JP2001509318A - 基本要素の集合によって放射線検出装置を製造する方法および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】 本発明の製造方法は、複数の単位要素スラブ(10a，10b)を位置決め基板（8）上に集めて製造する大型の検出装置の製造方法に関する。この種の検出装置製造方法は、共通基盤（7）上にスラブ(10a，10b)を搭載して接着する工程を有する。本発明に基づけば、接着工程は以下の連続する２つのステップによって実施される：スラブ間の空間(e)を完全に埋めてしまわないようにシール(6')する第１の接着ステップと、前記単位要素スラブ(10a，10b)の全表面を覆うように接着フィルム(6")を広げる第２の接着ステップと、それに続く共通サポートを接着するステップ。

Description

【発明の詳細な説明】 基本要素の集合によって放射線検出装置を製造する方法 および当該方法によって製造した放射線検出装置 技術分野 本発明は大型の複合スラブを単位要素スラブを組み合わせることによって製作 するソリッドステート放射線検出装置の製造方法に関し、より具体的には、単位 要素スラブの接着方法に関する。 本発明は更に、当該方法によって製造された検出装置に関する。 この種の放射線検出装置の主たる適用対象は、エックス線による放射線装置で ある。具体的な概念について説明するために、以下においてはエックス線検出装 置を例にとって実施例の説明を行うが、本発明はこの実施例に制限されるもので はない。 従来技術のシンチレータの、非限定的な例として、（THOMSON-CSFによる）フ ランス特許出願公開第2,636,800号を挙げることができる。 エックス線検出装置の動作と一般的な構造を、本明細書に添付の図1aないし３ を参照して説明する。 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、感光材料に照射 され、感光材料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。 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材 料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つのダイオード 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。 上記の構造は、一般に単位要素「アモルファスシリコンスラブ」と称する構造 である。 行コンダクタCl₁-Cl_x、および列コンダクタCc₁-Cc_y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。 一般的には、ピクセルｐ_mnが信号を送り出した後で「光学的レベル調整」と称 する手順が必要になる。アドレッシング信号の時間的なシーケンスを適用する。 光学的レベル調整手順を読み出し信号の間に挿入する。この手法とは、一般的に 、読み出しの後でピクセルｐ_mnに光を当てることである。この手順の目的は、電 荷を蓄積して読み出す状態で不明瞭になったピクセルｐ_mnの電気的なレファレン ス状態を再度確立することである。 この一般的な照明は、使用する光の波長に対して十分な透明度を有するガラス スラブ10の裏面から行う。 上述のように、感光エレメントは可視光線（または可視光線に近い波長の光線 ）によって照明される必要がある。エックス線を可視光線のスペクトル範囲の光 エネルギに変換するシンチレータが必要である。そのためには、上述のアモルフ ァスシリコンスラブをシンチレーション材料24で被覆すれば十分である。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。 上述のアモルファスシリコンスラブはガラスにその材料層を蒸着することで得 られる。ガラススラブの大きさは蒸着を行う現在の装置と整合するものでなけれ ばならない。 しかし、現在の製造装置では製造できないほど大型のスラブに対するニーズが ある。したがって、小型の単位要素スラブを使用して、並列に配置することが必 要になる。非制限的な例として、４つの単位要素スラブを用いて大型のチェッカ ーボード型複合スラブを製作した。この製造工程は、（THOMSON TUBES ELECTR0N IQUES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。単位スラ ブは、ピクセルｐ_mnについてそれぞれ独自にアドレッシングを行う。 添付の図2aと2bはそのような複合スラブの側面及び平面図である。前記の例 では、複合スラブは、４つの単位要素スラブ10aないし10dからなる。 単位要素スラブ10aないし10dは、ピクセルの領域RMaないしRMdが切断されたス ラブのエッジとそろうように（図示しない）接続領域と接していない２つの側面 で切断されている。切断されたスラブ10aないし10dを、１つのスラブから次のス ラブにかけてピクセル領域とピクセルのピッチが連続するように配置する。 組み合わせは、共通の支持基板７の接着部材（フィルム6）上でスラブ10aない し10dを位置あわせすることで行う。この支持基板７も組み合わせたすべての単 位要素スラブの光学調整が可能なように可視光線に対して透明でなければならな い。 シンチレータを製作する最も簡単な方法は、何らかの基板の上にヨウ化セシウ ム（CsI）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、得 られたシンチレータ構造を上記の基板に貼り付ける方法である。シンチレータを 基板に圧着させるか接着剤によって光学的に接続する。 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基板との張りあわせのための接着剤又は 基板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。 シンチレータを製作する他の方法は、単位要素スラブ10aないし10dを組み合わ せて複合スラブに直接材料を蒸着する方法である。この方法は複合基板とシンチ レータを密着させる効果がある。シンチレータと基板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。 接着された組み合わせは外部からの熱および機械的な応力を受ける。複合スラ ブは衝撃的な振動や急激な外力に絶える必要がある。接着剤のフィルム６は機械 的な応力に耐えるだけの柔軟性を有していなければならない。ピクセルｐ_mnをス ラブ10aないし10dの裏面からレベル調整することができるためには、接着剤のフ ィルム６はこのレベル調整に使用する可視光線に対して十分に透明であることが 必要である。 最後に、シンチレータと直接蒸着によって製造する場合は、接着された組み合 わせ部材は、発光のためにヨウ化セシウム（CsI）のアニーリングが必要である 。接着フィルムはしたがってアニーリング温度に耐えるものでなければならない 。接着フィルムは更に、（単位要素スラブ10aないし10dと共通支持基板７）との 間の通常異なる熱膨張係数に耐えるだけの柔軟性を有していなければならない。 この要求を満足するために、接着を行うために重合添加剤によって重合した２ 要素シリコン樹脂を使用する。 上記の方法によって製造した複数のスラブを有する放射線検出装置の製造方法 は、明細書に添付の図３に簡単に示した以下のステップを有する： a/（位置決め基板と称する）基板８の上に単位要素スラブ10aないし10d（図３ には、そのうちの10aと10bのみを記載）を搭載して互いの位置を決める： ピクセルｐ_mnのピッチを尊重してスラブ間の隙間eを典型的には10ないし100ミク ロンの間に設定する； b/上記で得られた集合に接着層６を広げる； c/共通支持基板７を集合体に接着する。 この方法には、しかし、欠点がある。具体的には、接着剤の流動性のために、 接着剤が単位要素スラブ間の隙間（e）に入り込み、半導体が蒸着された表面（ 例えば図３に示されたマトリックス配列RMa、RMb）の上に広がることである。 この問題は解消する必要がある。その結果清潔さと形状的な精度が劣化するこ とは、シンチレータを貼り付ける場合にしろ直接蒸着する場合にしろ、すべての 単位要素スラブの表面にシンチレーション材料を蒸着することと相容れない。 本発明の目的は、従来技術によって放射線検出装置を製造したときのこの欠点 を解消することである。 そのために、本発明においては、接着工程を２つの段階に分けて実施する。第 １段階では、第１の種類の接着剤によってスラブ間の空間を、この空間を完全に 埋めないように封止する。第２段階では、第２の種類の接着剤を用いて本来の接 着を実施する。 本発明はしたがって、感光性コンポーネントとシンチレータからなる放射線検 出装置を製造する方法であって、感光性コンポーネントは少なくとも、それぞれ の単位要素スラブが複数のアクティブエレメント又はピクセルを有し、隣接する ２つのスラブは所定のスラブ間距離だけ離れたすくなくとも２つの単位要素スラ ブ、を製造するための方法であって、当該方法は、 a/所定の距離だけ離れた単位要素スラブからなる複合スラブを得るために、複 数のアクティブエレメント又はピクセルが位置決め基板と接触するように、前記 単位要素スラブを位置決め基板上に隣接配置する工程と； b/前記複合スラブを共通の支持基板に接着する工程とを有し、 前記接着工程が順次行う、 −接着剤のビードによって、ビードの下端部と位置決めスラブの間に空間がで きるようにスラブ間の空間をシールする第１の接着ステップと； −前記単位要素スラブとシール用接着剤を接着フィルムで覆う第２の接着ステ ップからなることを特徴とする。 好ましくは、第１の接着ステップで使用する接着剤は、（室温と通常の圧力下 で）粘性の高い接着剤であり、第２の接着ステップで使用する接着剤は、（蒸着 工程では流動化する接着剤）はるかに粘性が低い接着剤である。第１の接着ステ ップで使用するビードはスラブ間の空間の上方を封止するプラグの役を果たすた め、接着剤の第２の層はこのギャップ内に浸透しない。 本発明はまたこの方法で製造した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て行う以下の説明によって一層明瞭 に理解されるはずである。 図1aないし2bは、先行技術に基づく放射線検出装置の動作と構造を簡単に説明 する図である。 図３は、複数の要素スラブからなる大型の検出装置を対象に、先行技術に基づ くスラブの接着方法を説明する図である。 図４は、本発明の接着工程を示す。 図５は、本発明の接着工程によって製造された検出装置の部分拡大図である。 図４および５は、本発明によって製造された検出装置の例を示す。 図1aから３に示す大型検出装置の構造の概略は、本発明においても同じである 。図３に示した従来技術に基づく装置と共通の要素は同一番号を付したので必要 な場合にのみ説明する。 本発明の重要な特徴に基づけば、接着工程は、順次実施される２つの独立した 工程を含む。 第１の接着工程の目的はスラブ間のスペースeを、その空間を完全に埋めてし まうことなく封止することである。そのために、本発明の好ましい実施例では、 粘性の高い材料（あるいは好ましくはチクソトロピー材料）からなる第１の接着 剤を使用する。 図５は、スラブ間の領域ｅを拡大してもっと具体的に示すものである。第１の 接着ステップの後、隣接する２つのスラブ10aと10bの上部を繋ぐように接着剤の ビード6'が形成されている様子が分かる。このビード6'の下面と位置決め基板８ との間には空間ゾーンZが残っている。したがって、このビード6'はスラブ間ス ペースeの上部ゾーンだけを満たしており、第２の接着工程で広げられる接着剤 に対して「栓」の役目を果たす。 第２の接着ステップの目的は、本来の接着を行うことである。このステップは 従来技術の接着工程に類似である。この目的のために、単位要素スラブすべてと アモルファス半導体層（ピクセルのマトリックス配置）10a-Rma、10d-RMdの上に 広がるように十分な流動性を有する第２の種類の接着剤を使用する。 検出装置製造の次のステップは、接着剤6"の表面に共通基盤を密着させる工程 である。この工程は従来技術の対応する工程と同じ内容である。 当然、接着剤は上述した多くの要請及び制限を満足する必要がある：特に、可 視光線に対する光学的な透明性、機械的な可撓性、直接蒸着でシンチレータを製 作する場合には熱的安定性である。 最後に、２つの接着剤は互いに整合性を有する必要がある。 第１のステップでは、必要な透明性、光学的透明性および（必要なら）熱的安 定性を有するチクソトロピック樹脂またはゲルを使用することができる。 第２のステップでは、２要素シリコン樹脂を使用することができる。この樹脂 は重合添加剤によって重合する。重合した後は、この樹脂は上記の必要条件を満 足する。 本発明による方法の第２の実施例によれば、重合度が異なる同種の２要素シリ コン樹脂を使用することができる。第１のステップでは、スラブ間の隙間を下ま で埋めてしまうことがなくビード6'を形成するよう十分な粘性を有する部分的に 重合した接着剤を使用する。重合に必要な時間は、当然、温度に依存する。例え ば、35℃程度の温度であれば、重合に必要な時間は凡そ２時間である。重合して いないこれと同じ種類の接着剤を第２のステップで使用する。この接着剤は流体 状なので、例えば10aと10bであるスラブの表面に広がり均一なフィルム6"を形成 する。 続いて重合化工程を行う。 以上の説明によれば、本発明が所期の目的を達成することは明らかである。 光学的な透明性、機械的柔軟性および必要な場合には熱的安定性に関する従来 技術の接着工程が有する特徴を損なうことなく、本発明に基づく方法によれば、 スラブのシンチレータを搭載する側の表面を汚染又は形状的な乱れを生じさせる ことなく接着を行うことができる。 本発明は上記の実施例、特に図４および５に制限されるものではないことを明 記する必要がある。特に、組み合わせるスラブの枚数は従来のマトリックス構成 である４枚（２ｘ２スラブ）に限る必要はない。スラブの枚数は２枚以上である 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 感光性コンポーネントとシンチレータ（24）からなる放射線検出装置の製 造方法であって、感光性コンポーネントはそれぞれが複数のアクティブエレメン ト又はピクセル(RMa，RMb)を有し、エッジの間にスラブ間スペースeを開けて設 けた少なくとも２つの単位要素スラブ(10a，10b)からなり、製造工程が a/所定の距離だけ離れた単位要素スラブ(10a，10b)からなる複合スラブを得る ために、複数のアクティブエレメント又はピクセルが位置決め基板(8)と接触す るように、前記単位要素スラブを位置決め基板上に所定のスラブ間距離(e)だけ 開けて隣接配置する工程と； b/前記複合スラブを共通の支持基板(7)に接着する工程とを有し、 前記接着工程が順次行う、 −接着剤のビード(6')によって、ビードの下端部と位置決めスラブ(8)の間に 空間ができるようにスラブ間の空間(e)をシールする第１の接着ステップと； −前記単位要素スラブ(10a，10b)とシール用接着剤(6')を接着フィルム(6")で 覆う第２の接着ステップからなることを特徴とする製造方法。 ２． 第１のステップで使用する接着剤は粘性の高い接着剤で、第２の工程で使 用する接着剤ははるかに粘性が低いことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 前記シールに使用する接着剤(6')は、チクソトロピックシリコン樹脂又は ゲルであることを特徴とする請求項２に記載の方法。 ４． 第２の工程でフィルム（６"）を形成するために広げる接着剤は重合添加 剤を添加することによって重合化が進む２成分シリコン樹脂であることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ５． 第１のステップの前記シール(6')のための接着剤と第２のステップにおい て前記フィルム(6")を形成するために広げる接着剤はいずれも重合添加剤を添加 することによって重合が進む２成分シリコン樹脂であり、第１の接着ステップは 前記スラブ間の空間(e)にこの空間のそこまでは到達しないように部分的に重合 した樹脂を塗布し、第２の接着ステップでは均一に広がるように重合していない 樹脂を流体の状態で複合スラブに塗布することを特徴とする請求項１に記載の方 法。 ６． 前記請求項のいずれかによって製造された放射線検出装置。