JP2002022835A

JP2002022835A - ２次元放射線検出器

Info

Publication number: JP2002022835A
Application number: JP2000210068A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Tashiro; 和昭田代
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度で高解像度、大面積で薄型の２次元放
射線検出器を実現する。【解決手段】センサモジュールは基板３０１、樹脂製
ファイバープレート３１１、蛍光体３１０、光学的ファ
イバープレート３０８からなる。コア３０７は直径１０
μｍで鉛酸化物が加えられ、屈折率、Ｘ線遮蔽効果が高
い。３０８の厚さは５ｍｍ、３１０は１００μｍのピッ
チで、３１１は加工の歩留まりを考慮してもコストが抑
えられる樹脂基板である。３０７と３１０の画素分割の
ピッチを変えることで、３０８がＸ線遮蔽材として最適
に設計される。エッチング部分３１１の穴に、粒径が２
μｍのＧｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｌを屈折率が３０７の屈折率に
近い樹脂のバインダーに混ぜ合わせた３１０を充填する
ことで、３１０が十分に厚い状態で画素分割される。反
射板３１２は３１０の表面にアルミ膜を蒸着したもので
光閉じこめ用である。接着層３０５の屈折率はコア３０
７の屈折率に近い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、２次元放射線検出
器に関し、特に、医療用、産業用ディジタルＸ線撮像装
置等の放射線撮像装置に使用する２次元放射線検出器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療機器の分野では、病院内での
診断効率の向上や、より精度の高い医療機器が強く望ま
れ、その流れの中で、フィルムを用いたＸ線撮像装置が
主流であったＸ線画像の分野においても、Ｘ線画像情報
のディジタル化の要求が高まりつつある。

【０００３】Ｘ線画像情報のディジタル化により、Ｘ線
画像情報が光磁気ディスクのような記録媒体が用いられ
て管理され、又、さまざまの通信方式等により患者のＸ
線画像情報がリアルタイムに送られている。又、ディジ
タルのＸ線画像情報は、画像処理に適しているので、既
存のフィルムに比べて診断の精度がより一層高まってい
る。又、このディジタル化の流れは、医療の世界ばかり
でなく、産業分野においても進行しており、例えば、デ
ィジタルＸ線画像入力装置を結晶解析に応用する研究も
行われている。

【０００４】Ｘ線画像情報のディジタル化に適した画像
入力装置として、２次元のＣＣＤ固体撮像素子と蛍光体
のついたガラス製光学的ファイバープレートとを用いた
Ｘ線撮像装置が知られている。

【０００５】図６、図７は、放射線撮像装置に使用する
従来の２次元放射線検出器に用いるセンサモジュールを
示す図である。図６（ａ）は、断面図、図６（ｂ）は、
図６（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図、図７は、図６
（ａ）の斜視図である。

【０００６】このセンサモジュールでは、等倍光学系の
ファイバープレート６０８を用いることにより、微小光
学系を用いるよりも感度の大幅な向上が見られる。蛍光
体６０９は、ファイバープレート６０８上に積層されて
いる。一般に、ＣＣＤのような単結晶シリコンのデバイ
ス６０１は、Ｘ線のような放射線によりダメージを受け
やすく、暗電流の増加や光電変換効率の低下などの劣化
を生じる。このセンサモジュールは、ファイバープレー
ト６０８をＸ線遮蔽材として利用すれば、耐Ｘ線性が高
まって信頼性が向上する。又、薄型の構造にすることに
より、装置の小型化が実現される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の２次元放射線検出器にあっては、Ｘ線の利用効
率を良くするためには蛍光体６０９の厚さを増し、その
蛍光体６０９での吸収を増加させることが必要である。
ところが、蛍光体６０９の膜厚を増加させると、蛍光体
６０９内での光の散乱が大きくなって解像度が悪くなる
ので、蛍光体６０９の膜厚を十分に大きくすることがで
きなかった。

【０００８】そこで、本発明は、高感度で高解像度の２
次元放射線検出器を実現することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、センサ基板と、上記センサ基板上に設けら
れた画素と、接着層を介して上記画素上に搭載された光
学的ファイバープレートとを有するセンサモジュールを
備えた２次元放射線検出器であって、上記光学的ファイ
バープレートは、コアとクラッドとからなる光学的ファ
イバーの集合体であり、上記コアは、クラッドに比べて
エッチング速度の速い材料からなり、上記光学的ファイ
バープレートの放射線入射側端面に形成された窪みに、
蛍光体を有する。

【００１０】又、上記課題を解決するための本発明は、
センサ基板と、上記センサ基板上に設けられた画素と、
第２接着層を介して上記画素上に搭載された光学的ファ
イバープレートと、第１接着層を介して上記光学的ファ
イバープレート上に搭載された樹脂製ファイバープレー
トとを有するセンサモジュールを備えた２次元放射線検
出器であって、上記光学的ファイバープレート及び樹脂
製ファイバープレートは、それぞれコアとクラッドとか
らなる光学的ファイバー及び樹脂製ファイバーの集合体
であり、上記樹脂製ファイバープレートのコアは、クラ
ッドに比べてエッチング速度の速い材料からなり、上記
樹脂製ファイバープレートに形成された貫通穴に設けら
れた蛍光体層を有する。ここで、上記樹脂製ファイバー
プレートの上記第１接着層側端面に形成された窪みに、
蛍光体層を有する。

【００１１】又、上記課題を解決するための本発明は、
センサ基板と、上記センサ基板上に設けられた画素と、
接着層を介して上記画素上に搭載された樹脂製ファイバ
ープレートとを有するセンサモジュールを備えた２次元
放射線検出器であって、上記樹脂製ファイバープレート
は、コアとクラッドとからなる樹脂製ファイバーの集合
体であり、上記コアは、クラッドに比べてエッチング速
度の速い材料からなり、上記樹脂製ファイバープレート
の上記接着層側端面に形成された窪みに、蛍光体層を有
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。

【００１３】（実施形態１）図１は、本発明の２次元放
射線検出器に用いるセンサモジュールを示す図である。
図１（ａ）は、センサモジュールの断面図、図１（ｂ）
は、図１（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図である。

【００１４】センサモジュール１００は、光センサ基板
１０１、ファイバープレート１０８、蛍光体層１０９と
からなる。光センサ基板１０１は、現在主流の８インチ
のウエハーからほぼ１４０ｍｍ角の一枚取りで作ったＣ
ＭＯＳエリアセンサである。ＣＭＯＳセンサは消費電力
が少ないため、従来のＣＣＤに比較して大面積のものが
実現される。

【００１５】画素１０２は、光電変換部１０３としての
フォトダイオード、駆動部１０４としてのアンプ用トラ
ンジスタ、スイッチ用トランジスタ等で構成されてい
る。画素サイズは１００μｍ角と大きいが、回路構成等
は、従来の小型エリアセンサのものをほとんどそのまま
踏襲したもので、従来の半導体技術の延長で容易に作成
される。

【００１６】本実施形態では、ファイバープレート１０
８として、たとえば、ガラス製の光学的ファイバープレ
ートを用いる。光学的ファイバープレート１０８は、屈
折率の異なる複数のコア１０７とクラッド１０６とから
なる。そして、コア１０７の屈折率が大きくなるよう
に、ガラス素材に金属酸化物を加えている。本実施形態
では、コア１０７の屈折率を１．８とした。このコア１
０７とクラッド１０６との屈折率の差によって、屈折率
の大きいコア１０７に入射した光は、クラッド１０６と
の境界面で全反射されながらコア１０７中のみを伝わ
る。本実施形態では、コア１０７の直径を２５μｍとし
た。

【００１７】コア１０７に金属酸化物を加えると、酸に
よるエッチング速度が速くなり、コア１０７のみがエッ
チングで除去される。本実施形態では、画素１０２に対
応するコア１０７のみをエッチング除去するために、ま
ず、マスクを形成した。フォトダイオード１０３に対応
するコア１０７を深さ２００μｍまでエッチング除去
し、フォトダイオード１０３に対応しない、すなわち駆
動部１０４等に対応するコア１０７はエッチングせずに
残した。

【００１８】このようにすれば、エッチングされなかっ
た部分は、駆動部１０４のアンプ用トランジスタやスイ
ッチ用トランジスタに不必要なＸ線を入射させない遮蔽
材としての役割を果たす。

【００１９】又、エッチング部分すなわちコア１０７の
窪み部分に蛍光体層１０９を充填することで、蛍光体層
１０９は画素分割され、十分に厚い蛍光体層１０９が形
成された。蛍光体層１０９には、粒径が２μｍの蛍光体
Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｌを樹脂バインダーに混ぜたものを用
い、光学的ファイバープレート１０８のコア１０７の窪
みに充填した。この樹脂バインダーには、コア１０７の
屈折率１．８に近い高屈折率のものを用いた。

【００２０】このようにすれば、コア１０７と樹脂バイ
ンダーとは屈折率が近いことから、コア１０７と蛍光体
層１０９との間で反射が抑えられ、効率よく光が伝えら
れる。

【００２１】蛍光体層１０９の充填の方法としては、ま
ず、減圧した容器に光学的ファイバープレート１０８を
設置し、空気を除去した後、蛍光体入りバインダーを光
学的ファイバープレート１０８に塗布する。しかる後、
大気に戻す。蛍光体入りバインダーは、大気圧によっ
て、光学的ファイバープレート１０８に充填される。

【００２２】本実施形態では、蛍光体層１０９をコア１
０７の窪みに充填し、更にコア１０７全体の上にも積層
させている。過度に積層させると、ここでの所謂ボケが
解像度を低下させてしまうので、２０μｍの厚さとし
た。

【００２３】又、光閉じこめ用に、蛍光体層１０９の表
面にアルミ膜を蒸着し、反射板１１０としての役割をも
たせた。

【００２４】尚、光閉じこめ効果を最大限にするため
に、蛍光体層１０９を充填するコア１０７の窪みの表面
に、金属などの反射層を設けると更によい。

【００２５】光学的ファイバープレート１０８と光セン
サ基板１０１とは、接着層１０５で接合した。このと
き、コア１０７の屈折率が１．８と大きいので、コア１
０７の下部端面と接するセンサの表面で、反射が起こ
る。そこで、センサの光電変換部１０３に効率よく光が
入射するように、コア１０７の屈折率に近い屈折率をも
つ接着層１０５と図示しない保護膜とによる多層構造を
用いた。

【００２６】図２は、センサモジュール１００を４枚突
き合わせた大面積の２次元放射線検出器を示す図であ
る。図２（ａ）は、その２次元放射線検出器の平面図、
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＡ−Ｂにおける断面
図である。この２次元放射線検出器の大きさは、２８ｃ
ｍ×２８ｃｍ角とした。

【００２７】以上説明した実施形態１によれば、ＣＭＯ
Ｓエリアセンサ１０１と光学的ファイバープレート１０
８の等倍光学系とを組み合わせることにより、高感度が
実現され、更に、蛍光体層１０９の画素分割が行われる
ことにより、Ｘ線の吸収効率が上がりつつ、更に高感度
化が実現される。又、耐Ｘ線性のある２次元放射線検出
器が実現される。更に、単結晶シリコンデバイスである
ことから、原理的に高速動作に関しては問題なく、動画
対応の２次元放射線検出器が実現される。又、光学的フ
ァイバープレート１０８のコア１０７の窪みに蛍光体層
１０９が充填されることで、高感度化と高解像度化が両
立し、高感度、高解像度の２次元放射線検出器を実現さ
れる。又、本実施形態の構成により、大面積で薄型のフ
ラットパネル型２次元放射線検出器が実現される。

【００２８】（実施形態２）図３は、本発明の２次元放
射線検出器に用いるセンサモジュールを示す図である。
図３（ａ）は、センサモジュールの断面図、図３（ｂ）
は、図３（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図である。

【００２９】本実施形態では、センサモジュールは、光
センサ基板３０１と樹脂製ファイバープレート３１１と
蛍光体層３１０とガラス製光学的ファイバープレート３
０８とからなる。光センサ基板３０１には、実施形態１
のものと同じものを用いた。

【００３０】本実施形態では、実施形態１のように光学
的ファイバープレートのみをもつものとは異なり、光学
的ファイバープレート３０８と樹脂製ファイバープレー
ト３１１をもっている。

【００３１】本実施形態では、光学的ファイバープレー
ト３０８として、たとえば、ガラス製の光学的ファイバ
ープレートを用いる。

【００３２】本実施形態では、光学的ファイバープレー
ト３０８のコア３０７の直径は１０μｍである。本実施
形態では、コア３０７に鉛酸化物を加えることで屈折率
を上げるとともに、Ｘ線遮蔽効果も向上させた。光学的
ファイバープレート３０８の厚さは、５ｍｍとした。し
たがって、コア３０７の直径と厚さとのアスペクト比は
１：５００となる。この程度のアスペクト比では、Ｘ線
源からのＸ線は、ほとんどこのコア３０７の部分を横切
ることになり、コア３０７でかなりのＸ線が吸収され
る。このＸ線の吸収を考えると、同じ開口効率ならばコ
ア３０７の直径は小さいほどよい。

【００３３】一方、蛍光体層３１０は、画素３０２の大
きさに相当する程度のサイズで画素分割されていればよ
いので、本実施形態では、１００μｍのピッチで樹脂製
ファイバープレート３１１の画素分割を行った。

【００３４】樹脂製ファイバープレート３１１には、エ
ッチング速度の異なる部分を有する樹脂基板を用いた。
具体的には、コアが直径１００μｍのポリアセチレン、
クラッドがアクリル樹脂からなる厚さ０．３ｍｍの樹脂
製ファイバープレートを用意し、コアのポリアセチレン
をクロム酸でエッチングし、全てのコアを除去した。

【００３５】尚、本実施形態では、この樹脂製ファイバ
ープレート３１１を０．３ｍｍの厚さにするために、ま
ず厚さ１ｍｍの樹脂製ファイバープレートを用意し、こ
れを研磨して０．３ｍｍの厚さにしたが、この研磨は、
蛍光体層３１０を充填した後に行ってもよい。

【００３６】上述した樹脂製ファイバープレート３１１
に用いる樹脂基板は、コストがかからず、エッチング工
程、蛍光体充填工程の歩留まりを考慮してもコストが抑
えられるので、ガラス製光学的ファイバープレートをエ
ッチングして蛍光体層を充填する実施形態１のものより
も全体のコストが抑えられる。

【００３７】又、光学的ファイバープレート３０８のコ
ア３０７のピッチと蛍光体層３１０の画素分割のピッチ
とを変えることにより、光学的ファイバープレート３０
８がＸ線遮蔽材として最適に設計される。

【００３８】又、上述した樹脂製ファイバープレート３
１１のエッチングした部分に蛍光体層３１０を充填する
ことで、蛍光体３１０が画素分割され、十分に厚い蛍光
体層３１０が形成された。本実施形態では、蛍光体層３
１０に、粒径が２μｍの蛍光体Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｌを樹
脂のバインダーに混ぜ合わせたものを用い、それを樹脂
製ファイバープレート３１１の穴に充填した。

【００３９】充填の方法としては、樹脂製ファイバープ
レート３１１の片面を減圧装置に設置し、蛍光体入りバ
インダー液にもう片面をつけた。しかる後、減圧を開始
して、大気圧によって蛍光体入りバインダー液を樹脂製
ファイバープレート３１１の穴に充填させた。

【００４０】又、光閉じこめ用に、蛍光体層３１０の表
面にアルミ膜を蒸着し、反射板３１２としての役割をも
たせた。

【００４１】尚、光閉じこめ効果を最大限にするため
に、蛍光体層３１０を充填する穴の表面に、金属などの
反射層を設けると更によい。

【００４２】樹脂製ファイバープレート３１１と光学的
ファイバープレート３０８とは、第１の接着層３０９で
接合した。又、樹脂製ファイバープレート３１１、第１
の接着層３０９、光学的ファイバープレート３０８のコ
ア３０７の屈折率を近いものにして、光の利用効率が最
大になるように設定した。

【００４３】光学的ファイバープレート３０８と光セン
サ基板３０１とは、第２の接着層３０５で接合した。こ
のとき、コア３０７の屈折率が大きいので、コア３０７
の下部端面と接するセンサ表面で、反射が起こる。そこ
で、センサの光電変換部３０３に効率よく光が入射する
ように、コア３０７の屈折率に近い屈折率をもつ第２の
接着層３０５と図示しない保護膜とによる多層構造を用
いた。

【００４４】以上説明した実施形態２によれば、ＣＭＯ
Ｓエリアセンサ３０１と樹脂製ファイバープレート３１
１と光学的ファイバープレート３０８の等倍光学系とを
組み合わせることにより、信頼性の高い２次元放射線検
出器が実現される。又、設計の自由度を高めながら、コ
ストを抑えた２次元放射線検出器が実現される。更に、
蛍光体層３１０の画素分割が行われることにより、Ｘ線
の吸収効率が上がって、高感度化と高解像度化が両立
し、高感度、高解像度の２次元放射線検出器が実現され
る。又、本実施形態の構成により、大面積で薄型のフラ
ットパネル型２次元放射線検出器が実現される。

【００４５】（実施形態３）図４は、本発明の２次元放
射線検出器に用いるセンサモジュールを示す図である。
図４（ａ）は、センサモジュールの断面図、図４（ｂ）
は、図４（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図である。

【００４６】本実施形態では、センサモジュールは、光
センサ基板４０１と、樹脂製ファイバープレート４１１
と、蛍光体層４１０と、光学的ファイバープレート４０
８とからなる。光センサ基板４０１は、実施形態１のも
のと同じものを用いた。

【００４７】本実施形態では、実施形態２の３０８、３
１１のように光学的ファイバープレート４０８と樹脂製
ファイバープレート４１１とをもっている。

【００４８】本実施形態では、光学的ファイバープレー
ト４０８として、たとえば、ガラス製の光学的ファイバ
ープレートを用いる。

【００４９】本実施形態では、コア４０７の直径は１０
μｍである。本実施形態では、コア４０７に鉛酸化物を
加えることで屈折率を上げるとともに、Ｘ線遮蔽効果も
向上させた。光学的ファイバープレート４０８の厚さ
は、５ｍｍとした。したがって、コア４０７の直径と厚
さとのアスペクト比は１：５００となる。この程度のア
スペクト比では、Ｘ線源からのＸ線は、ほとんどこのコ
ア４０７の部分を横切ることになり、コア４０７でかな
りのＸ線が吸収される。このＸ線の吸収を考えると、同
じ開口効率ならばコア４０７の直径は小さいほどよい。

【００５０】一方、蛍光体４１０は、画素４０２の大き
さに相当する程度のサイズで画素分割されていればよい
ので、本実施形態では、１００μｍのピッチで樹脂製フ
ァイバープレート４１１の画素分割を行った。

【００５１】樹脂製ファイバープレート４１１には、エ
ッチング速度の異なる部分を有する樹脂基板を用いた。
具体的には、コアが直径１００μｍのポリアセチレン、
クラッドがアクリル樹脂からなる厚さ５ｍｍのファイバ
ープレートを用意し、コアのポリアセチレンをクロム酸
でエッチングし、０．３ｍｍの深さの窪みとした。

【００５２】本実施形態では、上述したように、樹脂製
ファイバープレート４１１の厚さを切り出しの容易な５
ｍｍとすることにより、コストが抑えられた。この樹脂
製ファイバープレート４１１は、コストがかからず、エ
ッチング工程、蛍光体充填工程の歩留まりを考慮しても
コストが抑えられるので、ガラス製光学的ファイバープ
レートを直接エッチングして蛍光体層を充填する実施形
態１のものよりも全体のコストが抑えられた。

【００５３】又、光学的ファイバープレート４０８のコ
ア４０７のピッチと蛍光体層４１０の画素分割のピッチ
とを変えることにより、光学的ファイバープレート４０
８がＸ線遮蔽材として最適に設計される。

【００５４】又、上述した樹脂製ファイバープレート４
１１のエッチングした部分に蛍光体層４１０を充填する
ことで、蛍光体層４１０が画素分割され、十分に厚い蛍
光体層４１０が形成された。本実施形態では、蛍光体層
４１０に、粒径が２μｍの蛍光体Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｌを
樹脂のバインダーに混ぜ合わせたものを用い、それを樹
脂製ファイバープレート４１１の穴に充填させた。充填
の方法は、実施形態１の方法と同様のものを採用した。

【００５５】本実施形態では、樹脂製ファイバープレー
ト４１１の一方の面に窪みを設けて、蛍光体層４１０を
充填した。そして、この蛍光体層４１０が充填された面
を、光学的ファイバープレート４０８に対面するように
設置した。

【００５６】樹脂製ファイバープレート４１１に用いる
上述した樹脂はＸ線をほとんど透過するので、本実施形
態のように蛍光体層４１０とＸ線源との間に樹脂製ファ
イバープレート４１１の樹脂が残っていても問題は発生
しない。又、樹脂製ファイバープレート４１１の厚さ
は、切り出しに容易な程度の厚さ５ｍｍとした。

【００５７】又、光閉じこめ用に、蛍光体層４１０が充
填されていない樹脂製ファイバープレート４１１の面に
アルミ膜を蒸着して、反射板４１２とした。

【００５８】尚、光閉じこめ効果を最大限にするため
に、蛍光体層４１０を充填する穴の表面（底面、側面）
に、金属などの反射層を設けると更によい。

【００５９】樹脂製ファイバープレート４１１と光学的
ファイバープレート４０８とは、第１の装着層４０９で
接合した。このとき、樹脂製ファイバープレート４１１
中の樹脂、第１の接着層４０９、ガラス製光学的ファイ
バープレート４０８のコア４０７それぞれの屈折率を近
いものにし、光の利用効率が最大になるように設定し
た。

【００６０】光学的ファイバープレート４０８と光セン
サ基板４０１とは、第２の接着層４０５で接合した。こ
のとき、コア４０７の屈折率が大きいので、コア４０７
の下部端面と接するセンサ表面で、反射が起こる。そこ
で、センサの光電変換部４０３に効率よく光が入射する
ように、コア４０７の屈折率に近い屈折率の第２の接着
層４０５と図示しない保護膜とによる多層構造を用い
た。

【００６１】以上説明した実施形態３によれば、ＣＭＯ
Ｓエリアセンサ４０１と樹脂製ファイバープレート４１
１と光学的ファイバープレート４０８の等倍光学系とを
組み合わせることにより、信頼性の高い２次元放射線検
出器が実現される。又、設計の自由度を高めながら、コ
ストを抑えた２次元放射線検出器が実現される。更に、
蛍光体層４１０の画素分割が行われることにより、Ｘ線
の吸収効率が上がって、高感度化と高解像度化が両立
し、高感度、高解像度の２次元放射線検出器が実現され
る。又、本実施形態の構成により、大面積で薄型のフラ
ットパネル型２次元放射線検出器が実現される。

【００６２】（実施形態４）図５は、本発明の２次元放
射線検出器に用いるセンサモジュールを示す図である。
図５（ａ）は、センサモジュールの断面図、図５（ｂ）
は、図５（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図である。

【００６３】本実施形態では、センサモジュールは、光
センサ基板５０１と、樹脂製ファイバープレート５０７
と蛍光体層５０６とからなる。光センサ基板５０１は、
絶縁基板上にフォトダイオードと薄膜トランジスタを形
成したものとした。具体的には、ガラス基板上にアモル
ファスシリコンでＰＩＮ型ホトダイオードと薄膜トラン
ジスタとを２次元に配列したフラットパネル型センサを
用意した。この形のセンサは、Ｘ線のダメージに強く、
本実施形態の構成であっても問題が発生することはな
い。

【００６４】一方、蛍光体層５０６は、画素５０２の大
きさに相当する程度のサイズで画素分割されていればよ
いので、本実施形態では、１００μｍのピッチで樹脂製
ファイバープレート５０７の画素分割を行った。

【００６５】樹脂製ファイバープレート５０７には、エ
ッチング速度の異なる部分を有する樹脂基板を用いた。
具体的には、コアが直径１００μｍのポリアセチレン、
クラッドがアクリル樹脂からなる厚さ５ｍｍのファイバ
ープレートを用意し、コアのポリアセチレンをクロム酸
でエッチングし、０．３ｍｍの深さの窪みとした。これ
を、樹脂製ファイバープレート５０７として用いた。

【００６６】本実施形態では、上述したように、樹脂製
ファイバープレート５０７の厚さを切り出しの容易な５
ｍｍとすることにより、コストが抑えられた。この樹脂
製ファイバープレート５０７は、コストがかからず、エ
ッチング工程、蛍光体充填工程の歩留まりを考慮しても
コストが抑えられるので、ガラス製光学的ファイバープ
レートを直接エッチングして蛍光体層を充填する実施形
態１のものよりも全体のコストが抑えられた。

【００６７】又、上述した樹脂製ファイバープレート５
０７のエッチングした部分に蛍光体層５０６を充填する
ことで、蛍光体層５０６が画素分割され、十分に厚い蛍
光体層５０６が形成された。本実施形態では、蛍光体層
５０６に、粒径が２μｍの蛍光体Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｌを
樹脂のバインダーに混ぜ合わせたものを用い、それを樹
脂製ファイバープレート５０７の穴に充填した。充填の
方法は、実施形態１の方法と同様のものを採用した。

【００６８】本実施形態では、樹脂製ファイバープレー
ト５０７の一方の面に窪みを設けて、蛍光体層５０６を
充填した。そして、この蛍光体層５０６が充填された面
を、センサ５０１に対面するように設置した。

【００６９】樹脂製ファイバープレート５０７に用いる
上述した樹脂はＸ線をほとんど透過するので、本実施形
態のように蛍光体層５０６とＸ線源との間に樹脂製ファ
イバープレート５０７の樹脂が残っていても問題は発生
しない。又、樹脂製ファイバープレート５０７の厚さ
は、切り出しに容易な程度の厚さ５ｍｍとした。

【００７０】又、光閉じこめ用に、蛍光体層５０６が充
填されていない樹脂製ファイバープレート５０７の面に
アルミ膜を蒸着して、反射板５０８とした。

【００７１】尚、光閉じこめ効果を最大限にするため
に、蛍光体層５０６を充填する穴の表面（底面、側面）
に、金属などの反射層を設けると更によい。

【００７２】樹脂製ファイバープレート５０７と光セン
サ基板５０１とは、接着層５０５で接合した。このと
き、蛍光体層５０６のバインダーとセンサ表面での反射
を抑え、センサの光電変換部５０３に効率よく光が入射
するように、蛍光体層５０６のバインダーの屈折率に近
い屈折率をもつ接着層５０５と図示しない保護膜とによ
る多層構造を用いた。

【００７３】以上説明した実施形態４によれば、フラッ
トパネル型センサ５０１と樹脂製ファイバープレート５
０７とを組み合わせることにより、コストが抑えられた
２次元放射線検出器が実現される。更に、蛍光体層５０
６の画素分割が行われることにより、Ｘ線の吸収効率が
上がって、高感度化と高解像度化が両立し、高感度、高
解像度の２次元放射線検出器が実現される。又、本実施
形態の構成により、大面積で薄型のフラットパネル型２
次元放射線検出器が実現される。

【００７４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、蛍光体層
の画素分割によってＸ線の吸収率が上がることにより、
高感度化と高解像度化が両立し、高感度、高解像度の２
次元放射線検出器を実現できる。又、大面積で薄型のフ
ラットパネル型２次元放射線検出器を実現できる。又、
設計の自由度を高めながら、コストを抑えた２次元放射
線検出器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２次元放射線検出器の実施形態１に係
るセンサモジュールを示す図であり、図１（ａ）断面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した領域Ａの拡大断面
図である。

【図２】本発明の２次元放射線検出器の実施形態１に係
るセンサモジュールを４枚組み合わせたものを示す図で
あり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の
Ａ−Ｂ線での断面図である。

【図３】本発明の２次元放射線検出器の実施形態２に係
るセンサモジュールを示す図であり、図３（ａ）は断面
図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した領域Ａの拡大断面
図である。

【図４】本発明の２次元放射線検出器の実施形態３に係
るセンサモジュールを示す図であり、図４（ａ）は断面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した領域Ａの拡大断面
図である。

【図５】本発明の２次元放射線検出器の実施形態４に係
るセンサモジュールを示す図であり、図５（ａ）は断面
図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した領域Ａの拡大断面
図である。

【図６】従来の２次元放射線検出器のセンサモジュール
を示す図であり、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図
６（ａ）に示した領域Ａの拡大断面図である。

【図７】図６（ａ）に示した従来の２次元放射線検出器
のセンサモジュールの斜視図である。

【符号の説明】１００、２００センサモジュール１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１光
センサ基板１０８、２０８、３０８、４０８光学的ファイバープ
レート３１１、４１１、５０７樹脂製ファイバープレート６０８ファイバープレート１０７、３０７、４０７、６０７コア１０６、３０６、４０６、６０６クラッド１０９、２０９、３１０、４１０、５０６蛍光体層６０９蛍光体１０３、３０３、４０３、５０３、６０３光電変換部１０４、３０４、４０４、５０４、６０４駆動部１０５、３０５、３０９、４０５、４０９、５０５、６
０５接着層１１０、３１２、４１２、５０８反射板１１１、２１１周辺回路領域２０２画素領域１０２、３０２、４０２、６０２画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/09 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ 31/0232 31/00 ＡＨ０４Ｎ 5/32 31/02 ＣＦターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG15 GG19 GG21 JJ05 JJ29 JJ37 2H046 AA02 AB06 AD16 4M118 AA01 AA10 AB01 BA05 BA14 CA03 CA05 CB06 CB11 FA06 FB09 FB13 GA09 GA10 HA20 HA23 5C024 AX11 CX37 CX41 EX54 GX09 GY31 5F088 AA02 BA01 BA20 BB03 BB07 EA04 JA14 JA17 LA07 LA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ基板と、前記センサ基板上に設け
られた画素と、接着層を介して前記画素上に搭載された
光学的ファイバープレートとを有するセンサモジュール
を備えた２次元放射線検出器であって、前記光学的ファイバープレートは、コアとクラッドとか
らなる光学的ファイバーの集合体であり、前記コアは、クラッドに比べてエッチング速度の速い材
料からなり、前記光学的ファイバープレートの放射線入射側端面に形
成された窪みに、蛍光体層を有すること特徴とする２次
元放射線検出器。
【請求項２】前記窪みは、エッチングにより形成され
ることを特徴とする請求項１記載の２次元放射線検出
器。
【請求項３】前記蛍光体層は、蛍光体と樹脂バインダ
ーとからなることを特徴とする請求項１記載の２次元放
射線検出器。
【請求項４】前記接着層及び樹脂バインダーの屈折率
は、前記コアの屈折率に近いことを特徴とする請求項３
記載の２次元放射線検出器。
【請求項５】前記蛍光体層の放射線入射側の端面に、
前記蛍光体から発する光を反射する反射板が搭載される
ことを特徴とする請求項３記載の２次元放射線検出器。
【請求項６】前記光学的ファイバープレートは、等倍
結像系プレートであることを特徴とする請求項１記載の
２次元放射線検出器。
【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか一つに記
載された２次元放射線検出器のセンサモジュールを複数
組み合わせることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】センサ基板と、前記センサ基板上に設け
られた画素と、第２接着層を介して前記画素上に搭載さ
れた光学的ファイバープレートと、第１接着層を介して
前記光学的ファイバープレート上に搭載された樹脂製フ
ァイバープレートとを有するセンサモジュールを備えた
２次元放射線検出器であって、前記光学的ファイバープレート及び樹脂製ファイバープ
レートは、それぞれコアとクラッドとからなる光学的フ
ァイバー及び樹脂製ファイバーの集合体であり、前記樹脂製ファイバープレートのコアは、クラッドに比
べてエッチング速度の速い材料からなり、前記樹脂製ファイバープレートに形成された貫通穴に設
けられた蛍光体層を有することを特徴とする２次元放射
線検出器。
【請求項９】前記貫通穴は、エッチングにより形成さ
れることを特徴とする請求項８記載の２次元放射線検出
器。
【請求項１０】前記蛍光体層は、蛍光体と樹脂バイン
ダーとからなることを特徴とする請求項８記載の２次元
放射線検出器。
【請求項１１】前記第１接着層、第２接着層及び樹脂
バインダーの屈折率は、前記コアの屈折率に近いことを
特徴とする請求項１０記載の２次元放射線検出器。
【請求項１２】前記蛍光体層の放射線入射側の端面
に、前記蛍光体から発する光を反射する反射板が搭載さ
れることを特徴とする請求項１０記載の２次元放射線検
出器。
【請求項１３】前記光学的ファイバープレートは、等
倍結像系プレートであることを特徴とする請求項８記載
の２次元放射線検出器。
【請求項１４】請求項８〜請求項１３のいずれか一つ
に記載された２次元放射線検出器のセンサモジュールを
複数組み合わせることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１５】センサ基板と、前記センサ基板上に設
けられた画素と、第２接着層を介して前記画素上に搭載
された光学的ファイバープレートと、第１接着層を介し
て前記光学的ファイバープレート上に搭載された樹脂製
ファイバープレートとを有するセンサモジュールを備え
た２次元放射線検出器であって、前記光学的ファイバープレート及び樹脂製ファイバープ
レートは、それぞれコアとクラッドとからなる光学的フ
ァイバー及び樹脂製ファイバーの集合体であり、前記樹脂製ファイバープレートのコアは、クラッドに比
べてエッチング速度の速い材料からなり、前記樹脂製ファイバープレートの前記第１接着層側端面
に形成された窪みに、蛍光体層を有することを特徴とす
る２次元放射線検出器。
【請求項１６】前記貫通穴は、エッチングにより形成
されることを特徴とする請求項１５記載の２次元放射線
検出器。
【請求項１７】前記蛍光体層は、蛍光体と樹脂バイン
ダーとからなることを特徴とする請求項１５記載の２次
元放射線検出器。
【請求項１８】前記第１接着層、第２接着層、樹脂製
ファイバープレート及び樹脂バインダーの屈折率は、前
記コアの屈折率に近く、前記樹脂製ファイバープレート
は放射線を透過することを特徴とする請求項１７記載の
２次元放射線検出器。
【請求項１９】前記蛍光体層の放射線入射側の端面
に、前記蛍光体から発する光を反射する反射板が搭載さ
れることを特徴とする請求項１７記載の２次元放射線検
出器。
【請求項２０】前記光学的ファイバープレートは、等
倍結像系プレートであることを特徴とする請求項１５記
載の２次元放射線検出器。
【請求項２１】請求項１５〜請求項２０のいずれか一
つに記載された２次元放射線検出器のセンサモジュール
を複数組み合わせることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２２】センサ基板と、前記センサ基板上に設
けられた画素と、接着層を介して前記画素上に搭載され
た樹脂製ファイバープレートとを有するセンサモジュー
ルを備えた２次元放射線検出器であって、前記樹脂製ファイバープレートは、コアとクラッドとか
らなる樹脂製ファイバーの集合体であり、前記コアは、クラッドに比べてエッチング速度の速い材
料からなり、前記樹脂製ファイバープレートの前記接着層側端面に形
成された窪みに、蛍光体層を有することを特徴とする２
次元放射線検出器。
【請求項２３】前記窪みは、エッチングにより形成さ
れることを特徴とする請求項２２記載の２次元放射線検
出器。
【請求項２４】前記蛍光体層は、蛍光体と樹脂バイン
ダーとからなることを特徴とする請求項２２記載の２次
元放射線検出器。
【請求項２５】前記接着層及び樹脂製ファイバープレ
ートの屈折率は、前記樹脂バインダーの屈折率に近く、
樹脂製ファイバープレートは放射線を透過することを特
徴とする請求項２４記載の２次元放射線検出器。
【請求項２６】前記蛍光体層の放射線入射側の端面
に、前記蛍光体から発する光を反射する反射板が搭載さ
れることを特徴とする請求項２２記載の２次元放射線検
出器。
【請求項２７】請求項２２〜請求項２６のいずれか一
つに記載された２次元放射線検出器のセンサモジュール
を複数組み合わせることを特徴とする放射線検出器。