JP6818617B2 - 放射線検出器、放射線検出器の製造装置、および放射線検出器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器、放射線検出器の製造装置、および放射線検出器の製造方法に関する。

放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、Ｘ線を可視光すなわち蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を信号電荷に変換する光電変換部を有するアレイ基板と、シンチレータの上に設けられた反射部とが設けられている。
ここで、シンチレータと反射部は、水蒸気などに起因する特性の劣化を抑制するために外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータが、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）：Ｔｌ（タリウム）膜やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム）膜などからなる場合には、湿度などによる特性劣化が大きくなるおそれがある。
そのため、高い防湿性能を得られる構造として、シンチレータと反射部をハット形状の防湿体で覆い、防湿体のつば（鍔）部をアレイ基板と接着する構造が提案されている。

ところが、航空機による輸送などのようにＸ線検出器が大気圧よりも減圧された環境に置かれる場合がある。この場合、ハット形状の防湿体の内側の圧力が外側の圧力よりも高くなると、防湿体のつば部をアレイ基板から引き剥がす力が大きくなったり、防湿体が膨らんで変形したりするおそれがある。そのため、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体のつば部をアレイ基板に接着する技術が提案されている。防湿体のつば部をアレイ基板に接着する際の環境の圧力を大気圧よりも低くすれば、防湿体の内側の圧力を低くすることができるので、Ｘ線検出器が大気圧よりも減圧された環境に置かれた場合に防湿体に作用する力を低減させることができる。

しかしながら、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体のつば部をアレイ基板に接着したとしても、大気圧の環境において接着剤を硬化させる際には、大気圧により防湿体が押されて、防湿体と反射部との間の隙間の体積が減少し、防湿体の内側の圧力が当初の圧力よりも高くなる場合がある。防湿体の内側の圧力が当初の圧力よりも高くなると、Ｘ線検出器が大気圧よりも減圧された環境に置かれた場合に防湿体に作用する力が大きくなる。
そこで、Ｘ線検出器が大気圧よりも減圧された環境に置かれた場合に防湿体に作用する力を低減させることができる技術の開発が望まれていた。

特開２０１２−３７４５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、大気圧よりも減圧された環境において防湿体に作用する力を低減させることができる放射線検出器、放射線検出器の製造装置、および放射線検出器の製造方法を提供することである。

実施形態に係る放射線検出器は、複数の光電変換部を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換部の上に設けられ、中央領域の外側に位置する周縁領域の厚みが外側になるに従い薄くなるシンチレータと、前記シンチレータの中央領域における放射線の第１の入射面と、前記シンチレータの周縁領域における放射線の第２の入射面の少なくとも一部と、を覆う第１の反射部と、ハット形状を呈し、前記第１の反射部を覆う防湿体と、前記防湿体のつば部と、前記アレイ基板と、の間に設けられた接着層と、を備えている。
前記シンチレータは、複数の柱状結晶の集合体であり、前記柱状結晶の充填率は８５％以下である。

本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。 Ｘ線検出器１の模式断面図である。 反射部１６を例示するための模式断面図である。 製造装置１００を例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

（Ｘ線検出器）
まず、本発明の実施形態に係るＸ線検出器１について例示をする。
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
図２は、Ｘ線検出器１の模式断面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図２においては、信号処理部３、画像処理部４などを省いて描いている。

放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療に限定されるわけではない。

図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像処理部４、シンチレータ５、反射部６（第１の反射部の一例に相当する）、防湿体７、および接着層８が設けられている。

アレイ基板２は、シンチレータ５によりＸ線から変換された蛍光（可視光）を電気信号に変換する。
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、および保護層２ｆなどを有する。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。

基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。
光電変換部２ｂは、矩形状を呈したものとすることができる。光電変換部２ｂは、平面視において、複数の制御ライン２ｃ１と、複数のデータライン２ｃ２と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。光電変換部２ｂは、対応する制御ライン２ｃ１と対応するデータライン２ｃ２とに電気的に接続されている。
なお、１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像の１つの画素（pixel）に対応する。

複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。
また、光電変換素子２ｂ１において変換した電荷が供給される蓄積キャパシタを設けることができる。蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねることができる。なお、以下においては、一例として、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねる場合を例示する。

光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側は、対応する図示しないバイアスラインと電気的に接続される。なお、バイアスラインが設けられない場合には、光電変換素子２ｂ１のアノード側はバイアスラインに代えてグランドに電気的に接続される。

制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に延びている。
１つの制御ライン２ｃ１は、アレイ基板２の周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１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。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた制御回路と電気的に接続されている。

データライン２ｃ２は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、行方向に直交する列方向に延びている。
１つのデータライン２ｃ２は、アレイ基板２の周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２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。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた信号検出回路と電気的に接続されている。

保護層２ｆは、基板２ａの上に設けられた光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２などを覆っている。保護層２ｆは、絶縁性を有する。保護層２ｆは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂材料の少なくとも１種を含むものとすることができる。

信号処理部３は、アレイ基板２の、シンチレータ５側とは反対側に設けられている。
信号処理部３には、制御回路と、信号検出回路とが設けられている。
制御回路は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。
制御回路には、画像処理部４などから制御信号Ｓ１が入力される。制御回路は、Ｘ線画像の走査方向に従って、制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。
例えば、制御回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１からの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。

信号検出回路は、複数の積分アンプ、選択回路、およびＡＤコンバータなどを有する。 １つの積分アンプは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。積分アンプは、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。そして、積分アンプは、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、積分アンプは、シンチレータ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。
選択回路は、読み出しを行う積分アンプを選択し、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次読み出す。
ＡＤコンバータは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、画像処理部４に入力される。

画像処理部４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。
画像処理部４は、信号処理部３と一体化されている。なお、画像処理部４は、配線を介して、信号処理部３の信号検出回路と電気的に接続されていてもよい。

シンチレータ５は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。シンチレータ５は、有効画素領域（基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域）Ａを覆うように設けられている。
シンチレータ５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ５は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ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５とすることができる。この場合、柱状結晶の太さは、最表面で３μｍ〜８μｍ程度とすることができる。シンチレータ５の厚みは、例えば、２００μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。

柱状結晶の集合体は、ファイバープレートのような効果を発現する。そのため、シンチレータ５のある一点で生じた蛍光は、面方向における散乱が抑制された状態で光電変換部２ｂに到達する。その結果、Ｘ線画像の解像度を向上させることができる。なお、柱状結晶同士の間には、物質が充填されていない隙間が形成されている。

真空蒸着法を用いてシンチレータ５を形成する際には、シンチレータ５が、アレイ基板２の周縁近傍に位置する防湿体７のつば部７ｃが接着される領域や、配線パッド２ｄ１、２ｄ２の上に形成されないようにする必要がある。そのため、蒸着工程においては、蒸着材料がアレイ基板２の周縁近傍に到達しないようにマスクが用いられる。このマスクにおいては、アレイ基板２の有効画素領域Ａに対峙する部分は開口し、その他の部分は開口していない。しかしながら、この様なマスクを用いても、平面視においてマスクの開口端から外側にも蒸着材料が侵入する。そして、開口の外側では、マスクが蒸着材料到達に対して障害となり、マスクから十分な距離がある部分（開口の中央側の部分）と比較して、膜厚が薄くなる傾向がある。そのため、図２に示すように、シンチレータ５の中央領域の外側に位置する周縁領域は、外側になるに従い厚みが薄くなる。すなわち、シンチレータ５は、中央領域におけるＸ線の第１の入射面５ａと、周縁領域におけるＸ線の第２の入射面５ｂとを有している。第２の入射面５ｂは、第１の入射面５ａと交差している。第１の入射面５ａは、基板２ａの表面と対峙している。第１の入射面５ａは、基板２ａの表面とほぼ平行な面となっている。第２の入射面５ｂは、基板２ａの表面に対して傾斜している傾斜面となっている。

反射部６は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射部６は、シンチレータ５において生じた蛍光のうち、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。反射部６は、シンチレータ５の中央領域におけるＸ線の第１の入射面５ａと、シンチレータ５の周縁領域におけるＸ線の第２の入射面５ｂの少なくとも一部と、を覆っている。

反射部６は、例えば、シンチレータ５の上に、光散乱性を有する粒子、樹脂、および溶媒からなる材料を塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。
反射部６は、アルミニウムなどの金属をシンチレータ５の上に成膜することで形成することもできる。
反射部６は、光散乱性を有する複数の粒子と樹脂を含むシート、アルミニウムなどの金属を含むシートなどとすることもできる。

防湿体７は、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ５および反射部６の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。防湿体７は、反射部６とシンチレータ５を覆っている。
防湿体７は、ハット形状を呈し、表面部７ａ、周面部７ｂ、およびつば（鍔）部７ｃを有する。表面部７ａ、周面部７ｂ、およびつば部７ｃは一体成形されたものとすることができる。

防湿体７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。
例えば、表面部７ａ、周面部７ｂ、およびつば部７ｃは、アルミニウム、アルミニウム合金、樹脂層と無機材料（アルミニウムなどの軽金属、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック系材料）の層が積層された低透湿防湿材料などから形成することができる。例えば、表面部７ａ、周面部７ｂ、およびつば部７ｃは、厚み寸法が５０μｍ〜１００μｍ程度のアルミニウム箔をプレス成形して形成することができる。

表面部７ａは、シンチレータ５のＸ線の第１の入射面５ａと対峙している。表面部７ａは、シンチレータ５の、複数の光電変換部２ｂ側とは反対側に位置している。表面部７ａと第１の入射面５ａとの間には、反射部６の中央領域が設けられている。

周面部７ｂは、表面部７ａの周縁を囲むように設けられている。周面部７ｂは、表面部７ａの周縁から基板２ａに向けて延びている。周面部７ｂは、シンチレータ５の第２の入射面５ｂと対峙している。周面部７ｂは、シンチレータ５の側面側に位置している。周面部７ｂと第２の入射面５ｂとの間には、反射部６の周縁領域が設けられている。

すなわち、表面部７ａおよび周面部７ｂにより形成された空間の内部には、シンチレータ５と反射部６が設けられている。

つば部７ｃは、周面部７ｂの、表面部７ａ側とは反対側の端部を囲むように設けられている。つば部７ｃは、周面部７ｂの端部から外側に向けて延びている。つば部７ｃは、シンチレータ５の外側に位置している。つば部７ｃの平面形状は、枠状となっている。

接着層８は、防湿体７のつば部７ｃと、アレイ基板２の、光電変換部２ｂが設けられる側の面との間に設けられている。接着層８は、接着剤が硬化することで形成されたものである。接着剤は、透湿係数と、防湿体７とアレイ基板２との接着性を考慮して選択する。接着剤は、例えば、紫外線硬化型のエポキシ系接着剤や、熱硬化型のエポキシ系接着剤などとすることができる。また、接着層８の透湿係数を低くするために、無機材料からなるフィラーが添加された接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ系の接着剤にタルク（滑石：Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）からなるフィラーを７０重量％以上添加すれば、接着層８の透湿係数を大幅に低減させることができる。

ここで、Ｘ線検出器１が大気圧よりも減圧された環境に置かれる場合がある。例えば、Ｘ線検出器１が航空機により輸送される場合には、Ｘ線検出器１が７０ｋＰａ〜８０ｋＰａ程度の環境に置かれる場合がある。

Ｘ線検出器１が減圧環境に置かれた場合、ハット形状の防湿体７の内側（表面部７ａおよび周面部７ｂにより形成された空間）の圧力が外側の圧力よりも高くなると、防湿体７のつば部７ｃをアレイ基板２から引き剥がす力が大きくなったり、防湿体７が膨らんで変形したりするおそれがある。

そのため、防湿体７の内側の圧力は、大気圧よりも低くされている。例えば、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体７のつば部７ｃをアレイ基板２に接着すれば、防湿体７の内側の圧力が大気圧よりも低くなるようにすることができる。この場合、接着剤の硬化は大気圧の環境において行うことができる。また、防湿体７は、大気圧により押されるので、表面部７ａおよび周面部７ｂと、反射部６とが密着することになる。

ところが、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体７を、シンチレータ５および反射部６に被せる際には、表面部７ａおよび周面部７ｂと、反射部６との間には隙間が生じている。そして、大気圧の環境において接着剤を硬化させる際には、大気圧により表面部７ａおよび周面部７ｂが押されるので、当該隙間の体積が減少することになる。当該隙間の体積が減少すると、ボイルの法則により、当該隙間の圧力が上昇する。当該隙間の体積が大きければ、防湿体７の内側の圧力（当該隙間の圧力）は大気圧となる。当該隙間の圧力が上昇すると、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも高くなり、防湿体７の内側の圧力が所定の圧力（例えば、１０ｋＰａ程度）よりも高くなるおそれがある。この場合、防湿体７、シンチレータ５、および反射部６の寸法精度を考慮すると、当該隙間の寸法を０（ゼロ）にすることは困難である。

また、防湿体７のつば部７ｃをアレイ基板２に接着する際の環境の圧力を低くすれば、防湿体７の内側の当初の圧力を低くすることができるので、防湿体７の内側の圧力が所定の圧力よりも高くなることを抑制することができる。
ところが、防湿体７のつば部７ｃをアレイ基板２に接着する際の環境の圧力を低くしすぎると、接着剤に溶存していた気体が気泡となり、気泡に押されて接着剤がつば部７ｃの内外にはみ出す場合がある。接着剤のはみ出し量が多くなると、接着層８における接着強度が低くなったり、水蒸気が接着層８を透過しやすくなったり、配線パッド２ｄ１、２ｄ２などに接着剤が付着したりするおそれがある。そのため、防湿体７のつば部７ｃをアレイ基板２に接着する際の環境の圧力を低くするのには限界がある。

ここで、前述したように、シンチレータ５の柱状結晶同士の間には隙間が形成されている。柱状結晶同士の間の隙間の体積は、大気圧により表面部７ａおよび周面部７ｂが押された場合であっても減少しない。そのため、柱状結晶同士の間の隙間の総体積を大きくすれば、表面部７ａおよび周面部７ｂと、反射部６との間の隙間の体積が減少することによる圧力上昇を緩和させることができる。

柱状結晶同士の間の隙間の総体積は、例えば、柱状結晶の充填率で規定することができる。柱状結晶の充填率は、例えば、シンチレータ５の見た目の体積をＶ（ｃｍ^３）、シンチレータ５の材料の密度をρ(ｇ／ｃｍ^３）、シンチレータ５の重量をＷ（ｇ）とした場合に、以下の式で表すことができる。
充填率（％）＝（Ｗ／（ρ×Ｖ））×１００
また、防湿体７の内側の圧力の上昇は、防湿体７の表面部７ａの張りを目視観察することにより評価することができる。例えば、防湿体７の内側の圧力が十分低くければ、表面部７ａは反射部６に沿ってほぼ密着する。一方、防湿体７の内側の圧力が所定の圧力よりも高くなれば、表面部７ａと反射部６との間に隙間が生じ、時には表面部７ａが膨らんでいるように見える場合がある。表面部７ａの張りの判定は、例えば、大気圧の環境において接着剤を硬化させる工程において行うことができる。

表１は、防湿体７の内側の圧力上昇を抑制する効果を例示するための表である。
なお、表１における反射部６と表面部７ａとの間の隙間は、つば部７ｃをアレイ基板２に接着する際の大気圧よりも減圧された環境（例えば、０．２Ｐａの環境）における反射部６と表面部７ａとの間の寸法である。

表１から分かるように、柱状結晶の充填率を８５％以下とすれば、大気圧の環境において表面部７ａの張りが弱くなること、すなわち、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも上昇するのを抑制することができる。
また、大気圧よりも減圧された環境（７０ｋＰａ）においても、防湿体７の内側の圧力が所望の範囲内に収まることが確認できた。
また、解像度特性（ＭＴＦ（modulation transfer function）特性）も良好であることが確認できた。

ただし、柱状結晶の充填率を８５％とした場合には、反射部６と表面部７ａとの間の隙間を０．５ｍｍとすると、防湿体７の内側の圧力が所望の範囲外となる。そのため、柱状結晶の充填率は、８０％以下とすることがより好ましい。この様にすれば、防湿体７、シンチレータ５、および反射部６の寸法精度のばらつきがある程度大きくなった場合であっても、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも上昇するのを抑制することができる。

ここで、シンチレータ５の厚みを薄くすれば、柱状結晶同士の間の隙間の総体積が小さくなるので、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも上昇し易くなる。この場合、表１から分かるように、シンチレータ５の厚みを３００μｍ以上とすれば、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも上昇するのを抑制することができる。

ここで、前述したように、柱状結晶を有するシンチレータ５の上に、光散乱性を有する粒子、樹脂、および溶媒からなる材料を塗布し、これを乾燥させることで反射部６を形成することもできる。ところが、柱状結晶の充填率を小さくすれば、材料が柱状結晶同士の間の隙間に侵入しやすくなる。この場合、材料がシンチレータ５の表面からある程度の深さ入り込んだ位置で乾燥（固化）することになる。シンチレータ５において発生し、光電変換部２ｂ側とは反対側に向かう光が、柱状結晶同士の間に設けられた光散乱性を有する粒子に入射すると、入射した光は光電変換部２ｂ側に向けて反射される。ところが、シンチレータ５において発生し、光電変換部２ｂ側に向かう光が、柱状結晶同士の間に設けられた光散乱性を有する粒子に入射すると、少なくとも入射した光の一部は光電変換部２ｂ側とは反対側に向けて反射されてしまう。

この場合、材料が入り込む深さは、材料の粘度や、柱状結晶同士の間の隙間寸法のばらつきなどの影響を受けるため、制御が難しい。
そのため、柱状結晶同士の間に光散乱性を有する粒子が設けられないようにすることが好ましい。

また、前述したように、反射部６は、アルミニウムなどの金属をシンチレータ５の上に成膜することで形成することもできるが、アルミニウムなどの金属を用いた反射部６は、光散乱性を有する粒子を含む反射部６に比べて反射率が低くなるという問題がある。

そのため、反射部６の材料は、例えば、樹脂を含むシート状の基材と、基材の内部に設けられた光散乱性を有する複数の粒子と、を有するものとすることが好ましい。光散乱性を有する粒子は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などからなるサブミクロン粒子とすることができる。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ:polyethylene terephthalate）などとすることができる。光散乱性を有する粒子の含有量は、例えば、５ｗｔ％以上とすることができる。

ここで、接着剤を用いて反射部６をシンチレータ５に接着すると、接着剤が柱状結晶同士の間の隙間に侵入する。接着剤が入り込む深さは、接着剤の粘度や、柱状結晶同士の間の隙間寸法のばらつきなどの影響を受けるため、制御が難しい。そのため、感度特性に面内分布が生じるおそれがある。
そこで、反射部６は、シンチレータ５の上に直接設けられるようにすることが好ましい。すなわち、反射部６はシンチレータ５の上に載置され、接着剤による固定を行わないようにすることが好ましい。
前述したように、柱状結晶の充填率を８５％以下とすれば、防湿体７の内側の圧力が当初の圧力よりも上昇するのを抑制することができる。そのため、柱状結晶の充填率を８５％以下とすれば、表面部７ａおよび周面部７ｂと、シンチレータ５との間に反射部６を挟み込むことができるので、接着剤による固定を行わないようにしても反射部６を保持することができる。

また、反射部６は、粘着部９を用いてシンチレータ５の上に固定することもできる（図４を参照）。粘着部９は、反射部６とシンチレータ５との間に設けることができる。粘着部９は、例えば、厚みが５μｍ程度の両面テープなどとすることができる。粘着部９が両面テープなどであれば、粘着部９が柱状結晶同士の間の隙間に侵入するのを抑制することができるので、感度特性に面内分布が生じるのを抑制することができる。
この場合、反射部６の一方の面に粘着部９を貼り付け、粘着部９が貼り付けられた反射部６をシンチレータ５に固定するようにすれば、作業性を向上させることができる。

シート状の反射部６とすれば、シンチレータ５の周縁領域において感度特性が低くなるのを抑制することができる。そのため、平面視におけるシンチレータ５の周縁領域と有効画素領域Ａとの間の距離を短くすることができるので、アレイ基板２の小型化、ひいてはＸ線検出器１の小型化を図ることが可能となる。また、反射部６の周縁近傍を第２の入射面５ｂに密着させることができるので、反射部６により反射した光が隣接する領域に混入するのを抑制することができる。また、柱状結晶の充填率を８５％以下としても、反射部６が柱状結晶同士の間の隙間に侵入することがないので、感度特性に面内分布が生じるのを抑制することができる。

図３は、反射部１６（第２の反射部の一例に相当する）を例示するための模式断面図である。
シート状の反射部６の厚みを厚くすれば、反射部６の反射率を高くすることができる。ところが、シート状の反射部６の厚みを厚くすると、元の形状に戻ろうとする力（弾性力）が大きくなる。反射部６の周縁近傍は、シンチレータ５の第２の入射面５ｂに設けられるので、弾性力が大きくなるとシンチレータ５の第２の入射面５ｂと反射部６との間に隙間が生じやすくなる。第２の入射面５ｂと反射部６との間に隙間が生じると、反射部６により反射した光が隣接する領域に混入し易くなる。

この場合、図３に示すように、反射部６の、シンチレータ５の第１の入射面５ａを覆う部分の上に反射部１６を設け、反射部１６の厚みを反射部６の厚みよりも厚くすればよい。

本発明者の得た知見によれば、反射部６の厚みを１００μｍ以下とすれば、反射部６の周縁近傍を第２の入射面５ｂに密着させるのが容易となる。

反射部１６は反射部６の上に載置され、接着剤による固定は行わないようにすることができる。この場合、反射部１６は、ハット形状を呈する防湿体７とシンチレータ５との間に挟まれることで保持される。

反射部１６は、平坦なシート状を呈し、シンチレータ５の第１の入射面５ａと対峙している。反射部１６は、シンチレータ５の第２の入射面５ｂとは対峙していない。反射部１６にはシンチレータ５の形状に合わせて変形させる部分がないので、反射部１６の厚みを厚くしても反射部１６と反射部６との間に隙間が生じることがない。

反射部１６の材料は、反射部６の材料と同じとすることができる。この場合、反射部１６の厚みを厚くすれば光散乱性を有する粒子の含有量を多くすることができるので反射率を高くすることができる。例えば、反射部１６の厚みを１８０μｍ程度とすれば、反射部１６の厚みが１００μｍ程度の場合に比べて感度特性を２０％程度高くすることができる。
本発明者らの得た知見によれば、反射部１６の材料が反射部６の材料と同じである場合には、反射部１６の厚みは反射部６の厚みの３倍以上とすることが好ましい。例えば、反射部１６の厚みを１５０μｍ程度とし、反射部６の厚みを５０μｍ程度とすることができる。

なお、反射部１６に含まれる光散乱性を有する粒子の含有量と、反射部６に含まれる光散乱性を有する粒子の含有量とが異なるようにすることもできる。この場合、反射部１６に含まれる粒子の含有量を反射部６に含まれる粒子の含有量より多くすれば、その分反射部１６の厚みを薄くすることができる。

本実施の形態に係る反射部１６を設ければ、反射部６の厚みを薄くして第２の入射面５ｂと反射部６との間に隙間が生じるのを抑制することができるとともに、有効画素領域Ａの上方における反射率を高くすることができる。

（Ｘ線検出器の製造装置）
次に、本発明の実施形態に係るＸ線検出器の製造装置１００（以下、単に、製造装置１００と称する）について例示をする。
製造装置１００は、粘着部９を有するＸ線検出器１を製造する際に用いることができる。すなわち、製造装置１００は、粘着部９を用いて反射部６をシンチレータ５の上に固定する際に用いることができる。

図４は、製造装置１００を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、製造装置１００には、袋状部１０１および排気部１０２が設けられている。

袋状部１０１は、袋状を呈し、一方の端部が開口している。袋状部１０１は、樹脂やゴムなどの柔軟な材料から形成されている。袋状部１０１の内部には、シンチレータ５が形成されたアレイ基板２と、粘着部９を介してシンチレータ５の上に載置された反射部６とが収納される。

排気部１０２は、袋状部１０１の開口端と接続されている。排気部１０２は、袋状部１０１の内部にある空気を排出する。排気部１０２は、例えば、真空ポンプや排気ブロアなどとすることができる。

次に、製造装置１００の作用について説明する。
まず、袋状部１０１の内部に、シンチレータ５が形成されたアレイ基板２と、粘着部９を介してシンチレータ５の上に載置された反射部６とを収納する。
次に、図４に示すように、袋状部１０１の開口端を排気部１０２に接続する。
次に、排気部１０２は、袋状部１０１の内部にある空気を排出する。
すると、袋状部１０１の内部の圧力が袋状部１０１の外部の圧力よりも低くなるので、袋状部１０１の内部にある反射部６が均一な圧力でシンチレータ５に押さえつけられる。反射部６は厚みの薄い樹脂シートであるため、反射部６はシンチレータ５の第１の入射面５ａおよび第２の入射面５ｂに倣って変形する。そのため、反射部６は、粘着部９を介して第１の入射面５ａおよび第２の入射面５ｂに密着する。
以上の様にして、反射部６がシンチレータ５の第１の入射面５ａおよび第２の入射面５ｂに倣って貼り付けられる。

（Ｘ線検出器の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係るＸ線検出器１の製造方法について例示をする。
まず、基板２ａ上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、および保護層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を作成する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。

次に、アレイ基板２の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の上に、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータ５を形成する。シンチレータ５は、例えば、真空蒸着法を用いて、ヨウ化セシウム：タリウムからなる膜を成膜することで形成することができる。この場合、シンチレータ５の厚みは、２００μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。
前述したように、蒸着工程においては、蒸着材料がアレイ基板２の周縁近傍に到達しないようにマスクが用いられる。そのため、シンチレータ５の周縁領域は、外側になるに従い厚みが薄くなり、第１の入射面５ａと交差する第２の入射面５ｂが形成される。

また、真空蒸着法を用いて、シンチレータ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５を形成することができる。また、真空蒸着を行う際に、アレイ基板２の温度を制御することで、柱状結晶の充填率が８５％以下、より好ましくは８０％以下となるようにする。

次に、反射部６をシンチレータ５の上に載置する。
なお、粘着部９を用いてシンチレータ５の上に反射部６を固定することもできる。反射部６の固定は、例えば、前述した製造装置１００を用いて行うことができる。製造装置１００を用いれば、大気圧により、反射部６をシンチレータ５に押し付けることができる。 また、反射部１６を設ける場合には、反射部１６を反射部６の上に載置する。
以下においては、反射部６のみが設けられる場合を例示する。

次に、以下のようにして、ハット形状の防湿体７をアレイ基板２上に接着し、防湿体７と接着層８によりシンチレータ５と反射部６を封止する。
まず、表面部７ａ、周面部７ｂ、および、つば部７ｃを一体成形してハット形状の防湿体７を作成する。ハット形状の防湿体７は、例えば、厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度のアルミニウム箔をプレス成形して形成することができる。この際、反射部６と表面部７ａとの間の隙間、あるいは、反射部１６と表面部７ａとの間の隙間が０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下となるように、つば部７ｃの接着面と表面部７ａのアレイ基板２側の面との間の寸法を規定する。

続いて、つば部７ｃの接着面を清浄化し、清浄化したつば部７ｃの接着面に所定の量の接着剤を塗布する。接着剤の塗布は、ディスペンサー装置を用いて行うことができる。なお、接着剤は、アレイ基板２上に塗布してもよい。

続いて、つば部７ｃに接着剤が塗布されたハット形状の防湿体７をシンチレータ５および反射部６にかぶせ、つば部７ｃとアレイ基板２とを接着する。接着は、大気圧よりも減圧された環境において行うことができる。つば部７ｃをアレイ基板２に接着する際の環境の圧力は、例えば、０．２Ｐａ程度とすることができる。接着剤が硬化することで接着層８が形成され、防湿体７がアレイ基板２に固定される。なお、接着剤の硬化は、大気圧よりも減圧された環境において行うこともできるし、大気圧の環境において行うこともできる。

大気圧よりも減圧された環境において防湿体７をアレイ基板２に接着することで、防湿体７の内部に水蒸気を含む空気が収納されるのを抑制することができる。また、航空機によりＸ線検出器１を輸送する場合などのようにＸ線検出器１が大気圧よりも減圧された環境に置かれる場合であっても、防湿体７の内部にある空気により防湿体７が膨張したり変形したりするのを抑制することができる。
また、大気圧により防湿体７が押さえつけられるので、反射部６が防湿体７とシンチレータ５との間に挟まれることで保持される。反射部１６が設けられる場合には、反射部６および反射部１６が防湿体７とシンチレータ５との間に挟まれることで保持される。

次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、アレイ基板２と信号処理部３を電気的に接続する。
その他、回路部品などを適宜実装する。

次に、図示しない筐体の内部に、防湿体７が接着されたアレイ基板２、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２、信号処理部３、画像処理部４などを格納する。
そして、必要に応じて、光電変換部２ｂの異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
なお、製品の防湿信頼性や温度環境変化に対する信頼性を確認するために、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを実施することもできる。

以上に説明したように、本実施の形態に係るＸ線検出器１の製造方法は、以下の工程を備えることができる。
アレイ基板２の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の上に、中央領域の外側に位置する周縁領域の厚みが外側になるに従い薄くなるシンチレータ５を形成する工程。
シンチレータ５の中央領域におけるＸ線の第１の入射面５ａと、シンチレータ５の周縁領域におけるＸ線の第２の入射面２ｂの少なくとも一部と、を覆う反射部６をシンチレータ５の上に載置する工程。
ハット形状を呈し、反射部６を覆う防湿体７をアレイ基板２に接着する工程。
そして、シンチレータ５を形成する工程において、複数の柱状結晶の集合体であるシンチレータ５が形成されるとともに、柱状結晶の充填率が８５％以下とされる。また、防湿体７をアレイ基板２に接着する工程は、大気圧よりも減圧された環境において行われる。

この場合、反射部６は、樹脂を含むシート状の基材と、基材の内部に設けられた光散乱性を有する複数の粒子と、を有するものとすることができる。
また、反射部６をシンチレータ５の上に載置する工程において、粘着部９を介して、反射部６をシンチレータ５の上に載置することができる。
また、反射部６の、第１の入射面５ａを覆う部分を覆い、反射部６の厚みよりも厚い反射部１６を反射部６の上に載置する工程をさらに備えることができる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、３ 信号処理部、４ 画像処理部、５ シンチレータ、５ａ 第１の入射面、５ｂ 第２の入射面、６ 反射部、７ 防湿体、８ 接着層、９ 粘着部、１６ 反射部、１００ 製造装置、１０１ 袋状部、１０２ 排気部

Claims (10)

1. 複数の光電変換部を有するアレイ基板と、
   前記複数の光電変換部の上に設けられ、中央領域の外側に位置する周縁領域の厚みが外側になるに従い薄くなるシンチレータと、
   前記シンチレータの中央領域における放射線の第１の入射面と、前記シンチレータの周縁領域における放射線の第２の入射面の少なくとも一部と、を覆う第１の反射部と、
   ハット形状を呈し、前記第１の反射部を覆う防湿体と、
   前記防湿体のつば部と、前記アレイ基板と、の間に設けられた接着層と、
   を備え、
   前記シンチレータは、複数の柱状結晶の集合体であり、前記柱状結晶の充填率は８５％以下である放射線検出器。
2. 前記第１の反射部は、樹脂を含むシート状の基材と、前記基材の内部に設けられた光散乱性を有する複数の粒子と、を有する請求項１記載の放射線検出器。
3. 前記第１の反射部の厚みは、１００μｍ以下である請求項１または２に記載の放射線検出器。
4. 前記第１の反射部と、前記シンチレータと、の間に設けられた粘着部をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
5. 前記第１の反射部の、前記第１の入射面を覆う部分を覆う第２の反射部をさらに備え、
   前記第２の反射部の厚みは、前記第１の反射部の厚みよりも厚い請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
6. 請求項４記載の放射線検出器を製造する製造装置であって、
   袋状を呈し、一方の端部が開口した袋状部と、
   前記袋状部の開口端と接続される排気部と、
   を備えた放射線検出器の製造装置。
7. アレイ基板の複数の光電変換部が設けられた領域の上に、中央領域の外側に位置する周縁領域の厚みが外側になるに従い薄くなるシンチレータを形成する工程と、
   前記シンチレータの中央領域における放射線の第１の入射面と、前記シンチレータの周縁領域における放射線の第２の入射面の少なくとも一部と、を覆う第１の反射部を前記シンチレータの上に載置する工程と、
   ハット形状を呈し、前記第１の反射部を覆う防湿体を前記アレイ基板に接着する工程と、
   を備え、
   前記シンチレータを形成する工程において、複数の柱状結晶の集合体である前記シンチレータが形成されるとともに、前記柱状結晶の充填率が８５％以下とされ、
   前記防湿体を前記アレイ基板に接着する工程は、大気圧よりも減圧された環境において行われる放射線検出器の製造方法。
8. 前記第１の反射部は、樹脂を含むシート状の基材と、前記基材の内部に設けられた光散乱性を有する複数の粒子と、を有する請求項７記載の放射線検出器の製造方法。
9. 前記第１の反射部を前記シンチレータの上に載置する工程において、
   粘着部を介して、前記第１の反射部を前記シンチレータの上に載置する請求項７または８に記載の放射線検出器の製造方法。
10. 前記第１の反射部の、前記第１の入射面を覆う部分を覆い、前記第１の反射部の厚みよりも厚い第２の反射部を前記第１の反射部の上に載置する工程をさらに備えた請求項７〜９のいずれか１つに記載の放射線検出器の製造方法。

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