放射線検出装置、その製造方法および放射線検出システム
【課題】放射線検出装置のシンチレータ層に含まれる柱状結晶間の隙間を通過して、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を低減する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、センサパネルと、センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、第１シンチレータ層と第２シンチレータ層とが対向するように、シンチレータパネルをセンサパネルに固定する固定工程とを有することを特徴とする製造方法が提供される。
【解決手段】第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、センサパネルと、センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、第１シンチレータ層と第２シンチレータ層とが対向するように、シンチレータパネルをセンサパネルに固定する固定工程とを有することを特徴とする製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線検出装置、その製造方法および放射線検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の光電変換素子が形成されたセンサパネル上に、放射線を電変換素子が検知可能な波長の光に変換するシンチレータを積層したデジタル放射線検出装置が商品化されている。シンチレータとして、ＣｓＩにＴｌをドープした材料のようなハロゲン化アルカリ系の材料や、ＧｄＯＳにＴｂをドープした材料からなるものが主流である。ハロゲン化アルカリ系のシンチレータ材料を用いて真空蒸着法を行うと、柱状結晶の集合体を含むシンチレータ層が形成される。しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、シンチレータ層５００ａは柱状結晶５０１ａの間に隙間５０２を有するので、シンチレータ層へ入射した放射線の一部はこの隙間５０２を通過し、光に変換されることなくセンサパネルに到達する。センサパネルは光に変換されていない放射線を検出できないので、放射線検出装置の量子検出効率（ＤＱＥ：detective quantum efficiency）が低下する。
【０００３】
特許文献１は、シンチレータ層による発光量を増やすために、Ｔｌの濃度分布が互いに異なる複数のシンチレータ層をセンサパネルの上に形成した放射線検出装置を提案する。特許文献２は、スプラッシュなどの異常成長部の成長を抑制するために、複数回に分けて複数のシンチレータ層を形成する技術を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５１７９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１４８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２は複数回に分けて複数のシンチレータ層を形成する技術を提案する。しかし、いずれの文献においても、すでに形成されたシンチレータ層に対して真空蒸着を行うことによって、新たなシンチレータ層を形成する。このように形成した場合に、先のシンチレータ層の結晶性（柱状結晶の配置）に従って後のシンチレータ層の柱状結晶が成長するので、先のシンチレータ層の柱状結晶間の隙間と後のシンチレータ層の柱状結晶間の隙間とが重なる。そのため、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を十分に低減できない。そこで、本発明は、放射線検出装置のシンチレータ層に含まれる柱状結晶間の隙間を通過して、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を低減する技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の第１側面は、第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、センサパネルと、前記センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層とが対向するように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに固定する固定工程とを有することを特徴とする製造方法を提供する。本発明の第２側面は、光を検出するセンサパネルと、前記センサパネルから成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第１シンチレータ層と、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板から成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第２シンチレータ層とを備え、前記第１シンチレータ層の面のうち前記センサパネルに接する面とは反対側の面と、前記第２シンチレータ層の面のうち前記シンチレータ基板に接する面とは反対側の面とが対向していることを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、放射線検出装置のシンチレータ層に含まれる柱状結晶間の隙間を通過して、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を低減する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の様々な実施形態の放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図２】本発明の様々な実施形態の放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図３】本発明の実施形態の２つのシンチレータ層の位置関係を説明する図。
【図４】本発明の１つの実施形態の準備工程を説明する図。
【図５】本発明の別の実施形態の準備工程を説明する図。
【図６】本発明の１つの実施形態の固定工程を説明する図。
【図７】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図８】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図９】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図１０】本発明の実施形態の放射線検出システムの構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の様々な実施形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図面を通じて同一の構成要素は同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。また、図面を通じて同様の構成要素は同一の参照符号に相異なるアルファベットを付加し、主に相違点を説明する。
【００１０】
＜放射線検出装置の第１構成例＞
図１および図２は本発明の様々な実施形態に係る放射線検出装置の構成例を説明する図である。図１（ａ）に示される放射線検出装置１００ａはセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを備えうる。センサ装置２００ａはセンサパネル４００ａと第１シンチレータ層５００ａとを備えうる。シンチレータパネル３００ａはシンチレータ基板６００ａと第２シンチレータ層７００ａとを備えうる。
【００１１】
センサパネル４００ａは第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光を検出する。センサパネル４００ａは光が入射した位置およびその光量を検出できればどのような構成であってもよく、例えば既存の任意のセンサパネルを採用しうる。以下にセンサパネル４００ａの構成例を説明する。センサパネル４００ａは、ガラス等からなる絶縁性基板４０１と、その上にアレイ状に配置された複数の画素で構成される画素アレイとを有しうる。各画素は光電変換素子４０２及びＴＦＴ（薄膜トランジスタ、不図示）を含みうる。光電変換素子４０２またはＴＦＴは導電パターン４０３に接続されている。光電変換素子４０２は第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光に応じて電荷を発生しうる。光電変換素子４０２はＭＩＳ型センサ、ＰＩＮ型センサ、ＴＦＴ型センサ、ＣＭＯＳ型センサ等でありうる。
【００１２】
センサパネル４００ａはさらに、光電変換素子４０２、導電パターン４０３およびＴＦＴを覆って保護するセンサパネル保護膜４０７を備えうる。センサパネル保護膜４０７の材料として、例えばＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の無機物を用いうる。放射線検出装置１００ａは、センサパネル４００ａの絶縁性基板４０１に配置されたボンディングパット等の接続リード４０４を有してもよく、接続リード４０４は導電パターン４０３に接続されている。放射線検出装置１００ａは、フレキシブル配線板等の外部配線４０５と半田や異方性導電接着フィルム（ＡＣＦ）等の配線接続部４０６とを有してもよい。接続リード４０４は配線接続部４０６を介して外部配線４０５と電気的に接続される。光電変換素子４０２により得られた信号は配線接続部４０６を介して外部へ出力される。
【００１３】
第１シンチレータ層５００ａはセンサパネル４００ａの画素アレイを覆う位置に配置され、入射された放射線をセンサパネル４００ａが検出可能な光に変換する。第１シンチレータ層５００ａは例えばＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ等のハロゲン化アルカリ系材料の柱状結晶５０１ａの集合体を含む。第１シンチレータ層５００ａの厚さ、すなわち柱状結晶５０１ａの高さは例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。本明細書において、第１シンチレータ層５００ａのうち、センサパネル４００ａに接する面を成長開始面とよび、その反対側の面（センサパネル４００ａから遠い方の面）を成長終了面とよぶ。
【００１４】
シンチレータ基板６００ａはシンチレータ支持基板６０１を備えうる。シンチレータ支持基板６０１の面積は典型的に画素アレイの面積よりも大きい。第２シンチレータ層７００ａはシンチレータ基板６００ａの一方の面上に配置され、入射された放射線をセンサパネル４００ａが検出可能な光に変換する。第２シンチレータ層７００ａは例えばＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ等のハロゲン化アルカリ系材料の柱状結晶７０１ａの集合体を含む。第２シンチレータ層７００ａの厚さ、すなわち柱状結晶７０１ａの高さは例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。第２シンチレータ層７００ａのうち、シンチレータ基板６００ａに接する面を成長開始面とよび、その反対側の面（シンチレータ基板６００ａから遠い方の面）を成長終了面とよぶ。
【００１５】
シンチレータ支持基板６０１は第２シンチレータ層７００ａを保持可能であるとともに、真空蒸着中の温度で変形しない材料で形成されうる。例えば、シンチレータ支持基板６０１の材料として金属を用いる場合に、放射線吸収の少ないアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを用いうる。これに替えて、シンチレータ支持基板６０１の材料として、耐熱性があり、かつ、放射線吸収の少ない炭素系樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリイミド樹脂等を用いてもよい。金属を材料として用いる場合に、シンチレータ支持基板６０１は反射層としても機能する。すなわち、シンチレータ支持基板６０１は第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａで変換して発せられた光のうち、センサパネル４００ａとは反対側に進行した光を反射してセンサパネル４００ａに導く。これにより、光利用効率を向上させることができる。また、反射層として機能するシンチレータ支持基板６０１は、放射線検出装置１００ａの外部からの光線を遮断できる。
【００１６】
センサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとは、第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と第２シンチレータ層７００ａの成長終了面とが対向するように重ね合わされ、封止部材８００により固定される。封止部材８００は絶縁性基板４０１の側面とシンチレータ支持基板６０１の側面とに全周的に接着され、放射線検出装置１００ａの外部から水分が第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａへ浸入するのを防止する。封止部材８００の材料として、例えばエポキシ系、アクリル系、シリコーン系、フッ素系の樹脂を用いうる。これらの樹脂の中でも防湿性の高いエポキシ系樹脂を使用することにより放射線検出装置１００ａの耐久性を向上できる。第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａのそれぞれは、センサパネル４００ａの画素アレイを覆う位置に配置されうる。このため、第２シンチレータ層７００ａの成長開始面および成長終了面の面積は典型的に画素アレイの面積以上である。また、第２シンチレータ層７００ａの成長終了面は第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と同程度の面積を有してもよい。
【００１７】
放射線検出装置１００ａは、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが積層した構造を有する。そのため、センサパネル４００ａの光電変換素子４０２には第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光が入射する。図３は第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ｂの構造を説明する図である。図３（ａ）は第１シンチレータ層５００ａの平面ＳＥＭ写真であり、図３（ｂ）は第１シンチレータ層の断面ＳＥＭ写真である。第２シンチレータ層７００ｂも同様の構造を有する。図３（ｃ）は第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの位置関係を説明する図であり、説明のために第２シンチレータ層７００ａの各柱状結晶を透過的に示し、その輪郭を点線で示す。図３（ａ）に示されるように、第１シンチレータ層５００ａを真空蒸着法により形成した場合に、不規則な形状・柱径を有する柱状結晶５０１ａの集合体が形成される。そのため、隣接する柱状結晶５０１ａの間には隙間５０２が生じ、この隙間５０２へ照射された放射線は光に変換されることなくセンサパネル４００ａに到達してしまい、センサパネル４００ａが検出できない。このように、第１シンチレータ層５００ａだけでは放射線から光への変換効率が十分に得られない。これに対して、放射線検出装置１００ａでは、別々の基板に対して蒸着された第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが積層された構造を有する。そのため、第１シンチレータ層５００ａにおける柱状結晶５０１ａの配置と第２シンチレータ層７００ａにおける柱状結晶７０１ａの配置とは互いに無相関となる。その結果、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶間の隙間と第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶間の隙間とは、互いにずれて配置されうる。例えば、図３（ｃ）に示されるように、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶５０１ａの隙間５０２に重なるように第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶７０１ａが配置されうる。これにより、シンチレータにより光に変換されることなくセンサパネル４００ａに到達する放射線の割合を低減でき、放射線検出装置１００ａによる放射線の量子検出効率（ＤＱＥ：detective quantum efficiency）が向上する。
【００１８】
放射線検出装置１００ａでは、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが同程度の厚さを有するが、後述するようにこれらの厚さは異なっていてもよい。また、放射線検出装置１００ａでは、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶５０１ａと第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶７０１ａとが同程度の柱径（例えば平均して５μｍ）を有する。言い換えると、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが単位面積あたり同程度の本数の柱状結晶を有する。しかし、後述するようにこれらの柱径・本数は異なっていてもよい。放射線検出装置１００ｅでは第２シンチレータ層７００ａがセンサパネル４００ａの画素アレイ全体を覆う例を示したが、画素アレイの一部のみを覆う構成であってもよく、その部分においては放射線のＤＱＥを向上できる。
【００１９】
＜放射線検出装置の第２構成例＞
図１（ｂ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｂの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｂは前述のセンサ装置２００ａ、シンチレータパネル３００ａおよび封止部材８００を備えうる。真空蒸着法により形成された柱状結晶５０１ａ、７０１ａの先端は、図３（ｂ）に示されるように先細り形状を有しうる。そこで、放射線検出装置１００ｂでは、柱状結晶５０１ａの先端が互いに隣接する柱状結晶７０１ａの間に入り込み、柱状結晶７０１ａの先端が互いに隣接する柱状結晶５０１ａの間に入り込むように、シンチレータパネル３００ａがセンサ装置２００ａに固定される。このように構成することによって、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間の距離を低減でき、これらのシンチレータ層の間で発生する散乱光の量を低減できる。
【００２０】
これにかえて、真空蒸着終了後の柱状結晶５０１ａ、７０１ａの先端を研磨等により平坦化することのよって、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間の距離を低減してもよい。
【００２１】
＜放射線検出装置の第３構成例＞
図１（ｃ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｃの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｃはセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび封止部材８００に加えて、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間に遮光層８０１を備えうる。遮光層８０１は放射線入射方向に沿って開口が配されたメッシュ構造を有しうる。メッシュ構造を有する遮光層８０１により、放射線検出装置１００ｃでは、両シンチレータ層間の光学的なクロストークや斜入射放射線が低減される。遮光層８０１の材料として、光および放射線を遮蔽するＰｂやＦｅ等を用いうる。また、遮光層８０１の厚さは例えば２０μｍから１００μｍであり、メッシュの幅は例えば３０μｍから２００μｍである。遮光層８０１の大きさはセンサパネル４００ａの画素アレイを覆うことができる大きさでありうる。
【００２２】
センサ装置２００ｃはセンサパネル４００ｃと前述の第１シンチレータ層５００ａとを備えうる。センサパネル４００ｃは、センサパネル保護膜４０７と第１シンチレータ層５００ａとの間に有機保護層４０８を有する点でセンサパネル４００ａとは異なる。有機保護層４０８を設けることによって、センサパネル４００ｃの耐久性をさらに向上できる。有機保護層４０８の材料として、既存の様々な有機樹脂を用いうる。
【００２３】
シンチレータパネル３００ｃはシンチレータ基板６００ｃと前述の第２シンチレータ層７００ａとを備えうる。センサパネル４００ｃは、シンチレータ支持基板６０１と第２シンチレータ層７００ａとの間に保護層６０２を有する点でシンチレータ基板６００ａとは異なる。保護層６０２を設けることによって、シンチレータ支持基板６０１の第２シンチレータ層７００ａによる腐食を軽減でき、第２シンチレータ層７００ａとシンチレータ基板６００ｃとの間の密着性を向上できる。保護層６０２の材料として、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系やアクリル系樹脂やシリコーン系樹脂等の有機材料やＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、ＴｉＯ2等の無機材料を用いうる。保護層６０２および有機保護層４０８は本明細書で説明される放射線検出装置の実施形態の何れにも適用可能である。
【００２４】
＜放射線検出装置の第４構成例＞
図１（ｄ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｄの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｄは上述のセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび封止部材８００に加えて、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間に接着層８０３を有する。接着層８０３は第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとを接着して固定するとともに、両シンチレータ層同士が衝突して破損することを抑制する耐衝撃性を向上する。接着層８０３の材料として、粘着材またはホットメルト樹脂を用いうる。粘着剤とは、常温で他の有機材料および無機材料に接着性を有するものである。ホットメルト樹脂とは、樹脂温度が上昇すると溶融して他の有機材料および無機材料に接着性を有し、樹脂温度が低下すると固化して接着性を有さないものである。粘着剤やホットメルト樹脂として既存の様々な材料を用いうる。
【００２５】
＜放射線検出装置の第５構成例＞
図２（ａ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｅの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｅはセンサ装置２００ｅ、シンチレータパネル３００ｅ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｅは上述のセンサパネル４００ｃと第１シンチレータ層５００ｅとを備えうる。シンチレータパネル３００ｅは上述のシンチレータ基板６００ｃと第２シンチレータ層７００ｅとを備えうる。第１シンチレータ層５００ｅおよび第２シンチレータ層７００ｅは上述の実施形態と同様に柱状結晶の集合体を有するが、第１シンチレータ層５００ｅの厚さ（例えば、５５０μｍ）が第２シンチレータ層７００ｅの厚さ（例えば、４５０μｍ）よりも厚い点で異なる。
【００２６】
＜放射線検出装置の第６構成例＞
図２（ｂ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｆの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｆは上述のセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび接着層８０３に加えて、接着層８０３により固定されたセンサ装置２００ｃおよびシンチレータパネル３００ｃを全体的に包む保護膜８０４を備えうる。保護膜８０４により、放射線検出装置１００ｆの外部から第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａへ水分が浸入することを抑制でき、放射線検出装置１００ｅの耐湿性が向上する。保護膜８０４は有機保護膜と無機保護膜とのいずれであってもよいし、これらの積層構造であってもよい。有機保護膜として、蒸着により形成可能なポリパラキシリレンやポリ尿素、または熱圧着により形成可能なホットメルト樹脂等の熱圧着性樹脂を用いうる。無機保護膜として、蒸着により形成可能なＳＩＯ2やＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等を用いうる。保護膜８０４で包まれた放射線検出装置１００ｆの側面がさらに上述の封止部材８００で囲まれてもよい。
【００２７】
＜放射線検出装置の第７構成例＞
図２（ｃ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｇの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｇはセンサ装置２００ｇ、シンチレータパネル３００ｇ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｇは、上述のセンサパネル４００ｃと第１シンチレータ層５００ａとに加えて、第１シンチレータ層５００ａを覆う保護膜２０１を有する。保護膜２０１は図２（ｃ）に示されるようにセンサパネル４００ｃおよび第１シンチレータ層５００ａを全体的に覆ってもよいし、第１シンチレータ層５００ａのうち露出している部分を含む一部分のみを覆ってもよい。
【００２８】
シンチレータパネル３００ｇは、シンチレータ基板６００ｆと第２シンチレータ層７００ａとに加えて、第２シンチレータ層７００ａを覆う保護膜３０１を有する。シンチレータ基板６００ｆはシンチレータ支持基板６０１と保護層６０２との間に反射層６０３を有する点でシンチレータ基板６００ｃと異なる。反射層６０３の材料として、アルミニウム、金、銀等の金属材料を用いることができ、その中でも反射特性の高いアルミニウムや金を用いてもよい。保護膜３０１は図２（ｃ）に示されるようにシンチレータ基板６００ｆおよび第２シンチレータ層７００ａを全体的に覆ってもよいし、第２シンチレータ層７００ａのうち露出している部分を含む一部分のみを覆ってもよい。保護膜２０１、３０１はどちらも上述の保護膜８０４と同様の材料で形成されうる。特に、有機樹脂として、片面のみ接着性を持つポリエステル系樹脂のｃ−ＰＥＴ、ａ−ＰＥＴ共押しだし樹脂を用いてもよい。図２（ｃ）では第１シンチレータ層５０１ａ及び第２シンチレータ層７０１ａの両方をそれぞれ保護膜２０１及び保護膜３０１で覆う構成を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。いずれか一方のシンチレータ層のみを保護膜で覆う形態でもよいが、両方を覆う構成の方がシンチレータ層の耐湿保護をより向上できる。
【００２９】
＜放射線検出装置の第８構成例＞
図２（ｄ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｈの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｈはセンサ装置２００ｈ、シンチレータパネル３００ｈ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｈは、第１シンチレータ層５００ｈを備える点でセンサ装置２００ｇとは異なる。シンチレータパネル３００ｈは、第２シンチレータ層７００ｈを備える点でシンチレータパネル３００ｇとは異なる。第１シンチレータ層５００ｈおよび第２シンチレータ層７００ｈはそれぞれ、上述の実施形態と同様に柱状結晶の集合体を有する。しかし、第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの平均の柱径（例えば、２μｍから８μｍで平均が約５μｍ）が第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの平均の柱径（例えば、４μｍから１０μｍで平均が約７μｍ）よりも小さい点で異なる。言い換えると、第１シンチレータ層５００ｈの単位面積あたりの柱状結晶５０１ｈの本数は第２シンチレータ層７００ｈの単位面積あたりの柱状結晶７０１ｈの本数よりも多い。
【００３０】
放射線入射側に近い方の第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの柱径を大きくすることで、入射した放射線を効率的に捉えることができる。言い換えると、第２シンチレータ層７００ｈの断面のうち、柱状結晶７０１ｈの占める割合を増やすことができる。また、センサパネル４００ｃに近い方の第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの柱径を小さくすることで、柱状結晶５０１ｈの柱径を光電変換素子４０２の面積に比べて十分に小さくすることができる。これにより、柱状結晶５０１ｈはファイバオプティクプレート（ＦＯＰ）として機能し、第１シンチレータ層５００ｈ及び第２シンチレータ層７００ｈで発生した光を光電変換素子４０２へ導光しうる。これにより、放射線検出装置１００ｈによる放射線の量子検出効率が一層向上する。
【００３１】
＜製造方法の概要＞
続いて、上述の放射線検出装置１００ａ〜１００ｈの製造方法を説明する。製造方法は主にセンサ装置およびシンチレータパネルを準備する準備工程と、シンチレータパネルをセンサ装置に固定する固定工程とを有する。前述のように、異なる基板に対して独立に２つのシンチレータ層を形成し、これらのシンチレータ層を積層することによって、放射線検出装置の放射線のＤＱＥが向上する。以下に準備工程の複数の実施例および固定工程の複数の実施例を説明する。特に言及しない限り、準備工程の実施例と固定工程の実施例との任意の組合せが可能である。接続リード４０４、外部配線４０５および配線接続部４０６の取り付けは既知の手法で任意の時点に行えばよいため、以下では説明を省略する。
【００３２】
＜準備工程の第１実施例＞
まず、センサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとを準備する。これらの製造方法は当該分野で周知であるため、説明を省略する。例えば、厚さが０．５ｍｍのＡｌ板をシンチレータ支持基板６０１として有するシンチレータ基板６００ａを準備する。また、例えばセンサパネル４００ａのセンサパネル保護膜４０７としてＳｉＮを成膜する。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示されるように、準備したセンサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとを蒸着装置の回転ホルダ９０１に、回転中心から等距離に位置するように設置する。そして、ＣｓＩ（沃化セシウム）とＴｌＩ（沃化タリウム）を蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う。これにより、図４（ｂ）に示されるように、センサパネル４００ａの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ａが成長し、第１シンチレータ層５００ａが形成される。また同時に、図４（ｃ）に示されるように、シンチレータ基板６００ａのＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ａが成長し、第２シンチレータ層７００ａが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ａの厚さが５００μｍとなり、柱状結晶５０１ａの平均の柱径が５μｍとなるように真空蒸着を行う。センサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとが回転ホルダ９０１の回転中心から等距離に配置されている。そのため、第２シンチレータ層７００ａの厚さも５００μｍとなり、柱状結晶７０１ａの平均の柱径も５μｍとなる。このようにして、上述のセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとが準備されうる。
【００３４】
この準備工程の実施例では、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの合計の厚さを有する単体のシンチレータ層を形成する場合と比較して蒸着時間が短くなる。そのため、スプラッシュの成長を小さく抑えることができるとともに、工数の削減とコストダウンを達成できる。
【００３５】
センサパネル４００ａの代わりにセンサパネル４００ｃを用いて上述の真空蒸着を行うことによって、センサ装置２００ｃを準備できる。センサパネル４００ｃは、センサパネル保護膜４０７の上にポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの有機保護層４０８を形成することで準備されうる。また、シンチレータ基板６００ａの代わりにシンチレータ基板６００ｃを用いて上述の真空蒸着を行うことによって、シンチレータパネル３００ｃを準備できる。シンチレータ基板６００ｃは、例えばシンチレータ支持基板６０１の上にポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの保護層６０２を形成することで準備されうる。
【００３６】
＜準備工程の第２実施例＞
まず、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｆとを準備する。シンチレータ基板６００ｆは、例えば厚さ１ｍｍのアモルファスカーボン板をシンチレータ支持基板６０１として用い、Ａｌを蒸着して厚さ１０μｍの反射層６０３を形成し、ポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの保護層６０２を形成することで準備できる。そして、第１実施例と同様にして第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとを形成する。その後、センサパネル４００ｃおよび第１シンチレータ層５００ａに例えばマイラー８５０（帝人デュポン製）を熱圧着して厚さ１５μｍの保護膜２０１を形成する。これにより、センサ装置２００ｇを準備できる。また、シンチレータ基板６００ｆおよび第２シンチレータ層７００ａに例えばマイラー８５０（帝人デュポン製）を熱圧着して厚さ１５μｍの保護膜３０１を形成する。これにより、シンチレータパネル３００ｇを準備できる。固定工程よりも前に第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａを保護膜２０１、３０１で覆うことによって、製造工程中の水分の浸入を軽減できる。
【００３７】
＜準備工程の第３実施例＞
まず、上述の例と同様にして、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｃとを準備する。次に、図５に示されるように、準備したセンサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｃとを蒸着装置の回転ホルダ９０１に設置する。この例では、センサパネル４００ｃの方がシンチレータ基板６００ｃよりも回転ホルダ９０１の回転中心の近くになるように配置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う。 これにより、センサパネル４００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ｅが成長し、第１シンチレータ層５００ｅが形成される。また同時に、シンチレータ基板６００ｃのＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ｅが成長し、第２シンチレータ層７００ｅが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ａの厚さが５５０μｍとなり、柱状結晶５０１ａの平均の柱径が５μｍとなるように真空蒸着を行う。センサパネル４００ｃの方がシンチレータ基板６００ｃよりも回転ホルダ９０１の回転中心の近くになるように設置されている。そのため、第２シンチレータ層７００ｅの厚さは第１シンチレータ層５００ｅよりも厚く、例えば５５０μｍとなり、柱状結晶７０１ａの平均の柱径は５μｍとなる。このようにして、上述のセンサ装置２００ｅとシンチレータパネル３００ｅとが準備されうる。このように、回転中心からの距離を調整することで、形成されるシンチレータ層の厚さを調整でき、特性に応じたシンチレータ層の選別を行うことができる。
【００３８】
＜準備工程の第４実施例＞
まず、上述の例と同様にして、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｆとを準備する。次に、準備したセンサパネル４００ｃを蒸着装置の回転ホルダ９０１の中央に設置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う（第１蒸着工程）。これにより、センサパネル４００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ｈが成長し、第１シンチレータ層５００ｈが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ｈの厚さは５００μｍであり、柱状結晶５０１ｈの平均の柱径は３μｍである。そして、例えばポリパラキシリレンを蒸着して保護膜２０１を形成することによって、センサ装置２００ｈを準備できる。
【００３９】
次に、準備したシンチレータ基板６００ｃを蒸着装置の回転ホルダ９０１の中央に設置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．０５Ｐａに調整し、真空蒸着を行う（第２蒸着工程）。これにより、シンチレータ基板６００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ｈが成長し、第２シンチレータ層７００ｈが形成される。例えば、第２シンチレータ層７００ｈの厚さは５００μｍであり、柱状結晶７０１ｈの平均の柱径は７μｍである。そして、例えばポリパラキシリレンを蒸着して保護膜３０１を形成することによって、シンチレータパネル３００ｈを準備できる。この例では、異なる真空度で別々の蒸着工程を実行することによって、第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの平均の柱径と第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの平均の柱径とを異ならせることができる。この実施例では、第２蒸着工程における真空度（０．０５Ｐａ）の方が第１蒸着工程における真空度（１Ｐａ）よりも圧力が低いので、柱状結晶７０１ｈの平均の柱径（７μｍ）の方が柱状結晶５０１ｈの平均の柱径（３μｍ）よりも大きくなる。
【００４０】
＜固定工程の第１実施例＞
まず、図６（ａ）に示されるように、上述の準備工程で準備されたセンサ装置２００ａを枠部材９０２の凹部に入れる。この際、第１シンチレータ層５００ａがセンサパネル４００ａの上側に位置するように置く。枠部材９０２の凹部の面積はセンサ装置２００ａの絶縁性基板４０１よりも若干大きいものを用いる。次に、図６（ｂ）に示されるように、上述の準備工程で準備されたシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２の凹部に入れ、センサ装置２００ａに重ねる。この際、第２シンチレータ層７００ａがシンチレータ基板６００ａの下側に位置するように置く。ここで、シンチレータパネル３００ａのシンチレータ支持基板６０１の大きさは枠部材９０２の凹部の面積よりも若干小さいものを用いる。これにより、センサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを位置合わせすることができ、第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と第２シンチレータ層７００ａの成長終了面とが対向する位置に配置される。
【００４１】
次に、図６（ｃ）に示されるように、積層したセンサ装置２００ａおよびシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２から取り外す。そして、センサ装置２００ａに接続リード４０４、外部配線４０５および配線接続部４０６を取り付け、例えばエポキシ樹脂からなる封止部材８００でセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを固定することによって、放射線検出装置１００ａが形成される。
【００４２】
また、センサ装置２００ａおよびシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２の凹部に入れた後、図７に示されるように、プレス部９０３を用いてシンチレータパネル３００ａをセンサ装置２００ａに対して例えば１ＭＰａで加圧する。これにより、シンチレータパネル３００ａをセンサ装置２００ａに押し付ける。その後、上述のように封止部材８００を形成して、放射線検出装置１００ｂが形成される。
【００４３】
＜固定工程の第２実施例＞
まず、メッシュ構造を有する遮光層８０１を準備する。遮光層８０１は例えば以下の方法で形成できる。まず、図８（ａ）に示されるように、ＰｂやＦｅで形成されたメッシュ構造を有し、厚さは２０μｍから１００μｍであり、メッシュの幅が３０μｍから２００μｍである遮光材８０５を準備する。そして、図８（ｂ）に示されるように、ホットメルト樹脂や粘着剤である接着層８０６で遮光材８０５を挟み込み、真空ラミネータまたはヒートローラで熱圧着を行うことにより、図８（ｃ）のような遮光層８０１を形成できる。センサ装置２００ｃが入った枠部材９０２に、このようにして準備された遮光層８０１を入れた後、さらにシンチレータパネル３００ｃを入れることによって、放射線検出装置１００ｄが形成される。
【００４４】
＜固定工程の第３実施例＞
第２実施例と同様にして、図９に示されるように、センサ装置２００ｃ、接着層８０３およびシンチレータパネル３００ｃを積層した後に、ロールラミネータ９０４を用いてシンチレータ層５００ａ、７００ａと接着層８０３との間の気泡を除去しながら熱圧着を行う。接着層８０３として例えばＣＳ９６２１Ｔ（日東電工）を用いる。これにより、接着層８０３を介してセンサ装置２００ｃに対してシンチレータパネル３００ｃが固定される。
【００４５】
その後、上記の実施例と同様にして封止部材８００を形成することによって放射線検出装置１００ｄが形成される。また、センサ装置２００ｃ、接着層８０３およびシンチレータパネル３００ｃの周囲に厚さ１０μｍのポリ尿素膜を蒸着により形成する。その後、厚さ１００ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜を蒸着により成膜し、さらに厚さ２μｍのポリ尿素膜を蒸着により形成して保護膜８０４を形成する。これにより、放射線検出装置１００ｆが形成される。
【００４６】
＜放射線検出システムの構成例＞
図１０は本発明に係る放射線検出装置のＸ線診断システム（放射線検出システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、上述のいずれの放射線検出装置１００ａ〜１００ｆであってもよい放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線検出システムは、検出装置と、検出装置からの信号を処理する信号処理手段とを少なくとも有する。
【００４７】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線検出装置、その製造方法および放射線検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の光電変換素子が形成されたセンサパネル上に、放射線を電変換素子が検知可能な波長の光に変換するシンチレータを積層したデジタル放射線検出装置が商品化されている。シンチレータとして、ＣｓＩにＴｌをドープした材料のようなハロゲン化アルカリ系の材料や、ＧｄＯＳにＴｂをドープした材料からなるものが主流である。ハロゲン化アルカリ系のシンチレータ材料を用いて真空蒸着法を行うと、柱状結晶の集合体を含むシンチレータ層が形成される。しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、シンチレータ層５００ａは柱状結晶５０１ａの間に隙間５０２を有するので、シンチレータ層へ入射した放射線の一部はこの隙間５０２を通過し、光に変換されることなくセンサパネルに到達する。センサパネルは光に変換されていない放射線を検出できないので、放射線検出装置の量子検出効率（ＤＱＥ：detective quantum efficiency）が低下する。
【０００３】
特許文献１は、シンチレータ層による発光量を増やすために、Ｔｌの濃度分布が互いに異なる複数のシンチレータ層をセンサパネルの上に形成した放射線検出装置を提案する。特許文献２は、スプラッシュなどの異常成長部の成長を抑制するために、複数回に分けて複数のシンチレータ層を形成する技術を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５１７９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１４８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２は複数回に分けて複数のシンチレータ層を形成する技術を提案する。しかし、いずれの文献においても、すでに形成されたシンチレータ層に対して真空蒸着を行うことによって、新たなシンチレータ層を形成する。このように形成した場合に、先のシンチレータ層の結晶性（柱状結晶の配置）に従って後のシンチレータ層の柱状結晶が成長するので、先のシンチレータ層の柱状結晶間の隙間と後のシンチレータ層の柱状結晶間の隙間とが重なる。そのため、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を十分に低減できない。そこで、本発明は、放射線検出装置のシンチレータ層に含まれる柱状結晶間の隙間を通過して、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を低減する技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の第１側面は、第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、センサパネルと、前記センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層とが対向するように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに固定する固定工程とを有することを特徴とする製造方法を提供する。本発明の第２側面は、光を検出するセンサパネルと、前記センサパネルから成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第１シンチレータ層と、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板から成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第２シンチレータ層とを備え、前記第１シンチレータ層の面のうち前記センサパネルに接する面とは反対側の面と、前記第２シンチレータ層の面のうち前記シンチレータ基板に接する面とは反対側の面とが対向していることを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、放射線検出装置のシンチレータ層に含まれる柱状結晶間の隙間を通過して、光に変換されずにセンサパネルに到達する放射線の割合を低減する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の様々な実施形態の放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図２】本発明の様々な実施形態の放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図３】本発明の実施形態の２つのシンチレータ層の位置関係を説明する図。
【図４】本発明の１つの実施形態の準備工程を説明する図。
【図５】本発明の別の実施形態の準備工程を説明する図。
【図６】本発明の１つの実施形態の固定工程を説明する図。
【図７】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図８】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図９】本発明の別の実施形態の固定工程を説明する図。
【図１０】本発明の実施形態の放射線検出システムの構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の様々な実施形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図面を通じて同一の構成要素は同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。また、図面を通じて同様の構成要素は同一の参照符号に相異なるアルファベットを付加し、主に相違点を説明する。
【００１０】
＜放射線検出装置の第１構成例＞
図１および図２は本発明の様々な実施形態に係る放射線検出装置の構成例を説明する図である。図１（ａ）に示される放射線検出装置１００ａはセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを備えうる。センサ装置２００ａはセンサパネル４００ａと第１シンチレータ層５００ａとを備えうる。シンチレータパネル３００ａはシンチレータ基板６００ａと第２シンチレータ層７００ａとを備えうる。
【００１１】
センサパネル４００ａは第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光を検出する。センサパネル４００ａは光が入射した位置およびその光量を検出できればどのような構成であってもよく、例えば既存の任意のセンサパネルを採用しうる。以下にセンサパネル４００ａの構成例を説明する。センサパネル４００ａは、ガラス等からなる絶縁性基板４０１と、その上にアレイ状に配置された複数の画素で構成される画素アレイとを有しうる。各画素は光電変換素子４０２及びＴＦＴ（薄膜トランジスタ、不図示）を含みうる。光電変換素子４０２またはＴＦＴは導電パターン４０３に接続されている。光電変換素子４０２は第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光に応じて電荷を発生しうる。光電変換素子４０２はＭＩＳ型センサ、ＰＩＮ型センサ、ＴＦＴ型センサ、ＣＭＯＳ型センサ等でありうる。
【００１２】
センサパネル４００ａはさらに、光電変換素子４０２、導電パターン４０３およびＴＦＴを覆って保護するセンサパネル保護膜４０７を備えうる。センサパネル保護膜４０７の材料として、例えばＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の無機物を用いうる。放射線検出装置１００ａは、センサパネル４００ａの絶縁性基板４０１に配置されたボンディングパット等の接続リード４０４を有してもよく、接続リード４０４は導電パターン４０３に接続されている。放射線検出装置１００ａは、フレキシブル配線板等の外部配線４０５と半田や異方性導電接着フィルム（ＡＣＦ）等の配線接続部４０６とを有してもよい。接続リード４０４は配線接続部４０６を介して外部配線４０５と電気的に接続される。光電変換素子４０２により得られた信号は配線接続部４０６を介して外部へ出力される。
【００１３】
第１シンチレータ層５００ａはセンサパネル４００ａの画素アレイを覆う位置に配置され、入射された放射線をセンサパネル４００ａが検出可能な光に変換する。第１シンチレータ層５００ａは例えばＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ等のハロゲン化アルカリ系材料の柱状結晶５０１ａの集合体を含む。第１シンチレータ層５００ａの厚さ、すなわち柱状結晶５０１ａの高さは例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。本明細書において、第１シンチレータ層５００ａのうち、センサパネル４００ａに接する面を成長開始面とよび、その反対側の面（センサパネル４００ａから遠い方の面）を成長終了面とよぶ。
【００１４】
シンチレータ基板６００ａはシンチレータ支持基板６０１を備えうる。シンチレータ支持基板６０１の面積は典型的に画素アレイの面積よりも大きい。第２シンチレータ層７００ａはシンチレータ基板６００ａの一方の面上に配置され、入射された放射線をセンサパネル４００ａが検出可能な光に変換する。第２シンチレータ層７００ａは例えばＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ等のハロゲン化アルカリ系材料の柱状結晶７０１ａの集合体を含む。第２シンチレータ層７００ａの厚さ、すなわち柱状結晶７０１ａの高さは例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。第２シンチレータ層７００ａのうち、シンチレータ基板６００ａに接する面を成長開始面とよび、その反対側の面（シンチレータ基板６００ａから遠い方の面）を成長終了面とよぶ。
【００１５】
シンチレータ支持基板６０１は第２シンチレータ層７００ａを保持可能であるとともに、真空蒸着中の温度で変形しない材料で形成されうる。例えば、シンチレータ支持基板６０１の材料として金属を用いる場合に、放射線吸収の少ないアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを用いうる。これに替えて、シンチレータ支持基板６０１の材料として、耐熱性があり、かつ、放射線吸収の少ない炭素系樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリイミド樹脂等を用いてもよい。金属を材料として用いる場合に、シンチレータ支持基板６０１は反射層としても機能する。すなわち、シンチレータ支持基板６０１は第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａで変換して発せられた光のうち、センサパネル４００ａとは反対側に進行した光を反射してセンサパネル４００ａに導く。これにより、光利用効率を向上させることができる。また、反射層として機能するシンチレータ支持基板６０１は、放射線検出装置１００ａの外部からの光線を遮断できる。
【００１６】
センサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとは、第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と第２シンチレータ層７００ａの成長終了面とが対向するように重ね合わされ、封止部材８００により固定される。封止部材８００は絶縁性基板４０１の側面とシンチレータ支持基板６０１の側面とに全周的に接着され、放射線検出装置１００ａの外部から水分が第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａへ浸入するのを防止する。封止部材８００の材料として、例えばエポキシ系、アクリル系、シリコーン系、フッ素系の樹脂を用いうる。これらの樹脂の中でも防湿性の高いエポキシ系樹脂を使用することにより放射線検出装置１００ａの耐久性を向上できる。第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａのそれぞれは、センサパネル４００ａの画素アレイを覆う位置に配置されうる。このため、第２シンチレータ層７００ａの成長開始面および成長終了面の面積は典型的に画素アレイの面積以上である。また、第２シンチレータ層７００ａの成長終了面は第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と同程度の面積を有してもよい。
【００１７】
放射線検出装置１００ａは、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが積層した構造を有する。そのため、センサパネル４００ａの光電変換素子４０２には第１シンチレータ層５００ａまたは第２シンチレータ層７００ａによって放射線から変換された光が入射する。図３は第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ｂの構造を説明する図である。図３（ａ）は第１シンチレータ層５００ａの平面ＳＥＭ写真であり、図３（ｂ）は第１シンチレータ層の断面ＳＥＭ写真である。第２シンチレータ層７００ｂも同様の構造を有する。図３（ｃ）は第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの位置関係を説明する図であり、説明のために第２シンチレータ層７００ａの各柱状結晶を透過的に示し、その輪郭を点線で示す。図３（ａ）に示されるように、第１シンチレータ層５００ａを真空蒸着法により形成した場合に、不規則な形状・柱径を有する柱状結晶５０１ａの集合体が形成される。そのため、隣接する柱状結晶５０１ａの間には隙間５０２が生じ、この隙間５０２へ照射された放射線は光に変換されることなくセンサパネル４００ａに到達してしまい、センサパネル４００ａが検出できない。このように、第１シンチレータ層５００ａだけでは放射線から光への変換効率が十分に得られない。これに対して、放射線検出装置１００ａでは、別々の基板に対して蒸着された第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが積層された構造を有する。そのため、第１シンチレータ層５００ａにおける柱状結晶５０１ａの配置と第２シンチレータ層７００ａにおける柱状結晶７０１ａの配置とは互いに無相関となる。その結果、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶間の隙間と第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶間の隙間とは、互いにずれて配置されうる。例えば、図３（ｃ）に示されるように、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶５０１ａの隙間５０２に重なるように第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶７０１ａが配置されうる。これにより、シンチレータにより光に変換されることなくセンサパネル４００ａに到達する放射線の割合を低減でき、放射線検出装置１００ａによる放射線の量子検出効率（ＤＱＥ：detective quantum efficiency）が向上する。
【００１８】
放射線検出装置１００ａでは、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが同程度の厚さを有するが、後述するようにこれらの厚さは異なっていてもよい。また、放射線検出装置１００ａでは、第１シンチレータ層５００ａの柱状結晶５０１ａと第２シンチレータ層７００ａの柱状結晶７０１ａとが同程度の柱径（例えば平均して５μｍ）を有する。言い換えると、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとが単位面積あたり同程度の本数の柱状結晶を有する。しかし、後述するようにこれらの柱径・本数は異なっていてもよい。放射線検出装置１００ｅでは第２シンチレータ層７００ａがセンサパネル４００ａの画素アレイ全体を覆う例を示したが、画素アレイの一部のみを覆う構成であってもよく、その部分においては放射線のＤＱＥを向上できる。
【００１９】
＜放射線検出装置の第２構成例＞
図１（ｂ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｂの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｂは前述のセンサ装置２００ａ、シンチレータパネル３００ａおよび封止部材８００を備えうる。真空蒸着法により形成された柱状結晶５０１ａ、７０１ａの先端は、図３（ｂ）に示されるように先細り形状を有しうる。そこで、放射線検出装置１００ｂでは、柱状結晶５０１ａの先端が互いに隣接する柱状結晶７０１ａの間に入り込み、柱状結晶７０１ａの先端が互いに隣接する柱状結晶５０１ａの間に入り込むように、シンチレータパネル３００ａがセンサ装置２００ａに固定される。このように構成することによって、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間の距離を低減でき、これらのシンチレータ層の間で発生する散乱光の量を低減できる。
【００２０】
これにかえて、真空蒸着終了後の柱状結晶５０１ａ、７０１ａの先端を研磨等により平坦化することのよって、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間の距離を低減してもよい。
【００２１】
＜放射線検出装置の第３構成例＞
図１（ｃ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｃの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｃはセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび封止部材８００に加えて、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間に遮光層８０１を備えうる。遮光層８０１は放射線入射方向に沿って開口が配されたメッシュ構造を有しうる。メッシュ構造を有する遮光層８０１により、放射線検出装置１００ｃでは、両シンチレータ層間の光学的なクロストークや斜入射放射線が低減される。遮光層８０１の材料として、光および放射線を遮蔽するＰｂやＦｅ等を用いうる。また、遮光層８０１の厚さは例えば２０μｍから１００μｍであり、メッシュの幅は例えば３０μｍから２００μｍである。遮光層８０１の大きさはセンサパネル４００ａの画素アレイを覆うことができる大きさでありうる。
【００２２】
センサ装置２００ｃはセンサパネル４００ｃと前述の第１シンチレータ層５００ａとを備えうる。センサパネル４００ｃは、センサパネル保護膜４０７と第１シンチレータ層５００ａとの間に有機保護層４０８を有する点でセンサパネル４００ａとは異なる。有機保護層４０８を設けることによって、センサパネル４００ｃの耐久性をさらに向上できる。有機保護層４０８の材料として、既存の様々な有機樹脂を用いうる。
【００２３】
シンチレータパネル３００ｃはシンチレータ基板６００ｃと前述の第２シンチレータ層７００ａとを備えうる。センサパネル４００ｃは、シンチレータ支持基板６０１と第２シンチレータ層７００ａとの間に保護層６０２を有する点でシンチレータ基板６００ａとは異なる。保護層６０２を設けることによって、シンチレータ支持基板６０１の第２シンチレータ層７００ａによる腐食を軽減でき、第２シンチレータ層７００ａとシンチレータ基板６００ｃとの間の密着性を向上できる。保護層６０２の材料として、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系やアクリル系樹脂やシリコーン系樹脂等の有機材料やＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、ＴｉＯ2等の無機材料を用いうる。保護層６０２および有機保護層４０８は本明細書で説明される放射線検出装置の実施形態の何れにも適用可能である。
【００２４】
＜放射線検出装置の第４構成例＞
図１（ｄ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｄの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｄは上述のセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび封止部材８００に加えて、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの間に接着層８０３を有する。接着層８０３は第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとを接着して固定するとともに、両シンチレータ層同士が衝突して破損することを抑制する耐衝撃性を向上する。接着層８０３の材料として、粘着材またはホットメルト樹脂を用いうる。粘着剤とは、常温で他の有機材料および無機材料に接着性を有するものである。ホットメルト樹脂とは、樹脂温度が上昇すると溶融して他の有機材料および無機材料に接着性を有し、樹脂温度が低下すると固化して接着性を有さないものである。粘着剤やホットメルト樹脂として既存の様々な材料を用いうる。
【００２５】
＜放射線検出装置の第５構成例＞
図２（ａ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｅの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｅはセンサ装置２００ｅ、シンチレータパネル３００ｅ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｅは上述のセンサパネル４００ｃと第１シンチレータ層５００ｅとを備えうる。シンチレータパネル３００ｅは上述のシンチレータ基板６００ｃと第２シンチレータ層７００ｅとを備えうる。第１シンチレータ層５００ｅおよび第２シンチレータ層７００ｅは上述の実施形態と同様に柱状結晶の集合体を有するが、第１シンチレータ層５００ｅの厚さ（例えば、５５０μｍ）が第２シンチレータ層７００ｅの厚さ（例えば、４５０μｍ）よりも厚い点で異なる。
【００２６】
＜放射線検出装置の第６構成例＞
図２（ｂ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｆの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｆは上述のセンサ装置２００ｃ、シンチレータパネル３００ｃおよび接着層８０３に加えて、接着層８０３により固定されたセンサ装置２００ｃおよびシンチレータパネル３００ｃを全体的に包む保護膜８０４を備えうる。保護膜８０４により、放射線検出装置１００ｆの外部から第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａへ水分が浸入することを抑制でき、放射線検出装置１００ｅの耐湿性が向上する。保護膜８０４は有機保護膜と無機保護膜とのいずれであってもよいし、これらの積層構造であってもよい。有機保護膜として、蒸着により形成可能なポリパラキシリレンやポリ尿素、または熱圧着により形成可能なホットメルト樹脂等の熱圧着性樹脂を用いうる。無機保護膜として、蒸着により形成可能なＳＩＯ2やＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等を用いうる。保護膜８０４で包まれた放射線検出装置１００ｆの側面がさらに上述の封止部材８００で囲まれてもよい。
【００２７】
＜放射線検出装置の第７構成例＞
図２（ｃ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｇの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｇはセンサ装置２００ｇ、シンチレータパネル３００ｇ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｇは、上述のセンサパネル４００ｃと第１シンチレータ層５００ａとに加えて、第１シンチレータ層５００ａを覆う保護膜２０１を有する。保護膜２０１は図２（ｃ）に示されるようにセンサパネル４００ｃおよび第１シンチレータ層５００ａを全体的に覆ってもよいし、第１シンチレータ層５００ａのうち露出している部分を含む一部分のみを覆ってもよい。
【００２８】
シンチレータパネル３００ｇは、シンチレータ基板６００ｆと第２シンチレータ層７００ａとに加えて、第２シンチレータ層７００ａを覆う保護膜３０１を有する。シンチレータ基板６００ｆはシンチレータ支持基板６０１と保護層６０２との間に反射層６０３を有する点でシンチレータ基板６００ｃと異なる。反射層６０３の材料として、アルミニウム、金、銀等の金属材料を用いることができ、その中でも反射特性の高いアルミニウムや金を用いてもよい。保護膜３０１は図２（ｃ）に示されるようにシンチレータ基板６００ｆおよび第２シンチレータ層７００ａを全体的に覆ってもよいし、第２シンチレータ層７００ａのうち露出している部分を含む一部分のみを覆ってもよい。保護膜２０１、３０１はどちらも上述の保護膜８０４と同様の材料で形成されうる。特に、有機樹脂として、片面のみ接着性を持つポリエステル系樹脂のｃ−ＰＥＴ、ａ−ＰＥＴ共押しだし樹脂を用いてもよい。図２（ｃ）では第１シンチレータ層５０１ａ及び第２シンチレータ層７０１ａの両方をそれぞれ保護膜２０１及び保護膜３０１で覆う構成を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。いずれか一方のシンチレータ層のみを保護膜で覆う形態でもよいが、両方を覆う構成の方がシンチレータ層の耐湿保護をより向上できる。
【００２９】
＜放射線検出装置の第８構成例＞
図２（ｄ）を参照して本発明の別の実施形態に係る放射線検出装置１００ｈの構成例を説明する。放射線検出装置１００ｈはセンサ装置２００ｈ、シンチレータパネル３００ｈ、封止部材８００および接着層８０３を備えうる。センサ装置２００ｈは、第１シンチレータ層５００ｈを備える点でセンサ装置２００ｇとは異なる。シンチレータパネル３００ｈは、第２シンチレータ層７００ｈを備える点でシンチレータパネル３００ｇとは異なる。第１シンチレータ層５００ｈおよび第２シンチレータ層７００ｈはそれぞれ、上述の実施形態と同様に柱状結晶の集合体を有する。しかし、第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの平均の柱径（例えば、２μｍから８μｍで平均が約５μｍ）が第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの平均の柱径（例えば、４μｍから１０μｍで平均が約７μｍ）よりも小さい点で異なる。言い換えると、第１シンチレータ層５００ｈの単位面積あたりの柱状結晶５０１ｈの本数は第２シンチレータ層７００ｈの単位面積あたりの柱状結晶７０１ｈの本数よりも多い。
【００３０】
放射線入射側に近い方の第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの柱径を大きくすることで、入射した放射線を効率的に捉えることができる。言い換えると、第２シンチレータ層７００ｈの断面のうち、柱状結晶７０１ｈの占める割合を増やすことができる。また、センサパネル４００ｃに近い方の第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの柱径を小さくすることで、柱状結晶５０１ｈの柱径を光電変換素子４０２の面積に比べて十分に小さくすることができる。これにより、柱状結晶５０１ｈはファイバオプティクプレート（ＦＯＰ）として機能し、第１シンチレータ層５００ｈ及び第２シンチレータ層７００ｈで発生した光を光電変換素子４０２へ導光しうる。これにより、放射線検出装置１００ｈによる放射線の量子検出効率が一層向上する。
【００３１】
＜製造方法の概要＞
続いて、上述の放射線検出装置１００ａ〜１００ｈの製造方法を説明する。製造方法は主にセンサ装置およびシンチレータパネルを準備する準備工程と、シンチレータパネルをセンサ装置に固定する固定工程とを有する。前述のように、異なる基板に対して独立に２つのシンチレータ層を形成し、これらのシンチレータ層を積層することによって、放射線検出装置の放射線のＤＱＥが向上する。以下に準備工程の複数の実施例および固定工程の複数の実施例を説明する。特に言及しない限り、準備工程の実施例と固定工程の実施例との任意の組合せが可能である。接続リード４０４、外部配線４０５および配線接続部４０６の取り付けは既知の手法で任意の時点に行えばよいため、以下では説明を省略する。
【００３２】
＜準備工程の第１実施例＞
まず、センサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとを準備する。これらの製造方法は当該分野で周知であるため、説明を省略する。例えば、厚さが０．５ｍｍのＡｌ板をシンチレータ支持基板６０１として有するシンチレータ基板６００ａを準備する。また、例えばセンサパネル４００ａのセンサパネル保護膜４０７としてＳｉＮを成膜する。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示されるように、準備したセンサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとを蒸着装置の回転ホルダ９０１に、回転中心から等距離に位置するように設置する。そして、ＣｓＩ（沃化セシウム）とＴｌＩ（沃化タリウム）を蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う。これにより、図４（ｂ）に示されるように、センサパネル４００ａの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ａが成長し、第１シンチレータ層５００ａが形成される。また同時に、図４（ｃ）に示されるように、シンチレータ基板６００ａのＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ａが成長し、第２シンチレータ層７００ａが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ａの厚さが５００μｍとなり、柱状結晶５０１ａの平均の柱径が５μｍとなるように真空蒸着を行う。センサパネル４００ａとシンチレータ基板６００ａとが回転ホルダ９０１の回転中心から等距離に配置されている。そのため、第２シンチレータ層７００ａの厚さも５００μｍとなり、柱状結晶７０１ａの平均の柱径も５μｍとなる。このようにして、上述のセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとが準備されうる。
【００３４】
この準備工程の実施例では、第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとの合計の厚さを有する単体のシンチレータ層を形成する場合と比較して蒸着時間が短くなる。そのため、スプラッシュの成長を小さく抑えることができるとともに、工数の削減とコストダウンを達成できる。
【００３５】
センサパネル４００ａの代わりにセンサパネル４００ｃを用いて上述の真空蒸着を行うことによって、センサ装置２００ｃを準備できる。センサパネル４００ｃは、センサパネル保護膜４０７の上にポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの有機保護層４０８を形成することで準備されうる。また、シンチレータ基板６００ａの代わりにシンチレータ基板６００ｃを用いて上述の真空蒸着を行うことによって、シンチレータパネル３００ｃを準備できる。シンチレータ基板６００ｃは、例えばシンチレータ支持基板６０１の上にポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの保護層６０２を形成することで準備されうる。
【００３６】
＜準備工程の第２実施例＞
まず、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｆとを準備する。シンチレータ基板６００ｆは、例えば厚さ１ｍｍのアモルファスカーボン板をシンチレータ支持基板６０１として用い、Ａｌを蒸着して厚さ１０μｍの反射層６０３を形成し、ポリイミド樹脂を塗布して１０μｍの厚さの保護層６０２を形成することで準備できる。そして、第１実施例と同様にして第１シンチレータ層５００ａと第２シンチレータ層７００ａとを形成する。その後、センサパネル４００ｃおよび第１シンチレータ層５００ａに例えばマイラー８５０（帝人デュポン製）を熱圧着して厚さ１５μｍの保護膜２０１を形成する。これにより、センサ装置２００ｇを準備できる。また、シンチレータ基板６００ｆおよび第２シンチレータ層７００ａに例えばマイラー８５０（帝人デュポン製）を熱圧着して厚さ１５μｍの保護膜３０１を形成する。これにより、シンチレータパネル３００ｇを準備できる。固定工程よりも前に第１シンチレータ層５００ａおよび第２シンチレータ層７００ａを保護膜２０１、３０１で覆うことによって、製造工程中の水分の浸入を軽減できる。
【００３７】
＜準備工程の第３実施例＞
まず、上述の例と同様にして、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｃとを準備する。次に、図５に示されるように、準備したセンサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｃとを蒸着装置の回転ホルダ９０１に設置する。この例では、センサパネル４００ｃの方がシンチレータ基板６００ｃよりも回転ホルダ９０１の回転中心の近くになるように配置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う。 これにより、センサパネル４００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ｅが成長し、第１シンチレータ層５００ｅが形成される。また同時に、シンチレータ基板６００ｃのＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ｅが成長し、第２シンチレータ層７００ｅが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ａの厚さが５５０μｍとなり、柱状結晶５０１ａの平均の柱径が５μｍとなるように真空蒸着を行う。センサパネル４００ｃの方がシンチレータ基板６００ｃよりも回転ホルダ９０１の回転中心の近くになるように設置されている。そのため、第２シンチレータ層７００ｅの厚さは第１シンチレータ層５００ｅよりも厚く、例えば５５０μｍとなり、柱状結晶７０１ａの平均の柱径は５μｍとなる。このようにして、上述のセンサ装置２００ｅとシンチレータパネル３００ｅとが準備されうる。このように、回転中心からの距離を調整することで、形成されるシンチレータ層の厚さを調整でき、特性に応じたシンチレータ層の選別を行うことができる。
【００３８】
＜準備工程の第４実施例＞
まず、上述の例と同様にして、センサパネル４００ｃとシンチレータ基板６００ｆとを準備する。次に、準備したセンサパネル４００ｃを蒸着装置の回転ホルダ９０１の中央に設置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を１Ｐａに調整し、真空蒸着を行う（第１蒸着工程）。これにより、センサパネル４００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶５０１ｈが成長し、第１シンチレータ層５００ｈが形成される。例えば、第１シンチレータ層５００ｈの厚さは５００μｍであり、柱状結晶５０１ｈの平均の柱径は３μｍである。そして、例えばポリパラキシリレンを蒸着して保護膜２０１を形成することによって、センサ装置２００ｈを準備できる。
【００３９】
次に、準備したシンチレータ基板６００ｃを蒸着装置の回転ホルダ９０１の中央に設置する。そして、ＣｓＩとＴｌＩを蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、蒸着装置内を真空ポンプで排気しながらＡｒガスを導入して、真空度を０．０５Ｐａに調整し、真空蒸着を行う（第２蒸着工程）。これにより、シンチレータ基板６００ｃの上にＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶７０１ｈが成長し、第２シンチレータ層７００ｈが形成される。例えば、第２シンチレータ層７００ｈの厚さは５００μｍであり、柱状結晶７０１ｈの平均の柱径は７μｍである。そして、例えばポリパラキシリレンを蒸着して保護膜３０１を形成することによって、シンチレータパネル３００ｈを準備できる。この例では、異なる真空度で別々の蒸着工程を実行することによって、第１シンチレータ層５００ｈの柱状結晶５０１ｈの平均の柱径と第２シンチレータ層７００ｈの柱状結晶７０１ｈの平均の柱径とを異ならせることができる。この実施例では、第２蒸着工程における真空度（０．０５Ｐａ）の方が第１蒸着工程における真空度（１Ｐａ）よりも圧力が低いので、柱状結晶７０１ｈの平均の柱径（７μｍ）の方が柱状結晶５０１ｈの平均の柱径（３μｍ）よりも大きくなる。
【００４０】
＜固定工程の第１実施例＞
まず、図６（ａ）に示されるように、上述の準備工程で準備されたセンサ装置２００ａを枠部材９０２の凹部に入れる。この際、第１シンチレータ層５００ａがセンサパネル４００ａの上側に位置するように置く。枠部材９０２の凹部の面積はセンサ装置２００ａの絶縁性基板４０１よりも若干大きいものを用いる。次に、図６（ｂ）に示されるように、上述の準備工程で準備されたシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２の凹部に入れ、センサ装置２００ａに重ねる。この際、第２シンチレータ層７００ａがシンチレータ基板６００ａの下側に位置するように置く。ここで、シンチレータパネル３００ａのシンチレータ支持基板６０１の大きさは枠部材９０２の凹部の面積よりも若干小さいものを用いる。これにより、センサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを位置合わせすることができ、第１シンチレータ層５００ａの成長終了面と第２シンチレータ層７００ａの成長終了面とが対向する位置に配置される。
【００４１】
次に、図６（ｃ）に示されるように、積層したセンサ装置２００ａおよびシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２から取り外す。そして、センサ装置２００ａに接続リード４０４、外部配線４０５および配線接続部４０６を取り付け、例えばエポキシ樹脂からなる封止部材８００でセンサ装置２００ａとシンチレータパネル３００ａとを固定することによって、放射線検出装置１００ａが形成される。
【００４２】
また、センサ装置２００ａおよびシンチレータパネル３００ａを枠部材９０２の凹部に入れた後、図７に示されるように、プレス部９０３を用いてシンチレータパネル３００ａをセンサ装置２００ａに対して例えば１ＭＰａで加圧する。これにより、シンチレータパネル３００ａをセンサ装置２００ａに押し付ける。その後、上述のように封止部材８００を形成して、放射線検出装置１００ｂが形成される。
【００４３】
＜固定工程の第２実施例＞
まず、メッシュ構造を有する遮光層８０１を準備する。遮光層８０１は例えば以下の方法で形成できる。まず、図８（ａ）に示されるように、ＰｂやＦｅで形成されたメッシュ構造を有し、厚さは２０μｍから１００μｍであり、メッシュの幅が３０μｍから２００μｍである遮光材８０５を準備する。そして、図８（ｂ）に示されるように、ホットメルト樹脂や粘着剤である接着層８０６で遮光材８０５を挟み込み、真空ラミネータまたはヒートローラで熱圧着を行うことにより、図８（ｃ）のような遮光層８０１を形成できる。センサ装置２００ｃが入った枠部材９０２に、このようにして準備された遮光層８０１を入れた後、さらにシンチレータパネル３００ｃを入れることによって、放射線検出装置１００ｄが形成される。
【００４４】
＜固定工程の第３実施例＞
第２実施例と同様にして、図９に示されるように、センサ装置２００ｃ、接着層８０３およびシンチレータパネル３００ｃを積層した後に、ロールラミネータ９０４を用いてシンチレータ層５００ａ、７００ａと接着層８０３との間の気泡を除去しながら熱圧着を行う。接着層８０３として例えばＣＳ９６２１Ｔ（日東電工）を用いる。これにより、接着層８０３を介してセンサ装置２００ｃに対してシンチレータパネル３００ｃが固定される。
【００４５】
その後、上記の実施例と同様にして封止部材８００を形成することによって放射線検出装置１００ｄが形成される。また、センサ装置２００ｃ、接着層８０３およびシンチレータパネル３００ｃの周囲に厚さ１０μｍのポリ尿素膜を蒸着により形成する。その後、厚さ１００ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜を蒸着により成膜し、さらに厚さ２μｍのポリ尿素膜を蒸着により形成して保護膜８０４を形成する。これにより、放射線検出装置１００ｆが形成される。
【００４６】
＜放射線検出システムの構成例＞
図１０は本発明に係る放射線検出装置のＸ線診断システム（放射線検出システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、上述のいずれの放射線検出装置１００ａ〜１００ｆであってもよい放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線検出システムは、検出装置と、検出装置からの信号を処理する信号処理手段とを少なくとも有する。
【００４７】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、
センサパネルと、前記センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、
前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層とが対向するように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに固定する固定工程と
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記準備工程は、
真空蒸着により前記センサパネルに前記第１シンチレータ層を形成する第１蒸着工程と、
真空蒸着により前記シンチレータ基板に前記第２シンチレータ層を形成する第２蒸着工程と
を含み、
前記第２蒸着工程における真空蒸着で用いられる真空度は前記第１蒸着工程における真空蒸着で用いられる真空度よりも圧力が低い
ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記準備工程は、回転ホルダに前記センサパネル及び前記シンチレータ基板を設置して同時に真空蒸着を行うことによって前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層を形成する蒸着工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記センサパネルと前記シンチレータ基板とが前記回転ホルダの回転中心から等しい距離に設置されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記センサパネルが前記シンチレータ基板よりも前記回転ホルダの回転中心の近くに設置されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項６】
前記固定工程は、前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層との間に形成された接着層によって、前記センサ装置と前記シンチレータパネルとを貼り合わせる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記固定工程は、前記第２シンチレータ層の柱状結晶の先端が前記第１シンチレータの互いに隣接する柱状結晶の間に入り込むように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに押し付ける工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記準備工程は、前記固定工程の前に前記第２シンチレータ層を保護膜で覆う工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記準備工程は、前記固定工程の前に前記第１シンチレータ層を保護膜で覆う工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
光を検出するセンサパネルと、
前記センサパネルから成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第１シンチレータ層と、
シンチレータ基板と、
前記シンチレータ基板から成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第２シンチレータ層と
を備え、
前記第１シンチレータ層の面のうち前記センサパネルに接する面とは反対側の面と、前記第２シンチレータ層の面のうち前記シンチレータ基板に接する面とは反対側の面とが対向している
ことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１１】
前記第１シンチレータ層における単位面積あたりの柱状結晶の本数は、前記第２シンチレータ層における単位面積あたりの柱状結晶の本数よりも多いことを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線検出システム。
【請求項１】
第１シンチレータ層及び第２シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層が発光する光を検出するセンサパネルとを備える放射線検出装置の製造方法であって、
センサパネルと、前記センサパネルに形成された柱状結晶の集合体を含む第１シンチレータ層とを有するセンサ装置を準備するとともに、シンチレータ基板と、前記シンチレータ基板に形成された柱状結晶の集合体を含む第２シンチレータ層とを有するシンチレータパネルを準備する準備工程と、
前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層とが対向するように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに固定する固定工程と
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記準備工程は、
真空蒸着により前記センサパネルに前記第１シンチレータ層を形成する第１蒸着工程と、
真空蒸着により前記シンチレータ基板に前記第２シンチレータ層を形成する第２蒸着工程と
を含み、
前記第２蒸着工程における真空蒸着で用いられる真空度は前記第１蒸着工程における真空蒸着で用いられる真空度よりも圧力が低い
ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記準備工程は、回転ホルダに前記センサパネル及び前記シンチレータ基板を設置して同時に真空蒸着を行うことによって前記第１シンチレータ層及び前記第２シンチレータ層を形成する蒸着工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記センサパネルと前記シンチレータ基板とが前記回転ホルダの回転中心から等しい距離に設置されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記センサパネルが前記シンチレータ基板よりも前記回転ホルダの回転中心の近くに設置されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項６】
前記固定工程は、前記第１シンチレータ層と前記第２シンチレータ層との間に形成された接着層によって、前記センサ装置と前記シンチレータパネルとを貼り合わせる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記固定工程は、前記第２シンチレータ層の柱状結晶の先端が前記第１シンチレータの互いに隣接する柱状結晶の間に入り込むように、前記シンチレータパネルを前記センサパネルに押し付ける工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記準備工程は、前記固定工程の前に前記第２シンチレータ層を保護膜で覆う工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記準備工程は、前記固定工程の前に前記第１シンチレータ層を保護膜で覆う工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
光を検出するセンサパネルと、
前記センサパネルから成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第１シンチレータ層と、
シンチレータ基板と、
前記シンチレータ基板から成長した柱状結晶の集合体を含み、放射線を前記センサパネルが検出可能な光に変換する第２シンチレータ層と
を備え、
前記第１シンチレータ層の面のうち前記センサパネルに接する面とは反対側の面と、前記第２シンチレータ層の面のうち前記シンチレータ基板に接する面とは反対側の面とが対向している
ことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１１】
前記第１シンチレータ層における単位面積あたりの柱状結晶の本数は、前記第２シンチレータ層における単位面積あたりの柱状結晶の本数よりも多いことを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線検出システム。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２９３８４（Ｐ２０１３−２９３８４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４７６６（Ｐ２０１１−１６４７６６）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]