(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線透過性の基板の放射線入射面と反対の表面上の領域に柱状結晶からなるシンチレータ層を蒸着し、前記基板の全面を前記シンチレータ層ごと有機保護膜で密封したシンチレータパネルに、二次元状に配置された複数の画素を有する固体撮像素子の受光面を光学的にカップリングさせた放射線イメージセンサにおいて、
前記シンチレータパネルのシンチレータ層を覆う有機保護膜を前記固体撮像素子の受光面上に貼り付けていることを特徴とする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放射線イメージセンサに関する。
【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器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、放射線検出器により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、代表的な放射線検出器として、アルミニウム、ガラス、溶融石英等の基板上にシンチレータを形成したシンチレータパネルと撮像素子とを貼り合わせた構造を有する放射線検出器が存在する。この放射線検出器においては、基板側から入射する放射線をシンチレータで光に変換して撮像素子で検出している（特公平７−２１５６０号公報参照）。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線イメージセンサは、放射線透過性の基板の放射線入射面と反対の表面上の領域に柱状結晶からなるシンチレータ層を蒸着し、基板の全面をシンチレータ層ごと有機保護膜で密封したシンチレータパネルに、二次元状に配置された複数の画素を有する固体撮像素子の受光面を光学的にカップリングさせた放射線イメージセンサにおいて、シンチレータパネルのシンチレータ層を覆う有機保護膜を固体撮像素子の受光面上に貼り付けていることを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、シンチレータパネルが全面を有機保護膜で覆われ、柱状結晶からなるシンチレータが密封されているため、耐湿性が向上する。そのため、シンチレータの劣化が少なく明るい画像を得ることが可能である。さらに、シンチレータ側に撮像素子の受光面側を貼り付けることで、鮮明な画像を得ることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線イメージセンサは、放射線透過性の基板と、この基板表面上に形成されているシンチレータと、基板の全面をシンチレータごと覆う有機保護膜と、を有するシンチレータパネルと、このシンチレータパネルと光学的にカップリングされた固体撮像素子と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、シンチレータパネルが全面を有機保護膜で覆われ、シンチレータが密封されているため、耐湿性が向上する。そのため、シンチレータの劣化が少なく明るい画像を得ることが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して、この発明の第１の実施形態の説明を行う。図１はシンチレータパネル１の断面図であり、図２は放射線イメージセンサ２の断面図である。
【０００９】
図１に示すように、シンチレータパネル１のアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）（グラッシーカーボン又はガラス状カーボン）製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、光反射膜としてのＡｌ膜１２が形成されている。このＡｌ膜１２の表面には、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。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
【００１０】
また、放射線イメージセンサ２は、図２に示すように、シンチレータパネル１のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
【００１１】
次に、図３を参照して、シンチレータパネル１の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（＃８００）を用いてサンドブラスト処理を施す。このサンドブラスト処理により基板１０の表面に細かい凹凸を形成する（図３（ａ）参照）。
【００１２】
次に、基板１０の一方の表面に光反射膜としてのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する（図３（ｂ）参照）。次に、Ａｌ膜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２５０μｍの厚さで形成する（図３（ｃ）参照）。
【００１３】
このシンチレータ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が形成された基板１０をＣＶＤ装置に入れ、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及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される（図３（ｄ）参照）。なお、基板１０の表面には、サンドブラスト処理により細かい凹凸が形成されていることからポリパラキシリレン膜１６と基板１０との密着性を向上させることができポリパラキシリレン膜１６の剥がれを防止することができる。
【００１４】
また、放射線イメージセンサ２は、完成したシンチレータパネル１のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図２参照）。
【００１５】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ２によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、光反射膜としてのＡｌ膜１２が設けられていることから撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【００１６】
なお、図１０は、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶ、５０ＫＶ、６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を放射線イメージセンサ２により検出した場合の放射線イメージセンサ２の出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示すものである。即ち、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２６０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２３０％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ２より検出した場合の出力は２２０％に増加している。
【００１７】
次に、この発明の第２の実施形態の説明を行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１、放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第１の実施形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【００１８】
図４はシンチレータパネル３の断面図であり、図５は放射線イメージセンサ４の断面図である。図４に示すように、シンチレータパネル３のａ−Ｃ製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、反射膜としてのＡｌ膜１２が形成されている。また、Ａｌ膜１２上に低屈折率材として、即ちシンチレータ１４よりも低い屈折率（屈折率＝１．３）を有するＬｉＦ膜（光透過性薄膜）２２が形成されている。更にＬｉＦ膜２２の表面には、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。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩ（屈折率＝１．８）が用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
【００１９】
また、放射線イメージセンサ４は、図５に示すように、シンチレータパネル３のシンチレータ１４側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
【００２０】
次に、シンチレータパネル３の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（＃８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。
【００２１】
次に、基板１０の一方の表面に反射膜としてのＡｌ膜１２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成し、Ａｌ膜１２上に低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する。次に、ＬｉＦ膜２２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２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
【００２２】
また、放射線イメージセンサ４は、完成したシンチレータパネル３のシンチレータ１４の先端部に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図５参照）。
【００２３】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ４によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、反射膜としてのＡｌ膜１２及び低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を設けているため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【００２４】
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は３００％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は２７０％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ４より検出した場合の出力は２６０％に増加している。
【００２５】
次に、この発明の第３の実施形態の説明を行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１、放射線イメージセンサ２及び第２の実施形態のシンチレータパネル３、放射線イメージセンサ４の構成と同一の構成には、第１の実施形態及び第２の実施形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【００２６】
図６はシンチレータパネル５の断面図であり、図７は放射線イメージセンサ６の断面図である。図６に示すように、シンチレータパネル５のａ−Ｃ製の基板１０の表面は、サンドブラスト処理がなされており、一方の表面には、低屈折率材としてのＬｉＦ膜（光透過性薄膜）２２が形成されている。更にＬｉＦ膜２２の表面には、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。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
【００２７】
また、放射線イメージセンサ６は、図７に示すように、シンチレータパネル５のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
【００２８】
次に、シンチレータパネル５の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０（厚さ１ｍｍ）の表面に対してガラスビーズ（＃８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。
【００２９】
次に、基板１０の一方の表面に低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さで形成する。次に、ＬｉＦ膜２２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２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
【００３０】
また、放射線イメージセンサ６は、完成したシンチレータパネル５のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図７参照）。
【００３１】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ６によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができる。また、低屈折率材としてのＬｉＦ膜２２を設けているためシンチレータ１４とＬｉＦ膜２２との境界面において全反射条件を満たす光を出力側に反射するため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサにより検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【００３２】
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は２２０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は２００％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ６より検出した場合の出力は１９０％に増加している。
【００３３】
次に、この発明の第４の実施形態の説明を行う。なお、第１の実施形態のシンチレータパネル１及び放射線イメージセンサ２の構成と同一の構成には、第１の実施形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行う。
【００３４】
図８はシンチレータパネル７の断面図であり、図９は放射線イメージセンサ８の断面図である。図８に示すように、シンチレータパネル７のａ−Ｃ製の基板１０の一方の表面及び側面はサンドブラスト処理がなされており、他方の表面は鏡面処理がなされている。
【００３５】
この他方の表面には、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。なお、シンチレータ１４には、ＴｌドープのＣｓＩが用いられている。このシンチレータ１４は、基板１０と共にポリパラキシリレン膜１６で覆われている。
【００３６】
また、放射線イメージセンサ８は、図９に示すように、シンチレータパネル８のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子１８を貼り付けた構造を有している。
【００３７】
次に、シンチレータパネル７の製造工程について説明する。まず、矩形又は円形のａ−Ｃ製の基板１０の一方の表面及び側面に対してガラスビーズ（＃８００）を用いてサンドブラスト処理を施して基板１０の表面に細かい凹凸を形成する。また、基板１０の他方の表面に対して鏡面処理を施す。
【００３８】
次に、基板１０の他方の表面に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２５０μｍの厚さで形成する。次に、ＣＶＤ法により１０μｍの厚さでポリパラキシリレン膜１６を形成する。これによりシンチレータ１４及び基板１０の表面全体にポリパラキシリレン膜１６が形成される。
【００３９】
また、放射線イメージセンサ８は、完成したシンチレータパネル７のシンチレータ１４の先端部側に撮像素子（ＣＣＤ）１８の受光部を対向させて貼り付けることにより製造される（図９参照）。
【００４０】
この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ８によれば、基板１０側から入射した放射線をシンチレータ１４で光に変換して撮像素子１８により検出する。この場合にａ−Ｃ製の基板１０は放射線透過率が高いことから、基板１０により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータ１４に到達する放射線量を増加させることができるため撮像素子１８の受光部に入射する光を増加させることができ放射線イメージセンサ８により検出された画像を鮮明なものとすることができる。
【００４１】
即ち、図１０に示すように、半波整流用Ｘ線管に管電圧として４０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１５０％に増加し、管電圧として５０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１３５％に増加し、管電圧として６０ＫＶを印加して発生させたＸ線を従来の放射線イメージセンサにより検出した場合の出力を１００％とすると放射線イメージセンサ８より検出した場合の出力は１３０％に増加している。
【００４２】
なお、上述の実施の形態においては、ａ−Ｃ製の基板を用いているがグラファイト製の基板を用いるようにしても良い。グラファイト製の基板は、ａ−Ｃ製の基板と同様に放射線透過率が高いことからａ−Ｃ製の基板を用いた場合と同様にシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
【００４３】
また、上述の実施の形態においては、光透過性薄膜として、ＬｉＦ膜を用いているが、ＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＣａＦ2，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＮａＣｌ，ＫＢｒ，ＫＣｌ及びＡｇＣｌからなる群の中の物質を含む材料からなる膜としても良い。
【００４４】
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）等を用いてもよい。
【００４５】
また、上述の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。
【００４６】
この発明のシンチレータパネルによれば、炭素を主成分とする基板は放射線透過率が高いことから、基板により吸収される放射線量を低減させることができシンチレータに到達する放射線量を増加させることができる。
【００４７】
また、この発明の放射線イメージセンサによれば、シンチレータパネルが放射線透過率が高い炭素を主成分とする基板を有することから撮像素子に到達する光量を増加させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シンチレータパネルをシンチレータごと有機保護膜で覆うことによってシンチレータを密封してその耐湿性を向上させることができる。これにより、シンチレータの劣化を抑制し、鮮明な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図２】本発明に係る放射線イメージセンサの第１の実施形態の断面図である。
【図３】図２の放射線イメージセンサの製造工程を説明する図である。
【図４】本発明に係る放射線イメージセンサの第２の実施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図５】本発明に係る放射線イメージセンサの第２の実施形態の断面図である。
【図６】本発明に係る放射線イメージセンサの第３の実施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図７】本発明に係る放射線イメージセンサの第３の実施形態の断面図である。
【図８】本発明に係る放射線イメージセンサの第４の実施形態を構成するシンチレータパネルの断面図である。
【図９】本発明に係る放射線イメージセンサの第４の実施形態の断面図である。
【図１０】第１〜第４の実施形態の出力を従来の放射線イメージセンサの出力と比較した結果を示す表である。
【符号の説明】
１、３、５、７…シンチレータパネル、２、４、６、８…放射線イメージセンサ、１０…基板、１２…Ａｌ膜、１４…シンチレータ、１６…ポリパラキシリレン膜、１８…撮像素子、２２…ＬｉＦ膜。
【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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