平板Ｘ線検出装置
【課題】鮮鋭性、輝度に優れる平板Ｘ線検出装置を提供すること。
【解決手段】鮮鋭性、輝度に優れる平板Ｘ線検出装置は、反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含み、該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５とすることにより得られる。
【解決手段】鮮鋭性、輝度に優れる平板Ｘ線検出装置は、反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含み、該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５とすることにより得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の放射線画像を形成する際に用いられるシンチレータプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線画像のような放射線画像は医療現場において病状の診断に広く用いられている。特に、増感紙−フィルム系による放射線画像は長い歴史の中で高感度化と高画質化が図られた結果、高い信頼性と優れたコストパフォーマンスを併せ持った撮像システムとして、いまなお世界中の医療現場で用いられている。
【０００３】
しかしながら、これら画像情報は所謂アナログ画像情報であって、近年発展を続けているデジタル画像情報のような自由な画像処理や瞬時の電送ができない。
そして、近年では、コンピューテッドラジオグラフィ（ＣＲ）やフラットパネル型の放射線ディテクタ（ＦＰＤ）等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出装置が登場している。これらはデジタルの放射線画像が直接得られ、陰極管や液晶パネル等の画像表示装置に画像を直接表示することが可能なので、必ずしも写真フィルム上への画像形成が必要なものではない。その結果、これらのデジタル方式のＸ線画像検出装置は、銀塩写真方式による画像形成の必要性を低減させ、病院や診療所での診断作業の利便性を大幅に向上させている。
【０００４】
Ｘ線画像のデジタル技術の一つとして、コンピューテッド・ラジオグラフィ（ＣＲ）が現在医療現場で受け入れられている。しかしながら、鮮鋭性が十分でなく空間分解能も不充分であり、スクリーン・フィルムシステムの画質レベルには到達していない。そして、更に新たなデジタルＸ線画像技術として、例えば、雑誌Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｏｄａｙ，１９９７年１１月号２４頁のジョン・ローランズ論文"Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｕｓｈｅｒ ｉｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｘ−ｒａｙ Ｉｍａｇｉｎｇ"や、雑誌ＳＰＩＥの１９９７年３２巻２頁のエル・イー・アントヌクの論文"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ，Ｆｌａｔ−Ｐａｎｅｌ Ｉｍａｇｅｒ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ"等に記載された、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた平板Ｘ線検出装置（ＦＰＤ）が開発されている。
【０００５】
平板Ｘ線検出装置（ＦＰＤ）はＣＲより装置が小型化し、高線量での画質が優れているという特徴がある。しかし、一方ではＴＦＴや回路自体のもつ電気ノイズのため、低線量の撮影においてＳＮ比が低下し十分な画質レベルには至っていない。
【０００６】
放射線を可視光に変換するために、放射線により発光する特性を有するＸ線蛍光体で作られたシンチレータプレートが使用されるが、低線量の撮影においてＳＮ比を向上するためには、発光効率の高いシンチレータプレートを使用することが必要になってくる。
【０００７】
一般に、シンチレータプレートの発光効率は蛍光体層の厚さ、蛍光体のＸ線吸収係数によって決まるが、蛍光体層の厚さは厚くすればするほど蛍光体層内での発光光の散乱が発生し、鮮鋭性は低下する。そのため、画質に必要な鮮鋭性を決めると膜厚が決定する。
【０００８】
その中でも、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）はＸ線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成できるため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、発光効率を向上させるため、タリウム、ナトリウム、ルビジウムなどの賦活剤と呼ばれる元素をヨウ化セシウムに含有させることが知られている。また、受光素子から遠いところにあるシンチレータの端に反射面を設け、シンチレータから受光素子への光の伝達を向上させることも試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、結晶内を伝播する光はライトガイド効果により、結晶の根元から先端へ向かう光と先端から根元へ向かう光とに分けられる。先端から根元へ向かう光は、基板で反射する際に散乱成分が多くなる。上記のように輝度を向上させることで、結晶内を伝達する光量が増加するので散乱光も増加し、鮮鋭性を低下させることが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−２１５９８７号公報
【特許文献２】特公平７−２１５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、鮮鋭性、輝度に優れるシンチレータプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
１．反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含む平板Ｘ線検出装置において、
該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、
該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする平板Ｘ線検出装置。
【００１４】
２．前記柱状結晶が賦活剤濃度の異なる複数の蒸着源を加熱し、蒸着して基板上に形成された結晶であることを特徴とする前記１に記載の平板Ｘ線検出装置。
また、本発明は、下記の構成にも関連する。
【００１５】
[１]基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有する厚さＬのシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂの関係が次式（１）を満たすことを特徴とするシンチレータプレート。
式（１） ２≦Ｂ／Ａ
[２]前記シンチレータ層が柱状結晶であることを特徴とする前記[１]記載のシンチレータプレート。
【００１６】
[３]前記賦活剤の平均濃度がヨウ化セシウムに対して０．００１〜５０モル％であることを特徴とする前記[１]または[２]に記載のシンチレータプレート。
[４]前記賦活剤がタリウム化合物であることを特徴とする前記[１]〜[３]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【００１７】
[５]前記柱状結晶がヨウ化セシウム及びタリウム化合物を含む蒸着源を加熱し、蒸着して基板上に形成された結晶であることを特徴とする前記[１]〜[４]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【００１８】
[６]前記タリウム化合物が臭化タリウム、塩化タリウム、ヨウ化タリウムまたはフッ化タリウムであることを特徴とする前記[４]または[５]に記載のシンチレータプレート。
[７]基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有するシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする前記[２]〜[６]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、鮮鋭性、輝度に優れる、シンチレータプレートを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のシンチレータプレートの断面図である。
【図２】本発明に係る蒸着装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について詳述する。
基板上に反射層及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有する厚さＬのシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂの関係が、２≦Ｂ／Ａを満たすことを特徴とする。また、また、基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有するシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るシンチレータ層は、Ｘ線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、即ち可視光線を中心に紫外光から赤外光に亘る電磁波（光）を発光する蛍光体（シンチレータ）を含有する層であり、ヨウ化セシウムと賦活剤を含有する蒸着結晶からなる。
【００２３】
（基板）
本発明に係る基板はシンチレータ層を担持可能な板状、フィルム体であり、Ｘ線等の放射線を入射線量に対し１０％以上を透過させることが可能なものである。
【００２４】
基板としては、各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができる。
例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、またセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フィルム（プラスチックフィルム）、アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート或いは該金属酸化物の被覆層を有する金属シートなどが挙げられる。
【００２５】
基板としては、厚さ５０〜５００μｍの可とう性を有する高分子フィルムであることが好ましい。ここで、「可とう性を有する」とは１２０℃での弾性率（Ｅ１２０）が１０００〜６０００Ｎ／ｍｍ2であることをいい、かかる基板としてポリイミドまたはポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
【００２６】
なお、「弾性率」とは引張試験機を用い、ＪＩＳ−Ｃ２３１８に準拠したサンプルの標線が示すひずみとそれに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めたものである。これがヤング率と呼ばれる値であり、本発明では、かかるヤング率を弾性率と定義する。
【００２７】
本発明に用いられる基板は、上記のように１２０℃での弾性率（Ｅ１２０）が１０００〜６０００Ｎ／ｍｍ2であることが好ましい。より好ましくは１２００〜５０００Ｎ／ｍｍ2である。
【００２８】
具体的には、ポリエチレンナフタレート（Ｅ１２０＝４１００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエチレンテレフタレート（Ｅ１２０＝１５００Ｎ／ｍｍ2）、ポリブチレンナフタレート（Ｅ１２０＝１６００Ｎ／ｍｍ2）、ポリカーボネート（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）、シンジオタクチックポリスチレン（Ｅ１２０＝２２００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエーテルイミド（Ｅ１２０＝１９００Ｎ／ｍｍ2）、ポリアリレート（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）、ポリスルホン（Ｅ１２０＝１８００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエーテルスルホン（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）等からなる高分子フィルムが挙げられる。
【００２９】
これらは単独で用いてもよく、積層あるいは混合して用いてもよい。中でも、特に好ましい高分子フィルムとしては、上述のようにポリイミドまたはポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
【００３０】
（反射層）
本発明に係る反射層は、シンチレータ層で発せられた蛍光の基板方向に放射進行する電磁波を反射しうる層である。
【００３１】
反射層としては金属薄膜が好ましく用いられる。金属薄膜としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ及びＡｕからなる群の中の物質を含む材料からなる膜が好ましく用いられる。更に、Ｃｒ膜上にＡｕ膜を形成する等、金属薄膜を２層以上形成してもよい。反射層としては、上記の中でも特にアルミニウムを含有する膜を用いる態様が好ましい態様である。
【００３２】
（シンチレータ層）
本発明に係るシンチレータ層は放射線の照射により、蛍光を発する放射線蛍光体を含有する層であり、ヨウ化セシウムと賦活剤を含有する蒸着結晶からなる。
【００３３】
本発明に係る賦活剤とは、ヨウ化セシウム中に含有されることで発光効率を上昇し得る元素である。賦活剤としてはタリウム化合物、ナトリウム化合物、ルビジウム化合物等が挙げられるが、特にタリウム化合物が好ましく用いられる。ヨウ化セシウム中に含有させるには、例えば、ヨウ化セシウムとタリウム化合物を含む蒸着原を加熱し、上記基板上に蒸着する方法により行うことができる。
【００３４】
本発明に係る蒸着結晶とは、ヨウ化セシウムと賦活剤を含む化合物とを含有する蒸着源を加熱し、基板上に蒸着して形成された結晶である。
本発明においては、賦活剤としては上記のようにタリウム化合物が好ましく、蒸着に用いられるタリウム化合物としては、臭化タリウム、塩化タリウム、ヨウ化タリウムまたはフッ化タリウムが挙げられる。
【００３５】
また、蒸着結晶中の賦活剤の濃度としては、ヨウ化セシウムに対して発光効率の面から０．００１〜５０モル％の範囲が好ましく、特に０．１〜２０モル％の範囲が好ましい。
蒸着結晶としては、柱状結晶であることが好ましい。
【００３６】
本発明の効果は、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａとシンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤平均濃度Ｂとが式（２≦Ｂ／Ａ）を満たすことで達成できるが、好ましくは２≦Ｂ／Ａ≦１０が望ましい。Ｂ／Ａ＞１０となると基板側の結晶性が乱れ、柱状結晶を独立性が低下し、４００μｍ以上の膜厚の蒸着膜形成が困難となる。更に、本発明の効果はシンチレータ層の基板から１／５領域が２層以上のシンチレータ層から構成され、その中にＴｌを含まない層があっても、上記式を満たすことで得ることができる。本発明におけるＴｌ濃度は以下のような測定により得られる。
【００３７】
柱状結晶について結晶の成長方向に結晶を５等分し、分割された各々の賦活剤の濃度を測定する。賦活剤の濃度は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にて測定する。この方法は金属元素等をプラズマ中で励起させたときに発生する光を分光し、各元素特有の波長から定性分析、発光強度から定量分析を行う手法であり、水溶液に含まれる微量無機元素の定量、及び定性ができる。
【００３８】
代表的なＴｌの定量には蛍光体を基板から剥がした試料に濃塩酸を加えて加熱乾固し、更に王水を加えて加熱溶解した後、超純水で適宜希釈したものを測定する。
賦活剤濃度はヨウ化セシウムに対するモル％で表される。
【００３９】
分割された各々の領域の濃度平均値を測定した柱状結晶の平均濃度Ａとし、５分割された領域の内、一番基板側の領域の濃度を平均濃度Ｂとする。Ａ、Ｂが２≦Ｂ／Ａの関係を満たすことで、基板側の結晶には賦活剤が高濃度であるために黄色着色が発生する。よって、結晶根元の黄色着色の部分では発光光が吸収される。その結果、基板面へ向かう光は吸収されて散乱成分を減少でき、高鮮鋭性を達成することができる。
【００４０】
このような構成のシンチレータプレートを作製する一般的な方法としては、蒸着時に賦活剤濃度の異なる蒸着源を使用し、蒸着タイミングをずらす方法やＴｌとＣｓＩを別々の蒸着源として蒸着する方法がある。
【００４１】
本発明においては、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが、３０≧ｂ／ａ≧１．５を満たすことが必要である。より好ましくは１０≧ｂ／ａ≧２である。
【００４２】
柱状結晶の円相当径は、形成された柱状結晶からなるシンチレータ層を導電性の物質（白金パラジウム、金、カーボンなど）でコーティングした後に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）(日立製作所製Ｓ−８００)にて観察し、得られた画像より各柱状結晶の円相当径を測定する。３０本の平均により、平均円相当径とする。結晶先端の平均円相当径は蒸着終了面、基板から１０μｍの位置での平均円相当径は基板上に形成した結晶膜表面をカッターにより基板から１０μｍ程度になるまで削って得られた結晶面を観察したものを指す。ここで示す円相当径とは、個々の柱状結晶断面に外接する円の直径である。
【００４３】
該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが、３０≧ｂ／ａ≧１．５を満たすことで、基板側で結晶径が細いことで結晶の独立性が向上し、先端が太くなることで、受光素子側での発光断面積が大きくなり輝度の向上が得られる。３０＜ｂ／ａの場合は柱状結晶の強度が弱くなってしまう。
【００４４】
このような構成のシンチレータプレートを作製する一般的な方法としては、蒸着時に不活性ガス、例えば、Ａｒガスを蒸着初期には多めに導入し、後半へかけてＡｒガス量を減らしていくことで達成できる。
【００４５】
（中間層）
本発明においては、反射層とシンチレータ層の間に中間層を有してもよい。
中間層としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアクリル酸共重合体、ポリアクリルアミドまたはこれらの誘導体及び部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸エステル等のビニル重合体及びその共重合体、ロジン、シェラック等の天然物及びその誘導体などの樹脂を含有する層が挙げられる。
【００４６】
（シンチレータプレート）
本発明のシンチレータプレートについて図１を参照して説明する。
本発明のシンチレータプレート１０は、図１に示すように基板１上にシンチレータ層２を備えるものであり、シンチレータ層２に放射線が照射されるとシンチレータは入射した放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、即ち可視光線を中心に紫外光から赤外光に亘る電磁波（光）を発光する。
【００４７】
以下、基板１上にシンチレータ層２を形成させる方法について説明する。
シンチレータ層２は蒸着法により形成される。蒸着法は基板１を公知の蒸着装置内に設置するとともに、蒸着源にヨウ化セシウム及び賦活剤を含むシンチレータ層２の原材料を充填した後、装置内を排気すると同時に窒素等の不活性なガスを導入口から導入して１．３３×１０-3〜１．３３Ｐａ程度の真空とし、次いで、原材料を抵抗加熱法、エレクトロンビーム法などの方法で加熱蒸発させて基板１表面にヨウ化セシウムの蒸着結晶を堆積し、基板１上にシンチレータ層２が形成される。
【００４８】
次に、図２を参照して、蒸着法を行う際に使用する蒸着装置の一例として、蒸着装置２０について説明する。
蒸着装置２０には、真空ポンプ２１と真空ポンプ２１の作動により内部が真空となる真空容器２２とが備えられている。真空容器２２の内部には、蒸着源として抵抗加熱ルツボ２３が備えられており、この抵抗加熱ルツボ２３の上方には回転機構２４により回転可能に構成された基板１が基板ホルダ２５を介して設置されている。また、抵抗加熱ルツボ２３と基板１との間には、必要に応じて抵抗加熱ルツボ２３から蒸発する蛍光体の蒸気流を調節するためのスリットが設けられている。なお、基板１は蒸着装置２０を使用する際に基板ホルダ２５に設置して使用するようになっている。
【００４９】
このような気相堆積法により支持体上に蛍光体層を形成する製造方法において、シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａとシンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤濃度Ｂが式（２≦Ｂ／Ａ）を満たすためには、蒸着初期に賦活剤濃度の高い蒸着原料を蒸着することで達成できる。また、柱状径を基板側から先端にかけて太くするには、不活性ガス、例えば、Ａｒガスを蒸着初期には多めに導入し、後半へかけてＡｒガス量を減らしていくことで達成できる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
（蒸着基板の作製）
厚さ０．５ｍｍのＡｌを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズに切り出し、基板とした。
【００５１】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウムに賦活剤原料として、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）をＣｓＩに対して２．４ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する基板ホルダに基板を設置し、基板と蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５２】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００５３】
実施例２
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００５４】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して１．５ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５５】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱して、シンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで、蒸着を終了させシンチレータプレートを得た。
【００５６】
実施例３
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００５７】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して３．１ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５８】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱して、シンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで、蒸着を終了させシンチレータプレートを得た。
【００５９】
実施例４
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６０】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１／３とした。
【００６１】
実施例５
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６２】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１／１０とした。
【００６３】
比較例１
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６４】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して０．６ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００６５】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００６６】
比較例２
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６７】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して０．３ｍｏｌ％の蒸着材料を作製した。蒸着材料を抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００６８】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００６９】
比較例３
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００７０】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の９.５／１０とした。
【００７１】
比較例４
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００７２】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に増加させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１３／１０とした。
【００７３】
実施例１、２、３、４、５、比較例１、２、３、４で作製したサンプルを用いて、下記の方法で賦活剤濃度の測定、鮮鋭性、輝度の評価を行った。
（賦活剤濃度の測定）
得られたシンチレータ層について、結晶の成長方向に結晶を５等分し、分割された各々の賦活剤の濃度を測定した。
【００７４】
賦活剤の濃度は誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にて測定した（セイコー電子工業：ＳＰＳ−４０００）。Ｔｌの定量には蛍光体に濃塩酸を加えて加熱乾固し、更に王水を加えて加熱溶解した後、超純水で適宜希釈したものを用いる。賦活剤濃度はヨウ化セシウムに対するモル％で表される。５分割された濃度の賦活剤平均濃度と、シンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤濃度を表１に示す。
【００７５】
（鮮鋭性の評価）
得られたシンチレータプレートをＰａｘＳｃａｎ２５２０（Ｖａｒｉａｎ社製ＦＰＤ）にセットし、鮮鋭性を以下に示す方法で評価した。
【００７６】
鉛製のＭＴＦチャートを通して管電圧８０ｋＶｐのＸ線をＦＰＤの放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたＸ線像の変調伝達関数ＭＴＦ（空間周波数１サイクル／ｍｍにおけるＭＴＦ値）を鮮鋭性の指標とした。ＭＴＦはＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの略号を示す。測定結果を下記表１に示す。但し、表１中、各試料の先鋭性を示す値は実施例１の鮮鋭性を１００とした相対値である。
【００７７】
（輝度の評価）
管電圧８０ｋＶｐのＸ線を各試料の裏面（シンチレータ蛍光体層が形成されていない面）から照射し、瞬時発光を光ファイバーで取り出し、発光量を浜松ホトニクス社製のホトダイオード（Ｓ２２８１）で測定してその測定値を「発光輝度（感度）」とした。測定結果を下記表１に示す。但し、表２中、各試料の発光輝度を示す値は、実施例３のサンプルの発光輝度を１．０とした相対値である。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
表１から、本発明のシンチレータプレートは、鮮鋭性に優れていることが分かる。
表２から、本発明のシンチレータプレートは、高輝度であることが分かる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 基板
２ シンチレータ層（蛍光体層）
１０ シンチレータプレート
２０ 蒸着装置
２１ 真空ポンプ
２２ 真空容器
２３ 抵抗加熱ルツボ
２４ 回転機構
２５ 基板ホルダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の放射線画像を形成する際に用いられるシンチレータプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線画像のような放射線画像は医療現場において病状の診断に広く用いられている。特に、増感紙−フィルム系による放射線画像は長い歴史の中で高感度化と高画質化が図られた結果、高い信頼性と優れたコストパフォーマンスを併せ持った撮像システムとして、いまなお世界中の医療現場で用いられている。
【０００３】
しかしながら、これら画像情報は所謂アナログ画像情報であって、近年発展を続けているデジタル画像情報のような自由な画像処理や瞬時の電送ができない。
そして、近年では、コンピューテッドラジオグラフィ（ＣＲ）やフラットパネル型の放射線ディテクタ（ＦＰＤ）等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出装置が登場している。これらはデジタルの放射線画像が直接得られ、陰極管や液晶パネル等の画像表示装置に画像を直接表示することが可能なので、必ずしも写真フィルム上への画像形成が必要なものではない。その結果、これらのデジタル方式のＸ線画像検出装置は、銀塩写真方式による画像形成の必要性を低減させ、病院や診療所での診断作業の利便性を大幅に向上させている。
【０００４】
Ｘ線画像のデジタル技術の一つとして、コンピューテッド・ラジオグラフィ（ＣＲ）が現在医療現場で受け入れられている。しかしながら、鮮鋭性が十分でなく空間分解能も不充分であり、スクリーン・フィルムシステムの画質レベルには到達していない。そして、更に新たなデジタルＸ線画像技術として、例えば、雑誌Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｏｄａｙ，１９９７年１１月号２４頁のジョン・ローランズ論文"Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｕｓｈｅｒ ｉｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｘ−ｒａｙ Ｉｍａｇｉｎｇ"や、雑誌ＳＰＩＥの１９９７年３２巻２頁のエル・イー・アントヌクの論文"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ，Ｆｌａｔ−Ｐａｎｅｌ Ｉｍａｇｅｒ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ"等に記載された、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた平板Ｘ線検出装置（ＦＰＤ）が開発されている。
【０００５】
平板Ｘ線検出装置（ＦＰＤ）はＣＲより装置が小型化し、高線量での画質が優れているという特徴がある。しかし、一方ではＴＦＴや回路自体のもつ電気ノイズのため、低線量の撮影においてＳＮ比が低下し十分な画質レベルには至っていない。
【０００６】
放射線を可視光に変換するために、放射線により発光する特性を有するＸ線蛍光体で作られたシンチレータプレートが使用されるが、低線量の撮影においてＳＮ比を向上するためには、発光効率の高いシンチレータプレートを使用することが必要になってくる。
【０００７】
一般に、シンチレータプレートの発光効率は蛍光体層の厚さ、蛍光体のＸ線吸収係数によって決まるが、蛍光体層の厚さは厚くすればするほど蛍光体層内での発光光の散乱が発生し、鮮鋭性は低下する。そのため、画質に必要な鮮鋭性を決めると膜厚が決定する。
【０００８】
その中でも、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）はＸ線から可視光に対する変更率が比較的高く、蒸着によって容易に蛍光体を柱状結晶構造に形成できるため、光ガイド効果により結晶内での発光光の散乱が抑えられ、蛍光体層の厚さを厚くすることが可能であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、発光効率を向上させるため、タリウム、ナトリウム、ルビジウムなどの賦活剤と呼ばれる元素をヨウ化セシウムに含有させることが知られている。また、受光素子から遠いところにあるシンチレータの端に反射面を設け、シンチレータから受光素子への光の伝達を向上させることも試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、結晶内を伝播する光はライトガイド効果により、結晶の根元から先端へ向かう光と先端から根元へ向かう光とに分けられる。先端から根元へ向かう光は、基板で反射する際に散乱成分が多くなる。上記のように輝度を向上させることで、結晶内を伝達する光量が増加するので散乱光も増加し、鮮鋭性を低下させることが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−２１５９８７号公報
【特許文献２】特公平７−２１５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、鮮鋭性、輝度に優れるシンチレータプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
１．反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含む平板Ｘ線検出装置において、
該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、
該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする平板Ｘ線検出装置。
【００１４】
２．前記柱状結晶が賦活剤濃度の異なる複数の蒸着源を加熱し、蒸着して基板上に形成された結晶であることを特徴とする前記１に記載の平板Ｘ線検出装置。
また、本発明は、下記の構成にも関連する。
【００１５】
[１]基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有する厚さＬのシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂの関係が次式（１）を満たすことを特徴とするシンチレータプレート。
式（１） ２≦Ｂ／Ａ
[２]前記シンチレータ層が柱状結晶であることを特徴とする前記[１]記載のシンチレータプレート。
【００１６】
[３]前記賦活剤の平均濃度がヨウ化セシウムに対して０．００１〜５０モル％であることを特徴とする前記[１]または[２]に記載のシンチレータプレート。
[４]前記賦活剤がタリウム化合物であることを特徴とする前記[１]〜[３]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【００１７】
[５]前記柱状結晶がヨウ化セシウム及びタリウム化合物を含む蒸着源を加熱し、蒸着して基板上に形成された結晶であることを特徴とする前記[１]〜[４]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【００１８】
[６]前記タリウム化合物が臭化タリウム、塩化タリウム、ヨウ化タリウムまたはフッ化タリウムであることを特徴とする前記[４]または[５]に記載のシンチレータプレート。
[７]基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有するシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする前記[２]〜[６]のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、鮮鋭性、輝度に優れる、シンチレータプレートを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のシンチレータプレートの断面図である。
【図２】本発明に係る蒸着装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について詳述する。
基板上に反射層及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有する厚さＬのシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂの関係が、２≦Ｂ／Ａを満たすことを特徴とする。また、また、基板上に反射層、及びヨウ化セシウムと賦活剤を含有するシンチレータ層を順次に設けてなるシンチレータプレートにおいて、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るシンチレータ層は、Ｘ線等の入射された放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、即ち可視光線を中心に紫外光から赤外光に亘る電磁波（光）を発光する蛍光体（シンチレータ）を含有する層であり、ヨウ化セシウムと賦活剤を含有する蒸着結晶からなる。
【００２３】
（基板）
本発明に係る基板はシンチレータ層を担持可能な板状、フィルム体であり、Ｘ線等の放射線を入射線量に対し１０％以上を透過させることが可能なものである。
【００２４】
基板としては、各種のガラス、高分子材料、金属等を用いることができる。
例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、化学的強化ガラスなどの板ガラス、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、またセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム、炭素繊維強化樹脂シート等の高分子フィルム（プラスチックフィルム）、アルミニウムシート、鉄シート、銅シート等の金属シート或いは該金属酸化物の被覆層を有する金属シートなどが挙げられる。
【００２５】
基板としては、厚さ５０〜５００μｍの可とう性を有する高分子フィルムであることが好ましい。ここで、「可とう性を有する」とは１２０℃での弾性率（Ｅ１２０）が１０００〜６０００Ｎ／ｍｍ2であることをいい、かかる基板としてポリイミドまたはポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
【００２６】
なお、「弾性率」とは引張試験機を用い、ＪＩＳ−Ｃ２３１８に準拠したサンプルの標線が示すひずみとそれに対応する応力が直線的な関係を示す領域において、ひずみ量に対する応力の傾きを求めたものである。これがヤング率と呼ばれる値であり、本発明では、かかるヤング率を弾性率と定義する。
【００２７】
本発明に用いられる基板は、上記のように１２０℃での弾性率（Ｅ１２０）が１０００〜６０００Ｎ／ｍｍ2であることが好ましい。より好ましくは１２００〜５０００Ｎ／ｍｍ2である。
【００２８】
具体的には、ポリエチレンナフタレート（Ｅ１２０＝４１００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエチレンテレフタレート（Ｅ１２０＝１５００Ｎ／ｍｍ2）、ポリブチレンナフタレート（Ｅ１２０＝１６００Ｎ／ｍｍ2）、ポリカーボネート（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）、シンジオタクチックポリスチレン（Ｅ１２０＝２２００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエーテルイミド（Ｅ１２０＝１９００Ｎ／ｍｍ2）、ポリアリレート（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）、ポリスルホン（Ｅ１２０＝１８００Ｎ／ｍｍ2）、ポリエーテルスルホン（Ｅ１２０＝１７００Ｎ／ｍｍ2）等からなる高分子フィルムが挙げられる。
【００２９】
これらは単独で用いてもよく、積層あるいは混合して用いてもよい。中でも、特に好ましい高分子フィルムとしては、上述のようにポリイミドまたはポリエチレンナフタレートを含有する高分子フィルムが好ましい。
【００３０】
（反射層）
本発明に係る反射層は、シンチレータ層で発せられた蛍光の基板方向に放射進行する電磁波を反射しうる層である。
【００３１】
反射層としては金属薄膜が好ましく用いられる。金属薄膜としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｐｔ及びＡｕからなる群の中の物質を含む材料からなる膜が好ましく用いられる。更に、Ｃｒ膜上にＡｕ膜を形成する等、金属薄膜を２層以上形成してもよい。反射層としては、上記の中でも特にアルミニウムを含有する膜を用いる態様が好ましい態様である。
【００３２】
（シンチレータ層）
本発明に係るシンチレータ層は放射線の照射により、蛍光を発する放射線蛍光体を含有する層であり、ヨウ化セシウムと賦活剤を含有する蒸着結晶からなる。
【００３３】
本発明に係る賦活剤とは、ヨウ化セシウム中に含有されることで発光効率を上昇し得る元素である。賦活剤としてはタリウム化合物、ナトリウム化合物、ルビジウム化合物等が挙げられるが、特にタリウム化合物が好ましく用いられる。ヨウ化セシウム中に含有させるには、例えば、ヨウ化セシウムとタリウム化合物を含む蒸着原を加熱し、上記基板上に蒸着する方法により行うことができる。
【００３４】
本発明に係る蒸着結晶とは、ヨウ化セシウムと賦活剤を含む化合物とを含有する蒸着源を加熱し、基板上に蒸着して形成された結晶である。
本発明においては、賦活剤としては上記のようにタリウム化合物が好ましく、蒸着に用いられるタリウム化合物としては、臭化タリウム、塩化タリウム、ヨウ化タリウムまたはフッ化タリウムが挙げられる。
【００３５】
また、蒸着結晶中の賦活剤の濃度としては、ヨウ化セシウムに対して発光効率の面から０．００１〜５０モル％の範囲が好ましく、特に０．１〜２０モル％の範囲が好ましい。
蒸着結晶としては、柱状結晶であることが好ましい。
【００３６】
本発明の効果は、該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａとシンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤平均濃度Ｂとが式（２≦Ｂ／Ａ）を満たすことで達成できるが、好ましくは２≦Ｂ／Ａ≦１０が望ましい。Ｂ／Ａ＞１０となると基板側の結晶性が乱れ、柱状結晶を独立性が低下し、４００μｍ以上の膜厚の蒸着膜形成が困難となる。更に、本発明の効果はシンチレータ層の基板から１／５領域が２層以上のシンチレータ層から構成され、その中にＴｌを含まない層があっても、上記式を満たすことで得ることができる。本発明におけるＴｌ濃度は以下のような測定により得られる。
【００３７】
柱状結晶について結晶の成長方向に結晶を５等分し、分割された各々の賦活剤の濃度を測定する。賦活剤の濃度は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にて測定する。この方法は金属元素等をプラズマ中で励起させたときに発生する光を分光し、各元素特有の波長から定性分析、発光強度から定量分析を行う手法であり、水溶液に含まれる微量無機元素の定量、及び定性ができる。
【００３８】
代表的なＴｌの定量には蛍光体を基板から剥がした試料に濃塩酸を加えて加熱乾固し、更に王水を加えて加熱溶解した後、超純水で適宜希釈したものを測定する。
賦活剤濃度はヨウ化セシウムに対するモル％で表される。
【００３９】
分割された各々の領域の濃度平均値を測定した柱状結晶の平均濃度Ａとし、５分割された領域の内、一番基板側の領域の濃度を平均濃度Ｂとする。Ａ、Ｂが２≦Ｂ／Ａの関係を満たすことで、基板側の結晶には賦活剤が高濃度であるために黄色着色が発生する。よって、結晶根元の黄色着色の部分では発光光が吸収される。その結果、基板面へ向かう光は吸収されて散乱成分を減少でき、高鮮鋭性を達成することができる。
【００４０】
このような構成のシンチレータプレートを作製する一般的な方法としては、蒸着時に賦活剤濃度の異なる蒸着源を使用し、蒸着タイミングをずらす方法やＴｌとＣｓＩを別々の蒸着源として蒸着する方法がある。
【００４１】
本発明においては、該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが、３０≧ｂ／ａ≧１．５を満たすことが必要である。より好ましくは１０≧ｂ／ａ≧２である。
【００４２】
柱状結晶の円相当径は、形成された柱状結晶からなるシンチレータ層を導電性の物質（白金パラジウム、金、カーボンなど）でコーティングした後に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）(日立製作所製Ｓ−８００)にて観察し、得られた画像より各柱状結晶の円相当径を測定する。３０本の平均により、平均円相当径とする。結晶先端の平均円相当径は蒸着終了面、基板から１０μｍの位置での平均円相当径は基板上に形成した結晶膜表面をカッターにより基板から１０μｍ程度になるまで削って得られた結晶面を観察したものを指す。ここで示す円相当径とは、個々の柱状結晶断面に外接する円の直径である。
【００４３】
該シンチレータ層の柱状結晶の基板から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが、３０≧ｂ／ａ≧１．５を満たすことで、基板側で結晶径が細いことで結晶の独立性が向上し、先端が太くなることで、受光素子側での発光断面積が大きくなり輝度の向上が得られる。３０＜ｂ／ａの場合は柱状結晶の強度が弱くなってしまう。
【００４４】
このような構成のシンチレータプレートを作製する一般的な方法としては、蒸着時に不活性ガス、例えば、Ａｒガスを蒸着初期には多めに導入し、後半へかけてＡｒガス量を減らしていくことで達成できる。
【００４５】
（中間層）
本発明においては、反射層とシンチレータ層の間に中間層を有してもよい。
中間層としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアクリル酸共重合体、ポリアクリルアミドまたはこれらの誘導体及び部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸エステル等のビニル重合体及びその共重合体、ロジン、シェラック等の天然物及びその誘導体などの樹脂を含有する層が挙げられる。
【００４６】
（シンチレータプレート）
本発明のシンチレータプレートについて図１を参照して説明する。
本発明のシンチレータプレート１０は、図１に示すように基板１上にシンチレータ層２を備えるものであり、シンチレータ層２に放射線が照射されるとシンチレータは入射した放射線のエネルギーを吸収して、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、即ち可視光線を中心に紫外光から赤外光に亘る電磁波（光）を発光する。
【００４７】
以下、基板１上にシンチレータ層２を形成させる方法について説明する。
シンチレータ層２は蒸着法により形成される。蒸着法は基板１を公知の蒸着装置内に設置するとともに、蒸着源にヨウ化セシウム及び賦活剤を含むシンチレータ層２の原材料を充填した後、装置内を排気すると同時に窒素等の不活性なガスを導入口から導入して１．３３×１０-3〜１．３３Ｐａ程度の真空とし、次いで、原材料を抵抗加熱法、エレクトロンビーム法などの方法で加熱蒸発させて基板１表面にヨウ化セシウムの蒸着結晶を堆積し、基板１上にシンチレータ層２が形成される。
【００４８】
次に、図２を参照して、蒸着法を行う際に使用する蒸着装置の一例として、蒸着装置２０について説明する。
蒸着装置２０には、真空ポンプ２１と真空ポンプ２１の作動により内部が真空となる真空容器２２とが備えられている。真空容器２２の内部には、蒸着源として抵抗加熱ルツボ２３が備えられており、この抵抗加熱ルツボ２３の上方には回転機構２４により回転可能に構成された基板１が基板ホルダ２５を介して設置されている。また、抵抗加熱ルツボ２３と基板１との間には、必要に応じて抵抗加熱ルツボ２３から蒸発する蛍光体の蒸気流を調節するためのスリットが設けられている。なお、基板１は蒸着装置２０を使用する際に基板ホルダ２５に設置して使用するようになっている。
【００４９】
このような気相堆積法により支持体上に蛍光体層を形成する製造方法において、シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａとシンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤濃度Ｂが式（２≦Ｂ／Ａ）を満たすためには、蒸着初期に賦活剤濃度の高い蒸着原料を蒸着することで達成できる。また、柱状径を基板側から先端にかけて太くするには、不活性ガス、例えば、Ａｒガスを蒸着初期には多めに導入し、後半へかけてＡｒガス量を減らしていくことで達成できる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
（蒸着基板の作製）
厚さ０．５ｍｍのＡｌを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズに切り出し、基板とした。
【００５１】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウムに賦活剤原料として、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）をＣｓＩに対して２．４ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する基板ホルダに基板を設置し、基板と蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５２】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００５３】
実施例２
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００５４】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して１．５ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５５】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱して、シンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで、蒸着を終了させシンチレータプレートを得た。
【００５６】
実施例３
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００５７】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して３．１ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００５８】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱して、シンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで、蒸着を終了させシンチレータプレートを得た。
【００５９】
実施例４
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６０】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１／３とした。
【００６１】
実施例５
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６２】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１／１０とした。
【００６３】
比較例１
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６４】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して０．６ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％と濃度の異なる蒸着材料を作製した。蒸着材料を濃度別に抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と２個の蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００６５】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、Ｔｌ濃度の濃い蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００６６】
比較例２
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００６７】
（シンチレータ層の作製）
ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤原料としてヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を混合した。ヨウ化タリウムはＣｓＩに対して０．３ｍｏｌ％の蒸着材料を作製した。蒸着材料を抵抗加熱ルツボに充填し、また回転する支持体ホルダに基板を設置し、基板と蒸発源との間隔を４００ｍｍに調節した。
【００６８】
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、蒸着材料が入っている抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。総膜厚が５００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。
【００６９】
比較例３
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００７０】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に減少させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の９.５／１０とした。
【００７１】
比較例４
（蒸着基板の作製）
実施例１と同様にした。
【００７２】
（シンチレータ層の作製）
実施例１と同様に蒸着材料を作製した。
続いて、蒸着装置内を一旦排気し、Ａｒガスを導入して０．１Ｐａに真空度を調整した後、１０ｒｐｍの速度で基板を回転しながら基板の温度を２００℃に保持した。次いで、抵抗加熱ルツボを加熱してシンチレータ用蛍光体を蒸着する。シンチレータ（蛍光体層）の膜厚が１００μｍとなったところで、Ｔｌ濃度の薄い材料が入っている抵抗加熱ルツボの蒸着を開始する。蒸着開始時のＡｒガス導入量を徐々に増加させながら、総膜厚が４００μｍになったところで蒸着を終了させ、シンチレータプレートを得た。蒸着終了時のＡｒ導入量は、蒸着初期の１３／１０とした。
【００７３】
実施例１、２、３、４、５、比較例１、２、３、４で作製したサンプルを用いて、下記の方法で賦活剤濃度の測定、鮮鋭性、輝度の評価を行った。
（賦活剤濃度の測定）
得られたシンチレータ層について、結晶の成長方向に結晶を５等分し、分割された各々の賦活剤の濃度を測定した。
【００７４】
賦活剤の濃度は誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にて測定した（セイコー電子工業：ＳＰＳ−４０００）。Ｔｌの定量には蛍光体に濃塩酸を加えて加熱乾固し、更に王水を加えて加熱溶解した後、超純水で適宜希釈したものを用いる。賦活剤濃度はヨウ化セシウムに対するモル％で表される。５分割された濃度の賦活剤平均濃度と、シンチレータ層総膜厚の基板側１／５領域の賦活剤濃度を表１に示す。
【００７５】
（鮮鋭性の評価）
得られたシンチレータプレートをＰａｘＳｃａｎ２５２０（Ｖａｒｉａｎ社製ＦＰＤ）にセットし、鮮鋭性を以下に示す方法で評価した。
【００７６】
鉛製のＭＴＦチャートを通して管電圧８０ｋＶｐのＸ線をＦＰＤの放射線入射面側に照射し、画像データを検出しハードディスクに記録した。その後、ハードディスク上の記録をコンピュータで分析して当該ハードディスクに記録されたＸ線像の変調伝達関数ＭＴＦ（空間周波数１サイクル／ｍｍにおけるＭＴＦ値）を鮮鋭性の指標とした。ＭＴＦはＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの略号を示す。測定結果を下記表１に示す。但し、表１中、各試料の先鋭性を示す値は実施例１の鮮鋭性を１００とした相対値である。
【００７７】
（輝度の評価）
管電圧８０ｋＶｐのＸ線を各試料の裏面（シンチレータ蛍光体層が形成されていない面）から照射し、瞬時発光を光ファイバーで取り出し、発光量を浜松ホトニクス社製のホトダイオード（Ｓ２２８１）で測定してその測定値を「発光輝度（感度）」とした。測定結果を下記表１に示す。但し、表２中、各試料の発光輝度を示す値は、実施例３のサンプルの発光輝度を１．０とした相対値である。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
表１から、本発明のシンチレータプレートは、鮮鋭性に優れていることが分かる。
表２から、本発明のシンチレータプレートは、高輝度であることが分かる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 基板
２ シンチレータ層（蛍光体層）
１０ シンチレータプレート
２０ 蒸着装置
２１ 真空ポンプ
２２ 真空容器
２３ 抵抗加熱ルツボ
２４ 回転機構
２５ 基板ホルダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含む平板Ｘ線検出装置において、
該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、
該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする平板Ｘ線検出装置。
【請求項２】
前記柱状結晶が賦活剤濃度の異なる複数の蒸着源を加熱し、蒸着により形成された結晶であることを特徴とする請求項１に記載の平板Ｘ線検出装置。
【請求項１】
反射層と、厚さＬのシンチレータ層とを含む平板Ｘ線検出装置において、
該シンチレータ層がヨウ化セシウムと賦活剤とを含有する柱状結晶を含み、
該シンチレータ層の賦活剤平均濃度Ａと該反射層側からＬ／５の位置までのシンチレータ層の賦活剤濃度Ｂとの関係がＢ＞Ａであり、該シンチレータ層の柱状結晶の根元（結晶成長の起点）から１０μｍの位置での平均円相当径ａと先端での平均円相当径ｂが３０≧ｂ／ａ≧１．５となることを特徴とする平板Ｘ線検出装置。
【請求項２】
前記柱状結晶が賦活剤濃度の異なる複数の蒸着源を加熱し、蒸着により形成された結晶であることを特徴とする請求項１に記載の平板Ｘ線検出装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−４７６９６（Ｐ２０１３−４７６９６Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６７１０２（Ｐ２０１２−２６７１０２）
【出願日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【分割の表示】特願２００９−５０９２９９（Ｐ２００９−５０９２９９）の分割
【原出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【分割の表示】特願２００９−５０９２９９（Ｐ２００９−５０９２９９）の分割
【原出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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