JP2002524841A - 寿命が延長された固体放射線検出器 - Google Patents
寿命が延長された固体放射線検出器Info
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Abstract
Description
有する種類の固体放射線検出器に関するものである。変換器は、受取った放射線
を変換してセンサが利用できるようにする。この種の検出器の利用分野として特
に放射線医学がある。
この用途における放射線変換器は、X線によって励起された場合、より長い波長
の範囲、即ち可視領域又はその近辺の波長を放出する特性を有する物質からなる
シンチレータスクリーンである。
けた光エネルギーを光電変換することで適切な電子回路によって利用可能な電気
信号とする。
変換するか、近可視線を可視線に変換する。
することができる。他に、赤外線を可視線に変換する変換器もある。
子は少なくとも1つの光ダイオード、1つの光トランジスタ又は1つの光抵抗器
を有する。この感光素子はアドレッシングのために列導体と行導体の間に実装さ
れる。導体と感光素子は好ましくはガラス製の絶縁基板上に形成される。
護するために設けてある不活性化層で被覆される。この層は、通常では窒化シリ
コン又は酸化シリコンからなるものである。
の分野に関連する。計画された用途によって、例えばテルビウムドープ酸硫化ガ
ドリニウム(Gd2O2S:Tb)又はタリウムドープ沃化セシウム(CsI:T
l)等の様々な構成のシンチレーション性物質が使用できる。
荷結合素子(CCD)等の感光センサを作成するために使用されることが多い。
このようなCCD型感光センサは特に歯科結像や乳房撮影に使用される。
0cm×50cm)を作成することができるが、一般的には薄膜形成方法等によ
り光ダイオード又は光トランジスタを作成するために使用される。従来の放射線
医学のあらゆる分野においても様々な大きさの検出マトリックスが利用可能であ
る。
放射線検出器は、例えば次の文献等から周知である:J. Chabbal et al., "Amor
phous Silicon X-Ray Image Sensor", SPIE 2708, pp. 499-510, 1996、L. E. A
ntonuk et al., "Development of a High Resolution, Active Matrix, Flat Pa
nel Imager with Enhanced Fill Factor", SPIE 3032, pp. 2-13, 1997及び米国
特許第5276329号。
リーン及び非結晶性シリコンからなる光ダイオードのマトリックスを用いた放射
線検出器と、その動作に関する記載がある。
器と感光センサを別個に形成し、透明接着剤の層で結合する方法が採用されてい
る。特に、変換器が例えばGd2O2S:Tbからなる増強スクリーン型のもので
ある場合に多い。但し、この構造は例えば感光センサが耐えられない熱及び化学
処理を行うために別々に作成する必要があるタリウムドープ沃化セシウムCsI
:Tl製のシンチレータ等、蒸発により得られる種類のシンチレータスクリーン
にも適用することができる。
よって選択される。放射線検出器は振動や衝撃等の機械的ストレスに耐える必要
があるため、接着剤も機械的ストレスに耐性を有する必要がある。変換器が発生
する光に対して透明である必要もある。
ための入射ウィンドウを形成する支持体上に形成されることが多い。このアルミ
ニウム合金は、取り扱いに充分耐えられるほどの厚さであっても検出すべき入射
放射線の吸収率が低い特徴を有するものである。一般の放射線医学において、箔
の大きさは50cm×50cmである。厚さ100ミクロンの支持体の場合、米
国のRQA5規格による標準のスペクトルに対する吸収率が約1%であれば良い
。
シウムの場合、この温度は約300℃である。更に、防湿性であり、価格も低廉
である必要がある。
場合に感光素子間に容量結合が発生する。これにより、感光素子間でスミアリン
グ現象が生じる。非常に明るい照射を受けた感光素子による信号は照射を受けな
かったか非常に弱かった近隣の感光素子に伝達される。その結果、長距離ではコ
ントラストが低くなる。よって、接地するか又は適切な電圧を供給するか等して
導電支持体の電位を一定に保持する必要がある。
劣化期間と一致することが好ましい。放射線検出器は、装置の価格の大部分を占
めるので、交換する必要がないのが好ましい。
の導体及び/又は感光素子が腐食していることを確認した。
に分解し、感光センサに対する腐食性を有する化学種が発生するせいであるとの
結論に至った。これらの種は特にセンサの導体と支持体間の電界の影響で、不活
性化層の存在にも係らず、感光素子や導体に向かって移動する。
腐食性を有する少なくとも1つの化学種には不透過性であり、変換器における少
なくとも1つの化学反応中に放出され得る物質からなるバリアを、変換器と感光
センサの間に配置することを提案する。
い放射線を感光センサが感受性を有する放射線に変換するための変換器との組合
わせによるものであって、感光センサが、導体に接続された1つ又は複数の感光
素子及び感光素子と導体を覆い、保護するための不活性化層(8)を有し、更に
不活性化層と変換器との間に、少なくとも1つの化学反応の際に変換器によって
放出され得る、センサに対する腐食性を有する少なくとも1つの化学種に対して
不透過性であるバリアを含むことを特徴とする固体感光検出器である。
性が高い。
して劣化や移動等を促進しないように、疎水性のものを選択する。
着させる。
活性の保護層を有することが可能である。
の樹脂基体からなるものであっても良い。
マであっても良い。
ゲン化誘導体からなるものであっても良い。
ても良い。
ル薄膜からなるものであっても良い。
ましい。
を有する。この例において、センサ1と変換器2は光結合も発生させる接着剤3
によって互いに接着される。
る。このような感光素子5は通常は光ダイオード、光トランジスタ又は光抵抗器
からなり、第一に列導体6に、第二に行導体7に接続される。図1において、行
導体7と感光素子5の間の接続は、断面の平面上には現れない個所にあるため、
示されていない。
の不活性化層8によって被覆される。非結晶性シリコンからなる感光素子は、洩
れ電流を増加させる水分には非常に敏感である。
受けるための設計であるとする。
チレータスクリーンである。導電支持体9上に形成されたものとする。
の存在下で劣化することを確認した。
接着剤の場合は重合処理によって、使用される接着剤が微量に含んでいることが
多い。
水分解であり、腐食性が高い硫化水素が放出される。例えば、酸硫化ランタンに
よる反応は以下の通りである。 La2O2S+H2O→La2O3+H2S
シウムCs+OH-及び遊離要素I2’が発生し、これは沃素イオンと結合し、I3 - 複合体を形成する。即ち、次の反応が起きる。 2CsI+1/2O2+H2O→2Cs+OH-+I2 I2+I-+1/2O2+H2O→I3 -+2OH-
4間の段に、亀裂等の欠陥があることが非常に多いことを確認した。上記のよう
にして放出された化学種はこれらの欠陥において不活性化層8を腐食し、感光素
子5及び導体6、7まで到達し、破壊する。
体7の電位VL以下及び/又は列導体6の電位VC以下の固定電位VSとなると、
腐食の進行が速くなる。
。シンチレータスクリーンの分解により放出されるOH-、I-、I3 -等のマイナ
スイオンは直ぐに感光センサ1に移動する。不活性化層8を攻撃し、感光素子5
及び導体6、7を溶解する。
ともある。
るが、同様に腐食が起きる。
換器2内で起こり得る少なくとも1つの化学反応の際に放出される少なくとも1
つの化学種に対して不透過性を有するバリア10が設けられている。このバリア
10は、センサ1の不活性化層8と変換器2の間に位置する。反応は、酸化及び
/又は加水分解及び/又は電解反応である。
は符号3により示す。バリア10はセンサ1の不活性化層8と接着剤層3の間に
位置する。
間に位置する構造も可能である。
、変換器2から放射される光に対して高い透明度を有することが好ましい。屈折
率は、不活性化層8とできるだけ近いものとし、例えば窒化シリコンの場合は1
.8である。感光センサ1上に直接形成される場合、バリア10はセンサに対し
て不活性であることを条件に選択される。ここで述べる例において、非結晶性シ
リコン製のセンサであれば、バリア10は特に疎水性となる。
光センサが非結晶性シリコンからなるものであれば、バリア10は溶媒を放出し
ないものとすることが好ましい。帯電することも防止する必要がある。
面に密着している必要があり、突起等も含めて全て覆う必要がある。ここで、不
活性化層8上に形成され、感光素子5、列導体6及び行導体7による段の側面も
覆わなくてはならない。
単位面積辺り106Ωと高く設定される。
の端部に接触する端子(図示せず)が設けられている。バリア10は端子の作成
に対応できる物質からなることが好ましい。例えば、マスクを用いて形成でき、
エッチング可能であることが必要である。
テン(BCB)系の樹脂等がある。これらの樹脂は、メッキ、シルクスクリーン
印刷、ロール塗装又はスプレー塗装により形成することができる。
使用することが可能である。これは薄い層に形成される。ゲル状のものは、細網
化が低く、隙間が多いため、化学種が移動し易いので適用することができない。
ン等そのハロゲン誘導体がある。この物質は気相で積層することができ、突起等
の被覆に関しては特に好ましい結果が得られる。
浸漬コーティングし、乾燥炉により乾燥することで付着させることができる。こ
うして得られた層は、気孔率が非常に低い。
らはスプレーし、焼鈍することで付着させることができる。
うな物質は特に不透過性が高いが、気泡を防ぐ必要があるので結合は難しい。光
特性についても適しない場合が多い。
用である。
性が得られるので好ましい。複数の層を積層すると、層101、102の欠陥が
一致する可能性が非常に低い。
の下地100が十分に平坦であれば、特に化学的に不活性な物質からなる保護層
11とすることが可能である。図4におけるバリア10の下地100は層101
、102に相当する。
化マグネシウムMgF2であっても良い。これの積層は、光処理における周知の
方法によって真空下で行うことができる。
着する基板が比較的平坦でなくてはならない。基板にオーバーハングを有する突
起等が存在すれば、オーバーハング部の直下に位置する領域は被覆されない。平
坦な面であれば、被覆はほぼ完璧である。
ロブテン系の樹脂によるものであれば、平坦性は非常に良い。
3の間に位置する。積み重ねられた2つの層101、102と表面保護層11を
有する。接着剤3はセンサ1の不活性化層8とバリア10との間に位置する。よ
って、バリア10の表面上に配置された保護層11は接着剤3側にある。
接触するバリア10上に直接蒸着によって形成される。バリア10が、変換器2
側に位置する保護層11を有する構成を示す。この構成では、バリア10は、例
えば沃化セシウムの場合は約300℃である変換器2の蒸着温度に耐えなくては
ならない。この構成では、センサ1に対して不活性となる。
した断面図である。
射線検出器を示した断面図である。
。
よる放射線検出器を示した断面図である。
放射線検出器の断面図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 固体感光センサ(1)と、検出したい放射線を感光センサ(
1)が感受性を有する放射線に変換するための変換器(2)との組合わせによる
ものであって、感光センサ(1)が、導体(6、7)に接続された1つ又は複数
の感光素子(5)及び感光素子(5)と導体(6,7)を覆い、保護するための
不活性化層(8)を有し、更に不活性化層(8)と変換器(2)との間に、化学
反応の際に変換器(2)によって放出され得る、センサ(1)に対する腐食性を
有する少なくとも1つの化学種に対して不透過性であるバリア(10)を少なく
とも1つ含むことを特徴とする固体感光検出器。 - 【請求項2】 化学反応が、酸化反応及び/又は加水分解反応及び/又は電
解反応であることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出器。 - 【請求項3】 変換器(2)が、接着剤によってセンサ(1)に結合され、
バリア(10)が、接着剤(3)に対して変換器(2)側又はセンサ(1)側に
位置することを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出器。 - 【請求項4】 変換器(2)が、蒸着によってバリア(10)上に形成され
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出器。 - 【請求項5】 バリア(10)が、センサ(1)に直接接触している場合、
センサ(1)に対して不活性であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに
記載の放射線検出器。 - 【請求項6】 バリア(10)の屈折率が、不活性化層(8)の屈折率とで
きるだけ近く設定されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の
放射線検出器。 - 【請求項7】 バリア(10)が疎水性であることを特徴とする請求項1乃
至6の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項8】 バリア(10)が形成された表面に密着していることを特徴
とする請求項1乃至7の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項9】 バリア(10)が、基板(100)が十分に平坦である場合
、表面に化学的に不活性な保護層(11)を有することを特徴とする請求項1乃
至8の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項10】 保護層(11)が、フッ化マグネシウム等のフッ素系のも
のであることを特徴とする請求項9に記載の放射線検出器。 - 【請求項11】 バリア(10)の電気抵抗が大きく、単位面積当り約10 6 Ωを遥かに超えることを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の放射線
検出器。 - 【請求項12】 バリア(10)が複数の層(101、102、11)の重
ね合わせからなることを特徴とする請求項1乃至11に記載の放射線検出器。 - 【請求項13】 バリア(10)がアクリル樹脂又はベンゾシクロブテン系
の樹脂からなることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の放射線検出
器。 - 【請求項14】 バリア(10)が重合処理後に含まれた溶媒の量が可能な
限り低い二成分シリコーンエラストマからなることを特徴とする請求項1乃至1
2の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項15】 バリア(10)がポリパラキシレン又はポリテトラフルオ
ロパラキシレン等のそのハロゲン化誘導体からなることを特徴とする請求項1乃
至12の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項16】 バリア(10)が熱帯用のワニスからなることを特徴とす
る請求項1乃至12の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項17】 バリア(10)が少なくとも1つのシリカ等の鉱化合物の
ゾル−ゲルからなることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の放射線
検出器。 - 【請求項18】 バリア(10)が可溶性の珪酸系の溶液からなることを特
徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の放射線検出器。 - 【請求項19】 バリア(10)が少なくとも1つの接着されたポリエステ
ル薄膜からなることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の放射線検出
器。 - 【請求項20】 バリア(10)が蒸着されたダイヤモンド状の炭素からな
ることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の放射線検出器。
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