JP2008111789A - 放射線検出器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体層とその下層のセンサーパネルとの密着力を強化し、かつ、放射線検出器としての感度低下を極力抑えた、放射線検出器およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】放射線検出器３０は、支持基板３２に２次元的に配列された光電変換手段３４を有するセンサーパネルＳ上に、蛍光体層４２の発光光波長に対して透明で、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層４０と、この下地層４０上に、放射線の入射で発光する付活剤を含む蛍光体層４２、および保護層で構成する。下地層４０，蛍光体層４２，保護層をこの順にセンサーパネルＳ上に形成する。
【選択図】図２
【解決手段】放射線検出器３０は、支持基板３２に２次元的に配列された光電変換手段３４を有するセンサーパネルＳ上に、蛍光体層４２の発光光波長に対して透明で、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層４０と、この下地層４０上に、放射線の入射で発光する付活剤を含む蛍光体層４２、および保護層で構成する。下地層４０，蛍光体層４２，保護層をこの順にセンサーパネルＳ上に形成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、医療診断装置，非破壊検査機器等に用いられる放射線検出器およびその製造方法に関し、特に、柱状結晶からなる蛍光体層を有する放射線検出器において、蛍光体層とその下層のセンサーパネルとの密着力を強化した放射線検出器およびその製造方法に関する。
放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギに応じた発光を示す蛍光体を用いる放射線検出器が知られている。例えば、放射線画像を、高感度，高鮮鋭度に記録可能な装置として、特許文献１に開示されているように、複数のフォトセンサーおよびＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の素子が２次元的に配列されている光電変換素子部からなる光検出器上に、放射線を光電変換素子で検出可能な光に変換するための蛍光体層を直接形成してなる放射線検出器が知られている。
上述のような放射線検出器を製造する際には、光検出器上に、蛍光体を所定の厚みに蒸着するのが一般的である。これは、蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスまたは樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥する、塗布方法により作製される蛍光体層に比較して、蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、また、バインダなどの蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特性を有しているためである。
近年、特に医療診断装置関連の使用分野においては、従来に比して格段に高感度，高鮮鋭度に記録可能な装置が求められるようになっており、この目的のために開発された技術として、蛍光体層を、その成長状態が均一である、独立した多数の柱状結晶からなるように構成する方法がある。
そこで、上述のような放射線検出器を製造する際にも、この独立した多数の柱状結晶からなる蛍光体層を形成する方法を適用することが好ましい。
そこで、上述のような放射線検出器を製造する際にも、この独立した多数の柱状結晶からなる蛍光体層を形成する方法を適用することが好ましい。
ここで問題になるのは、放射線検出器においては、上述のような蛍光体層とその下層のセンサーパネルとをできるだけ強力に密着させる必要があるという点である。センサーパネル上に蛍光体層を形成（蒸着）する際に、この両者間の密着を強力なものにしておかないと、使用期間内に放射線検出器が損傷（いわゆる、蛍光体層の膜はがれ等）が発生し、製造された放射線検出器の性能を長期間にわたって維持することができなくなるためである。
上述の特許文献１に開示されている技術では、放射線検出器を製造する際に、光電変換素子部（センサーパネル）からなる光検出器上に有機膜からなる、光検出器の保護膜でもある下地層を介して蒸着等により蛍光体層を形成しているが、これは主として、従来、無機膜からなる下地層を用いた場合には、どうしても光検出器（蒸着の対象としての基板に相当する）とこの上に形成される蒸着膜（蛍光体層）との密着力が不足するのを補うためであった。
しかしながら、特許文献１に開示されている技術で、光検出器と蒸着膜（蛍光体層）との密着力を補うために用いられている上述の有機膜からなる下地層に関しては、２つの大きな問題点がある。
１番目は、製造上の問題点であり、このような有機膜を形成する工程を新規に必要とするという点である。いうまでもなく、このような蛍光体層の形成工程とは異なる製造工程を導入することは、製造設備や工程管理上、大きな負担増となるのは明らかである。
１番目は、製造上の問題点であり、このような有機膜を形成する工程を新規に必要とするという点である。いうまでもなく、このような蛍光体層の形成工程とは異なる製造工程を導入することは、製造設備や工程管理上、大きな負担増となるのは明らかである。
また、問題点の２番目は、一般に、有機膜は、放射線検出器において用いられるアルカリハライド系の蛍光体（特許文献１に開示されている例には、ＣｓＩ：Ｔｌ，ＣｓＩ：Ｎａ，ＣｓＢｒ：Ｔｌ等が示されている）からの発光光を吸収する特性を有する点であり、有機膜がこのような吸収特性を有するということは、放射線照射により発光する蛍光体層の蛍光（信号出力）のレベル、すなわち感度を低下させることであり、高感度，高鮮鋭度に記録可能な装置としての、放射線検出器の性能を低下させることである。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前記従来技術に基づく問題点を解消した、蛍光体層とその下層のセンサーパネルとの密着力を強化し、かつ、放射線検出器としての感度低下を極力抑えた、放射線検出器およびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る放射線検出器は、２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体上に、下記の蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層と、この下地層上に、放射線の入射で発光する、付活剤を含む蛍光体層、および保護層を、この順で有することを特徴とする。
ここで、前記下地層は、前記蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まない蛍光体母体（蛍光体層を構成する主たる蛍光体）のみからなる粒子層であり、前記蛍光体層は、放射線の入射で発光する、付活剤と蛍光体母体とを含む柱状結晶層であることが好ましい。
また、前記蛍光体層は、アルカリハライドからなることが好ましい。
また、前記蛍光体層は、アルカリハライドからなることが好ましい。
また、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、不活性ガスを導入する中真空下の蒸着域で、２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体上に、下記の蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層と、この下地層上に、放射線の入射で発光する、付活剤を含む蛍光体層、および保護層を、この順に形成することを特徴とする。
ここで、前記下地層は、前記蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まない蛍光体母体層のみからなる粒子層であり、前記蛍光体層は、放射線の入射で発光する、付活剤を含む柱状結晶層であることが好ましい。
また、前記蛍光体層は、アルカリハライドからなることが好ましい。
また、前記蛍光体層は、アルカリハライドからなることが好ましい。
本発明によれば、蛍光体層とその下層のセンサーパネルとの密着力を強化し、かつ、放射線検出器としての感度低下を極力抑えた、放射線検出器およびその製造方法を実現できるという顕著な効果を奏する。
以下、本発明に係る放射線検出器の製造方法について、添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は、放射線検出器の製造方法に使用される放射線検出器の製造装置の概要を示す模式的（一部透視）斜視図である。
図１は、放射線検出器の製造方法に使用される放射線検出器の製造装置の概要を示す模式的（一部透視）斜視図である。
図１に示す放射線検出器の製造装置１０（以下、単に、製造装置１０ともいう）は、蛍光体層を形成する材料の一例としての下地層形成用のＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を単独で加熱蒸発させる蒸着工程と、上記ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）と、付活剤（activator）としてのＴｌＩ（ヨウ化タリウム）とを所定の比率で別々に加熱蒸発させる蛍光体層形成用の二元蒸着工程とを実施可能な、中真空の真空蒸着によって、回転保持される支持体（ここでは、上面に２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体：センサーパネル）Ｓの表面に２層構造の蛍光体層（ＣｓＩ／ＣｓＩ：Ｔｌ）を形成して、放射線検出器を製造する装置である。
ここで、製造装置１０により製造される放射線検出器の構成の概要を説明しておく。
図２に示すように、製造装置１０により製造される放射線検出器３０は、ガラス等の支持基板３２上の非晶質シリコンからなる半導体薄膜上に、フォトセンサーとＴＦＴからなる光検出素子および配線部（これらをまとめて、符号３４で示す）を形成し、この上にセンサー保護膜と取り出し電極部（これらをまとめて、符号３６で示す）を形成して構成されている支持体Ｓ（センサーパネル）上に、上述の下地層としてのＣｓＩ層４０と、蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２とが形成されているものである。
図２に示すように、製造装置１０により製造される放射線検出器３０は、ガラス等の支持基板３２上の非晶質シリコンからなる半導体薄膜上に、フォトセンサーとＴＦＴからなる光検出素子および配線部（これらをまとめて、符号３４で示す）を形成し、この上にセンサー保護膜と取り出し電極部（これらをまとめて、符号３６で示す）を形成して構成されている支持体Ｓ（センサーパネル）上に、上述の下地層としてのＣｓＩ層４０と、蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２とが形成されているものである。
上述の、下地層としてのＣｓＩ層４０と蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２とからなる放射線検出部の内部構造については、これらの層を合わせた層は、最初は粒状結晶であり、途中から（すなわち、組成がＣｓＩ単独から、ＣｓＩ：Ｔｌに変化する辺りから）上記粒状結晶から成長した柱状結晶主体に変化するものである。
このような放射線検出器３０を製造するため、製造装置１０は、基本的に、真空チャンバ１２と、この真空チャンバ１２内に配置されている支持体Ｓの回転保持機構１８と、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂと、真空排気手段１６と、ガス導入ノズル（ガス導入部）２０（図１では、一例として、２０ａで示される位置に配置される場合を示している）とを有して構成される。なお、本発明の製造装置１０は、これ以外にも、公知の真空蒸着装置が有する各種の構成要素を有してもよいのは、もちろんである。例えば、被蒸着物の洗浄を行うＲＦ用マッチングボックスや、真空チャンバ１２内の真空度を測定する真空計（測定手段）等を有してもよい。
なお、ここで用いる、上面に２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体Ｓには特に限定はなく、放射線の入射によって蛍光体層が発光する発光光を光電変換して検出する素子が２次元的に配置されたＦＰＤ（フラットパネルディテクター）やシンチレータパネル等が利用可能であり、具体例としては、例えば、特開昭６０−２４０２８５号公報，特開平８−１１６０４４号公報に開示されているような、画素ごとに独立した光導電層を２次元的に配置したものが好適に用い得る。
支持体の回転保持機構は、支持体Ｓを回転保持するものであり、真空蒸着装置またはスパッタリング装置等で用いられている公知のものが適宜使用可能である。
なお、ＲＦ用マッチングボックスは、蛍光体層の成膜（真空蒸着）に先立って、支持体Ｓの表面のプラズマ洗浄等を行うためのものである。
なお、ＲＦ用マッチングボックスは、蛍光体層の成膜（真空蒸着）に先立って、支持体Ｓの表面のプラズマ洗浄等を行うためのものである。
なお、図示は省略したが、本実施形態に係る製造装置１０においては、上述のＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂとのそれぞれにシャッタが設けられており、ＣｓＩ単独の蒸発工程と、ＣｓＩとＴｌＩとの並行蒸発工程（二元蒸着工程）とを実施することが可能に構成されている。
また、製造装置１０は成膜中に不活性ガスの導入を行うためのガス導入部２０（２０ａ）を有し、好ましくは、一旦、真空チャンバ１２内を高真空度まで排気した後、排気を行いつつガス導入管に接続されるガス導入部２０（２０ａ）によって不活性ガスを導入して真空チャンバ１２内を０．１Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空度（中真空）とし、この中真空下で、２つの加熱蒸発部１４ａと１４ｂとにおいて抵抗加熱によって成膜材料（ヨウ化セシウムおよびヨウ化タンタル）を加熱蒸発して、上述のシャッタの制御により、回転保持機構によって支持体Ｓを回転させつつ、真空蒸着による支持体Ｓへの、ＣｓＩ単独の蒸発工程、ＣｓＩとＴｌＩとの並行蒸発工程を実施して、蛍光体層の成膜を行う。
本発明において、蛍光体層を形成する蛍光体としては、放射線の照射により３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲に発光を示す蛍光体が好ましく用いられ、例に挙げたＣｓＩ：Ｔｌ以外にも各種のものが利用可能である。
一例として、基本組成式（Ｉ）：
ＭIＸ・ａＭIIＸ’２・ｂＭIIIＸ''３：ｚＡ
で示されるアルカリ金属ハロゲン化物系蛍光体が好ましく例示される。
上記式において、ＭIは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表わし、ＭIIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属または二価金属を表わし、ＭIIIは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素または三価金属を表わす。また、Ｘ、Ｘ’およびＸ''は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを表わし、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｇａ，Ｉｎ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素または金属を表わす。また、ａ，ｂおよびｚは、それぞれ、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０＜ｚ＜１．０の範囲内の数値を表わす。
また、上記基本組成式（Ｉ）中のＭIとしては、少なくともＣｓを含んでいることが好ましい。Ｘとしては、少なくともＩを含んでいることが好ましい。Ａは、特に、ＴｌまたはＮａであることが好ましい。ｚは１×１０−４≦ｚ≦０．１の範囲の数値であることが好ましい。
一例として、基本組成式（Ｉ）：
ＭIＸ・ａＭIIＸ’２・ｂＭIIIＸ''３：ｚＡ
で示されるアルカリ金属ハロゲン化物系蛍光体が好ましく例示される。
上記式において、ＭIは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表わし、ＭIIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属または二価金属を表わし、ＭIIIは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素または三価金属を表わす。また、Ｘ、Ｘ’およびＸ''は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを表わし、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｇａ，Ｉｎ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素または金属を表わす。また、ａ，ｂおよびｚは、それぞれ、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０＜ｚ＜１．０の範囲内の数値を表わす。
また、上記基本組成式（Ｉ）中のＭIとしては、少なくともＣｓを含んでいることが好ましい。Ｘとしては、少なくともＩを含んでいることが好ましい。Ａは、特に、ＴｌまたはＮａであることが好ましい。ｚは１×１０−４≦ｚ≦０．１の範囲の数値であることが好ましい。
また、基本組成式（II）：
ＭIIＦＸ：ｚＬｎ
で代表される希土類付活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体も好ましい。
上記式において、ＭIIはＢａ，ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属を表わし、ＬｎはＣｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｎｄ，Ｅｒ，ＴｍおよびＹｂからなる群より選ばれる少なくとも一種の希土類元素を表わす。Ｘは、Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンを表わす。また、ｚは、０＜ｚ≦０．２の範囲内の数値を表わす。
なお、上記式中のＭIIとしては、Ｂａが半分以上を占めることが好ましい。Ｌｎとしては、特にＥｕまたはＣｅであることが好ましい。
また、他に、ＬｎＴａＯ４：（Ｎｂ，Ｇｄ）系、Ｌｎ２ＳｉＯ５：Ｃｅ系、ＬｎＯＸ：Ｔｍ系（Ｌｎは希土類元素、Ｘはハロゲンである）、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ，Ｃｅ、ＺｎＷＯ４、ＬｕＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ，Ｃｅ、ＨｆＯ２等を挙げることができる。
ＭIIＦＸ：ｚＬｎ
で代表される希土類付活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体も好ましい。
上記式において、ＭIIはＢａ，ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属を表わし、ＬｎはＣｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｎｄ，Ｅｒ，ＴｍおよびＹｂからなる群より選ばれる少なくとも一種の希土類元素を表わす。Ｘは、Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンを表わす。また、ｚは、０＜ｚ≦０．２の範囲内の数値を表わす。
なお、上記式中のＭIIとしては、Ｂａが半分以上を占めることが好ましい。Ｌｎとしては、特にＥｕまたはＣｅであることが好ましい。
また、他に、ＬｎＴａＯ４：（Ｎｂ，Ｇｄ）系、Ｌｎ２ＳｉＯ５：Ｃｅ系、ＬｎＯＸ：Ｔｍ系（Ｌｎは希土類元素、Ｘはハロゲンである）、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ，Ｃｅ、ＺｎＷＯ４、ＬｕＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ，Ｃｅ、ＨｆＯ２等を挙げることができる。
支持体Ｓの基板を構成する材料にも、特に限定はなく、ガラス，セラミックス，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ポリイミド等、放射線検出器で利用されている各種のシート状の基板が、全て利用可能である。
真空チャンバ１２は、鉄，ステンレス，アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
真空チャンバ１２の背面には、真空排気手段１６を構成する真空ポンプが、排気口１６ａ，ディフューザ（図示省略）を介して接続されている。この真空ポンプは、例えば、油拡散ポンプが用いられる。なお、真空ポンプは、特に限定されるものではなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、クライオポンプ，ターボモレキュラポンプ等を利用することができ、さらに、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。なお、前述の蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、８．０×１０−４Ｐａ以下であるのが好ましい。
真空チャンバ１２の背面には、真空排気手段１６を構成する真空ポンプが、排気口１６ａ，ディフューザ（図示省略）を介して接続されている。この真空ポンプは、例えば、油拡散ポンプが用いられる。なお、真空ポンプは、特に限定されるものではなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、クライオポンプ，ターボモレキュラポンプ等を利用することができ、さらに、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。なお、前述の蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、８．０×１０−４Ｐａ以下であるのが好ましい。
ガス導入部２０（２０ａ）は、適宜の配管を介してボンベと接続されており、ガス流量の調整手段等を有する（もしくは、これらに接続される）、真空蒸着装置またはスパッタリング装置等で用いられている公知のガス導入手段であり、前記中真空での真空蒸着による蛍光体層の成膜を行うために、アルゴンガス（Ａｒガス），窒素ガスまたはその他希ガス等の不活性ガスを真空チャンバ１２内に導入する。この不活性ガスとは、真空蒸着の際に、支持体Ｓおよび蛍光体層と反応しないガスのことである。
このガス導入部２０（２０ａ）を介して、不活性ガスが真空チャンバ１２内に導入される。ガス導入部２０（２０ａ）は、本実施形態では、真空チャンバ１２の底面１２ａに設けられている。
このガス導入部２０（２０ａ）を介して、不活性ガスが真空チャンバ１２内に導入される。ガス導入部２０（２０ａ）は、本実施形態では、真空チャンバ１２の底面１２ａに設けられている。
支持体Ｓの回転保持機構１８は、支持体Ｓを回転保持するためのものであり、真空蒸着装置又はスパッタリング装置等で用いられる公知のものが適宜利用可能である。
放射線検出器の製造装置１０は、基本的に、このような中真空での蛍光体層の形成を行うものであり、ガス導入部２０（２０ａ）から真空チャンバ１２内に不活性ガスを導入しつつ中真空で抵抗加熱によって真空蒸着を行う。
ところで、図１中に２０ａで示すように、排気口１６ａの近傍（位置）にガス導入部を設置した場合には、ガス導入部２０ａと排気口１６ａとが接近しているため、ガス導入部２０ａから導入されたＡｒガスが真空チャンバ１２のごく一部にしか供給されず、真空チャンバ１２内全体のガス圧を均一化する効果に欠ける点が否めないというデメリットがあったが、これに対しては、図３に示すような拡散板（遮蔽板）２２を追加することで改善が図り得る。
すなわち、図３に示すように、真空チャンバ１２の底面１２ａに設置されているガス導入部２０ａの上方に、あまり距離をおかずに、導入されるＡｒガス等を適宜拡散させるための拡散板２２を配置するものである。ここで、距離に制約を設けるのは、距離がある程度以上になると、拡散板２２を配置する効果が低下してしまうためである。
このような拡散板２２を配置することにより、ガス導入部２０ａから真空チャンバ１２内に導入されるＡｒガスを一旦拡散板２２で受けて、ある程度拡散させることで、真空チャンバ１２内におけるガス圧の均一化に効果が得られる。
このような拡散板２２を配置することにより、ガス導入部２０ａから真空チャンバ１２内に導入されるＡｒガスを一旦拡散板２２で受けて、ある程度拡散させることで、真空チャンバ１２内におけるガス圧の均一化に効果が得られる。
なお、拡散板２２の形状あるいは拡散板２２を構成する材料については、特に制限はなく、耐熱性があることや、揮発性の不純物等が発生しないこと等に留意すれば、種々の材料が使用し得る。好ましくは、ステンレス鋼材等が挙げられる。
また、拡散板２２のサイズ（平面的な大きさ）についても特に制限はないが、前述の、加熱蒸発部１４の開口部の縁部と支持体Ｓの回転保持機構１８の外周円とを直線的に結んで形成される領域にかからないことが必要である。
また、拡散板２２のサイズ（平面的な大きさ）についても特に制限はないが、前述の、加熱蒸発部１４の開口部の縁部と支持体Ｓの回転保持機構１８の外周円とを直線的に結んで形成される領域にかからないことが必要である。
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１４が配置される。
加熱蒸発部１４は、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂとを備えており、抵抗加熱によって、蒸着材料であるＣｓＩおよびＴｌＩを蒸発させる部位である。また、加熱蒸発部１４の上には、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂからの蒸着材料の蒸気を遮蔽するための、それぞれが独立に制御可能に構成されたシャッタ（図示は省略）が配置されていて、このシャッタの開閉制御を行うことにより、ＣｓＩ単独の蒸発工程と、ＣｓＩとＴｌＩとの並行蒸発工程（二元蒸着工程）とを実施することが可能に構成されていることは前述の通りである。
加熱蒸発部１４は、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂとを備えており、抵抗加熱によって、蒸着材料であるＣｓＩおよびＴｌＩを蒸発させる部位である。また、加熱蒸発部１４の上には、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂからの蒸着材料の蒸気を遮蔽するための、それぞれが独立に制御可能に構成されたシャッタ（図示は省略）が配置されていて、このシャッタの開閉制御を行うことにより、ＣｓＩ単独の蒸発工程と、ＣｓＩとＴｌＩとの並行蒸発工程（二元蒸着工程）とを実施することが可能に構成されていることは前述の通りである。
本実施形態に係る製造装置１０において、ＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａとしては、例えば、ドラム型（円筒状）の大型のルツボが好適に用い得る。
このルツボは、ドラムの側面に、ドラムの軸線方向に延在するスリット状の蒸気排出口を有するもので、蒸気排出口には、同形状の上下開口面を有する四角筒状のチムニーが固定され、蒸着材料の蒸気は、このチムニーから排出される。
このルツボは、ドラムの側面に、ドラムの軸線方向に延在するスリット状の蒸気排出口を有するもので、蒸気排出口には、同形状の上下開口面を有する四角筒状のチムニーが固定され、蒸着材料の蒸気は、このチムニーから排出される。
このようなチムニー（煙突状の蒸気排出部）を有することにより、ルツボ内における局所加熱や異状加熱によって突沸が生じた際に、蒸着材料が不意にルツボから噴出することを防止でき、周囲や支持体Ｓの汚染を防止することができる。特に、前述のような中真空の蒸着では、前述のように、支持体Ｓと加熱蒸発部１４とを近接して配置する必要があるので、その効果は大きい。
一方、本実施形態に係る製造装置１０において、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂとしては、例えば、ボート型の小型蒸発装置が好適に用い得る。これは、ＴｌＩは付活剤であり、量的にもＣｓＩの１％以下という少蒸発量のものであることから、使い残りが多くならないようにするためである。
以下、上述のように構成される製造装置１０による支持体Ｓへの蛍光体層の形成（放射線検出器の製造）方法について説明する。
まず、真空チャンバ１２を開放して、前記支持体の回転保持機構に支持体Ｓを保持し、かつ加熱蒸発部１４のＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａと、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂに、蒸着主材料であるＣｓＩ（ヨウ化セシウム）と、付活剤としてのＴｌ（タリウム）とをそれぞれ所定量まで充填した後、図示されていないシャッタを閉塞し、さらに、真空チャンバ１２を閉塞する。
次いで、真空排気手段１６を駆動して真空チャンバ１２内を排気し、真空チャンバ１２内が、例えば、８×１０−４Ｐａとなった時点で、排気を継続しつつ、ガス導入部２０によって真空チャンバ１２内にＡｒガスを導入して、真空チャンバ１２内の圧力を、例えば、１．０Ｐａに調整し、さらに、抵抗加熱用の電源を駆動して加熱蒸発部１４の各ルツボに通電して成膜材料を加熱する。
蒸着材料の加熱を開始したら、図示されていない加熱制御手段により、例えばルツボの各所（適所）に配置される複数の熱電対による温度測定結果に応じて、加熱蒸発部１４の各ルツボの加熱を制御する。なお、上記加熱制御手段による加熱の制御は、複数配置された熱電対の一部による温度測定結果に応じて行ってもよい。また、加熱制御は、電流制御でも、電圧制御でも、電力制御でもよい。
その後、予め設定した蒸発温度に達したら、モータＭにより所定回転数での支持体Ｓの回転駆動を開始し、次いで、前記シャッタを開放し、支持体Ｓの表面への蛍光体層の形成を開始する。
ここでの蛍光体層の形成は、先に説明したような、支持体Ｓ上に下地層としてのＣｓＩ層４０と付活剤を含む（主たる）蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２とを形成する（図２参照）ものである。
ここでの蛍光体層の形成は、先に説明したような、支持体Ｓ上に下地層としてのＣｓＩ層４０と付活剤を含む（主たる）蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２とを形成する（図２参照）ものである。
なお、上述の蛍光体層を形成するに際しては、まず、加熱蒸発部１４のＣｓＩ用加熱蒸発部１４ａの蒸発孔を閉塞しているシャッタを開放して、所定時間、（ＣｓＩ単独の蛍光体層である）下地層の形成を開始する。ここでの、蒸着時間については、所定の膜厚が得られるように、加熱温度条件とともに例えば事前のテストにより好適な時間を決定しておくことが好ましい。
所定の蒸着時間が経過し、所定膜厚の下地層が形成されたら、加熱温度条件はそのまま維持しつつ、さらに、ＴｌＩ用加熱蒸発部１４ｂの蒸発孔を閉塞しているシャッタを開放して、母体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層の形成に移行する。ここでの蒸着時間についても、所定の膜厚が得られるように、例えば事前のテストにより好適な時間を決定しておくことが好ましい。
形成する下地層並びに蛍光体層の膜厚等に応じて設定された所定時間の蛍光体層形成が終了したら、シャッタを閉塞し、支持体Ｓの回転駆動を停止して、抵抗加熱用の電源を切り、ガス導入部２０によるＡｒガスの導入量を増加して、真空チャンバ１２内を大気圧とし、次いで真空チャンバを開放して、下地層並びに蛍光体層を形成した支持体Ｓすなわち作製した放射線検出器を取り出す。
以下では、上述のように構成される製造装置１０を用いて、実施例（実施例１〜３）および比較例（比較例１，２）に係る種々の製造条件により放射線検出器を製造し、それらの条件並びに比較結果について、詳細に説明する。
〔実施例１〕
まず、実施例１では、ガラス基板上の非晶質シリコンからなる半導体薄膜上に、フォトセンサとＴＦＴからなる光検出素子および配線部を形成し、この上にセンサー保護膜と取り出し電極部を形成して構成されている支持体Ｓ（センサーパネル）を製造装置１０内にセットし、真空排気後、Ａｒガスを導入して装置内の圧力が１Ｐａとなったところで、上記支持体Ｓ（センサーパネル）上に、下地層としてのＣｓＩ層４０を約５０μｍ蒸着（形成）した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
まず、実施例１では、ガラス基板上の非晶質シリコンからなる半導体薄膜上に、フォトセンサとＴＦＴからなる光検出素子および配線部を形成し、この上にセンサー保護膜と取り出し電極部を形成して構成されている支持体Ｓ（センサーパネル）を製造装置１０内にセットし、真空排気後、Ａｒガスを導入して装置内の圧力が１Ｐａとなったところで、上記支持体Ｓ（センサーパネル）上に、下地層としてのＣｓＩ層４０を約５０μｍ蒸着（形成）した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
次に、ＣｓＩとＴｌＩとを共蒸着（２次元蒸着）して、厚みが約５００μｍの柱状結晶からなる蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）を形成した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
その後、真空チャンバ１２内を大気圧とし、次いで真空チャンバを開放して、下地層並びに蛍光体層を形成した支持体Ｓすなわち作製した放射線検出器を取り出した。
その後、真空チャンバ１２内を大気圧とし、次いで真空チャンバを開放して、下地層並びに蛍光体層を形成した支持体Ｓすなわち作製した放射線検出器を取り出した。
〔実施例２〕
蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）蒸着時の支持体基板の温度を１００℃としたこと以外は、実施例１と同じ条件で、放射線検出器を製造した。
蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）蒸着時の支持体基板の温度を１００℃としたこと以外は、実施例１と同じ条件で、放射線検出器を製造した。
〔実施例３〕
下地層をＣｓＢｒで形成したこと以外は、実施例２と同じ条件で、放射線検出器を製造した。
下地層をＣｓＢｒで形成したこと以外は、実施例２と同じ条件で、放射線検出器を製造した。
〔比較例１〕
下地層を形成せずに、支持体Ｓ（センサーパネル）上に、厚みが約５００μｍの柱状結晶からなる蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）を直接形成した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
下地層を形成せずに、支持体Ｓ（センサーパネル）上に、厚みが約５００μｍの柱状結晶からなる蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）を直接形成した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
〔比較例２〕
支持体Ｓ（センサーパネル）上に、ポリイミド樹脂層からなる下地層を形成し、この上に厚みが約５００μｍの柱状結晶からなる蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）を形成した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
支持体Ｓ（センサーパネル）上に、ポリイミド樹脂層からなる下地層を形成し、この上に厚みが約５００μｍの柱状結晶からなる蛍光体層（ＣｓＩ：Ｔｌ層４２）を形成した。このときの支持体基板の温度は、３０℃であった。
上述のようにして、５種類（実施例１〜３および比較例１，２）の放射線検出器を製造した後、得られた放射線検出器について、支持体Ｓ（センサーパネル）と蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２との密着力（下地層がある場合には、この下地層を介しての密着力、下地層がない場合には、支持体Ｓと蛍光体層４２との直接的密着力）、並びに、所定の測定方法に基づく放射線検出器の感度の測定・比較を行った。
表１に、上述のような種々の製造条件により製造した実施例（実施例１〜３）および比較例（比較例１，２）に係る放射線検出器の特性評価結果を、まとめて示す。
なお、ここでの測定方法であるが、まず、表１中の密着力については、製造した放射線検出器の蛍光体層としてのＣｓＩ：Ｔｌ層４２の表面側から、カッターで、１０ｍｍ□の支持体Ｓ（センサーパネル）まで達する深さの切込みを入れ、この切込みを入れた部分にセロハンテープを貼り付けて、これを剥がす際に蛍光体層が一緒に剥がれない場合を○、蛍光体層が一緒に剥がれてしまった場合を×という評価としている。
また、放射線検出器の感度の測定方法としては、放射線検出器の蛍光体層側から、Ｘ線を１０ｍＲ照射したときの信号強度を測定した結果を、実施例２の場合を１００として正規化した値で示している。
表１に示した実施例（実施例１〜３）および比較例（比較例１，２）に係る放射線検出器の特性評価結果であるが、まず、密着力については、実施例（実施例１〜３）ではＣｓＩ，ＣｓＢｒいずれの下地層を用いた場合も、性能に問題がなかった（表中：○印）が、比較例では、下地層なしの場合（比較例１）は密着力不足で性能に問題があるものとなってしまった。
また、実施例２の場合を１００として正規化した値で示している放射線検出器の感度については、実施例２に比較して蛍光体層蒸着時の支持体基板の温度を低く設定している実施例１の場合が９５、下地層の組成をＣｓＩからＣｓＢｒに変更している実施例３の場合が９５と、実施例２の場合より幾分低めであるが、実用上は全く問題にならない性能が得られている。
これに対して、比較例では、密着力不足で性能に問題があるとした比較例１では感度が９５の値を示したが、下地層にポリイミドを用いた比較例２では、前述のような、蛍光体層からの発光光の吸収が大きいことに起因して、感度が７０程度と大幅に低下しており、実用性を欠く性能となっている。
以上より、本発明の効果は明らかである。
なお、上記実施形態並びに実施例は、いずれも本発明の一例を示したものであり、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもない。
例えば、蛍光体層の形成母体となる支持体として、実施例に示した、上面に２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体に代えて、例えば、R.A.Street,J.Graham,Z.D.Popovic、A.Hor,S.Ready,J.Ho, “Image sensors combining an organic photoconnductor with a-Se:H matrix addressing”，J.of Non-Crystalline Solids 299-302(2002)1240-1244に開示されているような有機フォトコンダクタや、特開平２−１６４０６７号公報に開示されているような無機フォトコンダクタ等を好適に利用することができる。
１０ （放射線検出器の）製造装置
１２ 真空チャンバ
１４ａ ＣｓＩ用加熱蒸発部
１４ｂ ＴｌＩ用加熱蒸発部
１６ 真空排気手段
１８ （支持体Ｓの）回転保持機構
２０ ガス導入ノズル（ガス導入部）
３０ 放射線検出器
３２ 支持基板
３４ 光検出素子および配線部
３６ センサー保護膜と取り出し電極部
４０ （下地層としての）ＣｓＩ層
４２ （母体層としての）ＣｓＩ：Ｔｌ層
Ｓ 支持体（センサーパネル）
１２ 真空チャンバ
１４ａ ＣｓＩ用加熱蒸発部
１４ｂ ＴｌＩ用加熱蒸発部
１６ 真空排気手段
１８ （支持体Ｓの）回転保持機構
２０ ガス導入ノズル（ガス導入部）
３０ 放射線検出器
３２ 支持基板
３４ 光検出素子および配線部
３６ センサー保護膜と取り出し電極部
４０ （下地層としての）ＣｓＩ層
４２ （母体層としての）ＣｓＩ：Ｔｌ層
Ｓ 支持体（センサーパネル）
Claims (6)
- ２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体上に、下記の蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層と、この下地層上に、放射線の入射で発光する、付活剤を含む蛍光体層、および保護層を、この順で有することを特徴とする放射線検出器。
- 前記下地層は、前記蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まない蛍光体母体層からなる粒子層であり、前記蛍光体層は、放射線の入射で発光する、付活剤を含む柱状結晶層である、請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記蛍光体層がアルカリハライドからなる、請求項１または２に記載の放射線検出器。
- 不活性ガスを導入する中真空下の蒸着域で、２次元的に配列された光電変換手段を有する支持体上に、下記の蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まず実質的に蛍光体母体のみからなる下地層と、この下地層上に、放射線の入射で発光する、付活剤を含む蛍光体層、および保護層を、この順に形成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
- 前記下地層は、前記蛍光体層の発光光波長に対して透明な、付活剤を含まない蛍光体母体層からなる粒子層であり、前記蛍光体層は、放射線の入射で発光する、付活剤を含む柱状結晶層である、請求項４に記載の放射線検出器の製造方法。
- 前記蛍光体層がアルカリハライドからなる、請求項４または５に記載の放射線検出器の製造方法。
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