JP2022012312A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 シンチレータ層への透湿を抑制することが可能な放射線検出器を提供する。【解決手段】 放射線検出器は、光電変換基板２と、シンチレータ層５と、支持基板１２と、を備える。光電変換基板２は、可撓性を持つ基材２ａを有する。支持基板１２は、光電変換基板２を支持し、基材２ａの弾性率より高い弾性率を持っている。基材２ａと支持基板１２との間の空間ＳＰは、大気圧より減圧された空間である。【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、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２０１５－２１９２０８号公報 特開２００９－１２８０２３号公報

本実施形態は、シンチレータ層への透湿を抑制することが可能な放射線検出器を提供する。

一実施形態に係る放射線検出器は、
第１主面及び前記第１主面とは反対側の第２主面を含み可撓性を持つ基材と、前記基材の前記第２主面の上方に位置した複数の光電変換素子と、を有する光電変換基板と、前記光電変換基板の上に設けられ、前記第２主面及び前記複数の光電変換素子と対向したシンチレータ層と、前記基材の前記第１主面と対向し、前記光電変換基板を支持し、前記基材の弾性率より高い弾性率を持つ支持基板と、を備え、前記基材と前記支持基板との間の空間は、大気圧より減圧された空間である。

また、一実施形態に係る放射線検出器は、
第１主面及び前記第１主面とは反対側の第２主面を含む可撓性の基材と、前記基材の前記第２主面の上方に位置した複数の光電変換素子と、を有する光電変換基板と、前記光電変換基板の上に設けられ、前記第２主面及び前記複数の光電変換素子と対向したシンチレータ層と、前記基材の前記第１主面と対向し、前記光電変換基板を支持した支持基板と、前記基材と前記支持基板との間の空間に充填された乾燥ガスと、を備える。

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線検出器の一部を示す平面図である。 図５は、上記Ｘ線検出器の一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。 図６は、上記実施形態の変形例に係るＸ線検出器の一部を示す平面図である。

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。本実施形態において、入射窓５２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon-Fiber-Reinforced Plastic）で形成されている。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、支持基板１２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（弾性率）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。なお、支持基板１２は、透湿性が低くかつ弾性率の高い材料で形成されていればよく、ステンレス鋼、ガラス、ＣＦＲＰ等の材料で形成されてもよい。

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。例えば、支持基板１２が主に金属で構成されている場合、スペーサ９ａ，９ｂを使用することで、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、主に金属で構成される筐体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。

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、基材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。

複数の光電変換部２ｂは、基材２ａの一方の主面側に設けられている。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、基材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。

基材２ａは、板状の形状を有し、絶縁材料で形成されている。基材２ａの平面形状は、例えば四角形である。基材２ａは、可撓性を持ち、湾曲可能である。基材２ａの材料としては、例えば樹脂であるポリイミド（ＰＩ）を挙げることができる。基材２ａは、第１主面Ｍ１と、第１主面Ｍ１とは反対側の第２主面Ｍ２と、を有している。複数の光電変換部２ｂ（光電変換素子２ｂ１及びＴＦＴ２ｂ２）は、基材２ａの第２主面Ｍ２の上方に位置している。

絶縁層２１は、基材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、基材２ａの第２主面Ｍ２及び複数の光電変換部２ｂと対向している。シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、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の上に設けられている。言い換えると、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させることで光反射層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させる場合は、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、光電変換基板２、シンチレータ層５、及び光反射層６の上に設けられている。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の反り等の変形に追従し難くなる。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（弾性率）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の変形に追従し難くなる恐れがある。

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（アルミラミネートフィルム）で形成することができる。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、防湿カバー７は、光電変換基板２の反り等の変形に追従することができる。

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。

本実施形態に係る防湿カバー７は、厚みが１０乃至５０μｍのアルミラミネートフィルムである。例えば、防湿カバー７をアルミラミネートフィルムで形成した場合、防湿カバー７は、可撓性を持ち、湾曲に対応可能である。その場合、防湿カバー７の弾性率は、支持基板１２の弾性率より低い。可撓性を持つ防湿カバー７は、基材２ａとともにフレキシブルなＸ線検出モジュール１０の形成に寄与することができる。

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。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線検出器１の一部を示す平面図である。図４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及び接着材３のそれぞれには右下がりの斜線を付している。図５は、Ｘ線検出器１の一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。

図４及び図５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。光反射層６は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。本実施形態において、光反射層６は、シンチレータ層５の側面５ａを全く覆っていない。但し、光反射層６は、シンチレータ層５の側面５ａの一部を覆っていたり、シンチレータ層５の側面５ａの全体を覆っていたり、してもよい。

Ｘ線検出器１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。本実施形態において、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、光電変換基板２（例えば、上記絶縁層２５）と、防湿カバー７とを接合している。

防湿カバー７は、光電変換基板２とともにシンチレータ層５及び光反射層６を密封している。本実施形態において、防湿カバー７は、光電変換基板２及び封止部８とともにシンチレータ層５及び光反射層６を密封している。防湿カバー７は、図４に示す平面図において、検出領域ＤＡ及び第１非検出領域ＮＤＡ１に位置し、シンチレータ層５を完全に覆っている。図５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が航空機等で輸送された場合、及び高地でＸ線検出器１を使用する場合であっても、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（弾性率）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の反りに追従して防湿カバー７が変形可能となる。

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。

支持基板１２は、基材２ａの第１主面Ｍ１と対向している。支持基板１２は、光電変換基板２（Ｘ線検出パネルＰＮＬ）を支持している。支持基板１２は、基材２ａの第１主面Ｍ１との間に空間ＳＰを形成している。Ｘ線検出器１は、接着材３をさらに備えている。接着材３は、基材２ａの第１主面Ｍ１と支持基板１２との間に位置し、基材２ａ及び支持基板１２を接合している。

接着材３は、平面視にてシンチレータ層５より外側に位置している。接着材３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。本実施形態において、接着材３は、第２非検出領域ＮＤＡ２に位置している。但し、接着材３は、シンチレータ層５より外側に位置していればよく、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置してもよい。接着材３を形成する材料は特に限定されるものではない。例えば、接着材３を形成する材料に、上述した封止部８を形成する材料を用いることができる。

本実施形態において、基材２ａの第１主面Ｍ１と、支持基板１２との間に空間ＳＰは、大気圧より減圧された空間である。支持基板１２及び基材２ａは、接着材３とともに空間ＳＰを保持している。

Ｘ線検出器１が航空機等で輸送された場合、及び高地でＸ線検出器１を使用する場合であっても、減圧状態の空間ＳＰを良好に保持することができる。なお、空間ＳＰに空気等のガスが含まれているとガスが膨張して支持基板１２から基材２ａが剥離する等の破損がＸ線検出器１に生じる恐れがある。

また、減圧状態の空間ＳＰは、空気が存在する大気圧の空間と比較して、空間ＳＰに存在し得る水分の量を大幅に低減することができる。又は、空間ＳＰに水分を存在させなくすることができる。そのため、基材２ａが透湿性を持っていても、第１主面Ｍ１から基材２ａに浸入してシンチレータ層５及び光反射層６に向かう水分の量を低減させることができる。又は、シンチレータ層５及び光反射層６への水分の浸入を防止することができる。

なお、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。しかしながら、減圧状態の空間ＳＰにおいては、第１主面Ｍ１に水分が付着することはない。又は、空間ＳＰの内部にある水蒸気が結露する場合であっても、第１主面Ｍ１に付着する水分の量は僅かである。そのため、Ｘ線検出器１が、低い温度の環境に置かれても、空間ＳＰは、シンチレータ層５及び光反射層６を水分から保護することができる。

支持基板１２は、基材２ａの第１主面Ｍ１と対向した第３主面Ｍ３を有している。基材２ａがフレキシブル基板（又は、フレキシブル層）であるのに対し、支持基板１２はリジッド基板である。支持基板１２の弾性率は、基材２ａの弾性率より高い。そのため、空間ＳＰの内部が減圧状態である場合、基材２ａ（光電変換基板２、Ｘ線検出パネルＰＮＬ）が変形し、基材２ａの第１主面Ｍ１が支持基板１２の第３主面Ｍ３に接触してもよい。

第１主面Ｍ１及び第３主面Ｍ３の何れも、平坦面である。そのため、第１主面Ｍ１が第３主面Ｍ３に接触しても、Ｘ線検出パネルＰＮＬが歪む事態を回避することができる。少なくとも検出領域ＤＡにおいて、第１主面Ｍ１は第３主面Ｍ３に接触している。本実施形態において、本実施形態において、検出領域ＤＡ及び第１非検出領域ＮＤＡ１において、第１主面Ｍ１は第３主面Ｍ３に接触している。少なくとも検出領域ＤＡにおいてＸ線検出パネルＰＮＬに歪みや凹凸が生じる事態を回避することができるため、検出領域ＤＡの全域において、Ｘ線（放射線）を良好に検出することができる。
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線検出器１は、光電変換基板２と、シンチレータ層５と、支持基板１２と、を備えている。光電変換基板２は、可撓性を持つ基材２ａを有している。そのため、基材２ａがガラス等で形成されたリジッド基板である場合と比較して、光電変換基板２の軽量化及び薄型化に寄与することができる。さらに、基材２ａはガラスに比べて湾曲可能であるため、衝撃に強く、かつ、割れ難い基材２ａを得ることができる。

基材２ａは樹脂であるポリイミドで形成されている。樹脂等の有機材料は透湿性を有している。基材２ａは透湿性を有するため、予め、基材２ａへの水分の浸入を抑制する必要がある。なぜなら、水分により、光反射層６の特性やシンチレータ層５の特性が劣化するためである。例えば、シンチレータ層５は、潮解性を持つため、水分を吸収して液体化する事態を回避する必要がある。

そこで、基材２ａの第１主面Ｍ１に接する雰囲気を、大気圧より減圧された雰囲気としている。第１主面Ｍ１から基材２ａに浸入する水分の量を低減させることができる。又は、第１主面Ｍ１から基材２ａへの水分の浸入を防止することができる。上記のことから、シンチレータ層５への透湿を抑制することが可能なＸ線検出器１を得ることができる。言い換えると、高い防湿性能を持つことのできるＸ線検出器１を得ることができる。ひいては、製品寿命の長期化を図ることのできるＸ線検出器１を得ることができる。

基材２ａは可撓性を持っているため、Ｘ線検出パネルＰＮＬはフレキシブルパネルである。Ｘ線検出パネルＰＮＬがフレキシブルパネルである場合、Ｘ線検出パネルＰＮＬを筐体５１内部に固定することは困難である。そこで、Ｘ線検出パネルＰＮＬは、リジッド基板である支持基板１２によって支持されている。これにより、Ｘ線検出パネルＰＮＬを支持基板１２とともに筐体５１内部に容易に固定することができる。

本発明の一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、空間ＳＰにおいて、存在する水分の量は僅かであればよい。又は、空間ＳＰに水分が存在しなければよい。そのため、空間ＳＰは、減圧空間でなくともよい。図６は、上記実施形態の変形例に係るＸ線検出器１の一部を示す平面図である。
図６に示すように、空間ＳＰに乾燥ガスが充填されてもよい。例えば、乾燥ガス雰囲気中で接着材３により基材２ａ及び支持基板１２を接合することで、乾燥ガスが充填された空間ＳＰを得ることができる。

乾燥ガスは、水分を含まないガスである。乾燥ガスは、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンのうちの少なくとも１つを含む不活性ガスであると望ましい。また、乾燥ガスは、不活性ガスに限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、乾燥ガスとして乾燥エアを使用することが可能である。本変形例において、基材２ａの第１主面Ｍ１は、支持基板１２第３主面Ｍ３に接触していないが、第３主面Ｍ３に接触してもよい。図６を用いて説明した変形例においても、シンチレータ層５及び光反射層６を水分から保護することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

筐体５１及び入射窓５２で囲まれた内部の空間（Ｘ線検出パネルＰＮＬが露出する空間）は、空気が存在する大気圧の空間であり。但し、上記空間は、大気圧より減圧された空間であってもよい。又は、上記空間は、不活性ガス、乾燥エア等の乾燥ガスが充填された空間であってもよい。これにより、シンチレータ層５及び光反射層６を水分から、一層、保護することができる。

上述した技術は、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線検出器、各種の放射線検出器に適用することができる。放射線検出器は、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…基材、２ｂ…光電変換部、２ｂ１…光電変換素子、
２ｂ２…ＴＦＴ、３…接着材、５１…筐体、５２…入射窓、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、１１…回路基板、
１２…支持基板、Ｍ１…第１主面、Ｍ２…第２主面、Ｍ３…第３主面、ＳＰ…空間、
ＤＡ…検出領域、ＮＤＡ１…第１非検出領域、ＮＤＡ２…第２非検出領域。

Claims (8)

1. 第１主面及び前記第１主面とは反対側の第２主面を含み可撓性を持つ基材と、前記基材の前記第２主面の上方に位置した複数の光電変換素子と、を有する光電変換基板と、
   前記光電変換基板の上に設けられ、前記第２主面及び前記複数の光電変換素子と対向したシンチレータ層と、
   前記基材の前記第１主面と対向し、前記光電変換基板を支持し、前記基材の弾性率より高い弾性率を持つ支持基板と、を備え、
   前記基材と前記支持基板との間の空間は、大気圧より減圧された空間である、
   放射線検出器。
2. 第１主面及び前記第１主面とは反対側の第２主面を含む可撓性の基材と、前記基材の前記第２主面の上方に位置した複数の光電変換素子と、を有する光電変換基板と、
   前記光電変換基板の上に設けられ、前記第２主面及び前記複数の光電変換素子と対向したシンチレータ層と、
   前記基材の前記第１主面と対向し、前記光電変換基板を支持した支持基板と、
   前記基材と前記支持基板との間の空間に充填された乾燥ガスと、を備える、
   放射線検出器。
3. 前記乾燥ガスは、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンのうちの少なくとも１つを含む不活性ガスである、
   請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記基材の前記第１主面と前記支持基板との間に位置し、前記基材及び前記支持基板を接合した枠状の接着材をさらに備え、
   前記接着材は、前記基材及び前記支持基板とともに前記空間を保持し、平面視にて前記シンチレータ層より外側に位置している、
   請求項１又は２に記載の放射線検出器。
5. 前記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、
   請求項１又は２に記載の放射線検出器。
6. 前記光電変換基板、前記シンチレータ層、及び前記光反射層の上に設けられ、前記光電変換基板とともに前記シンチレータ層及び前記光反射層を密封した防湿カバーをさらに備える、
   請求項５に記載の放射線検出器。
7. 前記防湿カバーは、可撓性を持ち、
   前記防湿カバーの弾性率は、前記支持基板の弾性率より低い、
   請求項６に記載の放射線検出器。
8. 前記シンチレータ層の周囲に設けられ、前記光電変換基板と前記防湿カバーとを接合した枠状の封止部をさらに備え、
   前記封止部は、前記光電変換基板及び前記防湿カバーとともに前記シンチレータ層及び前記光反射層を密封している、
   請求項６に記載の放射線検出器。

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