JP6489794B2

JP6489794B2 - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び放射線撮像装置用のシンチレータ基板

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Inventors: 大希武井; 石井　孝昌; 孝昌石井; 航太西部
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Description

本発明は、放射線撮像装置、及び放射線撮像装置用のシンチレータ基板放射線撮像システムに関する。

近年、医療の様々な分野においてデジタル化が進んでおり、Ｘ線診断の分野においては、最大で４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の大面積の放射線撮像装置が開発されている。代表的な放射線撮像装置は、入射する放射線をシンチレータで可視光に変換し、撮像基板に配置された光電変換素子等の変換素子により可視光を電気信号に変換し、画像データを取得するものである。

また、医療分野においては、患者の身体情報をより正確に検出するため、鮮鋭度の高い放射線撮像装置が望まれている。例えば、特許文献１のように、シンチレータを隔壁により区分する方法が開示されている。この隔壁に用いられる材料は様々であり、ガラスペースト、金属部材、シンチレータ物質等が考えられる。また、より高精細な隔壁を形成するために、特許文献２に開示されているように、シンチレータを区画する隔壁の材料として低融点ガラス等も用いられることがある。

一方、放射線検出装置においては、患者や周囲環境への被ばくや、撮影情報の欠損を防ぐために、放射線検出装置に入射する放射線のできるだけ多くを可視光へ変換することが求められる。そのために、昨今ではシンチレータの厚膜化が進行し、それに伴いシンチレータ層を区画する隔壁も高いものが求められている。

特開２００２−２０２３７３号公報特許第５１１０２３０号公報

特許文献１では、隔壁層を形成する方法として、ペースト材料の印刷及び乾燥による手法や、成膜、パターン露光及び現像を行うフォトリソグラフィーによる手法等が提案されている。しかし何れの手法においても、一度に形成することができる隔壁の高さは数μｍ〜数十μｍに限られるので、高さの高い隔壁層を形成しようとすると、これらの工程を数回〜数十回繰り返さなければならない。そのため、歩留りが低下するという問題がある。

特許文献２では、隔壁ピッチ(Ｐ)と隔壁高さ（Ｈ）との関係が明記されており、そのアスペクト比（Ｈ／Ｐ）は０．１〜３．５が好ましいとされている。従って、高さの高い隔壁を形成しようとすると、ピッチが大きくなってしまい、高精細さが失われるという問題がある。

以上のように、特許文献１，２等の従来技術では、入射放射線のできるだけ多くを可視光へ変換するためのシンチレータの厚膜化に対応して、高さの高い隔壁層を形成するためには、隔壁層形成時の歩留りや隔壁の高精細さを犠牲にする必要がある。

本発明では、上記の問題に対処すべくなされたものであり、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い隔壁部材を形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、量子検出効率（ＤＱＥ）に優れた信頼性の高い放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線を光に変換するシンチレータ基板と、前記シンチレータ基板で変換された光を検出する撮像基板とを備えており、シンチレータ基板は、隔壁によりシンチレータを複数の区画に分割する、高さ方向に積層された複数の隔壁部材を有し、隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁のピッチが異なる。

本発明のシンチレータ基板は、放射線を光に変換するシンチレータ基板であって、高さ方向に積層された複数の隔壁部材を有し、前記複数の隔壁部材によって備えられた隔壁により放射線を光に変換するシンチレータを複数の区画に分割しており、隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁のピッチが異なる。

本発明によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い隔壁部材を形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い放射線撮像装置が実現する。

放射線撮像装置を分解して示す概略斜視図である。第１の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第１の実施形態による放射線撮像装置について、光電変換素子及び第２の隔壁部材のみを示す概略平面図である。第２の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第３の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第３の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を作製する方法を示す概略断面図である。第３の実施形態の変形例による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第４の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第４の実施形態の変形例による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第５の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第６の実施形態による放射線撮像装置の主要構成を示す概略断面図である。第７の実施形態による放射線撮像システムの概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の例示的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態では、放射線撮像装置を開示する。撮像対象の放射線の代表的な例としてＸ線が挙げられるが、放射線はＸ線の他、α線、β線、γ線等も含み得る。

図１は、放射線撮像装置１００（以下、単に撮像装置１００と言う。）を分解して示す概略斜視図である。撮像装置１００は、撮像基板１１０と、シンチレータ基板１２０と、撮像基板１１０とシンチレータ基板１２０とを接続する接続部材１３０とを有して構成される。図１において、説明のために撮像基板１１０、放射線撮像装置用のシンチレータ基板１２０、及び接続部材１３０をそれぞれ離間させて描いているが、後述するように実際には撮像基板１１０とシンチレータ基板１２０は、接続部材１３０を介して接続される。

図１において矢印Ａで示す方向から被検体に向けて曝射された放射線は、被検体により減衰を受けた後、シンチレータ基板１２０に入射する。シンチレータ基板１２０に形成されたシンチレータは、この放射線を光電変換素子が検出可能な波長の光（例えば可視光）に変換する。シンチレータで変換された光は、撮像基板１１０に入射し、光電変換素子で電気信号に変換され、これによって電気信号が得られる。撮像装置１００は、撮像基板１１０により得られた電気信号に基づいて、例えば信号処理部（不図示）によって画像データを生成する。放射線撮像装置１００が放射線の入射から電気信号を得るまでの一連の動作を繰り返し行うことにより、動画像データを得ることもできる。

図２は、第１の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００において、撮像基板１１０は、基台１１１と、基台１１１上に形成された複数の光電変換素子１１２と、光電変換素子１１２を保護する保護層１１３を有して構成される。

基台１１１は、材料としてはガラス、耐熱性プラスチック等を好適に用いることができる。基板１１０上に直接的に光電変換素子１１２を形成する場合以外にも、基台１１１と光電変換素子１１２が構築された半導体基板とを、粘着材を介して貼り合わせることで、撮像基板１１０としても良い。この場合、半導体基板を複数枚タイリングして貼り合わせるようにしても良い。

光電変換素子１１２は、アモルファスシリコン等の材料からなり、基台１１１上に所定のピッチでマトリクス状に配置されており、シンチレータ基板１２０によって放射線から変換された光を電荷に変換する。光電変換素子１１２の構成は特に限定されず、ＭＩＳ型センサ、ＰＩＮ型センサ、ＴＦＴ型センサ等、適宜用いることができる。信号処理回路及びＴＦＴ駆動回路は、撮像基板１１０外に設けられ、電気的接続部、配線読出し部、配線接続部を介して接続される。

シンチレータ基板１２０は、隔壁によりシンチレータを複数の区画に分割する、高さ方向に積層された複数の隔壁部材を有する。詳細には、シンチレータ基板１２０は、撮像基板１１０の直上に設置される第１の隔壁シンチレータ層１２１と、その上に層間粘着材１２５を介して積層配置される第２の隔壁シンチレータ層１２２と、シンチレータ基台１２３と、粘着材１２４を有して構成される。第１の隔壁シンチレータ層１２１は、複数の隔壁１２１ａが所定のピッチＰ２１で並設されて光電変換素子１１２ごとに対応した区画を形成する第１の隔壁部材１２１Ａを備えており、各区画内にはシンチレータ１２１ｂが充填形成されている。第２の隔壁シンチレータ層１２２は、複数の隔壁１２２ａが所定のピッチＰ２２で並設されて光電変換素子１１２ごとに対応した区画を形成する第２の隔壁部材１２２Ａを備えており、各区画内にはシンチレータ１２２ｂが充填形成されている。第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２とは、隔壁１２１ａと隔壁１２２ａとが先端で付き合わされるように、層間粘着材１２５で接着されている。第２のシンチレータ層１２２は、粘着材１２４によってシンチレータ基台１２３に固定されている。第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２は、シンチレータ基板１２０の上方で面状に一様に広がっており、一体になっていても良く、また小さいサイズのものが複数個タイリングしてあっても良い。

隔壁１２１ａ，１２２ａのピッチＰ２１，Ｐ２２は、適宜選択することが可能であるが、光電変換素子１１２のピッチＰ１（１個の光電変換素子１１２に対応したピッチ）の整数倍であることが望ましい。本実施形態では、Ｐ１，Ｐ２１，Ｐ２２は同一とされている。ピッチＰ２１，Ｐ２２をこのように設定することにより、夫々の光電変換素子１１２上に配置される第１及び第２のシンチレータ１２２ａ，１２２ｂの量のばらつきを抑え、撮影画像の歪み等を軽減することができる。

図３は、第１の実施形態による撮像装置１００について、光電変換素子及び第２の隔壁部材のみを示す概略平面図である。撮像基板１１０には、破線で示す複数の光電変換素子１１２がマトリクス状に配置されている。図３においては説明のため、光電変換素子１１２の輪郭を破線で示しているが、実際の撮像基板１１０上にはこのような破線は存在しない。各光電変換素子１１２は隣り合う光電変換素子１１２と所定のピッチＰ１で配置されている。ピッチＰ１を維持することにより、得られる画像の歪み等を軽減することができる。第２の隔壁部材１２２Ａは、その下方に存する不図示の第１の隔壁シンチレータ層１２１と共に、隔壁１２２ａ（及び隔壁１２１ａ）により光電変換素子１１２ごとに区画している。

接続部材１３０としては、両面粘着の粘着シート、液体硬化タイプの粘着材、又は接着剤等が用いられる。特に好適には、光学用粘着シート又は粘着材が用いられる。これは、放射線がシンチレータに入射して発生した蛍光発光を、撮像基板１１０にロスなく到達させるためである。故に、接続部材１３０はシンチレータ層の発光波長に対して吸収を持たないことが望ましい。接続部材１３０の厚みは５μｍ〜１００μｍ程度が望ましく、５μｍ〜２５μｍが更に望ましい。接続部材１３０の厚みが５μｍ未満であるとすると、十分な粘着力が得られず、シンチレータ基板１２０と撮像基板１１０とが剥離する可能性が生じる。接続部材１３０の厚みが１００μｍ以上であるとすると、シンチレータ基板１２０で発生した光の、接続部材１３０での散乱が大きくなってしまい、放射線撮像装置として取得される画像の解像度が低下してしまう虞がある。接続部材１３０の材料としては、有機材料、無機材料の何れを用いても良い。例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコン系、天然ゴム系、シリカ系、ウレタン系、エチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、セルロース系等が適宜用いられる。これらは単体でも混合でも用いられる。また、粘着シートの構造としては、ＰＥＴ等の芯材の両面に粘着層を形成したもの、芯材なしで単層の粘着層としてシート化されたもの等が用いられる。

シンチレータ基台１２３の材料としては、有機材料及び無機材料の何れを用いても良い。カーボン、ＣＦＲＰ、高分子材料、ＰＥＴ、アルミ等が用いられ、放射線吸収の小さい材料が好ましい。シンチレータ基台１２３は、反射板として用いても良い。その場合、アルミや金等の反射率の高い金属、高反射率のＰＥＴ等の材料が用いられる。又は、ＰＥＴ等の表面に反射加工を施されて用いられる。

粘着材１２４は、基本的には接続部材１３０と相違しない。但し、第１又は第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａが撮像基板１１０又はシンチレータ基台１２４に直接的に形成される場合には、粘着材１２４は使用しなくても良い。

層間粘着材１２５は、基本的には接続部材１３０と相違しない。実施態様によっては使用しない場合もあり得る。層間粘着材１２５の厚みは１μｍ〜１００μｍ程度であることが望ましい。好適には、１μｍ〜２５μｍ程度が更に望ましい。層間粘着材１２５の厚みが５μｍ未満であるとすると、十分な粘着力が得られないので、後にシンチレータ基板１２０全体の周囲を封止する等の別途の固定手段が必要になる。層間粘着材１２５の厚みが１００μｍ以上であるとすると、シンチレータ基板１２０で発生した光の、接続部材１３０における散乱が大きくなってしまい、放射線撮像装置として取得される画像の解像度が低下する虞がある。

本実施形態では、シンチレータ基板１２０は、隔壁部材が２層の積層構造とされており、隔壁１２１ａ，１２２ａによりシンチレータ１２１ｂ，１２２ｂを複数の区画に分割する、高さ方向に積層された第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを有する。この構成により、高さの高い単層の隔壁部材を形成する場合に比べて、歩留りが向上し、隔壁高さを低く抑えることでアスペクト比を所期の適正範囲内の値に調節して高精細を確保することができる。

以下、本実施形態による上記の歩留り向上について詳述する。先述の通り、特許文献１では、隔壁層を形成する手段として、ペースト材料の印刷及び乾燥による手法や、成膜、パターン露光及び現像を行うフォトリソグラフィーによる手法等が提案されている。しかしながら何れの手法においても、一度に形成できる隔壁部材の高さは数μｍ〜数十μｍに限られるので、高さの高い隔壁層を形成しようとすると、これらの工程を数回〜数十回繰り返さなければならない。

特許文献１に記載された隔壁層の形成方法において、一回のプロセスで形成できる隔壁の高さをｔ、そのプロセスの歩留まり率をｙとすると、例えば高さ１０ｔの隔壁を形成する場合には、プロセスを１０回繰り返すため、歩留まり率はｙ¹⁰となる。これに対して、本実施形態では、隔壁部材を２層に積層するため、例えば１０ｔの高さの隔壁を形成する場合でも、５ｔの隔壁部材を２つ形成すれば良い。そのため、同じ手法で２つの隔壁部材を形成しても、歩留まり率はｙ⁵となる。なお、隔壁部材の貼り合わせ工程については無視している。即ち、本実施形態では、特許文献１に比べてプロセスを繰り返す回数が半分になる。

隔壁部材の形成プロセスにおける一回当たりの歩留まり率をｙ、得られる高さをｔ、形成したい高さをｎ×ｔとすると、歩留まり率はｙⁿとなる。これに対して本実施形態では、歩留まり率はｙ^n/2となる。例えばｙ＝９０％、ｔ＝１０μｍ、形成したい高さ＝１００μｍとすると、特許文献１では、歩留まり率＝（０．９¹⁰）×１００≒３４％となる。これに対して本実施形態では、歩留まり率＝（０．９⁵）×１００≒５９％となり、特許文献１の場合と歩留まり率で２５％程度の差異が生じる。

以下、撮像装置１００の主要構成の形成方法について説明する。先ず、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａの作製について述べる。隔壁部材の材料としてはシリコン、金属、ガラス等が好適に用いられる。高反射且つ遮光性の高い材料であり、高いアスペクト比におけるエッチングが可能な材料であれば、適宜用いることができる。また、表面に金属膜を形成したものや、反射部材を一様に含有したもの、シンチレータを含有した樹脂等も用いられることがある。例えば、初期のパターンのマスクを利用してマスクに対して上記の材料を成膜し、マスクを除去した後に乾燥することにより、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａが形成される。また、上記の材料上にマスクを形成し、材料をリソグラフィー及びエッチングした後、マスクを除去して乾燥することにより、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを形成しても良い。これらの手法では、基台上に直接的に隔壁部材が形成されるか、又は基台そのものが隔壁部材となる。また、複数個の隔壁部材をタイリングする手法では、特にシリコンウェハをエッチングして所定のピッチで区画を形成し、ダイシングにより小さいサイズに切り出した後、タイリングする方法等がある。この手法では、基台上に、粘着材を介して隔壁部材が設置される。

続いて、撮像基板１１０上に第１の隔壁部材１２１Ａを接続部材１３０を介して貼り合わせた後、隔壁１２１ａで区切られた区画内にシンチレータ１２１ｂを形成する。詳細には例えば、形成された第１の隔壁部材１２１Ａの上からシンチレータ材料と溶剤、又は接着部材と混合したシンチレータ溶液を塗布し、隔壁１２１ａで区切られた各区画内にシンチレータ溶剤を充填する。シンチレータ材料としては、ＧＯＳ又はＴｌ(タリウム)をドープした柱状のＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等が挙げられる。その後、全体を加熱処理することで、溶剤の除去及び接着部材の硬化を行う。以上により、第１の隔壁部材１２１Ａの各区画内をシンチレータ１２１ｂで充填された第１の隔壁シンチレータ層１２１が形成される。

シンチレータ溶剤の塗布方法としては、スピン塗布、スリット塗布、印刷塗布等がある。また、溶剤の作製の段階で脱法工程を導入したり、塗布時に真空環境下で行うこと等により、シンチレータ１２１ｂ内の気泡の発生を防止することができる。或いは、先に塗布及び蒸着等によりシンチレータのみの層を形成し、当該シンチレータ層に第１の隔壁部材１２１Ａを突き刺すことで、第１の隔壁シンチレータ層１２１を形成することができる。この場合、シンチレータ層に第１の隔壁部材１２１Ａを突き刺すタイミングとしては、加熱等でシンチレータ層が硬化・成形される前であっても、シンチレータ層が完全に成形された後であっても良い。シンチレータ１２１ｂの厚みは１７００μｍ以下の値とする。実際に医療現場において使用する管電圧下においては、シンチレータの厚みが凡そ１７００μｍでＸ線吸収率が１００％に達してしまい、これ以上膜厚を厚くしてもＸ線吸収率に変化がないためである。

一方、シンチレータ基台１２３上に第２の隔壁部材１２２Ａを粘着材１２４を介して貼り合わせた後、隔壁１２２ａで区切られた区画内に第２のシンチレータ１２２ｂを形成する。このときの詳細については、第１の隔壁シンチレータ層１２１の形成時と同様である。以上により、第２の隔壁部材１２２Ａの各区画内をシンチレータ１２２ｂで充填された第２の隔壁シンチレータ層１２２が形成される。

第１の隔壁部材１２１Ａ（第２の隔壁部材１２２Ａ）の厚み（高さ）とシンチレータ１２１ｂ（シンチレータ１２２ｂ）の厚み（高さ）とは、必ずしも一致しなくても良いが、シンチレータ１２１ｂ（シンチレータ１２２ｂ）の厚みの方が大きいことが望ましい。第１の隔壁部材１２１Ａ（第２の隔壁部材１２２Ａ）がシンチレータ１２１ｂ（シンチレータ１２２ｂ）から突き出ると、設置した際にシンチレータ１２１ｂ（シンチレータ１２２ｂ）内に空気層が形成される。これにより、光学特性が著しく失われ、撮影画像に歪みが生じるためである。

第１又は第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａの一方若しくは双方を、シンチレータ１２１ｂ，１２２ｂの厚みよりも厚く形成し、第１又は第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを突き出させるようにしておいて、層間粘着材１２５に突き刺す方法も考えられる。この場合、第１又は第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａの突き出させる高さ等は層間粘着材１２５の部材によるが、何れにせよ、空気を抱き込まないようにする必要がある。また、第１の隔壁部材１２１Ａの高さと第２の隔壁部材１２２Ａの高さとは、必ずしも同じでなくても構わない。

以上のようにして作製された、撮像基台１１０に貼り合わされた第１の隔壁シンチレータ層１２１と、シンチレータ基台１２３に貼り合わされた第２の隔壁シンチレータ層１２２とを、層間粘着材１２５で貼り合わせる。以上により、撮像装置１００の主要構成が形成される。当該主要構成を構成する各部材、又はその何れかにアライメント用のマーキングを設けることにより、第１の隔壁シンチレータ層１２１及び第２の隔壁シンチレータ層１２２を狙った位置にずれなく設置して貼り合わせることができる。また、このように第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２を別個に作製し、それぞれを検査することで、良品同士のみを貼り合わせることができる。図２中では、Ｐ１＝Ｐ２１＝Ｐ２２として描いているが、これらのピッチは必ずしも一致しなくても良い。好適には、それぞれのピッチの関係は何れかのピッチの整数倍同士であることが望ましい。これは、それぞれの光電変換素子１１２上に配置されるシンチレータ１２２ｂの量のばらつきを抑えることにより、撮影画像の歪み等を軽減するためである。

層間粘着材１２５の貼り合わせは、第１の隔壁シンチレータ層１２１側、第２の隔壁シンチレータ層１２２側の何れから行っても良い。この際、第１又は第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２と層間粘着材１２５との間に気泡が混入すると、気泡存在箇所における光学特性が著しく変化し、撮影画像ではノイズとなる。従って層間粘着材１２５の貼り合わせは、ラミネート工程、真空工程、脱法工程、加熱工程、加圧工程等で気泡の抱き込みのないように行う必要がある。

以上説明したように、本実施形態によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、第１及び第２の高さの高い隔壁部材１２１Ａ，１２２Ｂを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に放射線撮像装置を開示するが、上下の隔壁シンチレータ層間の接続部材が異なる点で第１の実施形態と相違する。

図４は、第２の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００において、第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２とが層間シンチレータ１２６で接続される。層間シンチレータ１２６の材料としては、ＧＯＳ又はＴｌ（タリウム）をドープした柱状のＣｓＩ(ヨウ化セシウム)等が挙げられる。また、これらと溶剤又は接着剤を混合させたシンチレータ溶液を用いても良い。シンチレータ基板１２０のシンチレータ１２１ｂ，１２２ｂと同じ材料でも良いし、異なる材料を用いても良い。

本実施形態によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。更に本実施形態では、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２間に層間シンチレータ１２６が配置されることにより、撮像装置１００に入射する放射線の可視光への変換効率(変換量)が層間シンチレータ１２６の厚み分だけ増加する。

（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に放射線撮像装置を開示するが、上下の隔壁シンチレータ層間においてシンチレータを共有する点で第１の実施形態と相違する。

図５は、第３の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００において、第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２との間には粘着材等の接合部材は設置されておらず、シンチレータを共有することで接続されている。第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２間の貼り合わせに粘着材を用いず、シンチレータ１２１ｂ，１２２ｂが一体化している。この構成により、シンチレータ基板１２０内における蛍光の散乱を防止し、蛍光に直進性を持たせることができる。また、工数減及び粘着部材分のコストダウンも望める。

以下、撮像装置１００の主要構成の形成方法について説明する。先ず、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２の作製方法については第１の実施形態の場合と同様である。続いて、図６に示すように、撮像基板１１０上に第１の隔壁部材１２１Ａを接続部材１３０を介して貼り合わせた後、隔壁１２１ａで区切られた区画内及び隔壁１２１ａを覆うように、シンチレータ１２７を隔壁１２１ａよりも厚く（高く）形成する。一方、シンチレータ基台１２３上に第２の隔壁部材１２２Ａを粘着材１２４を介して貼り合わせる。そして、第２の隔壁部材１２２Ａを第１の隔壁部材１２１Ａを覆うシンチレータ１２７に突き刺し、隔壁同士、即ち隔壁１２１ａ，１２２ａの先端同士を接触させる。この際、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａにおいてシンチレータ１２７を共有する。第１の隔壁部材１２１Ａの各区画を充填する部分のシンチレータをシンチレータ１２１ｂとし、第２の隔壁部材１２２Ａの各区画を充填する部分のシンチレータをシンチレータ１２２ｂとして、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２が形成される。

第２の隔壁部材１２２Ａを第１の隔壁部材１２１Ａを覆うシンチレータに突き刺すに際して、シンチレータ１２７の厚みを、第１の隔壁部材１２１Ａの高さと第２の隔壁部材１２１Ｂの高さとを加算した値以上とする。シンチレータ１２７の厚みが当該加算値に満たないと、隔壁１２１ａ，１２２ａの先端同士を接触させるときに隔壁１２１ａ，１２２ａが損壊する虞がある。或いは、第２の隔壁部材１２２Ａの区画内に十分にシンチレータ１２７が充填されず、空気層が形成されてしまう。

第２の隔壁部材１２２Ａを第１の隔壁部材１２１Ａを覆うシンチレータに突き刺すタイミングとしては、シンチレータが完全に形成されてからでも、シンチレータ１２７を形成する工程の途中でも良い。工程の途中で突き刺す場合としては、例えば、シンチレータ１２７を塗布した後、乾燥する前に第２の隔壁部材１２２Ａを突き刺し、一体となったシンチレータ基板１２０ごと乾燥させる。

また、隔壁１２１ａで区切られた区画内及び隔壁１２１ａを覆うようにシンチレータを隔壁１２１ａよりも厚く（高く）形成し、第１の隔壁部材１２１Ａを覆う当該シンチレータに第２の隔壁部材１２２Ａを突き刺すようにしても良い。

本実施形態によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。

−変形例−
以下、第３の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、第３の実施形態の同様に放射線撮像装置を開示するが、そのシンチレータ基板の構造が異なる点で第３の実施形態と相違する。

図７は、第３の実施形態の変形例による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００において、第３の実施形態と同様に、第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２との間には粘着材等の接合部材は設置されておらず、シンチレータを共有することで接続されている。この構成により、シンチレータ基板１２０内における蛍光の散乱を防止し、蛍光に直進性を持たせることができる。また、工数減及び粘着部材分のコストダウンも望める。

本例によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。また、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａがシンチレータ１２１ｂ，１２２ｂを共有し、隔壁１２１ａ，１２２ａの先端同士が離間して対向配置され、隔壁１２１ａ，１２２ａの先端同士が非接触の状態で保持される。この構成により、第２の隔壁部材１２２Ａ（第１の隔壁部材１２１Ａ）を第１の隔壁部材１２１Ａ（第２の隔壁部材１２２Ａ）を覆うシンチレータに突き刺す際における当該先端同士の接触による隔壁１２１ａ，１２２ａの損壊が確実に防止される。

（第４の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に放射線撮像装置を開示するが、上下の隔壁シンチレータ層間の隔壁のピッチがずれている点で第１の実施形態と相違する。

図８は、第４の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００では、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２において、第１の隔壁部材１２１Ａの隔壁１２１ａと第２の隔壁シンチレータ層１２２の隔壁１２２ａとが平面方向に対向位置からずれて、ピッチをずらして配置されている。ここでは、隔壁１２１ａ，１２２ａが半ピッチずらして配置されている。このように隔壁１２１ａ，１２２ａについてピッチをずらして配置することにより、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａで形成可能な最小ピッチの隔壁よりも、更に小さなピッチで隔壁１２１ａ，１２２ａを設置することができる。例えば図７中では、Ｐ２１＝Ｐ２２＝２×Ｐ１とし、隔壁１２１ａ，１２２ａについて半ピッチずらして設置されている。この構成により、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａの各々についてはピッチを２×Ｐ１とするも、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを一体化させた際には半分のＰ１のピッチで隔壁１２１ａ，１２２ａを配置することができる。

−変形例−
以下、第４の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、第４の実施形態の同様に放射線撮像装置を開示するが、そのシンチレータ基板の構造が異なる点で第４の実施形態と相違する。

図９は、第４の実施形態の変形例による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００において、第３の実施形態と同様に、第１の隔壁シンチレータ層１２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２との間には粘着材等の接合部材は設置されておらず、シンチレータを共有することで接続している。この構成により、シンチレータ基板１２０内における蛍光の散乱を防止し、蛍光に直進性を持たせることができる。また、工数減及び粘着部材分のコストダウンも望める。

第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２において、第１の隔壁部材１２１Ａの隔壁１２１ａと第２の隔壁シンチレータ層１２２の隔壁１２２ａとが平面方向にピッチをずらして配置されている。ここでは、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２でシンチレータを共有し、隔壁１２１ａ，１２２ａが半ピッチずらして配置されている。このように隔壁１２１ａ，１２２ａについてピッチをずらして配置することにより、第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａで形成可能な最小ピッチの隔壁よりも、更に小さなピッチで隔壁１２１ａ，１２２ａを設置することができる。また、隔壁１２１ａは第２の隔壁部材１２２Ａの底面と、隔壁１２２ａは第１の隔壁部材１２１Ａの底面とそれぞれ離間しており、非接触の状態で保持される。この構成により、第２の隔壁部材１２２Ａ（第１の隔壁部材１２１Ａ）を第１の隔壁部材１２１Ａ（第２の隔壁部材１２２Ａ）を覆うシンチレータに突き刺す際における当該先端同士の接触による隔壁１２１ａ，１２２ａの損壊が確実に防止される。

本例によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、高さの高い第１及び第２の隔壁部材１２１Ａ，１２２Ａを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。

（第５の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に放射線撮像装置を開示するが、上下の隔壁シンチレータ層間の隔壁のピッチが異なる点で第１の実施形態と相違する。

図１０は、第５の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００では、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２において、第１の隔壁部材１２１Ａの隔壁１２１ａのピッチＰ２１と第２の隔壁シンチレータ層１２２の隔壁１２２ａのピッチＰ２２とが異なる。好適には一方のピッチが他方のピッチの整数倍になるようにする。図９中では、Ｐ２１＝２×Ｐ２２とされている。

このように、第１及び第２の隔壁シンチレータ層１２１，１２２で隔壁１２１ａ，１２２ａのピッチを異ならしめることで、シンチレータ基板１２０内におけるシンチレータ特性を容易に制御することができる。具体的には、以下の構造（１）〜（３）を選択的に形成することが可能となる。構造（１）は、撮影画像の鮮鋭度をより重視した構造であり、光電変換素子１１２上のシンチレータが可及的に隔壁で区切られる。構造（２）は、シンチレータにおける放射線の変換効率や輝度をより重視した構造であり、可及的に多くの蛍光が光電変換素子１１２に入射する構造であって、隔壁数は少ない。構造（３）は、構造（１），（２）の双方のバランスを適宜調整した構造である。

本実施形態によれば、形成時の歩留りや高精細さを犠牲にすることなく、第１及び第２の高さの高い隔壁部材１２１Ａ，１２２Ｂを形成してシンチレータの実質的な厚膜化を得ることを可能とし、ＤＱＥに優れた信頼性の高い撮像装置１００が実現する。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態の同様に放射線撮像装置を開示するが、そのシンチレータ基板の構造が異なる点で第１の実施形態と相違する。

図１１は、第６の実施形態による撮像装置１００の主要構成を示す概略断面図である。撮像装置１００では、第１の実施形態の構成に加え、第２の隔壁シンチレータ層１２２上に更に隔壁シンチレータ層を積層されている。ｎを３以上の整数として、ｎ層の隔壁シンチレータ層が積層されることになる。図１０では、ｎ層目の隔壁シンチレータ層２００は、隔壁部材２００Ａ及びその隔壁２００ａで区切られた区画内を充填するシンチレータ２００ｂを有して構成される。

隔壁シンチレータ層を３層以上に積層することにより、隔壁部材のピッチを小さく保ったまま、シンチレータ基板をより厚く形成することができる。但し、ｎ層重ね合わせたシンチレータの総厚を１７００μｍ以下にする必要がある。実際に医療現場において使用する管電圧下においては、シンチレータの厚みが凡そ１７００μｍでＸ線吸収率が１００％に達してしまい、シンチレータの総厚をこれ以上厚くしてもＸ線吸収率に変化がないためである。

（第７の実施形態）
本実施形態では、第１〜第６の実施形態又は諸変形例の撮像装置１００を適用した、放射線検査装置等に代表される放射線撮像システムについて例示する。図１２は、第７の実施形態による放射線撮像システムの概略構成を示す模式図である。

放射線撮像システムは、Ｘ線ルーム３００内に配置される。放射線撮像システムは、放射線を発生させるための放射線源であるＸ線チューブ３０１と、撮像装置１００と、イメージプロセッサ３０２を含む信号処理部と、ディスプレイ３０３を含む表示部とを備えて構成される。撮像装置１００は、第１〜第６の実施形態及び諸変形例から選ばれた１種の放射線撮像装置である。

Ｘ線チューブ３０１で発生したＸ線３１１は、患者等の被検者３１２の胸部３１３を透過し、撮像装置１００に入射する。この入射したＸ線には被検者３２０の体内部の情報が含まれている。撮像装置１００では、入射したＸ線３１１に応じた電気的情報が得られる。その後、この電気的情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ３３０により画像処理され、ディスプレイ３０３により表示される。

上記の電気的情報は、電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク３２０により遠隔地へ転送される。これにより、ドクタールーム３００等の別の場所におけるディスプレイ４０１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、上記の電気的情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ４０２によってフィルム４０３等の記録部に記録することもできる。

１００放射線撮像装置
１１０撮像基板
１１１基台
１１２光電変換素子
１１３保護層
１２０シンチレータ基板
１２１第１の隔壁シンチレータ層
１２１Ａ第１の隔壁部材
１２１ａ，１２２ａ，２００ａ隔壁
１２１ｂ，１２２ｂ，２００ｂシンチレータ
１２２第２の隔壁シンチレータ層
１２２Ａ第２の隔壁部材
１２３シンチレータ基台
１２４粘着材
１２５層間粘着材
１２６層間シンチレータ
１３０接続部材
２００隔壁シンチレータ層
２００Ａ隔壁部材

Claims

放射線を光に変換するシンチレータ基板と、
前記シンチレータ基板で変換された光を検出する撮像基板と
を備えており、
シンチレータ基板は、隔壁によりシンチレータを複数の区画に分割する、高さ方向に積層された複数の隔壁部材を有し、
隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁のピッチが異なることを特徴とする放射線撮像装置。
前記複数の隔壁部材は、粘着材で接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記複数の隔壁部材は、シンチレータで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記複数の隔壁部材は、前記区画内のシンチレータを共有することで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁同士が先端で接触していることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁の先端同士が離間していることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁同士が対向位置からずれていることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
放射線を発生する放射線源と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
放射線を光に変換するシンチレータ基板であって、
高さ方向に積層された複数の隔壁部材を有し、前記複数の隔壁部材によって備えられた隔壁により放射線を光に変換するシンチレータを複数の区画に分割しており、
隣り合う前記隔壁部材において、前記隔壁のピッチが異なることを特徴とする放射線撮像装置用のシンチレータ基板。