JP2009122059A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動や衝突および落下の衝撃に対する信頼性を向上できるＸ線検出装置11を提供する。
【解決手段】蛍光体膜および光電変換素子を有するＸ線検出パネル12と、Ｘ線検出パネル12を支持する支持基板15との間に、ゲルシート35を配置する。ゲルシート35により、Ｘ線検出パネル12と支持基板15とを力学的に分離する。Ｘ線検出パネル12の質量は小さいことから、Ｘ線検出パネル12自体に作用する力は、ゲルシート35の弾性力および減衰力により吸収させることが可能となる。筐体16や支持基板15に与えた衝撃は、急激な運動量変化として支持基板15に作用するが、Ｘ線検出パネル12に対してはゲルシート35の持つ弾性力と減衰力により運動量変化と衝撃エネルギを緩和する。ゲルシート35は支持基板15に局部的に加わった外部応力も分散し、Ｘ線検出パネル12への影響を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出装置に関する。

近年、放射線、特にＸ線を光に変換する蛍光体膜と、その光を電気信号に変換する光電変換素子とをその構成要素として含む放射線検出装置が実用化されてきている。

これは、放射線検出装置全体の小型軽量化に貢献するとともに、放射線を介した検査対象物からの画像情報を当該放射線検出装置によりデジタル電気情報に変換し、デジタル画像処理、デジタル画像保存など、デジタル情報処理の多くの利便性を享受することができるためである。

この放射線検出装置は、患者の診断や治療に使用する医療用や歯科用、非破壊検査などの工業用、構解析などの科学研究用など広い分野で使われつつある。

それぞれの分野において、デジタル情報処理による高精度な画像抽出、高速度な画像検出が可能となることにより、不要な放射線被爆量の低減や、迅速な検査、診断などの効果が期待できる。

これら放射線検出装置の蛍光体膜には、従来のＸ線イメージ管で用いられているＣｓ及びＩを主成分とするシンチレータ材の技術を転用することが多い。これは、主成分であるヨウ化セシウム（以下ＣｓＩ）が柱状結晶を成すため、他の粒子状結晶からなるシンチレータ材に比較し、光ガイド効果による感度と解像度の向上を成すことができるためである。

また、従来のＸ線イメージ管では真空管内の電子レンズ構成を必要としたため、大きく重い構成となっていたが、当該放射線検出装置では光電変換素子を有する光検出器をアモルファスシリコンなどからなる薄膜素子で構成することにより、２次元的な薄い放射線検出装置を形成することが可能となっている。

しかしながら、この放射線検出装置に内蔵する放射線検出パネルは、ガラス基板上に薄膜素子を形成した光検出器と、この光検出器上に形成されたＣｓＩなどの脆く強度の低い膜で構成されるシンチレータ材とから構成されるため、外部からの機械的応力に対する耐久性に課題があった。

このような課題に対して、例えば、第１の従来例として、放射線検出パネルを固着した支持台と筐体とを裏面側で固定することにより、放射線検出パネルと筐体との間に空間を確保し、さらに放射線検出パネル側の筐体に弾性材を配置して、外部からの圧力を筐体の変形で緩和させ、放射線検出パネルの受ける圧力を減少させる方法が考案されている。また、筐体と放射線検出パネルとの間の空間にエアーバッグ状の緩衝材を配置して、外部圧力を緩和させる方法も考案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、第２の従来例として、放射線検出パネルと筐体との間に弾性部材を介在させ、放射線検出パネルを固着した支持基板と筐体との間にも別の弾性部材を介在させ、それぞれの弾性部材の押し圧により支持基板に固着した放射線検出パネルを筐体内に保持する構造も考案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２８４９０９号公報（第３−４頁、図１−５） 特開２００２−１４１６８号公報（第４頁、図１）

しかしながら、以上に説明した従来技術によると以下のような問題が生じる。

従来技術では主に外部からの静的圧力に対する緩衝効果を目的としているため、振動衝撃などの動的力に対しては最善の効果を発揮できるものではない。

すなわち、第１の従来例では、放射線検出パネルを固着した支持台が筐体と固定されているため、筐体に掛かる振動や落下・衝突などの衝撃は支持台を通して直接的に放射線検出パネルに伝達する。この結果、動的力が掛かった場合には、放射線検出パネルに機械的損傷が生じやすくなる。

また、第２の従来例では、筐体と支持基板および放射線検出パネルとの間にそれぞれ弾性部材が介在するため、筐体に掛かる振動や落下・衝突などの衝撃が直接的に放射線検出パネルに伝達することはない。しかし、外部からの振動や落下・衝突などの衝撃は慣性力として支持基板および放射線検出パネルに力を及ぼすことになる。この慣性力が所定の弾性部材の緩和能力を超える場合には、やはり放射線検出パネルに機械的損傷が生じる。

慣性力は対象となる物体の質量に比例し、放射線検出パネルと支持基板とが固着した従来例では、放射線検出パネルと支持基板との質量の和として効いてくる。放射線検出パネルは基材として０．７ｍｍ程の薄いガラス基板を用いることが通例であり、このガラス基板を保持する支持基板は剛性の高い金属材を使用する必要があり、さらに放射線検出パネルの場合には、支持基板の裏面側に配置される回路へのＸ線遮蔽として支持基板の裏面に鉛板を貼り付ける必要がある。このため、支持基板の質量はガラス基板に比較し大幅増大せざるを得ない。従って、放射線検出パネルと支持基板との質量の和は増大し、慣性力も大きく、緩衝材として弾性部材が吸収できる能力を超えてしまうという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放射線検出装置の信頼性、特に振動や衝突および落下の衝撃に対する信頼性を向上できる放射線検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、蛍光体膜および光電変換素子を有する放射線検出パネルと、この放射線検出パネルを支持する支持基板と、前記放射線検出パネルと前記支持基板との間に配置されたゲル状材とを具備しているものである。

本発明によれば、放射線検出パネルと支持基板との間にゲル状材を配置したことより、放射線検出装置の信頼性、特に振動や衝突および落下の衝撃に対する信頼性を向上できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１には、放射線検出装置としてのＸ線検出装置11の一部の断面図を示す。このＸ線検出装置11は、放射線検出パネルとしてのＸ線検出パネル12、このＸ線検出パネル12を電気的に駆動しかつＸ線検出パネル12からの出力信号を電気的に処理する回路基板13、これらＸ線検出パネル12と回路基板13とを接続する接続基板14、これらＸ線検出パネル12および回路基板13を支持する支持基板15、および支持基板15を介してこれらを収容する筐体16を備えている。

そして、Ｘ線検出パネル12は、光検出器19のＸ線20の入射側に図示しない蛍光体膜を成膜し、さらに蛍光体膜を覆う防湿カバー21を封着した構造となっている。

光検出器19は、０．７ｍｍ厚のガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を基材とした複数の薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）とフォトダイオード素子とを形成して構成されている。この光検出器19の外周部には、光検出器19の駆動のための電気信号の入力および出力信号の出力のために外部と接続する複数の端子パッド22が形成されている。

蛍光体膜は、ＣｓＩにＴｌを添加した材料を使用し、蒸着法により５００μｍの厚さで光検出器19上に膜状に形成されている。なお、Ｘ線検出装置11用としては、ＣｓＩ膜厚は１００μｍから１０００μｍの範囲が用いられ、より適切には２００μｍから８００μｍの範囲から所望の感度と画像解像度とを評価して設定される。

防湿カバー21は、厚すぎるとＸ線が減衰して感度の低下を生じるため、なるべく薄いことが望ましい。実施に当たっては、当該カバー形状の安定性と工程作業に耐える強度、対するＸ線減衰とのバランスより、５０μｍから５００μｍの範囲から選択され、例えば２００μｍのＡｌ合金にて形成されている。

このように、Ｘ線検出パネル12は、薄い部材を積層した構成となっており、その結果、Ｘ線検出パネル12は軽く低強度であり、保持機構として支持基板15に保持される必要がある。

また、回路基板13は、光検出器19を電気的に駆動しかつ光検出器19からの出力信号を電気的に処理するものであり、外周部には接続基板14が電気接続されるコネクタ25が配設されている。

また、接続基板14は、配線のみを形成したフレキシブル回路基板28と、集積回路半導体素子29などを搭載したＩＣ搭載基板30とを備え、これらフレキシブル回路基板28の一端側とＩＣ搭載基板30の一端側とを接続して構成されている。

フレキシブル回路基板28は、例えばポリイミド製フィルム上にＣｕフィルムから成る配線パターンを形成した屈曲性に優れた柔軟性を有する回路基板である。フレキシブル回路基板28の他端側である先端側には、配線パターンが露出するとともにその露出部分には電気接続の安定性を確保するために金メッキが施された接続部31が形成されている。このフレキシブル回路基板28の接続部31が光検出器19の端子パッド22に接続されている。このフレキシブル回路基板28の接続部31と端子パッド22との接続には、非等方性導電フィルム（以下ＡＣＦと記す）による熱圧着法が用いられる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続が確保される。

ＩＣ搭載基板30は、例えばガラスエポキシ材に多層のＣｕフィルムを積層して構成された剛性を有する多層配線基板であり、一面に集積回路半導体素子29などが搭載されるとともにフレキシブル回路基板28の一端側が接続され、他面に回路基板13のコネクタ25と電気接続されるコネクタ32が配設されている。また、集積回路半導体素子29としては、光検出器19を電気的に駆動する光検出器駆動用集積回路半導体素子、光検出器19からの出力信号を処理する信号検出用集積回路半導体素子が用いられている。

また、支持基板15は、例えばＡｌ合金からなり、Ｘ線検出パネル12を保持するために十分な強度と平坦面を有するとともに、回路基板13および筐体16を支持する機能も有する。

支持基板15の一面には、Ｘ線検出パネル12の光検出器19がゲル状材としてシート形状のゲルシート35を介して固定されている。このゲルシート35は、ウレタン系、シリコーン系などが用いられ、シート厚は３ｍｍ程度としている。また、ゲルシート35には、粘着性を有するタイプと粘着性の無いタイプとがある。粘着性を有するゲルシート35では、その粘着力によりＸ線検出パネル12を支持基板15に固定できる。この場合、ゲルシート35の面全体でＸ線検出パネル12を粘着固定するため、Ｘ線検出パネル12を安定して保持する効果もある。一方、非粘着の無いタイプのゲルシート35を採用する場合には、Ｘ線検出パネル12を機械的に支持基板15の方向へ押え付ける固定部品を用いる。例えば、固定部品としてばね材などの弾性体を介してＸ線検出パネル12を固定する方法がある。この場合には、更に、固定部品とＸ線検出パネル12との間にもゲル状材を配置し、Ｘ線検出パネル12を上下のゲル状材を介して挟持する方法とすれば、対振動および衝撃耐久性を向上できる。

支持基板15の他面には、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート37と放熱絶縁シート38とを介して回路基板13がねじなどで固定されている。

支持基板15の外周部近傍にはＸ線検出パネル12の光検出器19と回路基板13とを接続する接続基板14のフレキシブル回路基板28を通すための開口部40が形成され、支持基板15の角部には取付孔41が形成されている。

また、筐体16は、カバー部44とカバー部45とを有し、これらカバー部44とカバー部45との周縁部間で支持基板15の周縁部を挟持し、これらカバー部44とカバー部45との周縁部間および支持基板15の各取付孔41を通じてねじやボルト・ナットなどの取付具42によって結着している。

上述のように、Ｘ線検出パネル12は、薄い部材を積層した構成となっており、質量も支持基板15に比べて軽くなっている。

一方、支持基板15は、その機能上必要とされる強度から、厚い金属板を基材とすることが多く、更に、鉛プレート37なども合せるため、その質量はＸ線検出パネル12より大幅に大きくなる。

そして、これらＸ線検出パネル12と支持基板15との間にゲルシート35を配置することにより、Ｘ線検出パネル12と支持基板15とを力学的に分離するとことができる。

図２はＸ線検出パネル12、支持基板15、筐体16の力学的な接続関係を模式的に表した模式図である。

Ｘ線検出パネル12の質量ｍは、支持基板15の質量Ｍより十分に小さい。Ｘ線検出パネル12と支持基板15との間に配置したゲルシート35は模式的に弾性係数Ｋと減衰抵抗λで表した。なお、本来、ゲルシート35は塑性変形の要素も持つが、この模式図では省いた。

この模式図を用いて、本実施の形態の効果作用を説明する。

振動などの外部力は加速度ａとしてＸ線検出パネル12に作用するが、その力はよく知られたｆ＝ｍ×ａである。Ｘ線検出パネル12の質量ｍが小さいことから、Ｘ線検出パネル12自体に作用する力は、ゲルシート35の弾性力および減衰力により吸収させることが可能となる。

また、筐体16および支持基板15に与えられた衝撃は、いわゆる撃力として急激な運動量変化として支持基板15などに作用するが、Ｘ線検出パネル12に関してはゲルシート35の持つ弾性力と減衰力により運動量変化と衝撃エネルギが緩和される。

さらに、ゲルシート35は支持基板15などに局部的に加わった外部応力も分散し、Ｘ線検出パネル12への影響を低減する効果もある。

以上の説明したように、Ｘ線検出パネル12と支持基板15との間にゲルシート35を配置することにより、Ｘ線検出装置11の信頼性、特に振動や衝突および落下の衝撃に対する信頼性を向上できる。

本発明の一実施の形態を示す放射線検出装置の一部の断面図である。 同上放射線検出装置の放射線検出パネル、支持基板、筐体の力学的な接続関係を模式的に表した模式図である。

符号の説明

11 放射線検出装置としてのＸ線検出装置
12 放射線検出パネルとしてのＸ線検出パネル
15 支持基板
35 ゲル状材としてのゲルシート

Claims (3)

1. 蛍光体膜および光電変換素子を有する放射線検出パネルと、
   この放射線検出パネルを支持する支持基板と、
   前記放射線検出パネルと前記支持基板との間に配置されたゲル状材と
   を具備していることを特徴とする放射線検出装置。
2. ゲル状材は、シート形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
3. ゲル状材は、粘着性を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出装置。

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