신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서 |
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| 申请号 | KR1020127025646 | 申请日 | 2011-05-16 | 公开(公告)号 | KR1020130080425A | 公开(公告)日 | 2013-07-12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 申请人 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤; | 发明人 | 도야마신타로; 구스야마유타카; 야마시타마사노리; 오사와히로타케; 시키다무네노리; | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 摘要 | 고해상도화 및 고휘도화를 도모할 수 있는 신틸레이터 패널(1) 및 방사선 이미지 센서(10)를 제공한다. 신틸레이터 패널(1)은 방사선의 입사면(3a) 및 출사면(3b)을 가지고, 방사선을 투과시키는 방사선 투과 기판(3)과, 출사면(3b)에 결정 성장된 복수의 기둥 형상체로 이루어지고, 방사선의 입사에 의해 광을 생성시키는 신틸레이터(4)와, 신틸레이터(4)에 대해서 출사면(3b)과 반대측에 배치되고, 신틸레이터(4)에서 생성된 광을 전파시키는 FOP(6)와, 신틸레이터(4)와 FOP(6)의 사이에 마련되고, 신틸레이터(4)와 FOP(6)를 점착 고정함과 함께, 신틸레이터(4)에서 생성된 광을 투과시키는 양면 테이프(5)를 구비한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 权利要求 | 방사선의 입사면 및 출사면을 가지고, 상기 방사선을 투과시키는 방사선 투과체와, 상기 출사면에 결정 성장된 복수의 기둥 형상체로 이루어지고, 상기 방사선의 입사에 의해 광을 생성시키는 신틸레이터(scintillator)와, 상기 신틸레이터에 대해서 상기 출사면과 반대측에 배치되고, 상기 신틸레이터에서 생성된 광을 전파시키는 파이버 옵틱스 플레이트(fiber optics plate)와, 상기 신틸레이터와 상기 파이버 옵틱스 플레이트의 사이에 마련되고, 상기 신틸레이터와 상기 파이버 옵틱스 플레이트를 점착(粘着) 고정함과 함께, 상기 신틸레이터에서 생성된 광을 투과시키는 점착층을 구비하는 신틸레이터 패널. 청구항 1에 있어서, 상기 점착층에 대해서 상기 신틸레이터가 들어가는 깊이는 상기 출사면과 직교하는 방향에 있어서의 상기 신틸레이터 두께의 30％ 이하인 신틸레이터 패널. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방사선 투과체는 강성(剛性) 기판인 신틸레이터 패널. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방사선 투과체는 막형상인 신틸레이터 패널. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 투과체 및 상기 신틸레이터의 외측을 덮는 방습성 보호막을 추가로 구비하고 있는 신틸레이터 패널. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 투과체의 상기 입사면측에 형성되고, 상기 방사선을 투과시킴과 함께 상기 신틸레이터에서 생성된 광의 반사 및 흡수의 적어도 일방을 행하는 광 대응층을 추가로 구비하고 있는 신틸레이터 패널. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점착층은 기재(基材)와 기재의 양측에 마련된 점착제를 가지는 신틸레이터 패널. 상기 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 신틸레이터 패널과, 상기 파이버 옵틱스 플레이트에서 전파된 광을 촬상하는 촬상 소자를 구비하는 방사선 이미지 센서. |
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| 说明书全文 |
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| 접착 방법 | 두께(㎛) | 신틸레이터 피복 두께(㎛) |
| 양면 테이프 | 10 | 3 ~ 4 |
| 저점도 접착제 | 10 | 100 |
| 저점도 접착제 | 70 | 100 |
표 1 및 도 2 ~ 도 4에 나타난 바와 같이, 양면 테이프(5)의 점착제(5b)에 대해서 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이는 액상 접착제(8)에 대해서 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이와 비교해서 현저하게 얕았다. 또, 액상 접착제(8)의 두께를 10㎛로부터 70㎛로 변경해도 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이에 변화는 없었다.
또, 점착제(5b)나 액상 접착제(8)에 대해서 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이가 깊을수록 해상도의 저하를 볼 수 있었다. 이것은 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이가 깊을수록, 점착 성분의 영향으로 광의 산란이 발생할 확률이 높아지기 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이는 작아도 좋다. 즉, 침형상 결정 사이에 공간이 형성되어도 좋다. 구체적으로는 점착제(5b)나 액상 접착제(8)에 대해서 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이는 그 침형상 결정에 있어서의 기둥 부분까지 도달하지 않고 첨단(尖端) 부분에 멈추어도 좋다. 또, 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이는 출사면(3b)과 직교하는 방향에 있어서의 신틸레이터(4) 두께의 30％ 이하이어도 좋고, 또한, 10％ 이하이어도 좋다. 이와 같은 상태가 되도록 신틸레이터(4)의 선단(4a)측과 FOP(6)를 점착 고정시키는 것에 의해, 신틸레이터(4)의 틈새에 들어간 점착 성분의 영향에 의해 광의 산란이 발생하는 것을 적절히 억제할 수 있다. 이것은 신틸레이터 패널(1)의 고해상도화 및 고휘도화에 기여한다.
또한, 액상 접착제(8)로서 점도가 높은 것을 사용하는 것에 의해 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이를 얕게 하는 것이 가능하다. 단, 이 경우에는 신틸레이터(4)와 FOP(6)를 첩합(貼合)시킬 때에 액상 접착제(8) 내에서 기포가 발생하기 쉬워지기 때문에, 탈포 처리가 필요할 가능성이 높아진다.
이상의 시험 결과로부터 신틸레이터(4)와 FOP(6) 사이의 점착 방법으로서는 액상 접착제(8)보다 양면 테이프(5)를 채용할 수 있다고 생각된다. 점착 방법으로서 양면 테이프(5)를 사용하는 것에 의해, 액상 접착제(8)를 사용하는 경우와 비교해서, 점착제(5b)나 액상 접착제(8)에 대해서 신틸레이터(4)가 들어가는 깊이를 얕게 할 수 있다.
다음에, 제1 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(1)의 제조 방법에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다.
우선 방사선 투과 기판(3)의 출사면(3b)에 신틸레이터(4)를 형성하는 신틸레이터 형성 공정을 행한다. 신틸레이터 형성 공정에서는 우선 방사선 투과 기판(3)을 가열한다. 그 후, 방사선 투과 기판(3)을 회전시킨 상태에서 증착법에 의해 Tl을 도프한 CsI의 침형상 결정을 출사면(3b)에 성장시키는 것에 의해, 신틸레이터(4)를 형성한다.
다음에, 신틸레이터(4)의 선단(4a)측과 FOP(6)를 점착 고정하는 점착 고정 공정을 행한다. 점착 고정 공정에서는 양면 테이프(5)에 의해 신틸레이터(4)의 선단(4a)측을 FOP(6)의 주면(6a)에 첩합시키는 것에 의해 점착 고정을 행한다.
그 후, 방습성 보호막(7)을 형성하는 보호막 형성 공정을 행한다. 보호막 형성 공정에서는 우선 FOP(6)를 CVD［Chemical Vapor Deposition］장치의 증착실에 넣는다. 그리고, 폴리파라키실리렌의 원료를 승화시켜 얻은 증기 중에 FOP(6)를 노출시키는 CVD법에 의해, 방사선 투과 기판(3), 신틸레이터(4), 및 FOP(6)를 덮는 방습성 보호막(7)을 형성한다. 이상의 공정에 의해 제1 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(1)이 제조된다.
계속해서, 제1 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(1)의 작용 효과에 대해서 설명한다.
제1 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(1)에 의하면, 방사선의 입사에 의해 신틸레이터(4)에서 생성된 신틸레이션 광은 선단(4a)을 통해서 FOP(6)에 입사해서 촬상 소자(2)에 출력되므로, 결정 성장에 있어서 구조적인 변형이 발생할 확률이 높은 신틸레이터(4)의 근본측을 광이 통과하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 이 신틸레이터 패널(1)에 의하면, 신틸레이터(4) 내의 구조적인 변형에 기인하는 광의 산란이나 감쇠의 발생을 억제할 수 있으므로, 신틸레이터 패널(1)의 고해상도화 및 고휘도화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
또, 이 신틸레이터 패널(1)에 의하면, 방사선 투과 기판(3)의 강성에 의해 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이것은 신틸레이터 패널(1)의 고수명화에 기여한다.
또한, 이 신틸레이터 패널(1)에 의하면, 점착 방법으로서 양면 테이프(5)를 사용하고 있으므로, 액상 접착제(8)를 사용하는 경우와 비교해서, 점착제(5b)는 기재(5a)에 밀착하여 신틸레이터(4)의 틈새에 들어가기 어렵기 때문에, 신틸레이터(4)의 피복 두께, 즉 복수의 침형상 결정으로 이루어진 신틸레이터(4)의 틈새에 점착 성분이 깊게 들어가는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 신틸레이터(4)의 틈새에 들어간 점착 성분의 영향에 의해 광의 산란 등이 발생하는 것을 피할 수 있으므로, 신틸레이터 패널(1)의 고해상도화에 유리하다.
또, 이 신틸레이터 패널(1)에 의하면, 방사선 투과 기판(3) 및 신틸레이터(4)의 외측을 덮는 방습성 보호막(7)에 의해 신틸레이터(4) 내에 수분이 침입하는 것을 억제할 수 있으므로, 수분의 침입에 의한 신틸레이터(4)의 성능 열화를 회피할 수 있고, 신틸레이터 패널(1)의 내습성의 향상 및 고수명화를 도모할 수 있다.
또, 이 신틸레이터 패널(1)의 고해상도화 및 고휘도화가 도모해지는 것에 의해, 방사선 이미지 센서(10)에 있어서의 고해상도화 및 고휘도화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명자들은 제1 실시 형태에 있어서의 신틸레이터(4)의 선단(4a)측에 대해서, 출사면(3b)과 대략 평행한 면을 형성하도록 연마(硏磨)한 경우와 연마하지 않은 경우와의 비교 시험을 행했다. 표 2에 신틸레이터 패널의 해상도 및 광출력에 있어서의 비교 결과를 나타낸다. 또한, 표 2에서는 신틸레이터 선단 연마 없음을 기준(100％)으로 하여 상대적으로 평가를 행했다.
| 샘플 | 해상도 | 광출력 |
| 신틸레이터 선단 연마 없음 | 100% | 100% |
| 신틸레이터 선단 연마 있음 | 97% | 101% |
표 2에 나타난 바와 같이, 신틸레이터(4)의 선단(4a)측을 연마한 경우와 연마하지 않은 경우의 사이에 현저한 차는 확인되지 않았다. 따라서, 신틸레이터(4)의 선단(4a)측을 연마한 경우에도 본 발명을 유효하게 적용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 연마에 의해 신틸레이터(4)의 침형상 결정의 일부는 첨단 부분이 없는 기둥 형상의 결정이 된다. 특허 청구 범위에 기재된 기둥 형상체에는 이 기둥 형상의 결정이 되는 형상도 당연하게 포함된다.
［제2 실시 형태］
도 6에 나타난 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(11)은 방사선 투과 기판(3) 대신에 방사선 투과막(12)을 구비하고 있다는 점이 제1 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(1)과 상위(相違)하다.
방사선 투과막(12)은 유기막이며 예를 들어 폴리파라키실리렌의 키실릴렌계의 재료나 요소계(尿素系)의 재료로 구성된 막형상의 부재이다. 방사선 투과막(12)의 두께는 1㎛ ~ 100㎛이다. 방사선 투과막(12)은 방사선의 입사면(12a) 및 출사면(12b)을 가지고 있고, 입사면(12a)에 입사한 방사선은 방사선 투과막(12)의 내부를 투과하여 출사면(12b)으로부터 출사한다. 방사선 투과막(12)은 특허 청구 범위에 기재된 방사선 투과체에 상당한다.
다음에, 제2 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(11)의 제조 방법에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다.
우선 신틸레이터 형성용 기판의 표면에 대해서 박리제를 도포하는 박리제 도포 공정을 행한다. 이 박리제는 기판으로부터 다음의 공정으로 형성되는 방사선 투과막(12)을 박리하기 위한 것이다. 그 후, 기판을 CVD 장치의 증착실에 넣고, CVD법에 의해 방사선 투과막(12)을 형성하는 투과막 형성 공정을 행한다.
계속해서, 방사선 투과막(12) 상에 신틸레이터(4)를 형성하는 신틸레이터 형성 공정을 행한다. 신틸레이터 형성 공정에서는 우선 방사선 투과막(12)이 형성된 기판을 가열한다. 그 후, 기판을 회전시킨 상태에서 증착법에 의해 출사면(3b)에 Tl를 도프한 CsI의 침형상 결정을 성장시키는 것에 의해, 신틸레이터(4)를 형성한다.
다음에, 신틸레이터(4)의 선단(4a)측과 FOP(6)를 점착 고정하는 점착 고정 공정을 행한다. 점착 고정 공정에서는 양면 테이프(5)에 의해 신틸레이터(4)의 선단(4a)측을 FOP(6)의 주면(6a)에 첩합시키는 것에 의해 점착 고정을 행한다. 그 후, 방사선 투과막(12)을 기판으로부터 박리하는 박리 공정을 행한다.
박리 공정 후에, 방습성 보호막(7)을 형성하는 보호막 형성 공정을 행한다. 보호막 형성 공정에서는 FOP(6)를 CVD 장치의 증착실에 넣고, CVD법에 의해 방사선 투과막(12), 신틸레이터(4), 및 FOP(6)를 덮는 방습성 보호막(7)을 형성한다. 이상의 공정에 의해 제2 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(11)이 제조된다.
이상 설명한 제2 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(11)에 의하면, 방사선 투과막(12)을 두께가 있는 형상으로 한 경우와 비교해서 방사선의 감쇠를 억제할 수 있으므로, 충분한 방사선 투과율을 확보할 수 있다. 또, 신틸레이터 패널(11)의 박형화에 유리하다.
［제3 실시 형태］
도 7에 나타난 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)은 도장층(22)을 구비하고 있다는 점이 제2 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(11)과 상위하다.
도장층(22)은 방사선 투과막(12)의 입사면(12a)에 특정색의 색재를 포함한 수지으로 이루어진 도료를 도장하는 것에 의해 형성된다. 이와 같은 도료로서는 유기용제 등에 바인더가 되는 수지를 녹여 넣고, 착색 성분이 되는 색재로서 안료를 혼합한 일반적인 것을 사용할 수 있다. 또, 도료의 종류에 대해서도 에나멜 도료, 래커 도료, 우레탄 도료 등의 여러가지 종류의 것을 사용할 수 있다. 도료의 도장 방법으로서는 도료를 안개(霧) 형상으로 내뿜는 스프레이 도장 등이 사용된다.
이 도장층(22)에서는 신틸레이터(4)에서 생성된 신틸레이션 광의 흡수나 반사를 행한다. 도장층(22)에 있어서의 광의 흡수율 및 광의 반사율은 도료의 색을 바꾸는 것에 의해 조정할 수 있다. 도장층(22)은 X선 등의 방사선을 투과시키도록 형성되어 있다. 도장층(22)은 특허 청구 범위에 기재된 광 대응층으로서 기능한다. 또한, 도장층(22) 외에, 예를 들어 Al(알루미늄)을 주성분으로 하는 Al층 등을 광 대응층으로서 사용해도 좋다.
또, 도장층(22)의 외측은 방습성 보호막(7)에 의해 덮여 있다. 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)은 제2 실시 형태에 있어서의 보호막 형성 공정의 전에, 도장층(22)을 방사선 투과막(12)의 입사면(12a)에 형성하는 도장층 형성 공정(광 대응층 형성 공정)을 마련하는 것에 의해 제조된다.
이상 설명한 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)에 의하면, 신틸레이터(4)에서 생성된 광의 일부가 FOP(6)와 반대측에 진행했다고 해도, 도장층(22)에서 광이 반사된 경우에는, 반사광이 FOP(6)에 입사하는 것에 의해 광출력을 증가시킬 수 있다. 그런 한편, 도장층(22)에서 광이 흡수된 경우에는, 다른 광에 간섭하는 크로스 토크 성분도 흡수되므로 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 8은 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)의 광출력 및 해상도와 도장층(22)의 색과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, X1는 도장층(22) 없는 경우, X2는 도장층(22)에 아크릴계의 백색 도료를 사용한 경우, X3는 도장층(22)에 카본계의 흑색 도료를 사용한 경우를 나타내고 있다. 또, 표 3에 상기 X1 ~ X3에 대응하는 신틸레이터 패널의 해상도 및 광출력을 수치로 나타낸다. 또한, 도 8 및 표 3에서는 신틸레이터의 방사선 입사측에 Al(알루미늄)의 반사막을 형성해서 휘도 특성을 높게 한 신틸레이터 패널(이하 「타입 A」, 구체적으로는 국제 공보 WO99／66350의 도 1에 기재된 바와 같이, FOP, 신틸레이터, 제1 보호막, 알루미늄 반사막, 제2 보호막의 순으로 구성되어 있음)을 기준(100％)으로 하여 상대적으로 평가를 행했다. 또, 비교예로서 타입 A와 다르게 반사막을 형성하지 않고 해상도 특성을 높게 한 신틸레이터 패널(이하 「타입 B」, 구체적으로는 FOP, 신틸레이터, 금속 흡수막, 보호막의 순으로 구성되어 있음)의 해상도 및 광출력을 나타낸다.
| 샘플 | 해상도 | 광출력 |
| 타입 A | 100% | 100% |
| 타입 B | 219% | 49% |
| X1 | 174% | 88% |
| X2 | 154% | 113% |
| X3 | 252% | 64% |
도 8 및 표 3에 나타난 바와 같이, 도장층(22)의 색을 변경하는 것에 의해, 여러가지 종류의 광출력 및 해상도를 가지는 신틸레이터 패널(21)을 얻을 수 있었다. 또, 백색 도료를 사용한 신틸레이터 패널(21)은 다른 신틸레이터 패널과 비교해서 광출력이 높고 해상도가 낮은 특성을 나타내고, 흑색 도료를 사용한 신틸레이터 패널(21)은 다른 신틸레이터 패널과 비교해서 광출력이 낮고 해상도가 높은 특성을 나타냈다. 따라서, 이 신틸레이터 패널(21)에 의하면, 도장층(22)을 구성하는 색재를 바꾸어 도장층(22)에 있어서의 광의 반사율이나 흡수율을 변경하는 것에 의해, 신틸레이터 패널(21)의 특성의 용이한 변경을 실현할 수 있다.
［제4 실시 형태］
도 9에 나타난 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(31)은 도장층의 형상이 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)과 상위하다.
제4 실시 형태에 관한 도장층(32)은 방사선 투과막(12)의 입사면(12a) 만이 아니고, 방사선 투과막(12)의 측방에 돌출하여, 방사선 투과막(12), 신틸레이터(4), 양면 테이프(5), 및 FOP(6)의 측면(6c)까지 덮도록 형성되어 있다. 도장층(32)의 외주연(外周緣)은 FOP(6)의 주면(6b)과 동일한 평면 상에서 외부에 노출되고 있다.
이상 설명한 제4 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)에 의하면, 제3 실시 형태에 관한 신틸레이터 패널(21)과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 신틸레이터(4)를 FOP(6)에 대해서 점착 고정하는 점착층은 양면 테이프(5)에 한정되지 않고, 액상 접착제 등의 여러 가지의 점착 부재를 사용할 수 있다.
또, 신틸레이터(4)로서는 Tl를 도프한 CsI 외에, Na(나트륨)을 도프한 CsI, Tl을 도프한 NaI(요오드화 나트륨), Eu(유로퓸)을 도프한 LiI(요오드화 리튬), Tl을 도프한 KI(요오드화 칼륨) 등을 사용할 수 있다.
[산업상의 사용 가능성]
본 발명은 신틸레이터 패널이나 방사선 이미지 센서에 사용 가능하다.
1, 11, 21, 31ㆍㆍㆍ신틸레이터 패널
2ㆍㆍㆍ촬상 소자
3ㆍㆍㆍ방사선 투과 기판
3aㆍㆍㆍ입사면
3bㆍㆍㆍ출사면
4ㆍㆍㆍ신틸레이터
4aㆍㆍㆍ선단
5ㆍㆍㆍ양면 테이프
5aㆍㆍㆍ기재
5bㆍㆍㆍ점착제
7ㆍㆍㆍ방습성 보호막
10ㆍㆍㆍ방사선 이미지 센서
12ㆍㆍㆍ방사선 투과막
12aㆍㆍㆍ입사면
12bㆍㆍㆍ출사면
22ㆍㆍㆍ도장층
