JP2021189101A - 放射線検出モジュール及び放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭額縁化が可能な放射線検出モジュール及び放射線検出器を提供する。又は、製造歩留まりの高い放射線検出モジュール及び放射線検出器を提供する。【解決手段】 放射線検出モジュールは、光電変換基板２と、シンチレータ層５と、枠状の封止部８と、防湿カバー７と、を備える。封止部８は、熱可塑性樹脂を含む材料で形成され、シンチレータ層５から離れて位置している。防湿カバー７は、シンチレータ層５を覆い、封止部８の外面８ａに接合されている。【選択図】 図６

Description

本発明の実施形態は、放射線検出モジュール及び放射線検出パネルを備えた放射線検出器に関する。

放射線検出器として、例えばＸ線検出器（Ｘ線平面検出器）が知られている。Ｘ線検出器のＸ線検出モジュールは、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータ層と、蛍光を電気信号に変換する光電変換基板と、を備えている。シンチレータ層は、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含んでいる。また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、Ｘ線検出モジュールは、シンチレータ層の上に設けられた光反射層をさらに備える場合もある。

ここで、水蒸気などに起因する特性の劣化を抑制するために、シンチレータ層と光反射層は、外部雰囲気から隔離する必要がある。そこで、高い防湿性能が得られる構造として、シンチレータ層と光反射層をハット形状の防湿カバーで覆い、防湿カバーの周縁部を光電変換基板に接着する技術が提案されている。

特開２０１７−４４５６４号公報 特開２０１８−１７９５１４号公報

本実施形態は、狭額縁化が可能な放射線検出モジュール及び放射線検出モジュールを備えた放射線検出器を提供する。又は、製造歩留まりの高い放射線検出モジュール及び放射線検出モジュールを備えた放射線検出器を提供する。

一実施形態に係る放射線検出モジュールは、
光電変換基板と、前記光電変換基板の上に設けられたシンチレータ層と、熱可塑性樹脂を含む材料で形成され、前記シンチレータ層の周囲に設けられ、前記光電変換基板に接合された枠状の封止部と、前記シンチレータ層を覆い、前記封止部の外面に接合された防湿カバーと、を備え、前記封止部は、前記シンチレータ層から離れて位置している。

また、一実施形態に係る放射線検出器は、
放射線検出モジュールと、前記放射線検出モジュールに電気的に接続された回路基板と、を備え、前記放射線検出モジュールは、光電変換基板と、前記光電変換基板の上に設けられたシンチレータ層と、熱可塑性樹脂を含む材料で形成され、前記シンチレータ層の周囲に設けられ、前記光電変換基板に接合された枠状の封止部と、前記シンチレータ層を覆い、前記封止部の外面に接合された防湿カバーと、を備え、前記封止部は、前記シンチレータ層から離れて位置している。

図１は、一実施形態に係るＸ線検出器を示す断面図である。 図２は、上記Ｘ線検出器の支持基板、Ｘ線検出パネル、回路基板、及び複数のＦＰＣを示す斜視図である。 図３は、上記Ｘ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す拡大断面図である。 図４は、上記Ｘ線検出パネル、回路基板、及び複数のＦＰＣを示す回路図である。 図５は、上記Ｘ線検出モジュールを示す平面図である。 図６は、上記Ｘ線検出モジュールを線ＶＩ−ＶＩに沿って示す断面図である。 図７は、上記実施形態の変形例に係るＸ線検出モジュールを示す断面図である。 図８は、比較例に係るＸ線検出モジュールを示す平面図である。 図９は、上記比較例に係るＸ線検出モジュールを線ＩＸ−ＩＸに沿って示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態に係るＸ線検出器１を示す断面図である。Ｘ線検出器１は、Ｘ線画像検出器であり、Ｘ線検出パネルを利用するＸ線平面検出器である。
図１に示すように、Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、スペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、筐体５１、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２ｅ１、入射窓５２等を備えている。Ｘ線検出モジュール１０は、Ｘ線検出パネルＰＮＬと、防湿カバー７と、を備えている。Ｘ線検出パネルＰＮＬは、支持基板１２と防湿カバー７との間に位置している。防湿カバー７は入射窓５２と対向している。

入射窓５２は、筐体５１の開口に取付けられている。入射窓５２はＸ線を透過させる。そのため、Ｘ線は入射窓５２を透過してＸ線検出モジュール１０に入射される。入射窓５２は、板状に形成され、筐体５１内部を保護する機能を有している。入射窓５２は、Ｘ線吸収率の低い材料で薄く形成することが望ましい。これにより、入射窓５２で生じる、Ｘ線の散乱と、Ｘ線量の減衰とを低減することができる。そして、薄くて軽いＸ線検出器１を実現することができる。
Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、ＦＰＣ２ｅ１等は、筐体５１及び入射窓５２で囲まれた空間の内部に収容されている。

Ｘ線検出モジュール１０は、薄い部材を積層して構成されているため、軽く機械的強度の低いものである。このため、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（Ｘ線検出モジュール１０）は、粘着シートを介して支持基板１２の平坦な一面に固定されている。支持基板１２は、例えばアルミニウム合金で板状に形成され、Ｘ線検出パネルＰＮＬを安定して保持するために必要な強度を有している。これにより、Ｘ線検出器１に外部から振動や衝撃が加わった際におけるＸ線検出パネルＰＮＬの破損を抑制することができる。

支持基板１２の他面には、スペーサ９ａ，９ｂを介して回路基板１１が固定されている。スペーサ９ａ，９ｂを使用することで、主に金属から構成される支持基板１２から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。
筐体５１の内面には、スペーサ９ｃ，９ｄを介して回路基板１１が固定されている。スペーサ９ｃ，９ｄを使用することで、主に金属から構成される筐体５１から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。筐体５１は、回路基板１１及びスペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して支持基板１２等を支持している。

回路基板１１にはＦＰＣ２ｅ１に対応するコネクタが実装され、ＦＰＣ２ｅ１はコネクタを介して回路基板１１に電気的に接続されている。ＦＰＣ２ｅ１とＸ線検出パネルＰＮＬとの接続には、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、Ｘ線検出パネルＰＮＬの複数の微細なパッドと、ＦＰＣ２ｅ１の複数の微細なパッドとの電気的接続が確保される。なお、Ｘ線検出パネルＰＮＬのパッドに関しては後述する。

上記のように、回路基板１１は、上記コネクタ、ＦＰＣ２ｅ１等を介してＸ線検出パネルＰＮＬに電気的に接続されている。回路基板１１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬを電気的に駆動し、かつ、Ｘ線検出パネルＰＮＬからの出力信号を電気的に処理するものである。

図２は、本実施形態のＸ線検出器１の支持基板１２、Ｘ線検出パネルＰＮＬ、回路基板１１、及び複数のＦＰＣ２ｅ１，２ｅ２を示す斜視図である。なお、図２には、Ｘ線検出器１の全ての部材を示していない。後述する封止部等、Ｘ線検出器１のいくつかの部材の図示は、図２において省略している。

図２に示すように、Ｘ線検出パネルＰＮＬは、光電変換基板２、シンチレータ層５等を備えている。光電変換基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、複数の制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、複数のデータライン（又はシグナルライン）２ｃ２等を有している。なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、及びデータライン２ｃ２の数、配置等は図２の例に限定されるものではない。

複数の制御ライン２ｃ１は、行方向に延在し、列方向に所定の間隔をあけて並べられている。複数のデータライン２ｃ２は、列方向に延在し、複数の制御ライン２ｃ１と交差し、行方向に所定の間隔をあけて並べられている。

光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面側に複数設けられている。光電変換部２ｂは、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより区画された四角形状の領域に設けられている。１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像の１つの画素に対応する。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。上記のことから、光電変換部２ｂは、アレイ基板である。

各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２ｂ２と、を有している。ＴＦＴ２ｂ２は、対応する一の制御ライン２ｃ１と、対応する一のデータライン２ｃ２とに接続されている。光電変換素子２ｂ１はＴＦＴ２ｂ２に電気的に接続されている。

制御ライン２ｃ１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して回路基板１１に電気的に接続されている。回路基板１１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して複数の制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を与える。データライン２ｃ２は、ＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に電気的に接続されている。光電変換素子２ｂ１によって変換された画像データ信号Ｓ２（光電変換部２ｂに蓄積された電荷）は、ＴＦＴ２ｂ２、データライン２ｃ２、及びＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に伝送される。

Ｘ線検出器１は、画像伝送部４をさらに備えている。画像伝送部４は、配線４ａを介して回路基板１１に接続されている。なお、画像伝送部４は、回路基板１１に組込まれてもよい。画像伝送部４は、図示しない複数のアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データの信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。生成されたＸ線画像のデータは、画像伝送部４から外部の機器に向けて出力される。

図３は、本実施形態に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す拡大断面図である。
図３に示すように、光電変換基板２は、基板２ａ、複数の光電変換部２ｂ、絶縁層２１，２２，２３，２４，２５を有している。複数の光電変換部２ｂは、検出領域ＤＡに位置している。各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、ＴＦＴ２ｂ２と、を備えている。

ＴＦＴ２ｂ２は、ゲート電極ＧＥ、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥを有している。光電変換素子２ｂ１は、フォトダイオードで構成されている。なお、光電変換素子２ｂ１は、光を電荷に変換するように構成されていればよい。

基板２ａは、板状の形状を有し、絶縁材料で形成されている。上記絶縁材料としては、無アルカリガラスなどのガラスを挙げることができる。基板２ａの平面形状は、例えば四角形である。基板２ａの厚みは、例えば０．７ｍｍである。絶縁層２１は、基板２ａの上に設けられている。

絶縁層２１の上に、ゲート電極ＧＥが形成されている。ゲート電極ＧＥは、上記制御ライン２ｃ１に電気的に接続されている。絶縁層２２は、絶縁層２１及びゲート電極ＧＥの上に設けられている。半導体層ＳＣは、絶縁層２２の上に設けられ、ゲート電極ＧＥに対向している。半導体層ＳＣは、非晶質半導体としての非晶質シリコン、多結晶半導体としての多結晶シリコン等の半導体材料で形成されている。

絶縁層２２及び半導体層ＳＣの上に、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが設けられている。ゲート電極ＧＥ、ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、上記制御ライン２ｃ１、及び上記データライン２ｃ２は、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成されている。

ソース電極ＳＥは、半導体層ＳＣのソース領域に電気的に接続されている。また、ソース電極ＳＥは、上記データライン２ｃ２に電気的に接続されている。ドレイン電極ＤＥは、半導体層ＳＣのドレイン領域に電気的に接続されている。

絶縁層２３は、絶縁層２２、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥの上に設けられている。光電変換素子２ｂ１は、ドレイン電極ＤＥに電気的に接続されている。絶縁層２４は、絶縁層２３及び光電変換素子２ｂ１の上に設けられている。バイアス線ＢＬは、絶縁層２４の上に設けられ、絶縁層２４に形成されたコンタクトホールを通り光電変換素子２ｂ１に接続されている。絶縁層２５は、絶縁層２４及びバイアス線ＢＬの上に設けられている。

絶縁層２１，２２，２３，２４，２５は、無機絶縁材料、有機絶縁材料等の絶縁材料で形成されている。無機絶縁材料としては、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、及び酸窒化物絶縁材料を挙げることができる。有機絶縁材料としては樹脂を挙げることができる。

シンチレータ層５は、光電変換基板２（複数の光電変換部２ｂ）の上に設けられている。シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、複数の光電変換部２ｂの上方を覆っている。シンチレータ層５は、入射されるＸ線を光（蛍光）に変換するように構成されている。

なお、光電変換素子２ｂ１は、シンチレータ層５から入射される光を電荷に変換する。変換された電荷は光電変換素子２ｂ１に蓄積される。ＴＦＴ２ｂ２は、光電変換素子２ｂ１への蓄電及び光電変換素子２ｂ１からの放電を切替えることができる。なお、光電変換素子２ｂ１の自己容量が不十分である場合、光電変換基板２はコンデンサ（蓄積キャパシタ）をさらに有し、光電変換素子２ｂ１で変換された電荷をコンデンサに蓄積してもよい。

シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）で形成されている。真空蒸着法を用いてシンチレータ層５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層５が得られる。シンチレータ層５の厚みは、例えば、６００μｍである。シンチレータ層５の最表面において、シンチレータ層５の柱状結晶の太さは、８乃至１２μｍである。

シンチレータ層５を形成する材料は、ＣｓＩ：Ｔｌに限定されるものではない。シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ：Ｔｌ）、ナトリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｎａ）、ユーロピウム賦活臭化セシウム（ＣｓＢｒ：Ｅｕ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）等で形成されてもよい。

なお、真空蒸着法を用いてシンチレータ層５を形成する際には、開口を有するマスクが用いられる。この場合、光電変換基板２上の開口に対峙する領域にシンチレータ層５が形成される。また、蒸着によるシンチレータ材は、マスクの表面にも堆積する。そして、シンチレータ材は、マスクの開口の近傍にも堆積し、開口の内部に徐々に張り出すように結晶が成長する。マスクから開口の内部に結晶が張り出すと、開口の近傍において、光電変換基板２へのシンチレータ材の蒸着が抑制される。そのため、図２に示したように、シンチレータ層５の周縁近傍は、外側になるに従い厚みが漸減している。

又は、シンチレータ層５は、マトリクス状に並べられ、光電変換部２ｂに一対一で設けられ、それぞれ四角柱状の形状を有する複数のシンチレータ部を有してもよい。そのようなシンチレータ層５を形成する際、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合したシンチレータ材を、光電変換基板２上に塗布し、シンチレータ材を焼成して硬化させる。その後、ダイサによりダイシングするなどし、シンチレータ材に格子状の溝部を形成する。上記の場合、複数のシンチレータ部の間には、空気又は酸化防止用の窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスが封入される。又は、複数のシンチレータ部の間の空間は、大気圧より減圧された空間に設定されてもよい。

本実施形態において、Ｘ線検出パネルＰＮＬは、光反射層６をさらに備えている。光反射層６は、シンチレータ層５のＸ線の入射側に設けられている。光反射層６は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、シンチレータ層５の上面を覆っている。光反射層６は、光（蛍光）の利用効率を高めて感度特性の向上を図るために設けられている。すなわち、光反射層６は、シンチレータ層５において生じた光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。ただし、光反射層６は、必ずしも必要ではなく、Ｘ線検出モジュール１０に求められる感度特性などに応じて設ければよい。

例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等からなる光散乱性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合した塗布材料をシンチレータ層５上に塗布し、続いて塗布材料を乾燥することで光反射層６を形成することができる。

なお、光反射層６の構造及び光反射層６の製造方法は、上記の例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ層５上に成膜することで光反射層６を形成してもよい。又は、表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属層を含むシートや、光散乱性粒子を含む樹脂シート等をシンチレータ層５の上に設けることで光反射層６を形成してもよい。

なお、ペースト状の塗布材料をシンチレータ層５の上に塗布し、上記塗布材料を乾燥する場合は、乾燥に伴い塗布材料が収縮するので、シンチレータ層５に引っ張り応力が加わり、シンチレータ層５が光電変換基板２から剥離する場合がある。そのため、シート状の光反射層６を、シンチレータ層５の上に設けることが好ましい。この場合、光反射層６を、例えば、両面テープなどを用いて、シンチレータ層５の上に接合することもできるが、光反射層６をシンチレータ層５の上に載置する方が好ましい。シート状の光反射層６をシンチレータ層５の上に載置すれば、光反射層６の膨張または収縮に起因した、光電変換基板２からシンチレータ層５の剥離を容易に抑制することができる。

防湿カバー（防湿部）７は、シンチレータ層５及び光反射層６を覆っている。防湿カバー７は、空気中に含まれる水分により、光反射層６の特性やシンチレータ層５の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。防湿カバー７は、シンチレータ層５の露出部分を完全に覆っている。防湿カバー７は光反射層６等との間に隙間を空けてもよいし、防湿カバー７は光反射層６等と接触してもよい。

防湿カバー７は、金属を含むシートで形成されている。上記金属としては、アルミニウムを含む金属、銅を含む金属、マグネシウムを含む金属、タングステンを含む金属、ステンレス、コバール等を挙げることができる。防湿カバー７が金属を含んでいる場合、防湿カバー７は、水分の透過を、防止したり、大幅に抑制したりすることができる。

また、防湿カバー７は、樹脂層と金属層とが積層された積層シートで形成されてもよい。この場合、樹脂層は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テフロン（登録商標）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、弾性ゴム等の材料で形成することができる。金属層は、例えば、前述した金属を含むものとすることができる。金属層は、スパッタリング法、ラミネート法等を用いて形成することができる。

この場合、樹脂層より金属層をシンチレータ層５側に設けた方が好ましい。樹脂層により金属層を覆うことができるので、外力などにより金属層が受け得る損傷を抑制することができる。また、金属層が樹脂層よりもシンチレータ層５側）に設けられていれば、樹脂層を介した透湿によるシンチレータ層５の特性の劣化を抑制することができる。

防湿カバー７としては、金属層を含むシート、無機絶縁層を含むシート、樹脂層と金属層とが積層された積層シート、及び樹脂層と無機絶縁層とが積層された積層シートを挙げることができる。上記のことから、防湿カバー７の無機層は、金属層にかぎらず、無機絶縁層であってもよい。又は、防湿カバー７は、金属層及び無機絶縁層の両方を有してもよい。無機絶縁層は、酸化珪素、酸化アルミニウム等を含む層で形成することができる。無機絶縁層は、スパッタリング法等を用いて形成することができる。

金属層を含む積層シートで防湿カバー７を形成する場合には、例えば、樹脂層の厚みを金属層の厚みと実質的に同一とすることができる。防湿カバー７はこの様な厚みを持つ樹脂層を含んでいれば、防湿カバー７の剛性を増加させることができるので、製造工程中において、防湿カバー７におけるピンホールの発生を抑制することができる。なお、一般的に、樹脂の線膨張係数は、金属の線膨張係数よりも大きいため、樹脂層の厚みを大きくし過ぎると、光電変換基板２の反りが発生し易くなる。そのため、防湿カバー７において、樹脂層の厚みは、金属層の厚み以下である方が好ましい。

また、防湿カバー７の厚みは、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿カバー７の厚みを大きくする程、防湿カバー７に吸収されるＸ線の量が多くなる。一方、防湿カバー７の厚みを小さくする程、防湿カバー７は、剛性の低下を招き、破損し易くなる。

例えば、防湿カバー７の厚みを１０μｍ未満にすると、防湿カバー７の剛性が低くなりすぎて、外力などによるダメージにより防湿カバー７にピンホールが生じ、リークが発生する恐れがある。防湿カバー７の厚みが５０μｍを超えると、防湿カバー７の剛性が高くなり過ぎて、シンチレータ層５の上端の凹凸への追従性が悪くなる。そのため、前述した隙間やリークパスの確認が困難となる恐れがある。さらに、光電変換基板２の反りが発生し易くなる恐れがある。

そのため、防湿カバー７の厚みは、１０μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。この場合、防湿カバー７は、例えば、厚みが１０乃至５０μｍのアルミニウム箔とすることができる。アルミニウム箔の厚みが１０乃至５０μｍであれば、厚みが１００μｍのアルミニウム箔に比べてＸ線の透過量を２０乃至３０％程度多くすることができる。また、厚みが１０乃至５０μｍのアルミニウム箔とすれば、前述したリークの発生を抑制することができ、且つ、前述した隙間やリークパスの確認が容易となる。また、光電変換基板２の反りを抑制することができる。

金属の熱膨張及び熱収縮を小さくするため、アルミニウムなどの金属の厚さは３０μｍ以下である方が望ましい。すると、防湿カバー７は、１０乃至３０μｍのアルミニウム箔を含んでいる方が望ましい。

ここで、人体に対して大量のＸ線照射を行うと健康への悪影響があるため、人体へのＸ線照射量は必要最低限に抑えられる。そのため、医療に用いられるＸ線検出器１の場合には、照射されるＸ線の強度が低くなり、防湿カバー７を透過するＸ線の強度が非常に低くなる恐れがある。本実施形態に係る防湿カバー７は、厚みが１０乃至５０μｍのシートであるため、照射されるＸ線の強度が低い場合であってもＸ線画像の撮影が可能となる。

図４は、Ｘ線検出パネルＰＮＬ、回路基板１１、及び複数のＦＰＣ２ｅ１，２ｅ２を示す回路図である。
図２乃至図４に示すように、回路基板１１には、読み出し回路１１ａおよび信号検出回路１１ｂが設けられている。なお、これらの回路を１つの基板に設けることもできるし、これらの回路を複数の基板に分けて設けることもできる。ＦＰＣ２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、読み出し回路１１ａとそれぞれ電気的に接続されている。ＦＰＣ２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号検出回路１１ｂとそれぞれ電気的に接続されている。

読み出し回路１１ａは、ＴＦＴ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。読み出し回路１１ａは、複数のゲートドライバ１１ａａと行選択回路１１ａｂとを有する。行選択回路１１ａｂには、Ｘ線検出器１の外部に設けられた図示しない画像処理部などから制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路１１ａｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ１１ａａに制御信号Ｓ１を入力する。ゲートドライバ１１ａａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。

例えば、読み出し回路１１ａは、ＦＰＣ２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を複数の制御ライン２ｃ１に順に入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１によりＴＦＴ２ｂ２がオン又はオフされ、ＴＦＴ２ｂ２がオン状態となることで、光電変換素子２ｂ１からの電荷（画像データ信号Ｓ２）がＦＰＣ２ｅ２に出力される。

信号検出回路１１ｂは、複数の積分アンプ１１ｂａ、複数の選択回路１１ｂｂ、及び複数のＡＤコンバータ１１ｂｃを有している。１つの積分アンプ１１ｂａは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。積分アンプ１１ｂａは、複数の光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順に受信する。そして、積分アンプ１１ｂａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路１１ｂｂへ出力する。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプ１１ｂａは、シンチレータ層５において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換する。

選択回路１１ｂｂは、読み出しを行う積分アンプ１１ｂａを選択し、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順に読み出す。ＡＤコンバータ１１ｂｃは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順に変換する。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、配線を介して画像処理部に入力される。なお、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、無線により画像処理部に送信されてもよい。画像処理部は、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいてＸ線画像を構成する。なお、画像処理部は、回路基板１１と一体化することもできる。

図５は、Ｘ線検出モジュール１０を示す平面図である。図５において、シンチレータ層５には右上がりの斜線を付し、封止部８には右下がりの斜線を付している。図６は、Ｘ線検出モジュール１０を線ＶＩ−ＶＩに沿って示す断面図である。
図５及び図６に示すように、光電変換基板２は、検出領域ＤＡと、検出領域ＤＡの周囲に位置する枠状の第１非検出領域ＮＤＡ１と、第１非検出領域ＮＤＡ１の外側の第２非検出領域ＮＤＡ２と、を有している。本実施形態において、第２非検出領域ＮＤＡ２は枠状の形状を有している。

シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。光電変換基板２は、さらに複数のパッド２ｄ１及び複数のパッド２ｄ２を有している。パッド２ｄ１及びパッド２ｄ２は、第２非検出領域ＮＤＡ２に位置している。本実施形態において、複数のパッド２ｄ１は基板２ａの左辺に沿って並べられ、複数のパッド２ｄ２は基板２ａの下辺に沿って並べられている。なお、図５には複数のパッドを模式的に示しており、複数のパッドの個数、形状、サイズ、位置、及びピッチは、図５に示す例に限定されるものではない。

１つの制御ライン２ｃ１は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つのデータライン２ｃ２は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。
１つのパッド２ｄ１にはＦＰＣ２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続され、１つのパッド２ｄ２にはＦＰＣ２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている（図２）。

Ｘ線検出モジュール１０は、封止部８をさらに備えている。封止部８は、シンチレータ層５の周囲に設けられている。封止部８は、枠状の形状を有し、シンチレータ層５の周囲を連続的に延在している。封止部８は、光電変換基板２（例えば、上記絶縁層２５）に接合されている。

防湿カバー７は、図５に示す平面図において、シンチレータ層５を完全に覆っている。図６に示すように、シンチレータ層５のうち光電変換基板２及び封止部８で覆われていない部分は、防湿カバー７で完全に覆われている。防湿カバー７は、封止部８の外面８ａに接合されている。防湿カバー７は、封止部８の少なくとも一部を覆っている。なお、防湿カバー７で封止部８を完全に覆った方が、透湿パスが小さくなるので有利である。例えば、大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、防湿カバー７を光反射層６等に接触させることができる。また、一般的に、シンチレータ層５には、その体積の１０乃至４０％程度の空隙が存在する。そのため、空隙にガスが含まれていると、Ｘ線検出器１を航空機などで輸送した場合にガスが膨張して防湿カバー７が破損する恐れがある。大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、Ｘ線検出器１が航空機などで輸送された場合であっても防湿カバー７の破損を抑制することができる。上記のことから、封止部８と防湿カバー７とにより画された空間の圧力は、大気圧よりも低くした方が好ましい。

防湿カバー７の厚みを小さくすると防湿カバー７の剛性が低下する。そのため、防湿カバー７につば部等を設けて立体的な防湿カバー７を形成する際、例えば、金属箔をプレス成形する際、亀裂等が生じ易くなる。一方、シート状を呈する防湿カバー７の周縁近傍は、封止部８の外面８ａに接合される。そのため、予め防湿カバー７を立体形状に加工する必要はなく、シート状を呈する防湿カバー７をそのまま封止部８の外面８ａに接合することができる。その結果、防湿カバー７の厚みを１０μｍ以上、５０μｍ以下としても、防湿カバー７に亀裂等の不良の発生を抑制することができる。また、光電変換基板２の反り、及び熱による光電変換基板２の変形を抑制することができる。

また、後述するように、防湿カバー７の周縁近傍を加熱することで、防湿カバー７の周縁近傍と封止部８を接合する。この場合、防湿カバー７の周縁近傍の温度と、封止部８の温度が低下すると、防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生する。防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生すると、防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に剥離が生じる恐れがある。剥離が生じると防湿性能が著しく低下するおそれがある。防湿カバー７の厚みは１０μｍ以上、５０μｍ以下としているので、熱応力が発生した際に防湿カバー７が延びやすくなる。そのため、熱応力を緩和させることができるので、封止部８から防湿カバー７の周縁近傍の剥離を抑制することができる。

封止部８は、熱可塑性樹脂を含む材料で形成されている。封止部８は、熱可塑性樹脂を主成分として含む材料で形成されている。封止部８は、１００％熱可塑性樹脂で形成されてもよい。又は、封止部８は、熱可塑性樹脂に添加物が混在した材料で形成されてもよい。封止部８が熱可塑性樹脂を主成分として含んでいれば、封止部８は、加熱により、光電変換基板２、及び防湿カバー７と接合することができる。

ここで、例えば、封止部８が紫外線硬化型樹脂を主成分として含んでいれば、封止部８を、光電変換基板２、及び防湿カバー７と接合する際に紫外線を照射する必要がある。ところが、防湿カバー７は金属などを含んでいるため紫外線を透過させることができない。また、防湿カバー７が紫外線を透過するものであると、紫外線によりシンチレータ層５が変色し、シンチレータ層５で発生した光（蛍光）がシンチレータ層５で吸収される恐れがある。

これに対し、封止部８は、熱可塑性樹脂を含んでいるので、加熱により容易に接合を行うことができる。また、シンチレータ層５が紫外線により変色することもない。また、封止部８の加熱と冷却に要する時間は短くてすむので、製造時間の短縮、ひいては製造コストの低減を図ることができる。

熱可塑性樹脂は、ナイロン、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を利用することができる。この場合、ポリエチレンの水蒸気透過率は０．０６８ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２であり、ポリプロピレンの水蒸気透過率は０．０４ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２である。これらの水蒸気透過率は低い。そのため、封止部８が、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも何れかを主成分として含んでいれば、封止部８の内部を透過してシンチレータ層５に到達する水分を大幅に少なくすることができる。
熱可塑性樹脂の剛性は、防湿カバー７の剛性よりも低くすることができる。

また、封止部８は、無機材料を用いたフィラーをさらに含むことができる。無機材料からなるフィラーが封止部８に含まれていれば、水分の透過をさらに抑制することができる。無機材料は、タルク、グラファイト、雲母、カオリン（カオリナイトを主成分とする粘土）等を利用することができる。フィラーは、例えば、扁平な形態を有するものとすることができる。外部から封止部８の内部に侵入した水分は、無機材料からなるフィラーによって拡散が妨げられるので、水分が封止部８を通過する速度を減少させることができる。そのため、シンチレータ層５に到達する水分の量を少なくすることができる。

ここで、高温多湿の環境に保管されていたＸ線検出器１が、より低い温度の環境で使用される場合がある、この様な場合には、筐体の内部にある水蒸気が結露して、Ｘ線検出器１の表面に付着する場合がある。封止部８の外面８ａに微細な亀裂があると、表面に付着した水分が亀裂に侵入し、封止部８の内部に導かれる恐れがある。また、Ｘ線検出器１が氷点下以下の環境に搬送され、亀裂に侵入した水分が凍結する場合がある。亀裂に侵入した水分が凍結すると体積が大きくなるので、亀裂が大きくなるとともに水分がさらに侵入し易くなる。以上のことが繰り返されると、封止部８の破損、封止部８からの防湿カバー７の剥離、光電変換基板２からの封止部８の剥離等が生じる恐れがある。

そのため、封止部８の少なくとも外面８ａは、撥水性を有する方が好ましい。封止部８の少なくとも外面８ａが撥水性を有していれば、封止部８の外面８ａに亀裂があっても、亀裂への水分の侵入を抑制することができる。
例えば、封止部８の外面８ａに撥水剤を塗布することができる。また、封止部８が、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも何れかを主成分として含んでいれば、撥水性を有する外面８ａを得ることができる。

また、熱可塑性樹脂を枠状に塗布した直後に、内部を観察して泡、異物、リークパス等の有無をチェックすることが好ましい。この様なチェックが、目視もしくは光学顕微鏡を用いて行うことができれば、生産効率を向上させることができる。そのため、枠状に塗布された熱可塑性樹脂は、厚みが最も大きい部分においても透明であることが好ましい。すなわち、封止部８は、透光性を有する方が好ましい。この様にすれば、封止部８に、泡、異物、リークパス等があり製品寿命が短くなる恐れのある製品を容易に除去することができる。そのため、製品の品質を向上させることができる。

封止部８は、シンチレータ層５から離れて位置している。封止部８は、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置している。封止部８は、複数のパッド２ｄ１，２ｄ２から離れてシンチレータ層５と複数のパッド２ｄ１，２ｄ２との間に位置している。光電変換基板２の清浄部の上のみに、封止部８を形成するための材料を塗布することができる。封止部８を形成するための材料の濡れ拡がり量を全周にわたって一定にする事ができ、高さＴ及び幅Ｗのそれぞれ均一な封止部８を得ることができる。

また、Ｘ線検出器１の狭額縁化に寄与することができる。なお、封止部８をシンチレータ層５に接触させた場合、封止部８の濡れ拡がり量が不均一となり、額縁領域の拡張を招いてしまう。

さらに、封止部８をシンチレータ層５に接触させた場合と比較し、封止部８の幅は小さくなり得る。しかしながら、シンチレータ層５上及び光電変換基板２の汚染部（光電変換基板２のうちシンチレータ層５の近傍の部分）では、熱可塑性樹脂とのとの密着力はもともと小さく、密着安定性に寄与していないと考えられ、封止部８の実質的な密着力低下は実質的にない。

以上のように、シンチレータ層５を囲うように枠状に形成される熱可塑性樹脂からなる封止部８を、シンチレータ層５から一定距離離れた位置に加熱塗布形成する事で、封止部８の高さＴ及び幅Ｗを均一にすることができ、狭額縁のＸ線検出器１であっても、安定した防湿カバー７の密着力の確保と、防湿カバー７及び封止部８の位置精度向上とを実現し、高い防湿性能を持ったＸ線検出器１用のＸ線検出モジュール１０を得ることができる。

光反射層６は、シンチレータ層５の側面５ａの一部を覆っている。但し、光反射層６は、シンチレータ層５の側面５ａの全体を覆っていたり、シンチレータ層５の側面５ａを全く覆っていなかったり、してもよい。なお、光反射層６は、光電変換基板２の上面に接触していない方が望ましい。光電変換基板２の上面に光反射層６が存在することで、封止部８を形成するための材料が光反射層６によってはじかれ、封止部８を形成するための材料の濡れ拡がり量が不均一となり得るためである。

上記のように、封止部８はシンチレータ層５に接触していない。封止部８がシンチレータ層５に接触している場合と比較して、封止部８の内部を透過してシンチレータ層５に到達し得る水分の量を抑制することができる。

封止部８の外面８ａの形状が外側に突出する曲面となっていれば、防湿カバー７の周縁近傍を封止部８の外面８ａに倣わせ易くなる。そのため、防湿カバー７を封止部８に密着させるのが容易となる。また、防湿カバー７をなだらかに変形させることができるので、防湿カバー７の厚みを薄くしても防湿カバー７に亀裂等の不良の発生を抑制することができる。

防湿カバー７を封止部８に密着させた際に、防湿カバー７の周端面７ａが光電変換基板２の近傍に位置したり、光電変換基板２と接触したり、した方が好ましい。この様にすれば、大気に含まれている水分等の、封止部８の内部への侵入を効果的に抑制することができる。

封止部８の高さＴは、特に限定されるものではない。封止部８の頂点は、シンチレータ層５の上面と同一平面上に位置してもよい。又は、封止部８は、シンチレータ層５の上面と同一平面を越えて突出してもよく、シンチレータ層５の上面と同一平面の手前まで突出してもよい。
Ｘ線検出器１は、上記のように構成されている。

上記のように構成された一実施形態に係るＸ線検出器１によれば、Ｘ線検出モジュール１０は、光電変換基板２と、シンチレータ層５と、封止部８と、防湿カバー７と、を備えている。封止部８は、シンチレータ層５から一定距離、離れて位置している。光電変換基板２のうち清浄度が保たれている表面に、塗布した材料で封止部８を形成している。封止部８を形成するための材料の濡れ拡がり量を全周にわたって一定にすることができる。これにより、狭額縁化が可能なＸ線検出モジュール１０及びＸ線検出モジュール１０を備えたＸ線検出器１を得ることができる。そして、製造歩留まりの高いＸ線検出モジュール１０及びＸ線検出モジュール１０を備えたＸ線検出器１を得ることができる。

また、封止部８の形状を容易に制御することができ、防湿カバー７の封止部８への十分な密着力を確保することができ、防湿カバー７及び封止部８の位置精度の向上を図ることができ、高い防湿性能を持つことのできるＸ線検出モジュール１０を得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。図７は、上記実施形態の変形例に係るＸ線検出モジュール１０を示す断面図である。
図７に示しように、シンチレータ層５と封止部８との間において、防湿カバー７は撓んでもよい。例えば、光電変換基板２、シンチレータ層５、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれた空間が減圧空間である場合、防湿カバー７は撓んで形成され得る。なお、防湿カバー７の周縁近傍を撓ませることができれば、防湿カバー７の熱収縮量と、光電変換基板２の熱収縮量との差を吸収することができる。そのため、熱応力による光電変換基板２の変形を抑制することができる。

次に、比較例に係るＸ線検出器１について説明する。図８は、本比較例に係るＸ線検出モジュール１０を示す平面図である。図９は、本比較例に係るＸ線検出モジュール１０を線ＩＸ−ＩＸに沿って示す断面図である。
図８及び図９に示すように、防湿カバー７は、アルミラミネートフィルム、又は無機膜とＰＥＴ等の有機材料の多層構造からなる透明防湿フィルムである。封止部８は、シンチレータ層５の側面５ａと光電変換基板２に接合されている。封止部８は、ディスペンサー等を用いて塗布形成される。

しかし、塗布材料の濡れ拡がりは、シンチレータ層５の側面５ａ、光電変換基板２の汚染部、及び光電変換基板２の清浄部（光電変換基板２のうちシンチレータ層５から離れた部分）で互いに異なる。光電変換基板２の汚染部には、異物１００が存在し得る。そのため、封止部８の形状制御が困難となり、封止部８の高さ及び幅が不均一になり易い。防湿カバー７からはみ出る封止部８の量の制御、及び封止部８に対する防湿カバー７の密着の安定性の確保が困難となり、防湿カバー７の信頼性の悪化、及びパッド２ｄ１への封止部８のはみ出しを招いてしまう。

本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、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。上記の新規な実施形態は、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。上記の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。

例えば、上述した技術は、上記Ｘ線検出モジュール１０及び上記Ｘ線検出器１への適用に限定されるものではなく、他のＸ線検出モジュール等の各種の放射線検出モジュール、及び、他のＸ線検出器等の各種の放射線検出器に適用することができる。放射線検出モジュールは、Ｘ線検出パネルＰＮＬの替わりに、放射線を検出する放射線検出パネルを備えていればよい。

１…Ｘ線検出器、１０…Ｘ線検出モジュール、ＰＮＬ…Ｘ線検出パネル、
２…光電変換基板、２ａ…基板、２ｂ…光電変換部、２ｂ１…光電変換素子、
２ｂ２…ＴＦＴ、２ｃ１…制御ライン、２ｃ２…データライン、
２ｄ１，２ｄ２…パッド、５…シンチレータ層、５ａ…側面、６…光反射層、
７…防湿カバー、８…封止部、８ａ…外面、１１…回路基板、１２…支持基板、
ＤＡ…検出領域、ＮＤＡ１…第１非検出領域、ＮＤＡ２…第２非検出領域。

Claims (6)

1. 光電変換基板と、
   前記光電変換基板の上に設けられたシンチレータ層と、
   熱可塑性樹脂を含む材料で形成され、前記シンチレータ層の周囲に設けられ、前記光電変換基板に接合された枠状の封止部と、
   前記シンチレータ層を覆い、前記封止部の外面に接合された防湿カバーと、を備え、
   前記封止部は、前記シンチレータ層から離れて位置している、
   放射線検出モジュール。
2. 前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも何れかである、
   請求項１に記載の放射線検出モジュール。
3. 前記防湿カバーは、金属層を含むシート、無機絶縁層を含むシート、樹脂層と金属層とが積層された積層シート、及び樹脂層と無機絶縁層とが積層された積層シートの何れかである、
   請求項１に記載の放射線検出モジュール。
4. 前記封止部の高さ及び幅は、それぞれ均一である、
   請求項１に記載の放射線検出モジュール。
5. 前記光電変換基板は、複数のパッドを有し、
   前記封止部は、前記複数のパッドから離れて前記シンチレータ層と前記複数のパッドとの間に位置している、
   請求項１に記載の放射線検出モジュール。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線検出モジュールと、
   前記放射線検出モジュールに電気的に接続された回路基板と、を備える、
   放射線検出器。

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