放射线检测器、放射线检测器的制造方法和装置、闪烁体面板、闪烁体面板的制造方法和装置

摘要

本发明提供一种放射线检测器、放射线检测器的制造方法和装置、闪烁体面板、闪烁体面板的制造方法和装置，能提高闪烁体层与反射层或防潮层之间的附着力。放射线检测器包括：光电转换基板(11)；闪烁体层，其通过真空蒸镀法形成在上述光电转换基板上，包含主材料和掺杂材料；以及反射层或防潮层，其在上述闪烁体层的表面侧沿着上述闪烁体层的表面形状而形成。上述闪烁体层具有：形成在上述光电转换基板上的上述主材料与上述掺杂材料的混合层部；以及形成在上述混合层部的表面侧的仅有上述掺杂材料的掺杂材料层部。至少上述掺杂材料层部的表面形成为凹凸形状。

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及对放射线进行检测的放射线检测器、放射线检测器的制造方法和装置、闪烁体面板、闪烁体面板的制造方法和装置。

背景技术

放射线检测器、闪烁体面板具备闪烁体层。闪烁体层例如由铊活化碘化铯(CsI/Tl)形成。为了形成闪烁体层，作为主材料的碘化铯(CsI)与作为掺杂材料的碘化铊(TlI)的二元蒸镀法是有效的。另外，为了使阴离子元素均匀，铊(Tl)作为碘化物的碘化铊(TlI)被掺杂。

已知通过调整Tl浓度(TlI浓度)来调整闪烁体层的特性，诸如提高MTF(modulation transfer function：调制传递函数)特性、抑制因放射线而导致的灵敏度劣化、以及改善重影特性等。

然后，在闪烁体层的表面侧，反射层或防潮层沿着闪烁体层的表面形状而形成。上述反射层例如在光电转换基板的方向上使因放射线的入射而被闪烁体层所转换的荧光反射。上述防潮层保护闪烁体层不受空气中所含的水蒸气等的影响。为了抑制闪烁体层与反射层或防潮层之间的膜剥离，优选为闪烁体层与反射层或防潮层之间的附着力较高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6306334号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本实施方式提供一种放射线检测器、放射线检测器的制造方法和装置、闪烁体面板、闪烁体面板的制造方法和装置，能提高闪烁体层与反射层或防潮层之间的附着力。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明一个实施方式的放射线检测器包括：光电转换基板；闪烁体层，该闪烁体层通过真空蒸镀法形成在光电转换基板上，包含主材料和掺杂材料；以及反射层或防潮层，该反射层或防潮层在闪烁体层的表面侧沿着闪烁体层的表面形状而形成。闪烁体层具有：形成在所述光电转换基板上的所述主材料与所述掺杂材料的混合层部、以及形成在该混合层部的表面侧的仅有所述掺杂材料的掺杂材料层部。至少掺杂材料层部的表面形成为凹凸形状。

附图说明

图1是示出第1实施方式的放射线检测器的示意剖视图。

图2是同一放射线检测器的制造装置的示意结构图。

图3是表示同一制造装置的功率和温度的时间变化的曲线图。

图4是表示同一制造装置的功率和温度的时间变化的曲线图。

图5是示出第2实施方式的闪烁体面板的示意剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1至图4对第1实施方式进行说明。图1中，示出放射线检测器10的示意剖视图。

如图1所示，放射线检测器10是对放射线图像即X射线图像进行检测的X射线平面检测器。放射线检测器10例如能用于一般医疗用途等。但放射线检测器10的用途并不局限于一般医疗用途。

放射线检测器10包括光电转换基板11、形成在该光电转换基板11上的闪烁体层12、形成在该闪烁体层12上的反射层13、以及覆盖闪烁体层12和反射层13的防潮体14等。

光电转换基板11包括基板15、以及在基板15上形成为矩阵状的多个像素。各个像素具有光电二极管等光电转换元件16以及薄膜晶体管。利用光电转换元件16将从闪烁体层12入射的荧光转换成电信号，并经由薄膜晶体管输出到外部。

闪烁体层12例如由铊活化碘化铯(CsI/Tl)形成。闪烁体层12包含作为主材料的碘化铯(CsI)和作为掺杂材料的碘化铊(TlI)，并通过真空蒸镀法堆积成柱状来成膜。即，闪烁体层12形成为在光电转换基板11的表面方向上形成有多个短条状的柱状结晶17的柱状结晶构造。然后，闪烁体层12将从防潮体14侧入射的放射线转换为荧光。

闪烁体层12具有混合层部12a和掺杂材料层部12b，上述混合层部12a由形成在光电转换基板11的主材料即碘化铯和掺杂材料即碘化铊构成，上述掺杂材料层部12b仅由形成在该混合层部12a的表面侧的掺杂材料即碘化铊构成。对于混合层部12a的表面，主材料即碘化铯和掺杂材料即碘化铊混合而呈光滑的形状，与此相对，掺杂材料层部12b的表面形成为因掺杂材料即碘化铊的结晶粒而产生细微凹凸的形状。即，与混合层部12a的表面相比，掺杂材料层部12b的表面形成为凹凸形状的粗糙面。

反射层13在闪烁体层12的表面侧沿着闪烁体层12的表面形状而形成。即，反射层13附着在闪烁体层12的掺杂材料层部12b的表面。反射层13使由闪烁体层12转换后的荧光向光电转换基板11反射。

设置防潮体14，以抑制闪烁体层12、反射层13的特性因空气中所含的水蒸气而劣化。防潮体14呈帽形状，例如由铝合金等形成。防潮体14的周边的凸缘部14a经由接合层18与光电转换基板11相接合。

接着，在图2中示出形成放射线检测器10的闪烁体层12的制造装置20的示意结构图。

如图2所示，制造装置20具备蒸镀装置21和控制装置22，上述蒸镀装置21和控制装置22通过电源用、信号用的各种电缆23相连接。

蒸镀装置21具有真空槽24。在该真空槽24内的上部侧，光电转换基板11在安装于蒸镀罩25的状态下进行配置。蒸镀罩25与转轴26相连接。转轴26通过设置于真空槽24的未图示的旋转导入凸缘与设置在大气中的基板旋转用电动机27相连结。另外，蒸镀装置21具备对安装于蒸镀罩25的光电转换基板11进行加热的未图示的基板加热部。

在真空槽24内的下部侧配置有收纳主材料的第1坩埚即第1蒸发源28，以使得与光电转换基板11相对。该第1蒸发源28配置有以朝向光电转换基板11的方式喷出主材料蒸汽的烟囱29。第1蒸发源28的周围配置有对该第1蒸发源28进行加热的加热器等第1加热部30。控制主材料蒸汽是否到达光电转换基板11的第1挡板31可开闭地配置在第1蒸发源28的上方。此外，第1蒸发源28配置有对第1蒸发源28的温度进行测定的温度测定部(第1温度测定部)32。

在真空槽24内、第1蒸发源28与光电转换基板11之间，配置有收纳掺杂材料的第2坩埚即第2蒸发源33，以使得与光电转换基板11相对。该第2蒸发源33也采用从上部喷出掺杂材料蒸汽的构造。第2蒸发源33的周围配置有对该第2蒸发源33进行加热的加热器即第2加热部34。控制掺杂材料蒸汽是否到达光电转换基板11的第2挡板35可开闭地配置在第2蒸发源33的上方。

第2蒸发源33安装于应变计36，该应变计36用于测定第2蒸发源33的质量。应变计36由铝块构成，在图2上具有如下功能：在左端和右端分别检测因施加在垂直下方和垂直上方的力而产生的块的变形，并作为电压信号输出。本实施方式中，应变计36的左端施加第2蒸发源33的所有质量，右端经由工作台37固定在真空槽24内。其结果是，应变计36的应变量根据第2蒸发源33的质量而变动。此外，第2蒸发源33配置有对第2蒸发源33的温度进行测定的未图示的第2温度测定部。

此外，控制装置22包括对第2蒸发源33的质量进行测定的质量计即质量测定部40、以及控制制造装置20的制造工序的控制部41等。另外，控制装置22也可以包括向基板旋转用电动机提供驱动功率或向各加热部30、34提供功率的未图示的电源部。

质量测定部40输入有与第2蒸发源33的质量相对应的来自应变计36的电压信号，并将其转换为质量数据。质量测定部40测定第2蒸发源33的质量，并将质量值作为BCD信号实时传输给控制部41。

除了质量测定部40以外，控制部41也获取各蒸发源28、33的温度(包含来自温度测定部32的温度信息)、各加热部30、34的电流和电压、光电转换基板11的温度、各挡板31、35的开闭状态、真空槽24内的压力、其它阀的开闭状态等与蒸镀装置21的驱动有关的信号。并且，控制部41对蒸镀装置21的各设备发出控制指令，以控制各加热部30、34的开/关和开时的功率、光电转换基板11的基板加热部的开/关和开时的功率、各挡板31、35的开闭、各阀的开闭等。

控制部41存储成为控制指令源的程序，具有各种功能。控制部41包含如下功能。

基于温度测定部32测定出的第1蒸发源28的温度来控制提供给第1加热部30的功率的功率控制部42的功能。

将提供给第1加热部30的功率的最近短时间τ

通过判定转移到P(τ

接着，对闪烁体层12的成膜工序进行说明。

在进行主材料与掺杂材料的二元蒸镀的情况下，蒸镀结束过程的设计十分重要。即，需要恰当地控制停止向光电转换基板11提供主材料和掺杂材料的定时。

作为蒸镀结束的有力手段，具有在1个工序中使所有材料的蒸发完成的、所谓的“散碎”的方法。该方式中，将预先测量并装入各蒸发源28、33的所有材料用于蒸发，因此，是提高附着于光电转换基板11的闪烁体层12的膜厚的再现性的有效方法。此时，当所有材料用完时蒸镀结束。然而，无法将主材料和掺杂材料双方设为散碎方式。其原因在于，难以在每批中使对收纳于各蒸发源28、33的主材料和掺杂材料进行散碎的时间差设为所希望的那样。因此，比较现实的方法是使一方散碎，并通过挡板开闭来控制另一方。

若考虑使主材料一方像上述那样散碎，则当掺杂材料的蒸镀结束的定时与主材料的蒸镀结束相比相对过早、同时、过晚时，将分别产生不同的问题。

首先，当过早时，将产生仅对主材料进行蒸镀的时间段。此时，在闪烁体层12的最表面形成掺杂材料缺乏层。掺杂材料缺乏层的存在有可能导致闪烁体层12的灵敏度下降和灵敏度重影的增加。

当同时时，特性上没有问题，但柱状结晶17的最表面变为圆滑形状。当其并未形成在构成闪烁体层12的柱状结晶17上时没有问题，但当形成反射层13等时容易发生膜剥离的问题。这与上述过早时相同。

当过晚时，大量的掺杂材料层形成在闪烁体层12的表面，其将吸收闪烁体层12所产生的发光，因此闪烁体层12的灵敏度下降。

本实施方式的成膜工序中，恰当地设定掺杂材料层部12b的膜厚。

本实施方式中，参照图3和图4，对第1蒸发源28的加热状态也进行说明。图3和图4的上段是表示施加于第1蒸发源28的第1加热部30的功率的时间变化的曲线图。折线G是最新(最近)的短时间τ

如图2至图4所示，将主材料收纳于第1蒸发源28，将掺杂材料收纳于第2蒸发源33。将光电转换基板11安装于蒸镀罩25，并将该蒸镀罩25安装于转轴26。

该状态下，关闭真空槽24，利用未图示的真空泵使真空槽24内的压力减压至10

首先，利用基板旋转用电动机27使光电转换基板11旋转，并利用未图示的基板加热部对光电转换基板11进行加热。同时，对第1加热部30和第2加热部34通电，开始第1蒸发源28和第2蒸发源33的加热。当第1蒸发源28加热时使用温度控制法。即，第1阶段中，进行使第1蒸发源28的温度在120分钟内以固定速率从常温升温到例如700℃的控制。此时，如图3所示，短时间移动平均的折线G激烈地上下移动。另外，虽然在图3和图4中省略，但第2蒸发源33也同样地进行温度控制。

接着，在蒸镀工序的第2阶段中，若第1蒸发源28和第2蒸发源33的温度分别达到例如700℃和410℃这样的规定温度，则将该温度维持为固定温度。同时期内，各挡板31、35打开，主材料蒸汽和掺杂材料蒸汽从各蒸发源28、33向光电转换基板11喷出，在光电转换基板11上构成闪烁体层12的主材料和掺杂材料的混合层12a的蒸镀开始。

在第2阶段的期间，第1蒸发源28的温度在700℃稳定为固定，因此，特别是在真空槽24内并无变动原因，提供给第1加热部30的功率也在某个值(例如，4200W)成为大致固定。然而，有时响应于温度的细微上下运动而观察到纹波g。若因纹波g等原因导致短时间移动平均的折线G的值在一瞬间低于折线H的值，则在软件上判断为蒸镀在此结束，将导致蒸镀装置的误动作。因此，通过将K的值设定为1以下的恰当值，从而即使发生纹波g，折线G也绝不会低于折线H。例如，本次设定为K＝0.85。

或者，也可以进行编程，以使得将第2阶段分为图3中的区间A和区间B的2个以上的步骤，并设置区间A以作为仍能观察到稍大的纹波g、或凭经验可认为第1蒸发源28的主材料不可能枯竭的时间段，因此即使纹波g低于折线H，也不判断为蒸镀结束。

在第2阶段、或第2阶段的区间B中，若收纳于第1蒸发源28的主材料全量蒸发、第1蒸发源28中的主材料枯竭，则至此为止加热功率中主材料的蒸发热所消耗的量残留于第1蒸发源28，因此，如图4的区间C所示，第1蒸发源28的温度(曲线L)稍微上升。

若原本以设定值700℃进行固定温度控制的第1蒸发源28的温度上升，则使温度返回原始值，提供给第1加热部30的功率急剧减少。若提供给第1加热部30的功率急剧减少，则短时间移动平均的曲线G的值也随之迅速减少。然而，长时间移动平均的折线J的值并不会那样急剧地降低。其结果是，短时间移动平均的折线G的值在图4的点E低于折线H的值。

此时，在控制部41的蒸镀结束判定部43中，将提供给第1加热部30的功率的最近短时间τ

控制部41的蒸镀停止控制部44通过判定转移到P(τ

此外，区间C的期间内，主材料枯竭，仅掺杂材料被蒸镀，在闪烁体层12的混合层部12a的表面侧形成掺杂材料层部12b。因此，区间C的时间与掺杂材料层部12b的膜厚成比例。该区间C的长度根据与长时间移动平均相乘的系数K的大小、以及短期移动平均的平均时间τ

另外，掺杂材料层部12b的表面的凹凸的空间性周期与闪烁体层12的表面侧的凹凸的空间性周期、即多个柱状结晶17的前端间的凹凸的空间性周期相比若不足够小，则使反射层13的附着力提高的效果较小。因此，优选为掺杂材料层部12b的表面的凹凸的空间性周期为闪烁体层12的表面侧的凹凸的空间性周期、即多个柱状结晶17的前端间的凹凸的空间性周期的1/5以下。例如，在闪烁体层12的柱状结晶17的直径为10μm的情况下，掺杂材料层部12b的凹凸的空间性周期为2μm以下，因此可得到如下效果：形成在掺杂材料层部12b的表面侧的反射层13的附着力得以提高。

此外，若第2阶段结束，则成为冷却阶段。冷却结束后，将氩气导入真空槽24内，若压力返回至大气压，则将光电转换基板11取出。

在经过真空蒸镀工序的光电转换基板11的闪烁体层12的表面侧涂布形成反射层13。接着，以包围闪烁体层12和反射层13的方式配置防潮体14，并经由接合层18将防潮体14的凸缘部14a与光电转换基板11接合，以使得与光电转换基板11成为一体。

如上所述，以光电转换基板11为基板的放射线检测器10完成。

由此，根据放射线检测器10，闪烁体层12具有：由主材料和掺杂材料构成的混合层部12a；以及形成在该混合层部12a的表面侧的仅有掺杂材料的掺杂材料层部12b，对于混合层部12a的表面，主材料与掺杂材料混合而呈光滑的形状，与此相对，掺杂材料层部12b的表面形成为因掺杂材料的结晶粒而产生细微凹凸的形状，即、掺杂材料层部12b的表面相较于混合层部12a的表面形成为凹凸形状。因此，形成在闪烁体层12的表面侧的反射层13形成在掺杂材料层部12b的表面，能提高针对闪烁体层12的附着力，能抑制膜剥离。

并且，根据放射线检测器10的制造方法和制造装置20，包含：测定第1蒸发源28的温度的温度测定工序；基于温度测定部32测定出的第1蒸发源28的温度来控制提供给第1加热部30的功率的功率控制工序；将提供给第1加热部30的功率的最近短时间τ

通过使闪烁体层12与反射层13的附着力提高，从而有助于成本削减、防止粘接材料中的光散射、以及提高分辨率特性，而无需使粘接材料等介于闪烁体层12与反射层13之间。

另外，可以在闪烁体层12的表面侧沿闪烁体层12的表面形状形成防潮层，以代替反射层13。在形成有防潮层的情况下，防潮层形成在掺杂材料层部12b的表面，也能提高针对闪烁体层12的附着力，能确保与闪烁体层12之间的紧贴性。

此外，在图5中示出第2实施方式。

如图5所示，第1实施方式的闪烁体层12的构造、制造方法和制造装置20也能适用于闪烁体面板50、以及该闪烁体面板50的制造方法和制造装置。

闪烁体面板50包括供放射线透过的基板51、形成在该基板51上的闪烁体层12、以及覆盖该闪烁体层12的防潮层52等。与实施方式1相同，闪烁体层12具有混合层部12a和掺杂材料层部12b。

防潮层52例如通过聚对二甲苯的CVD(chemical vapor deposition：化学蒸汽沉积)法来形成。

如图2和图5所示，将基板51安装于蒸镀罩25并配置在真空槽24内，并利用上述真空蒸镀法，在基板51上形成闪烁体层12。

这样形成的闪烁体面板50在防潮层52的表面侧(基板51的相反侧)与例如光电转换基板组合而作为放射线检测器来构成。闪烁体面板50利用闪烁体层12将从基板51侧入射的放射线转换为荧光。

因此，在闪烁体面板50以及该闪烁体面板50的制造方法和制造装置20中，也能得到与第1实施方式相同的作用效果。

另外，作为各实施方式的闪烁体层12的材料，也可以是铊活化碘化铯(CsI/Tl)、铕活化溴化铯(CsBr/Eu)、钠活化碘化铯(CsI/Na)、铊活化碘化钠(NaI/Tl)等中的任一个。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定本发明的范围。这些新的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，并且也包含在权利要求书的范围所记载的发明及其等同范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种放射线检测器，其特征在于，包括：

光电转换基板；

闪烁体层，该闪烁体层通过真空蒸镀法形成在所述光电转换基板上，包含主材料和掺杂材料；以及

反射层或防潮层，该反射层或防潮层在所述闪烁体层的表面侧沿着所述闪烁体层的表面形状而形成，

所述闪烁体层具有：形成在所述光电转换基板上的所述主材料与所述掺杂材料的混合层部；以及形成在该混合层部的表面侧的仅有所述掺杂材料的掺杂材料层部，

相较于所述混合层部，至少所述掺杂材料层部的表面相对地形成为凹凸形状。

2.一种放射线检测器的制造方法，

利用在真空中使光电转换基板与收纳有主材料的第1蒸发源相对、并且使所述光电转换基板与收纳有掺杂材料的第2蒸发源相对、并利用第1加热部和第2加热部分别对上述第1蒸发源和第2蒸发源进行加热的真空蒸镀法，在所述光电转换基板上形成闪烁体层，所述放射线检测器的制造方法的特征在于，

测定所述第1蒸发源的温度，

基于测定出的所述第1蒸发源的温度来控制提供给所述第1加热部的功率，

将提供给所述第1加热部的功率的最近短时间τ

当转移到P(τ

3.一种放射线检测器的制造装置，

利用在真空中使光电转换基板与收纳有主材料的第1蒸发源相对、并且使所述光电转换基板与收纳有掺杂材料的第2蒸发源相对、并利用第1加热部和第2加热部分别对上述第1蒸发源和第2蒸发源进行加热的真空蒸镀法，在所述光电转换基板上形成闪烁体层，所述放射线检测器的制造装置的特征在于，包括：

温度测定部，该温度测定部测定所述第1蒸发源的温度；

功率控制部，该功率控制部基于测定出的所述第1蒸发源的温度来控制提供给所述第1加热部的功率；

蒸镀结束判定部，该蒸镀结束判定部将提供给所述第1加热部的功率的最近短时间τ

蒸镀停止控制部，该蒸镀停止控制部通过判定转移到P(τ

4.(修改后)一种闪烁体面板，其特征在于，包括：

基板，该基板供放射线透过；

闪烁体层，该闪烁体层通过真空蒸镀法形成在所述基板上，包含主材料和掺杂材料；以及

防潮层，该防潮层在所述闪烁体层的表面侧沿着所述闪烁体层的表面形状而形成，

所述闪烁体层具有：形成在所述基板上的所述主材料与所述掺杂材料的混合层部；以及形成在该混合层部的表面侧的仅有所述掺杂材料的掺杂材料层部，

相较于所述混合层部，至少所述掺杂材料层部的表面相对地形成为凹凸形状。

5.一种闪烁体面板的制造方法，

利用在真空中使供放射线透过的基板与收纳有主材料的第1蒸发源相对、并且使所述基板与收纳有掺杂材料的第2蒸发源相对、并利用第1加热部和第2加热部分别对上述第1蒸发源和第2蒸发源进行加热的真空蒸镀法，在所述基板上形成闪烁体层，所述闪烁体面板的制造方法的特征在于，

测定所述第1蒸发源的温度，

基于测定出的所述第1蒸发源的温度来控制提供给所述第1加热部的功率，

将提供给所述第1加热部的功率的最近短时间τ

当转移到P(τ

6.一种闪烁体面板的制造装置，

利用在真空中使供放射线透过的基板与收纳有主材料的第1蒸发源相对、并且使所述基板与收纳有掺杂材料的第2蒸发源相对、并利用第1加热部和第2加热部分别对上述第1蒸发源和第2蒸发源进行加热的真空蒸镀法，在所述基板上形成闪烁体层，所述闪烁体面板的制造装置的特征在于，包括：

温度测定部，该温度测定部测定所述第1蒸发源的温度；

功率控制部，该功率控制部基于测定出的所述第1蒸发源的温度来控制提供给所述第1加热部的功率；

蒸镀结束判定部，该蒸镀结束判定部将提供给所述第1加热部的功率的最近短时间τ

蒸镀停止控制部，该蒸镀停止控制部通过判定转移到P(τ