JP2008510130A - ソリッドステート検出器パッケージングの技術 - Google Patents

Abstract

放射線検出器パッケージは、放射線検知ソリッドステート素子（１０）を有している。放射線検知ソリッドステート素子（１０）は、放射線検知ソリッドステート素子（１０）の互いに反対側の主面に配された第１の電極（１２）と、画素ごとに分割された第２の電極（１４）と、を有している。電子回路基板（２０）は、放射線検知ソリッドステート素子に入射する放射線に応答する放射線検知ソリッドステート素子から電気信号を受け取る。遮光性シールド（４０，４０'）は、少なくとも放射線検知ソリッドステート素子を光から遮蔽するとともに、画素ごとに分割された電極（１４）と電子回路基板の接続パッド（２４）との間に存在する絶縁エラストマーおよび金属素子コネクタ（３０，３２）を圧縮する。

Description

以下の記載は、デジタル画像技術に関する。以下の記載により、放射線の透過又は放射性医薬品を使用した医療画像（単光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）装置、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）装置、透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置など）の放射線検出器に関する用途が分かり、以下に記載されている。以下の記載により、放射線検出の用途が全体的に分かり、放射線検出器を使用する方法およびシステム（例えば、電波天文学、空港の荷物のスクリーニング、平面Ｘ線画像装置撮影）での用途などが概して分かる。

単光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）では、放射性医薬品が、画像撮影される被検体に投与される。一つ以上の放射検出器（一般に、ガンマカメラと呼ばれている）を使用して、放射性崩壊イベントによって生じる放射線放出を通じて放射性医薬品を検出する。典型的には、各ガンマカメラは、放射検出器アレイと、この放射検出器アレイの前に配されたハニカムコリメータと、を有している。ハニカムコリメータは、検出された放射線が投影データを有するように、直線の視界又は小さい角度の円錐状の視界を規定する。ガンマカメラが視界の角度範囲に渡って（例えば、１８０°の角度範囲、又は３６０°の角度範囲に渡って）移動する場合、結果として生じる投影データは、フィルタ補正逆投影法又は別の画像診断技術を使用して、画像撮影される被検体の中の放射性医薬品の分布画像に再構成される。利点としては、放射性医薬品を、選択した組織（例えば、肝臓）に集中させることができ、この選択された組織を優先した画像撮影が行われる。

陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）では、放射性医薬品は画像撮影される被検体に投与される。被検体の中では、放射性医薬品の放射性崩壊イベントにより陽電子が生成される。各陽電子は電子と相互作用し、反対方向のガンマ線を放出する陽電子−電子消滅イベントが生じる。一致検出回路を使用して、画像撮影される被検体の周囲の放射検出器のリングアレイは、同時に反対方向に放射されるガンマ線イベント（陽電子−電子消滅に対応する）を検出する。２つの同時検出を接続するＬＯＲは、陽電子−電子消滅イベントの位置を含んでいる。斯かるＬＯＲは投影データに類似しており、斯かるＬＯＲを再構成して二次元画像又は三次元画像を生成することができる。

平面Ｘ線画像診断では、放射線源が、画像撮影される被検体に照射を行い、画像撮影される被検体に対して互いに反対側に配された放射線検出器アレイが、照射された放射線を検出する。画像撮影される被検体の組織によって放射線が減衰するので、検出された放射線によって、画像撮影される被検体の骨又は放射線を吸収する他の硬質構造が、二次元平面的に提示される。斯かる透過に基づいた画像撮影は、画像撮影される被検体の周囲をＸ線管又は他の放射線源が回転して広範囲に渡る角度範囲（例えば、１８０°又は３６０°の角度範囲）の透過画像又は投影データを提供する透過型ＣＴ画像診断により改善される。フィルタ補正逆投影法又は別の再構成技術を使用して、この放射線投影データは、二次元又は三次元の画像表示に再構成される。

これらの技術や、放射線を利用した他の医療画像診断技術の全ての技術は、小型且つ頑丈な放射線検出器パッケージを必要とすることで共通している。斯かる放射線検出器パッケージは、電波天文学や空港での荷物のＸ線チェックなどの他の分野にも使用される。従来より、ＳＰＥＣＴおよびＰＥＴの放射線検出器パッケージは、典型的には、シンチレータ結晶に光学的に結合された光電子増倍管を有している。シンチレータ結晶が放射線粒子を吸収すると、光電子増倍管によって測定される光のシンチレーションが生成される。斯かるシンチレータ／光電子増倍管の放射線検出器は複雑であり、製造コストが高く、壊れやすい。

別の方法では、電気バイアス型ソリッドステート放射線検出器が使用されている。ＣＺＴ（cadmium zinc telluride）などの材料の放射線検知ソリッドステートフィルム又はブロックは、このフィルム又はブロックに対して互いに反対側に配されるカソードとアノードとによってバイアスされ、材料の中に電界が生成する。ソリッドステート材料が放射線粒子を吸収すると、電子と正孔のプラズマが生成され、電界が分離する。正孔がカソードへと進み、一方、電子はアノードへと進むので、検出器電流が生成される。アノード又はカソードは、放射線検出器の表面における放射線吸収イベントの位置を空間的に決定することができるように、典型的には画素ごとに分割されている。画素ごとに分割された電極の画素に対応する電極パッドのアレイを有するプリント回路基板は、電極画素と電極パッドが位置合わせされ互いに接触するように、放射線検知ソリッドステート材料に固定される。電気パッドの下に配される電子部品は、検出器信号を受け取って処理する。

既存のソリッドステート放射線検出器パッケージは、或るデメリットがある。既存のソリッドステート放射線検出器パッケージは、典型的には、放射線検知ソリッドステート材料とプリント回路基板との間に、物理的に直に接続する部分がある。この構造は、機械的なストレス又は機械的な衝撃や、ソリッドステート材料の熱膨張とプリント回路基板の熱膨張とが異なることにより生じる熱ストレスによって、信頼性の問題が生じ得る。さらに、ソリッドステート材料は実質的には熱から隔離されており、一部の設計には熱除去経路の熱抵抗を増加させる電子回路の複数の層が含まれているので、既存のソリッドステート放射線検出器パッケージは、一般的には、放熱の観点から問題がある。望ましくない熱残留が生じることに加えて、典型的な既存のソリッドステート放射線検出器パッケージの放射線検知ソリッドステート材料は熱から比較的隔離されているという特性によって、ソリッドステート材料を均一に冷却することが困難となり、放射線検出器領域に渡って一定の暗電流が生成する。

以下で、上記の欠点やその他の問題を克服する改良された装置および方法を考察する。

第１の態様によれば、放射線検知ソリッドステート素子を有する放射線検出器パッケージが開示されている。上記放射線検知ソリッドステート素子の第１の主面には第１の電極が配されている。上記放射線検知ソリッドステート素子の、上記第１の主面とは反対側の第２の主面には、画素ごとに分割された第２の電極が配されている。電子回路基板は、上記放射線検知ソリッドステート素子に入射する放射線に応答する上記放射線検知ソリッドステート素子から電気信号を受け取る。少なくとも上記放射線検知ソリッドステート素子を光から遮蔽するとともに、上記放射線検知ソリッドステート素子と上記電子回路基板とを、予め定められた電気的な相互接続関係に基づいて、圧縮されるように保持する遮光性シールドが備えられている。
を有する放射線検出器パッケージ。

第２の態様によれば、放射線検出器パッケージを作成する方法が開示されている。第１の主面に第１の電極を有するとともに、上記第１の主面とは反対側の第２の主面に画素ごとに分割された第２の電極を有する放射線検知ソリッドステート素子と、上記画素ごとに分割された第２の電極に対向する電気的接続パッドのアレイを有する電子回路基板と、上記導電膜とが、上記画素ごとに分割された第２の電極と上記電気的接続パッドとの間に上記導電膜が位置するように重ねられる。放射線を受け取る素子を光から遮蔽する遮光性シールドによって、上記導電膜は、上記画素ごとに分割された第２の電極と上記電気的接続パッドとに電気的且つ機械的に接続されるように、圧縮される。

一つの利点は、部品の位置合わせに対して緩やかな許容誤差を適用して、放射線検出器を簡単にパッケージングできることである。

別の利点は、機械的ストレス、機械的な衝撃、熱ストレス、および冷却ストレスに対する耐性が改善されることである。

別の利点は、放射線検出器の放熱性が改善されることである。

更に別の利点は、放射線検出器を積極的に冷却する場合の熱的な均一性が改善されることである。

別の利点は、任意のサイズの放射線検出器アレイを構成するために、検出器の裏側に電気接続部を備えることである。

多くの付加的な利点は、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかとなる。
本発明は、様々な部品の形態を取ることができ、部品の様々な配列の形態と取ることができる。また、本発明は、様々な処理動作の形態を取ることができ、処理動作の様々な順序を取ることができる。図面は、好ましい実施例を示すだけのものであり、本発明を限定するものと解釈すべきものではない。

図１〜図５を参照すると、放射線検出器パッケージ８は、放射線検知ソリッドステート素子１０を有している。この素子１０は、図示されている実施例では、カドミウム亜鉛テルライド（ＣＺＴ）ブロックである。ソリッドステート素子として、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）又はヨウ化水銀（ＨｇＩ）などの他の放射線検知材料も使用することができる。カソード１２は、放射線検知ソリッドステート素子１０の放射線受取り用の主面に配されている。画素ごとに分割されたアノード１４は、第２の主面（即ち、放射線検知ソリッドステート素子１０の、放射線受取り用の主面の裏側）に配されている。動作中には、カソード１２に、画素ごとに分割されたアノード１４に対して負のバイアスが印加される。放射線検知ソリッドステート素子１０が放射線粒子を吸収した場合、電子−正孔対プラズマが生成される。電子および正孔は、それぞれアノード１４およびカソード１２に移動し、放射線粒子を示す検出器電流が生成される。アノード１４を画素ごとに分割することによって、どのアノード画素（１個又は複数）が検出器電流を流すかに基づいて、放射線粒子の吸収イベントの場所を、検出器の表面上において、空間的に突き止めることができる。吸収イベントの場所を空間的に突き止めるために、図示された連続的に広がるカソード１２と画素ごとに分割されたアノード１４との代わりに、ソリッドステート素子の向きとバイアス方向とを適切に変更して、連続的に広がるアノードと画素ごとに分割されたカソードとを使用することができる。

電子回路基板２０は検出器信号を受け取る。電子回路基板２０はプリント回路基板２２を有している。プリント回路基板２２は、ソリッドステート素子１０に対向する第１の主面に配された電気接触パッド２４のアレイと、第１の主面とは反対側の第２の主面（ソリッドステート素子１０から離れた側）に配された一つ以上の集積回路部品２６又は他の電子部品と、を有している。１つ以上の集積回路部品２６は、プリント回路基板２２のプリント回路によって、電気パッド２４のアレイに接続されている。一部の実施例では、集積回路部品２６は、検出器信号を予め増幅する一つ以上のエーシック（ＡＳＩＣ）、信号をデジタル化する一つ以上のＡＳＩＣ、又は他の信号処理を実行する一つ以上のＡＳＩＣを有している。他の実施例では、集積回路部品２６は、一つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はデジタル化された検出器信号を処理する他のプログラマブルデジタル部品を有している。ディスクリート抵抗又はディスクリートトランジスタなどのディスクリート回路部品を、プリント回路基板２２の第２の主面に配することもできる。

電気パッド２４のアレイの構成要素は、画素ごとに分割されたアノード１４の画素に対応している。画素ごとに分割されたアノード１４の画素を、加熱、冷却、ガントリの回転などにより生じる機械的な歪みに耐性を有するような安定したやり方で、電気パッド２４のアレイの対応する構成要素に電気的に接続するために、画素ごとに分割されたアノード１４と電子回路基板２０の電気パッド２４のアレイとの間に、少なくとも一つの導電弾性膜３０、３２又は他の圧縮可能なコネクタが配されている。

一部の実施例では、コネクタは、導電性ファイバ型の圧縮可能な又は弾性のある膜３０である。この膜３０は、変形可能な膜に分散している複数の金属ファイバ又は複数の他の導電性ファイバを有している。これらの導電性ファイバは、一般的に、弾性膜の面を横切るように（即ち、図４の向く方向に対して垂直に）配されている。通導性ファイバは、圧縮に対して柔軟性を有するように十分に薄いが、導電性ファイバにバイアスを加えても回路基板上のパッドとアノードとの接触が維持されるように十分な堅さがある。圧縮可能な絶縁材料は、隣接するファイバーどうしが電気的に接続されないように十分に厚い。

他の実施例では、弾性膜は、縞模様のある複数のゴム系コネクタ片３２である。各片３２は、直線状に交互に並ぶ導電部と絶縁部とを有している。斯かる縞模様のゴム系コネクタ片３２は図３に示されている。図３では、画素ごとに分割されたアノード１４を見せるために、縞模様のゴム系コネクタ片３２が５本だけ示されている。しかし、一般的には、画素ごとに分割されたアノード１４の全ての画素を電気パッド２４のアレイのうちの対応する電気パッドに接続させるのに十分な数の縞模様のゴム系コネクタ片３２が存在している。

ファイバ型導電弾性膜３０で使用される導電ファイバは、そのファイバ径およびファイバどうしの間隔が、画素ごとに分割されたアノード１４の画素の大きさおよび画素どうしの間隔よりも実質的に小さいものとすべきである。また、導電ファイバどうしは、一般的には、互いに絶縁されるべきである。このように、ファイバ型導電弾性膜３０は、膜３０を横切る方向に電流が流れるが、膜３０に沿う方向に電流は流れない。したがって、画素ごとに分割されたアノード１４の１つの画素に発生する検出器電流は、電流が横方向に流れることによるクロストークを生じさせることなく、電気パッド２４のアレイのうちの対応する電気パッドに伝送される。

同様に、縞模様のゴム系コネクタ３２は、コネクタ３２とコネクタ３２との間での導通を防止するために、互いに間隔を置いて配されなければならない。必要に応じて、縞模様のゴム系コネクタ３２は、隣接する縞模様のゴム系コネクタ３２の間での電気的なクロストークを防止するために、絶縁性側壁を有することができる。画素ごとに分割されたアノード１４の隣接する画素と画素との間の、縞模様のゴム系コネクタ３２に沿う方向のクロストークを防止するために、交互に並ぶ通導部分と絶縁部分とのピッチ又は周期は、画素ごとに分割されたアノード１４の画素の大きさおよび画素どうしの間隔よりも小さくなければならない。幾つかの実施例では、縞模様のゴム系コネクタ３２の幅は、画素と画素が短絡することを防止するために、画素の大きさよりもかなり小さい。他の実施例では、画素ごとに分割されたアノード１４の画素の各行に対して一つの縞模様のゴム系コネクタ３２が設けられており、各縞模様のゴム系コネクタ３２の幅が、アノード画素の一つの行の幅に合っている。

図示された通導弾性膜３０および３２は、一例である。当業者は、導電弾性膜に沿う方向には大きなラテラル導電性を持たずに導電弾性膜を横切る方向に十分な導電性を有する同様の導電弾性膜を容易に構成することができる。実際には、斯かる異方性導電特性を有している任意の通導弾性膜を使用して、画素ごとに分割されたアノード１４と電気パッド２４のアレイとを、機械的又は熱的に安定した方法で接続することができる。さらに、導電部分は、一般的には、熱伝導性があり、絶縁部分は、断熱性又は熱伝導性があり、ソリッドステート素子１０と電子回路基板２０との間の熱伝達を制御することができる。

少なくとも１つの導電弾性膜３０、３２を使用すると、多くの利点が得られる。エラストマーは弾性クッションがあり機械的ストレス又は熱ストレスを吸収する。導電弾性膜３０、３２は、画素ごとに分割されたアノード１４の画素を電気パッド２４のアレイの電気パッドに位置合わせするときに必要な寸法公差も少なくする。

この機械的に有利な特性に加えて、一つ以上の弾性膜３０、３２が熱伝導性を有している場合には、一つ以上の弾性膜３０、３２は、放射線検知ソリッドステート素子１０と電子回路基板２０との間の熱的接続部の面積を大きくすることができ、これは放射線検出器の有効領域にまで広がる。熱的接続部の面積が大きいと、検出器領域に渡って、熱を放熱し又は冷却を有効に行うための熱均一性が向上する。しかし、幾つかの実施例では、断熱弾性膜を使用することが考えられる。例えば、一つ以上の集積回路部品２６が大量の熱を発生する場合、断熱弾性膜を使用して、放射線検知ソリッドステート素子１０を電子回路基板２０から熱的に隔離することが有利である。

遮光性シールド４０は、検出されるであろう放射線よりもエネルギーがかなり低い光又は他の電磁放射線から、放射線検知ソリッドステート素子１０を遮蔽する。このように遮蔽することにより、放射線検知ソリッドステート素子１０の暗電流が小さくなる。図示された遮光性シールド４０は、放射線検知ソリッドステート素子１０の受光主面（つまり、カソード１２が配されている面）の上に配された主前面部と、主前面部の端縁から、ソリッドステート素子１０と電子回路基板２０との側壁に渡って延在する複数の側壁と、を有している。遮光性シールド４０の側壁は熱伝導性プレート４４に接続されている。この熱伝導性プレート４４は、電子回路基板２０の、放射線検知ソリッドステート素子１０から離れた側の第２の主面に配されている。熱伝導性プレート４４は、放射線検出器パッケージ８の裏側に配されている。図示された実施例では、遮光性シールド４０は、熱伝導性プレート４４の溝５０、５２（図４に想像線で示されている）と噛み合う縁４６、４８（図５に表示されている）を有している。他の結合構造を使用することもできる。遮光性シールド４０および熱伝導性プレート４４は、協働して、放射線検知ソリッドステート素子１０と電子回路基板２０と導電弾性膜３０，３２とを収容する筐体を定めている。

放射線検知ソリッドステート素子１０、電子回路基板２０、および導電弾性膜３０および３２は、互いに接続された遮光性シールド４０と熱伝導性プレート４４との間に、圧縮させて保持される。この圧縮によって、熱伝導性プレート４４と一つ以上の集積回路部品２６との間の熱接触が容易になり、導電弾性膜３０，３２を介した電気パッド２４のアレイと画素ごとに分割されたアノード１４との間の電気的接触も容易になる。カソード１２と遮光性シールド４０との間の電気的絶縁性を確保するために、カソード１２と遮光性シールド４０との間には、絶縁シート又は絶縁膜５６が配されている。

遮光性シールド４０と熱伝導性プレート４４とによって圧縮されることにより、放射線検知ソリッドステート素子１０と電子回路基板２０とが保持される。放射線検知ソリッドステート素子１０の画素ごとに分割されたアノード１４と電子回路基板２０の電気パッド２４のアレイを位置合わせするために、複数の位置合わせピン６４、６６が、電子回路基板２０の位置合わせ孔７０、７２（図４に、想像線で示されている）と、放射線検知ソリッドステート１０の対応する位置合わせ孔７４、７６（図３に示されており、図４には想像線で示されている）と、を貫通する。必要に応じて、放熱素子８０が、熱伝導性プレート４４に接触するようにして、放射線検出器パッケージ８の裏側に配される。例えば、放熱素子８０は、ペルティエ基板又はペルティエ素子とすることができる。

幾つかの実施例では、放射線検出器パッケージ８は、ペルティエ基板８０や、流れる冷却水又は浸水などによって、積極的に冷却される。パッケージ８が露点より低い温度に冷却されると、通常は、パッケージ８内で水が凝結し、これは、パッケージ８の内部から水蒸気を除去するのに有利である。この利点を実現するために、必要に応じて、遮光性シールド４０と熱伝導性プレート４４との間の接続は、気密シールで行われ、例えば、シールド４０の縁４６、４８とプレート４４のスロット５０、５２との接続部にエポキシ又は他のシール材を塗布することによって、実現される。乾燥窒素又は他の低湿性環境で放射線検出器パッケージ８を製作し、筐体を低湿性環境で気密的に封止することによって、パッケージ８内の水の凝結が少なくなり又は回避される。あるいは、シールド４０とプレート４４を一緒に気密的に封止するまでは、放射線検出器パッケージ８を、水分を含む空気中で製作し、その後に、シールド４０又はプレート４４の適切な開口（図示せず）から（又は、気密的に封止している間にシールド４０とプレート４４との間に意図的に残された隙間から）筐体に乾燥窒素又は別の不活性ガスを充填し、最後に、エポキシなどにより充填開口を気密的に封止することができる。

放射線検出器パッケージ８は、大面積の領域放射検出器アレイを規定するために他の検出器パッケージと突合せ可能な側面を有している。一つ以上の裏側電気コネクタ８４、８６は、電子回路基板２０の、一つ以上の集積回路部品２６と同じ側に配されている。裏側電気コネクタ８４、８６は、熱伝導性プレート４４の開口９０、９２（図４に想像線で示されている）を貫通し、外部と電気的に接続することができる。電気コネクタ８４、８６を放射線検出器パッケージ８の裏側に配することによって、パッケージ８の側面の邪魔にならず、パッケージ８の側面を同様の別の放射線検出器パッケージ８の側面に隣接させることができる。これによって、複数の放射線検出器パッケージ８を並べて大面積の放射線検出器アレイを形成することが可能になる。

図６を参照すると、別の放射線検出器パッケージ８'が、放射線検知ソリッドステート素子１０を有している。パッケージ８のように、この素子１０には、カソード１２と、画素ごとに分割されたアノード１４が設けられている。このアノード１４は、導電弾性膜３０、３２を介して、電気回路基板２０の電気パッド２４のアレイに電気的に結合されている。しかし、放射線検出器パッケージ８'は、熱伝導性プレート４４が省略されている。パッケージ８の遮光性シールド４０と同様の遮光性シールド４０'は、熱伝導性プレートではなく、回路基板２２と同様の回路基板２２'に結合されている。この回路基板２２'は、必要に応じて、遮光性シールド４０'の縁を受け入れる溝（図示せず）を含むように修正される。熱伝導性プレート４４が省略されているので、放射線検出器パッケージ８'には、短い裏側電気コネクタ８４'および８６'を使用することができる。

放射線検出器８、８'又はこの等価物は、放射線を検出する必要がある任意の用途にかなり使用することができる。例えば、放射線検出器８、８'又はこの等価物は、透過型ＣＴ画像装置、単光子放出ＣＴ（ＳＰＥＣＴ）画像装置、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）画像装置、平面Ｘ線システム、電波望遠鏡、空港の荷物のスクリーニングシステム、などにおいて、放射線検出器の役割をすることができる。

図７を参照すると、透過型ＣＴ画像スキャナ１１０は、Ｘ線管１１２と、並べられた放射線検出器パッケージ８により構成される二次元放射線検出器アレイと、を有している。このＸ線管１１２と二次元放射線検出器アレイは、回転ガントリ１１６の、撮影領域１２０に対して互いに反対側に搭載されている（図７では、説明の目的で、Ｘ線管１１２、放射線検出器パッケージ８、および回転ガントリ１１６を見せているが、典型的には、これらの構成要素は固定ガントリ筐体内に収容されている）。画像撮影される被検体（図示せず）は、患者支持台１２２に寝かされ、ＣＴ撮影をするために撮影領域１２０に移動する。スキャナ１１０の複数の隣接する放射線検出器パッケージ８は、並べられており、Ｘ線管１１２が生成するｘ線の扇形ビーム、くさび形ビーム、又は円錐形ビームに実質的に適合する曲率を有する円弧型検出器を規定している。

図８を参照すると、単光子放出ＣＴ（ＳＰＥＣＴ）スキャナ１３０は、複数のガンマ検出器ヘッド１３２、１３４を有している。この複数のガンマ検出器ヘッド１３２、１３４は、ロボットガントリアーム１３６に取り付けられており、撮影領域１４０を観察する。各ガンマカメラ１３２、１３４は、放射線検出器パッケージ８のアレイを有している。典型的には、ハニカム型、平行孔型、スラット型、ピンホール型、拡散型、又は集束型のコリメータ（図示せず）が放射線検出器パッケージ８の前部に配され、直線状の視線、小さい角度の円錐形状の視線、又は各画素に適した視野を規定する。画像撮影される被検体（図示せず）は、患者支持台１４２に寝かされ、ＣＴ撮影をするために撮影領域１４０に移動する。放射性医薬品の放射線放出量は、画像撮影される被検体に損傷を与えないように、一般的には低い。したがって、ガンマカメラ１３２、１３４は、回転ガントリに搭載されるよりもロボットガントリアーム１３６、１３８に搭載されることが有利である。アーム１３６、１３８は画像撮影される被検体の外形に沿うようにカメラ１３２、１３４を移動させて、カメラと被検体との距離を最小にし、したがって、検出される放射線強度は最大になる。

図７のＣＴスキャナ１１０はｘ線管１１２を有している。このｘ線管１１２は、典型的には、低エネルギーであるがエネルギー束が比較的大きいｘ線を生成する。したがって、ＣＴスキャナ１１０の放射線検出器パッケージ８は、比較的薄い放射線検知ソリッドステート素子１０（例えば、２ｍｍの厚さのＣＺＴフィルム又はブロック）を適宜に使用している。Ｘ線管１１２によって生成される放射線のレベルが高いので、放射線検出器パッケージ８のプリント回路基板２２に放射線吸収型high−Ｚ材料を含む接地面（図示せず）を備えて、その下に存在している一つ以上の集積回路２６の放射線吸収量を低減することが考えられる。

対照的に、図８のＳＰＥＣＴスキャナ１３０のガンマカメラ１３２、１３４は、画像撮影される被検体に投与される放射性医薬品の濃度が比較的低いので、一般的には、高エネルギーであるがエネルギー束が比較的小さい放射線を受け取る。したがって、ＳＰＥＣＴスキャナ１３０の放射線検出器パッケージ８は、放射線のエネルギーが高いので、典型的には、比較的厚い放射線検知ソリッドステート素子１０を使用する（例えば、５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さのＣＺＴフィルム又はブロック）。より一般的には、放射線検知ソリッドステート素子１０の厚さは、材料の放射線阻止効率、粒子のエネルギー（例えば、ＫｅＶ）、および同様の考慮事項に基づいて選択される。

２台の医療画像スキャナ１１０、１３０の例が示されているが、放射線検出器８、８'が、放射線を使用する他の医療画像装置（例えば、陽電子射出断層撮影（ＰＥＴ）スキャナ、平面Ｘ線画像装置など）に容易に使用されることは明らかである。さらに、放射線検出器８、８'は、電波天文学および空港での荷物チェックなどの他の用途でも、容易に使用される。

本発明は、好ましい実施例を基準にして記載されている。明らかに、詳細な説明を読み、詳細な説明を理解することにより、修正例および変形例が見出される。斯かる修正例および変形例が、添付された特許請求の範囲又は特許請求の範囲と等価の範囲に含まれる限り、本発明には、斯かる修正例および変形例の全てが含まれと解釈されるべきである。

ソリッドステート放射線検出器パッケージの斜視図を示す。 図１の放射線検出器パッケージの内部部品が見えるように遮光性シールドの一方の側面が取り除かれた図１のパッケージの側面図である。 図１の放射線検出器パッケージの放射線検知ソリッドステート素子を、画素ごとに分割されたアノードとともに示す斜視図である。 遮光性シールドが取り除かれた図１の放射線検出器パッケージの分解側面図である。 シーリングリップを有する遮光性シールドの側断面図を示す。 第２の放射線検出器パッケージの内部部品が見えるように遮光性シールドの一方の側面が取り除かれた第２の放射線検出器パッケージの側面図である。 図１の放射線検出器アレイを複数個隣接させて構成された円弧状の放射検出器アレイを使用した透過型ＣＴスキャナを示す図である。 図１の放射線検出器アレイを複数個隣接させて構成された放射検出器アレイを使用した２つのヘッドを有する単光子放出ＣＴ（ＳＰＥＣＴ）を示す図である。

Claims (20)

1. 放射線検知ソリッドステート素子、
   前記放射線検知ソリッドステート素子の第１の主面に配された第１の電極、
   前記放射線検知ソリッドステート素子の、前記第１の主面とは反対側の第２の主面に配され、画素ごとに分割された第２の電極、
   前記放射線検知ソリッドステート素子に入射する放射線に応答する前記放射線検知ソリッドステート素子から電気信号を受け取る電子回路基板、および
   少なくとも前記放射線検知ソリッドステート素子を光から遮蔽するとともに、前記放射線検知ソリッドステート素子と前記電子回路基板とを、予め定められた電気的な相互接続関係に基づいて、圧縮されるように保持する遮光性シールド、
   を有する放射線検出器パッケージ。
2. 前記画素ごとに分割された第２の電極と前記電子回路基板との間に配され、前記画素ごとに分割された第２の電極の画素と前記電子回路基板の対応する電気パッドとの間に電気的接続を与える少なくとも一つの導電膜、を更に有する請求項１に記載の放射線検出器パッケージ。
3. 前記電子回路基板の素子と熱伝導を行う熱伝導性プレートを更に有し、
   前記遮光性シールドと前記熱伝導性プレートは接続されており、
   前記放射線検知ソリッドステート素子、前記電子回路基板、および前記少なくとも一つの導電膜は、圧縮されるようにして、互いに接続された前記熱伝導性プレートと前記遮光性シールドとの間に保持される、請求項２に記載の放射線検出器パッケージ。
4. 前記遮光性シールドと前記熱伝導性プレートとの間の接続によって、前記放射線検知ソリッドステート素子と、前記電子回路基板と、導電弾性膜とが、前記遮光性シールドと前記熱伝導性プレートとによって規定される筐体の内部に気密的に封止され、
   前記筐体は、更に、前記筐体の内部に乾燥窒素を有している、請求項３に記載の放射線検出器パッケージ。
5. 前記遮光性シールドと前記電子回路基板とが接続され、
   前記放射線検知ソリッドステート素子と導電弾性膜は、圧縮されるようにして、互いに接続された前記遮光性シールドと前記電子回路基板との間に保持される、請求項２に記載の放射線検出器パッケージ。
6. 前記遮光性シールドは、
   前記放射線検知ソリッドステート素子の上に配された主前面部、および
   前記主前面部の端縁から前記放射線検知ソリッドステートの側壁と前記電子回路基板の側壁とに渡って延在する複数の側壁、
   を有し、
   前記複数の側壁は、
   （i）前記電子回路基板、および
   （ii）前記電子回路基板の、前記放射線検知ソリッドステート素子から離れた側に配された熱伝導性プレート、
   のうちの一方に接続されている、請求項２に記載の放射線検出パッケージ。
7. 前記遮光性シールドと前記第１の電極との間に配された絶縁層を更に有する、請求項６に記載の放射線検出器パッケージ。
8. 前記少なくとも一つの導電膜は絶縁弾性膜を有し、
   前記絶縁弾性膜の中には、間隔を置いて配された柔軟性のある導電素子が分散されており、
   前記導電素子は、前記絶縁弾性膜の面を横切るように配されている、請求項２に記載の放射線検出器パッケージ。
9. 前記導電素子はファイバである、請求項８に記載の放射線検出器パッケージ。
10. 前記電子回路基板は、プリント回路基板を有しており、
    前記電子回路基板の電気パッドは、前記プリント回路基板の第１の主面に配されており、
    前記電子回路基板は、前記プリント回路基板の前記第１の主面とは反対側の第２の主面に配された一つ以上の集積回路部品を有しており、
    前記一つ以上の集積回路部品は、前記プリント回路基板のプリント回路によって、前記第１の主面に配された前記電気パッドに電気的に接続されている、請求項２に記載の放射線検出器パッケージ。
11. 前記電子回路基板は、前記プリント回路基板の前記第２の主面に配された一つ以上の電気コネクタを更に有し、
    前記放射線検出器パッケージが、放射線検出用の第１のパッケージ主面部と、前記第１のパッケージ主面部とは反対側に存在し前記一つ以上の電気コネクタを有する第２のパッケージ主面部と、前記第１のパッケージ主面部と前記第２のパッケージ主面部との間に延在する複数のパッケージ側壁と、を有し、
    前記複数のパッケージ側壁は、複数の放射線検出器パッケージを並べて放射線検出器アレイを構成できるように、他の放射線検出器パッケージの側壁と突合せ可能である、請求項１０に記載の放射線検出器パッケージ。
12. 前記集積回路部品に隣接する熱伝導性プレートを更に有し、
    前記遮光性シールドは、前記画素ごとに分割された第２の電極と前記電気パッドとの間で導電膜を圧縮するようにつかみ前記熱伝導性プレートの周囲で変形している、請求項１０に記載の放射線検出器パッケージ。
13. 前記放射線検知ソリッドステート素子はＣＺＴ結晶である、請求項１に記載の放射線検出器パッケージ。
14. 撮影領域を規定するガントリ、および
    請求項１に記載の放射線検出器パッケージのアレイ、
    を有する医療画像装置であって、
    一つ以上の前記放射線検出器は、前記撮影領域に対向するガントリに備えられ、前記撮影領域から放射線を受け取る、医療画像装置。
15. 前記医療画像装置は、
    （i）単光子放射断層撮影装置、
    （ii）陽電子射出断層撮影装置、および
    （iii）透過型コンピュータ断層撮影装置、
    からなるグループから選択される、請求項１４に記載の医療画像装置。
16. （i）第１の主面に第１の電極を有するとともに、前記第１の主面とは反対側の第２の主面に画素ごとに分割された第２の電極を有する放射線検知ソリッドステート素子、
    （ii）前記画素ごとに分割された第２の電極に対向する電気的接続パッドのアレイを有する電子回路基板、および
    （iii）前記画素ごとに分割された第２の電極と前記電気的接続パッドとの間に存在する導電膜
    を重ねるステップと、
    放射線を受け取る素子を光から遮蔽する遮光性シールドによって、前記導電膜が、前記画素ごとに分割された第２の電極と前記電気的接続パッドとに電気的且つ機械的に接続されるように、前記導電膜を圧縮するステップと、
    を有する、放射線検出器パッケージを作成する方法。
17. 前記電子回路基板の、前記放射線検知ソリッドステート素子とは反対側に、冷却プレートを重ねるステップを更に有し、
    前記導電膜を圧縮するステップは、前記冷却プレートの周囲で前記遮光性シールドを曲げるステップを有する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記遮光性シールドは前記冷却プレートに気密的に封止されるものであり、
    前記方法は、前記導電膜を圧縮するステップの前に、前記放射線検出器パッケージを乾燥気体で充填するステップを更に有する、請求項１７に記載の方法。
19. 請求項１６に記載の方法により作成された放射線検出器パッケージ。
20. 請求項１９に記載の放射線検出器パッケージを用いて、患者から出射される放射線を検出するステップ、および
    検出された前記放射線から医療診断画像を再構成するステップ、
    を有する、医療画像診断方法。

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