JP2012013483A - Radioactive ray detector using gas amplification and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a radiation detector using gas amplification by a pixel-type electrode and a method for manufacturing the same.
ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面にストリップ状陰極電極が形成されるとともに、裏面に陽極ストリップが形成され、ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成されるとともに、開口部の中心には裏面の前記陽極ストリップと接続されている円柱状陽極電極、すなわちピクセル電極が形成されたような構成を採っている。 Conventionally, a pixel type radiation detector has been used as a radiation detector utilizing gas amplification. In this radiation detector, for example, a strip-like cathode electrode is formed on the surface of a double-sided printed circuit board, an anode strip is formed on the back surface, and openings are formed at regular intervals in the strip-like cathode electrode. A cylindrical anode electrode connected to the anode strip on the back surface, that is, a pixel electrode is formed at the center of the part.
なお、放射線検出器は、例えばArとエタンとの混合ガス中に配置される。また、ピクセル電極とストリップ状陰極電極との間には例えば600Vの電圧が印加されている。 The radiation detector is disposed, for example, in a mixed gas of Ar and ethane. A voltage of, for example, 600 V is applied between the pixel electrode and the strip-like cathode electrode.
上記放射線検出器においては、所定の放射線が前記検出器内に入射すると、前記ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ストリップ状陰極電極と上記ピクセル電極との間に印加された高電圧、及び上記ピクセル電極の点電極としての形態(形状異方性)に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲の前記ストリップ状陰極電極に向けてドリフトする。 In the radiation detector, when predetermined radiation is incident on the detector, the gas is ionized to generate electrons, and the electrons are applied between the strip-like cathode electrode and the pixel electrode. Electron avalanche amplification is caused by a high voltage and a strong electric field generated due to the shape (shape anisotropy) of the pixel electrode as a point electrode. On the other hand, positive ions generated by electron avalanche amplification drift toward the surrounding strip-like cathode electrode.
この結果、ストリップ状陰極電極及びピクセル電極に、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。そして、この電荷が生成されたストリップ状陰極電極及びピクセル電極の位置を検出することによって、放射線の、検出器における入射位置を特定することができ、放射線の検出が可能となる(特許文献1)。 As a result, the strip-like cathode electrode and the pixel electrode are charged with holes and electrons, respectively. Then, by detecting the positions of the strip-like cathode electrode and the pixel electrode where the charges are generated, the incident position of the radiation on the detector can be specified, and the radiation can be detected (Patent Document 1). .
上述した放射線検出器では、ピクセル電極に印加する電圧を高くすると、生成される電場の強度も増大し、上述した電子雪崩増幅が顕著になるので、ストリップ状陰極電極及びピクセル電極にチャージされる電荷量が増大して、放射線の検出感度が向上する。一方、ピクセル電極に印加する電圧を高くすると、特に、ピクセル電極とストリップ状陰極電極の、前記開口部に露出した端部との間に連続した放電が生じてしまい、これら電極を破損してしまうという問題が生じる場合がある。 In the above-described radiation detector, when the voltage applied to the pixel electrode is increased, the intensity of the generated electric field also increases and the above-described electron avalanche amplification becomes significant. Therefore, the charges charged in the strip-like cathode electrode and the pixel electrode are increased. The amount is increased and the detection sensitivity of radiation is improved. On the other hand, when the voltage applied to the pixel electrode is increased, in particular, a continuous discharge occurs between the pixel electrode and the end of the strip-like cathode electrode exposed at the opening, and the electrodes are damaged. May arise.
また、ピクセル電極とストリップ状陰極電極との間に連続した放電が生じると、ピクセル電極とストリップ状陰極電極とはほぼ等電位となってしまうため、上述した電子雪崩増幅が生じず、この電子雪崩増幅に起因した放射線の検出を実質的に生ぜしめることが不可能となり、放射線検出器として機能させることができないという問題が生じていた。 In addition, when a continuous discharge is generated between the pixel electrode and the strip-like cathode electrode, the pixel electrode and the strip-like cathode electrode are almost equipotential, so that the above-mentioned electron avalanche amplification does not occur, and this electron avalanche does not occur. There has been a problem that it becomes impossible to substantially detect radiation due to amplification, and it cannot function as a radiation detector.
以上のように、放射線検出器の検出感度を向上させる目的でピクセル電極に印加する電圧を高くしても、結果的に連続した放電等が生じてしまい、放射線検出器の検出感度を増大させるどころか、放射線検出器を機能させることができなくなってしまうという問題が生じてしまう場合がある。 As described above, even if the voltage applied to the pixel electrode is increased for the purpose of improving the detection sensitivity of the radiation detector, as a result, continuous discharge or the like occurs, and the detection sensitivity of the radiation detector is increased. There may be a problem that the radiation detector cannot function.
一方、ピクセル電極に印加する電圧を小さくすると、上述した連続した放電は減少するが、上述した電子雪崩増幅の度合いも小さくなり、放射線の検出感度が低下してしまう。 On the other hand, when the voltage applied to the pixel electrode is reduced, the above-described continuous discharge is reduced, but the degree of the above-mentioned electronic avalanche amplification is also reduced, and the radiation detection sensitivity is lowered.
かかる観点より、ピクセル電極に印加する電圧の大きさを調整する代わりに、ピクセル電極を狭小化して、生成する電場の強度を向上させることが試みられている。しかしながら、ピクセル電極はプリント基板内に形成した貫通孔内にビアフィルメッキによって形成するため、ピクセル電極を狭小化するためには、前記貫通孔も狭小化する必要がある。 From such a point of view, instead of adjusting the magnitude of the voltage applied to the pixel electrode, attempts have been made to narrow the pixel electrode and improve the strength of the generated electric field. However, since the pixel electrode is formed by via fill plating in the through hole formed in the printed circuit board, it is necessary to narrow the through hole in order to narrow the pixel electrode.
一方、貫通孔を狭小化すると、貫通孔内に均一にビアフィルメッキを行うことができず、均一なピクセル電極を形成できずに、ピクセル電極において異常放電や絶縁破壊などの問題が生じる。したがって、ピクセル電極の狭小化は、その製造方法に依存して自ずと制限されてしまう。 On the other hand, when the through hole is narrowed, the via fill plating cannot be performed uniformly in the through hole, and the uniform pixel electrode cannot be formed, and problems such as abnormal discharge and dielectric breakdown occur in the pixel electrode. Therefore, the narrowing of the pixel electrode is naturally limited depending on the manufacturing method.
この結果、現状では、ピクセル電極に対する印加電圧を十分に向上できないばかりか、ピクセル電極の狭小化も十分に行うことができず、上記ピクセル型の放射線検出器の検出感度を十分に向上させることができないという問題があった。 As a result, at present, the applied voltage to the pixel electrode cannot be sufficiently improved, and the pixel electrode cannot be sufficiently narrowed, and the detection sensitivity of the pixel-type radiation detector can be sufficiently improved. There was a problem that I could not.
本発明は、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器、及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel pixel-type radiation detector having sufficiently high detection sensitivity and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成すべく、本発明は、
絶縁部材の第1の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第1の電極パターンと、
前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に形成されるとともに、前記絶縁部材を貫通し、前記第1の電極パターンの前記開口部の略中心部に先端が露出し、前記絶縁部材に端部が埋設されてなる凸状部を有する第2の電極パターンとを具え、
前記第1の電極パターンと前記第2の電極パターンとは所定の電位差を有するように設定されたことを特徴とする、放射線検出器に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A first electrode pattern formed on the first surface of the insulating member and having a plurality of circular openings;
It is formed on a second surface opposite to the first surface of the insulating member, penetrates the insulating member, and a tip is exposed at a substantially central portion of the opening of the first electrode pattern. A second electrode pattern having a projecting portion in which an end portion is embedded in the insulating member,
The present invention relates to a radiation detector, wherein the first electrode pattern and the second electrode pattern are set to have a predetermined potential difference.
また、本発明は、
絶縁部材の第1の面上に第1の電極層を形成するとともに、前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に第2の電極層を形成する第1の工程と、
前記第1の電極層に対してレジスト塗布、露光、現像、及びエッチング処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する第2の工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して、前記絶縁部材にエネルギー線照射、又は前記絶縁部材を感光性絶縁部材とし、レジスト塗布、露光、及び現像を施すことによって、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する第3の工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する第4の工程と、
前記第1の電極層の上方において、前記金属メッキ層を除く領域にマスクを配置して、前記第1の電極層及び前記金属メッキ層に対してエッチング処理を行うことにより、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成するとともに、前記金属メッキ層からなり、前記第1の電極パターンの前記開口部の略中心部に先端が露出し、前記絶縁部材に端部が埋設されてなる凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する第5の工程と、
を具えることを特徴とする、放射線検出器の製造方法に関する。
The present invention also provides:
A first step of forming a first electrode layer on the first surface of the insulating member and forming a second electrode layer on a second surface opposite to the first surface of the insulating member. When,
A second step of applying a resist coating, exposure, development, and etching to the first electrode layer to form a plurality of processing openings in the first electrode layer;
Through the plurality of processing openings of the first electrode layer, the insulating member is irradiated with energy rays, or the insulating member is a photosensitive insulating member, and resist coating, exposure, and development are performed. A third step of forming a through hole in the thickness direction of the insulating member;
A fourth step of performing via fill plating in the through hole and forming a metal plating layer so as to bury the through hole;
A mask is disposed in a region excluding the metal plating layer above the first electrode layer, and etching is performed on the first electrode layer and the metal plating layer, thereby the first electrode. Forming a circular opening centered on the metal plating layer in the layer to form a first electrode pattern, comprising the metal plating layer, and substantially the center of the opening of the first electrode pattern A fifth step of forming a second electrode pattern having a tip exposed at the portion and a convex portion having the end embedded in the insulating member and the second electrode layer;
It is related with the manufacturing method of a radiation detector characterized by comprising.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のピクセル型放射線検出器においては、第2の電極パターンにおける凸状部から構成されるピクセル電極と、第1の電極パターンから構成されるストリップ状陰極電極との間に、例えば400V〜700Vの電圧を印加すると、第1の電極パターンの開口部に露出したピクセル電極の矩形状の端部に電界が集中し、その結果、ピクセル電極とストリップ状陰極電極との間に連続した放電が生じることを見出した。 The inventors of the present invention have intensively studied to achieve the above object. As a result, in the conventional pixel-type radiation detector, for example, 400 V is provided between the pixel electrode constituted by the convex portion in the second electrode pattern and the strip-like cathode electrode constituted by the first electrode pattern. When a voltage of ˜700 V is applied, the electric field concentrates on the rectangular end of the pixel electrode exposed at the opening of the first electrode pattern, resulting in a continuous discharge between the pixel electrode and the strip-like cathode electrode. Has been found to occur.
したがって、本発明では、上述のようなピクセル電極を構成する第2の電極パターンにおける凸状部の端部を、第1の電極パターン及び第2の電極パターン間に存在し、その内部を凸状部が貫通する絶縁部材に埋設させるようにしている。したがって、第2の電極パターンの凸状部、すなわちピクセル電極の端部が、第1の電極パターンの開口部内に露出しなくなるので、ピクセル電極の端部に電界が集中するのを抑制することができ、その結果、ピクセル電極とストリップ状陰極電極との間の連続した放電を抑制できることを見出した。 Therefore, in this invention, the edge part of the convex part in the 2nd electrode pattern which comprises the above pixel electrodes exists between the 1st electrode pattern and the 2nd electrode pattern, and the inside is convex. It is made to embed in the insulating member which a part penetrates. Accordingly, the convex portion of the second electrode pattern, that is, the end portion of the pixel electrode is not exposed in the opening portion of the first electrode pattern, so that it is possible to suppress the concentration of the electric field at the end portion of the pixel electrode. As a result, it has been found that continuous discharge between the pixel electrode and the strip-like cathode electrode can be suppressed.
このため、第1の電極パターンと第2の電極パターンの凸状部との間、すなわちストリップ状陰極電極とピクセル電極との間に高電圧を印加した場合においても、それらの間に連続した放電が生じるのを抑制することができるので、放射線検出器の検出感度を向上させることができる。 For this reason, even when a high voltage is applied between the convex portions of the first electrode pattern and the second electrode pattern, that is, between the strip-like cathode electrode and the pixel electrode, a continuous discharge therebetween. Therefore, the detection sensitivity of the radiation detector can be improved.
なお、本発明における、“第2の電極パターンの凸状部の端部を絶縁部材に埋設させる”とは、基本的には、凸状部の端部位置が、絶縁部材の第1の面の平面レベルと同一であることを意味するが、凸状部の端部位置が、絶縁部材の第1の面の平面レベルから最大で35μmの範囲で下方に位置する場合をも包含するものである。いずれの場合においても、上述した本発明の作用効果を同様に奏することができる。なお、後者の方が、加工上の自由度が高くなるので、製造工程をより簡易化できるという利点がある。 In the present invention, “the end of the convex portion of the second electrode pattern is embedded in the insulating member” basically means that the end portion of the convex portion is located on the first surface of the insulating member. This means that the position of the end of the convex portion is located below the plane level of the first surface of the insulating member within a maximum range of 35 μm. is there. In either case, the above-described effects of the present invention can be similarly achieved. Note that the latter has an advantage that the manufacturing process can be simplified because the degree of freedom in processing becomes higher.
また、このような要件を満足する第2の電極パターンの凸状部は、上記製造方法で規定されているように、第5の工程におけるエッチング処理によって形成することができる。すなわち、従来、第1の電極層に対して円形状の開口部を形成して第1の電極パターン(ストリップ状陰極電極)を形成する際には、後に上記凸状部を構成することになる金属メッキ層をエッチングしないように、金属メッキ層上を覆うようなマスクを形成して配置し、エッチング処理を実施していた。 Moreover, the convex part of the 2nd electrode pattern which satisfies such requirements can be formed by the etching process in a 5th process so that it may prescribe | regulate with the said manufacturing method. That is, conventionally, when the first electrode pattern (strip-shaped cathode electrode) is formed by forming a circular opening in the first electrode layer, the convex portion is formed later. In order not to etch the metal plating layer, a mask covering the metal plating layer is formed and disposed, and the etching process is performed.
しかしながら、本発明では、敢えて金属メッキ層をマスクで覆うことなく露出させ、上記エッチング処理を行うようにしている。したがって、当該エッチング処理によって、第1の電極層が部分的にエッチング除去されて円形状の開口部が形成されると同時に、金属メッキ層の上部もエッチング除去されることになり、結果として、第2の電極パターンにおける凸状部の、特に端部が絶縁部材に埋設され、上記放射線検出器を製造することができるものである。 However, in the present invention, the etching process is performed by exposing the metal plating layer without covering it with a mask. Therefore, by the etching process, the first electrode layer is partially etched away to form a circular opening, and at the same time, the upper portion of the metal plating layer is also etched away. In particular, the end of the convex portion of the electrode pattern 2 is embedded in an insulating member, and the radiation detector can be manufactured.
第5の工程で使用するエッチング処理は、ウエットエッチング処理であることが好ましい。この場合、金属材料と絶縁材料とのエッチングに際して選択制を付与することができ、上述のように、第1の電極層及び金属メッキ層のみをエッチングして、下方に位置する絶縁部材はエッチングしないようなエッチング制御を簡易に行うことができる。 The etching process used in the fifth step is preferably a wet etching process. In this case, it is possible to give a selection system when etching the metal material and the insulating material. As described above, only the first electrode layer and the metal plating layer are etched, and the insulating member located below is not etched. Such etching control can be easily performed.
なお、一般に、第1の電極層と金属メッキ層とのエッチング速度は異なるので、この差を利用して、例えば 第2の電極パターンにおける凸状部の先端は、凸状の連続した曲面状に形成することができ、絶縁部材の前記第1の面と平行な平面状に形成することができる。いずれの場合においても、その端部が絶縁部材に埋設されている限りにおいて、上述した本発明の作用効果を奏することができる。 In general, since the etching rate of the first electrode layer and the metal plating layer is different, using this difference, for example, the tip of the convex portion in the second electrode pattern has a convex continuous curved surface shape. The insulating member can be formed in a planar shape parallel to the first surface of the insulating member. In either case, as long as the end portion is embedded in the insulating member, the above-described effects of the present invention can be achieved.
一般には、第1の電極層のエッチング速度に対して金属メッキ層のエッチング速度が小さくなるので、例えばエッチング時間を第1の電極層に対して開口部を形成するような時間に合わせると、凸状部の先端は凸状の連続した曲面となる。また、エッチング時間を第2の電極パターンにおける凸状部の先端が平坦となるような時間に合わせると、第1の電極層に形成される開口部の大きさが設計値より大きくなってしまう場合がある。 In general, the etching rate of the metal plating layer is smaller than the etching rate of the first electrode layer. For example, if the etching time is adjusted to a time for forming an opening with respect to the first electrode layer, the convexity The tip of the shaped part becomes a convex continuous curved surface. In addition, when the etching time is adjusted to such a time that the tip of the convex portion in the second electrode pattern becomes flat, the size of the opening formed in the first electrode layer becomes larger than the design value. There is.
この場合は、形成すべき第1の電極層の開口部に相当するマスクの開口部を小さくすることによって、マスク開口部の端に位置する部分のエッチング速度を低減させ、第1の電極層に形成される開口部の大きさを設計値通りに設定することができる。 In this case, by reducing the mask opening corresponding to the opening of the first electrode layer to be formed, the etching rate of the portion located at the edge of the mask opening is reduced, and the first electrode layer is formed. The size of the opening to be formed can be set as designed.
なお、第2の電極パターンにおける凸状部の先端を平坦とするには、上述のようにマスクの開口部の大きさなどを制御することなく、凸状の連続した曲面状の凸状部が形成された時点でレーザ照射加工を行い、平坦な形状とすることもできる。 In addition, in order to make the tip of the convex portion in the second electrode pattern flat, as described above, the convex curved portion having a continuous curved shape is formed without controlling the size of the opening of the mask. When formed, laser irradiation processing can be performed to form a flat shape.
また、上記説明では、第1の電極パターンをストリップ状陰極電極とし、第1の電極パターンがアノード、ピクセル電極を構成する凸状部を有する第2の電極パターンがカソードとして記載しているが、これは背景技術に合わせて記載したことに由来するものであって、以下に説明するように、実際には、使用態様に応じて、第1の電極パターンをカソードとし、第2の電極パターンをアノードとすることもできる。 In the above description, the first electrode pattern is described as a strip-like cathode electrode, the first electrode pattern is described as an anode, and the second electrode pattern having a convex portion constituting a pixel electrode is described as a cathode. This is derived from the description according to the background art. As will be described below, in practice, the first electrode pattern is used as the cathode and the second electrode pattern is used as the cathode according to the use mode. It can also be an anode.
以上説明したように、本発明によれば、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器、及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel pixel-type radiation detector having sufficiently high detection sensitivity and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。 The features and other advantages of the present invention will be described below based on the best mode for carrying out the invention.
図1は、本発明の放射線検出器の一例における概略構成を示す平面図であり、図2は、図1に示すピクセル型放射線検出器を拡大して示す図であり、図3は、図1及び図2に示すピクセル型放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an example of the radiation detector of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the pixel-type radiation detector shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a pixel electrode peripheral portion of the pixel-type radiation detector shown in FIG. 2.
図1に示すように、本例の放射線検出器10は、ピクセル型放射線検出器20を含むとともに図示しない電流検出回路等を含む。図2に示すように、ピクセル型放射線検出器20は、検出パネル21と、この検出パネル21の上方において相対向するようにして設けられた電極板22とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、検出パネル21は、絶縁部材211の主面211A上に形成された、円形状の複数の開口部212Aを有する第1の電極パターン212と、絶縁部材211の裏面211B上に形成された第2の電極パターン213とを含んでいる。第2の電極パターン213は、絶縁部材211を貫通し、第1の電極パターン212の開口部212Aの略中心部に先端が露出してなる凸状部214を有する。なお、凸状部214はピクセル電極を構成する。
As shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、凸状部214は、その先端214Aが開口部212Aの略中心部に露出しており、その端部214Bが絶縁部材211に埋設されている。具体的に、図3においては、凸状部214の端部214Bの位置が絶縁部材211の第1の面211Aの平面レベルと同一となっている。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、凸状部214の端部214Bは絶縁部材211に埋設されていればよく、絶縁部材211の第1の面211Aの平面レベルと必ずしも同一である必要はない。具体的には、凸状部214の端部214Bの位置が、絶縁部材211の第1の面211Aの平面レベルから最大で35μmの範囲で下方に位置する場合をも包含するものである。いずれの場合においても、上述した本発明の作用効果を同様に奏することができる。なお、後者の方が、加工上の自由度が高くなるので、製造工程をより簡易化できるという利点がある。
Note that the
したがって、第2の電極パターン213の凸状部214は、図3に示す凸状部214の先端214Aの全体が下降して、図4に示すような態様を採ってもよい。また、以下に説明する製造方法に応じて(第1の電極パターンを構成する電極層のエッチング速度よりも凸状部を構成する金属メッキ層のエッチング速度の方が小さい)、図5に示すように、凸状部214の端部214Bの位置が絶縁部材211の第1の面211Aの平面レベルと同一であり、先端214Aが凸状の連続した曲面となっていてもよい。さらに、このような形状の先端214Aを有する凸状部214の全体が下降して、図6に示すような態様を採ってもよい。
Therefore, the
絶縁部材211の厚さt1は、例えば20μm〜100μmとすることができる。また、第1の電極パターン212の厚さt2及び第2の電極パターン213の厚さt3は、それぞれ5μm〜18μmとすることができる。さらに、凸状部214の高さL1は、上述した加工誤差の範囲内で絶縁部材211の厚さt1と同じに設定することができる。また、開口部212Aの直径Dは、例えば80μm〜300μmとすることができ、凸状部214の直径dは、15μm〜70μmとすることができる。
The thickness t1 of the insulating
第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213は、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム等の導電性部材から構成することができる。また、絶縁部材211は、絶縁性樹脂のフィルムあるいはシートから構成することができる。
The
なお、図2に示すピクセル型放射線検出器20の検出パネル21では、簡略化して、第1の電極パターン212において合計8個の開口部212Aが形成され、4個づつ2列に配列されるとともに、各開口部212A内に凸状部214の先端が露出し、これによって合計8個の検出電極が形成されるようにしている。しかしながら、検出電極の数及び配列方法(第1の電極パターン212における開口部212A及び凸状部214の数及び配列方法)は、必要に応じて任意に設定することができる。
In addition, in the
また、図では特に明示していないが、第2の電極パターン213も、第1の電極パターン212の配列方向と略垂直となるような方向において、ストリップ状にパターニングされている。但し、第2の電極パターン213は、第1の電極パターン212と平行でなければ、いずれの方向にパターニングされていても良い。
Although not clearly shown in the drawing, the
なお、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間には所定の電圧、例えば400V〜700V程度の電圧を印加する。この場合、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることもできるし、第1の電極パターン212をアノードとし、第2の電極パターン213をカソードとすることもできる。
A predetermined voltage, for example, a voltage of about 400 V to 700 V is applied between the
但し、以下に説明する電子の電子雪崩増幅を引き起こすには、第2の電極パターン213の凸状部214の点電極としての形状が極めて重要な役割を果たすようになるので、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることが好ましい。したがって、以下においては、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとした場合について説明する。
However, in order to cause the electron avalanche amplification of electrons described below, the shape of the
なお、検出パネル21及び電極板22間には、所定のガス、例えばArとエタンとの混合ガスが充満している。さらに、電極板22は所定の電圧にバイアスされている。
A space between the
図1に示す放射線検出器10に放射線が入射すると、放射線は混合ガスと衝突することによって前記混合ガスを電離し、電子を生成する。生成した電子は、ピクセル型放射線検出器20における電極板22のバイアス電圧を受けて検出パネル21に導かれ、第1の電極パターン212と、第2の電極パターン213の凸状部214との間に印加された電圧に起因して生成された大きな電場によって、電子雪崩を引き起こし、凸状部214に溜まるようになる。一方、電子雪崩によって生じた正イオンは、凸状部214から周囲の第1の電極パターン212に向けてドリフトする。
When radiation is incident on the
この結果、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213の凸状部214にそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、凸状部214、すなわちピクセル電極の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、放射線のピクセル型放射線検出器20における入射位置を特定することができ、放射線の検出が可能となる。
As a result, holes and electrons are charged in the
一方、第2の電極パターン213における凸状部214の端部214Bは、図3又は図4〜図6に示すように、絶縁部材211中に埋設されている。したがって、第2の電極パターン213の凸状部214の端部214Bが、第1の電極パターン212の開口部212A内に露出しなくなるので、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間に高電圧を印加した場合においても、凸状部214の端部214Bに電界が集中するのを抑制することができる。
On the other hand, the
その結果、凸状部214の端部214Bと第1の電極パターン212の、特に開口部212Aに露出した端面との間の連続した放電を抑制でき、放射線検出器10の検出感度を向上させることができる。
As a result, continuous discharge between the
次に、本発明の放射線検出器の製造方法について説明する。図7〜図12は、図1〜図3に示す放射線検出器10の、特にピクセル型放射線検出器20の製造方法の一例を示す工程図である。なお、本実施形態では、図2に示すP−P方向に沿った断面について示している。
Next, the manufacturing method of the radiation detector of this invention is demonstrated. 7 to 12 are process diagrams showing an example of a method of manufacturing the
最初に、図7に示すように、例えば熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシート等からなる絶縁部材211の主面211A及び裏面211Bに、銅などの導電性部材からなる第1の電極層217及び第2の電極層218を形成する。
First, as shown in FIG. 7, the
次いで、図8に示すように、第1の電極層217に対して、レジスト塗布、露光、現像、及びエッチング処理を施し、第1の電極層217において複数の加工用開口部217Aを形成すると同時に電極層218をストリップ状とする。
Next, as shown in FIG. 8, resist coating, exposure, development, and etching are performed on the
次いで、図9に示すように、第1の電極層217の複数の加工用開口部217Aを介して絶縁部材211にエネルギー線を照射し、絶縁部材211の厚さ方向において貫通孔211Hを形成する。なお、エネルギー線としては例えばレーザ光線を用いることができ、好ましくは炭酸ガスレーザを用いる。このガスレーザは、その波長特性から絶縁部材211のみに加工を施し、電極層218は加工しない。
Next, as shown in FIG. 9, the insulating
なお、絶縁部材211が感光性絶縁部材からなる場合は、レジスト塗布、露光及び現像を施すことによっても、貫通孔211Hを形成することができる。
In the case where the insulating
次いで、図10に示すように、貫通孔211H内に銅などのビアフィルメッキを施し、貫通孔211Hを埋設するようにして金属メッキ層219を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, via fill plating such as copper is performed in the through
次いで、図11に示すように、金属メッキ層219を除くようにして、マスク部材30を第1の電極層217上に形成する。例えば、マスク部材30の開口部30Aが金属メッキ層219に位置するようにしてマスク部材30を配置する。その後、マスク部材30を介して、第1の金属層217及び金属メッキ層219に対してエッチング処理を施すことにより、図12に示すように、金属メッキ層219を中心とした円形状の開口部212Aを形成して、第1の電極パターン212を形成するとともに、金属メッキ層219からなる凸状部214と第2の電極層218とからなる第2の電極パターン213を形成する。
Next, as shown in FIG. 11, the
この際、開口部212Aの形成と同時に金属メッキ層219の上部がエッチング除去されるので、図12(図3)に示すように、第2の電極パターン212の凸状部214は、その端部214Bが絶縁層211に埋設されるようにして形成される。
At this time, since the upper portion of the
図11に関連する工程で使用するエッチング処理は、ウエットエッチング処理であることが好ましい。この場合、第1の金属層217及び金属メッキ層219と絶縁部材211とのエッチングに際して選択制を付与することができ、第1の電極層217及び金属メッキ層219のみをエッチングして、下方に位置する絶縁部材211はエッチングしないようなエッチング制御を簡易に行うことができる。
The etching process used in the process related to FIG. 11 is preferably a wet etching process. In this case, it is possible to provide a selection system when the
また、第1の電極層217と金属メッキ層219とのエッチング速度は異なり、一般に第1の電極層217のエッチング速度に対して金属メッキ層219のエッチング速度は小さくなる。したがって、例えばエッチング時間を第1の電極層217に対して開口部212Aを形成するような時間に合わせると、凸状部214の先端214Aは、図5又は図6に示すように、凸状の連続した曲面となる。また、図3又は図4に示すように、エッチング時間を第2の電極パターン213における凸状部214の先端214Aが平坦となるような時間に合わせると、第1の電極層217に形成される開口部212Aの大きさが設計値より大きくなってしまう場合がある。
In addition, the etching rates of the
この場合は、形成すべき第1の電極層217の開口部212Aに相当するマスク30の開口部30Aを小さくすることによって、第1の電極層217の、マスク開口部30Aの端に位置する部分のエッチング速度を低減させ、第1の電極層217に形成される開口部212Aの大きさを設計値通りに設定することができる。
In this case, by reducing the
なお、特に図示しないものの、第2の電極パターン213における凸状部214の先端214Aを平坦とするには、上述のようにマスク30の開口部30Aの大きさなどを制御することなく、凸状の連続した曲面状の凸状部214が形成された時点で、その先端214Aにレーザ照射を行って加工し、平坦な形状とすることもできる。この場合のレーザのスポット径は、先端214Aの大きさ(面積の約1/4)とし、先端214A上を複数回スキャンすることによって行う。
Although not particularly shown, in order to flatten the
また、このような加工を行うレーザ光としては、高レーザ光強度のYAGレーザなどを使用することができる。 In addition, as a laser beam for performing such processing, a YAG laser having a high laser beam intensity can be used.
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。 The present invention has been described in detail based on the above specific examples. However, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
10 放射線検出器
20 ピクセル型放射線検出器
21 検出パネル
22 電極板
211 絶縁部材
212 第1の電極パターン
212A 第1の電極パターンの円形状開口部
213 第2の電極パターン
214 第2の電極パターンの凸状部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に形成されるとともに、前記絶縁部材を貫通し、前記第1の電極パターンの前記開口部の略中心部に先端が露出し、前記絶縁部材に端部が埋設されてなる凸状部を有する第2の電極パターンとを具え、
前記第1の電極パターンと前記第2の電極パターンとは所定の電位差を有するように設定されたことを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器。 A first electrode pattern formed on the first surface of the insulating member and having a plurality of circular openings;
It is formed on a second surface opposite to the first surface of the insulating member, penetrates the insulating member, and a tip is exposed at a substantially central portion of the opening of the first electrode pattern. A second electrode pattern having a projecting portion in which an end portion is embedded in the insulating member,
A radiation detector using gas amplification, wherein the first electrode pattern and the second electrode pattern are set to have a predetermined potential difference.
前記第1の電極層に対してレジスト塗布、露光、現像、及びエッチング処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する第2の工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して、前記絶縁部材にエネルギー線照射、又は前記絶縁部材を感光性絶縁部材とし、レジスト塗布、露光、及び現像を施すことによって、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する第3の工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する第4の工程と、
前記第1の電極層の上方において、前記金属メッキ層を除く領域にマスクを配置して、前記第1の電極層及び前記金属メッキ層に対してエッチング処理を行うことにより、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成するとともに、前記金属メッキ層からなり、前記第1の電極パターンの前記開口部の略中心部に先端が露出し、前記絶縁部材に端部が埋設されてなる凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する第5の工程と、
を具えることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法。 A first step of forming a first electrode layer on the first surface of the insulating member and forming a second electrode layer on a second surface opposite to the first surface of the insulating member. When,
A second step of applying a resist coating, exposure, development, and etching to the first electrode layer to form a plurality of processing openings in the first electrode layer;
Through the plurality of processing openings of the first electrode layer, the insulating member is irradiated with energy rays, or the insulating member is a photosensitive insulating member, and resist coating, exposure, and development are performed. A third step of forming a through hole in the thickness direction of the insulating member;
A fourth step of performing via fill plating in the through hole and forming a metal plating layer so as to bury the through hole;
A mask is disposed in a region excluding the metal plating layer above the first electrode layer, and etching is performed on the first electrode layer and the metal plating layer, thereby the first electrode. Forming a circular opening centered on the metal plating layer in the layer to form a first electrode pattern, comprising the metal plating layer, and substantially the center of the opening of the first electrode pattern A fifth step of forming a second electrode pattern having a tip exposed at the portion and a convex portion having the end embedded in the insulating member and the second electrode layer;
A method of manufacturing a radiation detector using gas amplification.
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