JP2012127698A - 放射線検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】解像度を低下することなくシンチレータ層のセンサパネルに対する密着力を向上する技術を提供する。
【解決手段】放射線検出装置の製造方法であって、放射線を可視光に変換可能な柱状結晶１３１の集合体を基台２００の上に形成する工程と、柱状結晶１３１の集合体を支持する支持層１５０を形成する工程と、支持層１５０によって支持された柱状結晶の集合体を基台２００から剥離する工程と、光電変換部を有するセンサパネル１１０を準備する工程と、柱状結晶１３１の集合体が光電変換部を覆うように、柱状結晶１３１の集合体のうち基台２００に接していた面をセンサパネル１１０に接着剤を用いて接着する工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は放射線検出装置およびその製造方法に関する。

特許文献１に示されるように、従来の放射線検出装置の製造方法には直接タイプと呼ばれる方法と間接タイプと呼ばれる方法とがある。直接タイプでは、光電変換素子を有するセンサパネル上にシンチレータ層を直接形成する。間接タイプでは、基台上に形成されたシンチレータ層をセンサパネルに貼り合わせる。しかし、直接タイプの放射線検出装置では、センサパネルとシンチレータ層との間の密着力が弱く、センサパネルからシンチレータ層が剥離してしまうことがあった。また、間接タイプの放射線検出装置では、基台に対して蛍光体を蒸着してシンチレータ層を形成した後に、シンチレータ層のうち基台とは反対側の面をセンサパネルに対向して貼り合わせる。シンチレータ層は結晶の異常成長によるスプラッシュを含む場合があるため、シンチレータ層とセンサパネルとを近づけすぎるとスプラッシュがセンサパネルを破壊することがあった。そのため、間接タイプの放射線検出装置では、シンチレータ層とセンサパネルとの間の間隔を狭くすることができず、直接タイプに比べて解像度が低下する。

特開２００６−１８４１８７号公報

上述の問題を解決すべく、本発明の一側面は解像度を低下することなくシンチレータ層のセンサパネルに対する密着力を向上する技術を提供することを目的する。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線検出装置の製造方法は、放射線を可視光に変換可能な柱状結晶の集合体を基台の上に形成する工程と、前記柱状結晶の集合体を支持する支持層を形成する工程と、前記支持層によって支持された前記柱状結晶の集合体を前記基台から剥離する工程と、光電変換部を有するセンサパネルを準備する工程と、前記柱状結晶の集合体が前記光電変換部を覆うように、前記柱状結晶の集合体のうち前記基台に接していた面を前記センサパネルに接着剤を用いて接着する工程とを有することを特徴とする。

上記手段により、解像度を低下することなくシンチレータ層のセンサパネルに対する密着力を向上する技術が提供される。

本発明の実施形態の放射線検出装置を説明する図である。 本発明の実施形態の放射線検出装置の製造方法を説明する図である。 本発明の実施形態の変形例を説明する図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。まず、図１を用いて本実施形態に係る放射線検出装置１００の構造を説明する。放射線検出装置１００はセンサパネル１１０、接着層１２０、シンチレータ層１３０、反射層１４０、および保護層１５０を備えうる。センサパネル１１０は、絶縁基板１１１、無機絶縁層１１２、有機絶縁層１１３、無機絶縁層１１４、スイッチ素子１１５、電極１１６、および光電変換素子１１７を備えうる。ガラスや樹脂などの絶縁基板１１１の上にスイッチ素子１１５が配置され、スイッチ素子１１５を覆うようにＳｉＮやＳｉＯなどの無機絶縁層１１２が配置され、さらにその上に有機絶縁層１１３が配置される。有機絶縁層１１３の上に可視光を電気信号に変換する光電変換素子１１７が配置され、光電変換素子１１７を覆うようにＳｉＮやＳｉＯなどの無機絶縁層１１４が配置される。スイッチ素子１１５と光電変換素子１１７とはタングステン等の電極１１６を介して接続される。複数の光電変換素子１１７によって光電変換部１１８が構成されうる。

センサパネル１１０の光電変換部１１８を覆う位置に、接着層１２０を介してシンチレータ層１３０が配置される。シンチレータ層１３０は例えば蛍光体の柱状結晶１３１の集合体により構成される。シンチレータ層１３０は入射した放射線を可視光に変換可能である。シンチレータ層１３０を覆うように、反射層１４０が配置される。反射層１４０はシンチレータ層１３０により放射線から変換された可視光を反射して光電変換部１１８へ導く。さらに、反射層１４０を覆うように、保護層１５０が配置される。保護層１５０はシンチレータ層１３０の耐湿性を高める。本実施形態に係る放射線検出装置１００は、後述する方法で製造することによって、接着層１２０が柱状結晶１３１の柱間に入り込んでいる。これによって、柱状結晶１３１とセンサパネル１１０との密着力を向上することが可能となる。

続いて、図２を用いて本実施形態に係る放射線検出装置１００の製造方法の例を説明する。図２（ａ）に示されるように、まず、基台２００の上に真空蒸着法等によりＣｓＩやＮａＩ等にタリウムやナトリウムをドープして蛍光体の柱状結晶１３１の集合体を形成する。蒸着温度は例えば２００℃以上とする。基台２００の材料には蛍光体の蒸着が可能な材料の中から、柱状結晶１３１との密着力が弱く、柱状結晶１３１を基台２００から容易に剥離可能な材料となるものを選択する。このような材料として、例えば金属、金属箔、樹脂、テフロン（登録商標）等がある。金属として、アルミニウム、クロム、チタン、窒化チタン、タングステン、モリブデン、またはこれらのうちの２種類以上の合金を用いうる。また、樹脂として、ＰＥＴ、ポリイミド、パリレン、ポリ尿素、蒸着ポリイミド、ホットメルト樹脂等を用いうる。

次に、図２（ｂ）に示されるように、柱状結晶１３１の集合体を覆うように、反射層１４０と保護層１５０とが形成される。反射層１４０および保護層１５０は、真空蒸着法やスパッタ法等により形成してもよいし、シート等を柱状結晶１３１の集合体に貼り合わせてもよい。また、反射層１４０と保護層１５０とを貼りあわせてから柱状結晶１３１の集合体に貼り合せてもよい。反射層１４０は、例えばアルミニウム、クロム、チタン、窒化チタン、タングステン、モリブデン、またはこれらの２種類以上の合金等を用いて形成されうる。保護層１５０は、例えばＰＥＴ、ポリイミド、パリレン、ポリ尿素、蒸着ポリイミド、ホットメルト樹脂、アクリル、またはこれらの２種類以上の積層構造等を用いて形成されうる。また、保護層１５０は、ＰＥＴ、アルミニウム、およびホットメルト樹脂の積層構造等を用いて形成されうる。

次に、図２（ｃ）に示されるように、柱状結晶１３１の集合体を基台２００から剥離する。柱状結晶１３１の集合体は反射層１４０および保護層１５０によって支持されているため、柱状結晶１３１の集合体は瓦解することなく保持される。すなわち、反射層１４０および保護層１５０は柱状結晶１３１の集合体の支持層として機能する。

次に、光電変換部１１８を有するセンサパネル１１０を準備する。センサパネル１１０はどのような方法を用いて形成されたものであってもよいし、どのような構成を有していてもよい。センサパネル１１０の構成の一例は図１を用いて前述した。次に、基台２００から剥離した柱状結晶１３１の集合体をセンサパネル１１０に接着剤を用いて接着する。この際、柱状結晶１３１の集合体が光電変換部１１８を覆うようにする。さらに、柱状結晶１３１の集合体のうち基台２００に接していた面とセンサパネル１１０とが対向するようにする。柱状結晶１３１の集合体とセンサパネル１１０とを直接に貼り合せているため、接着剤が柱状結晶１３１の柱間に入り込む。これによって、シンチレータ層１３０とセンサパネル１１０との密着力を向上することが可能になる。接着剤が硬化することによって接着層１２０が形成される。接着剤の材料としては樹脂を用いてもよく、例えばホットメルト樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、シリコーン樹脂等が用いられうる。また、接着剤として液状の接着剤を用いてもよい。これによって、シート状の接着剤を用いるよりも、柱状結晶１３１の柱間に接着剤が浸透しやすくなり、より密着力が向上する。また、ホットメルト樹脂を接着剤として用いる場合には、８０℃以上の熱を与えて接着すると、柱状結晶１３１の柱間に接着剤が浸透しやすくなり、より密着力が向上する。以上により、放射線検出装置１００が完成する。

本実施形態では柱状結晶１３１の形成後にセンサパネル１１０との貼りあわせを行うため、接着剤は耐熱温度が蛍光体の蒸着の際の温度よりも低いものを用いることができる。従って、接着剤の材料の選択の幅が広がり、放射線検出装置１００を安価に製造することが可能になる。また、柱状結晶１３１の間に接着剤が入り込むため、直接タイプの放射線検出装置と比較して、シンチレータ層１３０（柱状結晶１３１の集合体）とセンサパネル１１０との間の密着力が向上する。また、柱状結晶１３１の集合体のうち基台２００に接していた面（結晶成長開始面）をセンサパネル１１０に貼り合せるため、間接タイプの放射線検出装置のように、スプラッシュによりセンサパネルが破壊される恐れもない。また、柱状結晶１３１の集合体のうち基台２００に接していた面はその反対側の面（結晶成長終了面）と比較して平坦であるため、柱状結晶１３１の集合体とセンサパネル１１０との間隔を狭くすることができる。それにより、放射線検出装置１００の解像度の低下を軽減できる。また、接着層１２０の材料として有機材料である樹脂を用いた場合には、接着層１２０が光電変換素子１１７への外部からの電界の影響を軽減することができる。そのため、シンチレータ層１３０とセンサパネル１１０との間に接着層１２０以外の有機保護層を設ける必要がなくなる。

＜変形例＞
以下に上述の実施形態の複数の変形例を説明する。これらの変形例は互いに組み合わせて上述の実施形態に適用することも可能である。

上述の放射線検出装置１００において、反射層１４０を配置しなくてもよい。この場合には、図２（ｂ）で説明された工程において、保護層１５０は形成されるものの、反射層１４０は形成されない。この場合、保護層１５０が柱状結晶１３１の集合体の支持層として機能する。

また、図２（ｂ）で説明された工程において、保護層１５０の上にさらに支持基台を形成してもよい。この支持基台は例えば、金属、金属箔、樹脂、テフロン等で形成され、アルミニウム、アモルファスカーボン等を用いるとよい。この支持基台を用いて、図２（ｃ）で説明された工程における柱状結晶１３１の集合体の剥離がさらに容易になり、作業性および歩留まりが向上しうる。

また、図３（ａ）に示されるように、基台２００の上に柱状結晶１３１の集合体を形成した後に、基台２００のうち柱状結晶１３１の集合体が形成された領域を取り囲む領域に緩衝膜３１０を形成してもよい。緩衝膜３１０は、例えばテフロンテープ、シリコンテープ、アクリルテープ、ポリイミドテープ等を周辺領域に貼り付けることよって形成される。また、緩衝膜３１０として、スプレー法や印刷法等によりテフロン層、シリコーン層、アクリル層、またはポリイミド層を形成してもよい。図３（ｂ）に示されるように、反射層１４０および保護層１５０は柱状結晶１３１の集合体と緩衝膜３１０とを覆うように形成される。また、反射層１４０および保護層１５０の緩衝膜３１０に対する密着力は反射層１４０および保護層１５０の基台２００に対する密着力よりも弱い。それによって、柱状結晶１３１の集合体を基台２００からさらに容易に剥離することができる。

また、図３（ｃ）に示されるように、基台２００は柱状結晶１３１が形成される面に凸部３２０を有してもよい。凸部３２０は金属膜をスパッタ法、ＣＶＤ法等により形成した後、レジストをスピン法、スリット法等により塗布し、フォトリソフラフィー技術により露光、現像することで形成してもよい。金属膜としては、アルミニウム、クロム、チタン、窒化チタン、タングステン、モリブデン、またはこれらのうち２種類以上の合金等を用いうる。凸部３２０はウエットエッチング法、ドライエッチング法、エンボス加工、印刷、放電加工、レーザー加工、超音波加工、切削加工等の方法により形成してもよい。図３（ｄ）に示されるように、凸部３２０の上に柱状結晶１３１が分離形成される。これによって、柱状結晶１３１の柱間により一層接着剤が入り込みやすくなり、シンチレータ層１３０とセンサパネル１１０との密着力が向上する。

Claims (6)

1. 放射線検出装置の製造方法であって、
   放射線を可視光に変換可能な柱状結晶の集合体を基台の上に形成する工程と、
   前記柱状結晶の集合体を支持する支持層を形成する工程と、
   前記支持層によって支持された前記柱状結晶の集合体を前記基台から剥離する工程と、
   光電変換部を有するセンサパネルを準備する工程と、
   前記柱状結晶の集合体が前記光電変換部を覆うように、前記柱状結晶の集合体のうち前記基台に接していた面を前記センサパネルに接着剤を用いて接着する工程と
   を有することを特徴とする製造方法。
2. 前記基台のうち前記柱状結晶の集合体が形成された領域を取り囲む領域に緩衝膜を形成する工程をさらに含み、
   前記支持層を形成する工程において、前記柱状結晶の集合体と前記緩衝膜とを覆うように前記支持層が形成され、
   前記支持層の前記緩衝膜に対する密着力は前記支持層の前記基台に対する密着力よりも弱い
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記基台は凸部を有し、前記柱状結晶は前記凸部の上に成長することを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記支持層は、前記柱状結晶の耐湿性を高めるための保護層を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
5. 前記支持層は、前記柱状結晶からの光を反射するための反射層を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
6. 光電変換部を有するセンサパネルと、
   前記光電変換部を覆う位置に配置された柱状結晶の集合体と、
   前記センサパネルと前記柱状結晶の集合体とを接着する接着層と
   を備え、
   前記接着層は前記柱状結晶の柱間に入り込んでいることを特徴とする放射線検出装置。

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