WO1999066348A1

WO1999066348A1 - Scintillator panel, radiation image sensor, and method for producing the same

Info

Publication number: WO1999066348A1
Application number: PCT/JP1999/003264
Authority: WO
Inventors: Toshio Takabayashi; Takuya Homme; Hiroto Sato
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2000-12-18
Also published as: JP4279462B2; EP1118878A4; USRE39806E1; EP1118878A1; US20020074502A1; AU4168199A; KR100389980B1; CN1152265C; DE69926769T2; CN1305595A; US6469307B2; EP1118878B1; KR20010071511A; DE69926769D1

Description

明糸田書

-夕パネル、放射線イメージセンサ及びその製造方法技術分野

この発明は、医療用の X線撮影等に用いられるシンチレ一夕パネル、放射線ィメージセンサ及びその製造方法に関するものである。背景技術

医療、工業用の X線撮影では、 X線感光フィルムが用いられてきたが、利便性や撮影結果の保存性の面から放射線検出器を用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、放射線検出器により 2次元の放射線による画素データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理してモニタ上に表示している。

従来、代表的な放射線検出器として、 WO92/06476 号公報に開示されている放射線検出器等が知られている。この放射線検出器は、基板上に直接形成したシンチレ一夕と撮像素子とを貼り合わせて、基板側から入射する放射線をシンチレ一夕で光に変換して検出している。

また、特開平 5— 1 9 6 7 4 2号公報、特開昭 6 3 - 2 1 5 9 8 7号公報には、撮像素子又はファイバオプティカルプレート（F O P )、即ち複数のファイバを束ねて構成される光学部材上に形成したシンチレ一夕を、空気中の水蒸気（湿気）から保護するために、シンチレ一夕層の上部に水分不透過性の防湿ノリャを形成した放射線検出器が開示されている。

しかしながら、上述の放射線検出器のように基板上に直接シンチレ一夕を形成した場合には、基板表面の状態（凹凸、粗さ、圧延すじ等）がシンチレ一夕パネルの特性に大きな影響を及ぼしていた。即ち、基板として用いられる A 1板、 B e板等においては光学的鏡面の作成が困難である。従って、基板側から放射線を入射しシンチレ一夕により放射線を可視光に変換後、レンズ力ップリング等により画像を取得する場合においては、基板表面の状態により、画質、輝度、解像度等が大きく左右されていた。

この発明は、基板表面の状態により影響を受けることのないシンチレ一夕パネル、放射線イメージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。発明の開示

この発明のシンチレ一夕パネルは、放射線透過性の基板と、基板上に形成された平坦樹脂膜と、平坦樹脂膜上に形成された反射膜と、反射膜上に形成されたシンチレ一夕とを備えることを特徴とする。この発明のシンチレ一夕パネルによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を備えるため、シンチレ一夕パネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することによりシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる。

この発明のシンチレ一夕パネルは、シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする。この発明のシンチレ一夕パネルによれば、シンチレ一夕を有機膜で被覆することによりシンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができる。

この発明の放射線イメージセンサは、放射線透過性の基板と、基板上に形成された平坦樹脂膜と、平坦樹脂膜上に形成された反射膜と、反射膜上に形成されたシンチレ一夕と、シンチレ一夕に対向して設けられた撮像素子とを備えることを特徴とする。この発明の放射線イメージセンサによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を備えるため、放射線ィメージセンサを構成するシンチレ一夕パネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することにより放射線イメージセンサを構成するシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる。この発明の放射線ィメージセンサは、放射線ィメージセンサのシンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする。この発明の放射線ィメージセンサによれば、シンチレ一夕を有機膜で被覆することにより放射線ィメ —ジセンサを構成するシンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができる。この発明のシンチレ一夕パネルの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程とを備えることを特徴とする。この発明のシンチレ一夕パネルの製造方法によれば、第 1の工程により基板上に平坦樹脂膜を形成し、第 3の工程により平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレ一夕パネルを製造することができる。また、第 2の工程により平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる。

この発明のシンチレ一夕パネルの製造方法は、シンチレ一夕パネルの製造方法において、更に、シンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆する第 4の工程を備えることを特徴とする。この発明によれば、第 4の工程によりシンチレ —夕を有機膜で被覆することによりシンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレ一夕パネルを製造することができる。

この発明の放射線イメージセンサの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程と、シンチレ一夕に対向して撮像素子を配設する第 4の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第 1の工程により基板上に平坦樹脂膜を形成し、第 3の工程により平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレ一夕パネルを備えた放射線イメージセンサを製造することができる。また、第 2の工程により平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる放射線イメージセンサを製造することができる。

この発明の放射線イメージセンサの製造方法は、放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程と、シンチレ一夕を透明有機膜で覆う第 4の工程と、シンチレ一夕に対向して撮像素子を配設する第 5の工程とを備えることを特徴とする。この発明によれば、第 4の工程によりシンチレ一夕の少なくとも一部を有機膜で被覆することによりシンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレ一夕パネルを備える放射線イメージセンサを製造することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態にかかタパネルの断面図である。図 2は、この発明の実施の形態にかかる放射線ィメ—ジセンサの断面図である。図 3 Aは、この発明の実施の形態にかか一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 3 Bは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 3 Cは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 3 Dは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 4 Aは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 4 Bは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの製造工程を示す図である。

図 5 Aは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの具体的な使用例を示す図である。

図 5 Bは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一タパネルの具体的な使用例を示す図である。

図 5 Cは、この発明の実施の形態にかかるシンチレ一夕パネルの具体的な使用例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図 1〜図 5 Cを参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図 1は実施の形態にかかるシンチレ一夕パネル 2の断面図であり、図 2は実施の形態にかかる放射線イメージセンサ 4の断面図である。

図 1に示すように、シンチレ一夕パネル 2の A 1製の基板 1 0の一方の表面には、ポリイミド樹脂により構成されている平坦樹脂膜 1 2が形成されており、この平坦樹脂膜 1 2の表面に A 1製の反射膜 1 4が形成されている。また、この反射膜 1 4の表面には、入射した放射線を可視光に変換する柱状構造のシンチレ —夕 1 6が形成されている。このシンチレ一夕 1 6には、 T 1 ドープの C s lが用いられている。

この反射膜 1 4上に形成されたシンチレ一夕 1 6は、基板 1 0と共に第 1のポリパラキシリレン膜（第 1の透明有機膜） 1 8で覆われており、シンチレ一夕 1 6側の第 1のポリパラキシリレン膜 1 8の表面に S i 0 2 (透明無機膜）膜 2 0が形成されている。更に、 S i 0 2膜 2 0の表面及び基板 1 0側の S i 0 2膜 2 0が形成されていない部分の第 1のポリパラキシリレン膜 1 8の表面に第 2のポリパラキシリレン膜（第 2の透明有機膜） 2 2が形成されており全面が第 2のポリパラキシリレン膜 2 2で覆われている。また、放射線イメージセンサ 4は、図 2に示すように、シンチレ一タパネル 2のシンチレ一夕 1 6側に撮像素子 2 4を貼り付けた構造を有している。

次に、図 3 A〜図 4 Bを参照して、シンチレ一夕パネル 2の製造工程について説明する。まず、矩形の A 1製の基板 1 0 (厚さ 0. 5 mm) の一方の表面にポリイミド樹脂を一定の厚さ（ 1 0〃m) で塗り平坦樹脂膜 1 2を形成する（図 3 A参照）。即ち、 A 1板を圧延する際に形成された圧延すじを平坦化するための平坦樹脂膜 1 2を形成する。

この平坦樹脂膜 1 2の硬化後に、この平坦樹脂膜 1 2の表面に真空蒸着法により反射膜である A 1膜 1 4を 1 00 nmの厚さで形成する（図 3B参照）。次に、 A1膜 14の表面に T 1をド一プした C s Iの柱状結晶を蒸着法によって成長させてシンチレ一夕 1 6を 200〃mの厚さで形成する（図 3 C参照）。このシンチレ一夕 1 6を形成する C s Iは、吸湿性が高く露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して潮解してしまうため、これを防止するために CVD法により第 1のポリパラキシリレン膜 1 8を形成する。即ち、シンチレ一夕 1 6が形成された基板 1 0を CVD装置に入れ、第 1のポリパラキシリレン膜 1 8を 1 0 /mの厚さで成膜する。これによりシンチレ一夕 1 6及び基板 10の表面全体に第 1のポリパラキシリレン膜 1 8が形成される（図 3 D参照）。シンチレ一夕 1 2の先端部は凹凸であることから、この第 1のポリパラキシリレン膜 14は、シンチレ一夕 1 2の先端部を平坦化する役目も有する。

次に、シンチレ一夕 1 6側の第 1のポリパラキシリレン膜 1 8の表面に S i 02膜 20をスパッタリングにより 200 nmの厚さで成膜する（図 4 A参照）。 S i 02膜 2 0は、シンチレ一夕 1 6の耐湿性の向上を目的とするものであるため、シンチレ一夕 1 6を覆う範囲で形成される。上述のようにシンチレ一夕 1 6の先端部は、第 1のポリパラキシリレン膜 18により平坦化されているため、出力光量が減少しないように S i 02膜 20を薄く（ 1 00 nm〜300 nm) 形成することができる。

更に、 S i 02膜 20の表面及び基板 1 0側の S i 02膜 20が形成されていない第 1のポリパラキシリレン膜 1 8の表面に、 S i O 2膜 2 0の剥がれを防止するための第 2のポリパラキシリレン膜 22を CVD法により 1 0〃m厚さで成膜する（図 4 B参照）。この工程を終了することによりシンチレ一夕パネル 2の製造が終了する。

また、放射線イメージセンサ 4は、完成したシンチレ一夕パネル 2のシンチレ一タ 1 6側に撮像素子（C C D ) 2 4を貼り付けることにより製造される。次に、図 5 A〜図 5 Cを参照して、シンチレ一夕パネル 2の具体的な使用例について説明する。図 5 Aは、シンチレ一夕パネル 2をフラットパネルセンサ（a - S i薄膜トランジスタ +フォトダイオード）にカツプリングした状態を示す図である。被写体 3 0を透過した放射線は、シンチレ一夕パネル 2により可視光に変換されてフラットパネルセンサにより検出される。また、図 5 Bは、シンチレ —夕パネル 2を撮像素子（C C D ) 3 4に直接カップリングした状態を示す図である。被写体 3 0を透過した放射線は、シンチレ一夕パネル 2により可視光に変換されて撮像素子 3 4により検出される。更に、図 5 Cは、シンチレ一夕パネル 2をレンズカップリングした状態を示す図である。被写体 3 0を透過した放射線は、シンチレ一夕パネル 2により可視光に変換されて C C Dカメラ 3 6により検出される。

以上説明したように、この実施の形態にかかるシンチレ一夕パネル 2によれば、基板 1 0の表面をポリイミド樹脂からなる平坦樹脂膜 1 2により平坦化したことにより、基板表面の状態がシンチレ一夕パネル 2の特性に影響を及ぼすことがなくなる。また、平坦樹脂膜 1 2の表面に反射膜 1 4を設けたことによりシンチレ一夕パネル 2の光出力を増加させることができる。

また、この実施の形態にかかる放射線イメージセンサ 4によれば、基板 1 0 の表面をポリイミド樹脂からなる平坦樹脂膜 1 2により平坦化したことにより、基板表面の状態が放射線イメージセンサ 4を構成するシンチレ一夕パネル 2の特性に影響を及ぼすことがなくなる。また、平坦樹脂膜 1 2の表面に反射膜 1 4を設けたことにより放射線イメージセンサ 4を構成するシンチレ一夕パネル 2の光出力を増加させることができる。なお、上述の実施の形態においては、平坦樹脂膜 1 2としてポリイミド樹脂を用いているが、これに限らずエポキシ樹脂、 S i樹脂等を用いても良い。また、上述の実施の形態においては、平坦樹脂膜 12の厚さを 10 /mとしているが、この厚さは、 10 mに限定されるものではなく基板 10の表面の凹凸がなくなる程度の厚さであれば適宜自由に選択することができる。

また、上述の実施の形態においては、反射膜 14として A1膜を用いているが、これに限らず Ag膜、 Au膜、 P t膜等を用いても良い。

また、上述の実施の形態においては、透明無機膜 20として S i 02膜を用いているが、これに限らず A12〇3， T i 02 , I n 203 , S ηθ 2 , MgO, MgF 2 , L i F, CaF 2 , AgC l, S i NO及び S iN等を材料とする無機膜を使用しても良い。

また、上述の実施の形態においては、シンチレ一夕 16として C s I (T 1) が用いられているが、これに限らず C s i (Na)、 Na I (T l)、 L i I (E u)、 K I (T 1) 等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態においては、基板 1 0として A 1製の基板が用いられているが、 X線透過率の良い基板であればよいことから、炭素を主成分とする C (グラフアイト）製の基板や、アモルファスカーボンの基板、 Be製の基板、 S i C製の基板等を用いてもよい。またガラス製の基板を用いてもよい。

また、上述の実施の形態においては、シンチレ一夕 16側の第 1のポリパラキシリレン膜 18の表面に S i 02膜 20を成膜しているが、シンチレ一夕 1 6側の第 1のポリパラキシリレン膜 18の表面だけでなく、第 1のポリパラキシリレン膜 18の表面全体に S i 02膜 20を形成するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、 S i 02膜 20の表面及び基板 1 0側の第 1のポリパラキシリレン膜 18の表面、即ち全面に第 2のポリパラキシリレン膜 22を形成しているが、第 2のポリパラキシリレン膜 22は S i 02膜 2 0の剥がれ防止の役割を有するものであるため、透明な材料からなる膜であればその材料は限定されず、更に S i 0 2膜 2 0を覆う範囲に形成するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態における、ポリパラキシリレン膜としては、ポリパラキシリレンの他、ポリモノクロ口パラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリテトラクロ口パラキシリレン、ポリフルォロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジェチルパラキシリレン等が使用できる。

この発明のシンチレ一夕パネルによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を備えるため、シンチレ一夕パネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することによりシンチレ —夕プレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレ一夕を有機膜で覆う場合には、シンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができる。また、この発明の放射線イメージセンサによれば、基板上に形成された平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を備えるため、放射線イメージセンサを構成するシンチレ一夕パネルの特性が基板表面の状態により変化することをなくすことができる。また、反射膜を有することにより放射線イメージセンサを構成するシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレ一夕を有機膜で覆うことにより放射線イメージセンサを構成するシンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができる。

また、この発明のシンチレ一タパネルの製造方法によれば、基板上に平坦樹脂膜を形成し、平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレ一夕パネルを製造することができる。また、平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる。また、シンチレ一夕を有機膜で覆う場合には、シンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレ一タパネルを製造することができる。

また、この発明の放射線イメージセンサの製造方法によれば、基板上に平坦樹脂膜を形成し、平坦樹脂膜上にシンチレ一夕を形成するため、特性が基板表面の状態により変化することのないシンチレ一夕パネルを備えた放射線イメージセンサを製造することができる。また、平坦樹脂膜上に反射膜を形成するためシンチレ一夕プレートの光出力を増加させることができる放射線イメージセンサを製造することができる。また、シンチレ一夕を有機膜で覆う場合には、シンチレ一夕を水蒸気（湿気）から保護することができるシンチレ一夕パネルを備える放射線イメージセンサを製造することができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明にかかるシンチレ一夕パネル及び放射線ィメ一ジセンサは、医療、工業用の X線撮影等に用いるのに適している。

Claims

言青求の範囲

1 . 放射線透過性の基板と、前記基板上に形成された平坦樹脂膜と、前記平坦樹脂膜上に形成された反射膜と、前記反射膜上に形成されたシンチレ一夕とを備えることを特徴とするシンチレ一夕パネル。

2 . 前記シンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする請求項 1記載のシンチレ一夕パネル。

3 . 放射線透過性の基板と、前記基板上に形成された平坦樹脂膜と、前記平坦樹脂膜上に形成された反射膜と、前記反射膜上に形成されたシンチレ一夕と、前記シンチレ一夕に対向して設けられた撮像素子とを備えることを特徴とする放射線イメージセンサ。

4 . 前記シンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆したことを特徴とする請求項 3記載の放射線イメージセンサ。

5 . 放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、前記平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、前記反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程とを備えることを特徴とするシンチレ一夕パネルの製造方法 c

6 . 前記シンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆する第 4の工程を更に備えることを特徴とする請求項 5記載のシンチレ一タパネルの製造方法。

7 . 放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、前記平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、前記反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程と、前記シンチレ一夕に対向して撮像素子を配設する第 4の工程とを備えることを特徴とする放射線イメージセンサの製造方法。

8 . 放射線透過性の基板上に平坦樹脂膜を形成する第 1の工程と、前記平坦樹脂膜上に反射膜を形成する第 2の工程と、前記反射膜上にシンチレ一夕を形成する第 3の工程と、前記シンチレ一夕の少なくとも一部を透明有機膜で被覆する第 4の工程と、前記シンチレ一夕に対向して撮像素子を配設する第 5の工程とを備えることを特徴とする放射線ィメージセンサの製造方法。