JP2017036922A - シンチレータ、その製造方法、放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータ層に異常成長部が発生した場合においても、安価に高品位のシンチレータを製造するために有利な技術を提供する。【解決手段】シンチレータの製造方法は、複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層を基台の上に成長させる成長工程と、前記シンチレータ層を覆うように第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、前記第１保護膜をその表面の全域にわたって研磨する研磨処理を含む平坦化工程と、前記平坦化工程を受けた前記第１保護膜を覆う第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、を含み、前記成長工程で成長される前記シンチレータ層は、異常成長部を有し、前記研磨処理では、前記第１保護膜の前記表面の他、前記異常成長部の先端が研磨される。【選択図】図１

Description

本発明は、シンチレータ、その製造方法、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

シンチレータは、例えば、基台上に複数の柱状結晶を成長させることによって製造されうる。シンチレータの製造時において、柱状結晶が異常成長することがある。異常成長によって形成された部分は、異常成長部などと呼ばれうる。異常成長部は、他の部分より高さが高くなり、シンチレータ層の表面において、他の部分よりも突出した部分を構成する。したがって、異常成長部を有するシンチレータを複数のセンサ（光電変換部）が配列されたセンサアレイと貼り合わせる際は、シンチレータとセンサアレイとの間に相応の間隔を設ける必要がある。しかしながら、このような構成は、検出量子効率（Ｄｅｔｅｃｔｉｖｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＤＱＥ）および鮮鋭度（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＭＴＦ）を低下させる要因になりうる。

特許文献１には、シンチレータとしてＣｓＩの柱状結晶を蒸着法によって形成し、その後、異常成長部を有するＣｓＩの表面を平坦にするために、該表面にガラス板を載せ、１気圧の力でＣｓＩに圧力をかけることが記載されている。特許文献２には、異常成長に関する言及はないが、同文献には、複数の蛍光体柱状結晶を形成した後に、それらの先端部をそれらより屈折率が低い材料で被覆し、該複数の蛍光体柱状結晶および該屈折率が低い材料の層を研磨することが記載されている。特許文献２に記載された方法を実施すると、異常成長部が存在する場合には、それが研磨されうると理解される。

特許文献１に記載された方法では、異常成長部およびそれ以外の部分に圧力がかかることによってシンチレータが破損しうるので、歩留まりの向上が難しく製造コストが上がりうる。特許文献２に記載された方法では、研磨によって全ての蛍光体柱状結晶が露出するので、水分によって蛍光体柱状結晶が劣化しうる。即ち、特許文献１、２に記載された方法では、安価に高品位のシンチレータを得ることは難しいかもしれない。

特許第４８００４３４号公報 特開２０１０−２５６２０号公報

本発明は、シンチレータ層に異常成長部が発生した場合においても、安価に高品位のシンチレータを製造するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、シンチレータの製造方法に係り、該製造方法は、複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層を基台の上に成長させる成長工程と、前記シンチレータ層を覆うように第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、前記第１保護膜をその表面の全域にわたって研磨する研磨処理を含む平坦化工程と、前記平坦化工程を受けた前記第１保護膜を覆う第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、を含み、前記成長工程で成長される前記シンチレータ層は、異常成長部を有し、前記研磨処理では、前記第１保護膜の前記表面の他、前記異常成長部の先端が研磨される。

本発明によれば、シンチレータ層に異常成長部が発生した場合においても、安価に高品位のシンチレータを製造するために有利な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態のシンチレータの断面構成を模式的に示す図。 本発明に係るシンチレータの製造方法の第１および第２実施形態を説明する図。 本発明に係るシンチレータの製造方法の第１実施形態を説明する図。 本発明に係るシンチレータの製造方法の第２実施形態を説明する図。 本発明に係る放射線撮像装置の第１の構成例を示す図。 本発明に係る放射線撮像装置の第２の構成例を示す図。 放射線撮像システムを例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。

図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態のシンチレータ１００の断面構成を示す模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における部分Ａを拡大した模式図である。シンチレータ１００は、放射線を可視光などの光に変換する。放射線という用語は、例えば、Ｘ線、α線、β線、γ線などを包含する。

シンチレータ１００は、複数の柱状結晶ＣＣで構成されたシンチレータ層１０１と、シンチレータ層１０１を覆う保護膜ＰＦとを有する。保護膜ＰＦは、シンチレータ層１０１を覆う第１保護膜１０２と、第１保護膜１０２を覆う第２保護膜１０３とを含みうる。シンチレータ層１０１は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）で主成分として構成されうる。ヨウ化セシウムには、賦活剤として、例えばタリウム（Ｔｌ）、ナトリウム（Ｎａ）等が添加されうる。賦活剤の添加により、ヨウ化セシウムは、可視光の発光が可能となる。シンチレータ層１０１は、例えば、ハロゲン化アルカリを主成分とする材料で構成されてもよいし、他の材料を主成分として構成されてもよい。シンチレータ層１０１は、異常成長部１０４を含みうる。異常成長部１０４も柱状結晶を含みうる。しかし、シンチレータ層１０１における正常な部分（正常成長部）の柱状結晶ＣＣが規則的な配列を有するのに対して、異常成長部１０４は、その規則的な配列を乱すように形成されうる。

図１（ｂ）に模式的に示されるように、シンチレータ層１０１を構成する柱状結晶ＣＣと柱状結晶ＣＣとの間には、隙間１０６が存在しうる。シンチレータ層１０１において隙間１０６が占める比率が大きくなると、シンチレータ層１０１の充填率が小さくなる。充填率は、シンチレータ層１０１の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、シンチレータ層１０１の材料の単結晶状態における密度をｐ_ｃ（ｇ／ｃｍ^３）としたときに、０．５≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８であることが好ましい。シンチレータ層１０１の密度ρは、シンチレータ層１０１を構成する柱状結晶ＣＣの集合体の密度、即ち、シンチレータ層１０１の質量（ｇ）をシンチレータ層１０１の体積（底面積×厚さ）（ｃｍ^３）で割った値である。

シンチレータ層１０１の厚さが同じである場合、充填率が小さくなると、シンチレータ層１０１（あるいは、シンチレータ１００）の鮮鋭度（ＭＴＦ）が向上するが、検出量子効率（ＤＱＥ）は低下する。よって、ＭＴＦおよびＤＱＥの両立を考慮すると、前述のように、０．５≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８を満たすことが好ましい。また、０．６≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８を満たすこと、更には０．７≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８を満たすことが、より好ましい。

柱状結晶ＣＣは、潮解性を有しうる。保護膜ＰＦは、柱状結晶ＣＣを保護するため、特に、水分による柱状結晶ＣＣの劣化を防止するために有用である。水分による劣化の防止機能は、防湿機能とも呼ばれうる。保護膜ＰＦを構成する第１保護膜１０２は、シンチレータ１００の製造中および製造後において柱状結晶ＣＣが水分によって劣化することを防止する。第２保護膜１０３は、シンチレータ１００の製造後に柱状結晶ＣＣが水分によって劣化することを防止する。

第１保護膜１０２は、シンチレータ１００の製造時において、異常成長部１０４を含めてシンチレータ層１０１を覆うように形成された後に研磨処理によって表面が平坦化されうる。第１保護膜１０２は、この研磨処理によってシンチレータ層１０１および第１保護膜１０２が破損あるいは崩壊しないように形成される。第１保護膜１０２は、水分透過率が低い樹脂で構成されうる。第１保護膜１０２は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの一般的な有機封止材料で構成されうる。あるいは、第１保護膜１０２は、例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系等、のホットメルト樹脂で構成されうる。あるいは、第１保護膜１０２は、ＣＶＤ蒸着法で形成されうるポリパラキシリレン（パリレン）やポリ尿素等の有機膜で構成されてもよい。あるいは、第１保護膜１０２は、液状原料の塗布・乾燥工程を経て形成されるフッ素系・塩化物系等の樹脂の有機膜で構成されてもよい。第１保護膜１０２は、他の材料および他の方法で形成されてもよい。

とりわけ、第１保護膜１０２は、ＣＶＤ蒸着法で形成可能で水分透過率の低いポリパラキシリレンで構成されることが好ましい。また、第１保護膜１０２は、スピンコート法またはスプレーコート法などの方法により液状原料状態で塗布可能であり、水分透過率の低いポリフッ化ビニリデン等のフッ化物系樹脂や、ポリ塩化ビニリデン等の塩化物系樹脂で構成されることも好ましい。

第１保護膜１０２は、複数の柱状結晶ＣＣの隙間１０６に入り込み、複数の柱状結晶ＣＣを機械的に固定し保護する機能も有する。シンチレータ層１０１の充填率を０．８以下にした場合に、隙間１０６の増加によって複数の柱状結晶ＣＣからなるシンチレータ層１０１の機械強度が低下することが懸念される。しかし、第１保護膜１０２が複数の柱状結晶ＣＣの隙間１０６に入り込むことによってシンチレータ層１０１が機械的に固定および保護され、シンチレータ層１０１の機械強度が高められる。これにより、第１保護膜１０２の研磨処理においてシンチレータ層１０１が破損あるいは崩壊することが防止される。研磨処理は、典型的には、異常成長部１０４が存在するか否かとは関係なく、第１保護膜１０２の形成に付随して常に実施されうる。異常成長部１０４が存在する場合には、研磨処理によって異常成長部１０４の先端が除去され、第１保護膜１０２の表面が平坦化される。

第２保護膜１０３は、異常成長部１０４を保護し、また、第１保護膜１０２によって覆われた柱状結晶ＣＣの防湿機能を向上させる。第２保護膜１０３は、防湿機能を有する他、第１保護膜１０２と第２保護膜１０３との界面で光散乱等の特性劣化要因を生じさせない材料およびプロセスで形成されることが好ましい。具体的には、第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２と同程度の屈折率を有し、かつ防湿機能を有する材料で形成されることが好ましい。第２保護膜１０３は、第１保護膜と同一材料および同一プロセスで形成されうる。

最終的な第２保護膜１０３の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、研磨処理がなされた後の第１保護膜１０２の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）より小さいことが好ましい。これは、シンチレータ１００と、複数の光電変換素子を有するセンサアレイとを結合して構成される放射線撮像装置において、シンチレータ１００とセンサアレイとの界面での光散乱を低減させるために有効である。

異常成長部１０４を含むシンチレータ層１０１を覆う第１保護膜１０２が研磨処理されることによって異常成長部１０４が露出した後に、異常成長部１０４の一部が溶解工程によって除去されてもよい。その後に、第１保護膜１０２を覆う第２保護膜１０３が形成されうる。第１保護膜１０２および第２保護膜１０３は、一体の又は層構造の保護膜ＰＦを形成する。柱状結晶ＣＣの主成分がヨウ化セシウムで構成される場合、溶解工程には、水または極性溶媒などの液体が使用されうる。極性溶媒としては、例えば、ＩＰＡを挙げることができる。異常成長部１０４に対する液体の供給は、例えば、スプレーを使用して行うことができる。スプレーの使用は、液体の供給量を調整し易く、供給量の過多による異常成長部１０４またはそれに隣接する柱状結晶ＣＣの過剰な溶解を防ぐために有利である。異常成長部１０４に対する液体の供給は、異常成長部１０４が露出した第１保護膜１０２の全域に対して液体を供給することによってなされうる。

シンチレータ１００は、基台１０５を有してもよく、シンチレータ層１０１は、基台１０５の上に配置されうる。基台１０５は、放射線を十分に透過する材料で構成されうる。基台１０５は、シンチレータ層１０１によって放射線から変換された光を反射する反射層を含んでもよい。基台１０５が反射層を含む場合、該反射層を保護する保護膜が設けられうる。基台１０５は、例えば、アモルファスカーボン基板、グラファイト基板、ＣＦＲＰ基板等のカーボン系基板で構成されうる。あるいは、基台１０５は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属系基板で構成されうる。

以下、図２、図３を参照しながら本発明に係るシンチレータの製造方法の第１実施形態を説明する。なお、図２、３では、作図の簡略化のために、シンチレータ１００の一部を構成する部分のみが示されている。

まず、ステップＳ２１０では、複数の柱状結晶ＣＣで構成されたシンチレータ層１０１を基台１０５の上に成長させる成長工程が実施される。複数の柱状結晶ＣＣは、それぞれの先端が尖った形状を有するように成長しうる。この成長工程において、異常成長部１０４が形成される場合がある。異常成長部１０４は、例えば、基台１０５の表面に不純物、異物、傷等の異常個所が存在すること、または、加熱された蒸着材料の沸騰によって発生する異物が基台１０５の表面または成長中の柱状結晶ＣＣの上に異常個所を形成することによって起こりうる。つまり、このような異常個所を核としてシンチレータ層の形成材料が異常成長することによって異常成長部１０４が形成されうる。

次いで、ステップＳ２２０では、シンチレータ層１０１を覆うように第１保護膜１０２を形成する第１保護膜形成工程が実施される。第１保護膜形成工程は、典型的には、異常成長部１０４が第１保護膜１０２によって完全に覆われるように第１保護膜１０２が形成されうる。第１保護膜形成工程では、複数の柱状結晶ＣＣのそれぞれの尖った先端が第１保護膜１０２に突き刺さった構造となるように第１保護膜１０２が形成されうる。典型的には、柱状結晶ＣＣの根本側（基台１０５側）には、隙間１０６が残るように第１保護膜１０２が形成されうる。第１保護膜１０２は、例えば、スピンコート法やスプレーコート法の塗布方法によって、揮発性溶媒に溶解した保護膜材料をシンチレータ層１０１の上に塗布し、該保護膜材料を固化させることによって形成されうる。該保護膜材料の固化は、アニールおよび乾燥等の工程を含みうる。

次いで、ステップＳ２３０、Ｓ２４０では、第１保護膜１０２をその表面の全域にわたって研磨する研磨処理を含む平坦化工程が実施される。研磨処理は、例えば、ラピングフィルムまたはグラインダ等を用いて行うことができる。第１保護膜１０２の表面を全域にわたって研磨する研磨処理の採用により、異常成長部１０４の位置を特定する検査工程が不要となるので、製造方法を単純化し、製造コストを下げることができる。

第１保護膜１０２の表面を全域にわたって研磨する研磨処理では、ステップＳ２３０として模式的に示されるように、まず、異常成長部１０４がその他の部分よりも先行して研磨される。その後、ステップＳ２４０として模式的に示されるように、第１保護膜１０２が全域にわたって研磨される。

ステップＳ２３０、Ｓ２４０の平坦化工程における研磨処理は、例えば、該研磨処理によって研磨された第１保護膜１０２の露出面と、該研磨工程によって研磨された異常成長部１０４の露出面とで平面が形成されるように実施されうる。ステップＳ２３０、Ｓ２４０の平坦化工程は、研磨処理で生じた削りかすをガスブロー(例えば、窒素ガスブロー）によって除去する除去処理を更に含んでもよい。

次いで、ステップＳ２５０では、ステップＳ２３０、Ｓ２４０で平坦化工程を受けた第１保護膜１０２を覆う第２保護膜１０３を形成する第２保護膜形成工程が実施される。第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２を形成する材料および／またはプロセスとは異なる材料および／またはプロセスで形成されうる。しかし、第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２を形成する材料およびプロセスとは同一の材料および／またはプロセスで形成されることが好ましい。これは、第１保護膜１０２と第２保護膜１０３との界面での光散乱等の防止に有利である他、製造方法の単純化に有利である。

以下、図２、図４を参照しながら本発明に係るシンチレータの製造方法の第１実施形態を説明する。なお、図２、４では、作図の簡略化のために、シンチレータ１００の一部を構成する部分が示されている。図２に示されたステップＳ２１０、Ｓ２２０については、第２実施形態は、第１実施形態と共通しうる。

ステップＳ２２０に次いで、ステップＳ２３１、Ｓ２４１を含む処理工程が実施される。まず、ステップＳ２３１では、第１保護膜１０２をその表面の全域にわたって研磨する研磨処理を含む平坦化工程が実施される。第１保護膜１０２の表面を全域にわたって研磨する研磨処理の採用により、異常成長部１０４の位置を特定する検査工程が不要となるので、製造方法を単純化し、製造コストを下げることができる。該研磨処理による研磨量は、異常成長部１０４の先端が露出するように、より具体的には、異常成長部１０４の先端を露出させる開口３０１が第１保護膜１０２に形成されるように決定されうる。該研磨処理による研磨量は、予め決定された研磨量であってもよいし、異常成長部１０４の先端の露出をモニタすることによって決定されてもよいが、スループットの向上の観点では、前者が有利である。前者における研磨量は、実験を通して決定されうる。この実験は、例えば、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、ＳＥＭ等の顕微鏡を用いて行うことができる。後者におけるモニタは、例えば、光学顕微鏡またはレーザー顕微鏡等の顕微鏡を用いて行うことができる。

ステップＳ２３１の平坦化工程における研磨処理は、例えば、該研磨処理によって研磨された第１保護膜１０２の露出面と、該研磨工程によって研磨された異常成長部１０４の露出面とで平面が形成されるように実施されうる。ステップＳ２３１の平坦化工程は、研磨処理で生じた削りかすをガスブロー(例えば、窒素ガスブロー）によって除去する除去処理を更に含んでもよい。該研磨処理は、例えば、ラピングフィルムまたはグラインダ等を用いて行うことができる。

次いで、ステップＳ２４１では、ステップＳ２３１の平坦化工程における研磨処理によって先端が研磨された異常成長部１０４の一部を溶解させる溶解工程が実施される。柱状結晶ＣＣの主成分がＣｓＩである場合、該溶解工程では、ステップＳ２３１の平坦化工程における研磨処理によって先端が研磨された異常成長部１０４は、例えば、水または極性溶媒を用いて溶解される。極性溶媒としては、例えば、ＩＰＡを挙げることができる。異常成長部１０４に対する液体の供給は、例えば、スプレーを使用して行うことができる。スプレーの使用は、液体の供給量を調整し易く、供給量の過多による異常成長部１０４またはそれに隣接する柱状結晶ＣＣの過剰な溶解を防ぐために有利である。異常成長部１０４に対する液体の供給は、異常成長部１０４が露出した第１保護膜１０２の全域に対して液体を供給することによってなされうる。ステップＳ２４１の溶解工程のための条件決定において、異常成長部１０４の溶解がＳＥＭ等の顕微鏡によって観察されうる。異常成長部１０４の一部の溶解によって空洞３０２が形成される。

次いで、ステップＳ２５１では、ステップＳ２４１の溶解工程を経た第１保護膜１０２を覆う第２保護膜１０３を形成する第２保護膜形成工程が実施される。第２保護膜形成工程では、空洞３０２の全部または一部に第２保護膜１０３が充填され充填部３０３が形成されうる。第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２を形成する材料および／またはプロセスとは異なる材料および／またはプロセスで形成されうる。しかしながら、第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２を形成する材料およびプロセスとは同一の材料および／またはプロセスで形成されることが好ましい。これは、第１保護膜１０２と第２保護膜１０３との界面での光散乱等の防止に有利である他、製造方法の単純化に有利である。

以上の製造方法によって製造されるシンチレータは、複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層１０１と、シンチレータ層１０１を覆う保護膜ＰＦ（１０２、１０３）とを有する。シンチレータ層１０１は、異常成長部１０４と、正常成長部としての複数の柱状結晶ＣＣとを含み、異常成長部１０４は、該正常成長部より高さが低い。第２保護膜１０３は、異常成長部１０４の上の領域に開口３０１を有する。第２保護膜１０３は、第１保護膜１０２の開口３０１を貫通して異常成長部１０４に達していてもよい。

図５には、第１または第２実施形態によって形成されるシンチレータ１００を有する放射線撮像装置３００の第１の構成例が示されている。放射線撮像装置３００は、シンチレータ１００と、シンチレータ１００によって放射線から変換された光を光電変換する複数の光電変換素子２０２を有するセンサアレイ２００とを備えている。センサアレイ２００は、基板２０１と、基板２０１に配列された複数の光電変換素子２０２と、複数の光電変換素子２０２を覆う保護膜２０３を含みうる。なお、図５には、第１実施形態に従うシンチレータ１００の構成が記載されているが、この構成は、第２実施形態に従うシンチレータ１００の構成によって置き換えられうる。

図６には、第１または第２実施形態によって形成されるシンチレータ１００を有する放射線撮像装置３００の第２の構成例が示されている。第２の構成例は、シンチレータ１００が、反射層１１０を含む基台１０５を有する点で第１の構成例と異なる。第２の構成例において、他の構成は、第１の構成例に従いうる。

図７には、放射線撮像装置３００の応用例としての放射線撮像システムの構成例が示されている。Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０で発生したＸ線（放射線）６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、図５、６に例示されるような放射線撮像装置３００のような放射線撮像装置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、これをセンサアレイの光電変換素子が光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０等の伝送部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のディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録ユニットに保存することができる。よって、遠隔地の医師が診断を行うことも可能である。また、前記情報は、他の記録ユニットであるフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６２１０に記録することもできる。

以下、第１実施形態をより具体化した第１実施例および第２実施形態をより具体化した第２実施例を説明する。

＜実施例１＞
まず、アルミニウム反射層を有する基台１０５を準備し、基台１０５の上にシンチレータ層１０１を形成した。シンチレータ層１０１の材料としてＣｓＩ：Ｔｌを用い、蒸着法によりシンチレータ層１０１を形成した。ここで、シンチレータ層１０１の充填率が０．８以下となるように、蒸着温度、圧力、蒸着源と基台１０５との距離等の蒸着パラメータを設定した。例えば、蒸着温度は８０−２１０℃、蒸着圧力は０．００１〜１．０Ｐａの範囲で設定可能であった。

上記の方法で形成したシンチレータ層１０１の中心部２×２ｃｍの領域をサンプルとして切り取り、膜厚から該領域の体積を求め、該体積と該領域重量とから充填率を求めた。その結果、膜厚は８００ｕｍ、充填率は０．７６であった。また、測定後のサンプルの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察したところ、柱状結晶が確認された。

次に、シンチレータ層１０１の上に第１保護膜１０２を形成した。具体的には、第１保護膜１０２として、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）膜をスプレーコート法により形成した。ポリ塩化ビニリデンは、溶媒としてシクロペンタノンを用い、濃度５ｗｔ％で塗布を行った。塗布時にワーク設置ステージを８０℃に加熱しながら塗布し、塗布と同時に乾燥を行った。

塗布後、同条件で作製したサンプルをＳＥＭにより観察したところ、ポリ塩化ビニリデン膜が柱状結晶を覆うように形成されていることが確認された。また、柱状結晶間の隙間へのポリ塩化ビニリデンの入り込みも確認され、柱状結晶の先端から平均して約２０ｕｍの位置までポリ塩化ビニリデンが入り込んでいた。また、柱状結晶の先端から計測して約５ｕｍの位置までポリ塩化ビニリデンの膜が形成されていた。また、異常成長部１０４の上もポリ塩化ビニリデン膜によって被覆されていた。

次に、シンチレータ層１０１の上に形成した第１保護膜１０２であるポリ塩化ビニリデン膜と、異常成長部１０４とを研磨処理により平坦化した。研磨処理には、ラッピングフィルム（ラッピングフィルムシート：住友３Ｍ社製）を用いた。ラッピングフィルムとしては、メッシュ＃４０００（粒度３ｕｍ）、メッシュ＃２０００（粒度９ｕｍ）の２種類を用いた。まず、メッシュ＃２０００のフィルムで異常成長部１０４を優先的に研磨した。次に、メッシュ＃４０００のフィルムを用いて異常成長部１０４とともに第１保護膜１０２の全域を研磨した。最後に、研磨時に出たゴミを窒素ブロー等で除去した。

研磨後に同条件で作製した観察用サンプルのＳＥＭ観察により、ステップＳ２４０で示すように異常成長部１０４および第１保護膜１０２が研磨され、平坦化されている様子が確認できた。このときの表面粗さ（Ｒａ）をレーザー顕微鏡（形状解析レーザー顕微鏡ＶＫ−Ｘシリーズ：キーエンス社）で測定したところ、１．１８ｕｍであった。

次に、第２保護膜１０３を形成した。第２保護膜１０３として、第１保護膜１０２と同じく、ポリ塩化ビニリデンを選定し、同じくスプレーコート法により塗布した。スプレーコート実施時にワーク設置ステージを８０℃に加熱しながら、塗布を行った。塗布後、シンチレータを取り外し、別途Ｎ_２中で９０℃２４ｈベークを行った。

同条件で作製した観察用サンプルを確認したところ、ステップＳ２５０に示すように、第２保護膜１０３であるポリ塩化ビニリデン膜が、異常成長部１０４の表面と第１保護膜１０２の表面を被覆している様子が確認できた。また、第１保護膜１０２と第２保護膜１０３との間の明確な境界は確認されなかった。第１保護膜１０２と第２保護膜１０３とを併せた保護膜ＰＦの膜厚は、約１３ｕｍであった。最後に、前述の方法で表面粗さ（Ｒａ）を測定したところ、０．７９であった。

このようにして作製されたシンチレータ１００をセンサアレイ２００に粘着層を介して貼り合わせ、放射線撮像装置３００を作製した。この放射線撮像装置３００は、ＤＱＥおよびＭＴＦが良好であった。

＜実施例２＞
第２実施例では、第１実施例の方法に加えて、異常成長部１０４を研磨により除去することに加え、異常成長部１０４を溶解させて除去し、その後、第２保護膜１０３を形成し、これによりシンチレータ１００を得た。

まず、第１実施例と同様の方法で、シンチレータ層１０１および第１保護膜１０２を形成した。次に、第１実施例で用いた研磨用シート（ラッピングフィルム）を用いて、第１保護膜１０２を研磨した。この研磨では、＃２０００のラッピングフィルムを用いた。このとき、第１保護膜１０２のうち異常成長部１０４の上の部分のみが研磨されるよう、事前に研磨量を調整した。この研磨により、異常成長部１０４の上の部分にのみ第１保護膜１０２に微小な開口３０１が形成された。この様子は、レーザー顕微鏡およびＳＥＭ観察で確認された。

次に、第１保護膜１０２の上にＣｓＩを溶解させる液体を塗布した。本実施例では、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｈｏｈｏｌ）がＣｓＩを溶解する液体として選定された。微量のＩＰＡをスプレーコート法により第１保護膜１０２の上に噴霧した。その際、シンチレータ１００を設置する台を８０℃に加熱しておく。この温度設定により、塗布後のＩＰＡをすぐに乾燥させ、必要以上のＣｓＩの溶解が防止された。

同条件で作製したサンプルのＳＥＭ解析を行った所、ステップＳ２４１に示すように、異常成長部１０４の上部のみ局所的にＣｓＩが溶解している様子が確認できた。

その後、第１実施例と同様の方法で第２保護膜１０３を形成した。観察用サンプルにより構造を確認したところ、ステップＳ２５１に示すように、空洞３０２の一部に第２保護膜１０３が充填された充填部３０３が形成され、また、第２保護膜１０３が第１保護膜１０２の上に均一に形成されていることが確認された。

このようにして作製されたシンチレータ１００をセンサアレイ２００に粘着層を介して貼り合わせ、放射線撮像装置３００を作製した。この放射線撮像装置３００は、ＤＱＥおよびＭＴＦが良好であった。

１００：シンチレータ、１０１：シンチレータ層、ＣＣ：柱状結晶、１０２：第１保護膜、１０３：第２保護膜、１０４：異常成長部、１０５：基台、１０６：隙間、３０１：開口、３０２：空洞、３０３：充填部、２００：センサアレイ、３００：放射線撮像装置

Claims (17)

1. 複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層を基台の上に成長させる成長工程と、
   前記シンチレータ層を覆うように第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、
   前記第１保護膜をその表面の全域にわたって研磨する研磨処理を含む平坦化工程と、
   前記平坦化工程を受けた前記第１保護膜を覆う第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、を含み、
   前記成長工程で成長される前記シンチレータ層は、異常成長部を有し、
   前記研磨処理では、前記第１保護膜の前記表面の他、前記異常成長部の先端が研磨される、
   ことを特徴とするシンチレータの製造方法。
2. 前記研磨処理は、前記研磨処理によって研磨された前記第１保護膜の露出面と前記研磨処理によって研磨された前記異常成長部の露出面とで平面が形成されるように実施される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレータの製造方法。
3. 前記複数の柱状結晶のそれぞれの先端は尖っており、前記第１保護膜形成工程では、前記複数の柱状結晶のそれぞれの先端が前記第１保護膜に突き刺さった構造となるように前記第１保護膜が形成される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシンチレータの製造方法。
4. 前記平坦化工程の後であって前記第２保護膜形成工程の前に、前記研磨処理によって先端が研磨された前記異常成長部の一部を溶解させる溶解工程を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシンチレータの製造方法。
5. 前記複数の柱状結晶の主成分がヨウ化セシウムであり、前記溶解工程では、前記研磨処理によって先端が研磨された前記異常成長部の前記一部を水または極性溶媒を用いて溶解させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載のシンチレータの製造方法。
6. 前記平坦化工程は、前記研磨処理で生じた削りかすをガスブローによって除去する除去処理を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシンチレータの製造方法。
7. 前記第１保護膜の材料と前記第２保護膜の材料とが同一である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシンチレータの製造方法。
8. 前記第２保護膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、前記研磨処理がなされた後の前記第１保護膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）より小さい、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシンチレータの製造方法。
9. 前記シンチレータ層の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、前記シンチレータ層の材料の単結晶状態における密度をｐ_ｃ（ｇ／ｃｍ^３）としたときに、０．５≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８である、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシンチレータの製造方法。
10. 複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層を基台の上に成長させる成長工程と、
    前記シンチレータ層を覆うように第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、
    前記シンチレータ層が有する異常成長部の一部が露出するように前記第１保護膜を処理する処理工程と、
    前記処理工程によって露出した前記異常成長部を溶解させる溶解工程と、
    前記溶解工程の後に、前記第１保護膜を覆う第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、
    を含むことを特徴とするシンチレータの製造方法。
11. 複数の柱状結晶で構成されたシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆う保護膜と、を有するシンチレータであって、
    前記シンチレータ層は、異常成長部と、正常成長部とを含み、前記異常成長部は、前記正常成長部より高さが低い、
    ことを特徴とするシンチレータ。
12. 前記保護膜は、前記シンチレータ層を覆う第１保護膜と、前記第１保護膜を覆う第２保護膜とを含み、前記第１保護膜は、前記異常成長部の上に開口を有する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のシンチレータ。
13. 前記第２保護膜は、前記第１保護膜の前記開口を貫通して前記異常成長部に達している、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のシンチレータ。
14. 前記第２保護膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、前記第１保護膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）より小さい、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシンチレータ。
15. 前記シンチレータ層の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、前記シンチレータ層の材料の単結晶状態における密度をｐ_ｃ（ｇ／ｃｍ^３）としたときに、０．５≦ρ／ｐ_ｃ≦０．８である、
    ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のシンチレータ。
16. 請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のシンチレータと、
    前記シンチレータによって放射線から変換された光を光電変換する複数の光電変換素子を有するセンサアレイと、
    を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
17. 放射線源と、
    請求項１６に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。

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