JP2007155564A - 放射線検出器および放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の放射線検出素子を基板上に隙間なく並設することができ、放射線検出のデッドスペースの発生を抑えて、分解能の高い放射線画像の検出可能にする。
【解決手段】第１の電極面２３とこの第１の電極面２３の反対側に位置する第２の電極面４０とを有する放射線検出素子２１が基板２２上に搭載され、放射線検出素子２１の第１の電極面２３に導電性接着剤３６を介して導電性シート３７が接着され、この導電性シート３７を介して、前記第１の電極面が前記基板３２上の電気回路に接続されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板上に放射線検出素子を備える放射線検出器および放射線検出装置に関する。

従来、医療用診断機器並びに非破壊検査装置等に利用され、放射線の強度分布を計測するものとして、放射線検出器がある(例えば、特許文献１参照)。

この放射線検出器は、高抵抗率をもつＣｄＴｅ素子の互いに対向する上下両面にメッキ電極を設け、この状態のウエハーをダイシングして放射線検出素子とし、この放射線検出素子を、導電パターンを持つ基板上に電気的に接続したものからなる。

また、基板上に設けた信号取出し用（高電圧印加用）の端子（例えば、金属ピンや電極パッド）と前記放射線検出素子上面のメッキ電極とをワイヤー（金ワイヤー）で接続し、その端子と前記基板上の導電パターンに接続された端子との間に高電圧を印加可能にしている。

この高電圧の印加により、これらの両端子に放射線数（放射線量）に応じた放射線検出信号を取出すことができる。

図９は、このような従来の放射線検出器を概念的に示す平面図である。なお、図９では、４個の放射線検出素子１１を基板１２上にアレイ状に並設した放射線検出器を示す。

これらの放射線検出素子１１の上面および下面は、メッキ層の上面電極および下面電極となっている。基板１２上には各放射線検出素子１１対応で１個ずつの電極パッド１４が設けられ、これらの電極パッド１４とこれらに対応する各放射線検出素子１１の上面電極１３とが、ワイヤー１５により電気的に接続されている。

これらの各放射線検出素子１１には、前記電極パッド１４を通じてそれぞれ高電圧が印加され、前記のように放射線検出信号が取出し可能になっている。
特開平８-１６６４６１号公報

しかしながら、従来の放射線検出器にあっては、放射線検出素子１１の上面電極１３にワイヤー１５の一端を接続し、このワイヤー１５を基板１２に対し平行に引出し、さらにこのワイヤー１５の他端を、各放射線検出素子１１の設置領域からはみ出た基板１２上の電極パッド１４に接続する必要がある。

一方、このような放射線検出素子１１をアレイ状に増設することにより、大面積での放射線画像検出を可能にするには、各放射線検出素子１１を隙間なく並設する必要がある。

しかし、基板１２における前記電極パッド１４の設置位置には、放射線検出素子１１を配置できず、デッドスペース（放射線の不感領域）となってしまい、分解能の高い放射線画像検出を行うことができない。また、そのデッドスペースが装置の小形化を妨げるという不都合がある。

本発明は、前記のような従来の問題点に着目して成されたものであり、複数の放射線検出素子を基板上に隙間なく並設することにより、放射線検出のデッドスペースの発生を抑えて、分解能の高い放射線画像の検出を、小形化装置にて実現可能にする放射線検出器および放射線検出装置を提供することを目的とする。

前記目的達成のために、本発明にかかる放射線検出器は、第１の電極面とこの第１の電極面の反対側に位置する第２の電極面とを有する放射線検出素子が基板上に搭載され、前記放射線検出素子の前記第１の電極面に導電性接着剤を介して導電性シートが接着され、この導電性シートを介して、前記第１の電極面が前記基板に電気的に接続されたことを特徴とする。

この構成により、一枚の導電性シートと基板上の高電圧印加用の接続端子とを接着するだけで、従来のように第１の電極面（上面電極）および電極パッドをワイヤー接続するという作業を省くことができる。

また、導電性シートが第１の電極面を覆うため、外部からの機械的な衝撃による第１の電極面の破壊や化学的変質を回避することができる。さらに、集積回路素子の熱を外部へ放熱することもできる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、複数の前記放射線検出素子が１次元または２次元のアレイ状に前記基板上に搭載され、前記導電性シートを介して、全ての前記放射線検出素子の第１の電極面が、電気的に接続されたことを特徴とする。

この構成により、複数個の放射線検出素子に対し、一枚の導電性シートで、基板上の高電圧印加用の接続端子から、一括して高電圧を印加することができる。また、各放射線検出素子間に、放射線検出を不可能にするデッドスペースが発生するのを防止できる。

さらに、放射線検出素子ごとにワイヤーを一本ずつ接続する作業が無くなるため、製造工程の簡素化と製造時間の短縮化を実現することができる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、前記放射線検出素子が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであることを特徴とする。

この構成により、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅが高抵抗であるため、放射線検出素子に高電圧を印加することが可能となる。また、放射線の吸収効率が高いため、高感度で放射線の検出を行うことができる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、前記導電性シートの大きさが、前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする。

この構成により、導電性シートの干渉を受けずに、複数の放射線検出素子を、アレイ状に隙間なく、基板上に並設することができる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、前記導電性シートの大きさが、アレイ状に配列された複数の前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする。

この構成により、アレイ状に並設された放射線検出素子を持つ放射線検出器を、隙間なく基板上に並設すること可能となり、大面積での放射線画像検出が可能になる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、前記導電性シートが、切込みまたは貫通孔を有することを特徴とする。

この構成により、導電性シート内に生じる応力緩和でき、この導電性シートの変形や破損を未然に回避することができる。

また、本発明にかかる放射線検出器は、前記放射線検出素子の前記第１の電極面と前記導電性シートとを接着する前記導電性接着剤が、低弾性の導電性接着剤であることを特徴とする。

この構成により、導電性シートおよび第１の電極面の一方から他方への応力の伝達を回避でき、これらの変形、破損を未然に防止することができる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、第１の電極面とこの第１の電極面の反対側に位置する第２の電極面とを有する放射線検出素子と、集積回路を有する集積回路素子とが前記第２の電極面を介して電気的に接続されてなる放射線画像検出モジュールが基板に搭載され、この放射線画像検出モジュールの放射線検出素子の第１の電極面に導電性接着剤を介して導電性シートが接続され、この導電性シートを介して前記基板と放射線画像検出モジュールとが電気的に接続されたことを特徴とする。

この構成により、一枚の導電性シートと基板上の高電圧印加用の接続端子とを接着するだけで、従来のように第１の電極面および電極パッドをワイヤー接続するという作業を省くことができる。

また、導電性シートが第１の電極面を覆うため、外部からの機械的な衝撃による第１の電極面の破壊や化学的変質を回避することができる。さらに、集積回路素子の熱を外部へ放熱することもできる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、複数の前記放射線画像検出モジュールが１次元または２次元のアレイ状に基板上に搭載され、前記導電性シートにより全ての前記放射線画像検出モジュールが前記基板に電気的に接続されたことを特徴とする。

この構成により、複数個の放射線画像検出モジュールに対し、一枚の導電性シートで基板上の高電圧印加用の接続端子から、一括して高電圧を印加することができる。また、各放射線画像検出モジュール間に、放射線検出を不可能にするデッドスペースが発生するのを防止することができる。

さらに、放射線画像検出モジュールごとにワイヤーを一本ずつ接続する作業が無く、一括接続処理となるため、製造工程の簡素化と製造時間の短縮化を実現することができる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、前記放射線検出素子が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであることを特徴とする。

この構成により、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅが高抵抗なため放射線検出素子に高電圧を印加することが可能となる。また、放射線の吸収効率が高いため、高感度で放射線検出を行うことができる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、前記導電性シートの大きさが、前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする。

この構成により、前記導電性シートの干渉を受けずに、複数の放射線画像検出モジュールを、アレイ状に隙間なく、基板上に並設することができる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、前記導電性シートの大きさが、アレイ状に配列された複数の前記放射線画像検出モジュールの大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする。

この構成により、アレイ状に並設された放射線検出素子を持つ放射線画像検出モジュールを、隙間なく基板上に並設すること可能となり、大面積の放射線画像検出が可能になる。

また、本発明にかかる放射線検出装置は、前記放射線検出素子の前記第１の電極面と前記導電性シートとを接着する前記導電性接着剤が、低弾性の導電性接着剤であることを特徴とする。

この構成により、この構成により、導電性シートおよびと第１の電極面の一方から他方への応力の伝達を回避でき、これらの変形、破損を未然に防止することができる。

本発明は、放射線検出素子の第１の電極面に導電性接着剤を介して導電性シートを接着し、この導電性シートを介して、第１の電極面に基板からの高電圧を印加可能にすることにより、第１の電極面と基板上との電気的な接続作業が簡素化される。また、導電性シートを外部からの機械的な衝撃による第１の電極面の破壊や科学的変質から保護することができ、さらに集積回路素子の熱を外部へ放熱することもできる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態による放射線検出器を概念的に示す正面図である。同図において、放射線検出器Ｒは、電気回路（導電パターン）を持つ基板２２上に、低弾性率の接着剤を介して複数個（ここでは、４個）の放射線検出素子２１を隙間なく並べて接着したものからなる。

これらの放射線検出素子２１の上下両面には、メッキ層の第１の電極面２３および第２の電極面が設けられている。

また、これらの放射線検出素子２１の略全体を覆うように、第１の電極面２３上に、導電性シート２４が低弾性率の接着剤により接着されている。基板２２からはみ出したこの導電性シート２４の一端部は、基板２２側に設けられた高電圧印加用の接続端子２５に、導電性の接着剤により接着されている。

なお、導電性シート２４は、基板２２からはみ出た一端部以外では、各放射線検出素子の領域内(またはこの領域と同等）のサイズをなす。

このような、放射線検出器Ｒでは、基板２２上に従来のような電極パッドを設ける必要がないため、基板２２上に放射線を検出できないデッドスペースができない。このため、同様の放射線検出器Ｒを３方向にアレイ状に、隙間なく配列することができる。この結果、一度に放射線検出ができる面積を拡大することができ、また放射線画像の解像度を改善することができる。

さらに、基板２２上に、従来のような電極パッドを設ける必要がないため、放射線検出素子２１ごとに一本一本ワイヤーを接続するという従来工程を省くことができる。従って、装置の製造効率を向上することができる。

さらに、導電性シート２４を低弾性率の導電性接着剤を用いて放射線検出素子の第１の電極面２３に接続するため、接着剤による応力により導電性シート２４が変形したり、破損したりすることを防止できる。

また、この導電性シート２４と第１の電極面２３との接触面積が大きくなるため、各放射線検出素子２１に対し高電圧を均一に印加することができ、電荷収集特性が向上する。

導電性シート２４は第１の電極面２３の略全体を覆うため、外部から受ける機械的な衝撃による第１の電極面２３の破壊や、化学的な変質などにもとづく放射線検出素子２１の故障を、未然に回避することができる。

図２から図５は、前記導電性シート２４の変形例を示す放射線検出器Ｒの平面図である。まず、図２は、導電性シート２４の一側部（図上で左側部）に貫通孔としての２本のスリット２６を入れたものであり、図３は、導電性シート２４の対向側（図上で左右両側部）に各１本のスリット２７を入れたものである。

また、図４は、導電性シート２４の内部領域に４個のスリット２８を入れたものであり、図５は、導電性シート２４の内部領域に貫通孔としての丸孔２９を入れたものである。

これらのスリット２６からスリット２８および丸孔２９に代えて、単に切込みを入れてもよい。

前記スリット２６からスリット２８および丸孔２９は、放射線検出素子２１の領域でなく、これらの放射線検出素子２１が隣接する部位に相当する部位に配置されている。これにより、放射線検出素子２１ごとに、導電性シート２４に加わる応力を、分断することができる。

このように、導電性シート２４にスリット２６からスリット２８や丸孔２９を設けることにより、接着剤による応力、外部からの機械的応力、或いは熱的な応力を受けることによって、導電性シート２４が撓んだり破損したりすることを未然に防止することができる。

図６は、本発明の放射線画像検出装置を示す側面図である。この放射線画像検出装置Ｓは、複数個（ここでは、４個）の放射線画像検出モジュールＭを基板３２上に設置したものからなる。

これらのうち放射線画像検出モジュールＭは、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの化合物半導体である前記同様の放射線検出素子（図１の、放射線検出素子２１に相当)３１と、放射線検出信号の処理のための集積回路素子３３とを電気的に接続したものからなる。

前記放射線検出素子３１は、上面に第１の電極面（図１の、第１の電極面２３に相当)としての上面電極を、下面に第２の電極面としての下面電極を、それぞれ有する。

これらのうち、第２の電極面は、後述のように、ストリップ状電極やピクセル状電極として複数個に分割されている。このため、ストリップ状電極単位またはピクセル状電極単位にて、放射線検出素子３１が検出した放射線検出信号を出力するように機能する。

また、集積回路素子３３は、ストリップ状電極やピクセル状電極を介して送出される放射線検出信号にもとづき、それぞれ放射線数(放射線量）を演算（カウント）したり、必要に応じ放射線画像の形成に必要な信号の処理を行ったりする。

この集積回路素子３３の上面には、前記放射線検出信号をストリップ状の電極単位、またはピクセル状の電極単位にて入力するための複数の電極パッドが設けられている。

そして、放射線検出素子３１側の前記ストリップ状電極またはピクセル状電極と集積回路素子３３側の電極パッドとの対応するものどうしが、バンプ３４により電気的、機械的に接続されている。

前記基板３２には、集積回路素子３３に設けられた出力電極パッドに対応する入力電極パッドが設けられ、これらの対応するものどうしがバンプ３５により電気的、機械的に接続されている。また、この基板３２は、集積回路素子３３の出力信号を画像形成処理用などの後段信号処理回路(図示しない）へ出力するように機能する。

一方、前記放射線検出素子３１の上面電極には、低弾性率の導電性接着剤３６を介し一枚の導電性シート３７が接着されている。

導電性接着剤３６が低弾性率であることによって、導電性接着剤３６が発生する応力の、導電性シート３７や第１の電極面に対する影響を抑制しつつ、各放射線検出素子３１との接触面積を増加することができる。また、これらの放射線検出素子３１に対し均一に高電圧を供給し、かつ電荷収集特性を向上することができる。

導電性シート３７は、一端面が放射線画像検出モジュールＭからはみ出ており、この一端部が、基板３２上に設置した高電圧印加用の接続端子（図２から図５の接続端子２５に対応）３８に対し、導電性接着剤３９を介して電気的に接続されている。この導電性シート３７は、図１に示す導電性シート２４に相当する。

このような構成の放射線画像検出装置Ｓにおいては、一枚の導電性シート３７により複数の放射線検出素子３１のすべてに対し、基板３２側から高電圧を印加することができる。このため、従来のように、放射線検出素子３１から複数の電極パッドへワイヤーを接続するという工程を省くことができる。

また、電極パッドの省略に伴って、放射線検出の不感領域（デッドスペース）を無くすることができる。

従って、複数の放射線画像検出モジュールＭによって得られる放射線検出画像の分解能を高めることができるとともに、装置の小形化を実現することができる。

図７は、図６に示す放射線画像検出モジュールＭを構成する放射線検出素子３１の、第２の電極面（下面電極）のパターン例である。

図７（a）は第２の電極面（下面電極）全体が単一の電極で形成されているものを示す。図７（ｂ）は下面電極４０と、この下面電極４０の周辺部分にガードリング電極４１を配置したものを示す。

図７（ｃ）、（ｄ）は下面電極４０と、この下面電極４０の周辺部分にガードリング電極４１を配置したもののさらに他のパターン例である。これらのうち、図７（ｃ）は、その下面電極４０を短冊状に分割してストリップ状電極４０ａに形成したものであり、図７（ｄ）は、その下面電極４０を格子状に分割してピクセル状電極４０ｂに形成したものである。

従って、このようにしてストリップ状やピクセル状に分割された単位で、その分割数および電極サイズに応じた解像度にて、放射線検出情報を放射線検出素子３１から取出すことができる。

図８は、この放射線画像検出装置Ｓを持つ放射線画像検出システムを示すブロック図である。

同図において、５０は撮影する対象物、５１は放射線源、５３は放射線源５１
で発生したX線やガンマ線などの放射線、５４は対象物５０を透過して減衰した透過放射線であり、本発明の放射線画像検出装置Ｓに入射する。

また、５２は放射線画像検出装置Ｓから伝えられた信号を処理し画像化、保存、表示する機能をもった画像処理表示装置である。

前記放射線画像検出装置Ｓでは、対象物５０の内部構成情報を含む透過放射線５４の電気信号への変換、アナログデジタル変換を経て、ピクセル位置情報（Ｘ軸、Ｙ軸情報）および濃淡情報（Ｚ軸情報）を前記のように求めて、これらの各情報（デジタル信号）を、画像処理表示装置５２へ送る。

この画像処理表示装置５２では、前記ピクセル位置情報および濃淡情報にもとづいて、すべてのピクセルに対して計測された放射線量を、単色の濃度差あるいは色相差として画像構成を行い、被測定対象物中の内部構成物の分布状態を画像化可能にする。

以上のように、本発明にかかる放射線検出器および放射線画像検出装置は、従来におけるような第１の電極面および電極パッドをワイヤー接続するという作業を省くことができるとともに、外部からの機械的な衝撃による第１の電極面の破壊や化学的変質を回避することができ、さらに、集積回路素子の熱を外部へ放熱することもできるという効果を有し、基板上に放射線検出素子を備える放射線検出器および放射線検出装置等に有用である。

本発明の実施形態による放射線検出器を概念的に示す平面図である。 本発明の実施形態による放射線検出器の他の応用例を示す平面図である。 本発明の実施形態による放射線検出器の他の応用例を示す平面図である。 本発明の実施形態による放射線検出器の他の応用例を示す平面図である。 本発明の実施形態による放射線検出器の他の応用例を示す平面図である。 本発明の実施形態による放射線画像検出装置を示す側面図である。 図６における放射線検出素子の第２の電極面の形成手順を示す工程図である。 本発明の放射線画像検出装置を含む放射線画像表示装置を示すブロック図である。 従来の放射線検出器を概念的に示す平面図である。

符号の説明

２１ 放射線検出素子
２２ 基板
２３ 上面電極（第１の電極面）
２４ 導電性シート
２５ 高電圧印加用の接続端子
２６、２７、２８ スリット(貫通孔）
２９ 丸孔（貫通孔）
３１ 放射線検出素子
３２ 基板
３３ 集積回路素子
３６ 低弾性の導電性接着剤
３７ 導電性シート
４０ 下面電極（第２の電極面）
Ｒ 放射線検出器
Ｓ 放射線画像検出装置
Ｍ 放射線画像検出モジュール

Claims (13)

1. 第１の電極面とこの第１の電極面の反対側に位置する第２の電極面とを有する放射線検出素子が基板上に搭載され、前記放射線検出素子の前記第１の電極面に導電性接着剤を介して導電性シートが接着され、この導電性シートを介して、前記第１の電極面が前記基板に電気的に接続されたことを特徴とする放射線検出器。
2. 複数の前記放射線検出素子が１次元または２次元のアレイ状に前記基板上に搭載され、前記導電性シートを介して、全ての前記放射線検出素子の第１の電極面が、前記基板に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記放射線検出素子が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記導電性シートの大きさが、前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出器。
5. 前記導電性シートの大きさが、アレイ状に配列された複数の前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
6. 前記導電性シートが、切込みまたは貫通孔を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の放射線検出器。
7. 前記放射線検出素子の前記第１の電極面と前記導電性シートとを接着する前記導電性接着剤が、低弾性の導電性接着剤であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線検出器。
8. 第１の電極面とこの第１の電極面の反対側に位置する第２の電極面とを有する放射線検出素子と、集積回路を有する集積回路素子とが、前記第２の電極面を介して電気的に接続されてなる放射線画像検出モジュールが基板に搭載され、この放射線画像検出モジュールにおける放射線検出素子の第１の電極面に導電性接着剤を介して導電性シートが接続され、この導電性シートを介して前記基板と放射線画像検出モジュールとが電気的に接続されたことを特徴とする放射線画像検出装置。
9. 複数の前記放射線画像検出モジュールが１次元または２次元のアレイ状に基板上に搭載され、前記導電性シートにより全ての前記放射線画像検出モジュールが前記基板に電気的に接続されたことを特徴とする請求項８に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記放射線検出素子が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記導電性シートの大きさが、前記放射線検出素子の大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする請求項８に記載の放射線画像検出装置。
12. 前記導電性シートの大きさが、アレイ状に配列された複数の前記放射線画像検出モジュールの大きさに比べ、同等もしくは小さいことを特徴とする請求項９に記載の放射線画像検出装置。
13. 前記放射線検出素子の前記第１の電極面と前記導電性シートとを接着する前記導電性接着剤が、低弾性の導電性接着剤であることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の放射線画像検出装置。

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