JP2002518686A - 放射線撮像装置用の丈夫なカバープレート - Google Patents
放射線撮像装置用の丈夫なカバープレートInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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Abstract
(57)【要約】
入射放射線がシンチレータ中に吸収された際に生成される光子を検出するようにして該シンチレータに結合されたホトセンサ・アレイを含んでいる放射線撮像装置において、シンチレータが周囲の湿気に暴露されるのを防止するために該シンチレータ上に配置される丈夫な保護カバーを設ける。
【解決手段】 保護カバーは、１対の第１種材料パネルとそれらの間に配置された第２種材料パネルとを含む３枚パネル積層構造を有する。実施の一態様に従えば、保護カバーは下部気密遮断層、中間構造層及び上部気密遮断層を含む。この場合、上部及び下部気密遮断層は同じ材料から成り、また中間構造層は接着剤を含浸させた複合材料から成る。
Description
【０００１】
本発明は固体放射線撮像装置に関するものであって、更に詳しく言えば、撮像
装置アレイを封入してそれを有害な環境条件から保護するための丈夫なカバープ
レートに関する。
装置アレイを封入してそれを有害な環境条件から保護するための丈夫なカバープ
レートに関する。
【０００２】 固体放射線撮像用のアレイは、通例、シンチレータに結合されたホトセンサ・
アレイで構成されている。検出すべき放射線（たとえばＸ線など）は、シンチレ
ータに侵入し、そしてシンチレータ材料により吸収されて光子の放出をもたらす
。シンチレータに結合されたホトセンサ・アレイは、かかる光子を検出し、そし
て入射放射線が吸収されたシンチレータ中の位置に対応するアレイ中の空間位置
（ｘ，ｙ）を決定するために使用される。ホトセンサ・アレイからの読出しは、
吸収された放射線のパターンに対応した電気信号を発生させる。かかる電気信号
として具現化されたデータは、視覚的表示装置上に表示したり、あるいは放射線
パターンの解析を可能にするその他の処理を施したりすることができる。
アレイで構成されている。検出すべき放射線（たとえばＸ線など）は、シンチレ
ータに侵入し、そしてシンチレータ材料により吸収されて光子の放出をもたらす
。シンチレータに結合されたホトセンサ・アレイは、かかる光子を検出し、そし
て入射放射線が吸収されたシンチレータ中の位置に対応するアレイ中の空間位置
（ｘ，ｙ）を決定するために使用される。ホトセンサ・アレイからの読出しは、
吸収された放射線のパターンに対応した電気信号を発生させる。かかる電気信号
として具現化されたデータは、視覚的表示装置上に表示したり、あるいは放射線
パターンの解析を可能にするその他の処理を施したりすることができる。
【０００３】 撮像装置はガラス基板を含んでいて、その上には（非晶質シリコンを含む）薄
膜層のパターン化によって形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びホトダイ
オードから通例成るホトセンサ・アレイが配置されている。シンチレータ層は、
基板上のホトセンサ・アレイを覆うように蒸着されたヨウ化セシウム（ＣｓＩ）
のごとき塩類から成るのが通例である。かかるシンチレータがＸ線を可視光に変
換した後、その可視光がホトダイオードによって検出される。シンチレータ材料
は湿気によって急速に劣化することがあり、その結果として光学的性能ひいては
撮像装置性能の低下を生じる。かかる劣化は周囲の室内湿気に暴露された際にも
起こることがある。それ故、気密のカバー材料によってシンチレータ材料が周囲
条件に暴露されるのを防止することが重要である。
膜層のパターン化によって形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びホトダイ
オードから通例成るホトセンサ・アレイが配置されている。シンチレータ層は、
基板上のホトセンサ・アレイを覆うように蒸着されたヨウ化セシウム（ＣｓＩ）
のごとき塩類から成るのが通例である。かかるシンチレータがＸ線を可視光に変
換した後、その可視光がホトダイオードによって検出される。シンチレータ材料
は湿気によって急速に劣化することがあり、その結果として光学的性能ひいては
撮像装置性能の低下を生じる。かかる劣化は周囲の室内湿気に暴露された際にも
起こることがある。それ故、気密のカバー材料によってシンチレータ材料が周囲
条件に暴露されるのを防止することが重要である。
【０００４】 撮像装置アレイ用のカバー材料は、Ｘ線に対して高い透過性を有することが望
ましい。かかるカバー材料はまた、それの形態及び有効性を保持し得るよう構造
的に丈夫であり、それによって輸送時に遭遇することのある条件（たとえば、極
端な温度）並びに長期使用時や放射線暴露時の条件のごとき様々な環境中におい
て所望の防湿性を付与するものでなければならない。たとえば、かかるカバー材
料は熱サイクル中にもシンチレータの周囲の防湿層の破裂をもたらすような変形
（たとえば、層剥離や変形）を生じることにそれの形態及び防湿性を保持し得る
ものでなければならない。シンチレータの周囲のシールが破裂すると、それはシ
ンチレータ材料の劣化をもたらし、そして撮像装置の性能に悪影像を及ぼす。か
かるカバー材料はまた、装置全体を結合するために使用される接着剤に強く密着
すると共に、撮像装置の予想寿命及び動作環境（たとえば放射線暴露）に対して
もそれらの望ましい特性を保持し得るものでなければならない。更にまた、かか
るカバー材料は胸部Ｘ線システムにおいて使用されることのある大面積（たとえ
ば、約１００ｃｍ2 以上）の撮像装置に対して要求される大きくて薄いシートに
も容易に成形し得ることが望ましい。
ましい。かかるカバー材料はまた、それの形態及び有効性を保持し得るよう構造
的に丈夫であり、それによって輸送時に遭遇することのある条件（たとえば、極
端な温度）並びに長期使用時や放射線暴露時の条件のごとき様々な環境中におい
て所望の防湿性を付与するものでなければならない。たとえば、かかるカバー材
料は熱サイクル中にもシンチレータの周囲の防湿層の破裂をもたらすような変形
（たとえば、層剥離や変形）を生じることにそれの形態及び防湿性を保持し得る
ものでなければならない。シンチレータの周囲のシールが破裂すると、それはシ
ンチレータ材料の劣化をもたらし、そして撮像装置の性能に悪影像を及ぼす。か
かるカバー材料はまた、装置全体を結合するために使用される接着剤に強く密着
すると共に、撮像装置の予想寿命及び動作環境（たとえば放射線暴露）に対して
もそれらの望ましい特性を保持し得るものでなければならない。更にまた、かか
るカバー材料は胸部Ｘ線システムにおいて使用されることのある大面積（たとえ
ば、約１００ｃｍ2 以上）の撮像装置に対して要求される大きくて薄いシートに
も容易に成形し得ることが望ましい。
【０００５】
本発明の放射線撮像装置は、入射放射線がシンチレータ中に吸収された際に生
成される光子を検出するようにして該シンチレータに結合されたホトセンサ・ア
レイを含んでいる。かかる撮像装置はまた、シンチレータが周囲の環境中に存在
する湿気に暴露されるのを防止するため該シンチレータ上に配置された丈夫な保
護カバーをも含んでいる。この保護カバーは、１対の第１種材料パネルの間に１
枚の第２種材料パネルが配置されるようにしてそれらのパネル同士を積層して成
る３枚パネル積層構造を有している。第１種材料パネル及び第２種材料パネルの
各々は、無機材料で構成された気密遮断(hermetic barrier)層と構造層とから成
る群より選ばれる。なお、第１種材料パネル及び第２種材料パネルは互いに異な
っている。
成される光子を検出するようにして該シンチレータに結合されたホトセンサ・ア
レイを含んでいる。かかる撮像装置はまた、シンチレータが周囲の環境中に存在
する湿気に暴露されるのを防止するため該シンチレータ上に配置された丈夫な保
護カバーをも含んでいる。この保護カバーは、１対の第１種材料パネルの間に１
枚の第２種材料パネルが配置されるようにしてそれらのパネル同士を積層して成
る３枚パネル積層構造を有している。第１種材料パネル及び第２種材料パネルの
各々は、無機材料で構成された気密遮断(hermetic barrier)層と構造層とから成
る群より選ばれる。なお、第１種材料パネル及び第２種材料パネルは互いに異な
っている。
【０００６】
固体放射線撮像装置１００は、通例、図面に示されるごとく基板１２０上に配
置されたホトセンサ・アレイ１１０を含んでいる。基板１２０は、ガラスのごと
き構造的に強固な（たとえば剛性の）材料から成っていて、ホトセンサ・アレイ
１１０やその他の撮像装置構成要素を形成するために蒸着される材料に対して基
盤を提供する。ホトセンサ・アレイ１１０は、その上に配置されたシンチレータ
１３０に対して光学的に結合されている。動作に際しては、撮像装置１００は検
出すべき放射線（たとえば、撮影すべき被写体を通過したＸ線２５など）がシン
チレータ１３０に入射するように配置される。通例、入射した放射線はシンチレ
ータ１３０に侵入し、そしてシンチレータ材料中に吸収されて光子の生成をもた
らす。入射放射線がシンチレータ材料によって吸収された際に放出される光子を
ホトセンサ・アレイ１１０（通例はホトダイオードアレイ）によって検出するこ
とは、入射放射線のパターンに対応した電気信号の発生を可能にする。
置されたホトセンサ・アレイ１１０を含んでいる。基板１２０は、ガラスのごと
き構造的に強固な（たとえば剛性の）材料から成っていて、ホトセンサ・アレイ
１１０やその他の撮像装置構成要素を形成するために蒸着される材料に対して基
盤を提供する。ホトセンサ・アレイ１１０は、その上に配置されたシンチレータ
１３０に対して光学的に結合されている。動作に際しては、撮像装置１００は検
出すべき放射線（たとえば、撮影すべき被写体を通過したＸ線２５など）がシン
チレータ１３０に入射するように配置される。通例、入射した放射線はシンチレ
ータ１３０に侵入し、そしてシンチレータ材料中に吸収されて光子の生成をもた
らす。入射放射線がシンチレータ材料によって吸収された際に放出される光子を
ホトセンサ・アレイ１１０（通例はホトダイオードアレイ）によって検出するこ
とは、入射放射線のパターンに対応した電気信号の発生を可能にする。
【０００７】 シンチレータ１３０は、ヨウ化セシウムなどのごとき塩類であるシンチレータ
材料から成っている。シンチレータの第１の表面１３２はホトセンサ・アレイ１
１０上に配置され、そして該アレイに対して光学的に結合されている結果、シン
チレータからホトセンサ・アレイ１１０への光子の通過が可能となっている。こ
こで言う「上」、「上方」、「下」などの用語は、図面に示された撮像装置１０
０の構成要素の相対位置を表わすために使用されるものであって、撮像装置１０
０の配置方向及び動作に関していかなる制限も加えるものではない。シンチレー
タ材料を成す塩類の多くは吸湿に対して敏感であって、湿気に暴露されると構造
的かつ光学的に劣化する。
材料から成っている。シンチレータの第１の表面１３２はホトセンサ・アレイ１
１０上に配置され、そして該アレイに対して光学的に結合されている結果、シン
チレータからホトセンサ・アレイ１１０への光子の通過が可能となっている。こ
こで言う「上」、「上方」、「下」などの用語は、図面に示された撮像装置１０
０の構成要素の相対位置を表わすために使用されるものであって、撮像装置１０
０の配置方向及び動作に関していかなる制限も加えるものではない。シンチレー
タ材料を成す塩類の多くは吸湿に対して敏感であって、湿気に暴露されると構造
的かつ光学的に劣化する。
【０００８】 本発明の実施の一態様に従えば、シンチレータ１３０はその内部で生成された
光子の空間的局在化を助ける複数の柱状構造物１３５から成っている。別の実施
の態様に従えば、シンチレータ１３０はシンチレータ材料のブロックなどから成
っていてもよい。シンチレータの第２の表面上には、（必ずというわけではない
が）光学的反射層１４０が配置されているのが通例である。この光学的反射層は
シンチレータの内部で生成された光子を反射してシンチレータの第１の表面１３
２に向けてシンチレータ中に戻すために役立つ結果、それらの光子はホトセンサ
・アレイ１１０によって検出されることになる。反射層１４０は、Ｘ線に対して
比較的透明であるが光学的には反射性を示すコンプライアントな（たとえば、柱
状の突起に合わせて変形し得る）材料から成るのが通例である。その一例として
は、「オプチクラッド(Opticlad)」という商品名を有する材料が挙げられる。
光子の空間的局在化を助ける複数の柱状構造物１３５から成っている。別の実施
の態様に従えば、シンチレータ１３０はシンチレータ材料のブロックなどから成
っていてもよい。シンチレータの第２の表面上には、（必ずというわけではない
が）光学的反射層１４０が配置されているのが通例である。この光学的反射層は
シンチレータの内部で生成された光子を反射してシンチレータの第１の表面１３
２に向けてシンチレータ中に戻すために役立つ結果、それらの光子はホトセンサ
・アレイ１１０によって検出されることになる。反射層１４０は、Ｘ線に対して
比較的透明であるが光学的には反射性を示すコンプライアントな（たとえば、柱
状の突起に合わせて変形し得る）材料から成るのが通例である。その一例として
は、「オプチクラッド(Opticlad)」という商品名を有する材料が挙げられる。
【０００９】 本発明に従えば、シンチレータ１３０を覆うようにして保護カバー１５０が配
置されている。保護カバー１５０は、シンチレータ１３０の第２の表面１３４を
覆う封止手段を提供し、それによってシンチレータが周囲条件（たとえば、空気
中の湿気）に暴露されるのを防止するために配置されるものである。典型的には
、保護カバー１５０はＸ線に対して比較的透明である（たとえば、撮像方法にお
いて通常使用されるエネルギ範囲内のＸ線に関して約５０％を越える透過率を有
する）。この保護カバーは、エポキシ樹脂などのごとき接着剤ビード１５５によ
って撮像装置に固定されている。なお、接着剤ビード１５５は典型的にはホトセ
ンサ・アレイ１１０を取巻くように基板のへりに沿って接着剤のビードを成しな
がら基板１２０上に配置されている。典型的には、接着剤ビード１５５の（基板
１２０とカバープレート１５０との間における）厚さは約０．５ｍｍであり、ま
た（基板１２０及びカバープレート１５０の表面との接触軸に沿った）幅は約３
ｍｍである。接着剤１５５によってカバープレート１５０に結合された基板１２
０は、ホトセンサ・アレイ１１０及びシンチレータ１３０を包囲する防湿性の密
封室を提供し、それによってそれらの構成部品を周囲の環境条件から保護するた
めに役立つ。
置されている。保護カバー１５０は、シンチレータ１３０の第２の表面１３４を
覆う封止手段を提供し、それによってシンチレータが周囲条件（たとえば、空気
中の湿気）に暴露されるのを防止するために配置されるものである。典型的には
、保護カバー１５０はＸ線に対して比較的透明である（たとえば、撮像方法にお
いて通常使用されるエネルギ範囲内のＸ線に関して約５０％を越える透過率を有
する）。この保護カバーは、エポキシ樹脂などのごとき接着剤ビード１５５によ
って撮像装置に固定されている。なお、接着剤ビード１５５は典型的にはホトセ
ンサ・アレイ１１０を取巻くように基板のへりに沿って接着剤のビードを成しな
がら基板１２０上に配置されている。典型的には、接着剤ビード１５５の（基板
１２０とカバープレート１５０との間における）厚さは約０．５ｍｍであり、ま
た（基板１２０及びカバープレート１５０の表面との接触軸に沿った）幅は約３
ｍｍである。接着剤１５５によってカバープレート１５０に結合された基板１２
０は、ホトセンサ・アレイ１１０及びシンチレータ１３０を包囲する防湿性の密
封室を提供し、それによってそれらの構成部品を周囲の環境条件から保護するた
めに役立つ。
【００１０】 保護カバー１５０は、１対の第１種材料パネル１５１の間に１枚の第２種材料
パネル１５２が配置されるようにしてそれらのパネル同士を積層して成る積層構
造（すなわち、単一の加工物を形成するようにして複数の材料層同士を結合して
成る構造）を有している。ここで言う「第１種材料パネル」とは、少なくとも保
護カバーについて所望される面積を有しかつ特定の種類の材料から成る構造物を
指す。「第２種材料パネル」とは、（第１種材料パネルの寸法と）同じ寸法を有
するが、第１種材料パネルとは異なる材料から成る構造物を指す。「１対」の第
１種材料パネルとは、同じ寸法を有しかついずれも第１種材料から成る２枚のパ
ネルを指す。
パネル１５２が配置されるようにしてそれらのパネル同士を積層して成る積層構
造（すなわち、単一の加工物を形成するようにして複数の材料層同士を結合して
成る構造）を有している。ここで言う「第１種材料パネル」とは、少なくとも保
護カバーについて所望される面積を有しかつ特定の種類の材料から成る構造物を
指す。「第２種材料パネル」とは、（第１種材料パネルの寸法と）同じ寸法を有
するが、第１種材料パネルとは異なる材料から成る構造物を指す。「１対」の第
１種材料パネルとは、同じ寸法を有しかついずれも第１種材料から成る２枚のパ
ネルを指す。
【００１１】 第１種材料パネルは、無機材料で構成された気密遮断層から成るか、あるいは
有機材料、無機材料又は複合材料で構成された構造層から成る。同様に第２種材
料パネルは、無機材料で構成された気密遮断層から成るか、あるいは有機材料、
無機材料又は複合材料で構成された構造層から成る。このように保護カバーは、
１種の材料から成る１対の第１種材料パネル（気密遮断層又は構造層）が第２種
材料パネルによって互いに隔離された積層構造、従って２種の層が交互に配置さ
れた構造を有している。第２種材料パネルは気密遮断層又は構造層から成るが、
いずれにしてもそれは１対の第１種材料パネルを構成する材料とは異なっている
。たとえば、実施の一態様においては、第１種材料パネル１５１が気密遮断層か
ら成ると共に、第２種材料パネルが構造層から成る。別の実施の態様においては
、第１種材料パネル１５１が構造層から成ると共に、第２種材料パネルが気密遮
断層から成る。
有機材料、無機材料又は複合材料で構成された構造層から成る。同様に第２種材
料パネルは、無機材料で構成された気密遮断層から成るか、あるいは有機材料、
無機材料又は複合材料で構成された構造層から成る。このように保護カバーは、
１種の材料から成る１対の第１種材料パネル（気密遮断層又は構造層）が第２種
材料パネルによって互いに隔離された積層構造、従って２種の層が交互に配置さ
れた構造を有している。第２種材料パネルは気密遮断層又は構造層から成るが、
いずれにしてもそれは１対の第１種材料パネルを構成する材料とは異なっている
。たとえば、実施の一態様においては、第１種材料パネル１５１が気密遮断層か
ら成ると共に、第２種材料パネルが構造層から成る。別の実施の態様においては
、第１種材料パネル１５１が構造層から成ると共に、第２種材料パネルが気密遮
断層から成る。
【００１２】 保護カバー１５０の３枚パネル積層構造は、典型的には、１対の気密遮断層と
、積層構造中の中間層としてそれらの間に配置された構造層とから成っている。
以下、本発明のこの実施の態様に係わる３枚パネル積層構造の保護カバー１５０
を一層詳細に説明するが、これは例示を目的としたものであって、本発明を制限
するものではない。
、積層構造中の中間層としてそれらの間に配置された構造層とから成っている。
以下、本発明のこの実施の態様に係わる３枚パネル積層構造の保護カバー１５０
を一層詳細に説明するが、これは例示を目的としたものであって、本発明を制限
するものではない。
【００１３】 カバー１５０は、下部気密遮断層１６０、中間構造層１７０、及び上部気密遮
断層１８０から成っている。図面に示されるごとく、上部気密遮断層１８０及び
下部気密遮断層１６０は中間構造層１７０の両面に結合されている。ここで言う
「気密遮断層」とは、周囲の空気中の湿気が遮断層を通過するのを防止する程度
の実質的な気密性を付与するような特性を持った遮断層を指す。ここで言う「構
造層」とはカバープレートに構造強度を付与する層を指すのであって、換言すれ
ば、それは取扱い時や製造時に破壊や裂けを生じないようにカバープレートを支
持するものである。典型的には、構造層は気密遮断層の熱膨張率を支配する。
断層１８０から成っている。図面に示されるごとく、上部気密遮断層１８０及び
下部気密遮断層１６０は中間構造層１７０の両面に結合されている。ここで言う
「気密遮断層」とは、周囲の空気中の湿気が遮断層を通過するのを防止する程度
の実質的な気密性を付与するような特性を持った遮断層を指す。ここで言う「構
造層」とはカバープレートに構造強度を付与する層を指すのであって、換言すれ
ば、それは取扱い時や製造時に破壊や裂けを生じないようにカバープレートを支
持するものである。典型的には、構造層は気密遮断層の熱膨張率を支配する。
【００１４】 上部気密遮断層１８０及び下部気密遮断層１６０は、同じ気密遮断層材料から
成っている。上部及び下部気密遮断層に対して同じ材料を使用することは、温度
の変動に際してもカバープレート１５０がその形状を確実に保持するようにする
ための手段を提供する。なぜなら、上部及び下部気密遮断層は同じ熱膨張率を有
するから、中間構造層１７０の異種材料にただ１つの気密遮断層を結合して成る
構造物では起こることのあるようなそり(warping) を生じる傾向が解消されるの
である。
成っている。上部及び下部気密遮断層に対して同じ材料を使用することは、温度
の変動に際してもカバープレート１５０がその形状を確実に保持するようにする
ための手段を提供する。なぜなら、上部及び下部気密遮断層は同じ熱膨張率を有
するから、中間構造層１７０の異種材料にただ１つの気密遮断層を結合して成る
構造物では起こることのあるようなそり(warping) を生じる傾向が解消されるの
である。
【００１５】 撮像装置１００内の所定の位置に設置されたカバー１５０のそりはまた、一定
範囲内の温度に暴露された場合のそりを回避するように基板材料に対して適合性
を有する材料から成る中間構造層１７０によっても制限される。そりを回避する
ためのかかる適合性は、構造層材料が基板材料の約２０〜約５００％の範囲内の
熱膨張率を有する場合に達成することができる。なお、中間構造層は基板１２０
を構成する材料の熱膨張率と緊密に整合した熱膨張率を有することが望ましい。
たとえば、基板１２０の材料として常用されるコーニング(Corning) １７３７ガ
ラスは約３．４ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有する一方、中間構造層材料として常用
される黒鉛複合材料は約２．３ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有している。このような
熱膨張率の整合（たとえば、約１ｐｐｍ／℃の差）を示す場合、それらの材料は
そり抵抗性を有するカバーアセンブリとして使用するのに十分な適合性を有する
ことになる。
範囲内の温度に暴露された場合のそりを回避するように基板材料に対して適合性
を有する材料から成る中間構造層１７０によっても制限される。そりを回避する
ためのかかる適合性は、構造層材料が基板材料の約２０〜約５００％の範囲内の
熱膨張率を有する場合に達成することができる。なお、中間構造層は基板１２０
を構成する材料の熱膨張率と緊密に整合した熱膨張率を有することが望ましい。
たとえば、基板１２０の材料として常用されるコーニング(Corning) １７３７ガ
ラスは約３．４ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有する一方、中間構造層材料として常用
される黒鉛複合材料は約２．３ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有している。このような
熱膨張率の整合（たとえば、約１ｐｐｍ／℃の差）を示す場合、それらの材料は
そり抵抗性を有するカバーアセンブリとして使用するのに十分な適合性を有する
ことになる。
【００１６】 気密遮断層材料は、（金属のように）良好な気密性を示すと共に、Ｘ線に対す
る高い透過率（たとえば、入射Ｘ線束の約５０％以上、典型的には約７５％以上
、そして望ましくは約９５％以上が材料を通過するようなＸ線透過率）を示すこ
とが望ましい。更にまた、図面に示されるごとく接着剤１５５とカバープレート
１５０との主たる接点は下部気密遮断層１６０の位置にあるのが典型的であるか
ら、気密遮断層材料はカバープレート１５０を基板１１０に固定するために使用
される接着剤１５５との良好な密着性を示すことも望ましい。たとえば、エポキ
シ樹脂は黒鉛のごとき材料よりもアルミニウムのごとき材料に対してより頑丈で
耐久性のある接着層を形成することが当業界において知られている。カバープレ
ート１５０において使用するために適した気密遮断層材料の実例としては、Ｚの
小さい（すなわち、約３０より小さい原子番号を持った）金属の箔、たとえばア
ルミニウム（Ｚ＝１３）、チタン（Ｚ＝２２）、ニッケル（Ｚ＝２８）及び銅（
Ｚ＝２９）が挙げられる。気密遮断層１６０及び１８０は比較的薄くて、典型的
には約１０〜約２５０μｍの範囲内の厚さを有し、また多くは約２５〜約５０μ
ｍの範囲内の厚さを有している。たとえば、アルミニウムから成る上部及び下部
気密遮断層１６０及び１８０は、それぞれ約２５μｍの厚さを有するのが典型的
である。
る高い透過率（たとえば、入射Ｘ線束の約５０％以上、典型的には約７５％以上
、そして望ましくは約９５％以上が材料を通過するようなＸ線透過率）を示すこ
とが望ましい。更にまた、図面に示されるごとく接着剤１５５とカバープレート
１５０との主たる接点は下部気密遮断層１６０の位置にあるのが典型的であるか
ら、気密遮断層材料はカバープレート１５０を基板１１０に固定するために使用
される接着剤１５５との良好な密着性を示すことも望ましい。たとえば、エポキ
シ樹脂は黒鉛のごとき材料よりもアルミニウムのごとき材料に対してより頑丈で
耐久性のある接着層を形成することが当業界において知られている。カバープレ
ート１５０において使用するために適した気密遮断層材料の実例としては、Ｚの
小さい（すなわち、約３０より小さい原子番号を持った）金属の箔、たとえばア
ルミニウム（Ｚ＝１３）、チタン（Ｚ＝２２）、ニッケル（Ｚ＝２８）及び銅（
Ｚ＝２９）が挙げられる。気密遮断層１６０及び１８０は比較的薄くて、典型的
には約１０〜約２５０μｍの範囲内の厚さを有し、また多くは約２５〜約５０μ
ｍの範囲内の厚さを有している。たとえば、アルミニウムから成る上部及び下部
気密遮断層１６０及び１８０は、それぞれ約２５μｍの厚さを有するのが典型的
である。
【００１７】 典型的には、中間構造層１７０は接着剤を含浸させた複合材料から成っている
。構造層１７０は、気密遮断層材料に対して良好な密着を示す黒鉛複合材料から
成るのが典型的である。なお、（非複合状態の）黒鉛は熱サイクル（たとえば、
約−４０〜＋８５℃の範囲内のサイクル）の過程においてエポキシ樹脂のごとき
接着剤に対し良好な密着を示さず、そのためにカバープレート構造物の層剥離の
生じることが判明している。黒鉛複合材料は、少なくとも１つの黒鉛繊維の層と
、黒鉛繊維に付着するようにして該層全体に含浸させた樹脂とから成るのが典型
的である。黒鉛複合材料の使用に際して見られる優れた接着強さは、複合材料全
体にわたって分布した同じ樹脂によって気密遮断層材料との間に形成される接着
層に由来するものと考えられる。
。構造層１７０は、気密遮断層材料に対して良好な密着を示す黒鉛複合材料から
成るのが典型的である。なお、（非複合状態の）黒鉛は熱サイクル（たとえば、
約−４０〜＋８５℃の範囲内のサイクル）の過程においてエポキシ樹脂のごとき
接着剤に対し良好な密着を示さず、そのためにカバープレート構造物の層剥離の
生じることが判明している。黒鉛複合材料は、少なくとも１つの黒鉛繊維の層と
、黒鉛繊維に付着するようにして該層全体に含浸させた樹脂とから成るのが典型
的である。黒鉛複合材料の使用に際して見られる優れた接着強さは、複合材料全
体にわたって分布した同じ樹脂によって気密遮断層材料との間に形成される接着
層に由来するものと考えられる。
【００１８】 本発明の実施の一態様に従えば、構造層は「プレプレグ(Prepreg) 」の商品名
で知られるような黒鉛建材から形成される。この材料は、主として航空宇宙事業
のために製造されていて、アメリカ合衆国テネシー州ロックウッド所在のヘクセ
ル(Hexcel)又はフォータフィル・ファイバー・インク(Fortafil Fibers Inc.)の
ごとき供給業者から入手することができる。構造層は、直径約５ミルの黒鉛繊維
を含有するプレプレグ黒鉛から成る複数の不織シート同士を接着剤樹脂で結合し
て１枚の材料シートとすることによって得られる成層状態の複合材料から成って
いるが、この複合材料はアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェストポート所在のゼ
ネラル・コンポジッツ・インク(General Composites, Inc.)から入手することが
できる。かかる黒鉛複合材料シートの複数の層同士を熱プレス内で積層すること
によって構造層１７０が形成される。その場合、接着剤樹脂は黒鉛複合材料シー
トの全体にわたって含浸される（すなわち、材料の全域にわたり分布して複合構
造物の一体部分を成す）。それぞれのシートの黒鉛繊維軸が互いにずれる（たと
えば、隣接するシート間において約６０度だけずれる）ようにして複数の黒鉛複
合材料シートを重ね合わせることにより、準等方性の熱膨張率を持った積層品が
得られる（黒鉛繊維軸の方向の熱膨張率は該軸に垂直な方向の熱膨張率より遥か
に大きい）。
で知られるような黒鉛建材から形成される。この材料は、主として航空宇宙事業
のために製造されていて、アメリカ合衆国テネシー州ロックウッド所在のヘクセ
ル(Hexcel)又はフォータフィル・ファイバー・インク(Fortafil Fibers Inc.)の
ごとき供給業者から入手することができる。構造層は、直径約５ミルの黒鉛繊維
を含有するプレプレグ黒鉛から成る複数の不織シート同士を接着剤樹脂で結合し
て１枚の材料シートとすることによって得られる成層状態の複合材料から成って
いるが、この複合材料はアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェストポート所在のゼ
ネラル・コンポジッツ・インク(General Composites, Inc.)から入手することが
できる。かかる黒鉛複合材料シートの複数の層同士を熱プレス内で積層すること
によって構造層１７０が形成される。その場合、接着剤樹脂は黒鉛複合材料シー
トの全体にわたって含浸される（すなわち、材料の全域にわたり分布して複合構
造物の一体部分を成す）。それぞれのシートの黒鉛繊維軸が互いにずれる（たと
えば、隣接するシート間において約６０度だけずれる）ようにして複数の黒鉛複
合材料シートを重ね合わせることにより、準等方性の熱膨張率を持った積層品が
得られる（黒鉛繊維軸の方向の熱膨張率は該軸に垂直な方向の熱膨張率より遥か
に大きい）。
【００１９】 十分な数の黒鉛複合材料シート同士を積層することにより、所望の異方性を有
する構造層１７０が形成される。典型的には、構造層の厚さは約０．５〜約１ｍ
ｍの範囲内にある。たとえば、本発明の実施の一態様に従えば、構造層１７０は
６枚の黒鉛複合材料シート同士を積層して得られる（加熱時に許容し得る等方性
の構造安定性を示す）積層品から成っていて、かかる構造層の全厚は約０．８４
ｍｍである。
する構造層１７０が形成される。典型的には、構造層の厚さは約０．５〜約１ｍ
ｍの範囲内にある。たとえば、本発明の実施の一態様に従えば、構造層１７０は
６枚の黒鉛複合材料シート同士を積層して得られる（加熱時に許容し得る等方性
の構造安定性を示す）積層品から成っていて、かかる構造層の全厚は約０．８４
ｍｍである。
【００２０】 典型的には、上部及び下部気密遮断層１６０及び１８０と中間構造層１７０と
から成るカバープレート積層構造物は、黒鉛複合材料シートを積層して中間構造
層１７０を形成する操作と同時に形成される（このような操作を「同時合体(co-
consolidation)」と呼ぶ）。この場合、気密遮断層材料はプレス内において同時
に加熱される結果、黒鉛複合材料シート同士を結合する接着剤樹脂は上部及び下
部気密遮断層に対する接着層を形成することになる。
から成るカバープレート積層構造物は、黒鉛複合材料シートを積層して中間構造
層１７０を形成する操作と同時に形成される（このような操作を「同時合体(co-
consolidation)」と呼ぶ）。この場合、気密遮断層材料はプレス内において同時
に加熱される結果、黒鉛複合材料シート同士を結合する接着剤樹脂は上部及び下
部気密遮断層に対する接着層を形成することになる。
【００２１】 本発明に係わるカバープレートは相異なる寸法で製造するのに適しているため
、かかるカバープレートは小さいもの（たとえば、約０．１ｃｍ2 ）から大きい
もの（たとえば、約１００００ｃｍ2 ）にまでわたる各種寸法の撮像装置アレイ
に対して使用することができる。
、かかるカバープレートは小さいもの（たとえば、約０．１ｃｍ2 ）から大きい
もの（たとえば、約１００００ｃｍ2 ）にまでわたる各種寸法の撮像装置アレイ
に対して使用することができる。
【００２２】 本発明に従って製造されたカバープレート１５０について実施された試験によ
れば、かかるカバープレートは構造的に丈夫であって、（−４０℃と＋８５℃と
の間における）１７の熱サイクル後にも層剥離の兆候を示さないことが判明した
。更にまた、数百時間にわたって温度８５℃かつ相対湿度８５％の条件に暴露し
た後にも、エポキシ樹脂シールはカバープレートのアルミニウム製下部気密遮断
層に結合した状態に保たれる。
れば、かかるカバープレートは構造的に丈夫であって、（−４０℃と＋８５℃と
の間における）１７の熱サイクル後にも層剥離の兆候を示さないことが判明した
。更にまた、数百時間にわたって温度８５℃かつ相対湿度８５％の条件に暴露し
た後にも、エポキシ樹脂シールはカバープレートのアルミニウム製下部気密遮断
層に結合した状態に保たれる。
【００２３】 以上、特許法令に従って本発明を例示しかつ説明したが、本発明の真の精神及
び範囲から逸脱することなく開示された実施の態様に対して様々な変更や改変を
施し得ることは当業者にとって自明であろう。それ故、前記特許請求の範囲は本
発明の真の精神の範囲内に含まれるこのような変更態様の全てをも包括すること
を理解すべきである。
び範囲から逸脱することなく開示された実施の態様に対して様々な変更や改変を
施し得ることは当業者にとって自明であろう。それ故、前記特許請求の範囲は本
発明の真の精神の範囲内に含まれるこのような変更態様の全てをも包括すること
を理解すべきである。
【図１】 本発明の実施の一態様に係わる放射線撮像装置の一部分の断面図である。
１００ 放射線撮像装置 １１０ ホトセンサ・アレイ １２０ 基板 １３０ シンチレータ １４０ 反射層 １５０ 保護カバー １５１ 第１種材料パネル １５２ 第２種材料パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 JJ10 JJ37
Claims (14)
- 【請求項１】 基板上に配置されたホトセンサ・アレイと、 第１の表面及び第２の表面を有すると共に、前記第１の表面が前記ホトセンサ
・アレイに対して光学的に結合されるようにして前記ホトセンサ・アレイ上に配
置されたシンチレータと、 前記シンチレータの前記第２の表面が周囲の環境中に存在する湿気に暴露され
るのを防止するため前記シンチレータの前記第２の表面上に配置された丈夫な保
護カバーとを含み、 前記保護カバーは１対の第１種材料パネルの間に１枚の第２種材料パネルが配
置されるようにしてそれらのパネル同士を積層して成る３枚パネル積層構造を有
し、前記第１種材料パネル及び前記第２種材料パネルの各々は無機材料で構成さ
れた気密遮断層と構造層とから成る群より選ばれ、かつ前記第１種材料パネル及
び前記第２種材料パネルは互いに異なる材料から成ることを特徴とする、丈夫な
固体放射線撮像装置アセンブリ。 - 【請求項２】 前記１対の第１種材料パネル中の各パネルが気密遮断層から
成ると共に、前記第２種材料パネルが構造層から成っていて、それらのパネルは
前記積層構造中において前記気密遮断層が前記構造層の両面に結合されるように
配置されている請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記１対の第１種材料パネル中の各パネルが構造層から成る
と共に、前記第２種材料パネルが気密遮断層から成っていて、それらのパネルは
前記積層構造中において前記構造層が前記気密遮断層の両面に結合されるように
配置されている請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記構造層が接着剤を含浸させた複合材料から成る請求項１
記載の撮像装置。 - 【請求項５】 前記気密遮断層の各々が約５０〜約１００％の範囲内の有効
Ｘ線透過率を有する請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記気密遮断層が３０より小さい原子番号を持った材料から
成る請求項５記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記気密遮断層の各々がアルミニウム、チタン、ニッケル及
び銅から成る群より選ばれた材料から成る請求項６記載の撮像装置。 - 【請求項８】 前記構造層の各々が前記基板の熱膨張率の約２０〜約５００
％の範囲内の熱膨張率を示す請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項９】 前記気密遮断層の各々が約２５〜約２５０μｍの範囲内の厚
さを有する請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項１０】 前記保護カバーが約０．１〜約１００００ｃｍ2 の範囲内
の表面積を有する請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項１１】 前記構造層の各々が複合材料から成る請求項１記載の撮像
装置。 - 【請求項１２】 前記構造層の各々が複数の黒鉛繊維の周囲に樹脂を含浸さ
せた黒鉛複合材料から成っていて、前記樹脂は前記保護カバーを積層状態に結合
するための接着剤として役立つ請求項１１記載の撮像装置。 - 【請求項１３】 前記構造層の各々が約０．５〜約１ｍｍの範囲内の厚さを
有する請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項１４】 前記シンチレータがヨウ化セシウムから成る請求項１記載
の撮像装置。
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|---|---|---|---|
| US09/097,165 | 1998-06-15 | ||
| US09/097,165 US6172371B1 (en) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | Robust cover plate for radiation imager |
| PCT/US1999/008185 WO1999066352A1 (en) | 1998-06-15 | 1999-04-14 | Robust cover plate for radiation imager |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=22261663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000555117A Expired - Fee Related JP4293299B2 (ja) | 1998-06-15 | 1999-04-14 | 固体放射線撮像装置アセンブリ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4293299B2 (ja) |
| DE (1) | DE69935199T2 (ja) |
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