JP2002333480A

JP2002333480A - シンチレータパネルおよびそれを用いた放射線検出器

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Publication number: JP2002333480A
Application number: JP2001136465A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Nonaka; 克俊野中
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2002-11-22
Anticipated expiration: 2021-05-07
Also published as: JP4647828B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＦＯＰを二次元に配置してその側面を接着剤
で接着して形成したＦＯＰパネルを用いたシンチレータ
パネルにおいてＦＯＰパネルの接着部へのシンチレータ
の密着強度の低下を抑制できるシンチレータパネルおよ
びそれを用いた放射線検出器を提供する。【解決手段】シンチレータパネル１を構成するＦＯＰ
パネル２を作成する際に、それを構成する複数のＦＯＰ
２０のうち、任意の２つのＦＯＰ２０₁、２０₂の隅部２
０₁ｃ、２０₂ｃを他のＦＯＰ２０₂の辺部２０₂ｓと接着
することにより、接着部２１の幅Ｗを薄く確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線画像の撮影
に用いられるシンチレータパネルとそれを用いた放射線
検出器に関し、特に、大面積のシンチレータパネルとそ
れを用いた放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療、工業等の分野において、放射線イ
メージを迅速かつ高精度に検出、撮像する放射線検出器
の必要性が高まっている。この必要性に応えるべく、例
えば、シンチレータにより放射線イメージを光イメージ
に変換して、撮像素子により変換した光イメージを撮像
することで放射線イメージに相当する画像を撮像する放
射線検出器が知られている。

【０００３】さらに、大面積の放射線イメージの検出、
撮像を行うことができる放射線検出器として、例えば、
国際公開ＷＯ００／３６４３６号公報（以下、引例１と
呼ぶ）に開示されたシンチレータパネルおよび放射線検
出器がある。このシンチレータパネルは、光ファイバプ
レート（ＦＯＰ）を横に並べることで大面積化し、そこ
にシンチレータを堆積させることで大面積のシンチレー
タパネルを形成するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さらに大面積のシンチ
レータパネルを形成するためには、ＦＯＰを二次元に並
べて配置する手法が考えられる。しかし、本発明者らは
単に二次元に並べるだけでは、以下の問題が発生するこ
とを見出した。ＦＯＰを二次元に並べ、その側面同士を
接着剤で張り合わせた場合、作成された大面積プレート
の表面を研磨した際に、ＦＯＰと接着剤との硬度差によ
って、接着剤の方が削られて段差が大きくなってしま
う。このため、ＦＯＰの隣接する四隅の一つにでも欠け
が存在すると、接着剤部分が大きくなり、研磨の際に中
心部が薄くなって接着強度が低下してしまう。さらに、
上部に形成するシンチレータの密着強度も低下してしま
う。

【０００５】そこで本発明は、ＦＯＰを二次元に配置し
てその側面を接着剤で接着して形成したＦＯＰパネルを
用いたシンチレータパネルにおいてＦＯＰパネルの接着
部へのシンチレータの密着強度の低下を抑制できるシン
チレータパネルおよびそれを用いた放射線検出器を提供
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係るシンチレータパネルは、多数の光ファイバ
を束ねて形成された複数の光ファイバプレートを互いの
側面を接着剤によって張り合わせてそれぞれ平面状の入
出力端面を形成し、入力端面上に放射線入射によって光
ファイバを透過しうる波長の光を放射するシンチレータ
を堆積させて形成したシンチレータパネルにおいて、入
出力端面は、光ファイバの辺方向に少なくとも２個以上
の光ファイバプレートを並べて構成されており、入出力
端面の縁を除いて光ファイバプレートの隅部が他の１個
の光ファイバプレートの辺部と張り合わされていること
を特徴とする。この光ファイバプレートは矩形状である
ことが好ましい。

【０００７】このように隅部を他の１個の光ファイバの
辺部と張り合わせ、各プレートの隅部をできるだけずら
して配置することで、隅部の周囲において接着剤層の幅
が大きくなりすぎることがなく、前述した問題を解決す
ることができる。

【０００８】シンチレータは、大面積でも均質に形成す
ることができる気相成長により形成されていることが好
ましく、柱状に形成されていればさらに好ましい。そし
て、Ｘ線入射により可視光、紫外光または赤外光を放射
するものであり、例えば、ＣｓＩを含むものが撮像素子
として既存の各種の撮像素子を用いることができ好適で
ある。

【０００９】接着剤は、シンチレータから放射された光
の５０％以上を吸収する素材であることが好ましく、シ
ンチレータパネルの側面を構成する光ファイバプレート
側面上に形成され、シンチレータから放射された光に対
する透過率が５０％未満である遮光材をさらに備えてい
ることが好ましい。このようにすると、不要な入射光の
伝搬によるノイズの発生を抑制できる。

【００１０】接着剤の幅は５０μｍ以下であることが好
ましく、２０μｍ以下であればさらに好ましい。接着剤
の幅をこのように小さくすることでシンチレータの剥離
を効果的に防止できる。

【００１１】シンチレータを覆う保護膜をさらに備えて
いることが好ましく、例えば、ポリパラキシリレン類か
らなる耐湿保護膜が好適である。

【００１２】本発明に係る放射線検出器は、本発明に係
るシンチレータパネルと、その出力端面に対向して配置
される撮像装置とを備えていることを特徴とする。シン
チレータパネルと撮像装置との間に配置され、シンチレ
ータパネルから出力された光画像を前記撮像装置へと導
く導光用光学部材をさらに備えていてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。なお、各図面における寸法、形状は必ず
しも実際のものと同一ではなく、理解を容易にするため
誇張して描かれている部分がある。

【００１４】図１は、本発明に係るシンチレータパネル
の第１の実施形態を示す分解斜視図であり、図２はその
一部拡大断面図であり、図３は、そのＦＯＰの隅部張り
合わせ部分の拡大図である。

【００１５】このシンチレータパネル１は、複数のＦＯ
Ｐ２０を二次元に並べて側面を接着剤２１で張り合わせ
て構成したＦＯＰパネル２上にシンチレータ３を堆積さ
せ、シンチレータ３を保護膜４で覆った構成を採る。

【００１６】ここで、ＦＯＰパネル２を構成するＦＯＰ
２０のそれぞれは矩形形状であって、短辺の長さはいず
れもａで同一であるが、長辺の長さがｂであるＦＯＰ２
０₁と長辺の長さがそれよりｃだけ長いＦＯＰ２０₂の２
種類のＦＯＰがある。そして、図１に示されるように、
ＦＯＰ２０₁とＦＯＰ２０₂とを長辺方向に接続し、短辺
方向では、ＦＯＰ２０₁の隣にＦＯＰ２０₂を、ＦＯＰ２
０₂の隣にＦＯＰ２０₁を交互に配置している。この結
果、長辺方向に隣接するＦＯＰ２０₁とＦＯＰ２０₂のそ
れぞれの隅部２０₁ｃ、２０₂ｃとは隣接するが、これら
の隅部が短辺方向に隣接するＦＯＰ２０₂の辺部２０₂ｓ
に向き合うため、これらの間に形成される接着剤２１層
の幅が他の部分に比べて大きく拡大するのを防止でき
る。

【００１７】ここで、接着剤２１としては、端面間の光
の透過率を５０％未満に抑えることのできる素材を用い
ることが好ましい。ＦＯＰ２０の端面にこれを構成する
光ファイバのコアが露出しているような場合、接着剤２
１の光透過率が大きいと、コアからの漏洩や、接着剤２
１を介してのコアへの外乱光の侵入を抑制し、得られる
光画像へのノイズの混入を抑制することができる。こう
した接着剤２１としては、米国Epoxy technology社製の
商品名EPO-TEK 353ND等が好適である。接着剤２１を有
色のものとすると、ＦＯＰパネル２の製作時の目視検査
が容易となり好ましい。

【００１８】接着剤２１層の幅Ｗは、引例１に記載され
ているように５０μｍ以下であることが好ましく、２０
μｍ以下であることがさらに好ましい。さらに好適に
は、縁部における対向辺との間隔ｒが５０μｍ以下であ
ることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好
ましい。このように設定すると、シンチレータ３の剥離
を防止して高い歩留りを得ることが可能である。本実施
形態においては、前述したようにＦＯＰ２０の配置を工
夫しているので、間隔ｒを好適範囲に納めるために、幅
Ｗを好適限界である５０μｍあるいは２０μｍより極端
に狭く設定する必要がなくなるので、その製造が容易と
なる。

【００１９】ＦＯＰパネル２の露出側面には遮光材２２
が塗布により形成されている。この遮光材２２は、光の
透過率が５０％未満であって、遮光材２２を介して外乱
光等がＦＯＰパネル２を構成する光ファイバのコアへの
侵入を抑制するものであり、得られる光画像へのノイズ
の混入を抑制する効果がある。

【００２０】シンチレータ３としては、入射する放射線
に応じて所定の光（可視光のほか、赤外光、紫外光を含
む）を放射する各種の材料を用いることができるが、発
光効率が良いTlドープのCsI等が好ましい。シンチレー
タ３を気相成長により形成すると、大面積であっても均
質なシンチレータを形成することができるので好まし
い。そして、図２に示されるように柱状構造で形成する
と、柱状構造の間に後述する保護膜４の有機膜４１が入
り込み、有機膜４１の密着性が向上するためさらに好ま
しい。このシンチレータ３の厚さは６００μｍ程度とす
ることが好適である。

【００２１】このシンチレータ３を覆ってＦＯＰパネル
２の側面にまで到達する保護膜４が形成されている。こ
の保護膜４は、例えば、有機膜４１、無機膜４２、有機
膜４３の３層構造で形成されており、Ｘ線透過性で、水
蒸気を遮断する機能を有する。有機膜４１、４３として
は、例えば、ポリパラキシリレン樹脂（スリーボンド社
製、商品名パリレン）、特にポリパラクロロキシリレン
（同社製、商品名パリレンＣ）を用いることが好まし
い。パリレンによるコーティング膜は、水蒸気及びガス
の透過が極めて少なく、撥水性、耐薬品性も高いほか、
薄膜でも優れた電気絶縁性を有し、放射線、可視光線に
対して透明であるなど保護膜４に用いるのにふさわしい
優れた特徴を有している。無機膜４２としては、Ｘ線透
過性で、シンチレータ３で発せられた光を反射する性質
を有する金属薄膜、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどの金
属薄膜を用いることが好ましい。

【００２２】シンチレータ３自体が十分な耐湿性、耐久
性を有する場合には保護膜４は必要ではないが、例えば
ＣｓＩのように潮解性を有する素材を用いる場合には、
耐湿保護膜が必須になる。保護膜４は最も簡単な構成と
しては、有機膜４１のみで構成することが可能である。
本実施形態では、保護膜４を３層構造として、その密閉
性、耐湿性を向上させるとともに、光反射性の無機膜４
２を用いることで、シンチレータ３で発せられた光を有
効に出射面側へと導いて、発光効率を向上させ、明るい
画像を得る効果がある。そして、無機膜４２を有機膜４
１、４３で挟み込むことで、無機膜４２の劣化を防止す
る効果もある。

【００２３】本実施形態では、有機膜４１は、シンチレ
ータ３の柱状結晶の再頂部からさらに１０μｍ程度の高
さを確保するよう形成されており、無機膜４２は０．２
５μｍ程度の薄膜とされ、さらに１０μｍ程度の厚さの
有機膜４３が形成されている。

【００２４】このシンチレータパネル１の入射面側、つ
まり保護膜４側から放射線画像を形成する放射線が入射
すると、入射した放射線は保護膜４を通過してシンチレ
ータ４へと導かれる。シンチレータ４は入射した放射線
量に応じて可視光を生成することにより、放射線画像を
可視光画像に変換する。変換された可視光画像はＦＯＰ
パネル２を介して反対面から出力される。ここで、保護
膜４内に光反射性の無機膜４２を配することで、無機膜
４２がシンチレータ４で生成され、入射面側へと逆行し
てくる可視光を反射してＦＯＰパネル２側へと導くこと
により、明るい可視光画像が得られる。

【００２５】本発明によれば、前述したようにＦＯＰ２
０の配置を工夫することにより、ＦＯＰ２０間の接着剤
２１の距離ｒを短く設定することが容易であるため、シ
ンチレータ３の剥離がなく、また、デッドスペースを狭
く設定することができ、大画面化が容易である。

【００２６】出力端面側に、写真フィルム、テレビカメ
ラ、ＣＣＤ、ＭＯＳ等の固体撮像素子等を配置すること
により、放射線画像に相当する可視光画像を記録するこ
とが可能である。図４(a)は、このシンチレータ１を用
いた放射線検出器９の断面構成図である。

【００２７】図４(a)に示されるように、この放射線検
出器９は、図１に示されるシンチレータパネル１の出力
端面に導光用のファイバ光学ブロック５の入力端面を接
続し、各ファイバ光学ブロックの出力端面に固体撮像素
子６を配置したものである。

【００２８】各ファイバ光学ブロック５は、入力端面が
出力端面より広いテーパー状の構成をなしているため、
入力画像を縮小して出力する機能を有する。そのため、
元の放射線画像に相当する画像イメージを生成するため
には、各固体撮像素子６で撮像した画像を図示していな
い処理装置等により拡大、再配置する画像処理を行う必
要がある。このような構成を採ることで、大画面の撮像
素子を用いることなく、大画面の放射線画像を撮像する
ことが可能となる。また、大型の固体撮像素子６を用い
ることが可能な場合には、図４(b)に示されるように、
図１に示されるシンチレータパネル１の出力端面に直
接、固体撮像素子６の受光面を張り合わせてもよい。

【００２９】本発明に係るシンチレータパネル１を構成
するＦＯＰパネル２におけるＦＯＰ２０の配置は図１に
示される配置に限られるものではない。例えば、図５に
示されるＦＯＰパネル２ａの様に幅がａ₁、ａ₂、ａ₃と
異なるＦＯＰ２０₃、２０₄、２０₅を組み合わせて構成
しても良く、図６に示されるＦＯＰパネル２ｂの様に、
辺の長さがｂ／２の正方形のＦＯＰ２０₆の周囲に、短
辺の長さがｂ／２で長辺の長さがｂの矩形のＦＯＰ２０
₇を互い違いに配置しても良い。さらにこの矩形のＦＯ
Ｐ２０₇を互い違いに配置して図７に示されるようなＦ
ＯＰパネル２ｃを形成しても良い。また、図１に示され
るＦＯＰパネル２に幅の異なるＦＯＰ２０₈、２０₉を接
続して図８に示されるようなさらに大画面のＦＯＰパネ
ル２ｄを形成しても良い。

【００３０】本発明に係るシンチレータパネルを形成す
るためのＦＯＰは以上に説明した矩形形状（正方形状を
含む）のＦＯＰに限られるものではなく、図９に示され
るように平行四辺形状のＦＯＰ２０_aを組み合わせてＦ
ＯＰパネル２ｅを形成したり、図１０に示されるように
台形状のＦＯＰ２０_bを組み合わせてＦＯＰパネル２ｆ
を構成することも可能である。あるいはより多数の辺を
有する多角形状のＦＯＰや形状の異なるＦＯＰを組み合
わせる場合についても同様のことがいえる。どの場合で
あっても、２つのＦＯＰの隅部を他のＦＯＰの辺部と接
着することにより、接着部の幅を薄くとり、強度を確保
してシンチレータの剥離を抑制することができ、安定し
た歩留りを確保できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シンチレータパネルを構成するＦＯＰパネルを作成する
際に、それを構成する複数のＦＯＰのうち、任意の２つ
のＦＯＰの隅部を他のＦＯＰの辺部と接着することによ
り、接着部の幅を薄くとり、強度を確保してシンチレー
タの剥離を抑制することができ、安定した歩留りを確保
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシンチレータパネルの第１の実施
形態を示す分解斜視図である。

【図２】図１の一部拡大断面図である。

【図３】図１のＦＯＰの隅部張り合わせ部分の拡大図で
ある。

【図４】図１のシンチレータパネルを用いた本発明に係
る放射線検出器をそれぞれ示す断面図である。

【図５】本発明に係るシンチレータパネルの第２の実施
形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【図６】本発明に係るシンチレータパネルの第３の実施
形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【図７】本発明に係るシンチレータパネルの第４の実施
形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【図８】本発明に係るシンチレータパネルの第５の実施
形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【図９】本発明に係るシンチレータパネルの第６の実施
形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【図１０】本発明に係るシンチレータパネルの第７の実
施形態におけるＦＯＰ配列を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…シンチレータパネル、２…ＦＯＰパネル、３…シン
チレータ、４…保護膜、５…ファイバ光学ブロック、６
…固体撮像素子、９…放射線検出器、２０…ＦＯＰ、２
１…接着剤、２２…遮光材、４１、４３…有機膜、４２
…無機膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の光ファイバを束ねて形成された複
数の光ファイバプレートを互いの側面を接着剤によって
張り合わせてそれぞれ平面状の入出力端面を形成し、入
力端面上に放射線入射によって前記光ファイバを透過し
うる波長の光を放射するシンチレータを堆積させて形成
したシンチレータパネルにおいて、前記入出力端面は、前記光ファイバの辺方向に少なくと
も２個以上の光ファイバプレートを並べて構成されてお
り、入出力端面の縁を除いて前記光ファイバプレートの
隅部が他の１個の光ファイバプレートの辺部と張り合わ
されていることを特徴とするシンチレータパネル。
【請求項２】前記光ファイバプレートは矩形状である
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータパネル。
【請求項３】前記シンチレータは、気相成長により形
成されていることを特徴とする請求項１または２のいず
れかに記載のシンチレータパネル。
【請求項４】前記シンチレータは、柱状に形成されて
いることを特徴とする請求項３記載のシンチレータパネ
ル。
【請求項５】前記シンチレータは、Ｘ線入射により可
視光、紫外光または赤外光を放射することを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載のシンチレータパネル。
【請求項６】前記シンチレータは、ＣｓＩを含むこと
を特徴とする請求項４あるいは５記載のシンチレータパ
ネル。
【請求項７】前記接着剤は、前記シンチレータから放
射された光の５０％以上を吸収する素材であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシンチレータ
パネル。
【請求項８】前記シンチレータパネルの側面を構成す
る前記光ファイバプレート側面上に形成され、前記シン
チレータから放射された光に対する透過率が５０％未満
である遮光材をさらに備えている請求項１〜７のいずれ
かに記載のシンチレータパネル。
【請求項９】前記接着剤の幅は５０μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のシンチ
レータパネル。
【請求項１０】前記接着剤の幅は２０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のシン
チレータパネル。
【請求項１１】前記シンチレータを覆う保護膜をさら
に備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
かに記載のシンチレータパネル。
【請求項１２】前記保護膜は、ポリパラキシリレン類
からなる耐湿保護膜を含むことを特徴とする請求項１１
記載のシンチレータパネル。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載のシ
ンチレータパネルと、前記出力端面に対向して配置され
る撮像装置とを備えていることを特徴とする放射線検出
器。
【請求項１４】前記シンチレータパネルと前記撮像装
置との間に配置され、前記シンチレータパネルから出力
された光画像を前記撮像装置へと導く導光用光学部材を
さらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の
放射線検出器。