DE102022120811A1

DE102022120811A1 - Strahlungsdetektor

Info

Publication number: DE102022120811A1
Application number: DE102022120811.7A
Authority: DE
Inventors: Yasunori Narukawa
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-03-09
Also published as: US20230059764A1; JP2023030653A; US11852759B2

Abstract

Es wird ein flexibler Strahlungsdetektor bereitgestellt, der in der Lage ist, ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild zu erhalten.Ein Strahlungsdetektor umfasst einen Szintillator, der eine erste Oberfläche, auf die Strahlung einfällt, und eine zweite Oberfläche, die auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung in Fluoreszenz umwandelt; eine Sensoreinheit, der auf einer Seite der zweiten Oberfläche des Szintillators vorgesehen ist und eine Lichtempfangsfläche aufweist, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz empfängt; und mehrere Elemente, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren. Jedes der mehreren Elemente weist eine längliche Form auf, die eine Längsrichtung in einer Richtung aufweist, die die Lichtempfangsfläche der Sensoreinheit schneidet, und ist bei dem Szintillator an einer Position vorgesehen, die näher an der zweiten Oberfläche als an der ersten Oberfläche liegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Strahlungsdetektor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen ist eine Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung bekannt, die ein Strahlungstransmissionsbild eines Bildgebungsziels durch Detektieren von Strahlung, die von einer Strahlungsquelle emittiert und durch das Bildgebungsziel transmittiert wird, via einen Strahlungsdetektor aufnimmt. Darüber hinaus ist eine Technik zum Aufnehmen eines hochscharfen Bildes als ein Strahlungstransmissionsbild bekannt. Beispielsweise offenbart WO2016/021540A eine Technik für einen Strahlungsdetektor, bei der eine Szintillatorplatte, bei der eine Trennwand auf einem Sensorsubstrat vorgesehen ist, das mit einem Sensor versehen ist, der Fluoreszenz empfängt, und eine Zelle, die durch die Trennwand unterteilt ist, mit einem Leuchtstoff gefüllt ist, als ein Szintillator verwendet wird, der Strahlung in Fluoreszenz umwandelt. Gemäß der in WO2016/021540A offenbarten Technik ist es möglich, ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild zu erhalten, da die durch den Szintillator aus Strahlung umgewandelte Fluoreszenz daran gehindert werden kann, durch die Trennwand gestreut zu werden, und zu dem Sensor geleitet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Indessen wurde im Allgemeinen zerstörungsfreie Untersuchung unter Verwendung von Strahlung durchgeführt. Als eine auf die zerstörungsfreie Untersuchung bezogene Technik wurde eine Technik durchgeführt, bei der Strahlung von einer Strahlungsquelle in einem Zustand emittiert wird, bei dem ein Strahlungsdetektor um einen Außenumfang eines geschweißten Abschnitts eines zu untersuchenden Stahlrohrs gewickelt ist und die Strahlungsquelle auf einer Mittelachse des Stahlrohrs angeordnet ist, und ein durch den Strahlungsdetektor erzeugtes Strahlungstransmissionsbild erfasst wird. Bei dieser zerstörungsfreien Untersuchung ist es notwendig, den Strahlungsdetektor zu biegen, da der Strahlungsdetektor um den Außenumfang des Stahlrohrs gewickelt wird. Daher wird ein flexibler Strahlungsdetektor gewünscht.
Bei der in WO2016/021540A offenbarten Technik kann es jedoch sein, dass ein flexibler Strahlungsdetektor nicht erhalten wird, da die Trennwand stört und der Strahlungsdetektor nicht ausreichend gebogen werden kann.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen flexiblen Strahlungsdetektor bereitzustellen, der in der Lage ist, ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild zu erhalten.
Um die obige Aufgabe zu erzielen, wird ein Strahlungsdetektor nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, der umfasst: einen Szintillator, der eine erste Oberfläche, auf die Strahlung einfällt, und eine zweite Oberfläche, die auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung in Fluoreszenz umwandelt; einen Sensor, der auf einer Seite der zweiten Oberfläche des Szintillators vorgesehen ist und eine Lichtempfangsfläche aufweist, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz empfängt; und mehrere Elemente, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren, wobei jedes der mehreren Elemente eine längliche Form aufweist, die eine Längsrichtung in einer Richtung aufweist, die die Lichtempfangsfläche des Sensors schneidet, und bei dem Szintillator an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche als an der ersten Oberfläche liegt.
Um die obige Aufgabe zu erzielen, wird ferner ein Strahlungsdetektor nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, der umfasst: einen Szintillator, der eine erste Oberfläche, auf die Strahlung einfällt, und eine zweite Oberfläche, die auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung in Fluoreszenz umwandelt; einen Sensor, der auf einer Seite der zweiten Oberfläche des Szintillators vorgesehen ist und eine Lichtempfangsfläche aufweist, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz empfängt; und mehrere Elemente, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren, wobei der Szintillator und der Sensor in einer ersten Richtung biegbar sind und jedes der mehreren Elemente eine längliche Form aufweist, die parallel zu der Lichtempfangsfläche ist und die eine Längsrichtung in einer zweiten Richtung aufweist, die die erste Richtung schneidet, und bei dem Szintillator an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche als an der ersten Oberfläche liegt.
Ferner weist bei dem Strahlungsdetektor nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bei dem Strahlungsdetektor nach dem ersten oder zweiten Aspekt der Sensor eine Sensoreinheit auf, die für jedes von mehreren Pixeln vorgesehen ist, und die mehreren Elemente sind in Abständen angeordnet, die kürzer als ein Abstand der Pixel sind.
Ferner ist bei dem Strahlungsdetektor nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bei dem Strahlungsdetektor nach einem von dem ersten bis dritten Aspekt jedes der mehreren Elemente in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche des Sensors vorgesehen.
Ferner ist bei dem Strahlungsdetektor nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung bei dem Strahlungsdetektor nach einem von dem ersten bis vierten Aspekt eine Länge jedes der mehreren Elemente in einer Richtung, die die Lichtempfangsfläche schneidet, gleich oder größer als ein Abstand zwischen den mehreren Elementen.
Ferner ist bei dem Strahlungsdetektor nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bei dem Strahlungsdetektor nach einem von dem ersten bis fünften Aspekt eine Länge jedes der mehreren Elemente in einer Richtung, die die Lichtempfangsfläche schneidet, gleich oder kleiner als eine Länge der Lichtempfangsfläche für jedes Pixel.
Ferner sind bei dem Strahlungsdetektor nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bei dem Strahlungsdetektor nach einem von dem ersten bis sechsten Aspekt mehrere körnige fluoreszierende Filtermaterialien, die mit der Strahlung bestrahlt werden, um Sekundärelektronen zu emittieren, bei dem Szintillator auf einer Seite der ersten Oberfläche vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Strahlungsdetektor flexibel gemacht werden, und es kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden.
Figurenliste

1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration einer Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration von Haupteinheiten eines elektrischen Systems der Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung der Ausführungsform zeigt.
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Strahlungsdetektors einer ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht des Strahlungsdetektors entlang Linie A-A, die in 3 gezeigt wird, bei Betrachtung von einer Emissionsseite von Strahlung.
5A ist eine Ansicht, die einen Maximalwert einer Länge eines Elements in einer Längsrichtung und einen Maximalwert eines Abstands zwischen Elementen darstellt.
5B ist eine Ansicht, die einen Minimalwert einer Länge des Elements in der Längsrichtung und einen Minimalwert des Abstands zwischen den Elementen darstellt.
6A ist eine Ansicht, die ein zu untersuchendes Objekt und einen zu untersuchenden Abschnitt der Ausführungsform darstellt.
6B ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Zustands zeigt, in dem die Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung der Ausführungsform an dem zu untersuchenden Objekt vorgesehen ist.
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Länge des Elements in der Längsrichtung in einem Zustand darstellt, in dem der Strahlungsdetektor entlang des zu untersuchenden Objekts gebogen wird.
8 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Strahlungsdetektors einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht des Strahlungsdetektors entlang Linie A-A, die in 8 gezeigt wird, bei Betrachtung von der Emissionsseite von Strahlung.
10 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Strahlungsdetektors eines Modifikationsbeispiels 1 zeigt.
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Strahlungsdetektors eines Modifikationsbeispiels 2 zeigt.
12 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Strahlungsdetektors eines Modifikationsbeispiels 3 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird die Konfiguration einer Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 eine Hülle 21, durch die Strahlung transmittiert wird, und ein Strahlungsdetektor 20, der durch ein zu untersuchendes Objekt transmittierte Strahlung detektiert, ist in der Hülle 21 vorgesehen. Der Strahlungsdetektor 20, der später detailliert beschrieben wird, umfasst einen Szintillator 22, der einfallende Strahlung R in Fluoreszenz umwandelt, und ein Sensorsubstrat 30, das mit mehreren Sensoreinheiten 32A versehen ist, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz empfangen. Darüber hinaus sind in der Hülle 21 ein Steuersubstrat 26, ein Gehäuse 28, ein Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52 und eine Signalverarbeitungseinheit 54 vorgesehen.
Das Gehäuse 28 und der Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52 sind auf der gegenüberliegenden seitlichen Seite des Strahlungsdetektors 20 von dem Steuersubstrat 26 und der Signalverarbeitungseinheit 54 vorgesehen, wobei der Strahlungsdetektor 20 dazwischen eingefügt ist. Das Gehäuse 28 und der Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52 sowie das Steuersubstrat 26 und die Signalverarbeitungseinheit 54 können auf der gleichen seitlichen Seite des Strahlungsdetektors 20 vorgesehen sein.
Bei dem Steuersubstrat 26 sind elektronische Schaltungen, wie etwa ein Bildspeicher 56, eine Steuerung 58 und eine Kommunikationseinheit 66, die später beschrieben werden, auf dem Substrat gebildet. Das Gehäuse 28 nimmt eine Stromversorgungseinheit 70, die später beschrieben wird, und dergleichen auf.
Als Nächstes wird die Konfiguration von Haupteinheiten eines elektrischen Systems der Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, sind mehrere Pixel 32 zweidimensional auf dem Sensorsubstrat 30 in einer Richtung (einer Reihenrichtung in 2) und einer Querrichtung (einer Spaltenrichtung in 2), die die eine Richtung schneidet, vorgesehen. Das Pixel 32 beinhaltet die oben erwähnte Sensoreinheit 32A und einen Feldeffekt-Dünnschichttransistor (thin film transistor, TFT, im Folgenden einfach als ein „Dünnschichttransistor“ bezeichnet) 32B. Die Sensoreinheit 32A der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel des Sensors der vorliegenden Offenbarung.
Die Sensoreinheit 32A beinhaltet beispielsweise eine obere Elektrode, eine untere Elektrode und einen photoelektrischen Umwandlungsfilm, die nicht gezeigt sind, absorbiert von dem Szintillator 22 emittiertes Licht, erzeugt elektrische Ladung und akkumuliert die erzeugte elektrische Ladung. Der Dünnschichttransistor 32B wandelt die in der Sensoreinheit 32A akkumulierte elektrische Ladung in elektrische Signale um und gibt die elektrischen Signale aus.
Mehrere Gate-Verdrahtungsleitungen 34, die sich in der einen Richtung erstrecken und die verwendet werden, um jeden Dünnschichttransistor 32B ein- und auszuschalten, sind auf dem Sensorsubstrat 30 vorgesehen. Darüber hinaus sind auf dem Sensorsubstrat 30 mehrere Datenverdrahtungsleitungen 36 vorgesehen, die sich in Querrichtung erstrecken und die zum Auslesen der elektrischen Ladung via die Dünnschichttransistoren 32B in einem eingeschalteten Zustand verwendet werden. Jede Gate-Verdrahtungsleitung 34 des Sensorsubstrats 30 ist mit dem Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52 verbunden, und jede Datenverdrahtungsleitung 36 des Sensorsubstrats 30 ist mit der Signalverarbeitungseinheit 54 verbunden.
Die Reihen der Dünnschichttransistoren 32B des Sensorsubstrats 30 werden nacheinander durch die elektrischen Signale eingeschaltet, die von dem Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52 via die Gate-Verdrahtungsleitungen 34 zugeführt werden. Dann wird die durch den Dünnschichttransistor 32B in einem eingeschalteten Zustand ausgelesene elektrische Ladung als ein elektrisches Signal via die Datenverdrahtungsleitung 36 übertragen und in die Signalverarbeitungseinheit 54 eingegeben. Damit wird die elektrische Ladung nacheinander aus jeder Reihe der Dünnschichttransistoren ausgelesen, und es werden Bilddaten erfasst, die ein zweidimensionales Strahlungstransmissionsbild zeigen.
Die Signalverarbeitungseinheit 54 umfasst für jede Datenverdrahtungsleitung 36 eine Verstärkungsschaltung, die das eingegebene elektrische Signal verstärkt, und eine Abtast- und Halteschaltung (beide nicht gezeigt), und das via jede Datenverdrahtungsleitung 36 übertragene Signal wird durch die Verstärkungsschaltung verstärkt und dann durch die Abtast- und Halteschaltung gehalten. Ein Multiplexer und ein Analog-Digital(A/D)-Wandler sind in dieser Reihenfolge mit einer Ausgangsseite der Abtast- und Halteschaltung verbunden. Die von jeder Abtast- und Halteschaltung gehaltenen elektrischen Signale werden nacheinander (seriell) in den Multiplexer eingegeben, und die von dem Multiplexer nacheinander ausgewählten elektrischen Signale werden durch den A/D-Wandler in digitale Bilddaten umgewandelt.
Die Steuerung 58, die später beschrieben wird, ist mit der Signalverarbeitungseinheit 54 verbunden, und die von dem A/D-Wandler der Signalverarbeitungseinheit 54 ausgegebenen Bilddaten werden nacheinander an die Steuerung 58 ausgegeben. Der Bildspeicher 56 ist mit der Steuerung 58 verbunden, und die nacheinander von der Signalverarbeitungseinheit 54 ausgegebenen Bilddaten werden durch die Steuerung der Steuerung 58 nacheinander in dem Bildspeicher 56 gespeichert. Der Bildspeicher 56 weist eine Speicherkapazität auf, die in der Lage ist, eine vorbestimmte Menge an Bilddaten zu speichern, und jedes Mal, wenn das Strahlungstransmissionsbild aufgenommen wird, werden die durch Aufnehmen des Strahlungstransmissionsbildes erhaltenen Bilddaten nacheinander in dem Bildspeicher 56 gespeichert.
Die Steuerung 58 umfasst eine Zentraleinheit (central processing unit, CPU) 60, einen Speicher 62, der beispielsweise einen Festspeicher (read-only memory, ROM) und einen Arbeitsspeicher (random access memory, RAM) enthält, und eine nichtflüchtige Speichereinheit 64, wie etwa einen Flash-Speicher. Ein Beispiel der Steuerung 58 beinhaltet einen Mikrocomputer.
Die Kommunikationseinheit 66 ist mit der Steuerung 58 verbunden und überträgt und empfängt verschiedene Arten von Informationen zu und von einer externen Vorrichtung via ein Kommunikationsmittel, wie etwa drahtlose Kommunikation und drahtgebundene Kommunikation. Die Stromversorgungseinheit 70 liefert Strom an jedes Element und die oben erwähnten verschiedenen Schaltungen, wie etwa den Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber 52, die Signalverarbeitungseinheit 54, den Bildspeicher 56, die Steuerung 58 und die Kommunikationseinheit 66. In 2 sind zur Vermeidung von Komplikationen Verdrahtungsleitungen zum Verbinden der Stromversorgungseinheit 70 mit den verschiedenen Schaltungen und jedem Element nicht gezeigt.
Als Nächstes wird die Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 der vorliegenden Ausführungsform detailliert unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 4 ist eine Querschnittsansicht des Strahlungsdetektors 20 entlang Linie A-A, die in 3 gezeigt wird, bei Betrachtung von einer Emissionsseite der Strahlung R. Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigt 3 auch das Sensorsubstrat 30 und die Sensoreinheit 32A unter dem Szintillator 22.
Wie oben beschrieben, umfasst der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform den Szintillator 22 und das Sensorsubstrat 30. Ferner sind der Szintillator 22 und das Sensorsubstrat 30 in der Reihenfolge des Szintillators 22 und des Sensorsubstrats 30 von einer Einfallsseite der Strahlung R laminiert. Das heißt, der Strahlungsdetektor 20 ist ein Strahlungsdetektor vom Typ Penetration Side Sampling (PSS), bei dem die Strahlung R von der Seite des Szintillators 22 emittiert wird (siehe auch 1).
Der Szintillator 22 weist eine erste Oberfläche 22A, auf die Strahlung R einfällt, und eine zweite Oberfläche 22B auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche 22A auf und wandelt die Strahlung R in Fluoreszenz um. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in einem Fall, in dem der Begriff „obere“ oder „untere“ für den Strahlungsdetektor 20 verwendet wird, der Szintillator 22 als eine Referenz verwendet. Beispielsweise ist die erste Oberfläche 22A des Szintillators 22 eine Oberfläche, die auf der „oberen“ Seite des Szintillators 22 angeordnet ist, und ist die zweite Oberfläche 22B eine Oberfläche, die auf der „unteren“ Seite des Szintillators 22 angeordnet ist. Ferner ist der Szintillator 22 auf dem Sensorsubstrat 30 vorgesehen. Der Szintillator 22 der vorliegenden Ausführungsform besteht aus Leuchtstoffen 22G (siehe 5A und 5B), die in einem Bindemittel, wie etwa einem Harz, dispergiert sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Gadoliniumsulfat (Gd₂O₂S: Tb, GOS) 22G (siehe 5A und 5B) als ein Beispiel für den Leuchtstoff 22G verwendet.
Wie oben beschrieben, beinhaltet das Sensorsubstrat 30 mehrere Sensoreinheiten 32A, die den jeweiligen Pixeln 32 entsprechen, die auf einem Basismaterial 31 vorgesehen sind. Jede der mehreren Sensoreinheiten 32A ist auf der Seite der zweiten Oberfläche 22B des Szintillators 22 vorgesehen und weist eine Lichtempfangsfläche 32P auf, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz empfängt. Indessen ist das Basismaterial 31 eine Harzfolie, die Flexibilität aufweist und beispielsweise einen Kunststoff, wie etwa ein Polyimid (PI), beinhaltet. Die Dicke des Basismaterials 31 des Sensorsubstrats 30 muss nur eine Dicke sein, die in der Lage ist, eine gewünschte Flexibilität gemäß der Härte des Materials, der Größe des Sensorsubstrats 30 und dergleichen zu erhalten. Die Dicke des Basismaterials 31 muss beispielsweise nur 5 µm bis 125 µm und weiter bevorzugt 20 µm bis 50 µm betragen. Spezifische Beispiele des Basismaterials 31 beinhalten XENOMAX (eingetragenes Warenzeichen).
Ferner umfasst der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Elemente 40, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren.
Jedes der mehreren Elemente 40 ist in dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A liegt. Mit anderen Worten ist jedes der mehreren Elemente 40 in dem Szintillator 22 auf der Seite der zweiten Oberfläche 22B vorgesehen. Wie in 3 gezeigt, ist, als ein Beispiel, jedes der mehreren Elemente 40 der vorliegenden Ausführungsform in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A vorgesehen.
Wie oben beschrieben, wandelt der Szintillator 22 die Strahlung R in Fluoreszenz um. Je niedriger in dem Szintillator 22 die Energie der Strahlung R ist, desto näher liegt die Position, an der die Strahlung R in Fluoreszenz umgewandelt wird, an der ersten Oberfläche 22A, auf die die Strahlung R einfällt. Mit anderen Worten, je höher in dem Szintillator 22 die Energie der Strahlung R ist, desto näher liegt die Position, an der die Strahlung R in Fluoreszenz umgewandelt wird, an der zweiten Oberfläche 22B. Die von der Strahlung R umgewandelte Fluoreszenz wird in alle Richtungen von 360 Grad emittiert und wird beim Erreichen der Sensoreinheit 32A abgeschwächt. In dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform ist das Element 40, das Fluoreszenz reflektiert oder absorbiert, in dem Szintillator 22 an einer Position nahe der Sensoreinheit 32A vorgesehen, so dass die an der Position nahe der Sensoreinheit 32A umgewandelte Fluoreszenz daran gehindert wird, gestreut zu werden, und zu der Sensoreinheit 32A geleitet wird.
Wie in 3 und 4 gezeigt, weist ferner jedes der mehreren Elemente 40 eine längliche Form mit einer Längsrichtung in einer Z-Achsenrichtung auf, die eine Richtung ist, die die Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A schneidet. Als ein Beispiel weist das Element 40 der vorliegenden Ausführungsform eine quadratische Säulenform auf. In diesem Fall entspricht eine Länge Lz in der Z-Achsenrichtung, die eine Länge des Elements 40 in Längsrichtung ist, einer Höhe der quadratischen Säule. Je länger die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung ist, desto schärfer ist das durch den Strahlungsdetektor 20 erhaltene Strahlungstransmissionsbild, aber der Strahlungsdetektor 20 kann nicht ausreichend gebogen werden oder das Element 40 kann durch Biegen des Strahlungsdetektors 20 in einem Fall, in dem die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung gleich einer Dicke H des Szintillators 22 ist, zerstört werden. Daher ist die Länge Lz des Elements 40 in der Z-Achsenrichtung kürzer als die Dicke H des Szintillators 22 und länger als jede von einer Länge Lx in einer X-Achsenrichtung und einer Länge L_Y in einer Y-Achsenrichtung (L_Z < H, L_Z > L_X und L_Z > L_Y).
Die Länge Lz des Elements 40 der vorliegenden Ausführungsform in der Längsrichtung wird weiter beschrieben.
Unter dem Gesichtspunkt des Reflektierens der aus der Strahlung R durch den Szintillator 22 umgewandelten Fluoreszenz via das Element 40 kann die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung wie folgt bestimmt werden. Zunächst werden unter Bezugnahme auf 5A der Maximalwert der Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Maximalwert eines Abstands W zwischen den Elementen 40 beschrieben. Der Maximalwert der Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Maximalwert des Abstands W zwischen den Elementen 40 werden vorzugsweise gemäß der Spiegelreflexion der Fluoreszenz F via das Element 40 bestimmt. Damit die von der Strahlung R in dem Strahlungsdetektor 20 umgewandelte Fluoreszenz F von dem Element 40 reflektiert und zu der Sensoreinheit 32A geleitet wird, wird die Fluoreszenz F von dem Element 40 spiegelnd reflektiert. Damit die Fluoreszenz F spiegelnd reflektiert wird, muss jeder von einem Einfallswinkel θ_α und einem Reflexionswinkel θ_β kleiner als 45° sein. Daher wird in dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung so eingestellt, dass sie gleich oder kleiner als eine Länge L_PX der Sensoreinheit 32A ist (_LZ ≤ L_PX). Ferner wird bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung so eingestellt, dass sie gleich oder größer als der Abstand W zwischen den Elementen 40 ist (Lz ≥ W). Da die mehreren Elemente 40 in Abständen angeordnet sind, die kürzer als ein Abstand der Pixel 32 ist, ist der Abstand W zwischen den Elementen 40 gleich oder kleiner als die Länge L_PX der Sensoreinheit 32A (W ≤ L_PX).
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 5B der Minimalwert der Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Minimalwert des Abstands W zwischen den Elementen 40 beschrieben. Der Minimalwert der Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Minimalwert des Abstands W zwischen den Elementen 40 werden vorzugsweise gemäß der Fresnel-Reflexion zwischen dem Leuchtstoff 22G und dem Element 40 bestimmt. Die Gesamtreflexion in der Fresnel-Reflexion hängt von einem Brewster-Winkel β ab, der durch den Brechungsindex des Leuchtstoffs 22G und des Bindemittels (im Folgenden als ein „erster Brechungsindex“ bezeichnet) und durch den Brechungsindex des Elements 40 (im Folgenden als ein „zweiter Brechungsindex“ bezeichnet) bestimmt wird. Daher erfüllen der Minimalwert der Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Minimalwert des Abstands W zwischen den Elementen 40 vorzugsweise die Gleichung (1), in der jeder von dem Einfallswinkel θ_α und dem Reflexionswinkel θ_β auf den Brewster-Winkel β eingestellt ist. Der Brewster-Winkel β in dem Element 40 der vorliegenden Ausführungsform beträgt 60° bis 70° in einem Fall, in dem der erste Brechungsindex relativ kleiner als der zweite Brechungsindex ist (erster Brechungsindex < zweiter Brechungsindex). $W \geq L_{Z} \times 1 / tan β$
Ferner wird unter dem Gesichtspunkt des Biegens des Strahlungsdetektors 20 die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung wie folgt bestimmt. Wie in 6A gezeigt, ist, als ein Beispiel, die Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 in einem Fall, in dem ein zu untersuchendes Objekt 18 für die zerstörungsfreie Untersuchung beispielsweise ein zylindrisches Objekt ist, wie etwa ein Rohr einer Erdgaspipeline, und ein zu untersuchender Abschnitt 19 ein geschweißter Abschnitt von zwei Rohren ist, in einem Zustand gewickelt, in dem sie entlang der Außenform des zu untersuchenden Objekts 18 gebogen wird, wie in 6B gezeigt. Mit anderen Worten nimmt die Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform das Strahlungstransmissionsbild des zu untersuchenden Abschnitts 19 in einem Zustand auf, in dem es um das zu untersuchende Objekt 18 gewickelt ist. Wie in 7 gezeigt, wird der Strahlungsdetektor 20 ebenfalls gebogen, wenn die Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung 10 gebogen wird. Daher werden die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und der Abstand W zwischen den Elementen 40 jeweils auf einen Wert eingestellt, der es ermöglicht, den Strahlungsdetektor 20 gemäß dem zu untersuchenden Objekt 18 zu biegen. Zumindest ist die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung kürzer als die Dicke H des Szintillators 22. Ferner wird bevorzugt, die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und den Abstand W zwischen den Elementen 40 so zu bestimmen, dass beispielsweise Spitzenenden des Elements 40 in einem Zustand, in dem der Strahlungsdetektor 20 gebogen ist, nicht miteinander in Kontakt kommen.
Wie oben beschrieben, wird bevorzugt, die Länge Lz des Elements 40 in der Längsrichtung und den Abstand W zwischen den Elementen 40 unter umfassender Berücksichtigung von zwei Gesichtspunkten, des Gesichtspunkts der Reflexion der Fluoreszenz F via das Element 40 und des Gesichtspunkts des Biegens des Strahlungsdetektors 20, zu bestimmen.
Ferner sind, wie oben beschrieben, die mehreren Elemente 40 in der Sensoreinheit 32A vorhanden. Da eine Region der Sensoreinheit 32A, in der das Element 40 und die Lichtempfangsfläche 32P miteinander in Kontakt stehen, die Fluoreszenz F nicht empfängt, hängt das Öffnungsverhältnis der Sensoreinheit 32A, mit anderen Worten eine Lichtempfangsregion der Sensoreinheit 32A, von einem Bereich der Sensoreinheit 32A ab, der durch das Element 40 bedeckt ist. Daher wird bevorzugt, die Anzahl der Elemente 40 zu bestimmen, die in der Sensoreinheit 32A vorhanden sind, das heißt, die Dichte der Elemente 40 gemäß der gewünschten Empfindlichkeit der Sensoreinheit 32A. Beispielsweise beträgt in einem Fall, in dem das zu untersuchende Objekt 18 ein Stahlrohr ist, der von dem Element 40 bedeckte Bereich der Sensoreinheit 32A vorzugsweise 50 % oder weniger des Bereichs der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A. Insbesondere ist der Wert, der durch Multiplizieren des Produkts der Länge L_X und der Länge L_Y des Elements 40 mit der Anzahl n der in der Sensoreinheit 32A vorhandenen Elemente 40 erhalten wird, vorzugsweise ein Wert gleich oder kleiner als 1/2 des Bereichs (L_PX × L_PY) der Lichtempfangsfläche 32P (L_X × L_Y × n ≤ L_Px × L_PY × 1/2). Das Öffnungsverhältnis der Sensoreinheit 32A in jedem der mehreren Pixel 32 kann je nach Anordnungszustand des Elements 40 unterschiedlich sein. Das heißt, zwischen den Pixeln 32 kann eine Empfindlichkeitsdifferenz auftreten. In einem solchen Fall muss die Steuerung 58 oder dergleichen nur eine Korrekturverarbeitung an dem durch den Strahlungsdetektor 20 erhaltenen Strahlungstransmissionsbild durchführen, um die Empfindlichkeitsdifferenz zu korrigieren.
Wie oben beschrieben, kann das Material zum Bilden des oben erwähnten Elements 40 ein beliebiges Element sein, das den zweiten Brechungsindex aufweist, der in der Lage ist, eine Fresnel-Reflexion in dem Element 40 zu bewirken, und Beispiele des Materials beinhalten ein Siloxanharz, Siliciumdioxid und ein Tensid. Da bei der Fresnel-Reflexion des Elements 40 eine Komponente in einer anderen Richtung als der Richtung des Sensorsubstrats 30 gestreutes Licht ist und nicht direkt auf das Sensorsubstrat 30 einfällt, kann das gestreute Licht ignoriert werden. Da hinsichtlich der Oberflächenrauheit des Elements 40 angenommen wird, dass Fresnel-Reflexion in einem Fall auftritt, in dem die Oberfläche des Elements 40 glatt ist, und dass Streuung in einem Fall auftritt, in dem die Oberfläche davon rau ist, und das gestreute Licht nicht direkt auf das Sensorsubstrat 30 einfällt, wie oben beschrieben, in einem Fall, in dem Streuung auftritt, kann das gestreute Licht ignoriert werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Strahlungsdetektors 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise werden das mit der Sensoreinheit 32A versehene Sensorsubstrat 30, ein mit den mehreren Elementen 40 versehenes Folienmaterial und ein mit dem Leuchtstoff 22G beschichtetes Folienmaterial des Szintillators 22 vorbereitet. Ferner kann der Strahlungsdetektor 20 hergestellt werden, indem das mit den Elementen 40 versehene Folienmaterial und das mit dem Leuchtstoff 22G beschichtete Folienmaterial des Szintillators 22 nacheinander auf das Sensorsubstrat 30 laminiert werden. Alternativ werden die mehreren Elemente 40 beispielsweise durch Beschichten auf dem mit der Sensoreinheit 32A versehenen Sensorsubstrat 30 gebildet. Dann kann der Strahlungsdetektor 20 hergestellt werden, indem der Leuchtstoff 22G auf das Sensorsubstrat 30 aufgebracht wird, auf dem die mehreren Elemente 40 gebildet sind, um den Szintillator 22 zu bilden.
Wie oben beschrieben, umfasst der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform den Szintillator 22, der die erste Oberfläche 22A, auf die Strahlung R einfällt, und die zweite Oberfläche 22B, die auf der Seite gegenüber der ersten Oberfläche 22A angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung R in Fluoreszenz F umwandelt; die Sensoreinheit 32A, die auf der Seite der zweiten Oberfläche 22B des Szintillators 22 vorgesehen ist und die Lichtempfangsfläche 32P aufweist, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz F empfängt; und die mehreren Elemente 40, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz F reflektieren oder absorbieren. Jedes der mehreren Elemente 40 weist eine längliche Form auf, die die Längsrichtung in der Z-Achsenrichtung aufweist, die die Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A schneidet, und ist bei dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A liegt.
Da bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform jedes der mehreren Elemente 40, die die Fluoreszenz F reflektieren oder absorbieren, bei dem Szintillator 22 vorgesehen ist und die Fluoreszenz F zu der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A geleitet werden kann, indem sie von dem Element 40 reflektiert wird, kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden. Da ferner jedes der mehreren Elemente 40 eine längliche Form aufweist, die die Längsrichtung in der Z-Achsenrichtung aufweist, die die Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A schneidet, und bei dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A liegt, kann der Strahlungsdetektor flexibel gemacht werden. Insbesondere kann der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform sowohl in der X-Achsenrichtung als auch in der Y-Achsenrichtung gebogen werden. Ferner ist es möglich, das Element 40 selbst in einem Fall des Biegens des Strahlungsdetektors 20 vor Zerstörung zu bewahren. Dementsprechend kann mit dem Strahlungsdetektor 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Strahlungsdetektor flexibel gemacht werden, und es kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden.
Da bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform die Länge Lx des Elements 40 in der X-Achsenrichtung ausreichend kürzer ist als die Länge L_PX der Sensoreinheit 32A in der X-Achsenrichtung und die Länge L_Y des Elements 40 in der Y-Achsenrichtung ausreichend kürzer als eine Länge L_PY der Sensoreinheit 32A in der Y-Achsenrichtung ist, kann der Strahlungsdetektor 20 leicht sowohl in der X-Achsenrichtung als auch in der Y-Achsenrichtung gebogen werden. Das heißt, der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform weist keine Beschränkung in der Richtung auf, in der der Strahlungsdetektor 20 gebogen wird. Um den Freiheitsgrad in der Richtung zu erhöhen, in der der Strahlungsdetektor 20 gebogen ist, wird bevorzugt, dass die Differenz zwischen der Länge L_X in der X-Achsenrichtung und der Länge L_Y in der Y-Achsenrichtung des Elements 40 relativ klein ist.
Ferner sind bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Elemente 40 in dem Abstand angeordnet, der kürzer als der Abstand der Pixel 32 ist. Insbesondere ist der Abstand W zwischen den Elementen 40 kürzer als die Länge L_PX der Sensoreinheit 32A. Daher ist es nicht erforderlich, das Pixel 32 an dem Element 40 auszurichten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Aspekt beschrieben, bei dem die Form des Elements 40 eine quadratische Säule mit einer rechteckigen Querschnittsform in der XY-Ebene ist, aber die Form des Elements 40 ist nicht auf diesen Aspekt beschränkt. Beispielsweise kann die Form des Elements 40 eine quadratische Säule mit quadratischem Querschnitt oder ein Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt sein.
Zweite Ausführungsform
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine weitere Ausführungsform des Strahlungsdetektors 20 beschrieben. 8 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 9 ist eine Querschnittsansicht des Strahlungsdetektors 20 entlang Linie A-A, die in 8 gezeigt wird, bei Betrachtung von der Emissionsseite der Strahlung R. Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigt 9 auch das Sensorsubstrat 30 und die Sensoreinheit 32A unter dem Strahlungsdetektor 20.
Wie in 8 und 9 gezeigt, kann der Strahlungsdetektor 20 bei der vorliegenden Ausführungsform in der X-Achsenrichtung gebogen werden, und jedes der mehreren Elemente 40 weist eine längliche Form auf, die parallel zu der Lichtempfangsfläche 32P ist und die die Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung aufweist, die die X-Achsenrichtung schneidet. Das heißt, das Element 40 der ersten Ausführungsform weist eine längliche Form mit der Längsrichtung in der Z-Achsenrichtung auf, wohingegen das Element 40 der vorliegenden Ausführungsform eine längliche Form mit der Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung aufweist, die die X-Achsenrichtung schneidet. Die X-Achsenrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel einer ersten Richtung der vorliegenden Offenbarung, und die Y-Achsenrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel einer zweiten Richtung der vorliegenden Offenbarung.
Insbesondere ist, wie in 8 gezeigt, die Form des seitlichen Querschnitts jedes der mehreren Elemente 40 der vorliegenden Ausführungsform, das heißt die Form in der XZ-Ebene, die gleiche wie die Form des seitlichen Querschnitts jedes der mehreren Elemente 40 der ersten Ausführungsform (siehe 3).
Andererseits weist, wie in 9 gezeigt, jedes der mehreren Elemente 40 der vorliegenden Ausführungsform eine andere Form als das Element 40 der ersten Ausführungsform auf (siehe 4). Die Länge L_Y jedes Elements 40 der vorliegenden Ausführungsform in der Y-Achsenrichtung ist länger als die Länge L_PY des Pixels 32 in der Y-Achsenrichtung (L_Y > L_PY). Als ein Beispiel ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge L_Y jedes Elements 40 in der Y-Achsenrichtung die gleiche wie die Länge des Szintillators 22 in der Y-Achsenrichtung. Die Länge jedes Elements 40 in der Y-Achsenrichtung ist nicht darauf beschränkt.
Wie oben beschrieben, weist bei der vorliegenden Ausführungsform jedes der mehreren Elemente 40 eine längliche Form mit der Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung auf. Mit anderen Worten sind bei der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Elemente 40 im Wesentlichen parallel zueinander in einem Zustand angeordnet, in dem sie sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken. Dementsprechend kann bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform der Strahlungsdetektor 20 in der X-Achsenrichtung gebogen werden, unabhängig von der Länge L_Y des Elements 40 in der Y-Achsenrichtung. Mit anderen Worten ist die oben erwähnte Y-Achsenrichtung bei dem Strahlungsdetektor 20 eine Richtung entlang einer Axialrichtung des Stahlrohrs, das das zu untersuchende Objekt 18 ist, so dass der Strahlungsdetektor 20 gebogen und um das zu untersuchende Objekt 18 gewickelt werden kann.
Die Länge Lz in der Z-Achsenrichtung, der Abstand W zwischen den Elementen 40 und dergleichen bei jedem der mehreren Elemente 40 der vorliegenden Ausführungsform müssen entsprechend nur gleich der Länge Lz in der Z-Achsenrichtung, dem Abstand W zwischen den Elementen 40 und dergleichen bei jedem der mehreren Elemente 40 bei der ersten Ausführungsform sein.
Wie oben beschrieben, umfasst der Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform den Szintillator 22, der die erste Oberfläche 22A, auf die die Strahlung R einfällt, und die zweite Oberfläche 22B, die auf der Seite gegenüber der ersten Oberfläche 22A angeordnet ist, aufweist und die die Strahlung R in die Fluoreszenz F umwandelt; die Sensoreinheit 32A, die auf der Seite der zweiten Oberfläche 22B des Szintillators 22 vorgesehen ist und die Lichtempfangsfläche 32P aufweist, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz F empfängt; und die mehreren Elemente 40, die die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz F reflektieren oder absorbieren. Ferner können der Szintillator 22 und die Sensoreinheit 32A in der X-Achsenrichtung gebogen werden. Jedes der mehreren Elemente 40 weist eine längliche Form auf, die parallel zu der Lichtempfangsfläche 32P ist und die die Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung aufweist, die die X-Achsenrichtung schneidet, und ist bei dem Szintillator 22 an einer Position näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A vorgesehen.
Da bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform jedes der mehreren Elemente 40, die die Fluoreszenz F reflektieren oder absorbieren, bei dem Szintillator 22 vorgesehen ist und die Fluoreszenz F zu der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A geleitet werden kann, indem sie von dem Element 40 reflektiert wird, kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden. Da ferner jedes der mehreren Elemente 40 eine längliche Form aufweist, die parallel zu der Lichtempfangsfläche 32P ist und die die Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung aufweist, die die X-Achsenrichtung schneidet, und bei dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A ist, kann der Strahlungsdetektor flexibel gemacht und in der X-Achsenrichtung gebogen werden. Ferner ist es möglich, das Element 40 selbst in einem Fall des Biegens des Strahlungsdetektors 20 vor Zerstörung zu bewahren. Dementsprechend kann mit dem Strahlungsdetektor 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Strahlungsdetektor flexibel gemacht werden, und es kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden.
Bei dem Element 40 des Strahlungsdetektors 20 der vorliegenden Ausführungsform ist die Richtung, in der der Strahlungsdetektor 20 gebogen wird, beschränkt, da die Länge L_Y in der Y-Achsenrichtung ausreichend lang gemacht werden kann, aber die Schärfe des Strahlungstransmissionsbildes weiter erhöht werden kann.
Der Strahlungsdetektor 20 und das Element 40 können beispielsweise Aspekte der folgenden Modifikationsbeispiele 1 bis 3 verwenden.
Modifikationsbeispiel 1
10 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels zeigt. Bei dem Strahlungsdetektor 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels, das in 10 gezeigt ist, sind mehrere körnige fluoreszierende Filtermaterialien 42, die mit der Strahlung R bestrahlt werden, um Sekundärelektronen zu emittieren, bei dem Szintillator 22 auf der Seite der ersten Oberfläche 22A vorgesehen.
In einem Fall, in dem das fluoreszierende Filtermaterial 42 mit Strahlung R bestrahlt wird, emittiert das fluoreszierende Filtermaterial 42 aufgrund der Compton-Streuung Sekundärelektronen (Rückstoßelektronen) von der Oberfläche des fluoreszierenden Filtermaterials 42. Bei dem Szintillator 22 wird die Empfindlichkeit durch die Sensibilisierungswirkung der von dem fluoreszierenden Filtermaterial 42 emittierten Sekundärelektronen verbessert. Mit anderen Worten fungiert das fluoreszierende Filtermaterial 42 als eine aktivierende Substanz bei dem Szintillator 22. Da in dem vorliegenden Modifikationsbeispiel das fluoreszierende Filtermaterial 42 bei dem Szintillator 22 auf der Seite der ersten Oberfläche 22A vorgesehen ist, kann die Empfindlichkeit des Abschnitts des Szintillators 22 auf der Seite der ersten Oberfläche 22A verbessert werden. Daher kann das durch den Strahlungsdetektor 20 erhaltene Strahlungstransmissionsbild zu einem schärferen Bild gemacht werden. Da ferner das fluoreszierende Filtermaterial 42 verhindern kann, dass die durch den Szintillator 22 umgewandelte Fluoreszenz F gestreut wird, kann das durch den Strahlungsdetektor 20 erhaltene Strahlungstransmissionsbild zu einem schärferen Bild gemacht werden.
Beispiele für ein solches fluoreszierendes Filtermaterial 42 beinhalten Metallverbindungen und Metalle, wie etwa Blei (Pb), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Tantal (Ta), Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium (Al), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Silber (Ag), Gold (Au) und Platin (Pt), zusätzlich zu Terbium (Tb), Dysprosium (Dy) und Cäsium (Cs) als bevorzugte Beispiele davon.
Wie oben beschrieben, kann bei dem Strahlungsdetektor 20 der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise ein Szintillator, der das fluoreszierende Filtermaterial 42 beinhaltet, das als eine aktivierende Substanz für einen Gadoliniumsulfat(GOS)-Leuchtstoff (Gd₂O₂S: Tb) fungiert, als der Szintillator 22 verwendet werden.
Modifikationsbeispiel 2
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels zeigt. In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel, wie in 11 gezeigt, unterscheidet sich die Position in der Z-Achsenrichtung, an der jedes der mehreren Elemente 40 vorgesehen ist, von der Position in jedem der obigen Aspekte. In jedem der obigen Aspekte ist jedes der mehreren Elemente 40 in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A vorgesehen. Andererseits ist jedes der mehreren Elemente 40 des vorliegenden Modifikationsbeispiels nicht in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A. In dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist jedes der mehreren Elemente 40 auch bei dem Szintillator 22 an einer Position näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A vorgesehen. Insbesondere ist eine zentrale Position der Länge Lz des Elements 40 in der Z-Achsenrichtung näher an der Sensoreinheit 32A als an der zentralen Position der Dicke H des Szintillators 22.
Auf diese Weise ist jedes der mehreren Elemente 40 bei dem Szintillator 22 an einer Position näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A vorgesehen, selbst in einem Fall, in dem jedes der mehreren Elemente 40 in einem Zustand vorgesehen ist, in dem es nicht mit der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A in Kontakt ist, so dass mit dem Strahlungsdetektor 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels ein schärferes Bild erhalten werden kann, wie in jedem der obigen Aspekte. Ferner ist jedes der mehreren Elemente 40 so hergestellt, dass es die Form des Elements 40 der ersten Ausführungsform oder die Form des Elements 40 der zweiten Ausführungsform aufweist, so dass der Strahlungsdetektor 20 flexibel gemacht werden kann.
In einem Fall, in dem der Strahlungsdetektor 20 gebogen wird, kann die Schnittstelle zwischen dem Element 40 und der Sensoreinheit 32A (Sensorsubstrat 32), d. h. die Lichtempfangsfläche 32P, verzerrt werden. In einem solchen Fall ist das Element 40 in einem Zustand vorgesehen, in dem es nicht in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche 32P der Sensoreinheit 32A ist, so dass es möglich ist, das Element 40 vor einer Zerstörung aufgrund der erzeugten Verzerrung zu bewahren.
Modifikationsbeispiel 3
12 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Strahlungsdetektors 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels zeigt. Bei dem Strahlungsdetektor 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels sind die mehreren Elemente 40 Seite an Seite bei dem Szintillator 22 in der X-Achsenrichtung angeordnet. Das heißt, zweireihige Elemente 40 sind bei dem Szintillator 22 vorgesehen. Bei dem in 12 gezeigten Strahlungsdetektor 20 sind die Elemente 40, die mehrere Elemente 40₁, die in dem Szintillator 22 auf einer Seite nahe der ersten Oberfläche 22A vorgesehen sind, und mehrere Elemente 40₂, die auf einer Seite nahe der zweiten Oberfläche 22B vorgesehen sind, beinhalten, vorgesehen.
Im Fall dieses Aspekts ist jedes der mehreren Elemente 40₁ auch bei dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A ist. Insbesondere ist die zentrale Position einer Länge L_Z1 des Elements 40₁ in der Z-Achsenrichtung näher an der Sensoreinheit 32A als an der zentralen Position der Dicke H des Szintillators 22.
Die Länge L_Z1 des Elements 40₁ in der Z-Achsenrichtung und eine Länge L_Z2 des Elements 40₂ in der Z-Achsenrichtung können gleich oder voneinander verschieden sein. Die Länge, die durch Addieren der Länge L_Z1 des Elements 40₁ in der Z-Achsenrichtung und der Länge L_Z2 des Elements 40₂ in der Z-Achsenrichtung in dem vorliegenden Modifikationsbeispiel erhalten wird, kann als der Länge Lz des Elements 40 von jedem der obigen Aspekte in der Z-Achsenrichtung entsprechend angesehen werden.
Auf diese Weise ist jedes der mehreren Elemente 40 in dem Szintillator 22 an einer Position vorgesehen, die näher an der zweiten Oberfläche 22B als an der ersten Oberfläche 22A liegt, selbst in einem Fall, in dem die mehreren Elemente 40 in mehreren Reihen in dem Szintillator 22 vorgesehen sind, so dass mit dem Strahlungsdetektor 20 des vorliegenden Modifikationsbeispiels ein schärferes Bild erhalten werden kann, wie in jedem der obigen Aspekte. Ferner ist jedes der mehreren Elemente 40 so hergestellt, dass es die Form des Elements 40 der ersten Ausführungsform oder die Form des Elements 40 der zweiten Ausführungsform aufweist, so dass der Strahlungsdetektor 20 flexibel gemacht werden kann.
Wie oben beschrieben, kann mit dem Strahlungsdetektor 20 gemäß der vorliegenden Offenbarung der Strahlungsdetektor flexibel gemacht werden, und es kann ein hochscharfes Strahlungstransmissionsbild erhalten werden.
Der Strahlungsdetektor 20 und das Element 40 sind nicht auf die obige erste und zweite Ausführungsform und die obigen Modifikationsbeispiele 1 bis 3 beschränkt. Ferner kann beispielsweise ein Aspekt verwendet werden, bei dem die obige erste und zweite Ausführungsform und die obigen Modifikationsbeispiele 1 bis 3 geeignet kombiniert werden. Ferner wurde bei der ersten Ausführungsform ein Aspekt beschrieben, bei dem die mehreren Elemente 40 aufgereiht und in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, aber es kann ein Aspekt verwendet werden, bei dem die mehreren Elemente 40 willkürlich angeordnet sind.
Ferner wurde bei der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem der Strahlungsdetektor vom PSS-Typ, bei dem Strahlung von der Seite des Szintillators 22 emittiert wird, auf den Strahlungsdetektor 20 angewendet wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Aspekt verwendet werden, bei dem ein Strahlungsdetektor vom Typ Bestrahlungsseitenabtastung (irradiation side sampling, ISS), bei dem Strahlung von der Seite des Sensorsubstrats 30 emittiert wird, auf den Strahlungsdetektor 20 angewendet wird.
Ferner wurde bei der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem ein Strahlungsdetektor vom Typ indirekte Umwandlung, der Strahlung vorübergehend in Licht umwandelt und dann das umgewandelte Licht in elektrische Ladung umwandelt, auf den Strahlungsdetektor 20 angewendet wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Aspekt verwendet werden, bei dem ein Strahlungsdetektor vom Typ direkte Umwandlung, der Strahlung direkt in elektrische Ladung umwandelt, auf den Strahlungsdetektor 20 angewendet wird.
Bezugszeichenliste

10: Strahlungstransmissionsbild-Aufnahmevorrichtung

18: zu untersuchendes Objekt
19: zu untersuchender Abschnitt
20: Strahlungsdetektor
21: Hülle
22: Szintillator
22A: erste Oberfläche
22B: zweite Oberfläche
22G: Leuchtstoff (GOS)
26: Steuersubstrat
28: Gehäuse
30: Sensorsubstrat
31: Basismaterial
32: Pixel
32A: Sensoreinheit
32B: Dünnschichttransistor
32P: Lichtempfangsfläche
34: Gate-Verdrahtungsleitung
36: Datenverdrahtungsleitung
40, 401, 402: Element
42: fluoreszierendes Filtermaterial
52: Gate-Verdrahtungsleitungs-Treiber
54: Signalverarbeitungseinheit
56: Bildspeicher
58: Steuerung
60: CPU
62: Speicher
64: Speichereinheit
66: Kommunikationseinheit
70: Stromversorgungseinheit
F: Fluoreszenz
H: Dicke
LX, LY, LZ, LZ1, LZ2, LPX, LPY: Länge
R: Strahlung
W: Abstand
β: Brewster-Winkel
θα: Einfallswinkel
θβ: Reflexionswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016021540 A [0002, 0004]

Claims

Strahlungsdetektor, umfassend: einen Szintillator, der eine erste Oberfläche, auf die Strahlung einfällt, und eine zweite Oberfläche, die auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung in Fluoreszenz umwandelt; einen Sensor, der auf einer Seite der zweiten Oberfläche des Szintillators vorgesehen ist und eine Lichtempfangsfläche aufweist, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz empfängt; und mehrere Elemente, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren, wobei jedes der mehreren Elemente eine längliche Form aufweist, die eine Längsrichtung in einer Richtung aufweist, die die Lichtempfangsfläche des Sensors schneidet, und bei dem Szintillator an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche als an der ersten Oberfläche liegt.
Strahlungsdetektor, umfassend: einen Szintillator, der eine erste Oberfläche, auf die Strahlung einfällt, und eine zweite Oberfläche, die auf einer Seite gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, aufweist und der die Strahlung in Fluoreszenz umwandelt; einen Sensor, der auf einer Seite der zweiten Oberfläche des Szintillators vorgesehen ist und eine Lichtempfangsfläche aufweist, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz empfängt; und mehrere Elemente, die die durch den Szintillator umgewandelte Fluoreszenz reflektieren oder absorbieren, wobei der Szintillator und der Sensor in einer ersten Richtung biegbar sind, und jedes der mehreren Elemente eine längliche Form aufweist, die parallel zu der Lichtempfangsfläche ist und die eine Längsrichtung in einer zweiten Richtung aufweist, die die erste Richtung schneidet, und bei dem Szintillator an einer Position vorgesehen ist, die näher an der zweiten Oberfläche als an der ersten Oberfläche liegt.
Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensor eine Sensoreinheit aufweist, die für jedes von mehreren Pixeln vorgesehen ist, und die mehreren Elemente in Abständen angeordnet sind, die kürzer als ein Abstand der Pixel sind.
Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der mehreren Elemente in Kontakt mit der Lichtempfangsfläche des Sensors vorgesehen ist.
Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Länge jedes der mehreren Elemente in der Richtung, die die Lichtempfangsfläche schneidet, gleich oder größer als ein Abstand zwischen den mehreren Elementen ist.
Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Länge jedes der mehreren Elemente in einer Richtung, die die Lichtempfangsfläche schneidet, gleich oder kleiner als eine Länge der Lichtempfangsfläche für jedes Pixel ist.
Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere körnige fluoreszierende Filtermaterialien, die mit der Strahlung bestrahlt werden, um Sekundärelektronen zu emittieren, bei dem Szintillator auf einer Seite der ersten Oberfläche vorgesehen sind.