JP2024000779A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 シンチレータ層への水分の透湿を抑制することができ、かつ、長期にわたってシンチレータ層で発生する光の利用効率を高めることができる放射線検出器を提供する。【解決手段】 放射線検出器は、光電変換基板と、シンチレータ層５と、封止部と、カバー（７）と、吸湿層６と、を備える。上記カバーは、上記光電変換基板及び上記封止部とともにシンチレータ層５を覆っている。吸湿層６は、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化するベース層６ａと、上記ベース層の内部に設けられた複数の光散乱性粒子６ｂと、を有し、シンチレータ層５と上記カバーとの間に設けられ、少なくとも検出領域に位置している。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

放射線検出器として、例えばＸ線検出器（Ｘ線平面検出器）が知られている。Ｘ線検出器は、複数の光電変換素子が格子状に設けられた光電変換基板と、光電変換基板の上に設けられたシンチレータ層と、シンチレータ層の形成領域全体を覆う形状のカバーと、を有している。カバーは、シンチレータ層の外側において光電変換基板に接着されている。上記カバーは、防湿体であり、熱可塑性樹脂で光電変換基板に張り合わせられている。これにより、外部からシンチレータ層への透湿を抑えている。

ところで、光電変換基板、カバー、及び熱可塑性樹脂で囲まれ、シンチレータ層が存在している空間に、吸湿部材及び光反射層を設ける場合がある。吸湿部材により、シンチレータ層への水分の透湿を抑制することができる。光反射層により、シンチレータ層で発生する光（蛍光）の利用効率を高めることができる。
上述したことから、シンチレータ層への水分の透湿を抑制することができ、かつ、Ｘ線検出器を長期にわたって使用してもシンチレータ層で発生する光の利用効率を高めることができるＸ線検出器が望まれている。

特開２００９－３１０９８号公報

本実施形態は、シンチレータ層への水分の透湿を抑制することができ、かつ、長期にわたってシンチレータ層で発生する光の利用効率を高めることができる放射線検出器を提供する。

一実施形態に係る放射線検出器は、
検出領域及び前記検出領域の外側の非検出領域を有する光電変換基板と、
前記光電変換基板の上に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置したシンチレータ層と、
前記非検出領域に位置し、前記シンチレータ層を囲み、前記光電変換基板に接着された枠状の封止部と、
前記シンチレータ層の上方に設けられ、前記検出領域及び前記非検出領域に位置し、前記封止部に接着され、前記光電変換基板及び前記封止部とともに前記シンチレータ層を覆ったカバーと、
内部の水分量が変化することにより光透過率が変化するベース層と、前記ベース層の内部に設けられた複数の光散乱性粒子と、を有し、前記シンチレータ層と前記カバーとの間に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置した吸湿層と、を備える。

図１は、比較例に係るＸ線検出器を示す断面図である。 図２は、上記Ｘ線検出器の支持基板、Ｘ線検出パネル、回路基板、及び複数のＦＰＣを示す斜視図であり、画像伝送部を併せて示す図である。 図３は、上記Ｘ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す拡大断面図である。 図４は、上記Ｘ線検出モジュールを示す平面図である。 図５は、上記Ｘ線検出モジュールの一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。 図６は、第１の実施形態に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図であり、シンチレータ層、防湿カバー、及び吸湿層を示す図である。 図７は、上記第１の実施形態の吸湿層６の光散乱性粒子の粒径と光反射率との関係を光学シミュレーションした結果をグラフで示す図である。 図８は、上記第１の実施形態の第１の変形例に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図であり、シンチレータ層、防湿カバー、及び吸湿層を示す図である。 図９は、上記第１の実施形態の第２の変形例に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図であり、シンチレータ層、防湿カバー、及び吸湿層を示す図である。 図１０は、第１の上記実施形態の第３の変形例に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図であり、シンチレータ層、防湿カバー、及び吸湿層を示す図である。 図１１は、上記第１の実施形態の第４の変形例に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図であり、シンチレータ層、防湿カバー、及び吸湿層を示す図である。 図１２は、第２の実施形態に係るＸ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す断面図である。 図１３は、図８に示したＸ線検出モジュールを示す平面図である。

以下に、本発明の各実施形態、変形例、及び比較例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（比較例）
まず、比較例について説明する。図１は、比較例に係るＸ線検出器１を示す断面図である。Ｘ線検出器１は、Ｘ線画像検出器であり、Ｘ線検出パネルを利用するＸ線平面検出器である。
図１に示すように、Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、スペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、筐体５１、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２ｅ１、入射窓５２等を備えている。Ｘ線検出モジュール１０は、Ｘ線検出パネルＰＮＬを備えている。Ｘ線検出パネルＰＮＬは、支持基板１２と入射窓５２との間に位置している。Ｘ線検出パネルＰＮＬは、入射窓５２と対向した防湿カバー７を備えている。

入射窓５２は、筐体５１の開口に取付けられている。入射窓５２はＸ線を透過させる。そのため、Ｘ線は入射窓５２を透過してＸ線検出モジュール１０に入射される。入射窓５２は、板状に形成され、筐体５１内部を保護する機能を有している。入射窓５２は、Ｘ線吸収率の低い材料で薄く形成することが望ましい。これにより、入射窓５２で生じる、Ｘ線の散乱と、Ｘ線量の減衰とを低減することができる。そして、薄くて軽いＸ線検出器１を実現することができる。
Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、ＦＰＣ２ｅ１等は、筐体５１及び入射窓５２で囲まれた空間の内部に収容されている。

Ｘ線検出モジュール１０は、薄い部材を積層して構成されているため、軽く機械的強度の低いものである。このため、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（Ｘ線検出モジュール１０）は、粘着シートを介して支持基板１２の平坦な一面に固定されている。支持基板１２は、例えばアルミニウム合金で板状に形成され、Ｘ線検出パネルＰＮＬを安定して保持するために必要な強度を有している。これにより、Ｘ線検出器１に外部から振動や衝撃が加わった際におけるＸ線検出パネルＰＮＬの破損を抑制することができる。

支持基板１２の他面には、スペーサ９ａ，９ｂを介して回路基板１１が固定されている。スペーサ９ａ，９ｂを使用することで、主に金属から構成される支持基板１２から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。
筐体５１の内面には、スペーサ９ｃ，９ｄを介して回路基板１１が固定されている。スペーサ９ｃ，９ｄを使用することで、主に金属から構成される筐体５１から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。筐体５１は、回路基板１１及びスペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して支持基板１２等を支持している。

回路基板１１にはＦＰＣ２ｅ１に対応するコネクタが実装され、ＦＰＣ２ｅ１はコネクタを介して回路基板１１に電気的に接続されている。ＦＰＣ２ｅ１とＸ線検出パネルＰＮＬとの接続には、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、Ｘ線検出パネルＰＮＬの複数の微細なパッドと、ＦＰＣ２ｅ１の複数の微細なパッドとの電気的接続が確保される。なお、Ｘ線検出パネルＰＮＬのパッドに関しては後述する。

上記のように、回路基板１１は、上記コネクタ、ＦＰＣ２ｅ１等を介してＸ線検出パネルＰＮＬに電気的に接続されている。回路基板１１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬを電気的に駆動し、かつ、Ｘ線検出パネルＰＮＬからの出力信号を電気的に処理するものである。

図２は、本比較例のＸ線検出器１の支持基板１２、Ｘ線検出パネルＰＮＬ、回路基板１１、及び複数のＦＰＣ２ｅ１，２ｅ２を示す斜視図であり、画像伝送部４を併せて示す図である。なお、図２には、Ｘ線検出器１の全ての部材を示していない。後述する封止部等、Ｘ線検出器１のいくつかの部材の図示は、図２において省略している。

図２に示すように、Ｘ線検出パネルＰＮＬは、光電変換基板２、シンチレータ層５等を備えている。光電変換基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、複数の制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、複数のデータライン（又はシグナルライン）２ｃ２等を有している。なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、及びデータライン２ｃ２の数、配置等は図２の例に限定されるものではない。

複数の制御ライン２ｃ１は、行方向Ｘに延在し、列方向Ｙに所定の間隔をあけて並べられている。複数のデータライン２ｃ２は、列方向Ｙに延在し、複数の制御ライン２ｃ１と交差し、行方向Ｘに所定の間隔をあけて並べられている。

複数の光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の主面側に設けられている。光電変換部２ｂは、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより区画された四角形状の領域に設けられている。１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像の１つの画素に対応する。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。上記のことから、光電変換部２ｂは、アレイ基板である。

各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２ｂ２と、を有している。ＴＦＴ２ｂ２は、対応する一の制御ライン２ｃ１と、対応する一のデータライン２ｃ２とに接続されている。光電変換素子２ｂ１はＴＦＴ２ｂ２に電気的に接続されている。

制御ライン２ｃ１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して回路基板１１に電気的に接続されている。回路基板１１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して複数の制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を与える。データライン２ｃ２は、ＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に電気的に接続されている。光電変換素子２ｂ１によって変換された画像データ信号Ｓ２（光電変換部２ｂに蓄積された電荷）は、ＴＦＴ２ｂ２、データライン２ｃ２、及びＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に伝送される。

Ｘ線検出器１は、画像伝送部４をさらに備えている。画像伝送部４は、配線４ａを介して回路基板１１に接続されている。なお、画像伝送部４は、回路基板１１に組込まれてもよい。画像伝送部４は、図示しない複数のアナログ－デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データの信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。生成されたＸ線画像のデータは、画像伝送部４から外部の機器に向けて出力される。

図３は、本比較例に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す拡大断面図である。
図３に示すように、光電変換基板２は、基板２ａ、複数の光電変換部２ｂ、絶縁層２１，２２，２３，２４，２５を有している。複数の光電変換部２ｂは、検出領域ＤＡに位置している。各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、ＴＦＴ２ｂ２と、を備えている。

ＴＦＴ２ｂ２は、ゲート電極ＧＥ、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥを有している。光電変換素子２ｂ１は、フォトダイオードで構成されている。なお、光電変換素子２ｂ１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等で構成されてもよく、光を電荷に変換するように構成されていればよい。

基板２ａは、板状の形状を有し、絶縁材料で形成されている。上記絶縁材料としては、無アルカリガラスなどのガラスを挙げることができる。基板２ａの平面形状は、例えば四角形である。基板２ａの厚みは、例えば０．７ｍｍである。絶縁層２１は、基板２ａの上に設けられている。

絶縁層２１の上に、ゲート電極ＧＥが形成されている。ゲート電極ＧＥは、上記制御ライン２ｃ１に電気的に接続されている。絶縁層２２は、絶縁層２１及びゲート電極ＧＥの上に設けられている。半導体層ＳＣは、絶縁層２２の上に設けられ、ゲート電極ＧＥに対向している。半導体層ＳＣは、非晶質半導体としての非晶質シリコン、多結晶半導体としての多結晶シリコン等の半導体材料で形成されている。

絶縁層２２及び半導体層ＳＣの上に、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが設けられている。ゲート電極ＧＥ、ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、上記制御ライン２ｃ１、及び上記データライン２ｃ２は、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成されている。

ソース電極ＳＥは、半導体層ＳＣのソース領域に電気的に接続されている。また、ソース電極ＳＥは、上記データライン２ｃ２に電気的に接続されている。ドレイン電極ＤＥは、半導体層ＳＣのドレイン領域に電気的に接続されている。

絶縁層２３は、絶縁層２２、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥの上に設けられている。光電変換素子２ｂ１は、ドレイン電極ＤＥに電気的に接続されている。絶縁層２４は、絶縁層２３及び光電変換素子２ｂ１の上に設けられている。バイアス線ＢＬは、絶縁層２４の上に設けられ、絶縁層２４に形成されたコンタクトホールを通り光電変換素子２ｂ１に接続されている。絶縁層２５は、絶縁層２４及びバイアス線ＢＬの上に設けられている。

絶縁層２１，２２，２３，２４，２５は、無機絶縁材料、有機絶縁材料等の絶縁材料で形成されている。無機絶縁材料としては、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、及び酸窒化物絶縁材料を挙げることができる。有機絶縁材料としては樹脂を挙げることができる。

シンチレータ層５は、光電変換基板２（複数の光電変換部２ｂ）の上に設けられている。シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、複数の光電変換部２ｂの上方を覆っている。シンチレータ層５は、入射されるＸ線を光（可視光、蛍光）に変換するように構成されている。

なお、光電変換素子２ｂ１は、シンチレータ層５から入射される光を電荷に変換する。変換された電荷は光電変換素子２ｂ１に蓄積される。ＴＦＴ２ｂ２は、光電変換素子２ｂ１への蓄電及び光電変換素子２ｂ１からの放電を切替えることができる。なお、光電変換素子２ｂ１の自己容量が不十分である場合、光電変換基板２はコンデンサ（蓄積キャパシタ）をさらに有し、光電変換素子２ｂ１で変換された電荷をコンデンサに蓄積してもよい。

シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）で形成されている。真空蒸着法を用いてシンチレータ層５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層５が得られる。シンチレータ層５の厚みは、実質的に２００乃至１０００μｍである。シンチレータ層５の最表面において、シンチレータ層５の柱状結晶の太さは、３乃至１０μｍである。

シンチレータ層５を形成する材料は、ＣｓＩ：Ｔｌに限定されるものではない。シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ：Ｔｌ）、ナトリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｎａ）、ユーロピウム賦活臭化セシウム（ＣｓＢｒ：Ｅｕ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）等で形成されてもよい。

なお、真空蒸着法を用いてシンチレータ層５を形成する際には、開口を有するマスクが用いられる。この場合、光電変換基板２上の開口に対峙する領域にシンチレータ層５が形成される。また、蒸着によるシンチレータ材は、マスクの表面にも堆積する。そして、シンチレータ材は、マスクの開口の近傍にも堆積し、開口の内部に徐々に張り出すように結晶が成長する。マスクから開口の内部に結晶が張り出すと、開口の近傍において、光電変換基板２へのシンチレータ材の蒸着が抑制される。そのため、図２に示したように、シンチレータ層５の周縁近傍は、外側になるに従い厚みが漸減している。

又は、シンチレータ層５は、マトリクス状に並べられ、光電変換部２ｂに一対一で設けられ、それぞれ四角柱状の形状を有する複数のシンチレータ部を有してもよい。そのようなシンチレータ層５を形成する際、酸硫化ガドリニウム蛍光体粒子をバインダ材と混合したシンチレータ材を、光電変換基板２上に塗布し、シンチレータ材を焼成して硬化させる。その後、ダイサによりダイシングするなどし、シンチレータ材に格子状の溝部を形成する。上記の場合、複数のシンチレータ部の間には、空気又は酸化防止用の窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスが封入される。又は、複数のシンチレータ部の間の空間は、大気圧より減圧された空間に設定されてもよい。

フィルム状のカバーとしての防湿カバー（防湿フィルム）７は、シンチレータ層５の上方に設けられ、シンチレータ層５を覆っている。防湿カバー７は、大気中に含まれる水分により、シンチレータ層５の特性の劣化を抑制するために設けられている。防湿カバー７は、シンチレータ層５の露出部分を完全に覆っている。

防湿カバー７は、金属を含むシートで形成されている。上記金属としては、アルミニウムを含む金属、銅を含む金属、マグネシウムを含む金属、タングステンを含む金属、ステンレス、コバール等を挙げることができる。防湿カバー７が金属を含んでいる場合、防湿カバー７は、水分の透過を、防止したり、大幅に抑制したりすることができる。

また、防湿カバー７は、樹脂層と金属層とが積層された積層シートで形成されてもよい。この場合、樹脂層は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テフロン（登録商標）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、弾性ゴム等の材料で形成することができる。金属層は、例えば、前述した金属を含むものとすることができる。金属層は、スパッタリング法、ラミネート法等を用いて形成することができる。

この場合、樹脂層より金属層をシンチレータ層５側に設けた方が好ましい。樹脂層により金属層を覆うことができるので、外力などにより金属層が受け得る損傷を抑制することができる。また、金属層が樹脂層よりもシンチレータ層５側に設けられていれば、樹脂層を介した透湿によるシンチレータ層５の特性の劣化を抑制することができる。

防湿カバー７としては、金属層を含むシート、無機絶縁層を含むシート、樹脂層と金属層とが積層された積層シート、及び樹脂層と無機絶縁層とが積層された積層シートを挙げることができる。上記のことから、防湿カバー７の無機層は、金属層にかぎらず、無機絶縁層であってもよい。又は、防湿カバー７は、金属層及び無機絶縁層の両方を有してもよい。無機絶縁層は、酸化珪素、酸化アルミニウム等を含む層で形成することができる。無機絶縁層は、スパッタリング法等を用いて形成することができる。本比較例において、防湿カバー７は、薄いアルミニウム箔で形成されている。

Ｘ線検出器１は、吸湿層６をさらに備えている。吸湿層６は、シンチレータ層５と防湿カバー７との間に設けられている。吸湿層６は、シンチレータ層５に接している。吸湿層６は、防湿カバー７のシンチレータ層５と対向する側の面に積層され、防湿カバー７に接着されている。吸湿層６は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。

図４は、Ｘ線検出モジュール１０を示す平面図である。図４において、シンチレータ層５には右上がりの斜線を付し、封止部８には右下がりの斜線を付している。図５は、Ｘ線検出モジュール１０の一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。

図４及び図５に示すように、光電変換基板２は、検出領域ＤＡと、検出領域ＤＡの外側の非検出領域と、を有している。検出領域ＤＡは、四角形の領域である。光電変換基板２の非検出領域は、検出領域ＤＡの周囲に位置する枠状の第１非検出領域ＮＤＡ１と、第１非検出領域ＮＤＡ１の外側の第２非検出領域ＮＤＡ２と、を有している。本比較例において、第２非検出領域ＮＤＡ２は枠状の形状を有している。

シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。シンチレータ層５は、側面５ａ及び上面５ｂを有している。側面５ａは、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置している。側面５ａは、順テーパ面である。シンチレータ層５の上面５ｂは、防湿カバー７と対向している。

光電変換基板２は、さらに複数のパッド２ｄ１及び複数のパッド２ｄ２を有している。パッド２ｄ１及びパッド２ｄ２は、第２非検出領域ＮＤＡ２に位置している。本比較例において、複数のパッド２ｄ１は基板２ａの左辺に沿って並べられ、複数のパッド２ｄ２は基板２ａの下辺に沿って並べられている。例えば、パッド２ｄ１，２ｄ２は、絶縁層２３の上に設けられ、絶縁層２４及び絶縁層２５で覆われていない。
なお、図４には複数のパッドを模式的に示しており、複数のパッドの個数、形状、サイズ、位置、及びピッチは、図４に示す例に限定されるものではない。

１つの制御ライン２ｃ１は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つのデータライン２ｃ２は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。
１つのパッド２ｄ１にはＦＰＣ２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続され、１つのパッド２ｄ２にはＦＰＣ２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている（図２）。

Ｘ線検出モジュール１０は、封止部８をさらに備えている。封止部８は、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置し、シンチレータ層５を囲んでいる。封止部８は、枠状の形状を有し、シンチレータ層５の周囲を連続的に延在している。封止部８は、光電変換基板２（例えば、上記絶縁層２５）に接着されている。本比較例において、封止部８は、シンチレータ層５の側面５ａに接触している。

封止部８の外面８ａの形状が外側に突出する曲面となっていれば、吸湿層６及び防湿カバー７の周縁近傍を封止部８の外面８ａに倣わせ易くなる。そのため、吸湿層６を封止部８に密着させるのが容易となる。また、吸湿層６及び防湿カバー７をなだらかに変形させることができるので、防湿カバー７の厚みを薄くしても防湿カバー７への亀裂等の不良の発生を抑制することができる。

吸湿層６及び防湿カバー７は、検出領域ＤＡ及び第１非検出領域ＮＤＡ１に位置している。吸湿層６及び防湿カバー７は、図４に示す平面図において、シンチレータ層５を完全に覆っている。図５に示すように、シンチレータ層５のうち光電変換基板２及び封止部８で覆われていない部分は、防湿カバー７で完全に覆われている。言い換えると、防湿カバー７は、光電変換基板２及び封止部８とともにシンチレータ層５を覆っている。

防湿カバー７は、封止部８の外面８ａに吸湿層６を介して間接に接着されている。防湿カバー７は、封止部８の少なくとも一部を覆っている。例えば、大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、吸湿層６をシンチレータ層５の上面５ｂ等に接触させることができる。

また、一般的に、シンチレータ層５には、その体積の１０乃至４０％程度の空隙が存在する。そのため、空隙にガスが含まれていると、Ｘ線検出器１を航空機などで輸送した場合や、Ｘ線検出器１を高地で使用した場合にガスが膨張して防湿カバー７が破損する恐れがある。大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、Ｘ線検出器１が航空機などで輸送された場合であっても防湿カバー７の破損を抑制することができる。上記のことから、光電変換基板２、封止部８及び防湿カバー７により画された空間の圧力は、大気圧よりも低くした方が好ましい。

また、後述するように、吸湿層６及び防湿カバー７の周縁近傍を加熱することで、吸湿層６の周縁近傍と封止部８を接合する。この場合、吸湿層６及び防湿カバー７の周縁近傍の温度と、封止部８の温度が低下すると、吸湿層６及び防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生する。吸湿層６及び防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生すると、吸湿層６の周縁近傍と封止部８との間に剥離が生じる恐れがある。剥離が生じると防湿性能が著しく低下する恐れがある。

本比較例の防湿カバー７は、薄いアルミニウム箔で形成されているので、熱応力が発生した際に防湿カバー７が延び易くなる。そのため、熱応力を緩和させることができ、封止部８から吸湿層６の周縁近傍の剥離を抑制することができる。

封止部８は、熱可塑性樹脂を含む材料で形成されている。封止部８は、熱可塑性樹脂を主成分として含む材料で形成されている。封止部８は、１００％熱可塑性樹脂で形成されてもよい。又は、封止部８は、熱可塑性樹脂に添加物が混在した材料で形成されてもよい。封止部８が熱可塑性樹脂を主成分として含んでいれば、封止部８は、加熱により、光電変換基板２と防湿カバー７とを接合することができる。

熱可塑性樹脂は、ナイロン、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を利用することができる。この場合、ポリエチレンの水蒸気透過率は０．０６８ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２であり、ポリプロピレンの水蒸気透過率は０．０４ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２である。これらの水蒸気透過率は低い。そのため、封止部８が、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも何れかを主成分として含んでいれば、封止部８の内部を透過してシンチレータ層５に到達する水分を大幅に少なくすることができる。
熱可塑性樹脂の剛性は、防湿カバー７の剛性よりも低くすることができる。

本比較例において、光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれている空間（空隙１３）は、大気圧より減圧された空間である。なお、吸湿層６及び防湿カバー７の外部からの加熱により封止部８を溶かすことで、吸湿層６の表面に溶かした封止部８の樹脂を密着させており、その後に封止部８を冷却することで封止部８と吸湿層６との接着が行われる。

水分に関し、吸湿層６は、封止部８の吸収率より高い吸収率を有している。本比較例において、吸湿層６は、封止部８の吸湿量より多い吸湿量を有している。長期の使用により封止部８から透湿が発生してしまった場合、吸湿層６が水分を吸収する。このことから、封止部８から透湿が起きたとしても、吸湿層６が水分の吸収及び保持を行うことができ、水分によるシンチレータ層５の劣化を抑制することができる。

吸湿層６は、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化する特性を有している。吸湿層６は、アルミノケイ酸塩類、酸化アルミニウム、又はシリカゲルを含有している。アルミノケイ酸塩類としては、例えばゼオライトを挙げることができる。詳しくは、吸湿層６は、アルミノケイ酸塩類（ゼオライト）、酸化アルミニウム、又はシリカゲルを５０重量％以上含有している。吸湿層６は、アルミノケイ酸塩類（ゼオライト）、酸化アルミニウム、又はシリカゲルのみで形成されてもよい。又は、吸湿層６は、アルミノケイ酸塩類（ゼオライト）、酸化アルミニウム、又はシリカゲルと、樹脂との混合物であってもよい。

物理的乾燥剤であるアルミノケイ酸塩類（ゼオライト）は、物質の表面が多孔質構造であり、その空隙に水分が吸着する性質を利用した乾燥剤である。例えば、吸湿層６は、温度が２５℃、湿度が５０％である環境において、実質的に５．１ｇ／ｍ^２の飽和吸湿量を有している。また、吸湿層６の成分及びその含有量を例示すると、吸湿層６は、３０乃至９５ｗｔ％のポリエチレンと、５乃至７０ｗｔ％の合成ゼオライトと、を含んでいる。吸湿層６は、封止部８から透湿が発生しても、光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれた空間の内部の水分に関して吸湿及び保持することができる。そのため、シンチレータ層５の劣化を抑制することができる。

吸湿層６は、水分を吸着していない初期の状態において例えば白色である。吸湿層６は、水分に関する吸湿量が飽和した状態において例えば透明である。上記のことから、吸湿層６は、内部の水分量が増加することにより白色から透明に変化する。

白色の吸湿層６は、光反射層として機能する。吸湿層６は光（蛍光）の利用効率を高めて解像度及び感度の向上を図ることに寄与することができる。吸湿層６は、シンチレータ層５において生じた光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにすることができる。

一方、透明な吸湿層６は、シンチレータ層５側からみてアルミ箔である防湿カバー７の色を露出させている。白色の吸湿層６の反射効率と比較し、防湿カバー７の反射効率は低い。吸湿層６の吸湿量が飽和すると、Ｘ線画像の解像度と感度が共に１０％ほど低下することとなる。

そのため、解像度及び感度をモニタすることで、光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれた空間の内部に浸入した水分の量を検出することができる。吸湿層６の吸湿機能の失活の目安とすることができ、吸湿層６（吸湿層６及び防湿カバー７の積層体）の取り換え等、Ｘ線検出器１の修理の時期の目安とすることができる。しかも、シンチレータ層５が劣化する前にＸ線検出器１を修理することが可能となる。
因みに、吸湿層６の取り換え及び修理をする場合、吸湿層６及び防湿カバー７の積層体の単位で取り外す必要がある。

吸湿層６は、平面視においてシンチレータ層５の全体を覆っている。吸湿層６は、防湿カバー７とともに封止部８の上方まで延在している。本比較例において、吸湿層６は、平面視において、防湿カバー７と同一サイズを有し、防湿カバー７に完全に重なっている。吸湿層６は、封止部８に直に接着されている。そのため、防湿カバー７は、封止部８に間接に接着されている。

上記のように、平面視における吸湿層６のサイズを可能な限り拡大することで、吸湿層６の吸湿量を大きくすることができる。例えば、温度が２５℃であり、湿度が５０％である環境下で、吸湿層６の厚みＴが８０μｍである場合、吸湿層６の吸湿量は５．１ｇ／ｍ^２である。吸湿層６の面積が大きくなるのに伴い、吸湿層６の吸湿量が大きくなる。なお、厚みＴは８０μｍに限定されるものではない。厚みＴは、１００μｍ程度であってもよく、５０μｍ以上であればよい。

吸湿層６の弾性率は防湿カバー７の弾性率より低いため、吸湿層６の剛性は防湿カバー７の剛性より低い。なぜなら、防湿カバー７の外部からの加熱により熱可塑性の封止部８を溶かし、吸湿層６の表面に溶かした封止部８を密着させ、その後に冷却することで封止部８に対する吸湿層６の接着が行われるためである。

この接着のための加熱と冷却の際に、吸湿層６の収縮は避けられず、この収縮に対して防湿カバー７と吸湿層６との界面に応力がかかることとなる。そのため、吸湿層６の剛性（弾性率）は高くない方が望ましい。なぜなら、その応力によって、吸湿層６と防湿カバー７の界面の剥離が発生する恐れがあるためである。

上記の事態を回避するために、本実施形態において、吸湿層６の弾性率を低くし、吸湿層６の弾性率を防湿カバー７の弾性率より低くしている。これにより、上記界面での応力を下げつつ、上記界面での応力による防湿カバー７の表面での「しわ」や「折れ曲がり」を発生し難くすることができ、「しわ」や「折れ曲がり」による防湿性能の劣化を抑制することが可能となる。

一方、上記の事態を回避するために、防湿カバー７の剛性（弾性率）を低くすることで、吸湿層６と防湿カバー７の界面の応力を下げることも可能である。しかしながら、防湿カバー７の剛性を下げてしまうと、上記界面での応力にて、防湿カバー７の表面に「しわ」や「折れ曲がり」が発生し易くなってしまう。「しわ」や「折れ曲がり」の部分の封止部８と吸湿層６との界面に、剥離や気泡が発生することとなる。ひいては、外部からの水蒸気が侵入し易くなるため、シンチレータ層５が水分により劣化してしまう。そのため、防湿カバー７の剛性を低くすることは望ましくない。
比較例のＸ線検出器１は、上記のように構成されている。

上記のように構成された比較例に係るＸ線検出器１によれば、防湿カバー７を封止部８によって光電変換基板２に張り合わせることで、シンチレータ層５への水分が到達を抑制することができる。ところが、長期間の使用により、封止部８から少なからず透湿が発生してしまい、シンチレータ層５に劣化が生じる可能性がある。例えば、シンチレータ層５は、潮解性を持つため、水分を吸収して液体化する事態を回避する必要がある。シンチレータ層５が劣化すると、Ｘ線（放射線）から光（蛍光）への変換が困難となってしまう。

そこで、Ｘ線検出器１は、吸湿層６をさらに備えている。水分に関し、吸湿層６は、封止部８の吸収率より高い吸収率を有している。Ｘ線検出器１に吸湿層６を備えた方が、シンチレータ層５への水分の透湿を抑制することができる。言い換えると、高い防湿性能を持つことのできるＸ線検出器１を得ることができる。

但し、吸湿層６は、内部の水分量が増加することにより白色から透明に変化する。吸湿層６の光反射機能が低下するため、Ｘ線画像の解像度と感度の低下を招いてしまう。本比較例において、シンチレータ層への水分の透湿を抑制することはできるが、長期にわたってシンチレータ層５で発生する光の利用効率を高めることができるＸ線検出器１を得ることは困難である。

（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態について説明する。Ｘ線検出器１は、本実施形態で説明する構成以外、上記比較例と同様に構成されている。図６は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図であり、シンチレータ層５、防湿カバー７、及び吸湿層６を示す図である。

図６に示すように、本実施形態の吸湿層６は、上記比較例の吸湿層と比較し、複数の光散乱性粒子６ｂをさらに含んでいる。吸湿層６は、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化するベース層６ａと、ベース層６ａの内部に設けられた複数の光散乱性粒子６ｂと、を有している。言うまでもないが、ベース層６ａは、乾燥剤を含み、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化する特性を有している。

複数の光散乱性粒子６ｂは、光散乱性の高い粒子を含んでいることが好ましい。光散乱性粒子６ｂは、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物で形成されている。また、吸湿層６は、酸化チタン等の光散乱性物質とバインダ樹脂との混合も含有している。本実施形態において、光散乱性粒子６ｂは、酸化チタンで形成されている。吸湿層６において、複数の光散乱性粒子６ｂは、ベース層６ａの全域に実質的に均一に分散されている。

吸湿層６において、ベース層６ａの吸湿量が飽和状態になるにつれて、ベース層６ａが白色から透明に変化しても、ベース層６ａの替わりに光散乱性粒子６ｂが光反射の役割を担うことができる。そのため、吸湿層６は、長期にわたって光反射効率を維持することができる。吸湿層６は光（蛍光）の利用効率を高めて解像度及び感度の向上を図ることに寄与することができる。

次に、吸湿層６の複数の光散乱性粒子６ｂの平均粒径と、シンチレータ層５にて発生する光の最大波長との関係について説明する。図７は、本第１の実施形態の吸湿層６の光散乱性粒子６ｂの粒径と光反射率との関係を光学シミュレーションした結果をグラフで示す図である。

図７に示すように、光散乱性粒子６ｂの屈折率と、周辺のベース層６ａの屈折率との比率が大きいほど、各光散乱性粒子６ｂによる光散乱角が大きく、従って複数の光散乱性粒子６ｂによる光反射効果が小領域でも得られ易くなる。また、光散乱性粒子６ｂの粒径が小さいほど、単位体積に充填される光散乱性粒子６ｂの数が増えるため、小領域で光反射効果が得られ易くなる。但し、蛍光波長に対して概ね１／１０程度以下に光散乱性粒子６ｂの粒径が小さくなると、蛍光を屈折する効果は低下する。

上記のことから、より小領域で光反射効果を確保するために、複数の光散乱性粒子６ｂの平均粒径は、シンチレータ層５にて発生する光の最大波長の１／１０乃至１０倍の範囲内にある方が望ましい。

上述した技術は、特開２００９－３１０９８号公報に開示されている。すなわち、図７に示す光散乱性粒子６ｂの粒径と光反射率との光学シミュレーションの結果から、光散乱性粒子６ｂを用いた吸湿層６が高反射率の優れた光反射層として機能するためには、シンチレータ層５で生じた蛍光波長の１／１０～１０倍程度の範囲内であることが分かる。実際に試作に用いる酸化チタン等の光散乱性粒子６ｂの粒径は、ＣｓＩ：Ｔｌで形成されたシンチレータ層５の蛍光波長ピーク（５４０ｎｍ）に対して１／１０～１０倍の範囲に入っている。

上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線検出器１によれば、Ｘ線検出器１は、光電変換基板２と、シンチレータ層５と、封止部８と、防湿カバー７と、を備えている。防湿カバー７は、光電変換基板２及び封止部８とともにシンチレータ層５を気密に閉塞している。光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７でシンチレータ層５を密閉したとしても、長期間の使用により、封止部８から少なからず透湿が発生してしまい、シンチレータ層５に劣化が生じる可能性がある。例えば、シンチレータ層５は、潮解性を持つため、水分を吸収して液体化する事態を回避する必要がある。シンチレータ層５が劣化すると、Ｘ線（放射線）から光（蛍光）への変換が困難となってしまう。

そこで、Ｘ線検出器１は、吸湿層６をさらに備えている。水分に関し、吸湿層６のベース層６ａは、封止部８の吸収率より高い吸収率を有している。Ｘ線検出器１に吸湿層６を備えた方が、シンチレータ層５への水分の透湿を抑制することができる。言い換えると、高い防湿性能を持つことのできるＸ線検出器１を得ることができる。

吸湿層６は、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化する特性を有している。吸湿層６のベース層６ａが白色から透明に変化すると、ベース層６ａの光反射機能が低下してしまう。
そこで、吸湿層６は、複数の光散乱性粒子６ｂを有している。ベース層６ａの替わりに光散乱性粒子６ｂが光反射の役割を担うことができる。そのため、吸湿層６は、長期にわたって高い光反射効率を維持することができる。

上述したことから、シンチレータ層５への水分の透湿を抑制することができ、かつ、長期にわたってシンチレータ層５で発生する光の利用効率を高めることができるＸ線検出器１を得ることができる。また、吸湿層６の光反射特性の変化（低下）を抑制することができるため、吸湿層６は、解像度及び感度の向上を図ることに長期にわたって寄与することができる。ひいては、製品寿命の長期化を図ることのできるＸ線検出器１を得ることができる。

（第１の実施形態の第１の変形例）
次に、上記第１の実施形態の第１の変形例について説明する。Ｘ線検出器１は、本変形例で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図８は、本第１の変形例に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図であり、シンチレータ層５、防湿カバー７、及び吸湿層６を示す図である。

図８に示すように、吸湿層６において、複数の光散乱性粒子６ｂは、防湿カバー７側に偏って設けられてもよい。吸湿層６は、複数の光散乱性粒子６ｂが分散されている第１領域Ａ１と、複数の光散乱性粒子６ｂが含まれていない第２領域Ａ２と、を有している。本第１の変形例において、第１領域Ａ１は防湿カバー７側に位置し、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１よりシンチレータ層５側に位置している。

本第１の変形例においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。吸湿層６のうち第２領域Ａ２は、シンチレータ層５側に位置している。そのため、吸湿層６の吸湿性能をより発揮し易くすることができる。

（第１の実施形態の第２の変形例）
次に、上記第１の実施形態の第２の変形例について説明する。Ｘ線検出器１は、本変形例で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図９は、本第２の変形例に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図であり、シンチレータ層５、防湿カバー７、及び吸湿層６を示す図である。

図９に示すように、吸湿層６において、第２領域Ａ２は防湿カバー７側に位置し、第１領域Ａ１は、第２領域Ａ２よりシンチレータ層５側に位置している。
本第２の変形例においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。吸湿層６のうち第１領域Ａ１は、シンチレータ層５側に位置している。そのため、ベース層６ａが透明に変化した際に複数の光散乱性粒子６ｂによる光反射性能をより発揮し易くすることができる。

（第１の実施形態の第３の変形例）
次に、上記第１の実施形態の第３の変形例について説明する。Ｘ線検出器１は、本変形例で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図１０は、本第３の変形例に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図であり、シンチレータ層５、防湿カバー７、及び吸湿層６を示す図である。

図１０に示すように、吸湿層６に注目すると、防湿カバー７側にて複数の光散乱性粒子６ｂが最も密に分散され、防湿カバー７側からシンチレータ層５側に向かって複数の光散乱性粒子６ｂの密度が次第に低くなり、シンチレータ層５側にて複数の光散乱性粒子６ｂが最も疎に分散されている。
本第３の変形例においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１の実施形態の第４の変形例）
次に、上記第１の実施形態の第４の変形例について説明する。Ｘ線検出器１は、本変形例で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図１１は、本第４の変形例に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図であり、シンチレータ層５、防湿カバー７、及び吸湿層６を示す図である。

図１１に示すように、吸湿層６に注目すると、シンチレータ層５側にて複数の光散乱性粒子６ｂが最も密に分散され、シンチレータ層５側から防湿カバー７側に向かって複数の光散乱性粒子６ｂの密度が次第に低くなり、防湿カバー７側にて複数の光散乱性粒子６ｂが最も疎に分散されている。
本第４の変形例においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。Ｘ線検出器１は、本第２の実施形態で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図１２は、本第２の実施形態に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す断面図である。図１３は、図８に示したＸ線検出モジュール１０を示す平面図である。なお、図１３において、シンチレータ層５には右上がりの斜線を付し、封止部８には右下がりの斜線を付し、吸湿層６にはドットパターンを付している。

図１２及び図１３に示すように、平面視にて、吸湿層６のサイズは防湿カバー７のサイズより小さくともよい。本第２の実施形態においても、吸湿層６は、平面視においてシンチレータ層５の全体を覆っている。吸湿層６は、封止部８の上方まで延在していない。防湿カバー７は、封止部８に直に接着されている。吸湿層６の全体が、光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれた空間の内部に位置している。吸湿層６は上記空間の外部に露出していないため、吸湿層６への不所望な水分の浸入を防止することができる。本第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、吸湿層６は、内部の水分量が変化することにより光透過率が変化すればよい。吸湿層６に関して、白色から透明への変化に限定されるものではなく、種々変形可能である。

上記実施形態及び上記複数の変形例で説明した技術は、上記Ｘ線検出器１への適用に限定されるものではなく、他のＸ線検出器、各種の放射線検出器に適用することができる。放射線検出器は、Ｘ線検出パネルＰＮＬの替わりに、放射線を検出する放射線検出パネルを備えていればよい。

１…Ｘ線検出器、１０…Ｘ線検出モジュール、ＰＮＬ…Ｘ線検出パネル、
２…光電変換基板、２ａ…基板、２ｂ…光電変換部、２ｂ１…光電変換素子、
２ｂ２…ＴＦＴ、５１…筐体、５２…入射窓、５…シンチレータ層、６…吸湿層、
６ａ…ベース層、６ｂ…光散乱性粒子、７…防湿カバー、８…封止部、１１…回路基板、
１２…支持基板、１３…空隙、ＤＡ…検出領域、ＮＤＡ１…第１非検出領域、
ＮＤＡ２…第２非検出領域、Ｘ…行方向、Ｙ…列方向。

Claims (6)

1. 検出領域及び前記検出領域の外側の非検出領域を有する光電変換基板と、
   前記光電変換基板の上に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置したシンチレータ層と、
   前記非検出領域に位置し、前記シンチレータ層を囲み、前記光電変換基板に接着された枠状の封止部と、
   前記シンチレータ層の上方に設けられ、前記検出領域及び前記非検出領域に位置し、前記封止部に接着され、前記光電変換基板及び前記封止部とともに前記シンチレータ層を覆ったカバーと、
   内部の水分量が変化することにより光透過率が変化するベース層と、前記ベース層の内部に設けられた複数の光散乱性粒子と、を有し、前記シンチレータ層と前記カバーとの間に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置した吸湿層と、を備える、
   放射線検出器。
2. 前記吸湿層は、平面視において前記シンチレータ層の全体を覆っている、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記複数の光散乱性粒子の平均粒径は、前記シンチレータ層にて発生する光の最大波長の１／１０乃至１０倍の範囲内にある、
   請求項１に記載の放射線検出器。
4. 前記カバーは、前記封止部に直に接着されている、
   請求項１に記載の放射線検出器。
5. 前記封止部は、熱可塑性樹脂を含む材料で形成されている、
   請求項４に記載の放射線検出器。
6. 前記吸湿層は、前記カバーに接着され、前記カバーとともに前記封止部の上方まで延在し、前記封止部に直に接着されている、
   請求項１に記載の放射線検出器。

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