JP2012181108A - 放射線検出装置、シンチレータパネル、それらの製造方法、および放射線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線検出装置においてシンチレータの耐湿性を高めるとともにシンチレータとセンサーパネルとの間の距離を短縮するための技術を提供する。
【解決手段】センサーパネルとシンチレータパネルとを備える放射線検出装置が提供される。シンチレータパネルは、基板と、基板の上に配置されたシンチレータと、第１有機保護層及び無機保護層を有し、シンチレータを覆うシンチレータ保護膜とを備える。シンチレータ保護膜は、センサーパネルとシンチレータとの間に位置し、第１有機保護層は無機保護層よりもシンチレータ側に位置し、シンチレータのセンサーパネル側の表面は部分的に無機保護層に接している。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線検出装置、シンチレータパネル、それらの製造方法、および放射線検出システムに関する。

近年、光電変換素子を有するセンサーパネルの上に、Ｘ線を変換して光電変換素子が検知可能な波長の光を発光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実用化されている。シンチレータは高い潮解性を有するため、特許文献１ではシンチレータをホットメルト樹脂で覆うことによりシンチレータの耐湿性を高めている。また、シンチレータを有するシンチレータパネルと光電変換素子を有するセンサーパネルとを別々に準備し、それらを貼り合わせて放射線検出装置を製造する方法が一般的になってきている。このように放射線検出装置を製造する場合に、シンチレータとセンサーパネルとの間の距離が短いほど放射線検出装置の鮮鋭度は向上する。特許文献２では、シンチレータの表面を平坦化した後にシンチレータを保護膜で覆うことによって保護膜の厚さを薄くする。

特開２００６−７８４７１号公報 特開２００３−６６１９６号公報

上述のように、シンチレータパネルとセンサーパネルとが貼り合わされた放射線検出装置では、シンチレータの耐湿性を高めるとともに、シンチレータパネルとセンサーパネルとの間の距離を短くすることが望まれる。そこで、本発明は、放射線検出装置においてシンチレータの耐湿性を高めるとともにシンチレータとセンサーパネルとの間の距離を短縮するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、センサーパネルとシンチレータパネルとを備える放射線検出装置であって、前記シンチレータパネルは、基板と、前記基板の上に配置されたシンチレータと、第１有機保護層及び無機保護層を有し、前記シンチレータを覆うシンチレータ保護膜とを備え、前記シンチレータ保護膜は、前記センサーパネルと前記シンチレータとの間に位置し、前記第１有機保護層は前記無機保護層よりも前記シンチレータ側に位置し、前記シンチレータの前記センサーパネル側の表面は部分的に前記無機保護層に接していることを特徴とする放射線検出装置が提供される。

上記手段により、放射線検出装置においてシンチレータの耐湿性を高めるとともにシンチレータとセンサーパネルとの間の距離を短縮するための技術が提供される。

本発明の実施形態の放射線検出装置の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の例示の製造方法を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の製造方法を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の製造方法を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出装置の別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態のシンチレータパネルの別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態のシンチレータパネルの別の例示の構造を説明する図。 本発明の実施形態の放射線検出システムの例示の構造を説明する図。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を用いて詳細に説明する。まず、図１を用いて本発明の１つの実施形態に係る放射線検出装置１００の例示の構造について説明する。図１（ａ）は放射線検出装置１００の一部の模式断面図を示し、図１（ｂ）は放射線検出装置１００のシンチレータパネル１０９に注目した模式断面図である。

放射線検出装置１００はセンサーパネル１１３とシンチレータパネル１０９とを備えうる。センサーパネル１１３は、ガラス等からなる絶縁性基板１１２と、絶縁性基板１１２上に形成された画素アレイとを備えうる。画素アレイは、光電変換素子やＴＦＴなどの半導体部材１１０と、半導体部材１１０に接続された導電部材１１１とにより形成されうる。画素アレイには半導体部材１１０を含む画素がマトリックス状に配置され、各画素の半導体部材１１０が導電部材１１１により接続されうる。

光電変換素子はシンチレータパネル１０９によって放射線から変換された光を電荷に変換しうる。光電変換素子は例えばアモルファスシリコン、ポリシリコンなどの材料を用いて形成されうる。光電変換素子は、例えばＭＩＳ型センサー、ＰＩＮ型センサー、ＴＦＴ型センサー等でありうる。また、光電変換素子は単結晶シリコン基板に形成されうるＣＣＤ型センサーやＣＭＯＳ型センサーでありうる。

導電部材１１１は、光電変換素子で光電変換された電荷を、ＴＦＴを介して読み出すための信号線、光電変換素子に電圧（Ｖｓ）を印加するためのバイアス線、およびＴＦＴを駆動するための駆動線を含みうる。光電変換素子で光電変換された電荷はＴＦＴによって読み出され、導電部材１１１および周辺回路（不図示）を介して外部の信号処理回路（不図示）に出力されうる。また行方向に配列されたＴＦＴのゲートは行ごとに駆動線に接続され、ＴＦＴ駆動回路（不図示）により行毎にＴＦＴが選択されうる。

シンチレータパネル１０９はシンチレータ基板１０７とシンチレータ保護膜１０８とを備えうる。シンチレータ基板１０７はシンチレータ支持基板１０２と、シンチレータ支持基板１０２の上に配置されたシンチレータ１０１とを備えうる。

シンチレータ１０１はハロゲン化アルカリを主成分とする材料を用いて形成されうる柱状結晶の集合体を有してもよい。柱状結晶はシンチレータ支持基板１０２から延びており、シンチレータ基板側の表面とは反対側（センサーパネル側）の表面となる柱状結晶の先端は先細りのテーパー形状を有しうる。テーパー形状を有することによってシンチレータ１０１の柱状結晶がシンチレータ保護膜１０８に入り込みやすくなる。シンチレータ１０１が柱状結晶の集合体を有する場合に、シンチレータ１０１は導光性を有し、高いシンチレータ特性を得ることができる。ハロゲン化アルカリを主成分とする材料として、例えばＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ、ＮａＩ：Ｔｌ、ＬｉＩ：Ｅｕ、およびＫＩ：Ｔｌ等を用いうる。

シンチレータ支持基板１０２はシンチレータ１０１を支持する。シンチレータ支持基板１０２は、シンチレータ１０１を形成するための真空蒸着中の温度で変形しない材料で形成されうる。シンチレータ支持基板１０２は、シンチレータ１０１で変換して発せられた光のうち、センサーパネル１１３とは反対側に進行した光を反射してセンサーパネル１１３に導く反射層として機能してもよい。反射層として機能することにより放射線検出装置１００の光利用効率が向上しうる。反射層はまた、放射線検出装置１００の外部からの光線を遮蔽し、放射線検出装置１００において外部光線に起因するノイズが生じることを防止する機能を有する。シンチレータ支持基板１０２を反射層として機能させる場合に、シンチレータ支持基板１０２として耐熱性が高く且つ表面反射率の高い金属板を用いてもよい。シンチレータ支持基板１０２による放射線の吸収量が大きいと、被撮影者が被爆する線量の増加につながる恐れがある。そこで、シンチレータ支持基板１０２として金属板を用いる場合に、例えばＸ線吸収の少ないアルミニウムなどを用いうる。

シンチレータ支持基板１０２を反射層として機能させない場合に、シンチレータ支持基板１０２として耐熱性が高く且つＸ線吸収の少ない炭素系樹脂やＰＰＳ樹脂系等の基板を用いてもよい。この場合に、図２に示されるシンチレータパネル２００のように、シンチレータ支持基板１０２の上に金属箔または金属薄膜等の反射層１２０を別途配置してもよい。図２は図１（ｂ）に示したシンチレータパネル１０９の変形例を説明する図であり、両図で共通する要素は同一の参照部号を付して説明を省略する。シンチレータパネル２００の反射層１２０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、特に反射特性の高いアルミニウム、金を用いてもよい。

シンチレータ基板１０７は、シンチレータ支持基板１０２とシンチレータ１０１との間に支持基板保護層１０３をさらに備えうる。この場合に、シンチレータ支持基板１０２と支持基板保護層１０３とが一体となってシンチレータ１０１を支持する。支持基板保護層１０３を備えることで、シンチレータ１０１との接触によるシンチレータ支持基板１０２の腐食を軽減でき、且つシンチレータ支持基板１０２に対するシンチレータ１０１の密着力を向上できる。また、支持基板保護層１０３を備えることで、シンチレータ支持基板１０２からシンチレータ１０１への反射を調整することもできる。支持基板保護層１０３はシンチレータ支持基板１０２によって反射される光の吸収が少ない材料で形成されうる。支持基板保護層１０３を有機材料で形成する場合に、耐熱性が高く且つ光透過率も高いポリイミド系樹脂やアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂を有機材料として用いうる。支持基板保護層１０３を無機材料で形成する場合に、耐熱性が高く且つ光透過率も高いＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の酸化物やＳｉＮ等の窒化物を無機材料として用いうる。

シンチレータ１０１の材料がハロゲン化アルカリ系材料である場合に、シンチレータ１０１は潮解性を有する。そこで、シンチレータ１０１の一部又は全部をシンチレータ保護膜１０８で覆うことにより、耐久性の高いシンチレータパネル１０９を製造することができる。図１の例では、シンチレータ１０１のうち支持基板保護層１０３に接していない面、すなわちシンチレータ１０１の側面と上面とがシンチレータ保護膜１０８で覆われる。シンチレータ保護膜１０８はさらに、支持基板保護層１０３のうちシンチレータ１０１により覆われていない部分を覆う。

シンチレータ保護膜１０８は有機保護層１０４、無機保護層１０５、および有機保護層１０６との三層構造を有する。以下の説明において、無機保護層１０５よりもシンチレータ１０１側（シンチレータ側）に位置する第１有機保護層を有機保護層１０４で表す。また、無機保護層１０５よりもセンサーパネル１１３側（センサーパネル側）に位置する第２有機保護層を有機保護層１０６で表す。シンチレータ保護膜１０８が無機保護層１０５を有することによって、有機保護層１０４へ入り込んだシンチレータ１０１は、無機保護層１０５に到達して停止する。すなわち、無機保護層１０５は熱圧着時における位置決め機能を有しうる。その結果、シンチレータ１０１は部分的に有機保護層１０４を貫通して無機保護層１０５に接した状態となる。具体的には、シンチレータ１０１を形成する柱状結晶のうちシンチレータ支持基板１０２とは反対側の先端が有機保護層１０４を貫通して無機保護層１０５に接した状態となる。

本実施形態に係るシンチレータ保護膜１０８はシンチレータ１０１に対して外気からの水分の侵入を防止する機能を有しうる。シンチレータ保護膜１０８はまた、半導体部材１１０や導電部材１１１をシンチレータ１０１による腐食や破損から保護する防湿機能を有しうる。シンチレータ保護膜１０８はまた、センサーパネル１１３とシンチレータパネル１０９とを接着する機能を有しうる。また、シンチレータ保護膜１０８はシンチレータ１０１からの光を画素アレイへ透過しうる。

シンチレータ保護膜１０８はシンチレータ１０１とセンサーパネル１１３との間に位置する。シンチレータ保護膜１０８の厚さが１０μｍ未満の場合に、シンチレータ１０１の表面の凹凸やスプラッシュ欠陥を完全に被覆することができず、防湿機能が低下する恐れやセンサーパネル１１３を破壊するがある。一方、シンチレータ保護膜１０８の厚さが１００μｍを超えるとシンチレータ１０１で発生した光や反射層で反射された光がシンチレータ保護膜１０８内で散乱しやすくなる。その結果、放射線検出装置１００で得られる画像の鮮鋭度及びＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が低下する恐れがある。そこで、シンチレータ保護膜１０８のうちシンチレータ１０１の上部を覆う部分の厚さが１０μｍ以上１００以下μｍとなるようにシンチレータ保護膜１０８を形成しうる。

無機保護層１０５の無機材料として、高い硬度を有するＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ等を用いうる。有機保護層１０４および有機保護層１０６の有機材料として、例えば、熱圧着により成型が可能なポリイミド系、エポキシ系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等のホットメルト樹脂などを用いうる。その中でも、特に水分透過率の低い樹脂を用いうる。有機材料として、これらの樹脂材料を単独で用いてもよいし、何れか２種類以上の混合物を用いてもよい。有機保護層１０４に用いられる有機材料と有機保護層１０６に用いられる有機材料とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。シンチレータ１０１の柱状結晶間の隙間へ有機材料が入り込む量や、センサーパネル１１３の表面へ有機材料が入り込む量を調整するために、圧着温度や圧着圧力や粘度の異なる有機材料をそれぞれの有機保護層で使用してもよい。特に、センサーパネル１１３の耐熱性が問題になる場合には、常温（例えば５℃以上３５℃以下）において粘着性を有する粘着剤を有機保護層１０６として使用してもよい。

有機保護層１０４はシンチレータ１０１と接しているため、有機保護層１０４が極性溶媒、溶剤、または水を含む場合にシンチレータ１０１が潮解してしまい、シンチレータ１０１の性能が劣化する恐れがある。そのため、有機保護層１０４として極性溶媒、溶剤、および水を含まない材料を用いてもよい。また、有機保護層１０６は半導体部材１１０や導電部材１１１に接しているため、有機保護層１０６が導電性を有するとセンサーパネル１１３の動作を妨げる恐れがある。そのため、有機保護層１０６として導電性を有しない材料を用いてもよい。

ホットメルト樹脂とは、樹脂温度が上昇すると溶融して軟化し、樹脂温度が低下すると固化する性質を有する。ホットメルト樹脂は、軟化状態で他の有機材料および無機材料との接着性を有し、常温で固体状態となり接着性を有しない。また、ホットメルト樹脂は極性溶媒、溶剤、および水を含んでいないので、シンチレータ１０１に接触してもシンチレータ１０１を溶解しない。そこで、有機保護層１０４の材料としてホットメルト樹脂を用いてもよい。また、ホットメルト樹脂はアルミ等の金属やシリコーン等の半金属物質を腐食や溶解することがなく、且つ導電性を有しないため、有機保護層１０６の材料として用いられてもよい。ホットメルト樹脂は、熱可塑性樹脂を溶剤に溶かし溶媒塗布法によって形成された溶剤揮発硬化型の接着性樹脂とは異なる。ホットメルト樹脂は主成分であるベースポリマー（ベース材料）の種類によって分類さる。ベースポリマーとして、ポリイミド系、エポキシ系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等を用いうる。シンチレータ保護膜１０８はシンチレータ１０１を保護するために、高い防湿性を有していることが重要である。そのため、高い防湿性を有するポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂をシンチレータ保護膜１０８に用いてもよい。さらに、特に吸湿率が低く光透過率の高いポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂をシンチレータ保護膜１０８に用いてもよい。

ポリオレフィン系樹脂は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、およびアイオノマー樹脂のうちの少なくとも１種を主成分として含有しうる。エチレン酢酸ビニル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてヒロダイン７５４４（ヒロダイン工業製）を用いうる。エチレン−アクリル酸エステル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＯ−４１２１（倉敷紡績製）を用いうる。エチレン−メタクリル酸エステル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＷ−４２１０（倉敷紡績製）を用いうる。エチレン−アクリル酸エステル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＨ−２５００（倉敷紡績製）を用いうる。エチレン−アクリル酸共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＰ−２２００（倉敷紡績製）を用いうる。エチレン−アクリル酸エステル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＺ−２（倉敷紡績製）を用いうる。エチレン−アクリル酸エステル共重合体を主成分とするホットメルト樹脂としてＭ−５（倉敷紡績製）を用いうる。また、ポリイミド系樹脂として、ポリイミドーエポキシ樹脂共重合体を主成分とするホットメルト樹脂であるＬＮＡ−１００７（東レ製）やＬＮＡ−２０（東レ製）等を用いうる。後述する実施例で説明するように、シンチレータ保護膜１０８の任意の領域において、シンチレータ１０１が形成された領域を取り囲むように、シンチレータ保護膜１０８の表面をホットプレス処理によりヒートシール（加熱加圧接着）を行ってもよい。このような目的から、シンチレータ保護膜１０８として、温度が上昇すると溶融して被着体に接着し、樹脂温度が低下すると固化する性質を有するポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等のホットメルト樹脂を用いてもよい。ヒートシールの条件としては、ホットメルト樹脂の溶融開始温度よりも１０〜６０℃程高い温度で、数秒〜数分加熱することでホットメルト樹脂を溶融させ、１〜５０ｋｇ／ｃｍ²の範囲で加圧しうる。

放射線検出装置１００は、接続リード１１４、接続部１１５、および外部配線１１６をさらに備えうる。接続リード１１４は画素アレイと電気的に接続されたボンディングパット等でありうる。外部配線１１６は外部の回路等が放射線検出装置１００に接続するためのフレキシブル配線板等でありうる。接続部１１５は接続リード１１４と外部配線１１６とを電気的に接続するための半田や異方性導電接着フィルム（ＡＣＦ）等でありうる。

放射線検出装置１００は、センサーパネル１１３とシンチレータパネル１０９との接着部分を封止する封止部材１１７をさらに備えうる。封止部材１１７はセンサーパネル１１３とシンチレータパネル１０９との間から画素アレイへ外部光が侵入することを防止する機能を有しうる。封止部材１１７は、支持基板保護層１０３、有機保護層１０４、無機保護層１０５、および有機保護層１０６間の接着部分をさらに封止してもよい。この場合に、封止部材１１７はシンチレータ１０１への水分の侵入を防止する防湿機能を有しうる。封止部材１１７は防湿性が高く且つ水分透過性の低い材料であるエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂等を材料として用いてもよいが、それ以外のポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリイミド系の樹脂を用いてもよい。また、封止部材１１７は放射線検出装置１００の外部からの光を遮光するために透過率が１０％以下であってもよい。

続いて、図３を用いて放射線検出装置１００の例示の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、支持基板保護層１０３が表面に形成されたシンチレータ支持基板１０２の上に柱状結晶の集合体を有するシンチレータ１０１を真空蒸着法により形成して、シンチレータ基板１０７を形成する。例えばＣｓＩ：Ｔｌを有するシンチレータ１０１は、ＣｓＩ（沃化セシウム）とＴｌＩ（沃化タリウム）とを共蒸着することによって形成される。シンチレータ１０１の形成方法の具体例を以下に示す。シンチレータの原料を蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填するとともに、支持基板保護層１０３を形成したシンチレータ支持基板１０２を回転する支持体ホルダに設置する。続いて蒸着装置内を真空ポンプで排気し、Ａｒガスを導入して真空度を０．１Ｐａに調整し、蒸着を行う。

次に、図３（ｂ）に示されるように、シンチレータ１０１を覆うようにシンチレータ保護膜１０８をシンチレータ基板１０７に熱圧着してシンチレータパネル１０９を形成する。前述のように、シンチレータ保護膜１０８は、有機保護層１０４、無機保護層１０５、および有機保護層１０６の三層構造を有する。有機保護層１０４の厚さは例えば５μｍ以上５０μｍ以下であり、無機保護層１０５の厚さは例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、有機保護層１０６の厚さは例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。シンチレータ保護膜１０８の形成方法を以下に説明する。まず、有機樹脂フィルム等の有機保護層１０４の上にＣＶＤ法やスパッタリング法や真空蒸着法を用いて無機保護層１０５を形成する。具体的には、例えば厚さ３０μｍのオレフィン系ホットメルト樹脂である倉敷紡績製のＭ−５を有機保護層１０４として使用し、その上にスパッタリング法を用いて厚さ１００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃を無機保護層１０５として形成する。さらに、無機保護層１０５上に真空ラミネータを使用して上述の倉敷紡績製のＭ−５である有機保護層１０６を加熱１００℃、加圧０．５ＭＰａの条件で熱圧着することによりシンチレータ保護膜１０８を形成する。

次に、シンチレータ保護膜１０８でシンチレータ１０１を覆い、真空ラミネータ又はヒートローラを使用してシンチレータ保護膜１０８をシンチレータ基板１０７に熱圧着して接着する。これにより、無機保護層１０５とシンチレータ１０１とが接着される。この接着のために、例えば真空ラミネータを使用し、加熱１００℃、加圧０．５ＭＰａの条件で熱圧着を行う。この条件の下で、有機保護層１０４は軟化状態となり、シンチレータ１０１の柱状結晶の先端は有機保護層１０４へ入り込む。一方で、この条件の下では無機保護層１０５は軟化状態とならないため、有機保護層１０４へ入り込んだ柱状結晶の先端は無機保護層１０５に入り込むことはなく、無機保護層１０５に到達して停止する。

次に、図３（ｃ）に示されるように、シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３を有機保護層１０６によって接着する。これにより、無機保護層１０５とセンサーパネル１１３とが接着される。センサーパネル１１３は周知の方法によって準備すればよいため、その説明を省略する。シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３との貼り合わせは、例えば真空ラミネータを使用し、加熱１００℃、加圧０．５ＭＰａの条件下で熱圧着を行う。この条件の下で、有機保護層１０６は軟化状態となり、シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３とを接着する。これとともに、センサーパネル１１３の半導体部材１１０および導電部材１１１のうち露出した部分が有機保護層１０６へ入り込み、有機保護層１０６によって覆われる。すなわち、有機保護層１０６はセンサーパネル１１３の表面保護層として機能しうる。また、この条件下では無機保護層１０５が軟化状態となることはないため、半導体部材１１０および導電部材１１１が無機保護層１０５を貫通することはない。従って、半導体部材１１０および導電部材１１１とシンチレータ１０１との間に無機保護層１０５が存在することになり、シンチレータ１０１による半導体部材１１０および導電部材１１１の破損や腐食を防止できる。最後に、封止部材１１７を用いてセンサーパネル１１３とシンチレータパネル１０９との端部同士を接着して封止することによって、図１に示された放射線検出装置１００が形成される。

上述の例では有機保護層１０４および有機保護層１０６としてオレフィン系ホットメルト樹脂である厚さ３０μｍの倉敷紡績製のＭ−５を用いた。しかし、さらに保護層を薄くするために、厚さ７μｍのポリイミド系ホットメルト樹脂である東レ製のＬＮＡ−１００７を用いてもよい。これにより、シンチレータ１０１とセンサーパネル１１３との距離を一層近づけることができ、より高い鮮鋭度が得られる。ＬＮＡ−１００７を用いる場合には、加熱１２０℃、加圧０．５ＭＰａの条件で、上述の図２（ｂ）、図２（ｃ）で説明された熱圧着を行う。センサーパネル１１３の耐熱性が問題になる場合には、常温において粘着性を有する粘着剤を有機保護層１０６として使用することにより、常温でラミネータを用いて貼り合わせを行うことができ、生産性が向上しうる。

続いて、図４〜図１１を用いて放射線検出装置１００の各種変更例について説明する。図４〜図１１において図１と共通する要素については同一の参照符号を付して説明を省略する。また、放射線検出装置１００について上述した変形例は以下に説明する放射線検出装置に対しても同様に適用可能である。図４〜図６、図９に示される各放射線検出装置は図３を用いて説明された製造方法と同様の方法で製造されるため、異なる工程のみを説明する。

図４に示される放射線検出装置４００では半導体部材１１０および導電部材１１１が部分的に有機保護層１０６を貫通して無機保護層１０５に接している。無機保護層１０５に接しているのは半導体部材１１０および導電部材１１１の一部であってもよいし、全部であってもよい。放射線検出装置４００は、図３（ｃ）を用いて説明した工程において、シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３とを加熱１００℃、加圧１ＭＰａの条件で熱圧着することによって形成されうる。放射線検出装置４００は放射線検出装置１００よりもシンチレータ１０１とセンサーパネル１１３との距離を短くすることができる。

図５に示される放射線検出装置５００は、センサーパネル１１３の代わりにセンサーパネル１１８を有する。センサーパネル１１８は半導体部材１１０および導電部材１１１を覆うセンサーパネル保護膜１１９をさらに備えうる。これにより、センサーパネル１１８の耐久性が向上する。放射線検出装置５００では、センサーパネル保護膜１１９が有機保護層１０６と接している部分を有する。センサーパネル保護膜１１９は、例えばＳｉＮ、ＴｉＯ₂、ＬｉＦ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ等で形成されうる。センサーパネル保護膜１１９は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂等で形成されてもよい。センサーパネル１１８は、センサーパネル１１３の上にスパッタリング法によりＳｉＮを成膜することにより形成されうる。放射線検出装置４００は放射線検出装置１００よりも耐久性と信頼性とが優れる。

図６に示される放射線検出装置６００は放射線検出装置５００と同様であるが、センサーパネル保護膜１１９のうち半導体部材１１０および導電部材１１１を覆う部分が有機保護層１０６を貫通して無機保護層１０５に接している。無機保護層１０５に接している部分は半導体部材１１０および導電部材１１１を覆う部分の一部であってもよいし、全部であってもよい。放射線検出装置６００は、図３（ｃ）を用いて説明した工程において、シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３とを加熱１００℃、加圧１ＭＰａの条件下で熱圧着することによって形成されうる。放射線検出装置６００は放射線検出装置５００よりもシンチレータ１０１とセンサーパネル１１３との距離を短くすることができる。

続いて、図７を用いて放射線検出装置１００の別の製造方法について説明する。図３を用いて説明された製造方法とは異なり、この製造方法ではシンチレータ基板１０７に対してシンチレータ保護膜１０８の有機保護層１０６を有機保護層１０４および無機保護層１０５とは別の工程で形成する。まず、図７（ａ）に示されるように、シンチレータ基板１０７を形成する。この工程は図３（ａ）を用いて説明した工程と同様であるため説明を省略する。

次いで、図７（ｂ）に示されるように、有機保護層１０４および無機保護層１０５の二層構造を有するシンチレータ保護膜１２１を、シンチレータ１０１を覆うようにシンチレータ基板１０７上に熱圧着することによりシンチレータパネル１２２を形成する。まず、シンチレータ基板１０７に貼り合わせる前に、シンチレータ保護膜１２１を形成する。例えば、本製造方法では、有機保護層１０４として厚さ７μｍのポリイミド系ホットメルト樹脂である東レ製のＬＮＡ−１００７を用いうる。また、無機保護層１０５として厚さ１００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃を用いうる。有機保護層１０４の上にスパッタリング法を用いてＡｌ₂Ｏ₃の薄膜を形成することによって、シンチレータ保護膜１２１が形成されうる。

次に、シンチレータ保護膜１２１でシンチレータ１０１を覆い、シンチレータ保護膜１２１を熱圧着によってシンチレータ基板１０７に貼り合わせる。例えば、真空ラミネータを使用して、加熱１２０℃、加圧０．５ＭＰａの条件で熱圧着を行いうる。この条件では無機保護層１０５は熱融解しないため、三層構造のシンチレータ保護膜１０８をシンチレータ基板１０７に貼り付ける場合と比較して、シンチレータ保護膜１２１の外側（シンチレータ１０１とは反対側）の表面を平坦化しうる。その結果としてセンサーパネル１１３とシンチレータパネル１２２とを貼り合わせる際に要する温度と圧力を低く抑えることができる。また、図７の製造方法でも、この条件の下で、有機保護層１０４は軟化状態となり、シンチレータ１０１の柱状結晶の先端は有機保護層１０４を貫通して無機保護層１０５に到達する。一方で、この条件の下では無機保護層１０５は軟化状態とならないため、柱状結晶の先端は無機保護層１０５に入り込むことはなく、無機保護層１０５に接して停止する。上記の工程では二層構造のシンチレータ保護膜１０８をシンチレータ基板１０７に貼り付けたが、シンチレータ基板１０７に有機保護層１０４を形成した後に、ＣＶＤ法や真空蒸着法を用いて無機保護層１０５を形成してもよい。

続いて、図７（ｃ）に示されるように、シンチレータパネル１２２に対してシンチレータ保護膜１２１の上に有機保護層１０６を形成することによってシンチレータパネル１０９を形成する。シンチレータパネル１２２のシンチレータ保護膜１２１の外側の面は無機保護層１０５で覆われているため、センサーパネル１１３との接着性を有しない。そこで、シンチレータパネル１２２に有機保護層１０６を形成する。例えば、図７の製造方法では、有機保護層１０６として、厚さ３０μｍのオレフィン系ホットメルト樹脂である倉敷紡績のＭ−５を用いうる。真空ラミネータを使用して、加熱１００℃、加圧０．５ＭＰａの条件で熱圧着を行い、シンチレータパネル１２２に有機保護層１０６を貼り合わせる。続いて、シンチレータパネル１０９とセンサーパネル１１３とを、加熱９０℃、加圧０．４ＭＰａの条件で貼り合わせる。この条件での温度は、図３の製造方法の温度よりも低い。そのため、図７の製造方法はセンサーパネル１１３の耐熱性が低い場合に特に有効でありうる。以降の工程は図３を用いて説明された工程と同様のため説明を省略する。

続いて、図８を用いて放射線検出装置１００のさらに別の製造方法について説明する。図３を用いて説明された製造方法とは異なり、センサーパネル１１３、シンチレータ基板１０７、およびシンチレータ保護膜１０８を一括して熱圧着する。まず、支持基板保護層のうちシンチレータ１０１の周囲に封止部材１２４を配置する。封止部材１２４のうちシンチレータ基板１０７との接着面には例えばホットメルト樹脂である有機部材１２３が形成されている。そして、図８（ａ）に示されるように、シンチレータ１０１と封止部材１２４とを覆う位置にシンチレータ保護膜１０８を配置し、さらにその上にセンサーパネル１１３を配置する。その状態で、これらを真空ラミネータに投入し、加熱１００℃、加圧０．５ＭＰａの条件で熱圧着を行う。それにより、図８（ｂ）に示されるような放射線検出装置８００が形成されうる。図８の製造方法では、図３、図７の製造方法と比較して、短時間で放射線検出装置８００を製造することができ、高い生産性を有する。

図９に示される放射線検出装置９００は、シンチレータ保護膜１０８の代わりにシンチレータ保護膜１２５を有する。シンチレータ保護膜１２５はシンチレータ保護膜１０８の無機保護層１０５と有機保護層１０６との間にさらに無機層基台１２６を配置したものである。

シンチレータ保護膜１２５は以下のように製造しうる。まず、厚さ２μｍのＰＥＴ樹脂からなる無機層基台１２６の一方の面の上に無機保護層１０５として厚さ５０ｎｍのＳｉＯ₂膜を形成する。次いで、無機保護層１０５の上に厚さ７μｍのポリイミド−エポキシ樹脂からなる熱可塑性樹脂を塗布して有機保護層１０４を形成する。次いで、無機層基台１２６の他方の面に厚さ４μｍの粘着剤を塗布して有機保護層１０６を塗布を形成する。このように、ＰＥＴ樹脂を無機層基台１２６として使用することにより、無機層基台１２６がホットメルト樹脂や粘着剤の塗布用芯材を兼ねることができる。これにより、芯材を有さないシンチレータ保護膜１０８と比べてホットメルト樹脂や粘着剤を薄く塗布することができ、シンチレータ保護膜１２５の膜厚を薄くすることができる。本実施形態の例では、シンチレータ保護膜１２５の膜厚は１３μｍなる。

図３（ｂ）と同様に、このように形成したシンチレータ保護膜１２５でシンチレータ１０１を覆い、真空ラミネータを使用してシンチレータ保護膜１２５をシンチレータ基板１０７に熱圧着して接着する。これにより、シンチレータパネル１２７が形成される。そして、シンチレータパネル１２７とセンサーパネル１１８とをロールラミネータを使用して加圧し貼り合わせる。

続いて、図１０を用いて、より耐湿性の高いシンチレータパネルの製造方法について説明をする。上述の各実施形態におけるシンチレータパネルも十分な耐湿性を有しているが、本実施形態のシンチレータパネルはさらに高い耐湿性を有する。

まず図１（ｂ）に示されるシンチレータパネル１０９を用意する。このシンチレータパネル１０９の端部１００１（シンチレータ保護膜１０８と支持基板保護層１０３とが接する部分）を１７０℃に加熱した幅２ｍｍのヒートシールヘッド１００２を用いて１分間加圧してヒートシールを行う。それにより、図１０（ｃ）に示されるヒートシール部１００３を有するシンチレータパネルが形成される。ヒートシール部１００３により、ホットメルトからなる第一の有機保護層１０４が支持基板保護層１０３に対して圧着され、リークパスが狭くなり、より耐湿性の高いシンチレータパネルが得られる。図１０ではシンチレータパネル１０９を例として用いたが、上述の何れのシンチレータパネルの変形を用いてもよい。

また近年では、放射線検出装置の大型化や軽量化に伴い基板端部の狭額縁化が進んでいる。例えば、図１１（ａ）に示されるようにシンチレータ１０１の端部とシンチレータ支持基板１０２の端部とが近接している場合や図１１（ｂ）に示されるようにシンチレータ支持基板１０２の端部までシンチレータ１０１が蒸着される場合がある。この場合に、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示されるように、シンチレータ支持基板１０２の裏側までシンチレータ保護膜１０８を熱圧着し、この裏面の部分１１０１、１１０２においてヒートシールをおこなってもよい。また、図１１（ｃ）に示されるように、シンチレータ保護膜１０８でシンチレータ基板１０７を全体的に覆い、シンチレータ保護膜１０８が重なる部分１１０３で一方のシンチレータ保護膜１０８を他方のシンチレータ保護膜１０８に対してヒートシールしてもよい。

以上において説明された各放射線検出装置では、シンチレータ１０１を無機保護層１０５で覆うため、シンチレータ１０１の耐湿性が向上する。例えば、シンチレータパネル１０９では、ＣＲ環境下（２５℃、４０％）においてＭＴＦの劣化を３０日間で５％以下に抑制することができる。Ｎ２デシケータや真空デシケータ内でシンチレータパネル１０９を保管した場合にはさらにＭＴＦの劣化を抑制できる。また、シンチレータ保護膜１０８の熱圧着の際にシンチレータ保護膜１０８に入り込むシンチレータ１０１が無機保護層１０５によって停止されるため、シンチレータ１０１とセンサーパネル１１３との間の距離を短縮できる。また、センサーパネル１１３とシンチレータ１０１との接着に粘着剤を使用しないため、粘着剤を使用する場合と比較して工数の削減およびコストダウンを達成できる。特に、図１および図４の放射線検出装置ではシンチレータ保護膜１０８がセンサーパネル保護膜としても機能するため、センサーパネル１１３とシンチレータ１０１との間の距離を一層短縮することができるとともに、工数を削減することもできる。

＜その他の実施形態＞
図９は本発明に係る放射線用の検出装置の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、本発明の検出装置の上部に配置した検出装置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。

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。

Claims (13)

1. センサーパネルとシンチレータパネルとを備える放射線検出装置であって、
   前記シンチレータパネルは、
   基板と、
   前記基板の上に配置されたシンチレータと、
   第１有機保護層及び無機保護層を有し、前記シンチレータを覆うシンチレータ保護膜と
   を備え、
   前記シンチレータ保護膜は、前記センサーパネルと前記シンチレータとの間に位置し、
   前記第１有機保護層は前記無機保護層よりも前記シンチレータ側に位置し、
   前記シンチレータの前記センサーパネル側の表面は部分的に前記無機保護層に接している
   ことを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記シンチレータは柱状結晶の集合体を有し、前記柱状結晶の先端が前記第１有機保護層を貫通して前記無機保護層に接していることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記シンチレータ保護膜は第２有機保護層をさらに有し、
   前記第２有機保護層は前記無機保護層よりも前記センサーパネル側に位置し、
   前記第１有機保護層により前記無機保護層と前記シンチレータとが接着され、
   前記第２有機保護層により前記無機保護層と前記センサーパネルとが接着される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
4. 前記センサーパネルは、画素アレイを形成する半導体部材及び導電部材を有し、
   前記半導体部材の少なくとも一部と前記導電部材の少なくとも一部とは前記第２有機保護層に接している部分を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
5. 前記半導体部材の少なくとも一部と前記導電部材の少なくとも一部とは前記第２有機保護層を貫通して前記無機保護層に接している部分を有することを特徴とする請求項４に記載の放射線検出装置。
6. 前記センサーパネルは、画素アレイを形成する半導体部材及び導電部材と、前記半導体部材及び前記導電部材を覆うセンサーパネル保護膜とを有し、
   前記センサーパネル保護膜は前記第２有機保護層に接している部分を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
7. 前記センサーパネル保護膜のうち前記半導体部材及び前記導電部材を覆う部分は前記第２有機保護層を貫通して前記無機保護層に接している部分を有することを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
8. 前記第１有機保護層を軟化状態にするための温度と前記第２有機保護層を軟化状態にするための温度とはともに、前記無機保護層を軟化状態にするための温度よりも低いことを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の放射線検出装置。
9. 前記第１有機保護層及び前記第２有機保護層は有機樹脂フィルムであり、前記無機保護層は酸化物又は窒化物の膜であることを特徴とする請求項３乃至８の何れか１項に記載の放射線検出装置。
10. 基板と、
    前記基板の上に配置されたシンチレータと、
    有機保護層及び無機保護層を有し、前記シンチレータを覆うシンチレータ保護膜と
    を備え、
    前記有機保護層は前記無機保護層よりも前記シンチレータ側に位置し、
    前記シンチレータの前記基板側の表面とは反対側の表面は部分的に前記無機保護層に接している
    ことを特徴とするシンチレータパネル。
11. 請求項１乃至９の何れか１項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。
12. 基板の上にシンチレータを形成する形成工程と、
    有機保護層及び無機保護層を有するシンチレータ保護膜を準備する工程と、
    前記有機保護層が前記シンチレータに接するように前記シンチレータを前記シンチレータ保護膜で覆う被覆工程と、
    前記シンチレータ保護膜を前記シンチレータに対して熱圧着する接着工程と、
    前記シンチレータ保護膜で覆われた前記シンチレータとセンサーパネルとを貼り合わせる接着工程と
    を有し、
    前記接着工程において、前記有機保護層へ部分的に入り込んだ前記シンチレータの前記基板側の表面とは反対側の表面は前記無機保護層に到達して停止することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
13. 基板の上にシンチレータを形成する形成工程と、
    有機保護層及び無機保護層を有するシンチレータ保護膜を準備する工程と、
    前記有機保護層が前記シンチレータに接するように前記シンチレータを前記シンチレータ保護膜で覆う被覆工程と、
    前記シンチレータ保護膜を前記シンチレータに対して熱圧着する接着工程と
    を有し、
    前記接着工程において、前記有機保護層へ部分的に入り込んだ前記シンチレータの前記基板側の表面とは反対側の表面は前記無機保護層に到達して停止することを特徴とするシンチレータパネルの製造方法。

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