WO1999066350A1 - Panneau de scintillateur et capteur d'image radiologique - Google Patents

Description

曰月糸田 β

シンチレ一夕パネル及び放射線ィメージセンサ 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及び放射線 イメージセンサに関するものである。 技術背景

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素子を用 、た放射線ィメ一ジングシステ 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 射線検出素子により 2次元の放射線による画素デ一夕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、 放射線検出素子を構成するシンチレ一夕パネルとして、 特開昭 6 3— 2 1 5 9 8 7号公報に開示されているシンチレ一タパネルが知られている。 この シンチレ一夕パネルは、 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典型的なシンチレ一夕材料である C s Iからなるシンチレ一夕を形成している力 このシンチレ一夕は潮解性を有して いるため、 シンチレ一夕の上部に水分不透過性の保護膜、 即ちポリパラキシリレ ン膜を形成することによりシンチレ一夕を湿気から保護している。

しかしながら、 F O Pの側壁は研磨により平滑な面となっていることから、 ポ リパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあった。 即ち、 シンチレ一夕がポリ パラキシリレン膜で保護されているシンチレ一夕パネルを撮像素子 （例えば、 C C D、 M O S型固体イメージセンサ） に結合する場合等において、 F O Pの側壁 を指またはピンセッ ト等で挟んだり、 あるいは撮像素子との位置合わせを厳密に 行うために F 0 Pの側壁をジグで挟む場合があるが、 この場合にポリパラキシリ レン膜に作用する摩擦力によりポリパラキシリレン膜が剥がれてしまうことがあ り、 そこから水分が侵入してシンチレ一夕の特性、 特に解像度が劣化するという 問題が生じることがあった。

この発明は、 シンチレ一夕の保護膜の剥がれを防止することができるシンチレ —夕パネル及び放射線イメージセンサを提供することを目的とする。 発明の開示

この発明は、 基板上に形成されたシンチレ一夕と、 シンチレ一夕を覆う透明 有機膜とを備えるシンチレ一夕パネルにおいて、 基板は、 この基板上の前記透明 有機膜が接触する部分の少なくとも一部に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを 特徴とする。

この発明によれば、 シンチレ一夕を保護するための透明有機膜が基板に設け られている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成されているため、 保護膜剥 がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面積が大きくなり透明有機膜の剥 がれを防止することができる。

この発明は、 シンチレ一夕パネルの基板の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸を備え ることを特徴とする。 この発明によれば、 保護膜剥がれ防止凹凸が基板の側壁に 設けられているため、 基板の裏面から表面方向等へ摩擦力が作用した場合におい ても透明有機膜の剥がれを防止することができる。

この発明は、 シンチレ一夕パネルの基板がファイバオプティカルプレートであ ることを特徴とする。 この発明によれば、 ファイバオプティカルプレートを介し て撮像素子との結合を行い放射線イメージセンサを構成する場合においても、 透 明有機膜の剥がれを防止することができる。

この発明は、 シンチレ一夕パネルの基板が A 1製基板であることを特徴とす る。 また、 この発明は、 シンチレ一夕パネルの基板が炭素を主成分とする基板で あることを特徴とする。 この発明の放射線イメージセンサは、 シンチレ一夕パネルの基板側に撮像素 子を更に備えたことを特徴とする。 また、 この発明の放射線イメージセンサは、 シンチレ一夕パネルのシンチレ一夕の先端部側に撮像素子を更に備えたことを特 徴とする。 この発明の放射線イメージセンサによれば、 シンチレ一夕を保護する ための透明有機膜が基板に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように 形成されているため、 保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面 積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。

この発明は、 撮像素子に形成された潮解性を有するシンチレ一夕と、 シンチ レータを覆う透明有機膜とを備える放射線イメージセンサにおいて、 撮像素子は、 この撮像素子の前記透明有機膜が接触する部分の少なくとも一部に保護膜剥がれ 防止凹凸を備えることを特徴とする。 この発明によれば、 シンチレ一夕を保護す るための透明有機膜が撮像素子に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかる ように形成されているため、 保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と撮像素子 との接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができる。

この発明の放射線イメージセンサは、 放射線イメージセンサの撮像素子が側壁 に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴とする。 この発明によれば、 保護膜 剥がれ防止凹凸が撮像素子の側壁に設けられているため、 撮像素子の裏面から表 面方向等へ摩擦力が作用した場合においても透明有機膜の剥がれを防止すること 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るシンチレ一夕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イメー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るシンチレ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 O 99/66350 す図である。

図 3 Cは、 の発明の実施の形態にかか -夕パネルの製造工程を示 す図である。

図 4 Aは、 の発明の実施の形態にかか '夕パネルの製造工程を示 す図である。

図 4 Bは、 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断面図である _c 図 5 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断面図である _c 図 6 Aは、 この発明の実施例の形態での基板の表面粗さ R aと、 この基板を研 磨する微粉の粒度との関係を示す図である。

図 6 Bは、 この発明の実施例の形態での基板の表面粗さ R m a xと、 この基板 を研磨する微粉の粒度との関係を示す図である。

図 7 Aは、 基板の表面粗さ R aとアモルファスカーボン基板と保護膜との密着 性との関係を示す図である。

図 7 Bは、 基板の表面粗さ R m a xとアモルファスカーボン基板と保護膜との 密着性との関係を示す図である。 発明を実施するための最良な形態

以下、 図面を参照して、 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の断面図である。 図 1に示すように、 シンチレ —夕パネル 2の F O P 1 0の側壁には、 保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aが設けられ ている。 また、 F O P 1 0の一方の表面には、 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一夕 1 2が形成されている。 このシンチレ一夕 1 2には、 T 1 ド一プの C s Iが用いられている。

この F O P 1 0に形成されたシンチレ一夕 1 2は、 保護膜としての第 1のポ リパラキシリレン膜 （透明有機膜） 14で覆われており、 第 1のポリパラキシリ レン膜 14の端部は、 保護膜剥がれ防止凹凸 10 aにかかるように形成されてい る。 また、 第 1のポリパラキシリレン膜 14の表面に A1膜 16が形成され、 更 に、 A1膜 1 6の表面及び A1膜 16の形成されていない第 1のポリパラキシリ レン膜 14の表面に第 2のポリパラキシリレン膜 18が形成されている。 このシ ンチレ一夕パネル 2は、 FOP 10を介して図示しない撮像素子 （例えば、 CC D、 薄膜トランジスタ +フォトダイオードアレイ、 MOS型固体撮像素子） と結 合することにより放射線イメージセンサとして用いられる。

また、 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 2に示すように、 放射線イメージセンサ 4の撮像素子 （CCD) 20の側壁に は、 保護膜剥がれ防止凹凸 20 aが設けられている。 また、 撮像素子 20の受光 面上には、 柱状構造のシンチレ一夕 1 2が形成されている。 このシンチレ一夕 1 2は、 保護膜としての第 1のポリパラキシリレン膜 （透明有機膜） 14で覆われ ており、 第 1のポリパラキシリレン膜 14の端部は、 保護膜剥がれ防止凹凸 20 aにかかるように形成されている。 また、 第 1のポリパラキシリレン膜 14の表 面に A1膜 16が形成され、 更に、 A1膜 1 6の表面及び A1膜 1 6の形成され ていない第 1のポリパラキシリレン S莫 14の表面に第 2のポリパラキシリレン膜 18が形成されている。

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、 FOP 10の側壁に保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aを形成する (図 3 A参照） 。 即ち、 FOP 10の側壁以外の部分をビニールテープにより保 護した状態で、 # 800メヅシュのアルミナを用い 2 kg/cm²の圧力でサン ドプラスト処理を行う。 なお、 このサンドプラスト処理により、 表面粗さ測定器 (サ一フコム 60 OA 東京精密） を用いた表面粗さの測定で、 Ra二 0. 32、 Rmax=2. 1 urn (ここで、 Ra (中心線平均粗さ） 、 Rmax (最大高 さ） は J I S— B 060 1で規定されるものである） となる保護膜剥がれ防止凹 凸 10 aを形成する。

次に、 FOP 10の一方の表面に、 T 1をドープした 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 12を 200 mの厚さで形成する （図 3 B参照） 。 シンチレ一夕 12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 14を形成する。 即ち、 シンチレ —夕 12が形成された基板 10を CVD装置に入れ、 第 1のポリパラキシリレン 膜 14を 10 imの厚さで成膜する。 これによりシンチレ一夕 12の表面全体及 び FOP 10の側壁に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸 10 aの位置まで第 1のポリパラキシリレン膜 14が形成される （図 3 C参照） 。

次に、 シンチレ一夕 1 2側の第 1のポリパラキシリレン膜 14の表面に、 A 1膜 16を 300 nmの厚さで蒸着する （図 4 A参照） 。 ここで A 1膜 1 6は、 シンチレ一夕 12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 2を覆う範囲で形成される。

更に、 A1膜 1 6の表面及び A1膜 1 6の形成されていない第 1のポリパラ キシリレン膜 14の表面に、 再度 C V D法により第 2のポリパラキシリレン膜 1 8を 10 /mの厚さで成膜する （図 4B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。

なお、 図 2に示す放射線イメージセンサ 4は、 シンチレ一夕パネル 2の製造 方法と同様な方法により製造される。 即ち、 撮像素子 20の側壁に FOP 10の 側壁に保護膜剥がれ防止凹凸 10 aを形成したのと同様の方法により、 保護膜剥 がれ防止凹凸 20 aを形成する。 次に、 シンチレ一夕パネルの製造の場合と同様 な方法により、 シンチレ一夕 12を形成し、 シンチレ一夕 12上に第 1のポリパ ラキシリレン膜 14、 八1膜16及び第 2のポリパラキシリレン膜 18を形成す る。 この工程を終了することにより放射線イメージセンサ 4の製造が終了する。

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、 FOP 10の側壁 に保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aを設けたため、 第 1のポリパラキシリレン膜 14 の端部が摩擦等により剥がれるのを防止することができる。 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、 撮像素子 20の側壁に保護膜剥が れ防止凹凸 20 aを設けたため、 第 1のポリパラキシリレン膜 14の端部が摩擦 等により剥がれるのを防止することができる。 したがってシンチレ一夕 1 2の耐 湿性を著しく向上させることができる。

なお、 上述の実施の形態においては、 F 0 P 1 0の側壁に、 # 8 00メヅシ ュのアルミナを用い 2 kg/cm²の圧力でサンドプラスト処理を行うことによ り保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aを形成しているが、 # 1 500メッシュのアルミ ナを用い 2 k g/cm²の圧力でサンドプラスト処理を行うことにより保護膜剥 がれ防止凹凸 1 0 aを形成してもよい。 この場合には、 表面粗さ測定器 （サ一フ コム 6 00 A 東京精密） を用いた表面粗さの測定で、 Ra= 0. 1 9〃m、 Rmax= 1. 42 /mとなる保護膜剥がれ防止凹凸が形成される。

また、 エキシマレーザの照射、 ウエットエツチング処理等により保護膜剥がれ 防止凹凸 10 aを形成してもよい。 ここでエキシマレ一ザの照射による場合には、 例えば 500 zm (1) X 1 0〃m (w) 1 0 jam (d) の溝を設ける場合に は、 1 mm²当たり 3個以上形 成することが好ましい。 また、 溝の幅 （w) / 深さ （d) の比率は 1. 0以下であることが好ましい。

また、 ウエットエツチング処理による場合には、 F 0 P 1 0の側壁以外の部 分を保護した状態で、 1 Nの HN0₃溶液に 5分間浸すことにより無数の深さ 5 〃mの凹凸を形成することができる。 更に、 FOP 1 0の側壁にカッターナイフ 等で傷をつけることにより、 保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aを形成してもよい。 更 に、 カーボンランダム研磨により保護膜剥がれ防止凹凸 1 0 aを形成してもよい c また、 上述の実施の形態においては、 シンチレ一夕として 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 1) 、 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、 シンチレ一夕を形成する基板として F 0P、 撮像素子として CCDが用いられているが、 その他に X線透過率の良い基 板である A 1製の基板、 C (グラフアイ ト） 製の基板及びアモルファスカーボン 製の基板等炭素を主成分とした基板、 Be製の基板， S i C製の基板等を用いて もよい。 またガラス基板を用いてもよい。

図 5 A及び図 5 Bは、 アモルファス力一ボン製の基板 30の表面にシンチレ一 夕 12を形成し、 このシンチレ一夕 12を保護するための第 1のポリパラキシリ レン膜 14、 透明無機膜 （S i 0₂膜） 22及び第 2のポリパラキシリレン膜 1 8を形成したシンチレ一夕パネルを示す図である。 この図 5 A及び図 5 Bに示す シンチレ一夕パネルは、 アモルファス力一ボン製基板 30及びシンチレ一夕 12 の全面が第 1のポリパラキシリレン膜 14及び第 2のポリパラキシリレン膜 18 により覆われている。 これらの場合においても、 図 5 Aのシンチレ一夕パネルに おいては、 アモルファスカーボン製基板 30のシンチレ一夕 12が形成されてい る面のシンチレ一夕 12が形成されていない部分に保護膜剥がれ防止凹凸 30 a を形成することにより、 また、 図 5 Bのシンチレ一夕パネルにおいては、 A1製 基板 30のシンチレ一夕 12が形成されていない面に保護膜剥がれ防止凹凸 30 aを形成することにより、 アモルファスカーボン製の基板 30の表面に形成され る第 1のポリパラキシリレン膜 14の浮き上がりを防止することができポリパラ キシリレン膜の剥がれを防止することができる。 なお、 これらの場合に、 更に A 1製基板 30の側壁部に保護膜剥がれ防止凹凸を設けても良い。 ここで、 透明無 機膜としては、 A 1₂0₃, T i 0₂, I n₂〇₃， S n0₂, MgO, S i N, M gF₂, L i F, CaF 2 , A g C 1及び S i N 0の何れであってもよい。

ここで、 上記実施例のシンチレ一タパネルを製作する際、 基板と保護膜との密 着性と保護膜防止凸凹の大きさとの関係を調べてみた。 1 mmの厚さを有するァ モルファス力一ボン （a— C) 板を # 600から # 10000までの粒度が異な る S i C研磨微粉 （# 600、 #800、 # 1000、 # 1500、 #2000、 #4000、 # 10000の 7種類） を用い、 基板を研磨し、 表面の粗さが異な るアモルファスカーボン基板を作成し、 その後、 表面粗さ測定器で、 表面粗さ R a及び Rmaxを測定した。 研磨微粉の粒度と Ra、 1¾1]1& との関係を図6八 及び図 6 Bに示す。

次に、 このように作成したアモルファスカーボン基板のそれぞれに、 C s lを

200〃m蒸着し、 その後、 CVD法によりポリパラキシリレン膜を成膜し、 C s 1とアモルファスカーボン基板との間の密着性、 特に図 5 Bの保護膜剥がれ防 止凸凹部 30 aでの基板と保護膜との密着性と、 Ra、 Rmaxとの関係を調べ たところ、 図 7 A及び 7 Bに示す結果が得られた。

これらの図から分かるように、 密着性に効果があるのは、 1 &が0. l〃m以 上、 Rmaxが 0. 8〃m以上のアモルファスカーボン基板上に膜を形成した場 合であることが分かった。

すなわち、 これら、 FOP、 アモルファスカーボンを基板として用いた場合、 保護膜はがれ防止の凸凹として機能する表面粗さは、 Raが 0. l〃m、 Rma xが 0. 8 //m以上であることが分かった。

このアモルファスカーボン基板 30を用いたシンチレ一夕パネルは、 シンチ レー夕 12の先端部側に撮像素子を配置することにより放射線イメージセンサと して用いられる。 なお、 基板に A 1製の基板、 B e製の基板等を用いた場合にも 同様にして放射線イメージセンサとして用いられる。 また、 ガラス基板を用いた 場合には、 ガラス基板側にレンズを介して撮像素子を配置することにより放射線 イメージセンサとして用いられる。

そして、 以上で述べた保護膜剥がれ凸凹の大きさについては、 FOP、 ァモ ルファス力一ボン基板ばかりでなく、 A1製の基板、 その他の材料の基板でも同 様である。 また、 上述の実施の形態における、 保護膜には、 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を含む。

この発明のシンチレ一夕パネルによれば、 シンチレ一タを保護するための透 明有機膜が基板に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるように形成され ているため、 保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と基板との接触面積が大き くなり透明有機膜の剥がれを防止することができシンチレ一夕の耐湿性を向上さ せることができる。 また、 シンチレ一夕パネルの基板が側壁に保護膜剥がれ防止 凹凸を備える場合には、 基板の裏面から表面方向等へ摩擦力が作用した場合にお いても透明有機膜の剥がれを防止することができる。

また、 この発明の放射線イメージセンサによれば、 シンチレ一タを保護するた めの透明有機膜が撮像素子に設けられている保護膜剥がれ防止凹凸にかかるよう に形成されているため、 保護膜剥がれ防止凹凸により透明有機膜と撮像素子との 接触面積が大きくなり透明有機膜の剥がれを防止することができシンチレ一夕の 耐湿性を向上させることができる。 また、 保護膜剥がれ防止用凹凸が撮像素子の 側壁に設けられている場合には、 撮像素子の裏面から表面方向等へ摩擦力が作用 した場合においても透明有機膜の剥がれを防止することができる。 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イメージセン サは、 医療、 工業用の X線撮影等の用いるのに適している。

Claims

言青求の範囲

1 . 基板上に形成されたシンチレ一夕と、 前記シンチレ一夕を覆う透明 有機膜とを備えるシンチレ一夕パネルにおいて、

前記基板は、 この基板上の前記透明有機膜が接触する部分の少なくとも一部 に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴とするシンチレ一夕パネル。

2 . 前記基板は、 側壁に前記保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴 とする請求項 1記載のシンチレ一夕パネル。

3 . 前記基板は、 ファイバオプティカルプレートであることを特徴とす る請求項 1又は請求項 2記載のシンチレ一夕パネル。

4 . 前記基板は、 A 1製基板であることを特徴とする請求項 1又は請求 項 2記載のシンチレ一夕パネル。

5 . 前記基板は、 炭素を主成分とする基板であることを特徴とする請求 項 1又は請求項 2記載のシンチレ一夕パネル。

6 . 前記請求項 3記載の前記シンチレ一夕パネルの前記基板側に撮像素 子を更に備えたことを特徴とする放射線イメージセンサ。

7 . 前記請求項 4又は請求項 5記載の前記シンチレ一夕パネルの前記シ ンチレ一夕の先端部側に撮像素子を更に備えたことを特徴とする放射線ィメ一ジ センサ。

8 . 撮像素子の受光面上に形成されたシンチレ一夕と、 前記シンチレ一 夕を覆う透明有機膜とを備える放射線イメージセンサにおいて、

前記撮像素子は、 この撮像素子の前記透明有機膜が接触する部分の少なくと も一部に保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを特徴とする放射線ィメ一ジセンサ _c

9 . 前記撮像素子は、 側壁に前記保護膜剥がれ防止凹凸を備えることを 特徴とする請求項 8記載の放射線イメージセンサ。