着層41上には、周辺部が光電変換基板13に密着して蛍光変換膜14を密閉する光反射層33が積層形成されている。この光反射層33は、透明な有機物質42と、この有機物質42より屈折率が高い無機物質35の粉末との混合体によって構成されている。
【００４０】
このＸ線検出器11では、蛍光変換膜14上に形成する光反射層33により、水分遮断性を確保して蛍光変換膜14の劣化を防止できるとともに、蛍光変換膜14で変換された可視光の利用効率を改善できる。しかも、粘着層41は蛍光変換膜14の内部へ浸透しないとともに、この粘着層41が蛍光変換膜14と光反射層33との間に介在することによって光反射層33が蛍光変換膜14に浸透するのを防止できる。これらによって、Ｘ線検出器11のＸ線解像度を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すＸ線検出器の一部の断面図である。
【図２】同上Ｘ線検出器の分解状態の斜視図である。
【図３】同上Ｘ線検出器を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すＸ線検出器の一部の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
11    放射線検出器としてのＸ線検出器
13    光電変換基板
14    蛍光変換膜
33    光反射層
34    粘着物質
35    無機物質
38    保護フィルム
41    粘着層
【図１】
2009025258.tif 000003
【図２】
2009025258.tif 000004
【図３】
2009025258.tif 000005
【図４】
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