JP2002090463A - Radiation detector - Google Patents

Radiation detector

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JP2002090463A
JP2002090463A JP2000275845A JP2000275845A JP2002090463A JP 2002090463 A JP2002090463 A JP 2002090463A JP 2000275845 A JP2000275845 A JP 2000275845A JP 2000275845 A JP2000275845 A JP 2000275845A JP 2002090463 A JP2002090463 A JP 2002090463A
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JP
Japan
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ray
radiation detector
conversion layer
ray conversion
substrate
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Application number
JP2000275845A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromichi Tonami
寛道 戸波
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detector with a highly efficient X-ray conversion at a less cost by improving productivity using a semiconductor conversion layer for converting X rays directly into an electric charge signal. SOLUTION: A collimator part 44 being supported by a main support plate 5 and a support plate 6 are provided at an upper part while multi-step stages are formed on both insides in the direction of slicing of a main board 4 at a lower part and sub boards (1, 2 and 3) carrying thin X-ray conversion layers (1a, 2a and 3a) are laminated on the stage and electrically fastened thereon. A thin X-ray conversion layer 4a is provided at the central part of the main board 4 and an electric wire 43 is arranged on the surfaces over the multiple steps of the main board 4 to share an electric connection between the main board 4 and the sub boards (1, 2 and 3). Signals from the X-ray conversion layers(1a, 2a, 3a and 4a) are fetched with a switching element 10 to be transmitted outside with a flexible cable 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルスライ
ス、デュアルスライス、マルチスライス、コーンビーム
のX線CT装置に使用される放射線検出器に係わり、特
に、散乱線防止用コリメータとX線を直接電荷信号に変
換するX線変換層を用いた、アレイ型の放射線検出器に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector used in a single-slice, dual-slice, multi-slice, or cone-beam X-ray CT apparatus. The present invention relates to an array-type radiation detector using an X-ray conversion layer that converts a signal into a signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線CT装置は、X線管から放射された
X線が放射口のコリメータによって扇状のX線ビームに
絞られるとともに、被検体を中心にして、X線管とこれ
に対向して配置された円弧状のコリメータと検出器が回
転して、被検体を透過したX線情報を検出器が捉え、そ
の信号をコンピュータで処理して被検体のX線断層画像
を得るものである。X線管から放射されたX線は、被検
体を直進して透過するものと被検体で散乱するものがあ
り、前者の情報のみを取り込んで、斜めから入る散乱線
を除去し、そのクロストークを防ぐために、検出器の前
にコリメータが設けられている。このコリメータは1次
元に配列された検出器の前で各チャンネル毎にX線の透
過し難い材料でX線遮蔽壁を形成している。
2. Description of the Related Art In an X-ray CT apparatus, an X-ray radiated from an X-ray tube is narrowed down to a fan-shaped X-ray beam by a collimator of a radiation port, and an X-ray tube and an object facing the X-ray tube are focused on a subject. An arc-shaped collimator and detector arranged in a rotating manner are rotated, the detector captures X-ray information transmitted through the subject, and the signal is processed by a computer to obtain an X-ray tomographic image of the subject. is there. X-rays emitted from the X-ray tube can be transmitted straight through the subject or scattered by the subject. By taking in only the former information, scattered rays entering obliquely are removed, and the crosstalk occurs. To prevent this, a collimator is provided in front of the detector. In this collimator, an X-ray shielding wall is formed of a material that is difficult to transmit X-rays for each channel in front of detectors arranged one-dimensionally.

【0003】そして、検出器はX線を光に変換するシン
チレータ素子と、このシンチレータ素子で変換された光
を検出し、電気信号として出力するフォトダイオードと
からなるX線検出素子を、X線管を中心として円弧状に
約500〜1000チャンネル程度配列した構成を有す
る。製作する上で機械的な配列から、シンチレータとフ
ォトダイオードを光学接着して組合わせたものを、基板
上に8〜30個並べたものが1モジュールとされ、この
ような検出器モジュールを円周上に連続して略円弧状に
配置して、コリメータと組合わせられて、CT用の放射
線検出器を構成している。
[0003] The detector is an X-ray tube comprising an X-ray detecting element comprising a scintillator element for converting X-rays into light and a photodiode for detecting the light converted by the scintillator element and outputting it as an electric signal. And about 500 to 1000 channels arranged in an arc with the center as the center. Due to the mechanical arrangement in manufacturing, a combination of a scintillator and a photodiode, which are optically bonded and combined, and 8 to 30 units are arranged on a substrate is considered as one module. It is continuously arranged in a substantially arc shape on the upper side and combined with a collimator to constitute a radiation detector for CT.

【0004】図5に従来のコリメータ20を、図6にシ
ングルスライス放射線検出器のスライス方向の断面構造
を示す。コリメータ20は、チャンネル方向のX線遮蔽
プレート21と、スライス方向の前後に設けられた円弧
状の主支持板22と、支持板23と、その支持板23を
支える検出器取付プレート25とからなる。そして、ス
ライス方向の2枚の主支持板22と支持板23の間に
は、X線管からのX線ビームの入射方向に向けてチャン
ネル方向のX線遮蔽プレート21が挿入固着されてい
る。そして、コリメータ20の両端は支持棒24で補強
される。そのコリメータ20は、シンチレータ28とP
DA(フォトダイオードアレイ)27を搭載した基板2
6と取付けネジ32で、上下の位置を合わせて組合わさ
れる。このとき、コリメータ20と検出器部の位置精度
は正確に設定され、各検出器の検出感度を一様にかつ最
大になるようにしている。そして、底板29、側板3
0、保護板33を取り付け、検出器部を保護して、一体
として主支持板22を介してCT装置の回転体に取り付
けられる。
FIG. 5 shows a conventional collimator 20, and FIG. 6 shows a sectional structure of a single slice radiation detector in a slice direction. The collimator 20 includes an X-ray shielding plate 21 in the channel direction, an arc-shaped main support plate 22 provided before and after in the slice direction, a support plate 23, and a detector mounting plate 25 supporting the support plate 23. . An X-ray shielding plate 21 in the channel direction is inserted and fixed between the two main support plates 22 and the support plate 23 in the slice direction in the direction of incidence of the X-ray beam from the X-ray tube. Then, both ends of the collimator 20 are reinforced by support rods 24. The collimator 20 includes a scintillator 28 and a P
Substrate 2 on which DA (photodiode array) 27 is mounted
6 and the mounting screw 32 are combined so that the upper and lower positions are aligned. At this time, the positional accuracy of the collimator 20 and the detector unit is set accurately, and the detection sensitivity of each detector is made uniform and maximum. And the bottom plate 29, the side plate 3
0. The protection plate 33 is attached to protect the detector unit, and is integrally attached to the rotating body of the CT apparatus via the main support plate 22.

【0005】このチャンネル方向のX線遮蔽プレート2
1の固定接着作業は、コリメータ20の全体の外形に沿
った形状のくりぬき空間を持ち、この空間の内方に沿っ
てX線遮蔽プレート21が嵌挿できる多数の垂直溝を有
する治具枠に、予めカットしたチャンネル方向のX線遮
蔽プレート21を、前記溝に沿って縦方向に挿入し、X
線遮蔽プレート21の両端面に、主支持板22と支持板
23を一体的に接着した後、前記枠体から上下何れか一
方側へ引き抜いて製作される。その後、製作されたコリ
メータ20は、支持板23に検出器取付プレート25が
ネジによって固定される。このチャンネル方向のX線遮
蔽プレート21の固定される方向は、X線管焦点の方向
に収斂されるように、溝の方向がそれぞれX線管の焦点
方向に収斂されるように加工されている。
[0005] This X-ray shielding plate 2 in the channel direction
The first fixing and bonding operation has a hollow space having a shape along the entire outer shape of the collimator 20, and a jig frame having a number of vertical grooves along which the X-ray shielding plate 21 can be inserted. The X-ray shielding plate 21 cut in advance in the channel direction is inserted in the vertical direction along the groove, and
After the main support plate 22 and the support plate 23 are integrally bonded to both end surfaces of the wire shielding plate 21, the main support plate 22 and the support plate 23 are pulled out from the frame body to one of upper and lower sides. Thereafter, in the manufactured collimator 20, the detector mounting plate 25 is fixed to the support plate 23 by screws. The direction in which the X-ray shielding plate 21 is fixed in the channel direction is processed so that the directions of the grooves are respectively converged in the focal direction of the X-ray tube so that the directions of the grooves converge in the direction of the focal point of the X-ray tube. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器は
以上のように構成され、製作されているが、近年提案さ
れている半導体単結晶または多結晶を用いた放射線検出
器では、X線等の放射線が照射されることで電荷(電子
‐正孔)を発生する半導体材料が用いられ、暗抵抗が高
く、X線照射に対してダイナミックレンジが広く、S/
Nのよい、良好な光導電特性を示すものとして、例え
ば、CdZnTe多結晶などが提案されている。
A conventional radiation detector is constructed and manufactured as described above. However, in a radiation detector using a semiconductor single crystal or polycrystal which has been recently proposed, an X-ray or the like is used. A semiconductor material that generates charges (electrons-holes) when irradiated with radiation is used, has high dark resistance, has a wide dynamic range for X-ray irradiation,
For example, CdZnTe polycrystal has been proposed as a material having good N and good photoconductive properties.

【0007】このCdZnTe多結晶は、従来のものよ
り感度が3〜10倍程度高く有用であることがわかって
いる。また、各チャンネルは電極によって分けることが
出来るので、シンチレータアレイを作る場合のようにセ
パレータなどが不用となり、容易にチャンネル分離が出
来るという利点がある。しかし、半導体単結晶または多
結晶は、ウエハに結晶界面が存在しており、均一に広い
面積で厚さが厚いものを作ることが困難で、生産性の歩
留まりが非常に悪いという問題がある。従って大きい面
積で厚さが厚いものを電極分離しモジュールとして製作
すると、高価なものになる。そのため小さい面積のもの
を寄せ集めて精度良く組み立てていくことが必要とな
る。また、バイアス電圧をかけた状態でX線を入射する
と、内部で電子‐正孔対を発生するが、厚さが厚い場合
は内部電界を形成してしまい、実効的にバイアス電圧が
弱められてしまい、感度低下を招くという問題がある。
また、半導体内を走行するキャリアがトラップされるこ
とがあり、立ち上り特性が悪くなるという問題もある。
It has been found that this CdZnTe polycrystal is useful 3 to 10 times more sensitively than the conventional one. Further, since each channel can be separated by an electrode, there is an advantage that a separator or the like is not necessary as in the case of forming a scintillator array, and the channel can be easily separated. However, a semiconductor single crystal or a polycrystal has a problem that a crystal interface is present on a wafer, making it difficult to produce a semiconductor single crystal or a polycrystal having a uniform area and a large thickness, resulting in a very low productivity. Therefore, if a module having a large area and a large thickness is separated into electrodes and manufactured as a module, it becomes expensive. For this reason, it is necessary to assemble small areas and to assemble them with high accuracy. Also, when X-rays are applied while a bias voltage is applied, electron-hole pairs are generated internally, but when the thickness is large, an internal electric field is formed, and the bias voltage is effectively weakened. As a result, there is a problem that the sensitivity is reduced.
Further, there is a problem that carriers traveling in the semiconductor may be trapped, leading to poor rising characteristics.

【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、X線を直接電荷信号に変換する半導体
変換層を用いて、生産性を向上し低コストでX線変換効
率の良い放射線検出器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and uses a semiconductor conversion layer that directly converts X-rays into a charge signal, thereby improving productivity, reducing X-ray conversion efficiency at low cost. An object is to provide a good radiation detector.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の放射線検出器は、上下面に電極を有しX線
を直接電荷信号に変換するX線変換層と、散乱線除去用
のコリメータ板で構成されたコリメータ部とを一次元も
しくは2次元状に配置した放射線検出器において、多段
に構成され、前記X線変換層が設けられた複数の副基板
の電気配線を共有化できるように主基板上の配線を形成
し、X線変換層を対向もしくは同方向配置させるように
構成したものである。
In order to achieve the above object, a radiation detector according to the present invention comprises an X-ray conversion layer having electrodes on upper and lower surfaces for converting X-rays directly into charge signals, In a radiation detector in which a collimator portion composed of a collimator plate for use in a one-dimensional or two-dimensional arrangement is arranged, the electric wiring of a plurality of sub-substrates configured in multiple stages and provided with the X-ray conversion layer is shared. Wiring is formed on the main substrate so that the X-ray conversion layers can be opposed or arranged in the same direction.

【0010】そして、請求項2記載の放射線検出器は、
前記X線変換層が設けられた各副基板の電気配線を、主
基板の電気配線と異方性導電膜によって共有化できるよ
うにしたものである。
The radiation detector according to claim 2 is
The electric wiring of each sub-substrate provided with the X-ray conversion layer can be shared by the electric wiring of the main substrate and the anisotropic conductive film.

【0011】さらに、請求項3記載の放射線検出器は、
前記主基板に設けられたX線変換層のX線入射面側の電
極にプラスのバイアス電圧を、各副基板に設けられたX
線変換層のX線入射面側の電極にマイナスのバイアス電
圧を印加するように構成したものである。
Furthermore, the radiation detector according to claim 3 is
A positive bias voltage is applied to the electrode on the X-ray incident surface side of the X-ray conversion layer provided on the main substrate, and the X-ray
The configuration is such that a negative bias voltage is applied to the electrode on the X-ray incident surface side of the line conversion layer.

【0012】また、請求項4記載の放射線検出器は、上
下面に電極を有しX線を直接電荷信号に変換するX線変
換層と、散乱線除去用のコリメータ板で構成されたコリ
メータ部とを、一次元もしくは2次元状に配置した放射
線検出器において、基板に感光性ガラス板を用い、エッ
チングにより形成された溝に前記コリメータ板を挿入固
着し、その裏面にX線変換層を設けた複数の副基板を多
段に構成し、各副基板の電気配線を共有化できるように
主基板上の配線を形成し、X線変換層を対向もしくは同
方向配置させるように構成したものである。
A radiation detector according to a fourth aspect of the present invention includes an X-ray conversion layer having electrodes on the upper and lower surfaces for directly converting X-rays into a charge signal, and a collimator section for removing a scattered radiation. And a one-dimensional or two-dimensionally arranged radiation detector, using a photosensitive glass plate as a substrate, inserting and fixing the collimator plate in a groove formed by etching, and providing an X-ray conversion layer on the back surface The plurality of sub-substrates are configured in multiple stages, the wiring on the main substrate is formed so that the electric wiring of each sub-substrate can be shared, and the X-ray conversion layers are arranged to face each other or in the same direction. .

【0013】本発明の放射線検出器は上記のように構成
されており、薄い半導体非結晶、単結晶を、複数の基板
に搭載し、段状に配置して、それらの電気配線を共通化
し、一つの放射線検出器として構成させる。その各基板
の段状配置は、対向配置もしくは同方向配置させる。そ
して、電気配線の接続には異方性導電膜を用いて共有化
する。さらに、主基板に設けられたX線変換層のX線入
射面側の電極にプラスのバイアス電圧を、各副基板に設
けられたX線変換層のX線入射面側の電極にマイナスの
バイアス電圧を印加する。このように構成し、多段にX
線変換層を配置してX線吸収効率を向上させ、各基板の
電気配線の接続に異方性導電膜を用いて実装時の基板ア
ライメントを不要にし、接続時の熱応力を逃し、リペア
が容易になる。さらに、バイアス電圧の極性を硬X線成
分が多い下層の主基板に対してX線入射側をプラスバイ
アスにし、立ち上り特性を良くすることが出来る。
The radiation detector of the present invention is configured as described above. Thin semiconductor non-crystals and single crystals are mounted on a plurality of substrates, arranged in steps, and their electrical wirings are shared. It is configured as one radiation detector. The step arrangement of the respective substrates is arranged to be opposed or arranged in the same direction. The electrical wiring is connected by using an anisotropic conductive film. Further, a positive bias voltage is applied to the electrode on the X-ray incident surface side of the X-ray conversion layer provided on the main substrate, and a negative bias voltage is applied to the electrode on the X-ray incident surface side of the X-ray conversion layer provided on each sub-substrate. Apply voltage. With such a configuration, X
The X-ray absorption efficiency is improved by arranging the line conversion layer, and anisotropic conductive film is used to connect the electric wiring of each substrate, eliminating the need for substrate alignment at the time of mounting, releasing thermal stress at the time of connection, and repairing. It will be easier. Further, the polarity of the bias voltage is set to a positive bias on the X-ray incident side with respect to the lower main substrate having many hard X-ray components, so that the rising characteristics can be improved.

【0014】また、本発明の放射線検出器は、基板に、
感光性ガラス板を用い、エッチングにより形成された溝
にコリメータ板を挿入固着し、その裏面にX線変換層を
設けた複数の副基板を多段に構成し、各副基板の電気配
線を共有化できるように主基板上の配線を形成し、X線
変換層を対向もしくは同方向配置させたものである。こ
のように構成することでコリメータ部を別に検出器前方
に設ける必要がなく、個々のガラス基板に設けることで
散乱線を除去することができる。
[0014] The radiation detector of the present invention comprises:
Using a photosensitive glass plate, insert and fix a collimator plate in the groove formed by etching, and configure multiple sub-substrates with an X-ray conversion layer on the back surface in multiple stages, and share the electrical wiring of each sub-substrate Wiring on the main substrate is formed so that the X-ray conversion layers can be opposed or arranged in the same direction. With this configuration, it is not necessary to separately provide a collimator section in front of the detector, and scattered radiation can be removed by providing the collimator section on each glass substrate.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の放射線検出器の一実施例
を図1を参照しながら説明する。図1はX線CT装置に
用いられる本発明の放射線検出器をチャンネル方向から
見た断面構造を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the radiation detector of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a radiation detector of the present invention used in an X-ray CT apparatus when viewed from a channel direction.

【0016】本放射線検出器は、散乱線を除去するコリ
メータ部44と、そのコリメータ部44を両側から支持
する主支持板5と支持板6と、入射X線を検出する副基
板3上に設けられたX線変換層3a、副基板2上に設け
られたX線変換層2a、副基板1上に設けられたX線変
換層1a、主基板4上に設けられたX線変換層4aから
構成される検出器モジュール部9と、両内側に多段状に
形成された主基板4の表面に、各基板との電気的接続を
共有するための電気配線43と、各X線変換層(1a、
2a、3a、4a)からの信号を取り出すためのスイッ
チング素子10と、外部に信号を送るためのフレキシブ
ルケーブル8と、コリメータ部44と検出器モジュール
部9を機械的に位置を合せて締結するための取付けネジ
7とから構成されている。
The radiation detector is provided on a collimator 44 for removing scattered radiation, a main support plate 5 and a support plate 6 for supporting the collimator 44 from both sides, and a sub-substrate 3 for detecting incident X-rays. X-ray conversion layer 3a provided on sub-substrate 2, X-ray conversion layer 1a provided on sub-substrate 1, and X-ray conversion layer 4a provided on main substrate 4. The detector module unit 9 configured, the electric wiring 43 for sharing electric connection with each substrate, and the X-ray conversion layers (1a) ,
2a, 3a, 4a), a switching element 10 for extracting a signal, a flexible cable 8 for transmitting a signal to the outside, and a collimator unit 44 and a detector module unit 9 for mechanically aligning and fastening. And the mounting screw 7.

【0017】本放射線検出器は、薄いX線変換層(1
a、2a、3a、4a)をX線入射方向に多段に積層
し、厚いX線変換層相当のX線吸収効率になるように、
段状ステージに配置し構成したものである。そして、各
層の副基板(1、2、3)の電気配線と主基板4の電気
配線を共通化したものである。
The present radiation detector has a thin X-ray conversion layer (1).
a, 2a, 3a, 4a) are stacked in multiple stages in the X-ray incident direction so that the X-ray absorption efficiency is equivalent to a thick X-ray conversion layer.
It is arranged and configured on a stepped stage. The electric wiring of the sub-substrate (1, 2, 3) of each layer and the electric wiring of the main substrate 4 are shared.

【0018】主基板4は、スライス方向の両内側に、多
段状に副基板(1、2、3)が積層されて電気的に固着
されるステージが形成されている。そして主基板4の中
央部に厚さの薄いX線変換層4aが設けられ、そのX線
変換層4aからの電気的配線と各副基板(1、2、3)
との電気的接続を共有するための電気配線43が、主基
板4の多段上の表面に設けられ、そして、各X線変換層
(1a、2a、3a、4a)からの信号を取出すための
スイッチング素子10と、外部に信号を送るためのフレ
キシブルケーブル8とが設けられている。
The main substrate 4 has, on both inner sides in the slicing direction, stages on which the sub-substrates (1, 2, 3) are stacked and electrically fixed in a multi-stage manner. A thin X-ray conversion layer 4a is provided at the center of the main substrate 4, and the electric wiring from the X-ray conversion layer 4a and the sub-substrates (1, 2, 3)
Electrical wiring 43 for sharing an electrical connection with the X-ray conversion layer (1a, 2a, 3a, 4a) is provided on the upper surface of the main substrate 4 in multiple stages. A switching element 10 and a flexible cable 8 for sending a signal to the outside are provided.

【0019】副基板(1、2、3)は、X線透過性の良
い材料からなる基板が用いられ、裏面に厚さの薄いX線
変換層(1a、2a、3a)設けられ、基板上に電気配
線が施されている。基板の大きさは主基板4に設けられ
た段状のステージにそれぞれ接着固定できる寸法に仕上
げられる。そして、主基板4の段状ステージの電気配線
と副基板(1、2、3)の電気配線との接続は、異方性
導電膜(ACF)を用いて行なわれる。
As the sub-substrates (1, 2, 3), a substrate made of a material having good X-ray transmittance is used, and a thin X-ray conversion layer (1a, 2a, 3a) is provided on the back surface. Are provided with electrical wiring. The size of the substrate is finished to a size that can be bonded and fixed to a stepped stage provided on the main substrate 4. The connection between the electric wiring of the stepped stage of the main substrate 4 and the electric wiring of the sub-substrate (1, 2, 3) is performed using an anisotropic conductive film (ACF).

【0020】異方性導電膜は、通常、ACF(Anis
otropic Conductive Film)と
言われているもので、樹脂中にカーボンブラック、ニッ
ケル微粒子、ボールはんだなどの導電粒子を分散、また
は、配向した電気接続材料である。この異方性導電膜の
厚みは15〜35μm、導電粒子径は数μm〜数十μ
m、樹脂には圧着時のスプリングバック、熱膨張率、信
頼性を考慮して熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、半熱硬化
性樹脂を選択使用する。また、この異方性導電膜はフイ
ルム状でなくペースト状にして使用することも出来る。
The anisotropic conductive film is usually made of ACF (Anis).
This is an electrical connection material in which conductive particles such as carbon black, nickel fine particles, and ball solder are dispersed or oriented in a resin. The thickness of this anisotropic conductive film is 15 to 35 μm, and the conductive particle diameter is several μm to several tens μm.
m, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a semi-thermosetting resin is selected and used for the resin in consideration of springback, thermal expansion coefficient, and reliability at the time of pressing. The anisotropic conductive film may be used in the form of a paste instead of a film.

【0021】図2に、異方性導電膜19を用いた接合工
程を示す。まず、(a)樹脂からなる接着材層35にカ
ーボンブラックなどの導電粒子34を混合させ異方性導
電膜(ACF)19を準備する。(b)次に、接続した
い基板39上の接続パッド41の電極38と、基板37
上の接続パッド40の電極36との対向電極間に、異方
性導電膜(AFC)19を挟む。(c)そして、加熱加
圧ツール42を用いて熱圧着または加圧保持して、面方
向の絶縁を保持しつつ、厚さ方向の電極38と電極36
間の電気接続を行なう。この異方性導電膜19を用いる
ことにより、実装時の基板アライメントが不要になり、
圧着構造であるため熱応力を逃がせられ、しかもリペア
が容易である。
FIG. 2 shows a bonding step using the anisotropic conductive film 19. First, (a) an anisotropic conductive film (ACF) 19 is prepared by mixing conductive particles 34 such as carbon black into an adhesive layer 35 made of a resin. (B) Next, the electrode 38 of the connection pad 41 on the substrate 39 to be connected and the substrate 37
An anisotropic conductive film (AFC) 19 is interposed between the electrode 36 and the electrode 36 of the upper connection pad 40. (C) Then, thermocompression bonding or pressure holding is performed using a heating / pressing tool 42 to maintain the insulation in the surface direction, and the electrodes 38 and 36 in the thickness direction.
Electrical connection between the two. By using this anisotropic conductive film 19, substrate alignment at the time of mounting becomes unnecessary,
Because of the crimping structure, thermal stress can be released and repair is easy.

【0022】次に、X線変換層(1a、2a、3a、4
a)の上下電極に印加する電圧の極性について説明す
る。X線変換層(1a、2a、3a、4a)にCdZn
Te多結晶を用いる場合、X線入射面側に対して、主基
板4のCdZnTe多結晶はプラスバイアス、それ以外
の副基板(1、2、3)に搭載されているものにはマイ
ナスバイアスを印加する。その様子を図3に模式的に示
す。CdZnTe多結晶の電子及び正孔のμτ積(μ:
移動度、τ:寿命)は各々1×10−3[cm/V]
と6×10−6[cm/V]で、正孔は電子に比べて
3桁小さい。
Next, the X-ray conversion layers (1a, 2a, 3a, 4
The polarity of the voltage applied to the upper and lower electrodes in a) will be described. CdZn on the X-ray conversion layers (1a, 2a, 3a, 4a)
When using the Te polycrystal, the CdZnTe polycrystal of the main substrate 4 has a positive bias with respect to the X-ray incidence surface side, and the negative bias is applied to the other substrates mounted on the sub-substrates (1, 2, 3). Apply. This is schematically shown in FIG. Μτ product of electrons and holes of CdZnTe polycrystal (μ:
Mobility, τ: lifetime) are each 1 × 10 −3 [cm 2 / V].
And 6 × 10 −6 [cm 2 / V], and holes are three orders of magnitude smaller than electrons.

【0023】したがって、結晶中では電子を走行させた
方が有利となる。入射X線は副基板3、2、1の順に吸
収されるが、各々表面近傍、つまりマイナスバイアス側
で電子‐正孔対を発生させるため正孔の走行距離は短く
てすむ。また、副基板3、2、1を通り抜けてきたX線
のエネルギー成分は、硬X線が多く、主基板4のCdZ
nTe多結晶の裏面で良く吸収される。この裏面にはマ
イナスバイアスが掛かっているため、正孔の走行距離は
短くてすむ。したがって結晶内で正孔がトラップされる
確率は低くなり立ち上がり特性が良くなる。
Therefore, it is advantageous to make electrons travel in the crystal. Incident X-rays are absorbed in the order of the sub-substrates 3, 2, and 1, but electron-hole pairs are generated near the surface, that is, on the minus bias side, so that the traveling distance of holes is short. The energy components of the X-rays passing through the sub-substrates 3, 2, 1 are mainly hard X-rays.
It is well absorbed on the back side of nTe polycrystal. Since a negative bias is applied to the back surface, the traveling distance of the holes can be short. Therefore, the probability that holes are trapped in the crystal is reduced, and the rising characteristics are improved.

【0024】次に、本放射線検出器の具体的な構成につ
いて説明する。本放射線検出器は、例えば、1.25m
mピッチで16スライス分をスキャンできるマルチスラ
イスCT用の放射線検出器とする。16スライス分の電
極が各基板(副基板1、2、3、主基板4)上にスライ
ス方向(図の左右方向)に分離されて形成される。X線
変換層(1a、2a、3a、4a)の材料として、例え
ばCdZnTe多結晶が用いられている。また、検出器
モジュール部9は、チャンネル方向に24チャンネルが
形成されており、複数の検出器モジュール部9が、主支
持板5と支持板6を介して、コリメータ部44に取付け
られている。
Next, a specific configuration of the radiation detector will be described. The radiation detector is, for example, 1.25 m
A radiation detector for multi-slice CT capable of scanning 16 slices at m pitches. Electrodes for 16 slices are formed on each substrate (sub-substrates 1, 2, 3, and main substrate 4) so as to be separated in the slice direction (left-right direction in the drawing). As a material of the X-ray conversion layers (1a, 2a, 3a, 4a), for example, CdZnTe polycrystal is used. The detector module section 9 has 24 channels formed in the channel direction, and the plurality of detector module sections 9 are attached to the collimator section 44 via the main support plate 5 and the support plate 6.

【0025】そして、検出器モジュール部9は、例え
ば、4つの検出器モジュール(主基板4上のX線変換層
4a、副基板1上のX線変換層1a、副基板2上のX線
変換層2a、副基板3上のX線変換層3a)の積層構造
となっており、それぞれの副基板(1、2、3)は、主
基板に対して電気配線43を共通化できるように対向配
置して、異方性導電膜(ACF)19により電気接続さ
れている。各々の薄いX線変換層(1a、2a、3a、
4a)は、例えば、厚さが0.5mmであり、4つのX
線変換層(1a、2a、3a、4a)を合せて2mmと
なるように構成されている。各副基板(1、2、3)に
は、電気配線が施されており、主基板4に対して端部に
て異方性導電膜(ACF)19により電気接続されてい
る。
The detector module section 9 includes, for example, four detector modules (an X-ray conversion layer 4a on the main substrate 4, an X-ray conversion layer 1a on the sub-substrate 1, and an X-ray conversion layer on the sub-substrate 2). It has a laminated structure of the layer 2a and the X-ray conversion layer 3a) on the sub-substrate 3, and each sub-substrate (1, 2, 3) is opposed to the main substrate so that the electric wiring 43 can be shared. They are arranged and electrically connected by an anisotropic conductive film (ACF) 19. Each thin X-ray conversion layer (1a, 2a, 3a,
4a) has, for example, a thickness of 0.5 mm and four X
The total thickness of the line conversion layers (1a, 2a, 3a, 4a) is 2 mm. Each sub-substrate (1, 2, 3) is provided with electric wiring, and is electrically connected to the main substrate 4 at an end portion by an anisotropic conductive film (ACF) 19.

【0026】次に、本発明の放射線検出器の他の実施例
を図4を参照しながら説明する。図4は、図1に示す放
射線検出器のコリメータ部44を除いて、各基板にコリ
メータ板を設けた放射線検出器の製造工程を示す。
Next, another embodiment of the radiation detector of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a manufacturing process of a radiation detector in which a collimator plate is provided on each substrate except for the collimator section 44 of the radiation detector shown in FIG.

【0027】(a)図1に示す副基板(1、2、3)の
材料として、感光性ガラス板11を準備する。感光性ガ
ラスは、感光化学切削ガラスとも言われ、その組成は、
SiO:81.5%、LiO:12.0%、K
O:3.5%、Al3.0%、CeO:0.
03%Ag:0.02%で酸化リチュウムを含み、この
ガラスに紫外線を照射した後、加熱すると、露光した部
分にまず銀の微粒子が生成し、次いでこれが核となって
メタ珪酸リチュウムの微結晶が析出する。この微結晶は
母体ガラスに比べて40〜50倍も速くフッ酸に溶解す
る。このような溶解度の大きな差を利用して、露光した
部分だけを選択的にフッ酸に溶解させることによってガ
ラスを精度良く加工することが出来る。
(A) A photosensitive glass plate 11 is prepared as a material for the sub-substrates (1, 2, 3) shown in FIG. Photosensitive glass is also called photosensitive chemical cutting glass, and its composition is
SiO 2 : 81.5%, Li 2 O: 12.0%, K
2 O: 3.5%, Al 2 O 3 3.0%, CeO 2 : 0.
03% Ag: contains lithium oxide at 0.02%, and when this glass is irradiated with ultraviolet rays and heated, silver fine particles are first formed in the exposed portion, and then this becomes a nucleus to form microcrystals of lithium metasilicate. Precipitates. These microcrystals dissolve in hydrofluoric acid 40 to 50 times faster than the base glass. By utilizing such a large difference in solubility, only the exposed portion is selectively dissolved in hydrofluoric acid, whereby the glass can be processed with high precision.

【0028】(b)主基板14の段状の積層幅に相当す
る寸法のガラス基板15、16、17に、チャンネル方
向にコリメータ板15b、16b、17bが挿入できる
溝12を、フォトマスクにより露光後、エッチングによ
り加工する。 (c)さらに、中央部を研磨加工により凹型に加工す
る。 (d)次に、コリメータ板15b、16b、17bを溝
12に挿入し、溝12及び凹面部と接着固定する。
(B) A groove 12 in which collimator plates 15b, 16b, 17b can be inserted in the channel direction is exposed on a glass substrate 15, 16, 17 having a size corresponding to the stepped lamination width of the main substrate 14 by a photomask. Then, it is processed by etching. (C) Further, the central portion is processed into a concave shape by polishing. (D) Next, the collimator plates 15b, 16b, and 17b are inserted into the grooves 12, and are adhered and fixed to the grooves 12 and the concave portions.

【0029】(e)そして、コリメータ板15b、16
b、17bの反対面に、CdZnTe多結晶のX線変換
層15a、16a、17aとの接続のための電気配線パ
ターンを、例えば、スクリーン印刷法等で施す。この
時、コリメータ板15b、16b、17bの位置と電気
配線パターンのチャンネル電極のデッドスペースの位置
のピッチが合うようにする。さらに、電極によって画素
分離されたCdZnTe多結晶のX線変換層15a、1
6a、17aの薄板をハンダバンプ法、ACF法等によ
りガラス基板15、16、17と接合固着する。
(E) The collimator plates 15b, 16
An electric wiring pattern for connection with the X-ray conversion layers 15a, 16a, and 17a of CdZnTe polycrystal is applied to the opposite surfaces of b and 17b by, for example, a screen printing method. At this time, the pitch between the positions of the collimator plates 15b, 16b, and 17b and the position of the dead space of the channel electrode of the electric wiring pattern is adjusted. Further, the CdZnTe polycrystalline X-ray conversion layers 15a, 15a,
The thin plates 6a and 17a are bonded and fixed to the glass substrates 15, 16, and 17 by a solder bump method, an ACF method, or the like.

【0030】このようにしてできたガラス基板15、1
6、17と主基板14で構成された放射線検出器の断面
を図4(e)に示す。これにより散乱線のクロストーク
がより少なく、かつ、直接X線を遮蔽するものが少なく
なっているため、X線の有効利用ができる。また、コリ
メータ部44が不用になる。
The glass substrates 15, 1 thus formed
FIG. 4 (e) shows a cross section of the radiation detector composed of 6, 17 and the main substrate 14. As a result, the crosstalk of scattered radiation is further reduced and the number of those that directly shield X-rays is reduced, so that X-rays can be effectively used. Further, the collimator section 44 becomes unnecessary.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の放射線検出器は上記のように構
成されており、薄いX線変換層を、複数の基板に搭載
し、多段状に積層して、電気配線の接続には異方性導電
膜を用いて共通化し、対向もしくは同方向に配置して一
つの放射線検出器として構成しているので、X線吸収効
率を向上することができる。そして、異方性導電膜を用
いて実装時の基板アライメントを不要にし、接続時の熱
応力を逃し、生産性を向上することができる。さらに、
バイアス電圧の極性を硬X線成分が多い下層の主基板に
対してX線入射側をプラスバイアスにしているので、立
ち上り特性を良くすることができる。
According to the radiation detector of the present invention, a thin X-ray conversion layer is mounted on a plurality of substrates and stacked in a multi-stage manner to form an anisotropic connection for electric wiring. Since a common radiation conductive film is used and the radiation detectors are arranged facing each other or in the same direction to constitute one radiation detector, the X-ray absorption efficiency can be improved. The use of an anisotropic conductive film eliminates the need for substrate alignment at the time of mounting, releases thermal stress at the time of connection, and improves productivity. further,
Since the polarity of the bias voltage is positively biased on the X-ray incident side with respect to the lower main substrate having many hard X-ray components, the rising characteristics can be improved.

【0032】また、多段に配置した各副基板に、感光性
ガラス板を用い、エッチングにより形成された溝にコリ
メータ板を挿入固着しているので、コリメータ部を別に
検出器前方に設ける必要がなく、個々のガラス基板に設
けることで散乱線を除去することができる。
Further, since a photosensitive glass plate is used for each of the sub-substrates arranged in multiple stages and a collimator plate is inserted and fixed in the groove formed by etching, it is not necessary to separately provide a collimator portion in front of the detector. The scattered radiation can be removed by providing each of the glass substrates.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の放射線検出器の一実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a radiation detector of the present invention.

【図2】 本発明の放射線検出器の基板回路の接続方法
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a connection method of a substrate circuit of the radiation detector of the present invention.

【図3】 本発明の放射線検出器の各X線変換層のバイ
アス電圧印加方法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a method of applying a bias voltage to each X-ray conversion layer of the radiation detector of the present invention.

【図4】 本発明の放射線検出器の他の実施例と製造方
法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the radiation detector of the present invention and a manufacturing method.

【図5】 従来の放射線検出器のコリメータを示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a collimator of a conventional radiation detector.

【図6】 従来の放射線検出器を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional radiation detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3…副基板 1a…X線変換層 2a…X線変換層 3a…X線変換層 4…主基板 4a…X線変換層 5…主支持板 6…支持板 10…スイッチング素子 14…主基板 14a…X線変換層 15、16、17…ガラス基板 15a…X線変換層 15b…コリメータ板 16a…X線変換層 16b…コリメータ板 17a…X線変換層 20…コリメータ 43…電気配線 44…コリメータ部 1, 2, 3 ... Sub-substrate 1a ... X-ray conversion layer 2a ... X-ray conversion layer 3a ... X-ray conversion layer 4 ... Main substrate 4a ... X-ray conversion layer 5 ... Main support plate 6 ... Support plate 10 ... Switching element 14 ... Main substrate 14a ... X-ray conversion layer 15, 16, 17 ... Glass substrate 15a ... X-ray conversion layer 15b ... Collimator plate 16a ... X-ray conversion layer 16b ... Collimator plate 17a ... X-ray conversion layer 20 ... Collimator 43 ... Electrical wiring 44… Collimator section

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上下面に電極を有しX線を直接電荷信号に
変換するX線変換層と、散乱線除去用のコリメータ板で
構成されたコリメータ部とを一次元もしくは2次元状に
配置した放射線検出器において、多段に構成され、前記
X線変換層が設けられた複数の副基板の電気配線を共有
化できるように主基板上の配線を形成し、X線変換層を
対向もしくは同方向配置させるように構成したことを特
徴とする放射線検出器。
An X-ray conversion layer having electrodes on upper and lower surfaces for directly converting X-rays into a charge signal, and a collimator section composed of a collimator plate for removing scattered radiation are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. In the radiation detector, the wiring on the main substrate is formed so as to be able to share the electric wiring of the plurality of sub-substrates provided with the X-ray conversion layer, and the X-ray conversion layers are opposed to each other. A radiation detector, wherein the radiation detector is configured to be arranged in a direction.
【請求項2】請求項1記載の放射線検出器において、前
記X線変換層が設けられた各副基板の電気配線を、主基
板の電気配線と異方性導電膜によって共有化できるよう
にしたことを特徴とする放射線検出器。
2. The radiation detector according to claim 1, wherein the electric wiring of each sub-substrate provided with the X-ray conversion layer can be shared by the electric wiring of the main substrate and the anisotropic conductive film. A radiation detector, characterized in that:
【請求項3】請求項1記載の放射線検出器において、前
記主基板に設けられたX線変換層のX線入射面側の電極
にプラスのバイアス電圧を、各副基板に設けられたX線
変換層のX線入射面側の電極にマイナスのバイアス電圧
を印加するように構成したことを特徴とする放射線検出
器。
3. The radiation detector according to claim 1, wherein a positive bias voltage is applied to an electrode on an X-ray incident surface side of an X-ray conversion layer provided on said main substrate, and an X-ray provided on each sub-substrate. A radiation detector characterized in that a negative bias voltage is applied to an electrode on the X-ray incident surface side of the conversion layer.
【請求項4】上下面に電極を有しX線を直接電荷信号に
変換するX線変換層と、散乱線除去用のコリメータ板で
構成されたコリメータ部とを一次元もしくは2次元状に
配置した放射線検出器において、基板に感光性ガラス板
を用い、エッチングにより形成された溝に前記コリメー
タ板を挿入固着し、その裏面にX線変換層を設けた複数
の副基板を多段に構成し、各副基板の電気配線を共有化
できるように主基板上の配線を形成し、X線変換層を対
向もしくは同方向配置させるように構成したことを特徴
とする放射線検出器。
4. An X-ray conversion layer having electrodes on upper and lower surfaces for directly converting X-rays into a charge signal, and a collimator section comprising a collimator plate for removing scattered radiation are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. In the radiation detector, a photosensitive glass plate is used as a substrate, the collimator plate is inserted and fixed in a groove formed by etching, and a plurality of sub-substrates having an X-ray conversion layer provided on a back surface thereof are configured in multiple stages. A radiation detector, wherein wirings on a main substrate are formed so that electric wirings of respective sub-substrates can be shared, and an X-ray conversion layer is arranged so as to face or in the same direction.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008161689A (en) * 2007-01-04 2008-07-17 General Electric Co <Ge> Module configuration of detector for computerized tomography
JP2013241289A (en) * 2012-05-18 2013-12-05 Jx Nippon Mining & Metals Corp Compound semiconductor crystal for radiation detection element, radiation detection element, radiation detector, and method for producing compound semiconductor crystal for radiation detection element
WO2020143486A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 惠科股份有限公司 Ray converter and ray detection panel device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008161689A (en) * 2007-01-04 2008-07-17 General Electric Co <Ge> Module configuration of detector for computerized tomography
JP2013241289A (en) * 2012-05-18 2013-12-05 Jx Nippon Mining & Metals Corp Compound semiconductor crystal for radiation detection element, radiation detection element, radiation detector, and method for producing compound semiconductor crystal for radiation detection element
WO2020143486A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 惠科股份有限公司 Ray converter and ray detection panel device
US11561309B2 (en) 2019-01-11 2023-01-24 HKC Corporation Limited Ray converter and ray detection panel device

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