特開 2024-101199 放射線検出器およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101199

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】放射線検出器およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20240722BHJP

   G21K 4/00 20060101ALI20240722BHJP

   A61B 6/42 20240101ALN20240722BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 B

G21K4/00 B

A61B6/00 300Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005027

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】堀内 弘

(72)【発明者】

【氏名】會田 博之

【テーマコード（参考）】

2G083

2G188

4C093

【Ｆターム（参考）】

2G083CC03

2G083DD12

2G083EE02

2G083EE03

2G083EE04

2G188AA03

2G188BB02

2G188CC09

2G188CC15

2G188CC17

2G188CC19

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD42

2G188DD44

2G188EE07

4C093CA07

4C093EB11

4C093EB20

(57)【要約】

【課題】散乱放射線の影響を軽減し、画像特性を改善できる放射線検出器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出器は、光を電気信号に変換する光電変換基板と、光電変換基板に接して外部から入射したＸ線５１を光に変換するシンチレータ層３１とを備える。シンチレータ層３１は、ハロゲン化物であるＣｓＩおよび賦活剤であるＴｌを含有する蛍光体である。シンチレータ層３１は、シンチレータ層３１の膜厚方向におけるＸ線５１の入射側を入射側領域Ａ、入射側領域Ａとは反対側を非入射側領域Ｂとするとともに、シンチレータ層３１の面内方向の中心領域を中央部Ｃ、外周領域を周辺部Ｄとした場合、入射側領域Ａは賦活剤を含有せず、入射側領域Ａの膜厚分布は中央部Ｃ＞周辺部Ｄ、非入射側領域Ｂの膜厚分布は中央部Ｃ＜周辺部Ｄの関係にある。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を電気信号に変換する光電変換基板と、
前記光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを備え、
前記シンチレータ層は、
ハロゲン化物であるＣｓＩおよび賦活剤であるＴｌを含有する蛍光体であり、
前記シンチレータ層の膜厚方向における前記放射線の入射側を入射側領域、前記入射側領域とは反対側を非入射側領域とするとともに、前記シンチレータ層の面内方向の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、
前記入射側領域は前記賦活剤を含有せず、
前記入射側領域の膜厚分布は前記中央部＞前記周辺部、
前記非入射側領域の膜厚分布は前記中央部＜前記周辺部の関係にある
ことを特徴とする放射線検出器。

【請求項2】

前記シンチレータ層は、柱状結晶構造を有し、かつ前記入射側領域が前記シンチレータ層の膜厚の５％～５０％を占める
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記シンチレータ層の前記中央部は、前記シンチレータ層の形成領域の中心を基準とした同心円状、若しくは、方形状の領域の５０％以上を占める
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記シンチレータ層の前記非入射側領域における前記賦活剤の膜厚方向の濃度範囲は０．１mass％～２．０mass％である
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。

【請求項5】

光を電気信号に変換する光電変換基板と、前記光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備する放射線検出器の製造方法であって、
前記シンチレータ層はハロゲン化物であるＣｓＩおよび賦活剤であるＴｌを含む蛍光体であり、前記シンチレータ層の膜厚方向における前記放射線の入射側を入射側領域、前記入射側領域とは反対側を非入射側領域とするとともに、前記シンチレータ層の面内方向の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、前記非入射側領域はＴｌを賦活剤として含有し、前記入射側領域は前記賦活剤を含有せず、かつ前記入射側領域の膜厚分布が中央部＞周辺部、前記非入射側領域の膜厚分布が前記中央部＜前記周辺部の関係となるように、前記ＣｓＩと前記Ｔｌとを材料源とした気相成長法により前記シンチレータ層を形成する
ことを特徴とする放射線検出器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線を光に変換するシンチレータ層を有する放射線検出器およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放射線検出器としては、光を電気信号に変換する光電変換基板、およびこの光電変換基板に接して外部から入射した放射線であるＸ線を光に変換するシンチレータ層を備えたＸ線検出器がある。このＸ線検出器では、入射Ｘ線によりシンチレータ層で変換された光が光電変換基板に到達することで電荷に変換され、この電荷が出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換される。

【0003】

シンチレータ層は、ハロゲン化物であるＣｓＩを用いる場合、ＣｓＩ単体では入射Ｘ線を可視光に変換することができないことから、一般的な蛍光体と同様に入射Ｘ線に対する光の励起を活性化させるため、賦活剤を含有させている。Ｘ線検出器においては、光電変換基板の受光感度のピーク波長が可視光領域の４００nm～７００nm付近に存在するため、シンチレータ層にＣｓＩを用いた場合、入射Ｘ線により励起された光の波長が５５０nm付近となるＴｌが賦活剤として用いられている。

【0004】

また、Ｘ線は被写体を透過した際に散乱Ｘ線を生じるため、この散乱Ｘ線によって解像度やコントラストの劣化等の影響が生じる。Ｘ線検出器においては、散乱Ｘ線による解像度やコントラストの劣化等の影響を除去すべく、Ｘ線の入射側にＸ線グリッドを設置した構成となることが多い。

【0005】

しかし、Ｘ線検出器において、Ｘ線グリッドを使用した場合、検出されるＸ線画像の解像度やコントラストの向上を図ることが可能となるが、画像特性の改善を目的とした光電変換基板（アクティブマトリックス光電変換基板）の画素電極サイズおよび画素電極ピッチの微細化への対応が困難となり、かつモアレの発生による画質劣化を防止することが不可能となる。

【0006】

さらに、Ｘ線検出器において、Ｘ線グリッドを使用する場合、適切なＸ線画像を得るための制約（例えばＸ線発生源とＸ線検出器との距離であるＳＩＤ(Source Image receptor Distance)等の制約）が多くなり、しかも、構造的に、Ｘ線グリッドとシンチレータ層の間に存在する構造体等から生じる散乱Ｘ線の影響は除去できないこととなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６３０６３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、散乱放射線の影響を軽減し、画像特性を改善できる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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態の放射線検出器は、光を電気信号に変換する光電変換基板と、光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを備える。シンチレータ層は、ハロゲン化物であるＣｓＩおよび賦活剤であるＴｌを含有する蛍光体である。シンチレータ層は、シンチレータ層の膜厚方向における放射線の入射側を入射側領域、入射側領域とは反対側を非入射側領域とするとともに、シンチレータ層の面内方向の中心領域を中央部、外周領域を周辺部とした場合、入射側領域は賦活剤を含有せず、入射側領域の膜厚分布は中央部＞周辺部、非入射側領域の膜厚分布は中央部＜周辺部の関係にある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態を示すＸ線検出器の第１の構造例の概略断面図である。

【図2】同上Ｘ線検出器の第２の構造例の概略断面図である。

【図3】同上Ｘ線検出器の第３の構造例の概略断面図である。

【図4】同上Ｘ線検出器の第４の構造例の概略断面図である。

【図5】同上Ｘ線検出器の等価回路図である。

【図6】同上Ｘ線検出器の第１構造例のシンチレータ層の模式図である。

【図7】同上Ｘ線検出器の第２構造例のシンチレータ層の模式図である。

【図8】（ａ）は感度斑が生じたＸ線画像、（ｂ）は感度斑を補正したＸ線画像である。

【図9】Ｘ線検出器とＸ線発生源との位置関係を示し、（ａ）は概略側面図、（ｂ）はＸ線検出器の概略正面図である。

【図10】（ａ）はＸ線グリッドの使用時のＸ線画像、（ｂ）はＸ線グリッドの未使用時のＸ線画像である。

【図11】シンチレータ層の一般的な形成方法を示す模式図である。

【図12】比較を行うサンプルの構成を示す表である。

【図13】サンプルの撮影条件を示す模式図である。

【図14】（ａ）はコントラストの測定条件を示す被写体の正面図、（ｂ）はコントラスト比を求める輝度レベルの波形図である。

【図15】サンプルの画像特性を示す表である。

【図16】（ａ）はサンプル４について一様性（ＢＵ）を求めるＸ線画像、（ｂ）はサンプル３について一様性（ＢＵ）を求めるＸ線画像である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0012】

図１ないし図４には放射線検出器の基本構成について第１ないし第４の構造例を示し、図５には基本構成の等価回路図を示す。

【0013】

まず、図１および図５を参照して、放射線検出器（放射線画像検出器）としてのＸ線検出器（Ｘ線画像検出器）１の第１の構造例を説明する。

【0014】

図１に示すように、Ｘ線検出器１は、間接方式のＸ線平面画像検出器である。このＸ線検出器１は、可視光を電気信号に変換するアクティブマトリクス光電変換基板である光電変換基板２を備えている。

【0015】

光電変換基板２は、矩形平板状の透光性を有するガラス等にて形成された絶縁基板としての支持基板３を備えている。この支持基板３の表面には、二次元的でマトリクス状に複数の画素４が互いに間隔をあけて配列され、画素４毎に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積用キャパシタ６、画素電極７、およびフォトダイオード等の光電変換素子８が形成されている。

【0016】

図５に示すように、支持基板３上には、この支持基板３の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極１１が配線されている。これら複数の制御電極１１は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の列方向に離間されて設けられている。これら制御電極１１には、薄膜トランジスタ５のゲート電極１２が電気的に接続されている。

【0017】

支持基板３上には、この支持基板３の列方向に沿った複数の読出電極１３が配線されている。これら複数の読出電極１３は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の行方向に離間されて設けられている。そして、これら複数の読出電極１３には、薄膜トランジスタ５のソース電極１４が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極１５は、電荷蓄積用キャパシタ６および画素電極７にそれぞれ電気的に接続されている。

【0018】

図１に示すように、薄膜トランジスタ５のゲート電極１２は、支持基板３上に島状に形成されている。このゲート電極１２を含む支持基板３上には、絶縁膜２１が積層されて形成されている。この絶縁膜２１は、各ゲート電極１２を覆っている。また、この絶縁膜２１上には、島状の複数の半絶縁膜２２が積層されて形成されている。これら半絶縁膜２２は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ５のチャネル領域として機能する。そして、これら各半絶縁膜２２は、各ゲート電極１２に対向して配設されており、これら各ゲート電極１２を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜２２は、各ゲート電極１２上に絶縁膜２１を介して設けられている。

【0019】

半絶縁膜２２を含む絶縁膜２１上には、島状のソース電極１４およびドレイン電極１５がそれぞれ形成されている。これらソース電極１４およびドレイン電極１５は、互いに絶縁され電気的に接続されていない。また、これらソース電極１４およびドレイン電極１５は、ゲート電極１２上の両側に設けられており、これらソース電極１４およびドレイン電極１５の一端部が半絶縁膜２２上に積層されている。

【0020】

図５に示すように、各薄膜トランジスタ５のゲート電極１２は、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ５のゲート電極１２とともに共通の制御電極１１に電気的に接続されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ５のソース電極１４は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ５のソース電極１４とともに共通の読出電極１３に電気的に接続されている。

【0021】

図１に示すように、電荷蓄積用キャパシタ６は、支持基板３上に形成された島状の下部電極２３を備えている。この下部電極２３を含む支持基板３上には絶縁膜２１が積層されて形成されている。この絶縁膜２１は、各薄膜トランジスタ５のゲート電極１２上から各下部電極２３上まで延長されている。さらに、この絶縁膜２１上には、島状の上部電極２４が積層されて形成されている。この上部電極２４は、下部電極２３に対向して配設されており、これら各下部電極２３を覆っている。すなわち、これら各上部電極２４は、各下部電極２３上に絶縁膜２１を介して設けられている。そして、この上部電極２４を含む絶縁膜２１上にはドレイン電極１５が積層されて形成されている。このドレイン電極１５は、他端部が上部電極２４上に積層されて、この上部電極２４に電気的に接続されている。

【0022】

各薄膜トランジスタ５の半絶縁膜２２、ソース電極１４およびドレイン電極１５と、各電荷蓄積用キャパシタ６の上部電極２４とのそれぞれを含む絶縁膜２１上には、絶縁層２５が積層されて形成されている。この絶縁層２５は、酸化珪素（ＳｉＯ_２）等にて形成されており、各画素電極７を取り囲むように形成されている。

【0023】

この絶縁層２５の一部には、薄膜トランジスタ５のドレイン電極１５に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール２６が開口形成されている。このスルーホール２６を含む絶縁層２５上には、島状の画素電極７が積層されて形成されている。この画素電極７は、スルーホール２６にて薄膜トランジスタ５のドレイン電極１５に電気的に接続されている。

【0024】

各画素電極７上には、可視光を電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換素子８が積層されて形成されている。

【0025】

また、光電変換基板２の光電変換素子８が形成された表面に、放射線としてのＸ線を可視光に変換するシンチレータ層３１が形成されている。このシンチレータ層３１は、ハロゲン化物であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）および賦活剤であるタリウム（Ｔｌ）を含む蛍光体である。そして、シンチレータ層３１は、光電変換基板２の面方向に複数の短冊状の柱状結晶３２が形成された柱状結晶構造に形成されている。

【0026】

また、シンチレータ層３１上にはシンチレータ層３１で変換された可視光の利用効率を高めるための反射層４１が積層されて形成され、この反射層４１上にはシンチレータ層３１を大気中の水分から保護する保護層４２が積層されて形成され、この保護層４２上には保護カバー４３が配置されている。

【0027】

そして、このように構成されたＸ線検出器１において、シンチレータ層３１へと入射した放射線としてのＸ線５１はこのシンチレータ層３１の柱状結晶３２にて可視光５２に変換される。

【0028】

この可視光５２は柱状結晶３２内を通じて光電変換基板２の光電変換素子８に到達して電気信号に変換される。光電変換素子８で変換された電気信号は画素電極７に流れ、画素電極７に接続された薄膜トランジスタ５のゲート電極１２が駆動状態となるまで、画素電極７に接続された電荷蓄積用キャパシタ６へと移動して保持されて蓄積される。

【0029】

このとき、制御電極１１の１つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極１１に接続された１行の薄膜トランジスタ５が駆動状態となる。

【0030】

この駆動状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ５に接続された電荷蓄積用キャパシタ６に蓄積された電気信号が読出電極１３へと出力される。

【0031】

この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素４に対応する信号が出力されるため、制御電極１１の駆動制御によって、全てのＸ線画像の画素４に対応する信号を出力でき、この出力信号がデジタル画像信号に変換されて出力される。

【0032】

次に、図２を参照してＸ線検出器１の第２の構造例を説明する。なお、Ｘ線検出器１の第１の構造例と同じ符号を用い、同様の構成および作用の説明は省略する。

【0033】

光電変換基板２の構造および作用は第１の構造例と同じである。

【0034】

光電変換基板２上に接合層６１を介してシンチレータパネル６２が接合されている。シンチレータパネル６２は、Ｘ線５１を透過する支持基板６３を有し、この支持基板６３上に光を反射する反射層４１が形成され、この反射層４１上に短冊状の複数の柱状結晶３２を有するシンチレータ層３１が形成され、このシンチレータ層３１上にシンチレータ層３１を密閉する保護層４２が積層されて形成されている。

【0035】

そして、このように構成されたＸ線検出器１において、シンチレータパネル６２のシンチレータ層３１へと入射したＸ線５１はこのシンチレータ層３１の柱状結晶３２にて可視光５２に変換される。

【0036】

この可視光５２は柱状結晶３２内を通じて光電変換基板２の光電変換素子８に到達して電気信号に変換され、上述したようにデジタル画像信号に変換されて出力される。

【0037】

次に、図３を参照してＸ線検出器１の第３の構造例を説明する。図１に示したＸ線検出器１の第１の構造例において、シンチレータ層３１が柱状結晶３２をなしていないだけで、他の構成は同様である。

【0038】

次に、図４を参照してＸ線検出器１の第４の構造例を説明する。図２に示したＸ線検出器１の第２の構造例において、シンチレータ層３１が柱状結晶３２をなしていないだけで、他の構成は同様である。

【0039】

そして、図１ないし図４に示される構造のＸ線検出器１において、シンチレータ層３１は、ハロゲン化物であるＣｓＩおよび賦活剤であるＴｌを含む蛍光体であり、かつ、シンチレータ層３１の膜厚方向におけるＸ線５１の入射側領域をＡ、非入射側領域をＢとするとともに、シンチレータ層３１の面内方向の中心領域を中央部Ｃ、外周領域を周辺部Ｄとした場合、少なくとも次の（１）～（３）の特徴を有しており、さらに次の（４）～（６）の特徴を有していることが好ましい。

【0040】

（１）入射側領域Ａは賦活剤を含有しない（非入射側領域Ｂのみ賦活剤を含有する）。
（２）入射側領域Ａの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＞周辺部Ｄである。
（３）非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＜周辺部Ｄである。
（４）シンチレータ層３１は、短冊状の柱状結晶構造を有し、かつ入射側領域Ａがシンチレータ層３１の膜厚の５％～５０％を占める。
（５）：シンチレータ層３１の中央部Ｃは、シンチレータ層３１の形成領域の中心を基準とした同心円状、若しくは方形状で、シンチレータ層３１の形成領域の５０％以上を占める。
（６）シンチレータ層３１の非入射側領域Ｂにおける賦活剤の膜厚方向の濃度範囲は０．１mass％～２．０mass％である。

【0041】

ここで、図１に示される第１の構造例のＸ線検出器１において、シンチレータ層３１の模式図を図６に示す。また、図２に示される第２の構造例のＸ線検出器１において、シンチレータ層３１の模式図を図７に示す。

【0042】

図６または図７に示すように、（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、入射側領域Ａは、賦活剤を含有しないことから、発光に寄与しないＸ線５１の吸収層となり、つまりＸ線５１が被写体を透過した際に生じる散乱Ｘ線のＸ線グリッドを使用した場合と同様の効果を有することとなる。

【0043】

また、Ｘ線検出器１において、Ｘ線５１が被写体を透過した際に生じる散乱Ｘ線の強度分布は、中央部Ｃ＞周辺部Ｄとなる。そのため、中央部Ｃの散乱Ｘ線の強度に対応した散乱Ｘ線の吸収層をシンチレータ層３１の形成領域全体に均一に形成した場合、図８（ａ）に示すＸ線画像（Flat Field補正：無）のように、散乱Ｘ線の強度分布に伴う同心円状の感度斑（シェーディング）がＸ線画像に生じることとなる。

【0044】

さらに、図９に示すように、Ｘ線検出器１においては、通常、Ｘ線発生源（Ｘ線管）８０は、Ｘ線検出器１の中心軸上に設置されることから、Ｘ線検出器１の中央部Ｃと周辺部Ｄとでは、Ｘ線発生源８０からの距離とＸ線（入射Ｘ線）５１の入射角度に相違が生じる。

【0045】

ここで、Ｘ線検出器１の中央部ＣにおけるＸ線発生源８０からの距離をＬ、Ｘ線検出器１の周辺部ＤにおけるＸ線発生源８０からの距離をＬ´、Ｘ線検出器１の中心軸に対する周辺部ＤでのＸ線５１の入射角度をθ、中央部Ｃから周辺部Ｄまでの距離をＭとし、中央部Ｃおよび周辺部ＤにおけるＸ線５１の強度（エネルギー）を夫々α、βとすると、Ｘ線５１の強度は、次の[数１]の式となるため、Ｘ線５１の強度は、Ｘ線発生源８０からの距離の二乗に比例して減衰することとなる。

【0046】

【数1】

【0047】

このため、一般的なＸ線検出器においては、発光に寄与するシンチレータ層３１の形成領域の面内方向の膜厚分布が均一の場合、Ｘ線発生源８０からの距離とＸ線５１の入射角度の相違に伴い、図８（ａ）に示されるような同心円状の感度斑（シェーディング）がＸ線画像に生じることとなる。

【0048】

そこで、Ｘ線検出器１においては、図８（ｂ）に示すような感度斑を補正するFlat Field補正がＸ線画像に付与されることとなるが、Flat Field補正をＸ線画像に付与する場合、補正に伴いＸ線画像に含まれるノイズ成分も増幅されることから、補正前の感度斑が大きい程、補正後のＸ線画像のＳ／Ｎが低下し、Ｘ線画像のダイナミックレンジも減少する。言い換えれば、Ｘ線画像の感度分布の一様性｛ＢＵ（Brightness Uniformity）｝がよい程、高画質なＸ線画像（高Ｓ／Ｎ、ワイドダイナミックレンジ）が得られることとなる。

【0049】

このため、図６または図７に示されるように、上記（１）（２）（４）の特徴にさらに上記（３）の特徴をシンチレータ層３１に付与すれば、図８（ａ）に示されるようなＸ線画像に発生する同心円状の感度斑を大幅に軽減できるため、より高画質なＸ線画像を得ることが可能となる。

【0050】

さらに、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、入射側領域Ａは、構造上、短冊状の柱状結晶構造を有するシンチレータ層３１の各柱状結晶３２に独立して形成されることから、Ｘ線グリッドを使用した場合に対して、次のＩ～IIIの効果が得られることとなる。

【0051】

Ｉ：光電変換基板（アクティブマトリックス光電基板）の画素電極サイズおよび画素電極ピッチに依らず、モアレが発生しないため、Ｘ線画像の画質劣化が発生しない。Ｘ線グリッドを使用した場合、図１０（ａ）に示すように、モアレが発生し、Ｘ線画像の画質劣化を生じるのに対して、Ｘ線グリッドを使用しないことにより、図１０（ｂ）に示すように、モアレが発生せず、Ｘ線画像の画質劣化を防止することができる。

【0052】

II：適切なＸ線画像を得るための制約｛例えばＸ線発生源８０とＸ線検出器１との距離であるＳＩＤ（Source Image receptor Distance)等の制約｝が少ない。

【0053】

III：構造的に散乱Ｘ線の吸収層（入射側領域Ａ）と発光に寄与するシンチレータ層３１の非入射側領域Ｂとの間には構造体等が存在しないため、画像特性（感度、解像度およびコントラスト等）の改善効率がよい。

【0054】

また、入射Ｘ線の線質が軟らかい場合｛Ｘ線発生源（Ｘ線管）８０の管電圧が低い場合｝、被写体による入射Ｘ線の吸収が大きくなることから、相対的に散乱Ｘ線の影響が顕著となり、シンチレータ層３１のＸ線５１の入射側に存在する構造体（反射層４１、保護層４２および保護カバー４３等）の微小なＸ線吸収率の違いがＸ線画像に観測され易くなるが、Ｘ線検出器１において、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、Ｘ線グリッドを使用した場合と異なり、入射側領域Ａは、シンチレータ層３１のＸ線の入射側に存在する構造体よりも非入射側に形成されるため、入射Ｘ線の線質が軟らかい場合においても散乱Ｘ線の影響により発生する微小なＸ線画像斑を抑制することも可能となる。

【0055】

このため、Ｘ線検出器１において、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、Ｘ線グリッドを使用することなく、画像特性（感度、解像度およびコントラスト等）の改善が可能となる。

【0056】

また、Ｘ線検出器１において、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、さらに（５）の特徴であるシンチレータ層３１の中央部Ｃがシンチレータ層３１の形成領域の５０％以上を占めれば、例えばＸ線画像を用いた診断等に適したＸ線検出器１を提供できる。

【0057】

さらに、Ｘ線検出器１において、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した場合、入射側領域Ａは、賦活剤を含有しないことから、発光に寄与しないＸ線の吸収層となるため、上記（６）の特徴である非入射側領域Ｂの賦活剤の膜厚方向の濃度範囲を０．１mass％～２．０mass％とすれば、良好な画像特性（感度、解像度等）が得られる。より好ましくは、非入射側領域Ｂの賦活剤の膜厚方向の濃度範囲を１．６mass％±０．４mass％とすれば、画像特性（感度、解像度等）を劣化させることなく、残像特性を改善することも可能となる。

【0058】

次に、ハロゲン化物であるＣｓＩにＴｌを賦活剤として含有する蛍光体からなるシンチレータ層３１の一般的な形成方法の模式図を図１１に示す。

【0059】

真空チャンバ７１内に基板７２（光電変換基板２または支持基板６３に該当する）を配置し、この基板７２を回転させながら、真空チャンバ７１内に設置されているＣｓＩの蒸発源７３からの蒸発粒７３ａとＴｌＩの蒸発源７４からの蒸発粒７４ａを基板７２の積層面に蒸着する真空蒸着法により、シンチレータ層３１を積層形成する。

【0060】

このとき、シンチレータ層３１の形成過程において、ＴｌＩの蒸発源７４からの蒸発粒７４ａの供給を遮断、若しくは停止すれば、シンチレータ層３１の膜厚方向の任意の領域に賦活剤を含有しない領域を形成することが可能となる。

【0061】

このため、本実施形態のシンチレータ層３１は、シンチレータ層３１の形成過程の末期、若しくは初期に、ＴｌＩの蒸発源７４からの蒸発粒７４ａの供給を遮断、若しくは停止し、かつＣｓＩの蒸発源７３からの蒸発粒７３ａの供給分布を制御することにより形成される。蒸発粒７３ａの供給分布の制御には遮蔽物等を用いてもよい。したがって、入射側領域Ａは賦活剤を含有せず、非入射側領域Ｂは賦活剤を含有し、かつ入射側領域Ａの面内方向の膜厚分布を中央部Ｃ＞周辺部Ｄ、非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＜周辺部Ｄとし、さらに非入射側領域Ｂを所定の賦活剤の濃度とすることが可能となる。なお、非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は略均等となる。

【0062】

ここで、図１に示される構造のＸ線検出器１の実施例について説明する。この実施例では、シンチレータ層３１の母材：ＣｓＩ、賦活剤：Ｔｌ、反射層４１：ＴｉＯ_２、保護カバー４３：アルミニウムとし、その他の構成を異ならせたサンプル１、２、３、４を作成した。図１２にサンプル１、２、３、４の構成を示す。

【0063】

サンプル１は、シンチレータ層３１の膜厚方向の全域に賦活剤を含有し、Ｘ線グリッドが無い構成である。

【0064】

サンプル２は、サンプル１の構成において、Ｘ線グリッドを有する構成である。

【0065】

サンプル３は、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した本実施形態であり、入射側領域Ａは賦活剤を含有せず、非入射側領域Ｂは賦活剤を含有し、入射側領域Ａの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＞周辺部Ｄ、非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＜周辺部Ｄの関係にある。

【0066】

サンプル４は、サンプル３の構成において、入射側領域Ａの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＝周辺部Ｄ、非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚が均一（非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＝周辺部Ｄ）の関係にある。

【0067】

これら４つのサンプル１、２、３、４について、それぞれＸ線検出器１に組み合わせ、特定の撮影条件下にて被写体を撮影し、Ｘ線画像の画像特性（感度比、ＭＴＦ比（解像度）、コントラスト比、モアレ）を求める。撮影条件は、図１３に示すように、Ｘ線発生源８０とＸ線検出器１との間に、鉛の被写体８１を中心部に配置した四角形状のアクリル８２を配置する。さらに、感度、ＭＴＦ、コントラスト比の測定時におけるＸ線照射条件は７０ｋＶ－０．００８７ｍＧｙ、アクリル厚は６０ｍｍである。また、コントラストについては、図１４（ａ）に示すように、被写体８１を通過する輝度測定ライン８３上の輝度を測定し、図１４（ｂ）に示すように、０の輝度レベルに対する被写体無しの輝度レベルＨと被写体有りの輝度レベルＬとの比Ｈ／Ｌを求める。

【0068】

そして、４つのサンプル１、２、３、４についてのＸ線画像の画像特性を測定した結果を図１５の表に示す。なお、感度比、ＭＴＦ比、コントラスト比は、サンプル１の画像特性を基準（１．００）とした相対値である。

【0069】

図１５に示すように、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した本実施形態であるサンプル３は、Ｘ線グリッドを有するサンプル２と同様に感度比、ＭＴＦ比、コントラスト比が改善する効果を有することとなり、しかも、Ｘ線グリッドを使用した場合に対して、構造的にモアレが発生せず、かつバランスの良い画像特性が得られることとなる。

【0070】

さらに、図１６（ａ）にサンプル４のＸ線画像（Flat Field補正：無）を示し、図１６（ｂ）にサンプル３のＸ線画像（Flat Field補正：無）を示す。このとき、Ｘ線照射条件は７０ｋＶ－０．００８７ｍＧｙ、画像処理はヒストグラム平均値±５０％とする。そして、中央部Ｃの感度をａ、周辺部Ｄ（Ｘ線画像の対角線長の中心から９０％の位置）の感度（４箇所の平均値）をｂとし、Ｘ線画像の感度分布の一様性であるＢＵ（Brightness Uniformity）（％)＝ｂ／ａ・１００を求めると、サンプル４はＢＵ＝６２％、サンプル３はＢＵ＝８０％となった。したがって、上記（１）～（４）の特徴をシンチレータ層３１に付与した本実施形態であるサンプル３は、サンプル４に対しても散乱Ｘ線の強度分布に伴う同心円状の感度斑を軽減できるため、より高画質なＸ線画像を得ることが可能となる。

【0071】

以上のことから、シンチレータ層３１の非入射側領域Ｂは賦活剤を含有し、入射側領域Ａは賦活剤を含有せず、かつ入射側領域Ａの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＞周辺部Ｄ、非入射側領域Ｂの面内方向の膜厚分布は中央部Ｃ＜周辺部Ｄとすることにより、散乱Ｘ線の影響を軽減し、画像特性（感度、解像度、コントラスト等）を改善できる。

【0072】

また、シンチレータ層３１は、短冊状の柱状結晶３２を有し、かつ入射側領域Ａはシンチレータ層３１の膜厚の５％～５０％を占めることにより、散乱Ｘ線の影響をより軽減し、画像特性（感度、解像度、コントラスト等）をより改善できる。

【0073】

また、シンチレータ層３１の中央部Ｃは、シンチレータ層３１の形成領域の中心を基準とした同心円状、若しくは方形状で、シンチレータ層３１の形成領域の５０％以上を占めることにより、例えばＸ線画像を用いた診断等に適したＸ線検出器１を提供できる。

【0074】

また、シンチレータ層３１の非入射側領域Ｂにおける賦活剤の濃度範囲は０．１mass％～２．０mass％であることにより、良好な画像特性（感度、解像度等）が得られる。

【0075】

このように、画像特性（感度、解像度、コントラスト等）の優れた高性能、かつ信頼性の高いＸ線検出器１を提供することが可能となる。

【0076】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0077】

１ 放射線検出器としてのＸ線検出器
２ 光電変換基板
３１ シンチレータ層
５１ 放射線としてのＸ線
Ａ 入射側領域
Ｂ 非入射側領域
Ｃ 中央部
Ｄ 周辺部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】