JP2002181950A - 放射線検出装置及びシステム - Google Patents

放射線検出装置及びシステム

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JP2002181950A
JP2002181950A JP2000380571A JP2000380571A JP2002181950A JP 2002181950 A JP2002181950 A JP 2002181950A JP 2000380571 A JP2000380571 A JP 2000380571A JP 2000380571 A JP2000380571 A JP 2000380571A JP 2002181950 A JP2002181950 A JP 2002181950A
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慶一 野村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理基板におけるノイズや、誤動作等を低減
する。 【解決手段】 放射線を電気信号に変換する変換部を備
え平面上に複数配置された変換基板1と、各変換基板1
側で変換された電気信号を処理する処理部を備えた処理
基板43と備えた放射線検出装置において、少なくとも
変換基板1間の隙間に対向して配置され、処理基板43
への放射線を遮蔽する遮蔽部41を設けることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線検出装置及
びシステムに関し、特に、医療用のX線検出装置や、産
業用の非破壊検査などに用いられる放射線検出装置及び
システムに関する。
【0002】なお、本明細書では、放射線の範ちゅう
に、X線、α線、β線、γ線などの電磁波も含まれるも
のとして説明する。
【0003】
【従来の技術】従来、医療器のX線レントゲン分野にお
いて、レントゲン写真がアナログからデジタルへと急速
に変わりつつある。デジタル画像では、画像処理が可能
となるため診断精度を向上させる事ができる。また、フ
ィルム現像処理の必要性がないため、撮影間隔を短くで
き、集団検診等で効率よく胸部撮影等をすることができ
る。
【0004】このような分野で求められる事は、検出感
度の向上と信号の低ノイズ化である。特に検出感度を向
上させると、撮影時のX線爆射量を低減でき、人体への
影響を少なくできる事から、高感度のX線検出装置の開
発に期待がかかっている。
【0005】そこで、化合物半導体などの単結晶半導体
を用いた直接変換型のX線検出装置が注目されている。
単結晶の化合物半導体は、直接X線を吸収した際、光変
換することなくキャリアを生成できることから検出した
X線の利用効率が高い。しかし、単結晶半導体の大面積
化は非常に難しく、1枚で大面積のセンサーとして使用
する事ができない。
【0006】図8は、たとえば米国特許第504358
2等に記載されているX線検出装置の模式的な構成図で
ある。図8のX線検出装置は、蛍光体としてGOS等を
使用した間接型X線検出装置であり、基板306の上に
複数のセンサ基板304を、金属を蒸着して貼り合わせ
ている。
【0007】センサ基板304には、スイッチ、コンデ
ンサ307などが設けられており、隣のセンサ基板30
4との間隔がたとえば200μm以下になるように配置
される。また、タブ接続314は、蛍光体を含むガラス
基板320とプロセッサー基板302との間に配置さ
れ、ガラス基板320とプロセッサー基板302とをは
んだバンプ310とコネクター312とで直接接続され
る。
【0008】基台301は、複数のプロセッサ基板30
2を支持する基板である。蛍光体を含むガラス基板32
0は、X線を光に変換する蛍光体としての役割と、セン
サー基板304とプロセッサー基板302とを支持して
いる。基板306は、機械的に安定化するため機械的ハ
ウジング303に固定されている。リボンコネクタ31
6は、機械的ハウジング303に取り付けられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、センサ基板304間に隙間が存在しているので、蛍
光体を含むガラス基板320に入射するX線の強度は、
その隙間を通るものとセンサ基板304を通るものとで
は異なり発光ムラが生じていた。また、蛍光体を含むガ
ラス基板320で吸収されなかったX線がプロセッサー
基板302に到達する量が多くなり、ノイズ、誤動作等
の問題を引き起こしていた。
【0010】そこで、本発明は、センサ基板間の隙間に
よって生じる種々の問題を回避したX線検出装置を提供
することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、放射線を電気信号に変換する変換部を備
え平面上に複数配置された変換基板と、前記各変換基板
側で変換された電気信号を処理する処理部を備えた処理
基板と備えた放射線検出装置において、少なくとも変換
基板間の隙間に対向して配置され、前記処理基板への放
射線を遮蔽する遮蔽部を設けることを特徴とする。
【0012】また、本発明の放射線検出システムは、上
記放射線検出装置と、前記放射線検出装置に放射線を照
射する放射線源とを備えることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態について説明する。なお、各実施形態では、X線直
接変換材料として、GaAs基板を用いた場合を例に説
明するが、これに限定されるものではなく、Si基板や
CdTe基板などを用いてもよい。
【0014】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1のX線検出装置28の等価回路である。図1に示すよ
うに、GaAs、Si、CdTe、CdZnTeなどの
変換部であるX線吸収部20には、空乏層を広げるため
の電圧を印加する電源27が備えられている。そして、
X線吸収部20で発生したエレクトロンを、絶縁基板1
1(図2)に配置した蓄積手段であるコンデンサ24に
蓄積し、蓄積されたエレクトロンを読み出すため、ゲー
トドライバ29からゲート線22に、TFT21のゲー
トをオンする制御信号が出力される。すると、コンデン
サ24に蓄積されているエレクトロンは、TFT21を
介して信号線23に読み出され、信号処理回路30へ転
送される。
【0015】なお、ここでは便宜上3×3画素のみを図
示しているが、実際にはX線検出装置の目的に合わせて
2000×2000画素程度配置されている。また、以
下説明するように、ゲートドライバ29及び信号処理回
路30は、たとえばIC化され、処理基板であるプリン
ト基板43(図2)に搭載されている。
【0016】また、コンデンサ24に一旦蓄積したエレ
クトロンを信号線23に読み出した後に、コンデンサ2
4に読み出しきれずに残っているエレクトロンをリセッ
トする手段を設けてもよい。さらに、変換部は、一旦X
線を光に変えて、変換光を電気信号に変えるようにして
もよい。
【0017】図2は、図1のX線検出装置28の模式的
断面図である。図3は、図2の一画素の構成図であり、
変換基板である単結晶半導体基板1側と絶縁基板11側
とを貼り合わせる前の状態を示している。また、図4
は、図3の絶縁基板11側のコンデンサ部19付近の平
面図である。
【0018】まず、図3に示す状態から単結晶半導体基
板1と絶縁基板11とを貼り合わせた後の動作につい
て、図3,図4を用いて説明する。単結晶半導体基板1
側には、図1のX線吸収部20が備えられており、表裏
にはそれぞれp層とn層とが形成されている。p層とn
層とのそれぞれには、アルミニウム膜が形成され、この
アルミニウム膜に、電源27によってバイアスを印加し
ている。
【0019】そして、X線吸収部20で吸収したX線
は、エレクトロンとホールとを生成し、発生したエレク
トロンを、接続用金属2で収集して、バリアメタル3,
4、バンプメタル5及び導電性接着剤16を介して絶縁
基板11上に配置された接続用金属12へ送る。絶縁基
板11では、送られたエレクトロンを、コンデンサ24
で蓄積し、TFT21の駆動により、絶縁層、i層、n
+層の3層で構成した半導体層17を含む信号線部18
に読み出し、これを通じて外部に転送している。
【0020】接続用金属12には、スパッタリング法な
どにより成膜されたアルミニウム膜を用いている。接続
用金属12は、絶縁基板11上に形成されているコンデ
ンサ部19の電極15と接続され、かつ、スパッタリン
グ法により成膜されたアルミニウム膜を用いている。な
お、コンデンサ部19は、コンデンサ24と、TFT2
1と、電極13,15とを有している。
【0021】単結晶半導体基板1の表面には、CVD法
などにより1.0μm程度の厚さで成膜されたパッシベ
ーション膜6と、フォトリソグラフィー法などによりパ
ターニングした接続用金属部(接続用金属2、バリアメ
タル3,4、バンプメタル5)とが形成されている。導
電性接着剤16は、銀粒子を含む熱硬化型のエポキシ系
接着剤を、印刷法により形成したものである。
【0022】絶縁基板11上にもパッシベーション膜1
4が成膜されており、さらに、パッシベーション膜14
又は接続用金属12の上に、感光性ポリイミドやレジス
ト材料などからなる有機膜34をたとえばスピンコータ
ーにより塗布した後に、フォトリソグラフィー法などに
より、コンデンサ部19の上部及びその周囲20μm程
度を除去している。
【0023】単結晶半導体基板1側と絶縁基板11側
は、アライメントを合わせた後に接触させた状態で加圧
し、加熱硬化することによって電気的に接続される。加
圧はプレス機でたとえば5.0kg/cm2の力を加
え、各画素間の接続を取り、同時に絶縁基板11側に形
成されたポリイミドの表面が、単結晶半導体基板1の表
面に形成されたパッシベーション膜に密着するようにし
ている。また、加熱硬化の際の加熱は、たとえば140
℃の温度とし、この熱を60分与えるようにしている。
【0024】また、本実施形態では、0.3μm程度の
厚さのチタン(Ti)をバリアメタル3とし、0.2μ
m程度の厚さの鉛(Pb)をバリアメタル4とし、これ
らは、スパッタリング法などにより成膜している。ま
た、15μm程度の厚さの銅(Au)をバンプメタル5
としている。
【0025】また、絶縁基板11側では、パッシベーシ
ョン膜14上の接続用金属12の厚さは1.0μmとし
ている。
【0026】さらに、TFT21とコンデンサを有する
画素のサイズは、たとえば160μm2としており、接
続用金属12はたとえばφ60μmの円形状としてお
り、電極13の中央に配置している。TFT21及びコ
ンデンサ部19は、絶縁層、i層、n+層の3層で構成
している。また、TFT21にはゲートのオン/オフを
制御する制御信号を伝送するゲート線22と、ゲートを
オンしたときに読み出されるキャリアを電送する信号線
23とが接続されている。
【0027】なお、図3では、単結晶半導体基板1側に
印刷法などによる印刷によって導電性接着剤を塗布した
状態で、絶縁基板11と単結晶半導体基板1とを貼り合
わせる例を図示しているが、絶縁基板11側に印刷法な
どによる印刷によって導電性接着剤を塗布した状態で、
絶縁基板11と単結晶半導体基板1とを貼り合わせるよ
うにしてもよい。
【0028】つづいて、図2を用いて、X線検出装置と
それに入射されるX線との関係について説明する。図2
には、Pb、Au、Pt、Ag、Al、Crの少なくと
もいずれかを有しているX線遮蔽部41を蒸着した基板
42を、単結晶半導体基板1上に貼り付けた様子を図示
している。
【0029】X線遮蔽部41を設けることにより、単結
晶半導体基板1間に生じた隙間を通じて入射するX線
が、絶縁基板11を透過して、直接プリント基板43ま
で到達することによって、プリント基板43側で、ノイ
ズ、誤動作等の問題を引き起こすということを防止して
いる。ちなみに、図2に示すような態様でX線遮蔽部4
1を設けると、プリント基板43のみならず、絶縁基板
11にもX線を到達しないようにすることができる。
【0030】なお、X線遮蔽部41の形成方法として
は、たとえば予めガラス基板42にX線遮蔽部41と単
結晶半導体基板1を貼り付けておき、それから単結晶半
導体基板1と絶縁基板11を、アライメントを合わせた
後、接触させて、加圧、加熱硬化というプロセスを経て
電気的に接続するようにしてもよい。
【0031】(実施形態2)図5は、本発明の実施形態
2のX線検出装置の模式的断面図であり、図2に相当す
るものである。本実施形態では、絶縁基板11にX線遮
蔽部41を蒸着などにより設けている。また、電気的に
電位を固定するため、X線遮蔽部41はアース線に接続
している。図5に示すような態様でX線遮蔽部41を設
けると、図2に示した基板42を共に設ける必要がなく
なる。
【0032】(実施形態3)図6は、本発明の実施形態
3のX線検出装置の模式的断面図であり、図5に相当す
るものである。図5では、単結晶半導体基板1間の隙間
に対応して選択的にX線遮蔽部41を設けていたが、本
実施形態では、プリント基板43の大きさに応じた大き
さのX線遮蔽部41を設けている。
【0033】図6に示すような態様でX線遮蔽部41を
設けると、単結晶半導体基板1間の隙間を通り、さらに
散乱等した微弱なX線がプリント基板43に到達しない
ように、遮蔽することができる。
【0034】(実施形態4)図7は、本発明の実施形態
4のX線診断システムの模式的な構成図である。図に示
すように、X線チューブ6050で発生したX線606
0は患者あるいは被験者6061の胸部6062を透過
し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置6040に入
射する。この入射したX線には患者6061の体内部の
情報が含まれている。X線の入射に対応して蛍光体は発
光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報
は、ディジタルに変換されイメージプロセッサ6070
により画像処理され制御室のディスプレイ6080で観
察できる。
【0035】また、この情報は電話回線6090等の伝
送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタール
ームなどディスプレイ6081に表示もしくは光ディス
ク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が
診断することも可能である。またフィルムプロセッサ6
100によりフィルム6110に記録することもでき
る。
【0036】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、少な
くとも変換基板間の隙間に対向して配置され、処理基板
への放射線を遮蔽する遮蔽部を設けるので、処理基板に
放射線が入射しなくなり、ノイズや、誤動作等を低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1のX線検出装置の等価回路
である。
【図2】図1のX線検出装置の模式的断面図である。
【図3】図2の一画素の構成図である。
【図4】図3の絶縁基板側のコンデンサ部付近の平面図
である。
【図5】本発明の実施形態2のX線検出装置の模式的断
面図である。
【図6】本発明の実施形態3のX線検出装置の模式的断
面図である。
【図7】本発明の実施形態4のX線診断システムの模式
的な構成図である。
【図8】従来のX線検出装置の模式的な構成図である。
【符号の説明】
1 単結晶半導体基板 2,12 接続用金属 3,4,31,32 バリアメタル 5,33 バンプメタル 6,14 パッシベーション膜 11 絶縁基板 13,15 電極 16 導電性接着剤 17 半導体層(SiN層,i層,n+層) 18 信号線部 19 コンデンサ部 20 X線吸収部 21 TFT 22 ゲート線 23 信号線 24 コンデンサ 27 電源 28 X線検出装置 29 ゲートドライバ 30 信号処理回路
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) H04N 5/32 H01L 31/00 A Fターム(参考) 2G088 EE01 EE27 EE29 EE30 FF02 FF04 FF05 FF06 GG19 GG21 JJ05 JJ09 JJ29 JJ33 JJ37 LL08 LL11 LL12 4M118 AA05 AB01 BA06 BA19 CA03 CB01 CB02 CB11 FB03 FB08 FB13 FB16 GA10 GB01 GB03 GB07 GB11 HA31 5C024 AX14 AX16 CX03 CX41 CY47 5F088 AA01 AB07 BA03 BB07 DA01 DA17 GA03 HA12 LA07 LA08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射線を電気信号に変換する変換部を備
    え平面上に複数配置された変換基板と、前記各変換基板
    側で変換された電気信号を処理する処理部を備えた処理
    基板と備えた放射線検出装置において、 少なくとも変換基板間の隙間に対向して配置され、前記
    処理基板への放射線を遮蔽する遮蔽部を設けることを特
    徴とする放射線検出装置。
  2. 【請求項2】 前記遮蔽部は、前記各変換基板上の光透
    過性基板に設けられていることを特徴とする請求項1記
    載の放射線検出装置。
  3. 【請求項3】 前記遮蔽部は、前記変換部で変換された
    光を蓄積する蓄積手段を備えた絶縁基板に設けられてい
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の放射線検出装
    置。
  4. 【請求項4】 前記遮蔽部は、前記絶縁基板に前記処理
    基板の面積に応じた面積で設けられていることを特徴と
    する請求項3記載の放射線検出装置。
  5. 【請求項5】 前記遮蔽部は、金属含有物であることを
    特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の放射線
    検出装置。
  6. 【請求項6】 前記遮蔽部は、アースされていることを
    特徴とする請求項3から5のいずれか1項記載の放射線
    検出装置。
  7. 【請求項7】 前記遮蔽部は、Pb、Au、Pt、A
    g、Al、Crの少なくともいずれかを有していること
    を特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の放射
    線検出装置。
  8. 【請求項8】 前記変換部は、前記放射線を一旦光に変
    換した後に前記電気信号に変換することを特徴とする請
    求項1から7のいずれか1項記載の放射線検出装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から8のいずれか1項記載の放
    射線検出装置と、前記放射線検出装置に放射線を照射す
    る放射線源とを備えることを特徴とする放射線検出シス
    テム。
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