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JP7314119B2 - 放射線検出器、放射線画像撮影装置及び放射線検出器の製造方法 - Google Patents

放射線検出器、放射線画像撮影装置及び放射線検出器の製造方法 Download PDF

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Description

開示の技術は、放射線検出器、放射線画像撮影装置及び放射線検出器の製造方法に関する。
放射線画像撮影装置に関する技術として、例えば以下の技術が知られている。特開２０１２－１７３２７５号公報（特許文献１）には、シンチレータ、及びシンチレータの放射線入射側に設けられた光検出部を有する放射線画像検出装置本体と、放射線画像検出装置本体の放射線入射側に配置されて被写体を支持する支持部材とを備えた放射線画像撮影装置が記載されている。光検出部は、蛍光を電気信号として検出する薄膜部と、薄膜部のシンチレータ側とは反対側に設けられた補強部材とを有する。補強部材と支持部材とが接合され、接合面に沿って密接している。
特開２０１２－１８９４８７号公報（特許文献２）には、シンチレータ、及びシンチレータを支持する支持基板を有するシンチレータパネルと、シンチレータにより変換された光を検出する光センサ、及び光センサが設けられたセンサ基板を有し、第１の接着層によってシンチレータと貼り合わされたセンサパネルと、第２の接着層によって支持基板と貼り合わされた補強板と、を備えた放射線撮影装置が記載されている。
特開２０１２－１３２７６８号公報（特許文献３）には、筐体と、筐体内に収容されたシンチレータと、筐体内においてシンチレータの光射出側に配置された光検出部と、を含む放射線検出パネルが記載されている。筐体は、放射線が照射される面に、荷重を受けて撓みを生じる天板が設けられている。シンチレータは、複数立設された柱状結晶を有し、天板の撓みによって歪みを生じる。柱状結晶間の隙間は、柱状結晶が設けられている面内の中央部よりも周縁部のほうが広くなっている。
放射線画像撮影装置に用いられる放射線検出器として、基板と、基板の表面に設けられた光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、基板に積層されたシンチレータと、を含むものが知られている。近年、放射線検出器を構成する基板の材料として、樹脂フィルム等の可撓性を有する材料が用いられている。基板が可撓性を有する場合、例えば、放射線検出器の製造工程において、基板をハンドリングする際に、基板に積層されたシンチレータの重量によって、基板に比較的大きな局所的な撓みが生じるおそれがある。シンチレータが複数の柱状結晶を含んでいる場合、基板に大きな撓みが生じると互いに隣接する柱状結晶同士が接触し、シンチレータが損傷するおそれがある。
開示の技術は、一つの側面として、シンチレータの重量によって生じる基板の撓みに起因するシンチレータの損傷のリスクを、シンチレータを構成する柱状結晶の高さ、半径、先端部の角度、及び柱状結晶同士の間隔に応じて剛性が定められる撓み抑制部材を使用しない場合と比較して低減することを目的とする。
開示の技術の第１の態様に係る放射線検出器は、可撓性を有する基板と、基板に設けられ、光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、基板に積層された複数の柱状結晶を有するシンチレータと、基板の撓みを抑制する撓み抑制部材と、を含み、柱状結晶の高さの平均値をＬ、柱状結晶の半径の平均値をｒ、柱状結晶同士の間隔の平均値をｄ、柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、シンチレータの重量によって基板に生じる撓みの曲率半径をＲとしたとき、
Ｒ≧Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
開示の技術の第２の態様に係る放射線検出器において、シンチレータは、基板の第１の面の側に積層され、撓み抑制部材は、基板の第１の面の側とは反対側の第２の面の側及びシンチレータの、基板と接する面の側とは反対側の面の側の少なくとも一方に積層されている。
開示の技術の第３の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材は、基板の第２の面の側、及びシンチレータの基板と接する面の側とは反対側の面の側の双方に積層されている。
開示技術の第４の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材は、基板よりも高い剛性を有する。
開示技術の第５の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材は、シンチレータが延在する範囲よりも広い範囲に亘って延在している。
開示技術の第６の態様に係る放射線検出器において、基板は、可撓性の配線が接続される接続領域を有し、撓み抑制部材は、前記接続領域の少なくとも一部及び前記シンチレータを覆う領域に設けられている。
開示技術の第７の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上３５００ＭＰａ以下である。
開示技術の第８の態様に係る放射線検出器において、シンチレータの熱膨張率に対する撓み抑制部材の熱膨張率の比が０．５以上２以下である。
開示技術の第９の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材の熱膨張率は３０ｐｐｍ／Ｋ以上８０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
開示技術の第１０の態様に係る放射線検出器において、撓み抑制部材は、アクリル、ポリカーボネート、及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一つを含んで構成されている。
開示の技術の第１１の態様に係る放射線検出器は、シンチレータの端部を跨ぐ領域に設けられ、撓み抑制部材による撓み抑制効果を補強する補強部材を更に含む。
開示技術の第１２の態様に係る放射線検出器において、補強部材は、基板よりも高い剛性を有する。
開示技術の第１３の態様に係る放射線検出器において、補強部材は、撓み抑制部材と同一の材料で構成されている
開示の技術の第１４の態様に係る放射線検出器において、基板は、樹脂フィルムを含んで構成されている。
開示技術の第１５の態様に係る放射線検出器において、基板は、平均粒子径が０．０５μｍ以上２．５μｍ以下の無機材料からなる微粒子を含む微粒子層を有する樹脂材料からなる基材を含んで構成され、微粒子層は、基板の前記複数の画素が設けられた第１の面とは反対側の第２の面の側に設けられている。
開示技術の第１６の態様に係る放射線検出器において、微粒子は、樹脂材料を構成する元素よりも原子番号が大きく且つ原子番号が３０以下の元素を含む。
開示技術の第１７の態様に係る放射線検出器において、基板は、３００℃以上４００℃以下における熱膨張率が２０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
開示技術の第１８の態様に係る放射線検出器において、基板は、基板の厚さを２５μｍとした場合の４００℃におけるＭＤ方向の熱収縮率が０．５%以下、及び５００℃における弾性率が１ＧＰａ以上の少なくとも一方を満たす。
開示技術の第１９の態様に係る放射線検出器において、基板と、シンチレータとの間に設けられ、基板の熱膨張率とシンチレータの熱膨張率との間の熱膨張率を有する緩衝層を更に含む。
開示の技術の第２０の態様に係る放射線検出器において、シンチレータは、柱状結晶の一端側に非柱状部を有し、非柱状部が基板に接している。
開示の技術の第２１の態様に係る放射線画像撮影装置は、第１乃至第２０の態様のいずれかの放射線検出器と、画素に蓄積された電荷の読み出しを行う読み出し部と、画素から読み出された電荷に基づいて画像データを生成する生成部と、を含む。
開示技術の第２２の態様に係る放射線画像撮影装置は、放射線が入射する放射線入射面を有し、放射線検出器を収容する筐体を更に含み、基板及びシンチレータのうち、基板が放射線入射面の側に配置されている。
開示の技術の第２３の態様に係る放射線検出器の製造方法は、可撓性を有する基板に光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素を形成する工程と、基板に複数の柱状結晶を有するシンチレータを形成する工程と、基板の撓みを抑制する撓み抑制部材を配置する工程と、を含み、柱状結晶の高さ、柱状結晶の半径、柱状結晶の先端部の角度、及び柱状結晶同士の間隔に応じて、撓み抑制部材の剛性を調整する。
開示の技術の第２４の態様に係る製造方法において、柱状結晶の高さの平均値をＬ、柱状結晶の半径の平均値をｒ、柱状結晶同士の間隔の平均値をｄ、柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、シンチレータの重量による基板の撓みの曲率半径をＲとしたとき、
Ｒ≧Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ
を満たす剛性を、撓み抑制部材が有する。
開示の技術の第２５の態様に係る製造方法において、シンチレータを形成する工程は、気相成長法により基板の表面に柱状結晶を成長させる工程を含む。
開示の技術の第１の態様によれば、柱状結晶の高さ、半径、先端部の角度、及び柱状結晶同士の間隔に応じて剛性が定められる撓み抑制部材を使用しない場合と比較して、シンチレータの重量によって生じる基板の撓みに起因するシンチレータの損傷のリスクを低減することが可能となる。
開示の技術の第２の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を効果的に発揮することができる。
開示の技術の第３の態様によれば、基板の撓みによってシンチレータが損傷するリスクを更に低減することができる。
開示の技術の第４の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を効果的に発揮することができる。
開示の技術の第５の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を効果的に発揮することができる。
開示の技術の第６の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を効果的に発揮することができる。
開示の技術の第７の態様によれば、撓み抑制部材として好ましい剛性を有することができる。
開示の技術の第８の態様によれば、シンチレータの熱膨張率に対する撓み抑制部材の熱膨張率の比が上記の範囲にない場合と比較して、基板とシンチレータとが剥離するリスクを抑制することができる。
開示の技術の第９の態様によれば、撓み抑制部材の熱膨張率が上記の範囲にない場合と比較して、基板とシンチレータとの剥離の発生するリスクを抑制することができる。
開示の技術の第１０の態様によれば、撓み抑制部材が他の材料を含んで構成される場合と比較して、撓み抑制部材による撓み抑制効果を効果的に発揮することができ、また、基板とシンチレータとの剥離の発生するリスクを抑制することができる。
開示の技術の第１１の態様によれば、補強部材を含まない場合と比較して、基板の、シンチレータ端部に対応する部分における撓みを抑制することができる。
開示の技術の第１２の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を補強する効果が効果的に発揮される。
開示の技術の第１３の態様によれば、撓み抑制部材による撓み抑制効果を補強する効果が効果的に発揮される。
開示の技術の第１４の態様によれば、基板の材料としてガラス基板を用いる場合と比較して、放射線検出器の軽量化及び低コスト化を図ることができ、更に、衝撃によって基板が破損するリスクを低減することができる。
開示の技術の第１５の態様によれば、基板が微粒子層を含まない場合と比較して、基板内で発生した後方散乱線を抑制することができる。
開示の技術の第１６の態様によれば、微粒子の原子番号が上記の範囲にない場合と比較して、また後方散乱線の抑制を効果的に行うことができ、また微粒子層における放射線の吸収を抑制することができる。
開示の技術の第１７の態様によれば、基板の熱膨張率が上記の範囲にない場合と比較して、基板上への画素の形成を適切に行うことができる。
開示の技術の第１８の態様によれば、基板の熱収縮率及び弾性率が上記範囲にない場合と比較して、基板上への画素の形成を適切に行うことができる。
開示の技術の第１９の態様によれば、緩衝層を含まない場合と比較して、基板とシンチレータとの界面に作用する熱応力を抑制することが可能となる。
開示の技術の第２０の態様によれば、シンチレータは、非柱状部が基板に接しており、柱状結晶の先端部がシンチレータの表面側となる。開示の技術は、柱状結晶の先端部がシンチレータの表面側となる場合に、特に有効である。
開示の技術の第２１の態様によれば、柱状結晶の高さ、半径、先端部の角度、及び柱状結晶同士の間隔に応じて剛性が定められる撓み抑制部材を使用しない場合と比較して、シンチレータの重量によって生じる基板の撓みに起因するシンチレータの損傷のリスクを低減することが可能となる。
開示の技術の第２２の態様によれば、基板及びシンチレータのうち、シンチレータが放射線入射面の側に配置されている場合と比較して、放射線画像の解像度を高めることができる。
開示の技術の第２３の態様によれば、撓み抑制部材の剛性が、柱状結晶の高さ、半径、先端部の角度、及び柱状結晶同士の間隔に応じて剛性が定められる撓み抑制部材を使用しない場合と比較して、シンチレータの重量によって生じる基板の撓みに起因するシンチレータの損傷のリスクを低減することが可能となる。
開示の技術の第２４の態様によれば、シンチレータの重量によって基板に生じる撓みに起因するシンチレータの損傷リスクの低減を担保することができる。
開示の技術の第２５の態様によれば、柱状結晶を安定的に形成することができる。
開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の電気的構成の一例を示す図である。 基板に生じた円弧状の撓みにより、互いに隣接する２つの柱状結晶同士が接触している状態を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る基板上に形成された柱状結晶を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 シンチレータの重量によって生じる基板の撓みの状態の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る基板の構成の一例を示す断面図である。 微粒子層を有する基材内で発生する後方散乱線を示す断面図である。 微粒子層を有さない基材内で発生する後方散乱線を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る撓み抑制部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態に係る撓み抑制部材の構造の一例を示す斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る撓み抑制部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態に係る撓み抑制部材の構造の一例を示す平面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。 開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成の一例を示す断面図である。
以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。
[第１の実施形態]
図１は、開示の技術の実施形態に係る放射線画像撮影装置１０の構成の一例を示す斜視図である。放射線画像撮影装置１０は、可搬型の電子カセッテの形態を有する。放射線画像撮影装置１０は、放射線検出器３０（FPD: Flat Panel Detectors）と、制御ユニット１２と、支持板１６と、放射線検出器３０、制御ユニット１２及び支持板１６を収容する筐体１４と、を含んで構成されている。
筐体１４は、例えば、Ｘ線等の放射線の透過性が高く、軽量で耐久性の高い炭素繊維強化樹脂（カーボンファイバー）により構成されたモノコック構造を有する。筐体１４の上面は、放射線源（図示せず）から出射され、被写体（図示せず）を透過した放射線が入射する放射線入射面１５とされている。筐体１４内には、放射線入射面１５側から順に、放射線検出器３０、支持板１６が配置されている。
支持板１６は、信号処理等を行う集積回路（ＩＣ）チップが搭載された回路基板１９（図２参照）を支持しており、筐体１４に固定されている。制御ユニット１２は、筐体１４内の端部に配置されている。制御ユニット１２は、バッテリ（図示せず）及び制御部２９（図３参照）を含んで構成されている。
図２は、放射線画像撮影装置１０の構成の一例を示す断面図である。放射線検出器３０は、可撓性を有する基板３４と、基板３４の表面に設けられ、光電変換素子３６（図３参照）をそれぞれ含む複数の画素４１と、基板３４に積層されたシンチレータ３２と、基板３４の撓みを抑制する撓み抑制部材６０と、を有する。
基板３４は、可撓性を有するフレキシブル基板である。本明細書において、基板３４が可撓性を有するとは、矩形状の基板３４の４辺のうち１辺を固定したときに、基板３４の重量により、基板３４の固定辺から１０ｃｍ離れた部位の高さが、固定辺の高さよりも２ｍｍ以上低くなることを意味する。例えば、基板３４の材料として、樹脂基板、金属箔基板、厚さ０．１ｍｍ程度の薄ガラスを用いることができ、特に高耐熱性ポリイミドフィルムであるＸｅｎｏｍａｘ（登録商標）等の樹脂フィルムを好適に用いることができる。基板３４の材料として樹脂フィルムを用いることで、基板３４の材料としてガラス基板を用いる場合と比較して、放射線検出器３０の軽量化及び低コスト化を図ることができ、更に、衝撃によって基板３４が破損するリスクを低減することができる。複数の画素４１は、それぞれ、基板３４の第１の面Ｓ１上に設けられている。
基板３４の厚さは、基板３４の硬度及び大きさ等に応じて、所望の可撓性が得られる厚さであればよい。基板３４が樹脂材料からなる基材を含んで構成される場合、基板３４の厚さは、例えば５μｍ以上１２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。
なお、基板３４の３００℃以上４００℃以下における熱膨張率（CTE：Coefficient of Thermal Expansion)が、光電変換素子３６を構成する材料（例えばアモルファスシリコン）の熱膨張係数（±５ｐｐｍ／Ｋ程度）と同程度であることが好ましく、具体的には、２０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。また、基板３４は、厚さを２５μｍとした場合の、４００℃におけるＭＤ（Machine Direction）方向の熱収縮率が０．５％以下であることが好ましい。また、基板３４は、３００℃以上４００℃以下の温度領域において、一般的なポリイミドが有する転移点を有していないことが好ましく、５００℃における弾性率が１ＧＰａ以上であることが好ましい。基板３４が上記の特性を有することで、基板３４上への画素４１の形成に伴う熱処理に耐えることが可能となり、基板３４上への画素４１の形成を適切に行うことができる。
また、基板３４が、ポリイミド等の樹脂材料からなる基材を含んで構成される場合、図１０に示すように、樹脂材料からなる基材が、平均粒子径が０．０５μｍ以上２．５μｍ以下である無機材料からなる複数の微粒子３４Ｐを含む微粒子層３４Ｌを有していることが好ましい。また、微粒子層３４Ｌは、基板３４の、画素４１が設けられている第１の面Ｓ１とは反対側の第２の面Ｓ２の側に設けられていることが好ましい。すなわち、微粒子３４Ｐは、基板３４の第２の面Ｓ２の側に偏在していることが好ましい。微粒子３４Ｐは、基板３４の表面に凹凸を生じさせる場合があり、従って、微粒子層３４Ｌの表面に画素４１を形成することが困難となる。微粒子層３４Ｌを、基板３４の第２の面Ｓ２の側に配置することで、第１の面Ｓ１の平坦性を確保することができ、画素４１の形成が容易となる。
微粒子３４Ｐの材料としては、原子番号が、基板３４の基材を構成する各元素の原子番号よりも大きく且つ３０以下である元素を含む無機材料であることが好ましい。例えば、基板３４の基材が、Ｃ、Ｈ、Ｏ及びＮ等を含む、ポリイミド等の樹脂材料により構成されている場合、微粒子３４Ｐは、原子番号が、樹脂材料の構成元素（Ｃ、Ｈ、Ｏ及びＮ）の原子番号よりも大きく且つ３０以下である元素を含む無機材料であることが好ましい。このような微粒子３４Ｐの具体例としては、原子番号１４のシリコンの酸化物であるＳｉＯ２、原子番号１２のＭｇの酸化物であるＭｇＯ、原子番号１３のＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３、及び原子番号２２のＴｉの酸化物であるＴｉＯ２等が挙げられる。また、上記のような特性を有し且つ微粒子層３４Ｌを有する樹脂シートの具体例としては、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）が挙げられる。
なお、本実施形態における上記の厚みについては、マイクロメーターを用いて測定した。熱膨張率については、ＪＩＳ Ｋ７１９７：１９９１に則して測定した。なお測定は、基板３４の主面から、１５度ずつ角度を変えて試験片を切り出し、切り出した各試験片について熱膨張率を測定し、最も高い値を基板３４の熱膨張率とした。熱膨張率の測定は、ＭＤ(Machine Direction）方向およびＴＤ（Transverse Direction）方向のそれぞれについて、－５０℃～４５０℃において１０℃間隔で行い、（ｐｐｍ／℃）を（ｐｐｍ／Ｋ）に換算した。熱膨張率の測定には、ＭＡＣサイエンス社製 ＴＭＡ４０００Ｓ装置を用い、サンプル長さを１０ｍｍ、サンプル幅を２ｍｍ、初荷重を３４．５ｇ／ｍｍ２、昇温速度を５℃／ｍｉｎ、及び雰囲気をアルゴンとした。弾性率については、Ｋ ７１７１：２０１６に則して測定した。なお測定は、基板３４の主面から、１５度ずつ角度を変えて試験片を切り出し、切り出した各試験片について引っ張り試験を行い、最も高い値を基板３４の弾性率とした。
シンチレータ３２は、基板３４の第１の面Ｓ１の側に積層されている。シンチレータ３２は、照射された放射線を光に変換する蛍光体を含む。シンチレータ３２は、一例としてＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）を含む柱状結晶の集合体によって構成されている。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶は、例えば気相成長法によって基板３４上に直接形成することができる。柱状結晶を気相成長法によって形成することで、柱状結晶を安定的に形成することができる。なお、基板３４とは別の基板に形成したＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶を、基板３４に貼り付けてもよい。複数の画素４１を構成する光電変換素子３６（図３参照）の各々は、シンチレータ３２から発せられた光に基づいて電荷を生成する。
シンチレータ３２の、基板３４と接する面Ｓ６とは反対側の面Ｓ３及び面Ｓ３と交差する面Ｓ４は、反射膜５０によって覆われている。反射膜５０は、シンチレータ３２から発せられた光を基板３４側に反射させる機能を有する。反射膜５０の材料として、例えば、Ａｌ２Ｏ３を用いることができる。反射膜５０は、シンチレータ３２の面Ｓ３及び面Ｓ４を覆い且つシンチレータ３２の周辺部において基板３４上をも覆っている。なお、反射膜５０が設けられていなくても放射線画像撮影装置１０において所望の画質の放射線画像を得ることができる場合には、反射膜５０を省略することが可能である。
本実施形態において、放射線画像撮影装置１０は、放射線の入射側に基板３４を配置する、表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling）による撮影方式を採用している。表面読取方式を採用することで、放射線の入射側にシンチレータ３２を配置する、裏面読取方式（ＰＳＳ： Penetration Side Sampling）を採用した場合と比較して、シンチレータ３２における強発光位置と画素４１との間の距離を短くすることができ、その結果、放射線画像の解像度を高めることができる。なお、放射線画像撮影装置１０は、裏面読取方式を採用するものであってもよい。
支持板１６は、シンチレータ３２の放射線入射側とは反対側に配置されている。支持板１６とシンチレータ３２との間には、隙間が設けられている。支持板１６は、筐体１４の側部に固定されている。支持板１６のシンチレータ３２側とは反対側の面には、回路基板１９が設けられている。回路基板１９には、画像データを生成する信号処理部２６や、信号処理部２６により生成された画像データを記憶する画像メモリ２８等が搭載されている。
回路基板１９と基板３４とは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）やＴＣＰ（Tape Carrier Package）またはＣＯＦ（Chip On Film）にプリントされた可撓性のケーブル２０を介して電気的に接続されている。ケーブル２０上には、画素４１から読み出された電荷を電気信号に変換するチャージアンプ２４が搭載されている。回路基板１９と基板３４とを電気的に接続する、図２において図示されていない、別のフレキシブルプリント基板上には、ゲート線駆動部２２（図３参照）が搭載されている。
撓み抑制部材６０は、基板３４の第１の面Ｓ１とは反対側の第２の面Ｓ２の側に積層されている。撓み抑制部材６０は、基板３４がシンチレータ３２を支持するのに必要な剛性を、基板３４に付与する役割を担う。すなわち、撓み抑制部材６０を設けることで、撓み抑制部材６０を設けない場合と比較して、シンチレータ３２の重量による基板３４の撓みが抑制される。撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２が延在する範囲よりも広い範囲に亘って延在している。すなわち、平面視における撓み抑制部材６０の面積は、シンチレータ３２の面積よりも大きく、撓み抑制部材６０が延在する範囲の内側に、シンチレータ３２が配置されている。従って、撓み抑制部材６０の平面方向における端部は、シンチレータ３２の平面方向における端部よりも外側に位置している。これにより、シンチレータ３２の重量による基板３４の撓みを抑制する効果が促進される。また、基板３４は、ケーブル２０が接続される接続領域８０を基板３４の外周部に有する。撓み抑制部材６０は、接続領域８０の少なくとも一部及びシンチレータ３２を覆う領域に設けられている。ケーブル２０が接続される接続領域８０においても、基板３４は撓みを生じやすくなるが、接続領域８０の少なくとも一部を覆う領域に撓み抑制部材６０が設けられることで、基板３４の接続領域８０における撓みを抑制することが可能となる。
撓み抑制部材６０は、基板３４の撓みを抑制する観点から、基板３４よりも高い剛性を有していることが好ましい。撓み抑制部材６０は、曲げ弾性率が、１０００ＭＰａ以上３５００ＭＰａ以下の素材を用いた部材であることが好ましい。撓み抑制部材６０を構成する素材の曲げ弾性率を１０００ＭＰａ以上とすることで、撓み抑制部材６０における、基板３４の撓み抑制する機能が効果的に発揮される。撓み抑制部材６０を構成する素材の曲げ弾性率を３５００ＭＰａ以下とすることで、例えば、放射線検出器３０の製造工程において、基板３４に撓み抑制部材６０を取り付けた後に、基板３４を支持する支持体（図示せず）を基板から剥離する場合、基板３４が適度に撓むので支持体の基板３４からの剥離が容易となる。なお、曲げ弾性率の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ７１７１：２０１６に規定される測定方法を適用することができる。また、撓み抑制部材６０の曲げ剛性は、３６００Ｐａ・ｃｍ４以上、１９６０００Ｐａ・ｃｍ４以下であることが好ましい。また、撓み抑制部材６０の厚さは、０．１ｍｍ程度が好ましい。
撓み抑制部材６０の熱膨張率は、３０ｐｐｍ／Ｋ以上８０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。また、撓み抑制部材６０の熱膨張率は、シンチレータ３２の熱膨張率に近いことが好ましい。具体的には、シンチレータ３２の熱膨張率Ｃ１に対する撓み抑制部材６０の熱膨張率Ｃ２の比（Ｃ２／Ｃ１）が、０．５以上２以下であることが好ましい。撓み抑制部材６０の熱膨張率が上記の条件を満たすことで、加熱時及び発熱時等において基板３４とシンチレータ３２とが剥離するリスクを抑制することができる。例えば、シンチレータ３２が主としてＣｓＩ：Ｔｌを含んで構成されている場合、シンチレータ３２の熱膨張率は５０ｐｐｍ／Ｋである。この場合、熱膨張率が６０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱膨張率が７０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるアクリル、熱膨張率が６５～７０ｐｐｍ／Ｋであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、熱膨張率が６５ｐｐｍ／Ｋであるポリカーボネート（ＰＣ）、及び熱膨張率が４５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／Ｋであるテフロン(登録商標)等が、撓み抑制部材６０の材料として用いることができる。上述した曲げ弾性率を考慮すると、撓み抑制部材６０の材料としては、アクリル、ＰＥＴ及びＰＣの少なくとも１つを含む材料であることが好ましい。
撓み抑制部材６０の他の候補材料として、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、シリコーン樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂を用いることができる。また、撓み抑制部材６０の材料として、アルミニウム、鉄、またはこれらの合金等の金属を用いることもできる。また、撓み抑制部材６０の材料として、樹脂及び金属を積層した積層体を用いることもできる。撓み抑制部材６０の、基板３４との接触面とは反対側の面Ｓ５は、接着層１８を介して筐体１４の内壁に貼り付けられている。
図３は、放射線画像撮影装置１０の電気的構成の一例を示す図である。基板３４の第１の面Ｓ１には、複数の画素４１がマトリクス状に配置されている。画素４１の各々は、シンチレータ３２から発せられた光に基づいて電荷を発生させる光電変換素子３６と、光電変換素子３６において生成された電荷を読み出す際にオン状態とされるスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）４２とを含んでいる。光電変換素子３６は、例えば、アモルファスシリコンによって構成されるフォトダイオードであってもよい。
基板３４の第１の面Ｓ１には、画素４１の配列に沿って一方向（行方向）に伸びるゲート線４３と、ゲート線４３の伸びる方向と交差する方向（列方向）に伸びる信号線４４が設けられている。画素４１の各々は、ゲート線４３と信号線４４との各交差部に対応して設けられている。
ゲート線４３の各々は、ゲート線駆動部２２に接続されている。ゲート線駆動部２２は、制御部２９から供給される制御信号に基づいて、画素４１に蓄積された電荷の読み出しを行う。信号線４４の各々は、チャージアンプ２４に接続されている。チャージアンプ２４は複数の信号線４４の各々に対応して設けられている。チャージアンプ２４は、画素４１から読み出された電荷に基づいて電気信号を生成する。チャージアンプ２４の出力端子は、信号処理部２６に接続されている。信号処理部２６は、制御部２９から供給される制御信号に基づいて、チャージアンプ２４から供給される電気信号に対して所定の処理を施すことで、画像データを生成する。信号処理部２６には、画像メモリ２８が接続されている。画像メモリ２８は、制御部２９から供給される制御信号に基づいて信号処理部２６によって生成された画像データを記憶する。
制御部２９は、有線または無線の通信部（図示せず）を介して、放射線源と接続されたコンソール（図示せず）と通信して、ゲート線駆動部２２、信号処理部２６及び画像メモリ２８を制御することで、放射線画像撮影装置１０の動作を制御する。制御部２９は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されていてもよい。なお、ゲート線駆動部２２は、開示の技術における読み出し部の一例である。信号処理部２６は、開示の技術における生成部の一例である。
以下に、放射線画像撮影装置１０の動作の一例について説明する。放射線源（図示せず）から出射され被写体を透過した放射線が放射線画像撮影装置１０の放射線入射面１５から入射すると、シンチレータ３２は、放射線を吸収して可視光を発する。画素４１を構成する光電変換素子３６は、シンチレータ３２から発せられた光を電荷に変換する。光電変換素子３６によって生成された電荷は、対応する画素４１に蓄積される。光電変換素子３６によって生成された電荷の量は、対応する画素４１の画素値に反映される。
放射線画像を生成する場合、ゲート線駆動部２２は、制御部２９から供給される制御信号に基づいて、ゲート線４３を介してゲート信号をＴＦＴ４２に供給する。ＴＦＴ４２は、このゲート信号により行単位でオン状態とされる。ＴＦＴ４２がオン状態とされることにより画素４１に蓄積された電荷が信号線４４に読み出され、チャージアンプ２４に供給される。チャージアンプ２４は、信号線４４に読み出された電荷に基づいて電気信号を生成し、これを信号処理部２６に供給する。
信号処理部２６は、複数のサンプルホールド回路、マルチプレクサ、アナログデジタル変換器（いずれも図示せず）を備えている。複数のサンプルホールド回路は、複数の信号線４４の各々に対応して設けられている。チャージアンプ２４から供給された電気信号は、サンプルホールド回路で保持される。個々のサンプルホールド回路で保持された電気信号は、マルチプレクサを介してアナログデジタル変換器に入力され、デジタル信号に変換される。信号処理部２６は、アナログデジタル変換器によって生成されたデジタル信号と画素４１の位置情報とを対応付けたデータを画像データとして生成し、画像データを画像メモリ２８に供給する。画像メモリ２８は、信号処理部２６によって生成された画像データを記憶する。
基板３４は可撓性を有しているため、例えば、放射線検出器３０の製造工程において基板３４をハンドリングする際に、シンチレータ３２の重量によって、基板３４に比較的大きな局所的な撓みが生じるおそれがある。シンチレータ３２が複数の柱状結晶を含んでいる場合、基板３４に大きな撓みが生じると互いに隣接する柱状結晶同士が接触し、シンチレータ３２が損傷するおそれがある。
図４は、基板３４に生じた円弧状の撓みにより、シンチレータ３２を構成する互いに隣接する２つの柱状結晶３２ａ同士が接触している状態を示す図である。図４において、Ｒは基板３４に生じた撓みの曲率半径であり、Ｌは柱状結晶３２ａの高さの平均値（平均高さＬともいう）である。Ｚは柱状結晶３２ａの先端部を除く高さの平均値であり、ｒは柱状結晶３２ａの半径の平均値（平均半径ｒともいう）である。Φは柱状結晶３２ａの先端部の角度の平均値（平均角度Φともいう）であり、ｄは互いに隣接する柱状結晶３２ａ同士の間隔の平均値（平均間隔ｄともいう）である。θは基板３４に生じた撓みによる柱状結晶３２ａの傾斜角である。
柱状結晶３２ａ同士の間隔ｄは、半径Ｚ、中心角２θの扇形の弦の長さに相当するから、下記の（１）式を導くことができ、（１）式から（２）式を導くことができる。
ｄ＝２Ｚ×ｓｉｎθ ・・・（１）
ｓｉｎθ＝ｄ／２Ｚ ・・・（２）
一方、図４における長さＤについて下記の（３）式が成立する。
Ｄ＝ｄ／２＋２ｒ×ｃｏｓθ＝Ｒ×ｓｉｎθ ・・・（３）
また、図４における長さｈについて、三平方の定理により下記の（４）式が成立する。
ｈ＝｛Ｚ２－（ｄ／２）２｝１／２ ・・・（４）
また、ｃｏｓθについて下記の（５）式が成立する。
ｃｏｓθ＝ｈ／Ｚ＝｛Ｚ２－（ｄ／２）２｝１／２／Ｚ ・・・（５）
（２）式及び（５）式を、（３）式に代入すると、下記の（６）式を導くことができる。
ｄ／２＋２ｒ×｛Ｚ２－（ｄ／２）２｝１／２／Ｚ＝Ｒ×ｄ／２Ｚ ・・・（６）
（６）式を曲率半径Ｒについて解くと（７）式が得られる。
Ｒ＝Ｚ＋４ｒ×｛Ｚ２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ ・・・（７）
ここで、Ｚについて下記の（８）式が成立し、（８）式を（７）式に代入すると、（９）式が得られる。
Ｚ＝Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ ・・・（８）
Ｒ＝Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ ・・・（９）
（９）式は、基板３４に生じる撓みの曲率半径Ｒが（９）式を満たす場合、互いに隣接する柱状結晶３２ａ同士が接触する可能性が高いことを意味する。従って、曲率半径Ｒを下記の（１０）式の範囲に制限することで、基板３４の撓みに起因する柱状結晶３２ａ同士の接触によるシンチレータ３２の損傷のリスクを、（１０）式を満たさない場合と比較して低減することができる。
Ｒ≧Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ ・・・（１０）
例えば、柱状結晶３２ａの平均半径ｒが５μｍ、柱状結晶３２ａの平均高さＬが５００μｍ、柱状結晶３２ａの先端部の平均角度Φが３０°、互いに隣接する柱状結晶３２ａ同士の平均間隔ｄが１μｍ以下である場合、基板３４の撓みの曲率半径Ｒを１０．３１８ｍｍ以上とすることでシンチレータ３２の損傷のリスクを低減することができる。また、この撓みは局所的にかかっても損傷のリスクとなるためクニックなどの折れ曲がりを防止できる局所的にも撓みを抑制する部材を用いる必要がある。
本実施形態に係る放射線検出器３０において、撓み抑制部材６０は、基板３４の端部を固定した状態において、シンチレータ３２の重量によって基板３４に生じる撓みの曲率半径Ｒが（１０）式を満たす剛性を有する。換言すれば、撓み抑制部材６０の剛性は、基板３４の端部を固定した状態において、シンチレータ３２の重量によって基板３４に生じる撓みの曲率半径Ｒが（１０）式を満たすように調整されている。すなわち、撓み抑制部材６０の剛性が、シンチレータ３２を構成する柱状結晶３２ａの高さ、半径、先端部の角度、及び柱状結晶３２ａ同士の間隔に応じて定められる。これにより、例えば放射線検出器３０の製造工程において基板３４をハンドリングする際に、シンチレータ３２の重量によって基板３４に生じた撓みによりシンチレータ３２が損傷するリスクを、（１０）式を満たさない場合と比較して、低減することができる。例えば、柱状結晶３２ａの高さＬが高くなる程、許容される曲率半径Ｒは大きくなるので、高い剛性を備えた撓み抑制部材６０が用いられる。
撓み抑制部材６０の剛性は、例えば、撓み抑制部材６０の厚さ、密度、弾性率等によって調整することができる。また、撓み抑制部材６０の剛性は、撓み抑制部材６０を構成する材料の選択によっても調整することが可能である。
以下に、放射線検出器３０の製造方法について説明する。図５Ａ～図５Ｄは、放射線検出器３０の製造方法の一例を示す断面図である。
はじめに、基板３４の第１の面Ｓ１に複数の画素４１を形成する（図５Ａ）。なお、基板３４を支持するための支持体（図示せず）により基板３４を支持した状態で、画素４１の形成を行ってもよい。
次に、基板３４の第１の面Ｓ１とは反対側の第２の面Ｓ２に撓み抑制部材６０を貼り付ける（図５Ｂ）。撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の重量によって基板３４に生じる撓みの曲率半径Ｒが（１０）式を満たす剛性を有する。すなわち、柱状結晶３２ａの平均高さＬ、柱状結晶３２ａの平均半径ｒ、柱状結晶３２ａ同士の平均間隔ｄ及び柱状結晶３２ａの先端部の平均角度Φに応じて、撓み抑制部材６０の剛性を調整する。例えば、柱状結晶３２ａの平均高さＬが高くなる程、撓み抑制部材６０の剛性が高められる。
次に、基板３４の第１の面Ｓ１上にシンチレータ３２を形成する（図５Ｃ）。シンチレータ３２は、例えば気相成長法を用いて、ＴｌをドープしたＣｓＩの柱状結晶を基板３４上に直接成長させることにより形成することができる。
ここで、図６は、基板３４上に形成された柱状結晶３２ａを示す断面図である。気相成長法により、ＣｓＩの柱状結晶３２ａを基板３４上に直接形成する工法によれば、成長の初期段階において、基板３４上には柱状結晶を構成しない非柱状部３２ｂが形成され、非柱状部３２ｂを基礎として柱状結晶３２ａが形成される。従って、この場合、非柱状部３２ｂが基板３４に接し、柱状結晶３２ａの先端部がシンチレータ３２の表面側となる。なお、基板３４とは別の基板に形成したＣｓＩ：Ｔｌの柱状結晶を、基板３４に貼り付けてもよい。この工法によれば、柱状結晶３２ａの先端部が基板３４に接し、非柱状部３２ｂがシンチレータ３２の表面側となる。柱状結晶３２ａの先端部がシンチレータ３２の表面側となる場合、非柱状部３２ｂがシンチレータ３２の表面側となる場合と比較して、基板３４の撓みによる柱状結晶３２ａ同士が接触しやすくなる。従って、開示の技術は、前者の場合に特に有効である。
基板３４上にシンチレータ３２を形成した後、シンチレータ３２の、基板３４と接する面Ｓ６とは反対側の面Ｓ３及び面Ｓ３と交差する面Ｓ４を覆う反射膜５０を形成する（図５Ｄ）。反射膜５０の材料として、例えば、Ａｌ２Ｏ３を用いることができる。反射膜５０は、シンチレータ３２の周辺部において基板３４上をも覆うように形成される。
開示の技術の実施形態に係る放射線検出器３０及び放射線画像撮影装置１０によれば、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の重量によって生じる基板３４の撓みの曲率半径Ｒが（１０）式を満たす剛性を有する。従って、シンチレータ３２の重量によって生じる基板３４の撓みの曲率半径Ｒは、（１０）式に示される範囲に制限される。従って、例えば、放射線検出器３０の製造工程において基板３４をハンドリングする際に、シンチレータ３２の重量によって基板３４に撓みが生じたとしても、互いに隣接する柱状結晶３２ａ同士の接触によるシンチレータ３２の損傷のリスクを、開示の技術を適用しない場合と比較して、低減することができる。
ここで、図１１Ａ、図１１Ｂは、それぞれ、放射線の読み取り方式としてＩＳＳ方式を適用した放射線画像撮影装置１０の部分的な構成の一例を示す断面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、基板３４が、ポリイミド等の樹脂材料からなる基材を含んで構成される場合であり、図１１Ａは、基板３４が微粒子層３４Ｌを含む場合であり、図１１Ｂは、基板３４が微粒子層を含まない場合である。ＩＳＳ方式が適用される場合、基板３４及びシンチレータ３２のうち、基板３４が、筐体１４の放射線入射面１５側に配置される。すなわち、放射線入射面１５に入射した放射線Ｒは、基板３４を透過した後、シンチレータ３２に入射する。
原子番号が比較的小さいＣ、Ｈ、Ｏ及びＮ等を構成元素として有する樹脂材料を含む基板３４に放射線が入射すると、コンプトン効果によって後方散乱線Ｒｂが比較的多く発生し、被写体２００の側に漏洩するおそれがある。図１１Ａに示すように、原子番号が樹脂材料の構成元素（Ｃ、Ｈ、Ｏ及びＮ）の原子番号よりも大きい元素を含む無機材料からなる微粒子３４Ｐを含む微粒子層３４Ｌが基板３４に設けられることで、基板３４内で発生した後方散乱線Ｒｂを、微粒子層３４Ｌにおいて吸収することが可能となる。これにより、基板３４が微粒子層を含まない場合（図１１Ｂ参照）と比較して、被写体２００の側に漏洩する後方散乱線Ｒｂの量を抑制することが可能となる。なお、微粒子３４Ｐを構成する元素の原子番号が大きくなる程、後方散乱線Ｒｂを吸収する効果が高くなる一方、放射線の吸収量も多くなり、シンチレータ３２に到達する放射線の線量が小さくなる。従って、微粒子３４Ｐを構成する元素の原子番号は、３０以下であることが好ましい。
なお、上記の実施形態では、撓み抑制部材６０を、基板３４の第２の面Ｓ２の側に設ける場合を例示したが、開示の技術は、この態様に限定されるものではない。例えば図７Ａに示すように、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の基板３４と接する面Ｓ６とは反対側の面Ｓ３の側に積層されていてもよい。この構成によれば、撓み抑制部材６０を基板３４の第２の面Ｓ２の側に設ける場合と略同様の効果を得ることができる。
また、図７Ｂに示すように、撓み抑制部材６０は、基板３４の第２の面Ｓ２の側及びシンチレータ３２の基板３４と接する面Ｓ６の側とは反対側の面Ｓ３の側の双方に積層されていてもよい。撓み抑制部材６０を、基板３４の第２の面Ｓ２の側及びシンチレータ３２の、基板３４と接する面Ｓ６の側とは反対側の面Ｓ３の側の少なくとも一方に積層することで、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果が促進される。また、図７Ｂに示すように、撓み抑制部材６０を、基板３４の第２の面Ｓ２の側及びシンチレータ３２の面Ｓ３の側の双方に積層することで、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を促進させることができ、基板３４の撓みによってシンチレータ３２が損傷するリスクを更に低減することができる。なお、基板３４の第２の面Ｓ２の側及びシンチレータ３２の面Ｓ３の側の双方に撓み抑制部材６０を積層する場合、放射線の入射側である基板３４の第２の面Ｓ２の側に積層される撓み抑制部材６０の方が、シンチレータ３２の面Ｓ３の側に積層される撓み抑制部材６０よりも、放射線の吸収量が少ないことが好ましい。
［第２の実施形態］
図８Ａは、開示の技術の第２の実施形態に係る放射線検出器３０Ａの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器３０Ａは、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を補強する補強部材７０を更に含む点が、第１の実施形態に係る放射線検出器３０と異なる。
図８Ａに示す構成において、撓み抑制部材６０は、基板３４の第２の面Ｓ２の側に設けられており、補強部材７０は、撓み抑制部材６０の基板３４と接する面の側とは反対側の面Ｓ５の側に設けられている。補強部材７０は、シンチレータ３２の平面方向における端部（外縁、エッジ）３２Ｅを跨ぐ領域に設けられている。すなわち、補強部材７０は、撓み抑制部材６０の面Ｓ５の側において、シンチレータ３２が存在する領域と、シンチレータ３２が存在しない領域の境界を跨いだ状態で、撓み抑制部材６０に設けられている。補強部材７０は、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を補強する観点から、基板３４よりも高い剛性を有していることが好ましい。補強部材７０における曲げ弾性率及び熱膨張率の好ましい範囲は、撓み抑制部材６０と同じである。補強部材７０は、例えば、撓み抑制部材６０と同じ材料で構成されていてもよいし、撓み抑制部材６０よりも高い剛性を有する材料で構成されていてもよい。
ここで、図９は、シンチレータ３２の重量によって生じる基板３４の撓みの状態の一例を示す断面図である。図９に示すように、基板３４のシンチレータ３２が延在する領域は、シンチレータ３２の剛性により基板３４の撓み量は比較的小さい。一方、基板３４のシンチレータ３２の端部３２Ｅに対応する部分においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。基板３４の撓み量が大きい部分においては、撓み量が小さい部分と比較してシンチレータ３２が損傷するリスクが高くなる。
開示の技術の第２の実施形態に係る放射線検出器３０Ａによれば、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を補強する補強部材７０が、シンチレータ３２の端部３２Ｅを跨ぐ領域に設けられている。これにより、補強部材７０を設けない場合と比較して、基板３４のシンチレータ３２の端部３２Ｅに対応する部分における撓みを抑制することができる。従って、補強部材７０を設けない場合と比較して、シンチレータ３２が損傷するリスクを低減することができる。
なお、図８Ｂに示すように、撓み抑制部材６０がシンチレータ３２の基板３４と接する面Ｓ６とは反対側の面Ｓ３上に設けられている場合、補強部材７０は、基板３４の第２の面Ｓ２上に設けられていてもよい。また、図８Ｃに示すように、撓み抑制部材６０が基板３４の第２の面Ｓ２上及びシンチレータ３２の面Ｓ３上の双方に設けられている場合、補強部材７０は、撓み抑制部材６０の基板３４と接する面の側とは反対側の面Ｓ５上に設けられていてもよい。図８Ｂ及び図８Ｃに示すいずれの構成においても、補強部材７０は、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）３２Ｅを跨ぐ領域に設けられている。すなわち、図８Ｂに示す構成において、補強部材７０は、基板３４の第２の面Ｓ２の側において、シンチレータ３２が存在する領域と、シンチレータ３２が存在しない領域の境界を跨いだ状態で、基板３４に設けられている。図８Ｃに示す構成において、補強部材７０は、撓み抑制部材６０の面Ｓ５の側において、シンチレータ３２が存在する領域と、シンチレータ３２が存在しない領域の境界を跨いだ状態で、撓み抑制部材６０に設けられている。
［第３の実施形態］
図１２は、開示の技術の第３の実施形態に係る放射線検出器３０Ｂの構成の一例を示す断面図である。放射線検出器３０Ｂは、基板３４とシンチレータ３２との間に設けられた緩衝層９０を有する。緩衝層９０は、基板３４の熱膨張率とシンチレータ３２の熱膨張率との間の熱膨張率を有する。緩衝層９０として、例えば、ポリイミド膜及びパリレン膜を用いることができる。基板３４の材料として、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）を用いた場合には、基板３４として例えばガラス基板を用いた場合と比較して、基板３４とシンチレータ３２との間の熱膨張率の差が大きくなり、基板３４とシンチレータ３２との界面に作用する熱応力が過大となる。基板３４とシンチレータ３２との間に緩衝層９０を設けることで、基板３４とシンチレータ３２との界面に作用する熱応力を抑制することが可能となる。
［その他の実施形態］
図１３～図３３は、それぞれ、撓み抑制部材６０がシンチレータ３２の基板３４と接する面とは反対側の面の側に積層された場合における、撓み抑制部材６０の設置形態の例を示す断面図である。図１３～図３３において、基板３４上の複数の画素４１が設けられた領域である画素領域４１Ａが示されている。
シンチレータ３２を気相堆積法を用いて形成した場合、図１３～図３３に示すように、シンチレータ３２は、その外縁に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜を有して形成される。以下において、製造誤差及び測定誤差を無視した場合の厚さが略一定とみなせる、シンチレータ３２の中央領域を中央部３３Ａという。また、シンチレータ３２の中央部３３Ａの平均厚さに対して例えば９０％以下の厚さを有する、シンチレータ３２の外周領域を周縁部３３Ｂという。すなわち、シンチレータ３２は、周縁部３３Ｂにおいて基板３４に対して傾斜した傾斜面を有する。
図１３～図３３に示すように、シンチレータ３２と撓み抑制部材６０との間には、粘着層５１、反射膜５０、接着層５２、保護層５３及び接着層５４が設けられていてもよい。
粘着層５１は、シンチレータ３２の中央部３３Ａ及び周縁部３３Ｂを含むシンチレータ３２の表面全体を覆っている。粘着層５１は、反射膜５０をシンチレータ３２上に固定する機能を有する。粘着層５１は、光透過性を有していることが好ましい。粘着層５１の材料として、例えば、アクリル系粘着剤、ホットメルト系粘着剤、及びシリコーン系接着剤を用いることが可能である。アクリル系粘着剤としては、例えば、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、及びエポキシアクリレート等が挙げられる。ホットメルト系粘着剤としては、例えば、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、ＥＡＡ（エチレンとアクリル酸の共重合樹脂）、ＥＥＡ（エチレン－エチルアクリレート共重合樹脂）、及びＥＭＭＡ（エチレン－メタクリル酸メチル共重合体）等の熱可塑性プラスチックが挙げられる。粘着層５１の厚さは、２μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。粘着層５１の厚さを２μｍ以上とすることで、反射膜５０をシンチレータ３２上に固定する効果を十分に発揮することができる。更に、シンチレータ３２と反射膜５０との間に空気層が形成されるリスクを抑制することができる。シンチレータ３２と反射膜５０との間に空気層が形成されると、シンチレータ３２から発せられた光が、空気層とシンチレータ３２との間、及び空気層と反射膜５０との間で反射を繰り返す多重反射を生じるおそれがある。また、粘着層５１の厚さを７μｍ以下とすることで、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）及びＤＱＥ（Detective Quantum Efficiency）の低下を抑制することが可能となる。
反射膜５０は、粘着層５１の表面全体を覆っている。反射膜５０は、シンチレータ３２で変換された光を反射する機能を有する。反射膜５０は有機系材料によって構成されていることが好ましい。反射膜５０の材料として、例えば、白ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、発泡白ＰＥＴ、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等を用いることができる。なお白ＰＥＴとは、ＰＥＴに、ＴｉＯ２や硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものである。また、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート（フィルム）である。また、発泡白ＰＥＴとは、表面が多孔質になっている白ＰＥＴである。反射膜５０の厚さは、１０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。
接着層５２は反射膜５０の表面全体を覆っている。接着層５２の端部は、基板３４の表面にまで延在している。すなわち、接着層５２は、その端部において基板３４に接着している。接着層５２は、反射膜５０及び保護層５３をシンチレータ３２に固定する機能を有する。接着層５２の材料として、粘着層５１の材料と同じ材料を用いることが可能であるが、接着層５２が有する接着力は、粘着層５１が有する接着力よりも大きいことが好ましい。
保護層５３は、接着層５２の表面全体を覆っている。すなわち、保護層５３は、シンチレータ３２の全体を覆うとともに、その端部が基板３４の一部を覆うように設けられている。保護層５３は、シンチレータ３２への水分の浸入を防止する防湿膜として機能する。保護層５３の材料として、例えば、ＰＥＴ、ＰＰＳ（PolyPhenylene Sulfide：ポリフェニレンサルファイド）、ＯＰＰ（Oriented PolyPropylene：二軸延伸ポリプロピレンフィルム）、ＰＥＮ（PolyEthylene Naphthalate：ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ等の有機材料を含む有機膜を用いることができる。また、保護層５３として、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート（フィルム）に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット（登録商標）のシートを用いてもよい。
撓み抑制部材６０は、保護層５３の表面に接着層５４を介して設けられている。接着層５４の材料として、例えば、粘着層５１及び接着層５２の材料と同じ材料を用いることが可能である。
図１３に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａ及び周縁部３３Ｂに対応する領域に延在しており、撓み抑制部材６０の外周部は、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に沿うように折り曲げられている。撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域及び周縁部３３Ｂに対応する領域の双方において、接着層５４を介して保護層５３に接着されている。図１３に示す例では、撓み抑制部材６０の端部は、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域に配置されている。
図１４に示すように、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域にのみ設けられていてもよい。この場合、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において接着層５４を介して保護層５３に接着される。
図１５に示すように、撓み抑制部材６０がシンチレータ３２の中央部３３Ａ及び周縁部３３Ｂに対応する領域に延在している場合において、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の外周部における傾斜に沿った折り曲げ部を有していなくてもよい。この場合、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において、接着層５４を介して保護層５３に接着される。シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間には、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に応じた空間が形成される。
ここで、基板３４の外周部の接続領域８０に設けられる端子３５には、ケーブル２０が接続される。基板３４は、ケーブル２０を介して制御基板（図４５参照）に接続される。基板３４に撓みが生じた場合、ケーブル２０が基板３４から剥離したり、位置ズレを生じたりするおそれがある。この場合、ケーブル２０と基板３４との接続をやり直す作業が必要となる。このケーブル２０と基板３４との接続をやり直す作業をリワークと呼ぶ。図１３～図１５に示すように、撓み抑制部材６０の端部をシンチレータ３２の端部よりも内側に配置することで、撓み抑制部材６０が、接続領域８０の近傍にまで延在している場合と比較して、容易にリワークを行うことができる。
図１６～図１９に示すように、撓み抑制部材６０は、その端部が、シンチレータ３２の端部よりも外側に配置され、且つ基板３４上にまで延在する接着層５２及び保護層５３の端部に揃うように設けられていてもよい。なお、撓み抑制部材６０の端部の位置と、接着層５２及び保護層５３の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
図１６に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において、接着層５４を介して保護層５３に接着されており、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間には、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図１７に示す例では、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が設けられている。充填材５５の材料は特に限定されず、例えば、樹脂を用いることが可能である。なお、図１７に示す例では、撓み抑制部材６０を充填材５５に固定するために、接着層５４が撓み抑制部材６０と充填材５５との間の全域に設けられている。
充填材５５を形成する方法は特に限定されない。例えば、粘着層５１、反射膜５０、接着層５２及び保護層５３で覆われたシンチレータ３２上に、接着層５４及び撓み抑制部材６０を順次形成した後、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に、流動性を有する充填材５５を注入し、充填材５５を硬化させてもよい。また、例えば、基板３４上にシンチレータ３２、粘着層５１、反射膜５０、接着層５２及び保護層５３を順次形成した後、充填材５５を形成し、粘着層５１、反射膜５０、接着層５２及び保護層５３で覆われたシンチレータ３２及び充填材５５を覆うように、接着層５４及び撓み抑制部材６０を順次形成してもよい。
このように、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に、充填材５５を充填することで、図１６に示す形態と比較して、撓み抑制部材６０のシンチレータ３２（保護層５３）からの剥離を抑制することができる。更に、シンチレータ３２は、撓み抑制部材６０及び充填材５５の双方により基板３４に固定される構造となるため、シンチレータ３２の基板３４からの剥離を抑制することが可能となる。
図１８に示す例では、撓み抑制部材６０の外周部は、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層５２及び保護層５３が基板３４上を覆う部分をも覆っている。また、撓み抑制部材６０の端部は、接着層５２及び保護層５３の端部に揃っている。なお、撓み抑制部材６０の端部の位置と、接着層５２及び保護層５３の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
撓み抑制部材６０、接着層５４、保護層５３及び接着層５２の端部は、封止部材５７によって封止されている。封止部材５７は、基板３４の表面から撓み抑制部材６０の表面に亘る領域であり、且つ画素領域４１Ａを覆わない領域に設けられていることが好ましい。封止部材５７の材料として、樹脂を用いることができ、特に熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、アクリル糊、及びウレタン系の糊等を封止部材５７として用いることができる。撓み抑制部材６０は、保護層５３と比較して剛性が高く、撓み抑制部材６０の折り曲げ部において、折り曲げを解消しようとする復元力が作用し、これによって保護層５３が剥離するおそれがある。撓み抑制部材６０、接着層５４、保護層５３及び接着層５２の端部を封止部材５７によって封止することで、保護層５３の剥離を抑制することが可能となる。
図１９に示す例では、図１７に示す形態と同様、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が設けられている。また、シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０の表面に更に別の撓み抑制部材６０Ａが、接着層５４Ａを介して積層されている。より具体的には、撓み抑制部材６０Ａは、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ領域に設けられている。撓み抑制部材６０Ａは、撓み抑制部材６０と同一の材料で構成されていてもよい。図９に示すように、シンチレータ３２の端部においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
図１６～図１９に示すように、撓み抑制部材６０の端部がシンチレータ３２の端部よりも外側に配置され且つ接着層５２及び保護層５３の端部に揃うように設けられる場合においても、撓み抑制部材６０が、接続領域８０の近傍にまで延在している場合と比較して、容易にリワークを行うことができる。
図２０～図２３に示すように、撓み抑制部材６０は、その端部が、基板３４上にまで延在する接着層５２及び保護層５３の端部よりも外側であり、且つ基板３４の端部よりも内側に位置するように設けられていてもよい。
図２０に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において、接着層５４を介して保護層５３に接着されており、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間には、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図２１に示す例では、撓み抑制部材６０の端部がスペーサ３９によって支持されている。すなわち、スペーサ３９の一端は基板３４の第１の面Ｓ１に接続され、スペーサ３９の他端は接着層５６を介して撓み抑制部材６０の端部に接続されている。基板３４との間に空間を形成しつつ延伸する撓み抑制部材６０の端部をスペーサ３９によって支持することで、撓み抑制部材６０の剥離を抑制することが可能となる。また、基板３４の端部近傍にまで撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を作用させることができる。なお、スペーサ３９を設けることに代えて、図１７に示す例に倣って、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材を充填してもよい。
図２２に示す例では、撓み抑制部材６０の外周部が、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層５２及び保護層５３が基板３４上を覆う部分、及びその外側の基板３４上をも覆っている。すなわち、接着層５２及び保護層５３の端部が、撓み抑制部材６０によって封止されている。撓み抑制部材６０の基板３４上に延在する部分は、接着層５４を介して基板３４に接着されている。このように、接着層５２及び保護層５３の端部を撓み抑制部材６０によって覆うことで、保護層５３の剥離を抑制することが可能である。なお、図１８に記載の例に倣って、封止部材を用いて、撓み抑制部材６０の端部を封止してもよい。
図２３に示す例では、撓み抑制部材６０の端部がスペーサ３９によって支持されている形態において、撓み抑制部材６０の表面の、シンチレータ３２の端部に対応する領域に、更に別の撓み抑制部材６０Ａが、接着層５４Ａを介して積層されている。より具体的には、撓み抑制部材６０Ａは、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ領域に設けられている。撓み抑制部材６０Ａは、撓み抑制部材６０と同一の材料で構成されていてもよい。図９に示すように、シンチレータ３２の端部においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。なお、スペーサ３９を設けることに代えて、図１７に示す例に倣って、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材を充填してもよい。
図２４～図２８に示すように、撓み抑制部材６０は、その端部が、基板３４の端部に揃うように設けられていてもよい。なお、撓み抑制部材６０の端部の位置と基板３４の端部の位置とが完全に一致していることを要しない。
図２４に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において、接着層５４を介して保護層５３に接着されており、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間には、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図２５に示す例では、撓み抑制部材６０の端部がスペーサ３９によって支持されている。すなわち、スペーサ３９の一端は、基板３４の端部に設けられるケーブル２０に接続され、スペーサ３９の他端は接着層５６を介して撓み抑制部材６０の端部に接続されている。基板３４との間に空間を形成しつつ延伸する撓み抑制部材６０の端部を、スペーサ３９によって支持することで、撓み抑制部材６０の剥離を抑制することが可能となる。また、基板３４の端部近傍にまで撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を作用させることができる。
図２６に示す例では、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されている。本実施形態において、ケーブル２０と端子３５との接続部が充填材５５によって覆われている。このように、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されることで、図２４に示す形態と比較して、撓み抑制部材６０のシンチレータ３２（保護層５３）からの剥離を抑制することができる。更に、シンチレータ３２は、撓み抑制部材６０及び充填材５５の双方により基板３４に固定される構造となるため、シンチレータ３２の基板３４からの剥離を抑制することが可能となる。また、ケーブル２０と端子３５との接続部が充填材５５によって覆われることで、ケーブル２０の剥離を抑制することが可能となる。
図２７に示す例では、撓み抑制部材６０の外周部が、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層５２及び保護層５３が基板３４上を覆う部分、その外側の基板上、及び端子３５とケーブル２０との接続部をも覆っている。撓み抑制部材６０の基板３４上及びケーブル２０上に延在する部分は、それぞれ、接着層５４を介して基板３４及びケーブル２０に接着されている。ケーブル２０と端子３５との接続部が撓み抑制部材６０によって覆われることで、ケーブル２０の剥離を抑制することが可能となる。また、ケーブル２０の他端には、電子部品を搭載した制御基板が接続されることが想定されることから、ケーブル２０と端子３５との接続部において、基板３４に比較的大きな撓みが生じるおそれがある。ケーブル２０と端子３５との接続部が、撓み抑制部材６０によって覆われることで、当該部分における基板３４の撓みを抑制することが可能となる。
図２８に示す例では、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されている。また、シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０の表面に更に別の撓み抑制部材６０Ａが、接着層５４Ａを介して積層されている。より具体的には、撓み抑制部材６０Ａは、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ領域に設けられている。撓み抑制部材６０Ａは、撓み抑制部材６０と同一の材料で構成されていてもよい。図９に示すように、シンチレータ３２の端部においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
図２９～図３３に示すように、撓み抑制部材６０は、その端部が、基板３４の端部よりも外側に位置するように設けられていてもよい。
図２９に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２の中央部３３Ａに対応する領域において、接着層５４を介して保護層５３に接着されており、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂに対応する領域及び更にその外側の領域において、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間には、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に応じた空間が形成されている。
図３０に示す例では、撓み抑制部材６０の端部がスペーサ３９によって支持されている。すなわち、スペーサ３９の一端は、基板３４の端部に設けられるケーブル２０に接続され、スペーサ３９の他端は接着層５６を介して撓み抑制部材６０の端部に接続されている。基板３４との間に空間を形成しつつ延伸する撓み抑制部材６０の端部を、スペーサ３９によって支持することで、撓み抑制部材６０の剥離を抑制することが可能となる。また、基板３４の端部近傍にまで撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を作用させることができる。
図３１に示す例では、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されている。本実施形態において、ケーブル２０と端子３５との接続部が充填材５５によって覆われている。このように、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されることで、図２９に示す形態と比較して、撓み抑制部材６０のシンチレータ３２（保護層５３）からの剥離を抑制することができる。更に、シンチレータ３２は、撓み抑制部材６０及び充填材５５の双方により基板３４に固定される構造となるため、シンチレータ３２の基板３４からの剥離を抑制することが可能となる。また、ケーブル２０と端子３５との接続部が充填材５５によって覆われることで、ケーブル２０の剥離を抑制することが可能となる。
図３２に示す例では、撓み抑制部材６０の外周部が、シンチレータ３２の周縁部３３Ｂにおける傾斜に沿うように折り曲げられており、且つ接着層５２及び保護層５３が基板３４上を覆う部分、その外側の基板上、及び端子３５とケーブル２０との接続部をも覆っている。撓み抑制部材６０の基板３４上及びケーブル２０上に延在する部分は、それぞれ、接着層５４を介して基板３４及びケーブル２０に接着されている。ケーブル２０と端子３５との接続部が撓み抑制部材６０によって覆われることで、ケーブル２０の剥離を抑制することが可能となる。また、ケーブル２０の他端には、電子部品を搭載した制御基板が接続されることが想定されることから、ケーブル２０と端子３５との接続部において、基板３４に比較的大きな撓みが生じるおそれがある。ケーブル２０と端子３５との接続部が、撓み抑制部材６０によって覆われることで、当該部分における基板３４の撓みを抑制することが可能となる。
図３３に示す例では、シンチレータ３２（保護層５３）と撓み抑制部材６０との間、及び基板３４と撓み抑制部材６０との間に形成された空間に充填材５５が充填されている。また、シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０の表面に更に別の撓み抑制部材６０Ａが、接着層５４Ａを介して積層されている。より具体的には、撓み抑制部材６０Ａは、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ領域に設けられている。撓み抑制部材６０Ａは、撓み抑制部材６０と同一の材料で構成されていてもよい。図９に示すように、シンチレータ３２の端部においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
ここで、放射線検出器３０の製造工程においては、ガラス基板等の支持体に、可撓性を有する基板３４を貼り付け、基板３４上にシンチレータ３２を積層した後、支持体を基板３４から剥離する。このとき、可撓性を有する基板３４に撓みが生じ、これによって基板３４上に形成された画素４１が損傷するおそれがある。支持体を基板３４から剥離する前に、図１３～図３３に例示したような形態でシンチレータ３２上に撓み抑制部材６０を積層しておくことで、支持体を基板３４から剥離する際に生じる基板３４の撓みを抑制することができ、画素４１の損傷のリスクを低減することが可能となる。
図３４～図３９は、それぞれ、撓み抑制部材が基板３４のシンチレータ３２と接する第１の面Ｓ１とは反対側の第２の面Ｓ２の側に設けられる場合における、撓み抑制部材の設置形態の例を示す断面図である。
図３４～図３９に示す例では、それぞれ、基板３４の第２の面Ｓ２の略全体が、接着層５４を介して撓み抑制部材６０に接している。すなわち、撓み抑制部材６０の面積と、基板３４の面積は略同じである。撓み抑制部材６０の基板３４側の面とは反対側の面には、更に別の撓み抑制部材６０Ａが、接着層５４Ａを介して積層されている。撓み抑制部材６０Ａは、撓み抑制部６０と同一の材料で構成されていてもよい。放射線検出器３０の撮影方式として表面読取方式（ＩＳＳ）が適用される場合、撓み抑制部材６０Ａと画素領域４１Ａとが重なる部分の面積を極力小さくするために、撓み抑制部材６０Ａは、基板３４の外周部にのみ設けられていることが好ましい。すなわち、撓み抑制部材６０Ａは、図３４～図３９に示すように、画素領域４１Ａに対応する部分に開口６１を有する環状であってもよい。このように、基板３４の外周部に、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、比較的撓みが生じやすい基板３４の外周部の剛性を補強することができる。
図３４～図３６に示す例では、撓み抑制部材６０Ａは、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ領域に設けられている。図９に示すように、シンチレータ３２の端部においては、基板３４の撓み量が比較的大きい。シンチレータ３２の端部に対応する領域において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成することで、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果を促進させることが可能となる。
放射線検出器３０の撮影方式として表面読取方式（ＩＳＳ）が適用される場合において、図３４に示すように、撓み抑制部材６０Ａの一部が画素領域４１Ａと重なる場合には、撓み抑制部材６０Ａの材質によっては、画像に影響を与えるおそれがある。従って、撓み抑制部材６０Ａの一部が画素領域４１Ａと重なる場合には、撓み抑制部材６０Ａの材料としてプラスチックを用いることが好ましい。
図３５及び図３６に示すように、撓み抑制部材６０Ａが、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぎ、且つ画素領域４１Ａと重ならない形態（すなわち、撓み抑制部材６０Ａの開口６１の端部が、画素領域４１Ａの外側に配置されている形態）が最も好ましい。図３５に示す例では、撓み抑制部材６０Ａの開口６１の端部の位置と、画素領域４１Ａの端部の位置とが略一致している。図３６に示す例では、撓み抑制部材６０Ａの開口６１の端部が、画素領域４１Ａの端部とシンチレータ３２の端部との間に配置されている。
また、撓み抑制部材６０Ａの開口６１の端部の位置が、図３７に示すように、シンチレータ３２の端部の位置と略一致していてもよく、また、図３８に示すように、シンチレータ３２の端部よりも外側に配置されていてもよい。この場合、撓み抑制部材６０Ａが、シンチレータ３２の端部（外縁、エッジ）を跨ぐ構造となっていないため、シンチレータ３２の端部における基板３４の撓みを抑制する効果は低下するおそれがある。しかしながら、ケーブル２０と端子３５との接続部が存在する基板３４の外周部において、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造が形成されることで、ケーブル２０と端子３５との接続部における基板３４の撓みを抑制する効果は維持される。
図３９に示す例では、撓み抑制部材６０の面積が基板３４の面積よりも大きく、撓み抑制部材６０の端部が基板３４の端部よりも外側に配置されている。この形態によれば、撓み抑制部材６０の、基板３４からはみ出した部分を筐体１４にネジ止めするなどして、放射線検出器３０を筐体１４の内部に固定することが可能となる。
なお、図３４～図３９では、撓み抑制部材６０Ａの外側の端部の位置と、基板３４の端部の位置とが略一致している形態を例示したが、この態様に限定されない。撓み抑制部材６０Ａの外側の端部は、基板３４の端部よりも外側または内側に配置されていてもよい。
また、図３４～図３９では、基板３４の第２の面Ｓ２の側に、撓み抑制部材６０及び６０Ａによる積層構造を形成する形態を例示したが、この態様に限定されない。例えば、図１３～図３３に例示されるような形態で、撓み抑制部材６０がシンチレータ３２側に設けられる場合には、基板３４の第２の面Ｓ２の側には、基板３４の外周部を補強する撓み抑制部材６０Ａのみを設けることとしてもよい。
図４０は、撓み抑制部材６０の構造の一例を示す平面図である。撓み抑制部材６０は、その主面に複数の貫通孔６２を有していてもよい。貫通孔６２の大きさ及びピッチは、撓み抑制部材６０において所望の剛性が得られるように定められる。
撓み抑制部材６０が複数の貫通孔６２を有することで、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面に導入される空気を貫通孔６２から排出させることが可能となる。これにより、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。
撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面に導入される空気を排出させる手段が存在しない場合には、上記接合面に気泡が発生するおそれがある。例えば、放射線画像撮影装置１０の稼働時における熱により、上記接合面に生じた気泡が膨張すると、撓み抑制部材６０と、シンチレータ３２側または基板３４側との密着性が低下する。これにより撓み抑制部材６０による撓み抑制効果が十分に発揮されないおそれがある。図４０に示すように、複数の貫通孔６２を有する撓み抑制部材６０を用いることで、上記のように、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面における気泡の発生を抑制することができるので、撓み抑制部材６０とシンチレータ３２側または基板３４側との密着性を維持することが可能となり、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図４１は、撓み抑制部材６０の構造の他の例を示す斜視図である。図４１に示す例では、撓み抑制部材６０は、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面に凹凸構造を有する。この凹凸構造は、図４１に示すように、互いに平行に配置された複数の溝６３を含んで構成されていてもよい。撓み抑制部材６０は、例えば、図４２に示すように、複数の溝６３による凹凸構造を有する面が、反射膜５０で覆われたシンチレータ３２に接合される。このように、撓み抑制部材６０がシンチレータ３２側または基板３４側との接合面に凹凸構造を有することで、撓み抑制部材６０とシンチレータ３２側または基板３４側との接合部に導入される空気を溝６３から排出させることが可能となる。これにより、図４０に示す形態と同様、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。これにより、撓み抑制部材６０とシンチレータ３２側または基板３４側との密着性を維持することが可能となり、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図４３及び図４４は、それぞれ、撓み抑制部材６０の構造の他の例を示す平面図である。図４３及び図４４に示すように、撓み抑制部材６０は、複数の断片６４に分断されていてもよい。撓み抑制部材６０は、図４３に示すように、複数の断片６４が、一方向に配列するように分断されていてもよい。また、撓み抑制部材６０は、図４４に示すように、複数の断片６４が、縦方向及び横方向に配列するように分断されていてもよい。
撓み抑制部材６０の面積が大きくなる程、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面に気泡が発生しやすくなる。図４３及び図４４に示すように、撓み抑制部材６０を複数の断片６４に分断することで、撓み抑制部材６０の、シンチレータ３２側または基板３４側との接合面における気泡の発生を抑制することが可能となる。これにより、撓み抑制部材６０とシンチレータ３２側または基板３４側との密着性を維持することが可能となり、撓み抑制部材６０による撓み抑制効果を維持することが可能となる。
図４５～図４７は、それぞれ、放射線画像撮影装置１０の他の構成例を示す図である。放射線画像撮影装置１０は、筐体１４と、筐体１４の内部に収容された放射線検出器３０、制御基板８１及び電源部８２を含んで構成されている。
制御基板８１は、図３に示された、制御部２９、画像メモリ２８、ゲート線駆動部２２、チャージアンプ２４及び信号処理部２６を構成する電子部品の一部または全部が搭載される基板である。制御基板８１は、可撓性を有する基板３４よりも剛性の高いリジッド基板であってもよい。電源部８２は、制御基板８１に搭載された電子部品に電力線８３を介して電力を供給する。
筐体１４は、軽量であり、Ｘ線の吸収率が低く、且つ高剛性であることが好ましく、撓み抑制部材６０よりも弾性率が十分に高い材料により構成されることが好ましい。筐体１４の材料として、曲げ弾性率が１００００ＭＰａ以上である材料を用いることが好ましい。筐体１４の材料として、２００００～６００００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するカーボンまたはＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）を好適に用いることができる。
放射線画像撮影装置１０による放射線画像の撮影においては、筐体１４の放射線入射面１５に被写体からの荷重が印加される。撓み抑制部材６０が、例えば軟質プラスチック等の弾性率が比較的低い材料により構成される場合において、筐体１４の剛性が不足する場合、被写体からの荷重により基板３４に撓みが生じ、画素４１が損傷する等の不具合が発生するおそれがある。１００００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する材料からなる筐体１４内部に、撓み抑制部材６０を備えた放射線検出器３０が収容されることで、撓み抑制部材６０が、例えば軟質プラスチック等の弾性率が比較的低い材料により構成される場合においても、被写体からの荷重による基板３４の撓みを抑制することが可能となる。撓み抑制部材６０と筐体１４の内壁面とを密着させることで、被写体からの荷重による基板３４の撓みを抑制する効果を更に促進させることができる。この場合、撓み抑制部材６０と筐体１４の内壁面とが接着層を介して接着されていてもよいし、接着層を介さずに単に接触しているだけでもよい。
図４５及び図４６に示す例では、放射検出器３０、制御基板８１及び電源部８２が図中横方向に並置されている構成が例示されている。図４６に示すように、筐体１４の内部空間における、放射線検出器３０が収容される領域の厚さを、制御基板８１及び電源部８２が収容される領域の厚さよりも薄くしてもよい。これにより、放射線検出器３０の厚さに応じた極薄型の可搬型電子カセッテを構成することが可能となる。放射線検出器３０が収容される領域と、制御基板８１及び電源部８２が収容される領域との間の段差を緩和するために、筐体１４は、これらの２つの領域を接続する部分において傾斜部１４Ａを有していることが好ましい。筐体１４が傾斜部１４Ａを有することで、放射線画像撮影装置１０を、被写体である患者の下に挿入した状態で用いる場合、患者の違和感を低減することが可能となる。
図４７に示す例では、筐体１４の内部空間において、放射線検出器３０の基板３４と略同じサイズの基台３７が、基板３４と重なる位置に設けられており、基台３７上に制御基板８１及び電源部８２が設けられている。この構成によれば、放射検出器３０、制御基板８１及び電源部８２が図中横方向に並置される場合と比較して、放射線画像撮影装置１０の平面視におけるサイズを小さくすることができる。
日本出願特願２０１８－０５１６９２号、特願２０１８－２１９６９８号、及び特願２０１９－０２２０８２号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
１０ 放射線画像撮影装置
１２ 制御ユニット
１４ 筐体
１５ 放射線入射面
１６ 支持板
１８ 接着層
１９ 回路基板
２０ ＣＯＦ
２２ ゲート線駆動部
２４ チャージアンプ
２６ 信号処理部
２８ 画像メモリ
２９ 制御部
３０、３０Ａ 放射線検出器
３２ シンチレータ
３２ａ 柱状結晶
３２ｂ 非柱状部
３２Ｅ 端部
３４ 基板
３６ 光電変換素子
４１ 画素
４２ ＴＦＴ
４３ ゲート線
４４ 信号線
５０ 反射膜
６０ 撓み抑制部材
７０ 補強部材
Ｌ 接線
Ｒ 曲率半径
Ｓ１ 第１の面
Ｓ２ 第２の面
Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ 面
Ｒ 曲率半径
Ｌ 柱状結晶の高さの平均値
Ｚ 柱状結晶の先端部を除く高さの平均値
ｒ 柱状結晶の半径の平均値
Φ 柱状結晶の先端部の角度の平均値
ｄ 柱状結晶同士の間隔の平均値
θ 柱状結晶の傾斜角

Claims (21)

  1. 可撓性を有する基板と、
    前記基板に設けられ、光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、
    前記基板に積層された複数の柱状結晶を有するシンチレータと、
    前記基板の撓みを抑制する撓み抑制部材と、
    を含み、
    前記柱状結晶の高さの平均値をＬ、前記柱状結晶の半径の平均値をｒ、前記柱状結晶同士の間隔の平均値をｄ、前記柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、前記基板の、前記シンチレータの重量によって前記基板に生じる撓みの曲率半径がとる最小の値をＲとしたとき、
    Ｒ＝Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ
    を満たす剛性を、前記撓み抑制部材が有する
    放射線検出器。
  2. 前記シンチレータは、前記基板の第１の面の側に積層され、
    前記撓み抑制部材は、前記基板の第１の面の側とは反対側の第２の面の側及び前記シンチレータの、前記基板と接する面の側とは反対側の面の側の少なくとも一方に積層されている
    請求項１に記載の放射線検出器。
  3. 前記撓み抑制部材は、前記基板の前記第２の面の側、及び前記シンチレータの前記基板と接する面の側とは反対側の面の側の双方に積層されている
    請求項２に記載の放射線検出器。
  4. 前記撓み抑制部材は、前記基板よりも高い剛性を有する
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  5. 前記撓み抑制部材は、前記シンチレータが延在する範囲よりも広い範囲に亘って延在している
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  6. 前記基板は、可撓性の配線が接続される接続領域を有し、
    前記撓み抑制部材は、前記接続領域の少なくとも一部及び前記シンチレータを覆う領域に設けられている
    請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  7. 前記撓み抑制部材は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上３５００ＭＰａ以下である
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  8. 前記シンチレータの熱膨張率に対する前記撓み抑制部材の熱膨張率の比が０．５以上２以下である
    請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  9. 前記撓み抑制部材の熱膨張率は３０ｐｐｍ／Ｋ以上８０ｐｐｍ／Ｋ以下である
    請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  10. 前記撓み抑制部材は、アクリル、ポリカーボネート、及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一つを含んで構成されている
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  11. 前記シンチレータの端部を跨ぐ領域に設けられ、前記撓み抑制部材による撓み抑制効果を補強する補強部材を更に含む
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  12. 前記補強部材は、前記基板よりも高い剛性を有する
    請求項１１に記載の放射線検出器。
  13. 前記基板は、樹脂フィルムを含んで構成されている
    請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  14. 前記基板は、３００℃以上４００℃以下における熱膨張率が２０ｐｐｍ／Ｋ以下である
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  15. 前記基板は、前記基板の厚さを２５μｍとした場合の４００℃におけるＭＤ方向の熱収縮率が０．５%以下、及び５００℃における弾性率が１ＧＰａ以上の少なくとも一方を満たす
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  16. 前記基板と、前記シンチレータとの間に設けられ、前記基板の熱膨張率と前記シンチレータの熱膨張率との間の熱膨張率を有する緩衝層を更に含む
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  17. 前記シンチレータは、前記柱状結晶の一端側に非柱状部を有し、
    前記非柱状部が前記基板に接している
    請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
    前記画素に蓄積された電荷の読み出しを行う読み出し部と、
    前記画素から読み出された電荷に基づいて画像データを生成する生成部と、
    を含む放射線画像撮影装置。
  19. 放射線が入射する放射線入射面を有し、前記放射線検出器を収容する筐体を更に含み、
    前記基板及び前記シンチレータのうち、前記基板が前記放射線入射面の側に配置されている
    請求項１８に記載の放射線画像撮影装置。
  20. 可撓性を有する基板に光電変換素子をそれぞれ含む複数の画素を形成する工程と、
    前記基板に複数の柱状結晶を有するシンチレータを形成する工程と、
    前記基板の撓みを抑制する撓み抑制部材を配置する工程と、
    を含み、
    前記柱状結晶の高さの平均値をＬ、前記柱状結晶の半径の平均値をｒ、前記柱状結晶同士の間隔の平均値をｄ、前記柱状結晶の先端部の角度の平均値をΦ、前記基板の、前記シンチレータの重量による前記基板の撓みの曲率半径がとる最小の値をＲとしたとき、
    Ｒ＝Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ＋４ｒ×｛（Ｌ－ｒ／ｔａｎΦ）２－（ｄ／２）２｝１／２／ｄ
    を満たす剛性を、前記撓み抑制部材が有する
    放射線検出器の製造方法。
  21. 前記シンチレータを形成する工程は、気相成長法により前記基板の表面に前記柱状結晶を成長させる工程を含む
    請求項２０に記載の製造方法。
JP2020508242A 2018-03-19 2019-03-12 放射線検出器、放射線画像撮影装置及び放射線検出器の製造方法 Active JP7314119B2 (ja)

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