JP2008170314A - 放射線用シンチレータプレート及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線が蛍光体層に入射する際に、同時に放射線画像検出手段の各種部材で散乱された低エネルギ放射線が蛍光体層に入射して、正確な画像診断の検出が妨げられ、診断性能が損なわれるという課題を解決する。
【解決手段】基板２６と、基板２６に放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層２７と、基板２６の蛍光体層２７に接する面の反対側の面に接する金属層２５と、を有し、基板２６、蛍光体層２７、金属層２５の全体が耐湿性保護膜２４Ｂにより覆われている放射線用シンチレータプレート２００。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射線を受けて蛍光を発する放射線用シンチレータプレート、及びシンチレータプレートを有する放射線画像撮影装置に関する。

従来から、Ｘ線画像のような放射線画像撮影装置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−Ｘ線フィルムによる放射線画像撮影装置は、長い歴史の中で高感度化と高画質化が図られた結果、世界中の医療現場で用いられている。

近年では、フラットパネル型放射線ディテクタ（ＦＰＤ）等に代表されるデジタル方式の放射線画像検出手段も登場しており、放射線画像をデジタル情報として取得して自由に画像処理を行い、画像情報を直ちに電送することが可能となっている。

放射線画像検出手段は放射線を蛍光に変換する所謂「シンチレータプレート」を有している。シンチレータプレートは、被写体を通過した放射線を受けて、その放射線量に対応した強度で蛍光体層による蛍光を瞬時に発光するものであり、基板上に蛍光体層を形成した構成を有する。

特許文献１に記載の放射線画像撮影装置は、放射線を検出する平面型の放射線検出手段を覆う筐体の前面板と、放射線検出手段との間に特定の金属層を備えたものである。
特開２００３−１８５７５４号公報

上記の放射線画像検出手段のシンチレータプレートにおいて、放射線が蛍光体層に入射する際に、同時に放射線画像検出手段の各種部材で散乱された低エネルギ放射線が蛍光体層に入射して、正確な画像診断の検出が妨げられ、診断性能が損なわれるという課題がある。

特許文献１に記載の放射線画像撮影装置は、放射線散乱防止用の金属箔がシンチレータプレートではなく、筐体に付属していて、シンチレータプレート外に配置されている。このため、金属箔が湿度による水分によって腐食されるおそれがある。また、金属箔とシンチレータプレートとの距離が離れているから、放射線が散乱する。

上記の課題は、下記の本発明により達成される。

１． 基板と、前記基板の一方の面に設けられ、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、前記基板の前記蛍光体層に接する面の反対側の面に接する金属層と、を有し、前記基板、前記蛍光体層、前記金属層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。

２． 基板と、前記基板に接する金属層と、前記金属層の上に放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、を有し、前記基板、前記金属層、前記蛍光体層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。

３． 金属または合金から形成された金属基板と、前記金属基板に設けられ、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、を有し、前記金属基板、前記蛍光体層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。

４． 前記１乃至３の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレートを、光電変換手段に密接させて、筐体内に収容した放射線検出手段を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。

本発明のシンチレータプレートにより以下の効果が得られる。

１． 散乱防止用の金属層、金属基板がシンチレータプレートの保護膜の内部にあるから、金属層、金属基板が湿度等から保護され、腐食に対して強い効果が得られる。

２． 金属層、金属基板と蛍光体層との距離が近いから、蛍光体層に入射する直前で散乱Ｘ線をカットでき、散乱Ｘ線除去の効果が高い。

３． 蛍光体層に接する金属層、金属基板を柱状構造にした際には、金属層、金属基板が柱状構造になっていることを特徴としている。この場合、柱状構造に平行なＸ線（画像情報を含んでいる）を効率的に透過させることができ、かつ柱状方向に平行でない（画像情報を含ない）散乱線を効果的に遮断することができる。また、蛍光体層を形成するヨウ化セシウムが下地の柱状性を反映して成長するから、ヨウ化セシウム結晶の柱状性が向上し、画像の尖鋭性が向上する。

４． 蛍光体層である潮解性を有する物質、例えばヨウ化セシウム等は耐湿保護膜の内部に設けられているので、湿度による金属腐食が防止される。

５． 金属層、金属基板である散乱Ｘ線除去フィルタと蛍光体層との間に絶縁膜層を設け、蛍光体構成原子が金属層、金属基板に付着することで、電池反応を起こし、金属腐食の原因となることを防止することができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は該実施の形態に限定されるものではない
図１は、本発明の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の概略図である。

放射線画像撮影装置１は、本体１０、放射線検出手段２０、画像処理手段３０、画像表示手段４０を備えている。本体１０は、その内部に、放射線検出手段２０や各種機器を搭載するものであり、放射線室内の所定の位置に固定されている。

放射線画像撮影は、放射線源５０から照射され被写体６０、及び放射線検出手段２０の前面板２２を透過させた放射線を放射線検出手段２０で検出して行う。

図２は、図１の部分拡大断面図である。

放射線検出手段２０は、ハウジング２１の内部に、前面板２２、緩衝材２３、シンチレータプレート２００、及びフォトダイオードを形成したＴＦＴ基板からなる光電変換手段２８を備えている。

シンチレータプレート２００は、基板２６の面上に蛍光体層２７を備えるものであり、蛍光体層２７に放射線が照射されると、蛍光体層２７は入射した放射線のエネルギを吸収して、波長が３００μｍから８００μｍの電磁波、即ち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を発光する。

シンチレータプレート２００は、金属層２５、基板２６、蛍光体層２７、及びこれらの部材を包囲して密封する耐湿性保護膜（以下、保護膜と称す）２４Ａ、２４Ｂから構成されている。

本体１０は、その内部に搭載した各種機器を保護できるように剛性の高い材料、例えば炭素繊維強化ＡＢＳ樹脂で作製される。

放射線検出手段２０の前面板２２は、放射線透過率が高い材料で作製される。なお、この前面板２２の厚さは、０．３〜０．５ｍｍで、放射線透過性を確保しつつ、強度を維持する。放射線透過率が高く、且つ剛性の高い材料としては、アルミニウム合金、炭素繊維強化樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、これらの樹脂とアルミニウム合金との複合材などがある。

前面板２２は、緩衝材２３を介してシンチレータプレート２００を押圧して、シンチレータプレート２００を光電変換手段２８に密接させる。

シンチレータプレート２００の内部に配置された金属層２５は、原子番号２０以上の金属、または実効原子番号２０以上の合金から構成された金属、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ａｇ，Ｂａ，Ｔａ，Ｃｄ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｎの金属のうちの少なくとも１種から構成されている。これらの金属または合金は、低エネルギの放射線を吸収するものであるから、前記した散乱放射線を効率的に吸収して除去することができる。ここで、「実効原子番号」とは、合金を構成する各金属の原子番号をモル比に基づいて平均化したときの原子番号を意味する。例えば、Ｃｏ（原子番号２７）とＣｕ（原子番号２９）のモル比が１：１で構成された合金の場合、実効原子番号は２８となる。

金属層２５の厚さは、５μｍ以上、２００μｍ以下とする。金属層２５の厚さが５μｍ未満であると、前記した散乱放射線除去機能が充分みたされないので好ましくない。また、金属層２５の厚さが２００μｍを超えると、この金属層２５による放射線の吸収が大きすぎて放射線の利用効率が低下するので好ましくない。金属層２５は電解液法や圧延法により作製される。

保護膜２４Ａ、２４Ｂは、金属層２５、基板２６、蛍光体層２７を内包したのち接着されて袋状に形成される。保護膜２４Ａ、２４Ｂの水分透過率が１日当たり５０ｇ／ｍ²以下である。水分透過率が１日当たり５０ｇ／ｍ²以上であると、例えば蛍光体層２７がＣｓＩなどの潮解性物質であったとき、６０℃、湿度８０％の環境下で１６８時間置くと蛍光体の輝度が１０％低下し、製品としての信頼性が不満足になることがわかっているためである。

蛍光体層２７としては、Ｃｓ（セシウム）をベースとして結晶が形成されたものであり、例えばＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の他に、ＣｓＢｒやＣｓＣｌなどがあげられる。また、前記Ｃｓをベースとする蛍光体層２７を構成する複数の原料を任意の混合比率で用いて結晶体を形成し、この結晶体をベースとしてもよい。

［従来例］
図３は従来例の放射線検出手段２０の模式断面図である。

シンチレータプレート２００は、保護膜２４Ａ、基板２６、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順に構成されている。

図３には、保護膜２４Ａ，２４Ｂの中に金属層が形成されていないことが特徴である。

［第１の実施形態］
図４は本発明の第１の実施形態による放射線検出手段２０の模式断面図である。

層構成：保護層２４Ａ、金属層２５、基板２６、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順に形成されている。例えば、保護層２４Ａ、２４Ｂは合計５０μｍの厚さのＰＥＴ２０μｍ／アルミナ蒸着０．２μｍ／ポリプロピレン３０μｍ積層膜を用いる。金属層２５としては厚さ２０μｍのＣｕ膜を用い、基板２６としては１２５μｍ厚のポリイミド膜、蛍光体層としては６００μｍ厚のＴｌ（タリウム）を０．０３ｍｏｌ％ドープしたＣｓＩ結晶を蒸着法にて成膜した。

本実施形態においては、Ｘ線はまず、金属層２５に入射する。ここで、装置の他の部分で発生したノイズの元となる散乱Ｘ線は強度が弱いため吸収されてなくなる。特に本発明では、金属層２５と蛍光体層２７の距離が近いため、蛍光体層に入射する直前で散乱Ｘ線をカットでき、散乱Ｘ線除去の効果が高いという利点がある。

散乱Ｘ線による画像の劣化度の測定法にグレア成分（散乱によるコントラスト低下）の測定がある。鉛ディスク法（医用画像工学、岡部哲夫、瓜屋富三編、医歯薬出版株式会社発行ｐｐ．６６）を用いて本実施の形態のグレアを測定したところ４０ｍｍの鉛ディスクを用いた際のグレアは、金属層２５無しで０．１２％、金属層有りで０．０３％と明らかに散乱によるコントラスト低下が抑えられていることがわかった。

また、本実施の形態では散乱防止用の金属層２５がシンチレータプレートの保護膜２４の内部にあるから、金属層２５が湿度から保護され、銅の腐食が発生するという問題がない。

［第２の実施の形態］
図５（ａ）は本発明の第２の実施形態による放射線検出手段２０の模式断面図である。

層構成：保護層２４Ａ、基板２６、金属層２５、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順に形成されている。例えば、保護層２４Ａ、２４Ｂは合計５０μｍの厚さのＰＥＴ２０μｍ／アルミナ蒸着０．２μｍ／ポリプロピレン３０μｍ積層膜を用いる。基板２６としては１２５μｍ厚のポリイミド膜、金属層２５としてはＣｕ層０．３ｍｍを用い、蛍光体層２７としては６００μｍ厚のＴｌを０．０３ｍｏｌ％ドープしたＣｓＩ結晶を蒸着法にて成膜した。

本実施形態においても、Ｘ線は蛍光体層２７に入射する前に、金属層２５に入射する。ここで、装置の他の部分で発生したノイズの元となる散乱Ｘ線は強度が弱いため吸収されてなくなる。本実施の形態では、第１の実施の形態と比べても、金属層２５と蛍光体層２７の距離が近いため、蛍光体層に入射する直前で散乱Ｘ線をカットでき、散乱Ｘ線除去の効果が高いという利点がある。

また、金属層２５は蛍光体層２７より発した光を反射することが出来るので、第１の実施の形態では基板２６に吸収され無駄になっていた蛍光体層からの光が、光電変換手段２８に向けて反射され、より少ないＸ線量で明るい画像が得られるという利点がある。

［第３の実施の形態］
図５（ｂ）は本発明の第３の実施形態による放射線検出手段２０の模式断面図である。

層構成：保護層２４Ａ、基板２６、金属層２５、絶縁層膜２０１、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順に形成されている。例えば、保護層２４Ａ、２４Ｂは合計５０μｍの厚さのＰＥＴ２０μｍ／アルミナ蒸着０．２μｍ／ポリプロピレン３０μｍ積層膜を用いる。基板２６としては１２５μｍ厚のポリイミド膜、金属層２５としてはＣｕ層０．３ｍｍを用い、絶縁層膜２０１としては、ポリエステル１μｍを塗布法にて形成した。蛍光体層２７としては６００μｍ厚のＴｌを０．０３ｍｏｌ％ドープしたＣｓＩ結晶を蒸着法にて成膜した。

第３の実施の形態においては、金属層２５と蛍光体層２７が接しているため、ＣｓＩ蛍光体に含まれるハロゲン元素が、保護膜を通して進入してきた水分と反応し、金属層２５を腐食させるという心配があった。しかし、本実施の形態では金属層２５と蛍光体層２７の間を絶縁層膜２０１で分離することで蛍光体構成原子が金属層２５に付着することで、金属層２５との間で電池反応を起こし、金属腐食の原因となることを防止することができる。

［第４の実施の形態］
図６（ａ）は本発明の第４の実施形態による放射線検出手段２０の模式断面図である。

層構成：保護層２４Ａ、金属基板２９、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順から成っている。例えば、保護層２４Ａ、２４Ｂは合計５０μｍの厚さのＰＥＴ２０μｍ／アルミナ蒸着０．２μｍ／ポリプロピレン３０μｍ積層膜を用いる。金属基板２９としては例えばＣｕ層０．５ｍｍを用い、蛍光体層２７としては６００μｍ厚のＴｌを０．０３ｍｏｌ％ドープしたＣｓＩ結晶を蒸着法にて成膜した。

第４の実施の形態においては、第３の実施の形態と比べ、基板２６が不要であり、シンチレータプレートの構成を単純化でき、コストを安く押さえることが出来る。

［第５の実施の形態］
図６（ｂ）は本発明の第５の実施形態による放射線検出手段２０の模式断面図である。

層構成：保護層２４Ａ、金属基板２９、絶縁層膜２０２、蛍光体層２７、保護膜２４Ｂの順の順から成っている。例えば、保護層２４Ａ、２４Ｂは合計５０μｍの厚さのＰＥＴ２０μｍ／アルミナ蒸着０．２μｍ／ポリプロピレン３０μｍ積層膜を用いる。金属基板２９としては例えばＣｕ層０．５ｍｍを用い、絶縁層膜２０２としては、ポリエステル１μｍを塗布法にて形成した。蛍光体層２７としては６００μｍ厚のＴｌを０．０３ｍｏｌ％ドープしたＣｓＩ結晶を蒸着法にて成膜した。

第４の実施の形態においては、金属基板２９と蛍光体層２７が接しているため、ＣｓＩ蛍光体に含まれるハロゲン元素が、保護膜を通して進入してきた水分と反応し、金属基板２９を腐食させるという心配があった。しかし、本実施の形態では金属基板２９と蛍光体層２７の間を絶縁層膜２０２で分離することで蛍光体構成原子が金属基板２９に付着することを防ぐ。すなわち、蛍光体構成原子が金属基板２９との間で電池反応を起こし、金属腐食の原因となることを防止することができる。

以上の実施の形態に対し本発明では、金属層が、原子番号２０以上の金属、または実効原子番号２０以上の合金から構成された厚さ５μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴としている。これは、被写体６０及び、前面板２２を透過する際に散乱した低エネルギのＸ線（散乱線）を除去する機能を果たす金属層として必要な金属、膜厚である。金属基板として用いる場合は、画像情報を含む高いエネルギのＸ線も一部吸収してしまうが、シンチレータプレートの機械強度を高めるため、５００μｍ以下程度まで厚くすることも可能である。

また、本発明では、原子番号２０以上の金属としてＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ａｇ，Ｂａ，Ｔａ，Ｃｄ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｎの金属層ないしは金属基板を挙げている。これは、低エネルギのＸ線（散乱線）を除去する機能を果たすためである。

また、本発明では、金属層、金属基板が柱状構造になっていることを特徴としている。この場合、柱状構造に平行なＸ線（画像情報を含んでいる）を効率的に透過させることができ、かつ柱状方向に平行でない（画像情報を含ない）散乱線を効果的に遮断することができる。

また、本発明では、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、またはこれらの樹脂の発泡体、炭素繊維強化樹脂、アルミニウム等の基板２６を用いると、原子番号２０以上の金属層２５を０．３ｍｍ以下とした場合、金属層２５が変形しやすくなる。このため、シンチレータプレート２００をＸ線をほとんど吸収しない材料からなる基板２６で補強する必要がある。Ｘ線をほとんど吸収しない材料がアクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、またはこれらの樹脂の発泡体、炭素繊維強化樹脂、アルミニウム等の基板である。

本発明のの耐湿性保護膜の水分透過率が１日当たり５０ｇ／ｍ²以下の効果は以下の通りである。水分がシンチレータプレート内に進入すると水分が、金属層２５または金属基板２９と反応し、腐食が発生する。これを防ぐためにはモコン法により測定された耐湿性保護膜の水分透過率を１日当たり５０ｇ／ｍ²以下にする必要がある。

また、金属層または金属基板と蛍光体層の間に、絶縁膜層を設けることにより、ＣｓＩ蛍光体に含まれるハロゲン元素が、保護膜を通して進入してきた水分と反応し、金属層または金属基板を腐食させることを防ぐため、金属層または金属基板と蛍光体層の間に、絶縁膜層を設けるというものである。

本発明の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の概略図。 図１の部分拡大断面図。 従来の放射線検出手段の模式断面図。 本発明による第１の実施の形態の放射線検出手段の模式断面図。 本発明による第２、第３の実施の形態の放射線検出手段の模式断面図。 本発明による第４、第５の放射線検出手段の模式断面図。

符号の説明

１ 放射線画像撮影装置
１０ 本体
２０ 放射線検出手段
２１ ハウジング
２２ 前面板
２３ 緩衝材
２４Ａ 耐湿性保護膜（保護膜）
２４Ｂ 耐湿性保護膜（保護膜）
２５ 金属層
２６ 基板
２７ 蛍光体層
２８ 光電変換手段
２９ 金属基板
２００ シンチレータプレート
２０１、２０２ 絶縁層膜
３０ 画像処理手段
４０ 画像表示手段
５０ 放射線源
６０ 被写体

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板の一方の面に設けられ、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、
   前記基板の前記蛍光体層に接する面の反対側の面に接する金属層と、を有し、
   前記基板、前記蛍光体層、前記金属層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。
2. 基板と、
   前記基板に接する金属層と、
   前記金属層の上に放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、を有し、
   前記基板、前記金属層、前記蛍光体層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。
3. 金属または合金から形成された金属基板と、
   前記金属基板に設けられ、放射線が照射されることにより光を発する蛍光体層と、を有し、
   前記金属基板、前記蛍光体層の全体が耐湿性保護膜により覆われていることを特徴とする放射線用シンチレータプレート。
4. 前記金属層が、原子番号２０以上の金属、または実効原子番号２０以上の合金から構成された厚さ５μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線用シンチレータプレート。
5. 前記金属基板が、原子番号２０以上の金属、または実効原子番号２０以上の合金から構成された厚さ５μｍ以上、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の放射線用シンチレータプレート。
6. 前記金属層が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ａｇ，Ｂａ，Ｔａ，Ｃｄ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｎの金属のうちの少なくとも１種から構成されていることを特徴とする請求項１、２、４の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレート。
7. 前記金属基板が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ａｇ，Ｂａ，Ｔａ，Ｃｄ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｎのうちの少なくとも１種から構成されていることを特徴とする請求項３または５に記載の放射線用シンチレータプレート。
8. 前記金属層が柱状構造を有することを特徴とする請求項１、２、４、６の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレート。
9. 前記金属基板が柱状構造を有することを特徴とする請求項３、５、７の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレート。
10. 前記基板がアクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、またはこれらの樹脂の発泡体、炭素繊維強化樹脂、アルミニウムのうち、少なくとも１つの材料で構成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線用シンチレータプレート。
11. 前記耐湿性保護膜の水分透過率が１日当たり５０ｇ／ｍ²以下であることを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレート。
12. 前記金属層と前記蛍光体層との間に、絶縁膜層を設けたことを特徴とする請求項２に記載の放射線用シンチレータプレート。
13. 前記金属基板と前記蛍光体層との間に、絶縁膜層を設けたことを特徴とする請求項３に記載の放射線用シンチレータプレート。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線用シンチレータプレートを、光電変換手段に密接させて、筐体内に収容した放射線検出手段を有することを特徴とする放射線画像撮影装置。

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