JP2014009991A - 放射線画像検出装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感度を向上させるとともに、ゴーストを低下させる。
【解決手段】シンチレータは、タリウム賦活ヨウ化セシウムにより形成された複数の柱状結晶を有し、Ｘ線を可視光に変換して柱状結晶の先端部から射出する。光電変換パネルは、シンチレータから射出された可視光を検出して電荷を生成するアモルファスシリコンにより形成された複数のフォトダイオードを有する。シンチレータの最大発光強度をＩ_１、この最大発光強度が得られる波長をＷ_Ｐ、波長４００ｎｍにおける発光強度をＩ_２とした場合に、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１、及び５４０ｎｍ≦Ｗ_Ｐ≦５７０ｎｍを満たす。
【選択図】図６

Description

本発明は、放射線画像を検出する放射線画像検出装置及びその製造方法に関する。

近年、医療分野において、画像診断を行うために、放射線源から患者の撮影部位に向けて放射され、撮影部位を透過した放射線（例えば、Ｘ線）を検出して電荷に変換し、この電荷に基づいて撮影部位の放射線画像を表す画像データを生成する放射線検出装置が用いられている。この放射線検出装置には、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式のものと、放射線を一旦可視光に変換し、この可視光を電荷に変換する間接変換方式のものがある。

間接変換方式の放射線画像検出装置は、放射線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体層）と、可視光を検出して電荷に変換する光電変換パネルとを有する。シンチレータには、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリニウムオキサイドサルファ（ＧＯＳ）が用いられている。

ヨウ化セシウムは、ＧＯＳに比べて製造コストが高いものの、放射線から可視光への変換効率が高く、かつ柱状結晶構造を有し、光ガイド効果により画像データのＳＮ比が向上することから、特にハイエンド向けの放射線画像検出装置のシンチレータとして用いられている。ただし、ヨウ化セシウムのみでは発光効率が低いため、タリウム（Ｔｌ）等の賦活剤を添加し、タリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）とすることで発光効率の向上が図られている。

しかし、タリウム賦活ヨウ化セシウムでシンチレータを形成すると、発光効率が向上するが、タリウムの添加によってシンチレータの可視光の透過率が低下し、シンチレータが発光光を自己吸収してしまうという問題がある。このため、シンチレータの形成後、空気雰囲気下で加熱処理を行うことで、光透過率を向上させることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−４７５７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法で製造されたシンチレータを有する放射線画像検出装置は、シンチレータの光透過率の向上により感度が向上するが、一方、ゴーストと呼ばれる残像の発生が問題となる。特許文献１には、感度の向上とともに、ゴーストを低下させる方法についてはなんら記載されていない。

本発明は、感度を向上させるとともに、ゴーストを低下させることができる放射線画像検出装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、タリウム賦活ヨウ化セシウムにより形成され、放射線を可視光に変換して射出するシンチレータと、このシンチレータから射出された可視光を検出して電荷を生成するアモルファスシリコンにより形成された光電変換素子が複数配列された光電変換パネルと、を備え、シンチレータの最大発光強度をＩ_１、この最大発光強度が得られる波長をＷ_Ｐ、波長４００ｎｍにおける発光強度をＩ_２とした場合に、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１、及び５４０ｎｍ≦Ｗ_Ｐ≦５７０ｎｍを満たすことを特徴とする。

なお、シンチレータ中のセシウムに対するタリウムのモル比が０．００７以上であることが好ましい。この場合、シンチレータは、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを共蒸着することにより形成したものであることが好ましい。

また、シンチレータは、１５０℃以上の温度で熱処理が行われたものであることが好ましい。

また、光電変換パネルは、シンチレータより放射線の入射側に配置されていることが好ましい。

また、シンチレータは、複数の柱状結晶を有し、放射線を可視光に変換して柱状結晶の先端部から射出するものであり、光電変換パネルは、先端部に対向して配置されていることが好ましい。

また、シンチレータの表面を覆う表面保護膜を備え、柱状結晶の先端部は、表面保護膜を介して光電変換パネルに対向していることが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置の製造方法は、セシウムに対するタリウムのモル比が０．００７以上であるタリウム賦活ヨウ化セシウムを支持基板上に堆積させることにより、放射線を可視光に変換して射出するシンチレータを形成するシンチレータ形成工程と、１５０℃以上の温度でシンチレータに熱処理を行う熱処理工程と、可視光を検出して電荷を生成するアモルファスシリコンにより形成された光電変換素子が複数配列された光電変換パネルを、シンチレータに貼り付ける貼り付け工程と、を備えることを特徴とする。

なお、シンチレータ形成工程では、支持基板上に、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとの共蒸着を行うことが好ましい。

また、シンチレータの表面を覆う表面保護膜を形成する表面保護膜形成工程をさらに備え、貼り付け工程では、シンチレータを、表面保護膜を介して光電変換パネルに貼り付けることが好ましい。

また、表面保護膜形成工程は、熱処理工程の後に行うことが好ましい。

本発明の放射線画像検出装置によれば、シンチレータの最大発光強度をＩ_１、この最大発光強度が得られる波長をＷ_Ｐ、波長４００ｎｍにおける発光強度をＩ_２とした場合に、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１、及び５４０ｎｍ≦Ｗ_Ｐ≦５７０ｎｍを満たすことで、感度を向上させるとともに、ゴーストを低下させることができる。

Ｘ線画像検出装置の一部破断斜視図である。 Ｘ線画像検出装置の概略断面図である。 シンチレータの詳細な構成を示す概略断面図である。 光電変換パネルの素子部の構成を示す回路図である。 アモルファスシリコンの分光感度特性を示すグラフである。 シンチレータの発光スペクトルを示すグラフである。 実施例１〜３のシンチレータの発光スペクトルを示すグラフである。 比較例１〜３のシンチレータの発光スペクトルを示すグラフである。 比較例４〜６のシンチレータの発光スペクトルを示すグラフである。

図１において、Ｘ線画像検出装置１０は、フラットパネル検出器（ＦＰＤ）１１と、基台１２と、電気回路ユニット１３と、これらを収容する筐体１４とで構成されている。筐体１４は、天板１４ａと、扁平した箱形状の本体１４ｂとを有する。

天板１４ａは、本体１４ｂの上部に形成された開口部１４ｃを封止している。天板１４ａの上面は、Ｘ線発生器（図示せず）から射出され、被写体（患者）の撮影部位を透過したＸ線が照射される照射面である。このため、天板１４ａは、Ｘ線の透過性が高いカーボン等で形成されている。本体１４ｂはＡＢＳ樹脂等で形成されている。

Ｘ線画像検出装置１０は、従来のＸ線フィルムカセッテと同様に可搬性を有し、Ｘ線フィルムカセッテに代えて用いることが可能であり、電子カセッテと称される。

筐体１４内には、天板１４ａ側から順に、ＦＰＤ１１、基台１２が配置されている。基台１２は、筐体１４の本体１４ｂに固定されている。ＦＰＤ１１は、基台１２上に取り付けられている。電気回路ユニット１３は、筐体１４内の短手方向に沿った一端側に配置されている。電気回路ユニット１３は、マイクロコンピュータやバッテリ（いずれも図示せず）を収容している。

天板１４ａには、複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成された表示部１５が設けられている。表示部１５には、Ｘ線画像検出装置１０の動作モード（例えば「レディ状態」や「データ送信中」等）や電気回路ユニット１３内のバッテリの残容量等の動作状態が表示される。なお、表示部１５を、ＬＥＤ以外の発光素子や、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成してもよい。

図２において、ＦＰＤ１１は、シンチレータ２０と、光電変換パネル２１とを有している。シンチレータ２０は、支持基板２２上に、タリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を蒸着することにより形成されたものであり、柱状構造を有する。支持基板２２は、例えば、厚みが約３００μｍのアルミニウムで形成されている。支持基板２２のシンチレータ２０が形成される表面上には、基板保護膜２２ａが形成されている。基板保護膜２２ａは、例えば、厚みが約１０μｍのポリパラキシレンにより形成されている。このポリパラキシレンとして、より具体的には、パリレンＣ（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標）を用いる。

シンチレータ２０と支持基板２２との外部に露出した表面全体には、シンチレータ２０の防湿を図るように表面保護膜２３が形成されている。表面保護膜２３は、例えば、厚みが約２０μｍのポリパラキシレンにより形成されている。このポリパラキシレンとして、より具体的には、パリレンＣ（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標）を用いる。シンチレータ２０の屈折率は１．８１であり、基板保護膜２２ａ及び表面保護膜２３の屈折率は１．６４である。

光電変換パネル２１は、シンチレータ２０の天板１４ａ側に配置されており、光電変換パネル２１とシンチレータ２０とは、粘着層２４を介して貼り合わされている。粘着層２４は、可視光に対して透明な樹脂（例えば、アクリル樹脂）からなり、例えば、約３０μｍの厚みを有する。また、シンチレータ２０、支持基板２２、及び粘着層２４の側部は、端部封止材２５により覆われている。端部封止材２５は、紫外線硬化樹脂により形成されている。さらに、光電変換パネル２１は、接着層２６を介して天板１４ａに貼り付けられている。

基台１２は、本体１４ｂの底面に脚部１２ａで固定されている。基台１２のシンチレータ２０とは反対側の面には、光電変換パネル２１の駆動及び信号処理等を行う電子基板２７が取り付けられている。電子基板２７と光電変換パネル２１とは、フレキシブルケーブル２８を介して電気的に接続されている。

シンチレータ２０は、撮影部位を透過して天板１４ａに照射された後、天板１４ａ、接着層２６、光電変換パネル２１、粘着層２４、表面保護膜２３を透過して入射したＸ線を吸収して可視光を発生する。シンチレータ２０により発生された可視光は、表面保護膜２３及び粘着層２４を透過して光電変換パネル２１に入射する。光電変換パネル２１は、入射した可視光を電荷に変換し、この電荷に基づいて放射線画像を表す画像データを生成する。

図３において、シンチレータ２０は、非柱状結晶３０と柱状結晶３１とで構成されている。非柱状結晶３０は、粒子状であり、支持基板２２上の全体に渡って形成されている。柱状結晶３１は、非柱状結晶３０を基礎として、非柱状結晶３０上に結晶成長されたものである。柱状結晶３１は、非柱状結晶３０上に複数形成されており、それぞれは互いに空気層３２を介して離間している。柱状結晶３１の径は、その長手方向に沿ってほぼ均一（６μｍ程度）である。

Ｘ線は、光電変換パネル２１側からシンチレータ２０に入射するため、シンチレータ２０内での可視光の発生は、主に柱状結晶３１の光電変換パネル２１側で生じる。シンチレータ２０で発生した可視光は、柱状結晶３１の光ガイド効果によって柱状結晶３１内を光電変換パネル２１に向かって伝搬し、先端部３１ａから光電変換パネル２１に向けて射出される。先端部３１ａは、ほぼ円錐状であり、その頂部の角度が鋭角（例えば、４０°〜８０°）である。

柱状結晶３１で生じた可視光は、光ガイド効果によって支持基板２２側へも伝搬する。柱状結晶３１内を支持基板２２側に向かって伝搬した可視光は、非柱状結晶３０に到達し、非柱状結晶３０で大部分が反射されて光電変換パネル２１側に向かう。このため、シンチレータ２０で発生した可視光の損失が少ない。

光電変換パネル２１は、ガラス基板２１ａと、ガラス基板２１ａ上に形成された素子部２１ｂとから構成されている。ガラス基板２１ａは、光電変換パネル２１よりＸ線入射側に配置されており、例えば、７００μｍの厚みを有する。

図４において、素子部２１ｂは、複数の画素４０が２次元マトリクス状に配列することにより構成されている。各画素４０は、フォトダイオード（ＰＤ）４１、キャパシタ４２、及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３を有する。ＰＤ４１は、アモルファスシリコンにより形成された光電変換素子であり、シンチレータ２０から入射した可視光を吸収して電荷を生成する。キャパシタ４２は、ＰＤ４１が生成した電荷を蓄積する。ＴＦＴ４３は、キャパシタ４２に蓄積された電荷を各画素４０の外部に出力させるためのスイッチング素子である。

各画素４０は、ゲート配線４４とデータ配線４５とに接続されている。ゲート配線４４は、行方向に延在し、列方向に複数配列されている。データ配線４５は、列方向に延在し、ゲート配線４４と交わるように、行方向に複数配列されている。ゲート配線４４は、ＴＦＴ４３のゲート端子に接続されている。データ配線４５は、ＴＦＴ４３のドレイン端子に接続されている。

ゲート配線４４の一端は、ゲートドライバ４６に接続されている。データ配線４５の一端は、信号処理部４７に接続されている。ゲートドライバ４６及び信号処理部４７は、電子基板２７に設けられている。ゲートドライバ４６は、各ゲート配線４４に順にゲート駆動信号を与え、各ゲート配線４４に接続された画素４０のＴＦＴ４３をオンさせる。ＴＦＴ４３がオンすると、キャパシタ４２に蓄積された電荷がデータ配線４５に出力される。

信号処理部４７は、データ配線４５ごとに積分アンプ（図示せず）を有している。データ配線４５に出力された電荷は、積分アンプにより積分され電圧信号に変換される。また、信号処理部４７は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を有しており、各積分アンプにより生成された電圧信号をデジタル信号に変換し、画像データを生成する。

ＰＤ４１は、アモルファスシリコンによって形成されている。図５は、アモルファスシリコンの分光感度特性である。アモルファスシリコンの最大感度波長は、５４０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近である。

図６は、シンチレータ２０の発光スペクトルを示す。この発光スペクトルには、波長５５０ｎｍ付近にメインピークＰ_１が生じており、波長４００ｎｍ付近には、メインピークＰ_１より発光強度が小さいサブピークＰ_２が生じている。メインピークＰ_１は、ＰＤ４１の最大感度波長にほぼ対応している。サブピークＰ_２は、メインピークＰ_１の色成分（黄色）の補色（青紫）にほぼ対応している。

メインピークＰ_１の発光強度Ｉ_１は、サブピークＰ_２の発光強度Ｉ_２より大きい。本実施形態では、サブピークＰ_２の発光強度Ｉ_２とメインピークＰ_１の発光強度Ｉ_１は、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１の関係を満たす。ここで、発光強度Ｉ_１を発光スペクトル中の最大強度、発光強度Ｉ_２を波長４００ｎｍの発光強度としている。発光強度比Ｉ_２／Ｉ_１が０．１より小さい場合には、発光スペクトル中の黄色成分が、その補色の青紫成分に対して大きいため、シンチレータ２０の色がやや黄色くなり、光透過率が低下する。これに対して、発光強度比Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１では、シンチレータ２０の透明性が高く、光透過率がよい。

ＦＰＤ１１の感度は、アモルファスシリコンの分光感度特性と、シンチレータ２０の発光スペクトルとの積を積分した積分値で表される。本実施形態では、メインピークＰ_１の最大ピーク波長Ｗ_Ｐが、アモルファスシリコンで最大感度波長が得られる５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内であるため、ＦＰＤ１１の感度が向上する。また、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１であり、サブピークＰ_２の発光強度Ｉ_２が大きいことも、ＦＰＤ１１の感度の向上に起因している。

最大ピーク波長Ｗ_Ｐは、シンチレータ２０の製造時におけるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）の蒸着レート、蒸着時の支持基板２２の温度、添加されたタリウム（Ｔｌ）の量に依存する。蒸着レートが低く、タリウムの量が大きいほど、最大ピーク波長Ｗ_Ｐは長波長側にシフトする。最大ピーク波長Ｗ_Ｐを５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内とするには、例えば、セシウム（Ｃｓ）に対するタリウムのモル比（以下、「Ｔｌ／Ｃｓ比」という）を、０．００７（０．７ｍｏｌ％）以上、好ましくは０．０１（１ｍｏｌ％）とすればよい。

ヨウ化セシウムへのタリウムの添加は、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウム（ＴｌＩ）とを所定のモル比で混合したものを共蒸着により、基板上にタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）として堆積させることにより行われる。このとき、Ｔｌ／Ｃｓ比を０．００７以上とするように、ヨウ化タリウムの量を調整すればよい。ヨウ化タリウムは、共蒸着によって、セシウムとイオン交換して賦活されるが、これ以外に、ヨウ化タリウムの状態のままヨウ化セシウムの結晶格子中に残存するものがある。この残存したヨウ化タリウムは、ヨウ化セシウムの結晶中の欠陥（Ｃｓ欠陥やＩ欠陥）にトラップされる可能性のあるキャリアをトラップして無輻射失活（光を放出せずに失活）させるため、ゴースト（残像）を低減させる。すなわち、最大ピーク波長Ｗ_Ｐを長波長側にシフトさせると、タリウムが失活しやすい状態となり、ゴーストの低減性が向上する。

このように、Ｔｌ／Ｃｓ比を大きくすると、最大ピーク波長Ｗ_Ｐは長波長側にシフトするとともに、ゴーストが低減するが、サブピークＰ_２の発光強度Ｉ_２が低下し、シンチレータ２０の光透過性が低下してしまう。この発光強度Ｉ_２の低下を防止するために、上記方法でタリウム賦活ヨウ化セシウムを形成した後、高温でアニール処理（熱処理）を行う。例えば、窒素（Ｎ_２）の雰囲気下において、２００℃の温度で２時間のアニール処理を行う。これにより、発光強度Ｉ_２が大きくなり、感度とゴーストの低減性とを低下させずに、光透過性を向上させることができる。なお、アニール処理の雰囲気に酸素が含まれるとタリウム賦活ヨウ化セシウムを劣化させてしまうことから、タリウム賦活ヨウ化セシウムに対して不活性の窒素を雰囲気として用いている。

次に、ＦＰＤ１１の製造方法を説明する。まず、アルミニウム製の支持基板２２を用意し、支持基板２２上にポリパラキシレンを気相成膜法で成膜することにより、約１０μｍの厚みを有する基板保護膜２２ａを形成する。そして、基板保護膜２２ａが形成された支持基板２２を蒸着装置（図示せず）のチャンバー内に入れ、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを混合した材料で共蒸着を行い、基板保護膜２２ａ上に、厚みが約６５０μｍのタリウム賦活ヨウ化セシウムを堆積させる。このとき、タリウム賦活ヨウ化セシウムのＴｌ／Ｃｓ比が０．００７以上（好ましくは０．０１）となるように、ヨウ化タリウムの量を調整する。

この後、蒸着装置のチャンバーから、タリウム賦活ヨウ化セシウムが堆積された支持基板２２を取り出して、熱処理炉に入れる。熱処理炉内は、窒素雰囲気とし、２００℃の温度で２時間のアニール処理を行う。このアニール処理により、前述のようにタリウムの状態が最適化されるとともに、ヨウ化セシウム中に吸収されている水分が揮発する。以上により、上記発光スペクトルを有するシンチレータ２０が完成する。なお、アニール処理の温度は、１５０℃以上であることが好ましい。

次いで、シンチレータ２０が形成された支持基板２２を熱処理炉から取り出し、全体にポリパラキシレンを気相成膜法で成膜することにより、約２０μｍの厚みを有する表面保護膜２３を形成する。

そして、光電変換パネル２１の素子部２１ｂ側の表面に粘着層２４を形成し、この粘着層２４が表面保護膜２３を介して、シンチレータ２０の柱状結晶３１の先端部３１ａに対向するように、光電変換パネル２１とシンチレータ２０とを貼り付ける。最後に、シンチレータ２０、支持基板２２、及び粘着層２４の側部を覆うように、紫外線硬化樹脂を形成し、紫外線を照射して硬化させることにより、端部封止材２５を形成する。以上により、ＦＰＤ１１が完成する。

なお、アニール処理は、表面保護膜２３を形成した後に行うことも可能であるが、ヨウ化セシウムは、水分により潮解する性質を有するため、前述のように、表面保護膜２３を形成する前にアニール処理を行なって水分を揮発させたうえで、シンチレータ２０を表面保護膜２３で覆い、防湿するのがよい。

次に、本実施形態の作用を説明する。Ｘ線画像検出装置１０を用いて放射線画像の撮影を行うには、撮影者（例えば、放射線技師）は、被写体の撮影部位と基台（図示せず）との間に、天板１４ａが撮影部位に対向するようにＸ線画像検出装置１０を挿入し、位置調整を行う。

この位置調整が終了すると、撮影者は、コンソール（図示せず）を操作して撮影開始を指示する。そうすると、Ｘ線発生器（図示せず）からＸ線が射出され、撮影部位を透過したＸ線がＸ線画像検出装置１０の天板１４ａに照射される。天板１４ａに照射されたＸ線は、天板１４ａ、接着層２６、光電変換パネル２１、粘着層２４、表面保護膜２３を透過してシンチレータ２０に入射する。

シンチレータ２０は、入射したＸ線を吸収して可視光を発生する。シンチレータ２０での可視光の発生は、主に、柱状結晶３１内の天板１４ａ側で生じる。柱状結晶３１内で発生した光は、各柱状結晶３１内を伝搬して、先端部３１ａから射出され、表面保護膜２３及び粘着層２４を透過して光電変換パネル２１の素子部２１ｂに入射する。

素子部２１ｂに入射した可視光は、画素４０毎に電荷に変換され、信号処理部４７に出力される。信号処理部４７では、各電荷を電圧信号に変換し、これをデジタル化することにより放射線画像を表す画像データを生成する。この画像データは、無線または有線によりコンソールに転送され、この画像データに基づく画像がコンソールに接続されたモニタ（図示せず）等に表示される。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。

［実施例１］
以下、本発明のシンチレータの実施例１を説明する。アルミニウムからなる支持基板上に、ポリパラキシレンを気相成長させることにより、厚みが約１０μｍの表面保護膜を成膜した。この支持基板を、蒸着装置のチャンバー内に入れ、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを混合した材料で共蒸着を行い、基板保護膜上に厚みが約６５０μｍのタリウム賦活ヨウ化セシウム（シンチレータ）を堆積させた。このとき、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．０１となるように、ヨウ化タリウムの量を調整した。

この後、支持基板をチャンバーから取り出し、熱処理炉に入れて、窒素雰囲気下において、２００℃の温度で２時間のアニール処理を行った。そして、熱処理炉から支持基板を取り出し、シンチレータが形成された支持基板の全体に、ポリパラキシレンを気相成長させることにより、厚みが約２０μｍの表面保護膜を形成した。

Ｔｌ／Ｃｓ比が所定の値であるかは、作成したシンチレータを数グラム水に溶かし、高周波誘導結合プラズマ（Inductivity Coupled Plasma）法により定量して確認した。

［実施例２］
実施例２として、実施例１と同様にシンチレータの製造を行い、この際、アニール処理の温度を１５０℃（処理時間は２時間）とした。

［実施例３］
実施例３として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．００７となるようにヨウ化タリウムの量を調整した。

次に、本発明のシンチレータと特性を比較するための比較例を挙げる。

［比較例１］
比較例１として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、アニール処理の温度を６０℃（処理時間は２時間）とした。

［比較例２］
比較例２として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、アニール処理を実施しなかった。

［比較例３］
比較例３として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．００７となるようにヨウ化タリウムの量を調整し、かつ、アニール処理を実施しなかった。

［比較例４］
比較例４として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．００３となるようにヨウ化タリウムの量を調整した。

［比較例５］
比較例５として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．００３となるようにヨウ化タリウムの量を調整し、かつ、アニール処理を実施しなかった。

［比較例６］
比較例６として、実施例１と同様にシンチレータの作成を行い、この際、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．０２となるようにヨウ化タリウムの量を調整し、かつ、アニール処理を実施しなかった。

次に、実施例１〜３及び比較例１〜６において作成したシンチレータの特性（発光強度比Ｉ_２／Ｉ_１、最大ピーク波長Ｗ_Ｐ、相対感度、ゴースト値）を評価した。その結果、表１に示す結果が得られた。

（特性の評価方法）
発光強度比Ｉ_２／Ｉ_１は、発光分光光度計（Hitachi-F4500）を用いて、波長３１０ｎｍの励起光により、シンチレータの発光スペクトルを取得し、この発光スペクトルから算出した。また、最大ピーク波長Ｗ_Ｐは、この発光スペクトルに基づいて求めた。なお、発光スペクトルには、波長６２０ｎｍ付近に、測定系起因の外乱ノイズが生じるため、波長６２０ｎｍ付近のデータは評価対象外した。図７は、実施例１〜３のシンチレータの発光スペクトルを示す。図８及び図９は、比較例１〜６のシンチレータの発光スペクトルを示す。

相対感度は、シンチレータをＦＰＤに組み込んだ状態で、Ｘ線の線質をＩＥＣ規格のＲＱＡ５条件、撮影線量を１ｍＲとして感度を測定し、Ｔｌ／Ｃｓ比が０．０１で、アニール処理を行わない場合（比較例２）の感度を１００として表した。ここで、感度とは、検出量子効率（ＤＱＥ）である。

ゴースト値の測定は、まず、線質がＩＥＣ規格のＲＱＡ５条件で、撮影線量４００ｍＲのＸ線をＦＰＤの一部に照射し、このＸ線照射から１２０ｓ経過した時点で、撮影線量５ｍＲのＸ線をＦＰＤ全体に照射した。そして、最初の撮影線量４００ｍＲのＸ線が照射された領域の感度Ａと、このＸ線が照射されていない領域の感度Ｂとを測定し、｛（Ａ／Ｂ）−１｝×１００（％）の算出値をゴースト値とした。

（評価基準）
発光強度比Ｉ_２／Ｉ_１は、０．１以上を合格（Ｐａｓｓ）とした。最大ピーク波長Ｗ_Ｐは、５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲を合格とした。相対感度は、１１５以上を合格とした。ゴースト値は、１．５％以下を合格とした。

実施例１〜３は、それぞれ、いずれの特性値も合格であって、感度及びゴースト値の両方が評価基準を満たした。これに対して、比較例１〜６は、それぞれ、いずれかの特性値が不合格（Ｆａｉｌ）であり、感度とゴースト値のいずれかが評価基準を満たさなかった。このように、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１で、かつ５４０ｎｍ≦Ｗ_Ｐ≦５７０ｎｍとすることで、感度を向上させるとともに、ゴーストを低下させることができる。

なお、上記実施形態では、Ｘ線の入射側から、光電変換パネル２１、シンチレータ２０の順に配置しているが、これとは逆に、Ｘ線の入射側から、シンチレータ２０、光電変換パネル２１の順に配置してもよい。

また、上記実施形態では、本発明を可搬型の放射線画像検出装置である電子カセッテに適用しているが、立位型や臥位型の放射線画像検出装置や、マンモグラフィ装置等にも適用可能である。

１０ Ｘ線画像検出装置
２０ シンチレータ
２１ 光電変換パネル
２１ａ ガラス基板
２１ｂ 素子部
２２ 支持基板
２２ａ 基板保護膜
２３ 表面保護膜
２４ 粘着層
２５ 端部封止材
３０ 非柱状結晶
３１ 柱状結晶
４１ フォトダイオード

Claims (11)

1. タリウム賦活ヨウ化セシウムにより形成され、放射線を可視光に変換して射出するシンチレータと、
   前記シンチレータから射出された可視光を検出して電荷を生成するアモルファスシリコンにより形成された光電変換素子が複数配列された光電変換パネルと、を備え、
   前記シンチレータの最大発光強度をＩ_１、この最大発光強度が得られる波長をＷ_Ｐ、波長４００ｎｍにおける発光強度をＩ_２とした場合に、Ｉ_２／Ｉ_１≧０．１、及び５４０ｎｍ≦Ｗ_Ｐ≦５７０ｎｍを満たすことを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記シンチレータ中のセシウムに対するタリウムのモル比が０．００７以上であることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記シンチレータは、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとを共蒸着することにより形成したものであることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記シンチレータは、１５０℃以上の温度で熱処理が行われたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記光電変換パネルは、前記シンチレータより放射線の入射側に配置されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記シンチレータは、複数の柱状結晶を有し、放射線を可視光に変換して前記柱状結晶の先端部から射出するものであり、
   前記光電変換パネルは、前記先端部に対向して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記シンチレータの表面を覆う表面保護膜を備え、前記先端部は、前記表面保護膜を介して前記光電変換パネルに対向していることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像検出装置。
8. セシウムに対するタリウムのモル比が０．００７以上であるタリウム賦活ヨウ化セシウムを支持基板上に堆積させることにより、放射線を可視光に変換して射出するシンチレータを形成するシンチレータ形成工程と、
   １５０℃以上の温度で前記シンチレータに熱処理を行う熱処理工程と、
   可視光を検出して電荷を生成するアモルファスシリコンにより形成された光電変換素子が複数配列された光電変換パネルを、前記シンチレータに貼り付ける貼り付け工程と、
   を備えることを特徴とする放射線画像検出装置の製造方法。
9. 前記シンチレータ形成工程では、前記支持基板上に、ヨウ化セシウムとヨウ化タリウムとの共蒸着を行うことを特徴とする請求項８に記載の放射線画像検出装置の製造方法。
10. 前記シンチレータの表面を覆う表面保護膜を形成する表面保護膜形成工程をさらに備え、前記貼り付け工程では、前記シンチレータを、前記表面保護膜を介して前記光電変換パネルに貼り付けることを特徴とする請求項８または９に記載の放射線画像検出装置の製造方法。
11. 前記表面保護膜形成工程は、前記熱処理工程の後に行うことを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像検出装置の製造方法。

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