신틸레이터 패널 및 방사선 검출기

신틸레이터 패널 및 방사선 검출기{SCINTILLATOR PANEL AND RADIATION DETECTOR}

본 발명은 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기에 관한 것이다.

종래의 신틸레이터 패널로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 종래의 구성에서는, 신틸레이터층의 지지체로서 0.05mm의 유리 기판이 이용되고 있다. 또, 케이스의 외부로부터의 힘을 완화하는 완충재와, 신틸레이터층 보다도 강성(强性)이 높은 고강성 부재가 케이스와 신틸레이터층의 사이에 배치되어 있다.

또, 특허 문헌 2에 기재된 신틸레이터 패널에서는, 폴리이미드계 수지막 또는 폴리파라크실릴렌(poly-para-xylylene)막으로 피복된 그라파이트(graphite) 기판이 지지체로서 이용되고 있다. 추가로, 특허 문헌 3에 기재된 신틸레이터 패널에서는, 아모퍼스(amorphous) 카본 등으로 이루어진 기판의 전면(全面)이 폴리파라크실릴렌막 등의 중간막으로 덮여 있다.

예를 들면 박막 트랜지스터(TFT) 패널이라고 하는 고체 검출기에 적용하는 신틸레이터 패널에서는, 고체 검출기에 대한 형상의 추종성을 만족시킬 수 있는 가요성(可撓性)이 요구된다. 또, TFT 패널의 열팽창 계수와 신틸레이터 패널의 기판의 열팽창 계수의 사이에 차가 있으면, 신틸레이터 패널의 기판상의 미세한 흠집이나, 신틸레이터층(13)을 증착에 의해서 형성하는 경우에 생기는 이상 성장부에 의해서 TFT 패널과의 사이에 생기는 흠집이, 동작시의 열에 의해서 수광면에 대해서 이동하여, 캘리브레이션(calibration)의 수고가 번잡하게 된다고 하는 문제가 생길 우려가 있다.

이러한 가요성의 문제나 열팽창 계수의 문제를 해결하기 위해서는, 예를 들면 두께가 150㎛ 이하의 극박(極薄) 유리를 신틸레이터 패널의 기판으로서 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 극박 유리를 이용하는 경우, 유리의 단부(엣지 부분)가 충격에 대해서 약해서, 깨짐이나 크랙의 발생이 문제가 된다.

본 발명은, 상기 과제의 해결을 위해서 이루어진 것으로, 유리 기판의 깨짐이나 크랙의 발생을 방지하면서, 가요성을 확보할 수 있는 신틸레이터 패널, 및 이것을 이용한 방사선 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위해서, 본 발명에 따른 신틸레이터 패널은 방사선 투과성을 가지는 두께 150㎛ 이하의 유리 기판과, 유리 기판의 일면측과 측면측을 덮도록 형성된 제1 유기 수지층과, 제1 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 타면측과 측면측을 덮도록 형성된 제2 유기 수지층과, 제1 유기 수지층 및 제2 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 일면측에 형성된 신틸레이터층과, 제1 유기 수지층 및 제2 유기 수지층이 형성된 유리 기판과 함께 신틸레이터층을 덮도록 형성된 내습성(耐濕性)의 보호층을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이 신틸레이터 패널에서는, 두께 150㎛ 이하의 유리 기판이 지지체로 되어 있음으로써, 뛰어난 방사선 투과성 및 가요성이 얻어지고, 열팽창 계수의 문제도 완화시킬 수 있다. 또, 이 신틸레이터 패널에서는, 유리 기판의 일면측과 측면측을 덮도록 제1 유기 수지층이 형성되고, 제1 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 타면측과 측면측을 덮도록 제2 유기 수지층이 형성되어 있다. 이것에 의해, 유리 기판이 유기 수지층에 의해서 보강되어, 엣지 부분의 깨짐이나 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 유리 기판의 측면으로부터의 미광(迷光)을 방지할 수 있는 것 외에, 제1 유기 수지층과 제2 유기 수지층으로 표면 전체가 덮이는 결과, 유리 기판의 휨의 억제가 가능해진다.

또, 제1 유기 수지층은 백색 안료를 함유하고, 제2 유기 수지층은 흑색 안료를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 유기 수지층에 광반사 기능을 갖게 하여 용도에 따른 방사선 특성을 얻을 수 있다. 또, 제2 유기 수지층에 광 흡수 기능을 갖게 하여 광의 누설을 방지해, 해상도를 높일 수 있다.

또, 상기 백색 안료는 이산화 티탄, 산화 이트륨, 산화 아연, 및 산화 알류미늄으로부터 선택되고, 상기 흑색 안료는 카본 블랙 또는 사삼산화 철로부터 선택되어도 좋다.

또, 본 발명에 따른 신틸레이터 패널은, 방사선 투과성을 가지는 두께 150㎛ 이하의 유리 기판과, 유리 기판의 타면측과 측면측을 덮도록 형성된 제1 유기 수지층과, 제1 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 일면측과 측면측을 덮도록 형성된 제2 유기 수지층과, 제1 유기 수지층 및 제2 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 일면측에 형성된 신틸레이터층과, 제1 유기 수지층 및 제2 유기 수지층이 형성된 유리 기판과 함께 신틸레이터층을 덮도록 형성된 내습성의 보호층을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이 신틸레이터 패널에서는, 두께 150㎛ 이하의 유리 기판이 지지체로 되어 있음으로써, 뛰어난 방사선 투과성 및 가요성이 얻어지고, 열팽창 계수의 문제도 완화시킬 수 있다. 또, 이 신틸레이터 패널에서는, 유리 기판의 타면측과 측면측을 덮도록 제1 유기 수지층이 형성되고, 제1 유기 수지층이 형성된 유리 기판의 일면측과 측면측을 덮도록 제2 유기 수지층이 형성되어 있다. 이것에 의해, 유리 기판이 2중의 유기 수지층에 의해서 보강되어, 엣지 부분의 깨짐이나 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 유리 기판의 측면으로부터의 미광을 방지할 수 있는 것 외에, 제1 유기 수지층과 제2 유기 수지층으로 표면 전체가 덮이는 결과, 유리 기판의 휨의 억제가 가능해진다.

또, 제1 유기 수지층은 흑색 안료를 함유하고, 제2 유기 수지층은 백색 안료를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 유기 수지층에 광 흡수 기능을 갖게 하여 광의 누설을 방지해, 해상도를 높일 수 있다. 또, 제2 유기 수지층에 광반사 기능을 갖게 하여 용도에 따른 방사선 특성을 얻을 수 있다.

또, 상기 백색 안료는 이산화 티탄, 산화 이트륨, 산화 아연, 및 산화 알류미늄으로부터 선택되고, 상기 흑색 안료는 카본 블랙 또는 사삼산화 철로부터 선택되어도 좋다.

또, 본 발명에 따른 방사선 검출기는, 상기의 신틸레이터 패널과, 보호층이 형성된 신틸레이터층에 대향해서 배치된 수광 소자를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이 방사선 검출기에서는, 두께 150㎛ 이하의 유리 기판이 신틸레이터 패널의 지지체가 되어 있음으로써, 뛰어난 방사선 투과성 및 가요성이 얻어지고, 열팽창 계수의 문제도 완화시킬 수 있다. 또, 이 방사선 검출기에서는, 유리 기판이 유기 수지층에 의해서 보강되어 있으므로, 엣지 부분의 깨짐이나 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 유리 기판의 측면으로부터의 미광을 방지할 수 있는 것 외에, 제1 유기 수지층과 제2 유기 수지층으로 표면 전체가 덮이는 결과, 유리 기판의 휨의 억제가 가능해진다.

본 발명에 의하면, 유리 기판의 깨짐이나 크랙의 발생을 방지하면서, 가요성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 방사선 검출기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 방사선 검출기의 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 신틸레이터 패널 및 방사선 검출기의 매우 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

［제1 실시 형태］

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 방사선 검출기의 구성을 나타내는 단면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 방사선 검출기(1A)는 신틸레이터 패널(2A)에 수광 소자(3)를 고정함으로써 구성되어 있다. 수광 소자(3)는, 예를 들면 유리 기판상에 포토 다이오드(PD)와 박막 트랜지스터(TFT)를 배열해서 이루어진 TFT 패널이다.

수광 소자(3)는 신틸레이터 패널(2)에 있어서의 후술의 신틸레이터층(13)에 대해서 수광면(3a)이 대향하도록 하여, 신틸레이터 패널(2)의 일면측에 부착되어 있다. 또한, 수광 소자(3)로서는, TFT 패널 외, CCD 등의 이미지 센서를 파이버 옵틱 플레이트(FOP：수 미크론의 광섬유를 다발로 한 광학 디바이스로서, 예를 들면 하마마츠 포토닉스사제 J5734를 들 수 있음)를 통해서 접속한 것을 이용할 수도 있다.

신틸레이터 패널(2)은 지지체가 되는 유리 기판(11)과, 유리 기판(11)을 보호하는 유기 수지층(제1 유기 수지층)(12) 및 유기 수지층(제2 유기 수지층)(15)과, 입사된 방사선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터층(13)과, 신틸레이터층(13)을 습기로부터 보호하는 내습성의 보호층(14)에 의해서 구성되어 있다.

유리 기판(11)은, 예를 들면 두께가 150㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하의 극박의 기판이다. 유리 기판(11)의 두께가 극박으로 되어 있음으로써, 충분한 방사선 투과성 및 가요성이 얻어지고, 수광 소자(3)의 수광면(3a)에 부착을 행할 때의 신틸레이터 패널(2)의 추종성이 확보되고 있다.

유기 수지층(12) 및 유기 수지층(15)은, 예를 들면 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 불소계 수지 등을 스핀 코트에 의해서 도포함으로써 형성되어 있다. 유기 수지층(12) 및 유기 수지층(15)의 두께는, 예를 들면 100㎛ 정도로 되어 있다.

유기 수지층(12)은, 유리 기판(11)의 일면(11a)측과 측면(11c)측을 덮도록 형성되어 있다. 한편, 유기 수지층(15)은, 유기 수지층(12)이 형성된 유리 기판(11)의 타면(11b)측과 측면(11c)측을 덮도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 유리 기판(11)은 일면측(11a)이 유기 수지층(12)으로 덮이고, 타면측(11b)이 유기 수지층(15)으로 덮이고, 측면측(11c)이 내측에서부터 유기 수지층(12)·유기 수지층(15)의 순으로 2중으로 덮인 상태로 되어 있다. 또, 유기 수지층(12)에는, 예를 들면 이산화 티탄, 산화 이트륨, 산화 아연, 산화 알류미늄 등의 백색 안료가 함유되어 있고, 유기 수지층(15)에는, 예를 들면 카본 블랙, 사삼산화 철 등의 흑색 안료가 함유되어 있다.

신틸레이터층(13)은, 예를 들면 Tl를 도프한 CsI의 주상 결정을 증착법에 의해서 성장 및 퇴적시킴으로써, 유기 수지층(12) 및 유기 수지층(15)이 형성된 유리 기판(11)의 일면(11a)측(유기 수지층(12)상)에 형성되어 있다. 신틸레이터층(13)의 두께는, 예를 들면 250㎛로 되어 있다. 신틸레이터층(13)은 흡습성이 높아서, 노출된 채로 두면 공기 중의 습기에 의해서 조해(潮解)되어 버릴 우려가 있다. 이 때문에, 신틸레이터층(13)에는, 내습성의 보호층(14)이 필요하게 되어 있다.

보호층(14)은, 예를 들면 폴리파라크실릴렌 등을 CVD법 등의 기상(氣相) 퇴적법을 이용하여 성장시킴으로써, 유기 수지층(12)이 형성된 유리 기판(11)과 함께 신틸레이터층(13)을 덮도록 형성되어 있다. 보호층(14)의 두께는, 예를 들면 10㎛ 정도로 되어 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 방사선 검출기(1A)에서는, 유리 기판(11)측으로부터 입사된 방사선이 신틸레이터층(13)에서 광으로 변환되고, 수광 소자(3)에 의해서 검출된다. 신틸레이터 패널(2A)에서는, 두께 150㎛ 이하의 유리 기판(11)이 지지체로 되어 있음으로써, 뛰어난 방사선 투과성 및 가요성이 얻어진다.

유리 기판(11)이 충분한 가요성을 가짐으로써, 신틸레이터 패널(2A)을 수광 소자(3)의 수광면(3a)에 부착할 때의 형상의 추종성을 만족시킬 수 있다. 또, 수광 소자(3)로서 TFT 패널을 이용하고, 수광면(3a)이 유리제의 패널인 경우, 수광면(3a)의 열팽창 계수와 신틸레이터 패널(2A)의 유리 기판(11)의 열팽창 계수를 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 유리 기판(11)상의 미세한 흠집이나, 신틸레이터층(13)을 증착에 의해서 형성하는 경우에 생기는 이상 성장부에 의해서 TFT 패널과의 사이에 생기는 흠집이, 동작시의 열에 의해서 수광면(3a)에 대해서 이동해 버리는 것을 방지할 수 있어, 캘리브레이션의 수고가 번잡하게 되는 것도 회피할 수 있다.

또, 이 신틸레이터 패널(2A)에서는, 유리 기판(11)의 일면(11a)측과 측면(11c)측을 덮도록 유기 수지층(12)이 형성되고, 유기 수지층(12)이 형성된 유리 기판(11)의 타면(11b)측과 측면(11c)측을 덮도록 유기 수지층(15)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 유리 기판(11)이 유기 수지층(12, 15)에 의해서 보강되어, 엣지 부분의 깨짐이나 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 유리 기판(11)의 측면(11c)이 유기 수지층(12, 15)에 의해서 이중으로 덮임으로써, 측면(11c)으로부터의 미광을 방지할 수 있는 것 외에, 유기 수지층(12)과 유기 수지층(15)으로 표면 전체가 덮이는 결과, 유리 기판(11)의 휨의 억제가 가능해진다.

또, 유리 기판(11)의 표면 전체를 덮도록 유기 수지층(12)과 유기 수지층(15)이 형성되어 있음으로써, 신틸레이터층(13)을 형성할 때에 매우 적합한 표면 에너지 및 표면 거칠기가 되도록, 유리 기판(11)의 표면 상태를 조정하는 것도 가능해진다.

또, 신틸레이터 패널(2A)에서는, 유기 수지층(12)은 백색 안료를 함유하고, 유기 수지층(15)은 흑색 안료를 함유하고 있다. 이 경우, 유기 수지층(12)에 광반사 기능을 갖게 함으로써, 신틸레이터 패널(2A)에 있어서, 맴모그래피(mammography)나 흉부 X선 촬영과 같은 각종 용도에 따른 방사선 특성을 얻을 수 있다. 또, 유기 수지층(15)에 광 흡수 기능을 갖게 함으로써, 광의 누설을 방지하여, 해상도를 높일 수 있다.

［제2 실시 형태］

도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 방사선 검출기의 구성을 나타내는 단면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 방사선 검출기(1B)는, 신틸레이터 패널(2B)에 있어서, 유기 수지층(12) 및 유기 수지층(15)의 배치 위치가 제1 실시 형태와 다르다.

보다 구체적으로는, 유기 수지층(12)은, 유리 기판(11)의 타면(11b)측과 측면(11c)측을 덮도록 형성되어 있다. 한편, 유기 수지층(15)은, 유기 수지층(12)이 형성된 유리 기판(11)의 일면(11a)측과 측면(11c)측을 덮도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 유리 기판(11)은, 일면측(11a)이 유기 수지층(15)으로 덮이고, 타면측(11b)이 유기 수지층(12)으로 덮이고, 측면측(11c)이 내측에서부터 유기 수지층(12)·유기 수지층(15)의 순으로 2중으로 덮인 상태로 되어 있다. 또, 유기 수지층(12)에는, 예를 들면 카본 블랙, 사삼산화 철 등의 흑색 안료가 함유되어 있고, 유기 수지층(15)에는, 예를 들면 이산화 티탄, 산화 이트륨, 산화 아연, 산화 알류미늄 등의 백색 안료가 함유되어 있다.

이러한 구성에 있어서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 유기 수지층(12, 15)에 의해서 유리 기판(11)이 보강되어 있으므로, 엣지 부분의 깨짐이나 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 또, 유리 기판(11)의 측면(11c)으로부터의 미광을 방지할 수 있는 것 외에, 표면 전체에 유기 수지층(12, 15)이 형성됨으로써, 유리 기판(11)의 휨의 억제가 가능해진다. 추가로, 유리 기판(11)의 측면(11c)에 있어서, 흑색 안료를 함유하는 유기 수지층(12)이 내측에 위치하기 때문에, 측면(11c)으로부터의 미광을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

1A, 1B: 방사선 검출기, 2A, 2B: 신틸레이터 패널,
3: 수광 소자, 11: 유리 기판,
11a: 일면, 11b: 타면,
11c: 측면, 12: 유기 수지층(제1 유기 수지층),
13: 신틸레이터층, 14: 보호층,
15: 유기 수지층(제2 유기 수지층).