JP2001509317A - 放射線検出装置の密封方法と当該方法によって製造した放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、アモルファスシリコン検出スラブ（10−ｐ_mn）とシンチレーション材料層（24・26）を有するソリッドステートエックス線検出装置の密封方法に関する。スラブは、スラブの周辺部に形成した導電性トラック（22）と外部導体（30）との間の非等方性導電フィルム（31）をフレキシングした接続領域（3）を有する。本発明によれば、フレキシング領域（31）とシンチレーティング層（24・26）は、少なくとも周辺部は、例えばスクリーンプリンティングされた、不透過性材料からなる連続した層（6）によって被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】 放射線検出装置の密封方法と当該方法によって製造した放射線検出装置 技術分野 本発明は、放射線検出装置の密封方法に関し、より具体的には、本発明は、検 出マトリックスの基本検出要素がアモルファスシリコンである、アモルファスシ リコン被覆ガラススラブを有する大型放射線マトリックス検出器に関する。 本発明は更に、当該方法によって密封された放射線検出装置に関する。 本発明は、非常に波長の短い放射線、具体的にはエックス線の検出装置に関す る。 背景技術 本発明の従来技術によれば、放射線検出装置は感光性固体材料のマトリックス を使用して製作する。既知の感光性固体材料は非常に波長の短い放射線、例えば エックス線に直接反応するわけではない。この材料をシンチレータと組み合わせ ることが必要である。シンチレータは、エックス線による刺激を受けて可視光線 範囲（あるいはその近傍の）に当たる波長の長い光を放射する性質を有する材料 である。放射する光の波長は使用する材料に依存する。シンチレータはしたがっ て波長変換装置として機能する。こうして発生した可視光線は、感光エレメント に照射され、感光エレメントが光電反応によって光を電気信号に変換することに よって適当な電子回路で処理可能になる。 従来技術に属するシンチレータは、例えば、(THOMSON-CSFによる)フランス特 許出願公開第2,636,800号に記載されている。 本明細書に添付した図1aないし1eは、アモルファスシリコンで被覆したガラス スラブを有する先行技術に属する大型のマトリックス放射線検出装置の動作を説 明したものである。より具体的には、図1eは、その種の放射線検出装置の具体例 を示すものである。検出装置の大きさは、典型的には横方向に１センチメートル から数十センチメートルであり、寸法を大きくするには複数のガラススラブを継 ぎ合わせることが行われる。 図1aと1bとは、従来技術においてシンチレータ材料とともに用いられる感光エ レメントマトリックスの互いに直行な断面を示す。 感光エレメントはそれぞれ可視光線又はそれに近い光線のフォトンに反応する フォトダイオード又はフォトトランジスタを有する。一例を示せば、図1aないし 1dに示すように、感光エレメントは、対向する向きに配置した２つのダイオドＤ_mn1 、Ｄ_mn2を有し、マトリックスアレイRMは、列コンダクタCc₁ないしCc_xおよび 行コンダクタCl₁ないしCl_yを有する。ダイオードD_mn1およびD_mn2は、それぞれ、 周知のように、逆電圧を加えられるとキャパシタとして機能する。第１のダイオ ードD_mn1の容量は、典型的には、第２のダイオードD_mn2の容量の1/10である。こ れは基本的にスイッチの機能を有し、第２のダイオードは好ましくは感光性であ る。 行と列の交差する位置、たとえば行Cl_nと列Cc_mの交差位置には（図1d参照）、 それぞれダイオードD_mn1とD_mn2が対向する向きに設けられている。アモルファス シリコン製のダイオードは、アモルファスシリコンを使用したTFT（トランジス タ薄膜）技術により製作したトランジスタで置き換えてもよい。 コンダクタ12（図1aおよび1b参照）は、好ましくはガラスである絶縁性基板10 に金属を蒸着して得られる。蒸着に続いて、フォトエッチング処理を行って適当 な幅の平行な導体のトラックを得る。ダイオード（例えばD_mn1とD_mn2）は、列導 体トラック12に、真正またはPまたはN型の半導体材料をドープしたアモルファス シリコン（aSi）の蒸着を行い、次にエッチング処理して製作する。好ましくは 透明な導体の非常に薄い層が絶縁層20の上に蒸着されて、エッチングの後に、マ トリックス構造RMの列コンダクタトラック22を形成する。 上記の構造物は、一般に「アモルファスシリコンスラブ」と称する。スラブの 基板は、安価なことから基本的にガラスが用いられる。 行コンダクタCl₁-Cl_xおよび列コンダクタCc₁-Cc_xは、ダイオードキャパシタの 分極電極を形成する。列コンダクタは、光の照射を受けると電荷を蓄積して、電 気的に分極されたときに蓄積した電荷に比例した電気信号を発生する。行コンダ クタCl₁-Cl_xと列コンダクタCc₁-Cc_yは、すべてのピクセルｐ_mnが所定の順序で順 次分極されるように所定の時間順序でアドレスされる。それぞれのピクセルｐ_mn が送り出した信号は、電子回路（図示しない）によって取り出され処理され、電 荷の形で（１点毎に）画像を再構成する。 行Cl₁-Cl_xおよび列Cc₁-Cc_yからの信号は、それぞれに対応する接続領域３、４ で集められる。電子回路への接続は弾性多導線ケーブル30、40で行うこともでき る。弾性多導線ケーブルの端部は周囲の接続領域に、接着剤、はんだ付け、また は好ましくはホットプレスによって接続する。より正確には、弾性多導線ケーブ ルは、一般に、ガラススラブ（基板10）上の接続パッドと対応する弾性ケーブル 30上のパッドの間に設けた、以下に"ACF"と称する非等方性フィルムに対してホ ットプレスで接続する。導体パッドは真空蒸着によってスラブ上に形成すること も可能である。ACFは、ホットプレッシングの後では圧力を加えた方向にのみ導 電性を示す。それ以外の方向については絶縁性を有する。 フレキシングの後、接着性と導電性を維持するためにはACFを外部環境、特に 湿気及び高温等の厳しい環境から保護する必要がある。一般的には、弾性ケーブ ルの特性とその接続方法がなんであれ、接続ゾーンにある弾性多導線ケーブルの 止端部を保護する必要がある。 既に述べたように、感光性エレメントは可視光線（あるいはそれに近い周波数 の光）による照射を受ける必要がある。エックス線を可視光線の光エネルギに変 換するにはシンチレータが必要である。そのためには、上記のアモルファスシリ コンスラブをシンチレータ材料24によって被覆することで十分である。一例を挙 げるなら、60keVのオーダーのエックス線に対して感度を有する検出器では、使 用するシンチレータ材料は、それぞれ光の波長390nm、550nmのいずれを発生させ るかによってヨウ化ナトリウム(NaI)かヨウ化タリウム（TiI）をドープしたヨウ 化セシウム（CsI）を使用する。シンチレータ層の材料24は一般に真空蒸着によ って製作する。真空蒸着のあと、一般には、当該層のアニーリングを行い、ヨウ 化セシウム層にドーパントを均一に分散させる。このようにして得られた分散に よって最適なエックス線から可視光線への変換が可能になる。 シンチレータを製作する最も簡単な方法は、それ自体の性質は重要でない何ら かの基板の上にヨウ化セシウム層を蒸着させ、発光性を付与するためにこれをア ニーリング処理し、選られたシンチレータ構造を上記のスラブに貼り付ける方法 である。より詳細には、シンチレータをスラブに圧着させるか接着剤によって光 学的に接続する。 本質的に吸湿性を有するシンチレータは、発行特性を維持するために外部の環 境から保護する必要がある。この保護は、シンチレータの周囲を外部から気密に 封止することで行う。基板は湿度を透過しない接着剤のビードによってスラブに 固定してもよい。基板の湿度を透過しない性質がシンチレータを保護する。 このようにして得られたシンチレータは、特に、解像度が不十分である。これ はシンチレータによる可視光線の出力がスラブとの張りあわせのための接着剤又 はスラブとの処理工程で混入する制御困難な空気層で反射することに原因がある 。 スラブに直接材料を蒸着することで優れた解像度を有するシンチレータを製作 する方法がある。この方法はスラブとシンチレータを密着させる効果がある。シ ンチレータとスラブの接合面での光の散乱とそれに起因する解像度の低下が抑制 される。 シンチレータの保護は以下のようにして行われる：エックス線照射窓26をシン チレーション材料層24に圧着する。窓はアルミニウム、プラスチック又はエック ス線を透過するその他の適当な材料を用いて製作する。気密性は上記同様の方法 によって確保する。照射用の窓と封止用のビードもまた耐湿性保護に寄与する。 図1eは、すでに説明した従来技術に属する検出装置の部分断面図である。 従来方法を時間に沿って示すと以下のようになる。 a/基板26上にシンチレータ（層24）を蒸着する； b/（ピクセルｐ_mnを規定する）感光性エレメントを支持するスラブ10上に基板 26の気密な封止部５と行22と列（図示しない）コンダクタを形成する； c/フレクシングによって電気的な接続を行う：ゾーン31； d/例えば接着剤32のビードによってフレクシングゾーンの保護を形成する。 この方法によってシンチレータと接続ゾーンの保護が効果的に図られるが、や はり欠点がある。 まず第一に、現在の検出装置が有する寸法的な制約から、検出装置の重量と大 きさを最小限にすることが必要である。したがって、ピクセルのアクティブマト リックスアレイと接続領域の間の不必要な部分を最小限にすることが必要である 。 第二に、接続領域の保護材料とシンチレータの封止ビードの材料は同じ性質で 整合性を有するとは限らないため、従来技術の方法ではガラススラブの上で領域 によって２つの異なる処理を行う必要が生じる。このことは体積を縮小する目的 には致命的で、さらに工程数を増加させることによって製造時間を延長すること になる。 したがって、本発明の目的は、一方では、上述の従来技術上の問題を解消する ことであり、他方では、現在のニーズにこたえることである。 この目的を達成するために、本発明の方法は、大気中の湿度を透過させない材 料を蒸着することによって、接続領域の保護とシンチレータの保護を同時に達成 する。好ましいその他の実施例では、蒸着はスクリーンプリンティングで行う。 本発明は、したがって、アモルファスシリコンで被覆したガラススラブからな るマトリックス放射線検出装置の気密封止方法に関し、該スラブは少なくとも、 絶縁性基板の中央領域に形成された複数の検出要素とシンチレータ材料とを有す る；前記検出要素は弾性多導線ケーブルが接続された周囲の接続領域に接続され 、当該封止方法は、前記周囲の接続領域（3）とシンチレータ材料（24）層の周 囲とを覆うように大気中の湿分を透過しない材料からなる層（6、7）を蒸着する 工程を有する。 本発明は、また、前記の方法によって製造された大型のマトリックス放射線検 出装置に関する。 本発明の特徴と利点は、添付の図面を参照しながら行う詳細な説明によって一 層明瞭に理解されるはずである。 図面の簡単な説明 図1aから1eは、従来技術のアモルファスシリコンスラブ上に設けたマトリック ス検出装置の構造と動作を示す概念図である。 図２は、本発明の第１の実施例を示す。 図３は、本発明の第２の実施例を示す。 本発明の方法は本発明の実施例にしたがって説明する。 図２は、本発明の第１の実施例を示す断面図である。図1eに示した検出装置 と同様な構成要素については同じ参照番号を付したので、これらは必要な場合に のみ説明する。 検出装置の基本構造は、図1aないし1eに示したものと同じである。具体的に言 うと、図２に示した実施例の構造は、図1eに示した従来技術の構造と類似である 。 シンチレータ24は直接蒸着によって製作することができる。部材番号26で参照 するのは、大気の湿分を透過しない（例えばアルミニウム、プラスチック、ガラ ス製の）いわゆる「入力」窓である。シンチレータ24は、上述のようにスラブに 接着されていてもよい。この場合、部材26は、シンチレータ材料が蒸着された基 板である。 本発明の重要な特徴によれば、弾性多導線ケーブルの端部が接続された周辺の 接続領域の保護構造と、シンチレータ24とその入力窓26の保護構造は、１回の処 理によって形成される。 そのためには、大気の湿分を透過しない材料を蒸着する。この材料はフレクシ ング領域を被覆し、シンチレータ24（及び入力窓又は基板26）の周辺部を覆う： シーリングビード６である。 蒸着は、好ましくはスクリーンプリンティングによって実施する。蒸着は、機 械的手段又はその他の蒸着方法あるいはこれらの方法を組み合わせて行ってもよ い。 図３は、本発明の第２の実施例を示す断面図である。図に示した構造は、既に 述べたように、シンチレータ24を直接蒸着によって形成した場合に対応する。 シンチレータ27の表面全面を、大気の湿分を透過しない材料層７を蒸着するこ とによってシーリングする。層７は周辺部で、外方向に重なって、接続領域３、 特にフレクシング領域31を被覆するように延長している。これは、当該層以外に シンチレータの保護層が存在しないために、シンチレータ24の前面を保護する必 要があるからである。 蒸着は既に述べたものと同じ方法によって、つまりスクリーンプリンティング 等によって行うことができる。 上述の説明によって、この方法で所期の目的が達成されることが容易に理解さ れるであろう。 本発明による方法は、たとえば、単純であり、経費がやすく体積を圧縮できる 等、多くの利点を有している。 本発明は、既に述べたエックス線検出装置に特に適してはいるが、この種の適 用に限定されるものではないことは容易に理解されるはずである。本発明による 方法は、シンチレータと周辺の接続領域を有するすべての種類の放射線検出装置 に対して適用することができる。適用対象には、基本検出要素および基本検出要 素の集合体を使用した大型検出装置が含まれる。非限定的な例としては、後者の 装置は(THOMSON TUBES ELECTRONIQUESによる)フランス特許出願公開第2,687,494 号に記載されている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月７日（１９９９．１．７） 【補正内容】 請求の範囲 １．絶縁基板（10）の中央部に形成された複数の（RM）基本検出要素（ｐ_mn）と シンチレーション材料層（24）を有し、アモルファスシリコンで被覆された大型 のガラスのスラブ；前記検出要素（ｐ_mn）は弾性多導体ケーブルが接続された周 辺の接続領域（3）に接続されたマトリックス放射線検出装置、の密封方法であ って、前記周辺の接続領域（3）と少なくとも前記シンチレーション材料層（24 ）の周囲とを覆うように単一工程で大気中の湿分を透過しない材料を蒸着するス テップを含むことを特徴とする方法。 ２．シンチレーション材料層（24）が複数の基本検出要素（ｐ_mn）を支持した基 板（10）に直接蒸着によって形成され、大気の湿分を透過しない材料の層（7） がシンチレーション材料層（24）を完全に被覆するように行われることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ３．大気の湿分を透過しない材料層（6、7）の蒸着をスクリーンプリンティング によって行う請求項１又は２に記載の方法。 ４．大気の湿分を透過しない材料層（6、7）の蒸着を機械的膜形成手段によって 行う請求項１又は２に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．絶縁基板（10）の中央部に形成された複数の（RM）基本検出要素（ｐ_mn）と シンチレーション材料層（24）を有し、アモルファスシリコンで被覆されたガラ スのスラブ；前記検出要素（ｐ_mn）は弾性多導体ケーブルが接続された周辺の接 続領域（3）に接続されたマトリックス放射線検出装置の密封方法であって、前 記周辺の接続領域（3）と少なくとも前記シンチレーション材料層（24）の周囲 とを覆うように単一工程で大気中の湿分を透過しない材料を蒸着するステップを 含むことを特徴とする方法。 ２．シンチレーション材料層（24）が複数の基本検出要素（ｐ_mn）を支持した基 板（10）に直接蒸着によって形成され、大気の湿分を透過しない材料の層（7） がシンチレーション材料層（24）を完全に被覆するように行われることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ３．大気の湿分を透過しない材料層（6、7）の蒸着をスクリーンプリンティング によって行う請求項１又は２に記載の方法。 ４．大気の湿分を透過しない材料層（6、7）の蒸着を機械的膜形成手段によって 行う請求項１又は２に記載の方法。 ５．絶縁基板（10）の中央部に形成された複数の（RM）基本検出要素（ｐ_mn）と シンチレーション材料層（24）を有し、アモルファスシリコンで被覆されたガラ スのスラブ；前記検出要素（ｐ_mn）は弾性多導体ケーブルが接続された周辺の接 続領域（3）に内部導体（12、22）によって接続され、接続領域（3）は前記内部 導体（12、22）上の非等方性導電フィルムと検出器の外部の導体（30、40）から なるフレクシング領域（31）を有するマトリックス放射線検出装置であって、前 記請求項１ないし４のいずれかによって密封された装置。 ６． 放射線はエックス線の波長であり、シンチレーション材料（24）は放射線 を可視光線に変換するものであることを特徴とする請求項５に記載の放射線検出 装置。