JP6000680B2 - 放射線検出装置、その製造方法及び撮像システム - Google Patents
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Description
本発明は、放射線検出装置、その製造方法及び撮像システムに関する。
特許文献１には、複数のセンサパネルが配列された大規模画面用の放射線検出装置の構造が開示されている。各センサパネルは、基板２０に配された受光部２２（画素部）の上に形成されたシンチレータ層３と、シンチレータ層３を覆うように形成された保護膜４（シンチレータ保護層）を備えている。このように、シンチレータ層を用いる放射線検出装置において、シンチレータ層をその潮解を防止するために保護層で覆う必要がある。
ところで、特許文献１によると、互いに隣接するセンサパネルのそれぞれは、それらの側面においてＵＶ硬化樹脂を介して固定されている。上述の構造において、センサパネルとそれに隣接するセンサパネルとの境界には画素を配置することができないため、画素が存在しない部分が生じる。このことは、高画素化に伴って画素サイズが小さくなる一方で、隣接するセンサパネル間の距離が小さくならないと顕著な問題になる。
本発明の目的は、大規模画面用の放射線検出装置の高画素化に有利な技術を提供することにある。
本発明の一つの側面は放射線検出装置にかかり、前記放射線検出装置は、放射線を検出する複数のセンサユニットが配列されたセンサパネルを備える放射線検出装置であって、前記複数のセンサユニットのそれぞれは、光を検出する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイを有する基板と、前記基板の前記画素アレイの上に配され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように配された第１シンチレータ保護層であって、該第１シンチレータ保護層と前記基板とにより前記シンチレータ層を取り囲む第１シンチレータ保護層と、を有し、前記放射線検出装置は、前記複数のセンサユニットがそれぞれ有する複数の前記第１シンチレータ保護層をそれらのそれぞれの少なくとも一部に密着固定しながらそれらの境界を跨いで一体に覆うように配された第２シンチレータ保護層をさらに備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、大規模画面用の放射線検出装置の高画素化に有利である。
（第１実施形態）
図１乃至５を参照しながら、第１実施形態の放射線検出装置１１を説明する。図１は、放射線検出装置１１の構造を模式的に示したものである。図１（ａ）は、放射線検出装置１１の上面図を模式的に示したものである。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたカットラインＸ−Ｘ’の放射線検出装置１１の断面構造を模式的に示し、図１（ｃ）は、カットラインＹ−Ｙ’の放射線検出装置１１の断面構造を模式的に示している。放射線検出装置１１は、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波を含む。）を検出する複数のセンサユニット２０が配列されたセンサパネル３０を備える。図１（ａ）には４つのセンサユニット２０を示したが、センサユニット２０の数は４つに限られず、２つ又は３つでもよいし、５つ以上でもよい。複数のセンサユニット２０は、例えば、第１センサユニット２０１及び第２センサユニット２０２を含み、これらは互いに隣接して配されている。また、各センサユニット２０は、例えば、接着層３２を介して基台３５の上に配列されうる。基台３５は、各センサユニット２０が接着層３２によって固定され、各センサユニット２０を支持し得る。
図１乃至５を参照しながら、第１実施形態の放射線検出装置１１を説明する。図１は、放射線検出装置１１の構造を模式的に示したものである。図１（ａ）は、放射線検出装置１１の上面図を模式的に示したものである。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたカットラインＸ−Ｘ’の放射線検出装置１１の断面構造を模式的に示し、図１（ｃ）は、カットラインＹ−Ｙ’の放射線検出装置１１の断面構造を模式的に示している。放射線検出装置１１は、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波を含む。）を検出する複数のセンサユニット２０が配列されたセンサパネル３０を備える。図１（ａ）には４つのセンサユニット２０を示したが、センサユニット２０の数は４つに限られず、２つ又は３つでもよいし、５つ以上でもよい。複数のセンサユニット２０は、例えば、第１センサユニット２０１及び第２センサユニット２０２を含み、これらは互いに隣接して配されている。また、各センサユニット２０は、例えば、接着層３２を介して基台３５の上に配列されうる。基台３５は、各センサユニット２０が接着層３２によって固定され、各センサユニット２０を支持し得る。
また、図２は、第１センサユニット２０１と第２センサユニット２０２との境界領域（境界領域Ｋ）を拡大して模式的に示した図である。図２（ａ）は、境界領域Ｋにおける断面図を示しており、図２（ｂ）は、境界領域Ｋにおける上面図を示している。
各センサユニット２０は、光を検出する複数の画素２１が基板１５上にアレイ状に配された画素アレイ２２と、放射線を光に変換するシンチレータ層４０と、シンチレータ層４０を覆うように配された第１シンチレータ保護層４１とを有する。また、放射線検出装置１１は、複数のセンサユニット２０を覆うように配された第２シンチレータ保護層４２をさらに備える。また、放射線検出装置１１は、センサパネル３０と第２シンチレータ保護層４２との間に配された反射層５０をさらに備えうる。
各画素２１は、光電変換素子としてのセンサ（例えば、ＰＩＮフォトダイオード型センサ、ＭＩＳ型センサ）と、該センサによって得られた電気信号を読み出すための複数のスイッチング素子（ＴＦＴ等）とを含みうる。読み出された電気信号は、所定の信号処理が為され、信号入出力部７０から配線８０を介して、外部の信号処理回路基板（不図示）に出力されうる。画素アレイ２２の上には、画素アレイ２２を保護するための保護膜２５を介して、シンチレータ層４０が配されうる。また、シンチレータ層４０には、例えば、タリウム（Ｔｌ）がドープされたヨウ化セシウム（ＣｓＩ）（以下、ＣｓＩ：Ｔｌ）等の柱状結晶のものが好適に用いられうる。
第１シンチレータ保護層４１は、シンチレータ層４０が、外部環境による劣化（例えば、湿気による潮解）を防ぐための保護層である。よって、図１では、第１シンチレータ保護層４１が、基板１５及びシンチレータ層４０の全体を覆うように示したが、本実施形態はこの形状に限られない。例えば、基板１５の底面は被覆されていなくてもよい。第１シンチレータ保護層４１には、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の有機封止材料、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系等のホットメルト樹脂等が用いられ、特に、水分透過率の低い樹脂が望ましい。第１シンチレータ保護層４１には、例えば、ＣＶＤ法によって形成されたポリパラキシリレン（パリレン）やポリ尿素等の有機膜や、液状原料から塗布・乾燥の工程を経て形成されたフッ素系・塩化物系等の樹脂の有機膜が用いられてもよい。
ここで、ｇは、第１センサユニット２０１の画素アレイ２２と第２センサユニット２０２の画素アレイ２２との距離を示す。また、ｐは、各画素アレイ２２における画素２１のピッチを示す。また、Ｌは、例えば、画素２１１の中心から画素２１２の中心までの距離を示す。画素２１１は、第１センサユニット２０１の画素アレイ２２のうち第２センサユニット２０２に最も近い位置に配されている画素の１つである。また、画素２１２は、第２センサユニット２０２の画素アレイ２２のうち画素２１１に最も近い位置に配されている画素である。
第１シンチレータ保護層４１は、その厚さｔ１が大きいとシンチレータ層４０を防湿する機能が大きくなる。しかし、厚さｔ１が大きくなると距離ｇも大きくなる。即ち、境界領域Ｋを挟む２つの画素２１の間隔（例えば、画素２１１及び画素２１２との距離）が大きくなることにより、例えば、Ｌ＞２ｐの場合には、境界領域Ｋにおいて画素１列分の放射線情報が消失されることになってしまう。そこで、放射線検出装置１１の構成は、ｔ１≦１／２×ｇ、かつ、Ｌ≦３／２×ｐの関係が成り立つとよい。これにより、境界領域における放射線情報の消失を少なくとも半分以下に低減することができる。例えば、画素２１のピッチｐが５０μｍの場合は、例えば、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下とし、距離ｇを１０μｍ以下にするとよい。このことは、反射層５０の反射効率をも向上させ、画像鮮鋭度が向上しうる。
また、図２（ａ）に示されるように、第１センサユニット２０１と第２センサユニット２０２とは、それらの側面の全体において、それらの第１シンチレータ保護層４１のそれぞれが互いに接触するように配されるとよい。これは、複数のセンサユニット２０を配列（タイリング）する際に、隣接するセンサユニット２０との境界部分において、間隙が生じることを防ぐためである。例えば、図３に示されるように、シンチレータ層４０の側面においてシンチレータ部材の凸部４５を有すると、間隙６０が生じることによって距離ｇが大きくなるため好ましくない。よって、各センサユニット２０は、隣接するセンサユニット２０との間で、それらの第１シンチレータ保護層４１のそれぞれが、それらの側面の全体で互いに接触するように配列されるとよい。一方、センサユニット２０同士が隣接しない側面においては、この形状に限られない。
ところで、第１シンチレータ保護層４１は、シンチレータ層４０の劣化を、放射線検出装置１１の製造工程の間において防止すればよい。そして、放射線検出装置１１の製造後におけるシンチレータ層４０の劣化の防止については、第２シンチレータ保護層４２によって確保されればよい。よって、上述の関係式との関係で、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１が第２シンチレータ保護層４２の厚さよりも薄くなるように、各第１及び第２シンチレータ保護層４１及び４２のそれぞれを設けてもよい。第２シンチレータ保護層４２は、図１においては基台３５及びセンサユニット２０の全体を覆うように示したが、本実施形態はこの形状に限られない。例えば、放射線検出装置１１において、基台３５とセンサユニット２０のうちセンサユニット２０を覆うように第２シンチレータ保護層４２を設けてもよい。言い換えると、第２シンチレータ保護層４２は、少なくとも、接着層３２とセンサユニット２０との間の界面、接着層３２、接着層３２と基台３５との間の界面、第１シンチレータ保護層４１、及び、第１シンチレータ保護層４１と反射層５０との間の界面、を覆うように配され得る。第２シンチレータ保護層４２には、第１シンチレータ保護層４１と同様の材料が用いられうる。例えば、第２シンチレータ保護層４２に、ポリパラキシリレン、フッ素系・塩素系樹脂を使用した場合は、例えば、第２シンチレータ保護層４２の厚さは、５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上とすればよい。
その他、図１に例示されるように、反射層５０は、複数のセンサユニット２０の上面の全体にわたって一体に形成されるとよい。反射層５０が一体に形成されることにより、境界領域Ｋにおいて生じうる光の特異的な反射、外部への漏れ、隣接するセンサユニット２０への入射を効果的に防止し、境界領域Ｋにおける解像度の低減を防止することができる。反射層５０には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の金属が用いられうる。
また、図４（ａ）に例示されるように、防湿効果をさらに向上させるために放射線検出装置１１の側面の部分に封止樹脂９０を設けてもよい。この封止樹脂９０には、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられうる。
以下、放射線検出装置１１の製造方法の例を、図５を参照しながら述べる。まず、図５（ａ）に例示されるように、画素アレイが形成された基板１５Ａを準備し、必要に応じて保護膜２５を形成する（準備工程）。次に、図５（ｂ）に例示されるように、基板１５Ａの上にシンチレータ層４０を形成し、基板１５Ｂが得られる（シンチレータ層４０形成工程）。シンチレータ層４０は、例えば、真空蒸着法等によって形成され、その材料として、前述のとおり、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ等の柱状結晶のものが好適に用いられうる。このような柱状結晶は、蒸着時の蒸着温度、蒸着圧力を適宜設定することにより形成されうる。
その後、図５（ｃ）に例示されるように、基板１５Ｂを切断（又は分断）し、複数のブロック（基板１５Ｃ）が得られる（切断工程）。この切断工程により、シンチレータ層４０の側面にシンチレータ部材の凸部４５が形成されないように、基板１５Ｃが得られる。この切断工程は、シンチレータ層４０の劣化を防ぐため、乾式のダイシングを行うことを要する。よって、切断工程は、例えば、ダイヤモンドソーを用いたダイシングや、乾式のブレードダイシング等によって為されるとよい。シリコン基板が用いられている場合には、切断工程は、レーザーアブレーションによるダイシングや、ステルスダイシング等によって為されてもよい。また、基板１５Ｂのシンチレータ層４０が配された面の反対側の面に切目を予め形成し、その後にスクライブによって、凸部４５が形成されないように切断してもよい。
次に、図５（ｄ）に例示されるように、複数の基板１５Ｃのそれぞれに第１シンチレータ保護層４１を形成し、複数のセンサユニット２０を取得する（センサユニット２０形成工程）。この工程は、湿気によってシンチレータ層４０が劣化することを防ぐため、切断工程の後に速やかに為されるとよい。第１シンチレータ保護層４１は、前述のように、ＣＶＤ法や塗布法等を用いて形成されうる。
その後、図５（ｅ）に例示されるように、センサユニット２０の個々を、基台３５の上に接着層３２を介して配列（タイリング）することによってセンサパネル３０が得られる（配列工程）。この工程において、各センサユニット２０は、前述のとおり、隣接するセンサユニット２０との間で、それらの第１シンチレータ保護層４１のそれぞれが、それらの側面の全体で互いに接触するように配列されるとよい。
さらに、その後、図５（ｆ）に例示されるように、反射層５０が、複数のセンサユニット２０の上面の全体にわたって一体に形成され、基板１５Ｆが得られる（反射層５０形成工程）。反射層５０には、前述のとおり、例えば、アルミニウム、銀等が用いられうる。この反射層５０は、真空蒸着やスパッタ法等による成膜によって形成されてもよいし、シート状又は板状の板材が配されてもよい。
最後に、図５（ｇ）に例示されるように、センサパネル３０と反射層５０とを覆うように、第２シンチレータ保護層４２が形成され、放射線検出装置１１が得られる（放射線検出装置１１形成工程）。第２シンチレータ保護層４２の形成方法は、前述のとおり、例えば、ＣＶＤ法や塗布法等が用いられうる。また、第２シンチレータ保護層４２及び反射層５０に代わって、図４（ｂ）に例示されるように、第２シンチレータ保護層４２及び反射層５０の両方の機能を有する層（シート９５）を形成してもよい。
以上のようにして、放射線検出装置１１が得られる。この製造方法によると、シンチレータ層４０の防湿を確保しつつ、各センサユニット２０を個別に形成することができ、目的・用途に応じた規模の放射線検出装置１１を適宜、形成することも可能になる。以上、本実施形態によると、複数のセンサユニット２０が配列された大規模画面用の放射線検出装置の高画素化に有利である。
（第２実施形態）
図６及び７を参照しながら、第２実施形態の放射線検出装置１２を説明する。本実施形態は、図６に示されるように、裏面照射型の放射線検出装置である点で、第１実施形態と異なる。図６（ａ）は、図１（ｂ）と同様にして、放射線検出装置１２の断面構造を模式的に示し、図６（ｂ）は、図１（ｃ）は、放射線検出装置１２の断面構造を模式的に示している。放射線検出装置１２においては、反射層５０が設けられた基台３５の上に、接着層３２を介して、センサユニット２０の個々が配列されうる。接着層３２には、反射層５０の反射効率を確保するために透過性の高い材料が用いられ、その厚さは、例えば、２５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下であるとよい。
図６及び７を参照しながら、第２実施形態の放射線検出装置１２を説明する。本実施形態は、図６に示されるように、裏面照射型の放射線検出装置である点で、第１実施形態と異なる。図６（ａ）は、図１（ｂ）と同様にして、放射線検出装置１２の断面構造を模式的に示し、図６（ｂ）は、図１（ｃ）は、放射線検出装置１２の断面構造を模式的に示している。放射線検出装置１２においては、反射層５０が設けられた基台３５の上に、接着層３２を介して、センサユニット２０の個々が配列されうる。接着層３２には、反射層５０の反射効率を確保するために透過性の高い材料が用いられ、その厚さは、例えば、２５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下であるとよい。
ここで、放射線検出装置１２は裏面照射型であるので、センサユニット２０の基板１５は、放射線のエネルギーに応じて、その厚さを研磨等によって薄くするとよい。例えば、基板１５がシリコン基板やガラス基板等の場合には、基板１５の厚さを、例えば、０．５ｍｍ以下、さらには０．３ｍｍ以下にするとよい。このことは、製造工程の初期段階から上記厚さの基板１５を用いてセンサユニット２０を形成してもよいし、初期段階では、所定量の厚さを確保した基板１５を用い、製造工程の途中で該基板１５を上記の厚さになるように研磨してもよい。基板１５を研磨等する場合は、放射線が照射される側の面は、第１シンチレータ保護層４１によって覆われていなくてもよい。
以下、放射線検出装置１２の製造方法の例を、図７を参照しながら述べる。複数のセンサユニット２０が形成されるまでの工程は、図７（ａ）乃至（ｄ）に例示されるように、第１実施形態と同様にして為されればよい。その後、図７（ｅ）に例示されるように、反射層５０が設けられた基台３５の上に、接着層３２を介して、センサユニット２０の個々が配列（タイリング）することによってセンサパネル３０が得られる（配列工程）。ここで、センサパネル３０は、基板１５及びシンチレータ層４０のうちシンチレータ層４０が近接する面が反射層５０乃至基台３５に面するように、センサユニット２０の個々を配列して形成される。
次に、基板１５の厚さを薄くする必要がある場合は、図７（ｆ）に例示されるように、基板１５の研磨を行う（研磨工程）。この研磨工程は、センサユニット２０における基板１５及びシンチレータ層４０のうち基板１５が近接する面について行えばよく、基板１５の研磨と共に、第１シンチレータ保護層４１が除去されうる。この研磨工程は、シンチレータ層４０の劣化を防ぐため、乾式のドライポリッシングによって為されればよく、劣化を防ぐことが可能であれば、湿式のポリッシングによって為されてもよい。最後に、図７（ｇ）に例示されるように、第１実施形態と同様にして第２シンチレータ保護層４２が形成され、放射線検出装置１２が得られる（放射線検出装置１２形成工程）。
以上のようにして、放射線検出装置１２が得られる。この製造方法によると、シンチレータ層４０の防湿を確保しつつ、各センサユニット２０を個別に形成することができ、目的・用途に応じた規模の放射線検出装置１２を適宜、形成することも可能になる。以上、本実施形態によると、複数のセンサユニット２０が配列された大規模画面用の放射線検出装置の高画素化に有利である。
以上の２つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。
（応用例）
上述の各実施形態の放射線検出装置は、撮像システムに適用されうる。撮像システムは、例えば、放射線検出装置と、イメージプロセッサ等を含む信号処理部と、ディスプレイ等を含む表示部と、放射線を発生させるための放射線源と、を備える。例えば、図８に示されるように、Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者等の被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。入射したＸ線に応じてシンチレータが発光し、この光をセンサパネルが検出して、電気的情報を得る。その後、この情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ６０７０（信号処理部）により画像処理され、制御室のディスプレイ６０８０（表示部）により表示されうる。また、この情報は電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク６０９０等を含む伝送処理手段により遠隔地へ転送することもできる。これにより、別の場所のドクタールーム等のディスプレイ６０８１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、この情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ６１００によってフィルム６２１０等の記録部に記録することもできる。
上述の各実施形態の放射線検出装置は、撮像システムに適用されうる。撮像システムは、例えば、放射線検出装置と、イメージプロセッサ等を含む信号処理部と、ディスプレイ等を含む表示部と、放射線を発生させるための放射線源と、を備える。例えば、図８に示されるように、Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者等の被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。入射したＸ線に応じてシンチレータが発光し、この光をセンサパネルが検出して、電気的情報を得る。その後、この情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ６０７０（信号処理部）により画像処理され、制御室のディスプレイ６０８０（表示部）により表示されうる。また、この情報は電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク６０９０等を含む伝送処理手段により遠隔地へ転送することもできる。これにより、別の場所のドクタールーム等のディスプレイ６０８１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、この情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ６１００によってフィルム６２１０等の記録部に記録することもできる。
以下では、図９を参照しながら、主に、厚さｔ１と距離ｇとの関係について、各実施形態にしたがって為された実施例及び比較例の結果を示す。
（比較例１）
第１実施形態の手順（図５参照）にしたがって、比較例１のための放射線検出装置を形成した。画素のピッチｐは５０μｍとした。センサアレイの上には酸化ケイ素（ＳｉＮｘ）を形成し、その上に保護膜２５（厚さ７μｍ）を形成した。保護膜２５は、ポリイミド樹脂をスピンコート法により塗布し、その後、加熱し硬化させることによって形成された。また、シンチレータ層４０については、真空蒸着法によってＣｓＩ：Ｔｌのシンチレータ層４０（厚さ２００μｍ）を形成した。第１シンチレータ保護層４１は、厚さｔ１が２５μｍになるように形成した。第１シンチレータ保護層４１を形成する工程（センサユニット２０形成工程）では、信号入出力部７０において第１シンチレータ保護層４１が形成されないようにマスク処理が為され、ポリパラキシリレン（パリレン）を用いた真空蒸着法により為された。また、配列工程の後には、間隙６０を紫外線硬化型のエポキシ樹脂で埋設し、その後、紫外線（ＵＶ）照射を行って樹脂を硬化させた。この工程により第１シンチレータ保護層４１の上面を平坦化することができる。その後、蒸着法によって第１シンチレータ保護層４１の上に、アルミニウム（Ａｌ）の反射層５０（厚さ２００ｎｍ）を形成した。第２シンチレータ保護層４２には、第１シンチレータ保護層４１と同様にポリパラキシリレン（パリレン）を用い、蒸着法により第２シンチレータ保護層４２（厚さ５０μｍ）を形成した。ここでも同様に、信号入出力部７０において第２シンチレータ保護層４１が形成されないようにマスク処理を行い、第２シンチレータ保護層４２を形成した。最終的に得られた放射線検出装置において、距離ｇは５０μｍであり、距離Ｌは１００μｍであった。画素のピッチｐは５０μｍであり、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域においては画素を配置できない部分があるため、この場合、画素１列分（５０μｍ）の画像情報が消失してしまうことになる。
第１実施形態の手順（図５参照）にしたがって、比較例１のための放射線検出装置を形成した。画素のピッチｐは５０μｍとした。センサアレイの上には酸化ケイ素（ＳｉＮｘ）を形成し、その上に保護膜２５（厚さ７μｍ）を形成した。保護膜２５は、ポリイミド樹脂をスピンコート法により塗布し、その後、加熱し硬化させることによって形成された。また、シンチレータ層４０については、真空蒸着法によってＣｓＩ：Ｔｌのシンチレータ層４０（厚さ２００μｍ）を形成した。第１シンチレータ保護層４１は、厚さｔ１が２５μｍになるように形成した。第１シンチレータ保護層４１を形成する工程（センサユニット２０形成工程）では、信号入出力部７０において第１シンチレータ保護層４１が形成されないようにマスク処理が為され、ポリパラキシリレン（パリレン）を用いた真空蒸着法により為された。また、配列工程の後には、間隙６０を紫外線硬化型のエポキシ樹脂で埋設し、その後、紫外線（ＵＶ）照射を行って樹脂を硬化させた。この工程により第１シンチレータ保護層４１の上面を平坦化することができる。その後、蒸着法によって第１シンチレータ保護層４１の上に、アルミニウム（Ａｌ）の反射層５０（厚さ２００ｎｍ）を形成した。第２シンチレータ保護層４２には、第１シンチレータ保護層４１と同様にポリパラキシリレン（パリレン）を用い、蒸着法により第２シンチレータ保護層４２（厚さ５０μｍ）を形成した。ここでも同様に、信号入出力部７０において第２シンチレータ保護層４１が形成されないようにマスク処理を行い、第２シンチレータ保護層４２を形成した。最終的に得られた放射線検出装置において、距離ｇは５０μｍであり、距離Ｌは１００μｍであった。画素のピッチｐは５０μｍであり、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域においては画素を配置できない部分があるため、この場合、画素１列分（５０μｍ）の画像情報が消失してしまうことになる。
（比較例２）
比較例２は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を１２．５μｍとした点を除いて、比較例１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは２５μｍであり、距離Ｌは７５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域においては、画素２分の１列分の画像情報が消失してしまう。
比較例２は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を１２．５μｍとした点を除いて、比較例１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは２５μｍであり、距離Ｌは７５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域においては、画素２分の１列分の画像情報が消失してしまう。
（実施例１−１）
実施例１−１は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を６．２５μｍとした点を除いて、比較例１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは１２．５μｍであり距離Ｌは６２．５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素４分の１列分に留まり、画像ムラ、出力変動等の画素の異常や欠陥もなかった。また、このようにして得られた放射線検出装置は、湿度耐久試験（温度５０℃、湿度９０％ＲＨ）の結果、１０日間を経過してもシンチレータ層４０の発光量及び鮮鋭度の低下が見られなかった。
実施例１−１は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を６．２５μｍとした点を除いて、比較例１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは１２．５μｍであり距離Ｌは６２．５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素４分の１列分に留まり、画像ムラ、出力変動等の画素の異常や欠陥もなかった。また、このようにして得られた放射線検出装置は、湿度耐久試験（温度５０℃、湿度９０％ＲＨ）の結果、１０日間を経過してもシンチレータ層４０の発光量及び鮮鋭度の低下が見られなかった。
（実施例１−２）
実施例１−２は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を５μｍとした点を除いて、実施例１−１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは１０μｍであり、距離Ｌは６０μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素５分の１列分に留まり、また、実施例１−１と同様の湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
実施例１−２は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を５μｍとした点を除いて、実施例１−１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは１０μｍであり、距離Ｌは６０μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素５分の１列分に留まり、また、実施例１−１と同様の湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
（実施例１−３）
実施例１−３は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を２．５μｍとした点を除いて、実施例１−１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは５μｍであり、距離Ｌは５５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素１０分の１列分に留まり、また、実施例１−１と同様の湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
実施例１−３は、第１シンチレータ保護層４１の厚さｔ１を２．５μｍとした点を除いて、実施例１−１と同様である。このようにして得られた放射線検出装置においては、距離ｇは５μｍであり、距離Ｌは５５μｍであった。この場合、画素のピッチｐは５０μｍであるため、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素１０分の１列分に留まり、また、実施例１−１と同様の湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
以下では、その他の実施例及び比較例の結果を示す。
（比較例３）
比較例３では、第２シンチレータ保護層４２を形成しない放射線検出装置について、湿度耐久試験（温度５０℃、湿度９０％ＲＨ）を行った。試験を３日間行った後のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、２ＬＰ／ｍｍ（ＬｉｎｅＰａｉｒ／ｍｍ）の値が約３０％低下し、発光量は約１０％低下した。
比較例３では、第２シンチレータ保護層４２を形成しない放射線検出装置について、湿度耐久試験（温度５０℃、湿度９０％ＲＨ）を行った。試験を３日間行った後のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、２ＬＰ／ｍｍ（ＬｉｎｅＰａｉｒ／ｍｍ）の値が約３０％低下し、発光量は約１０％低下した。
（実施例２）
実施例２は、実施例１−１に記載の放射線検出装置において、第２シンチレータ保護層４２を形成した後に、図４（ａ）に例示されるように、封止樹脂９０を設けた場合の結果を示す。封止樹脂９０は、熱硬化型接着剤（味の素ファインテクノ社製 ＡＥ−９０１Ｔ−ＤＡ）を塗布し、硬化（６０℃、３０分）することによって形成した。この方法によると、実施例１−１と同様に、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素４分の１列分に留まり、また、湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
実施例２は、実施例１−１に記載の放射線検出装置において、第２シンチレータ保護層４２を形成した後に、図４（ａ）に例示されるように、封止樹脂９０を設けた場合の結果を示す。封止樹脂９０は、熱硬化型接着剤（味の素ファインテクノ社製 ＡＥ−９０１Ｔ−ＤＡ）を塗布し、硬化（６０℃、３０分）することによって形成した。この方法によると、実施例１−１と同様に、互いに隣接するセンサユニット２０の境界領域において消失する画像情報は、画素４分の１列分に留まり、また、湿度耐性を有する信頼性の高い放射線検出装置が得られた。
（実施例３）
実施例２は、実施例１−１に記載の放射線検出装置において、反射層５０及び第２シンチレータ保護層４２の代わりに、図４（ｂ）に例示されるように、これらの両方の機能を有するシート９５を設けた場合の結果を示す。シート９５は、厚さ２０μｍのＡｌ箔をＰＥＴシートに貼りつけたものを用いた。また、シート９５は、厚さ１０μｍの接着層（不図示）を介して貼りつける。この方法によると、実施例１−１と同様の効果に加え、さらに第２シンチレータ保護層４２を形成する工程を削減できコストの低減を図ることができた。
実施例２は、実施例１−１に記載の放射線検出装置において、反射層５０及び第２シンチレータ保護層４２の代わりに、図４（ｂ）に例示されるように、これらの両方の機能を有するシート９５を設けた場合の結果を示す。シート９５は、厚さ２０μｍのＡｌ箔をＰＥＴシートに貼りつけたものを用いた。また、シート９５は、厚さ１０μｍの接着層（不図示）を介して貼りつける。この方法によると、実施例１−１と同様の効果に加え、さらに第２シンチレータ保護層４２を形成する工程を削減できコストの低減を図ることができた。
（実施例４）
実施例４では、第２実施形態の手順（図７参照）にしたがって、放射線検出装置を形成した。各センサユニット２０を形成する工程までは、実施例１−１と同様にして行った（図７（ａ）乃至（ｄ）参照）。次に、反射層５０が形成された基台３５の上に、接着層３２（アクリル製粘着シート、厚さ１０μｍ）を介して、センサユニット２０を貼りつけた（図７（ｅ））。その後、センサユニット２０の基板１５（シリコン基板）の研磨を行い、その後、エアブローによって研磨による残骸の除去を行った（図７（ｆ））。この研磨工程は、乾式のドライポリッシングによって為され、基板１５は厚さが０．２ｍｍになった。最後に、第２シンチレータ保護層４２が形成され、放射線検出装置が得られた（図７（ｇ））。この放射線検出装置は裏面照射型であり、実施例１乃至３で述べた効果に加えて、裏面側からの放射線入射による画像鮮鋭度向上の効果も得られた。
実施例４では、第２実施形態の手順（図７参照）にしたがって、放射線検出装置を形成した。各センサユニット２０を形成する工程までは、実施例１−１と同様にして行った（図７（ａ）乃至（ｄ）参照）。次に、反射層５０が形成された基台３５の上に、接着層３２（アクリル製粘着シート、厚さ１０μｍ）を介して、センサユニット２０を貼りつけた（図７（ｅ））。その後、センサユニット２０の基板１５（シリコン基板）の研磨を行い、その後、エアブローによって研磨による残骸の除去を行った（図７（ｆ））。この研磨工程は、乾式のドライポリッシングによって為され、基板１５は厚さが０．２ｍｍになった。最後に、第２シンチレータ保護層４２が形成され、放射線検出装置が得られた（図７（ｇ））。この放射線検出装置は裏面照射型であり、実施例１乃至３で述べた効果に加えて、裏面側からの放射線入射による画像鮮鋭度向上の効果も得られた。
Claims (9)
- 放射線を検出する複数のセンサユニットが配列されたセンサパネルを備える放射線検出装置であって、
前記複数のセンサユニットのそれぞれは、
光を検出する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイを有する基板と、
前記基板の前記画素アレイの上に配され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層を覆うように配された第１シンチレータ保護層であって、該第１シンチレータ保護層と前記基板とにより前記シンチレータ層を取り囲む第１シンチレータ保護層と、
を有し、
前記放射線検出装置は、前記複数のセンサユニットがそれぞれ有する複数の前記第１シンチレータ保護層をそれらのそれぞれの少なくとも一部に密着固定しながらそれらの境界を跨いで一体に覆うように配された第２シンチレータ保護層をさらに備える、
ことを特徴とする放射線検出装置。 - 前記複数のセンサユニットは、互いに隣接する第１センサユニットと第２センサユニットとを含み、
各画素アレイにおける前記画素のピッチをｐとし、前記第１シンチレータ保護層の厚さをｔ１とし、前記第１センサユニットの前記画素アレイと前記第２センサユニットの前記画素アレイとの距離をｇとし、
前記第１センサユニットの前記画素アレイにおいて前記第２センサユニットに最も近い位置に配されている前記画素の中心から、前記第２センサユニットの前記画素アレイにおいて当該画素に最も近い位置に配されている前記画素の中心までの距離をＬとしたときに、
ｔ１≦１／２×ｇ、かつ、Ｌ≦３／２×ｐの関係が成り立つ、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。 - 前記第１シンチレータ保護層は、その厚さが前記第２シンチレータ保護層よりも薄い、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。 - 前記センサユニットとそれに隣接する前記センサユニットとは、それらの側面の全体において、それらの前記第１シンチレータ保護層のそれぞれが互いに接触するように配されており、それらの側面の全体の間で前記第２シンチレータ保護層が挟持されていない、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。 - 前記センサパネルと前記第２シンチレータ保護層との間に配された反射層をさらに備え、
前記反射層は、前記複数のセンサユニットの上面の全体にわたって一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線検出装置。 - 前記複数のセンサユニットを支持する基台と、前記複数のセンサユニットを前記基台に固定する接着層と、を備え、
前記第２シンチレータ保護層は、少なくとも、前記接着層と前記センサユニットとの間の界面、前記接着層、前記接着層と前記基台との間の界面、前記第１シンチレータ保護層、及び、前記第１シンチレータ保護層と前記反射層との間の界面、を覆うように配される
ことを特徴とする請求項５に記載の放射線検出装置。 - 前記基板の信号入出力部であって前記画素アレイに信号を入力し又は前記画素アレイからの信号を出力するための信号入出力部を前記基板の外部に接続するための配線をさらに備えており、
前記第１シンチレータ保護層および前記第２シンチレータ保護層は、前記配線を露出するように配されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線検出装置。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
前記放射線を発生させるための放射線源と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 光を検出する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイを有する基板と、前記基板の前記画素アレイの上に配され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように配された第１シンチレータ保護層であって該第１シンチレータ保護層と前記基板とにより前記シンチレータ層を取り囲む第１シンチレータ保護層と、をそれぞれが有する複数のセンサユニットを取得する第１工程と、
前記第１工程で得られた前記複数のセンサユニットによって構成されるセンサパネルを形成する第２工程と、
前記第２工程で得られた前記センサパネルに、それを構成する前記複数のセンサユニットがそれぞれ有する複数の前記第１シンチレータ保護層をそれらのそれぞれの少なくとも一部に密着固定しながらそれらの境界を跨いで一体に覆うように第２シンチレータ保護層を形成する第３工程と、を含む、
ことを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
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