CN110045410A - 辐射检测装置及其制造方法、辐射检测系统 - Google Patents

辐射检测装置及其制造方法、辐射检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种辐射检测装置，其减少在粘合部件和多个传感器基底的末端部分之间的缺陷粘合。辐射检测装置包括：邻近于彼此布置的多个传感器基底，每个传感器基底包括将第一表面和面对第一表面的第二表面连接到彼此的侧表面，所述第一表面上以阵列设置有多个光电转换元件；布置在所述多个传感器基底的第一表面侧上的闪烁体；和用于将所述多个传感器基底和闪烁体粘合到彼此的片状粘合部件。在所述多个传感器基底之间，片状粘合部件粘合到第一表面的至少一部分和侧表面的至少一部分，以使得片状粘合部件从第一表面连续粘合到侧表面的所述至少一部分。

Description

辐射检测装置及其制造方法、辐射检测系统
本申请是名称为“辐射检测装置、辐射检测系统、以及用于制造辐射检测装置的方法”、申请日为2014年10月30日、国际申请号为PCT/JP2014/078874、国家申请号为201480068223.X的PCT申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及检测辐射的辐射检测装置、使用辐射检测装置的辐射检测系统、以及用于制造辐射检测装置的方法。
背景技术
对于辐射检测装置，可使用所谓的间接转换辐射检测装置，其包括以阵列设置有多个光电转换元件的传感器基底和将辐射转换成能够由光电转换元件检测的光的闪烁体。
为了提供具有大面积的辐射检测装置，PTL1公开了一种辐射检测装置，其中多个传感器基底邻近于彼此布置，且闪烁体布置成在所述多个传感器基底上方延伸。PTL1公开了一种辐射检测装置，其中所述多个传感器基底和闪烁体通过粘合部件粘合到彼此。
引用列表
专利文献
PTL1:日本专利公开No.2012-007948
发明内容
技术问题
然而，在PTL1中描述的辐射检测装置中，尚有空间考虑定位在所述多个传感器基底之间的粘合部件的粘合强度。当定位在所述多个传感器基底之间的粘合部件由于例如温度变化和振动而从所述多个传感器基底剥落时，在粘合部件和所述多个传感器基底的末端部分之间可能形成间隙。在间隙和粘合部件中发生光从闪烁体传播到传感器基底的状态差异。这些差异可能导致在从所述多个传感器基底获取的图像中产生伪影。
问题的解决方案
因此，本发明提供一种辐射检测装置，其中在粘合部件和多个传感器基底的末端部分之间的缺陷粘合减小。
根据本发明的辐射检测装置包括：邻近于彼此布置的多个传感器基底，每个传感器基底包括以阵列设置有多个光电转换元件的第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及将第一表面和第二表面彼此连接的侧表面；布置在所述多个传感器基底的第一表面侧处的闪烁体；以及用于将所述多个传感器基底和闪烁体粘合到彼此的片状粘合部件，其中，在所述多个传感器基底之间，片状粘合部件粘合到第一表面和侧表面的至少一部分，以使得片状粘合部件从第一表面延伸且连续粘合到侧表面的所述至少一部分。
根据本发明的用于制造辐射检测装置的方法包括：将闪烁体布置在多个传感器基底的第一表面侧处的布置步骤，片状粘合部件介于闪烁体和第一表面侧之间，所述多个传感器基底邻近于彼此布置，每个传感器基底包括以阵列设置有多个光电转换元件的第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及将第一表面和第二表面连接到彼此的侧表面；和
通过从相反于所述多个传感器基底的一侧挤压闪烁体的与在所述多个传感器基底之间的区域对应的区域，使得片状粘合部件从第一表面延伸且连续粘合到在所述多个传感器基底之间的侧表面的至少一部分的粘合步骤。
附图说明
图1是用于描述辐射检测装置的示意性平面图、示意性剖视图、和放大示意性剖视图。
图2是用于描述用于制造辐射检测装置的方法的示意性剖视图。
图3是用于描述根据不同实施方式的辐射检测装置的示意性剖视图。
图4是用于描述根据不同实施方式的辐射检测装置的示意性剖视图和放大示意性剖视图。
图5是根据不同实施方式的辐射检测装置的示意性剖视图。
图6是使用辐射检测装置的辐射检测系统的示例性应用的概念图。
具体实施方式
将在下文中参考视图详细描述根据本发明的实施方式。在各种实施方式中，对应部件被给予相同的附图标记，且将不给出对其相同的说明。在本发明中，光包括可见光和红外光，且辐射包括X射线、α射线、β射线、以及γ射线。
首先，通过利用图1(a)至1(c)描述根据一个实施方式的辐射检测装置100的示例性总体结构。图1(a)是用于描述辐射检测装置100的示意性平面图。图1(b)是用于描述在沿图1(a)中的A-A'的部分处的截面结构的示意性剖视图。图1(c)是图1(b)中的区域B的放大示意性剖视图。
如图1(a)至1(c)所示，根据实施方式的辐射检测装置100包括多个传感器基底112、闪烁体120和粘合部件130。所述多个传感器基底112中的每个包括以阵列设置有多个光电转换元件115的第一表面112a、与第一表面112a相对的第二表面112b、以及将第一表面112a和第二表面112b连接到彼此的侧表面112c。所述多个传感器基底112邻近于彼此布置。闪烁体120布置在所述多个传感器基底112的第一表面侧处。粘合部件130在所述多个传感器基底112的第一表面侧处将所述多个传感器基底112和闪烁体120粘合到彼此。在此，在所述多个传感器基底112之间，片状粘合部件130粘合到侧表面112c的至少一部分和第一表面112a，以使得片状粘合部件130从第一表面112a延伸且连续粘合到侧表面112c的至少一部分。换言之，粘合部件130将所述多个传感器基底112和闪烁体120粘合到彼此，且设置成从第一表面112a延伸到传感器基底112的侧表面112c的至少一部分。通过这种粘合，即使在粘合部件130中由于温度荷载和振动荷载而发生改变，粘合部件130相对于所述多个传感器基底112的缺陷粘合也减少。此外，在粘合部件130和所述多个传感器基底112之间的间隙的出现减少，从而由此引起的图像伪影的出现减少。
在每个传感器基底112处，所述多个光电转换元件115以阵列设置在第一表面112a处。在实施方式中，对于每个传感器基底112，使用从单晶硅晶片制造的单晶硅基底，光电二极管被用作每个光电转换元件115。与所述多个光电转换元件115对应的多个切换元件(未示出)可设置在每个传感器基底112处。根据本发明的传感器基底112不受限于以上描述的基底。可使用设有TFT像素和MIS传感器或PIN传感器的传感器基底，所述传感器利用例如沉积在绝缘板上的非晶硅。可使用另外的CCD或SOI(绝缘体上硅)传感器。根据实施方式的每个传感器基底112还包括护环118、钝化膜116、以及防护层117。护环118是设置用于防止对光电转换元件115的静电损坏的导体。每个护环118沿所述多个光电转换元件115周边布置在对应第一表面112a的至少一部分上。每个钝化膜116是覆盖光电转换元件115的绝缘膜。对于每个钝化膜116，适于使用无机绝缘膜，诸如，氧化硅膜或氮化硅膜。每个钝化膜116覆盖护环118的一部分和所述多个光电转换元件115。每个防护层117是用于保护光电转换元件115及其对应钝化膜116不受例如外部冲击的层。对于每个防护层117，适当地使用有机绝缘层，诸如，聚酰亚胺层。每个防护层117覆盖其对应钝化膜116，除了其对应钝化膜116的末端部分之外。
闪烁体120将X射线转换成具有能够由传感器基底112的光电转换元件115检测的波长的光，所述X射线是穿过测试对象传送的辐射射线。根据实施方式的闪烁体120包括基础材料121、闪烁体层122、以及闪烁体防护层123。虽然对于基础材料121可使用例如a-C、Al、或树脂，但是可适当地使用刚性比a-C低的Al。闪烁体层122是将X射线转换成光的层，所述光具有能够由光电转换元件115检测的波长。对于闪烁体层122，可使用GOS或CsI:Tl。GOS是Gd2O2S:Tb(掺铽硫氧化钆)，且是颗粒闪烁体材料。CsI:Tl具有基于碱卤化物的闪烁体的特点，而且是掺铊碘化铯，且包括包含有柱状晶体的闪烁体材料。闪烁体防护层123是保护闪烁体层122不受外部潮湿和外部冲击的层。对于闪烁体防护层123，可适当地使用有机树脂，诸如，聚对二甲苯树脂或热熔树脂。为了简化图1(b)，未示出防护层123。
粘合部件130在所述多个传感器基底112的第一表面侧处将所述多个传感器基底112和闪烁体120粘合到彼此。在此，在所述多个传感器基底112之间，粘合部件130粘合到侧表面112c的至少一部分和第一表面112a，以使得粘合部件130从第一表面112a延伸且连续粘合到侧表面112c的至少一部分。在实施方式中，在所述多个传感器基底112之间，粘合部件130在防护层117、钝化膜116、护环118、传感器基底112的第一表面112a、以及传感器基底112的侧表面112c的至少一部分上延伸且连续粘合。以这种方式，通过使得片状粘合部件130在具有阶梯状表面的结构上延伸且连续粘合，粘合部件130更适当地粘合到传感器基底112。对于粘合部件130，适当地使用具有相对于由闪烁体122转换的光的高透光性的材料。例如，可适当地使用片状部件，诸如，丙烯酸树脂片、硅基树脂片、或热熔树脂片。期望的是，粘合部件130包含有机树脂，当与JIS Z0237相符的剥落角度是180度时，有机树脂相对于玻璃的粘合强度是10N/25mm或更大，有机树脂相对于闪烁体的最大发射波长的透射性是90％或更大，且有机树脂的厚度是从1μm到50μm。
基部111是机械支撑所述多个传感器基底112的部件。对于基部111，适当地使用诸如玻璃基底或SUS基底的基部，所述基部具有比基础材料121和闪烁体层122的刚性更高的刚性。固定部件113是用于将所述多个传感器基底112固定到基部111的具有粘性的部件。对于固定部件113，可使用与用于粘合部件130的材料相同的材料。接线板114是用于在外部电路(未示出)和传感器基底112之间传递信号的接线板。对于接线板114，可使用柔性印刷电路板。
接下来，通过利用图2(a)至2(c)来描述根据这个实施方式的用于制造辐射检测装置100的方法。图2(a)是用于描述在与沿图1(a)中的A-A'的部分对应的部分处的粘合步骤之前的截面结构的示意性剖视图。图2(b)是描述示例性粘合步骤的示意性剖视图。图2(c)是用于描述另一示例性粘合步骤的示意性剖视图。为了简化图2(a)至2(c)，未示出防护层123。
首先，如图2(a)所示，通过执行利用固定部件113将所述多个传感器基底112的第二表面112b固定到基部111的固定步骤，所述多个传感器基底112布置在基部111上。通过将包括设置在基础材料121上的闪烁体层122在内的闪烁体120布置在所述多个传感器基底112的第一表面侧处的布置步骤(粘合部件130介于闪烁体和第一表面侧之间)，闪烁体层122布置在所述多个传感器基底112的表面112a上。
接下来，如图2(b)所示，闪烁体120的与在所述多个传感器基底112之间的区域对应的区域从相反于所述多个传感器基底112的一侧被挤压。在图2(b)中示出的方法中，可旋转辊150从相反于所述多个传感器基底112的一侧沿与传感器基底112对立的一侧线性挤压粘合部件130。以这种方式，通过挤压闪烁体120的与在所述多个传感器基底112之间的区域对应的区域，粘合部件130的定位在所述多个传感器基底112之间的部分的区域也粘合到传感器基底112的侧表面112c的部分的区域。期望的是，由辊150产生的压力大于或等于0.4MPa。
如图2(c)所示，当热熔树脂用作粘合部件130时，闪烁体120的与在所述多个传感器基底112之间的区域对应的区域可通过利用温度可调节的压力结构151从相反于所述多个传感器基底112的所述一侧被挤压。当热熔树脂通过压力结构151被加热到大于或等于熔化温度的温度，且在大于或等于0.4MPa的压力下被挤压时，粘合部件130的定位在所述多个传感器基底112之间的部分的区域也粘合到传感器基底112的侧表面112c的部分的区域。
所述多个传感器基底112的侧表面112c可具有用于增加粘合部件130的粘合强度的各种结构。用于增加粘合部件130的粘合强度的示例性结构在图3中示出。图3是用于描述用于在图1(b)中的区域B的放大截面结构中增加粘合部件130的粘合强度的示例性结构的示意性剖视图。在图3中示出的示例中，可形成传感器基底112的表面112a和侧表面112c的拐角被移除，以使得不平行于第一表面112a和侧表面112c的第三表面112d设置在传感器基底112的第一表面112a和侧表面112c之间。粘合部件130在所述多个传感器基底112之间从第一表面112a延伸且连续粘合到侧表面112c的至少一部分和第三表面112d。由于这种结构，粘合部件130能够适当地连续覆盖直到侧表面112c的部分。通过增加粘合面积，粘合部件130的粘合强度也增加。
图4(a)和4(b)均示出用于增加粘合部件130的粘合强度的不同示例性结构。图4(a)是用于描述用于在沿图1(a)中的A-A'的部分处增加粘合部件130的粘合强度的不同示例性结构的截面结构的示意性剖视图。图4(b)是图4(a)中的区域C的放大示意性剖视图。为了简化图4(a)，未示出防护层123。在图4(a)和4(b)中示出的不同示例性结构中，所述多个传感器基底112的至少之一的侧表面112c倾斜。倾斜朝向传感器基底112的内侧从第一表面112a朝向第二表面112b相对于垂直于第一表面112a的垂线成角度D延伸。在所述多个传感器基底112之间设置以所述角度D倾斜的结构，使得这种结构是这样的结构，其中粘合部件130与图1(c)中的结构相比不容易从侧表面112c的至少一部分剥落。期望的是，角度D是从0.2度到5度。
期望的是，固定部件113的刚性低于粘合部件130的刚性。通过利用图5(a)和5(b)，描述利用更理想的固定部件113的辐射检测装置。图5(a)是示意性剖视图，用于描述利用更理想的固定部件113的辐射检测装置的截面结构。图5(b)是示意性剖视图，用于描述更理想的固定部件113。如图5(a)所示，由于固定部件113的刚性低于粘合部件130的刚性，即使产生由温度变化和热膨胀系数之间的差异引起的应力，固定部件113也吸收这个应力。因此，施加到粘合部件130的应力减小，且由于粘合部件130从所述多个传感器基底112的第一表面112a剥落而侵入到粘合部件130中的气泡减少。作为理想的固定部件113，如图5(b)所示，可用片状固定部件113，其包括由粘合部件160夹持的伸缩材料161。片状聚烯烃基泡沫用作伸缩材料161，且气泡162被包含在伸缩材料161中。作为粘合部件160，例如使用片状丙烯酸粘合部件或片状硅基粘合部件。
以上描述的辐射检测装置可应用到在图6中示出的辐射检测系统。图6示出根据以上描述的实施方式利用辐射检测装置的可移动辐射检测系统的示例性应用。
图6是利用能够拍摄移动/静止图像的可运输的辐射检测装置的辐射检测系统的概念图。在图6中，附图标记115代表能够显示从根据实施方式的辐射检测装置100获取的图像信号的显示器，且附图标记903代表用于放置测试对象904的床。附图标记902代表允许辐射产生装置110、辐射检测装置100、和C-型臂901移动的车；附图标记905代表可移动控制装置，其具有允许以上装置被控制的结构。C-型臂901保持辐射产生装置110和辐射检测装置100。控制装置905包括控制计算机108、控制面板114和辐射控制器109。由辐射检测装置100获取的图像信号能够受到图像处理且传输到例如显示器装置115。通过控制装置905由图像处理产生的图像数据能够通过诸如电话线的传送器发送到远方。这对于在远方的医生而言可以基于传递的图像数据来诊断图像。可以在胶片上记录传递的数据图像或在诸如光盘的存储器上存储传递的数据图像。然而，可以将辐射检测装置100形成为从C-型臂901可移除，且在C-型臂901处使用与辐射产生装置110不同的辐射产生装置来拍摄。
以下描述利用特定材料的示例。就示例而言，以下描述的耐久性测试的结果是好的。耐久性测试是用于通过在面向下布置的闪烁体120已经以预定频率和重力加速度2G振动之后将辐射施加到辐射检测装置而确认图像的测试。
(示例1)
对于每个传感器基底112，使用单晶硅基底，其具有500μm的厚度且在第一表面112a上设有以阵列设置的多个光电二极管。闪烁体120包括具有300μm厚度的Al基部121、具有800μm厚度的CsI:Tl闪烁体层122、以及具有25μm厚度的聚对二甲苯闪烁体防护层123。每个传感器基底112通过利用伸缩材料161的固定部件113固定到基部11，所述基部是具有1.8mm厚度的玻璃基底，伸缩材料是具有1.5mm厚度的聚烯烃基泡沫。具有25μm厚度且利用丙烯酸树脂的粘合部件130布置在闪烁体120和所述多个传感器基底112的第一表面112a之间。如图2(b)所示，通过利用可旋转辊150以0.4MPa的压力挤压粘合部件130，粘合部件130粘合直到在传感器基底112的侧表面112c上与第一表面112a侧相距5μm的位置。
(示例2)
使用类似于根据示例1的传感器基底112、闪烁体120、和固定部件113。具有25μm厚度且利用热熔树脂的粘合部件130布置在闪烁体120和所述多个传感器基底112的第一表面112a之间，热熔树脂的主要成分是乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物。如图2(c)所示，通过利用加热到100至120℃温度的压力结构151，粘合部件130在0.4MPa的压力下被挤压，使得粘合部件130粘合直到在传感器基底112的侧表面112c上与第一表面112a侧相距50μm的位置。
(示例3)
使用类似于根据示例1的闪烁体120、粘合部件130和固定部件113。如图3所示，传感器基底112与根据示例1的传感器基底112相同，只是传感器基底112具有第三表面112d，第三表面由通过移除在对应第一表面的末端处的5μm来移除第一表面的拐角而形成。与示例1中一样，通过利用可旋转辊150，粘合部件130以0.4MPa的压力被挤压，使得粘合部件130粘合直到在传感器基底112的侧表面112c上与第一表面112a侧相距7μm的位置。
(示例4)
使用类似于根据示例1的闪烁体120、粘合部件130、以及固定部件113。如图4(b)所示，传感器基底112与根据示例1的传感器基底112相同，只是传感器基底112以1度的角度D朝向传感器基底112的内侧倾斜。与示例1中一样，通过利用可旋转辊150，粘合部件130以0.4MPa的压力被挤压，使得粘合部件130粘合直到在传感器基底112的侧表面112c上与第一表面112a侧相距4μm的位置。
本发明不受限于以上描述的实施方式。在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变和修改。因此，为了公开本发明的范围附加以下权利要求。
本申请基于且要求在2013年12月13日提交的日本专利申请No.2013-258139的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (5)

1.一种用于制造辐射检测装置的方法，包括:
固定步骤，使用片状固定部件将彼此相邻的多个传感器基底固定到基部，每个传感器包括以阵列设置有多个光电转换元件的第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及将第一表面和第二表面彼此连接的侧表面，其中所述片状固定部件在所述多个传感器基底的第二表面与所述基部之间从第一传感器基底的第二表面连续布置到与第一传感器基底不同的第二传感器基底的第二表面，所述第一传感器基底和第二传感器基底包含在所述多个传感器基底中；
布置步骤，在通过所述固定步骤固定到所述基部上的所述多个传感器基底的第一表面侧处布置闪烁体，其中片状粘合部件介于第一表面侧和闪烁体之间，其中，片状固定部件的刚性小于片状粘合部件的刚性；以及
粘合步骤，其中通过从相反于所述多个传感器基底的一侧挤压通过所述布置步骤布置的闪烁体的与在所述多个传感器基底之间的区域对应的区域，使得片状粘合部件从第一表面延伸且连续粘合到在所述多个传感器基底之间的侧表面的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的用于制造辐射检测装置的方法，
其中，所述片状固定部件包括由粘合材料夹持的伸缩材料，
其中，在所述多个传感器基底之间，所述多个传感器基底的至少之一包括不平行于第一表面和侧表面且布置在第一表面和侧表面之间的第三表面，且
其中，所述粘合步骤包括：在所述多个传感器基底之间，使得片状粘合部件从第一表面延伸且连续粘合到侧表面的至少一部分和第三表面。
3.根据权利要求1所述的用于制造辐射检测装置的方法，
其中，在所述多个传感器基底之间，所述多个传感器基底的至少之一的侧表面朝向传感器基底的所述至少之一的内侧从第一表面朝向第二表面相对于垂直于第一表面的垂线倾斜。
4.根据权利要求1所述的用于制造辐射检测装置的方法，
其中，所述多个传感器基底中的每个还包括沿所述多个光电转换元件的周边布置在第一表面的至少一部分上的护环、连续覆盖护环的一部分和所述多个光电转换元件的钝化膜、和除了钝化膜的末端部分之外将钝化膜覆盖的防护层，且
其中，所述粘合步骤包括：在所述多个传感器基底之间，使得片状粘合部件在防护层、钝化膜、护环、第一表面、和侧表面的所述至少一部分上延伸且连续粘合。
5.根据权利要求1所述的用于制造辐射检测装置的方法，
其中，所述粘合步骤包括：通过利用辊从相反于所述多个传感器基底的一侧挤压与在所述多个传感器基底之间的区域对应的区域。
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