JP2547908B2 - 放射線検出装置 - Google Patents
放射線検出装置Info
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Description
る。
パネルを組み合わせて構成され、このような従来技術と
して、二次元光センサの全面にシンチレータを付けたも
のがある。しかし、これではシンチレータのクロストー
クにより解像度が低下し、また二次元光センサにダメー
ジを与えやすい欠点がある。
レータを付け、光ファイバプレートを通った光を二次元
光センサで受光する放射線検出素子も知られている。し
かし、光ファイバプレートは高価であり、装置が大型に
なってしまう。また、検出効率を上げるためにシンチレ
ータを厚くすると解像度が低下しやすい。
て、光ファイバプレートの表面にエッチングで多数の凹
凸を形成し、突出したコアにシンチレータを成長させた
技術が、例えば特開昭61−185844号および同6
1−225684号に提案されている。
技術によると、画素分離を図る為には、光ファイバプレ
ートにおけるコアの配設ピッチをセンサにおける画素の
ピッチと同程度にし、しかも画素とコアを正確に位置合
せして光結合しなければならない。このような事は、極
めて困難であり、実用性に欠け、また高コスト化も招
く。本発明は、これら従来技術の問題点を解決した放射
線検出装置を提供することを課題としている。
装置は、表面が絶縁性の基板上に複数の画素が形成され
た半導体受光素子アレイを備え、半導体受光素子アレイ
上の画素ごとに凸状パターンが形成され、凸状パターン
の上面にはシンチレータの柱状結晶がそれぞれ結晶成長
されていることを特徴とする。また、凸状パターンの側
面には光反射膜がコーティングされていることを特徴と
してもよい。
上に設けられている、それぞれの画素に対応して凸状パ
ターンが設けられ、この凸状パターンの上面にシンチレ
ータが結晶成長されているので、放射線入射による光
(シンチレーション光)は対応する画素によって確実に
検出される。
実施例を説明する。
る放射線検出装置の全体構成を説明する。図1は全体構
成を示す斜視図で、鉛製の放射線遮蔽板100を浮上さ
せて描いてある。ガラス基板200の中央部にはホトダ
イオード(PD)や薄膜トランジスタ(TFT)などか
らなる二次元光センサ300が形成され、この上に多数
のシンチレータ44の柱状結晶からなるシンチレータ部
400が形成されている。また、二次元光センサ300
の一方の辺に沿うように垂直シフトレジスタ500がガ
ラス基板200上に設けられ、他方の辺に沿うようにガ
ラス基板200上に水平シフトレジスタ600が設けら
れている。垂直シフトレジスタ500は画素のスキャン
用であり、水平シフトレジスタ600はデータの出力用
であり、出力データはガラス基板200上に設けたアン
プ700から映像信号として外部に取り出される。
方からX線やガンマ(γ)線などの放射線が入射する
と、シンチレータ44で発光が生じ、この光子が画素3
0(図3参照)に検出される。この出力は、垂直シフト
レジスタ500および水平シフトレジスタ600によっ
て読み出され、アンプ700で増幅されて出力される。
0はガラス基板200上に二次元のアレイとして形成し
た複数の画素30を有し、この画素30は、図2のよう
に構成される。図2(a)は画素30の平面図、同図
(b)は断面図である。各々の画素30は、光検出セル
としてのホトダイオード31と、スイッチとしての薄膜
トランジスタ32を有し、ホトダイオード31は薄膜ト
ランジスタ32のソース電極33上にPinシリコンホ
トダイオードとして構成されている。ホトダイオード3
1のアノード電極34はコモンライン35に接続され、
薄膜トランジスタ32のドレイン電極はドレインライン
36に接続され、ゲート電極はゲートライン37に接続
されている。なお、ドレインライン36は前述の水平シ
フトレジスタ600に、ゲートライン37は垂直シフト
レジスタ500にそれぞれ接続されている。そして、薄
膜トランジスタ32にシンチレーション光が入射しない
ように、絶縁膜をはさんで薄膜トランジスタ32上に遮
光膜38が設けられている。
ンチレータ部400の製造プロセスを説明する。
る製造工程別の斜視図および断面図である。まず、図3
に示すようなガラス基板200の上面に、大面積薄膜プ
ロセスを用いることにより、図2のような画素30を配
設した二次元光検出アレイ部300を形成する。そし
て、二次元光検出アレイ部300の上面に、光透過層と
してのSiO2、Si3N4の層を堆積し、フォトリソ
グラフィ技術を用いることにより、画素30ごとに光透
過性の凸状パターン41を形成する(図4(a)参
照)。
30と同一とするか、または画素30よりも小さくす
る。具体的には20μm×20μmの正方形でピッチは
30μm、厚さは10μmとする。なお、直径20μm
程度の円形としてもよい。また、2個以上の画素30に
対して1個の凸状パターン41を設けてもよい。さら
に、1個の画素30に対して複数個の凸状パターン41
を設けてもよい。
マスク42をセットし、アルミニウムやクロムからなる
光反射膜43を凸状パターン41の側面に形成する(図
4(b)参照)。なお、これはプラネタリウム方式(基
板を公転させながら自転させる方式)で回転させなが
ら、真空蒸着やスパッタリングを行なうことで実現でき
る。
44の柱状結晶を凸状パターン41の上面に結晶成長さ
せる(図4(c)参照)。具体的には、例えばCsI
(Na)、CsI(Tl)、輝尽性螢光体等を、数μm
/minの速度で蒸着することにより、各セグメントに
分離した柱状結晶か得られる。なお、この柱状結晶の厚
さは、使用する放射線(X線)を十分に収集するよう
に、数10μm〜数100μmとする。
5を、アルミニウムやクロムで形成する(図4(d)参
照)。このとき、コーティング膜45を数10μm〜数
100μmの厚さにすれば、シンチレータ44を化学
的、機械的に保護する役割も持つ。更に、オレフィン系
樹脂、キシレン系樹脂あるいはエポキシ系樹脂をコーテ
ィング膜45上に塗布すれば、更に保護効果は高くな
る。
すると、次のようになる。まず、特性上の利点として、
シンチレータ44は凸状パターン41ごとに分離してい
るので、クロストークが少なく、従って高解像度が実現
できる。また、柱状のシンチレータ44の表面がシンチ
レーション光の反射面として働くので、検出効率が高く
なる。さらに、反射膜43を設けることで、更に高効率
にできる。さらにまた、シンチレータ部分の窓材が非常
に薄く形成されるので、放射線の透過性に優れている。
導体プロセスを応用できるので、製造コストが低い。ま
た、シンチレータ44を成長させる凸状パターン41の
設計、変更が容易なので、多種多様の二次元光センサ3
00にマッチングさせることができる。さらに、二次元
光センサ300にダメージを与えることなく、シンチレ
ータの製造プロセスを実行することができる。
バプレートに比べて安価であり、高開口率にできる。ま
た、大型化も比較的容易である。さらに、コーティング
膜45が潮解性のあるシンチレータ(例えばCsI(N
a)など)を保護するため、真空あるいはN2 封入のパ
ッケージに収容する必要がなく、感度劣化の心配もな
い。
アレイの画素に対応して凸状パターンが設けられ、この
凸状パターンの上面にシンチレータが結晶成長されてい
るので、放射線入射による光(シンチレーション光)は
対応する画素によって検出される。このため、高解像度
であって、しかも高感度な放射線検出装置が得られる。
出装置の斜視図である。
構成を示す図である。
る。
る。
二次元光センサ、30…画素、31…ホトダイオード、
32…薄膜トランジスタ、36…ドレインライン、37
…ゲートライン、400…シンチレータ部、41…凸状
パターン、44…シンチレータの柱状結晶、500…垂
直シフトレジスタ、600…水平シフトレジスタ、70
0…アンプ。
Claims (2)
- 【請求項1】 表面が絶縁性の基板上に複数の画素が形
成された半導体受光素子アレイを備え、前記半導体受光
素子アレイ上の前記画素ごとに凸状パターンが形成さ
れ、前記凸状パターンの上面にはシンチレータの柱状結
晶がそれぞれ結晶成長されていることを特徴とする放射
線検出装置。 - 【請求項2】 前記凸状パターンの側面には光反射膜が
コーティングされている請求項1記載の放射線検出装
置。
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- 1991-10-02 JP JP3255386A patent/JP2547908B2/ja not_active Expired - Fee Related
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