JP4070598B2

JP4070598B2 - 放射線検出器

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Publication number: JP4070598B2
Application number: JP2002539840A
Authority: JP
Inventors: 勤永井; 智之鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JPWO2002037138A1; AU2002212698A1; TW524989B; WO2002037138A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ光学プレートを備えた放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放射線検出器として、例えば特開昭６３−３１１１９３号公報、特開平１−２２７５８３号公報に開示されたようなものが知られている。この放射線検出器は、Ｘ線を光に変換する蛍光膜がＸ線入射側に形成されたファイバ光学プレートと、このファイバ光学プレートのＸ線出射側に光学的に接続される固体撮像素子とを備えている。
【発明の開示】
【０００３】
ところで、固体撮像素子の受光部の外側には受光部から信号出力を取り出すためのボンディングワイヤが配設されており、このボンディングワイヤとの干渉を回避するために、固体撮像素子に接続されるファイバ光学プレートのサイズは制限されてしまう。また、ファイバ光学プレートのＸ線入射面にシンチレータを形成する場合、ファイバ光学プレートの周辺部でシンチレータの膜厚が薄くなるために、この周辺で輝度低下を起こし、有効領域が狭くなってしまう。これらの点から、受光部の有効領域全体をＸ線受光（シンチレータ）有効領域とすることは困難であった。また、受光部の有効領域だけに、ファイバ光学プレートが位置する場合、ボンディングワイヤや受光部以外の固体撮像素子部分にＸ線が照射され、ノイズ発生や故障の原因となる。
【０００４】
上述した問題点を解決するために、本発明者等は、ファイバ光学プレートを、固体撮像素子の受光部上に接続され受光部の有効領域全面を覆う部分と、シンチレータの有効領域が受光部の有効領域以上となり固体撮像素子を覆う部分とで構成することで、受光部の有効領域全面をＸ線受光有効領域とし、Ｘ線によるノイズ発生を抑制することが可能な放射線検出器を新たに発案するに至った。
【０００５】
しかしながら、上述した構成のファイバ光学プレートを製造することは容易でなく、また、固体撮像素子の受光部にファイバ光学プレートを接続する際に、ボンディングワイヤと干渉してボンディングワイヤを切断する惧れを有していることが判明した。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、固体撮像素子の受光部の有効領域よりもシンチレータの有効領域を大きくしたファイバ光学プレートを、簡易に構成すると共に固体撮像素子に対して適切且つ精度よく組み付けることが可能な放射線検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る放射線検出器は、受光部を有する固体撮像素子と、受光部の外側に配設され、受光部の信号出力を取り出すためのボンディングワイヤと、ボンディングワイヤに電気的に接続される内部配線を有し、固体撮像素子をその上に固定している固定基板と、その光出射面が受光部の受光面と光学的に接続される第１ファイバ光学プレートと、その光入射面が第１ファイバ光学プレートの光入射面の面積よりも大きい面積を有し、その光出射面が第１ファイバ光学プレートの光入射面と光学的に接続される第２ファイバ光学プレートと、第２ファイバ光学プレートの光入射面上に形成されているシンチレータと、ボンディングワイヤの放射線入射方向前方を遮蔽するように固定基板に固定された遮蔽板と、を備えており、遮蔽板には、ボンディングワイヤの放射線入射方向前方に位置する部分よりも内側に、第１ファイバ光学プレートが挿通可能であり受光部に対して第１ファイバ光学プレートを位置決めするための開口部が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る放射線検出器では、第１ファイバ光学プレートと第２ファイバ光学プレートとを備え、第２ファイバ光学プレートの光入射面が第１ファイバ光学プレートの光入射面の面積よりも大きい面積を有し、第２ファイバ光学プレートの光入射面上にシンチレータを形成しているので、固体撮像素子の受光部の有効領域よりもシンチレータの有効領域を大きくしたファイバ光学プレートを簡易に構成することができる。また、ボンディングワイヤの放射線入射方向前方を遮蔽するように固定基板に固定された遮蔽板を備え、遮蔽板に、ボンディングワイヤの放射線入射方向前方に位置する部分よりも内側に、第１ファイバ光学プレートが挿通可能であり受光部に対して第１ファイバ光学プレートを位置決めするための開口部を形成することにより、第１ファイバ光学プレートを固体撮像素子に接続する際に、第１ファイバ光学プレートの位置決めを容易に行うことができると共に、第１ファイバ光学プレートとボンディングワイヤとが干渉してボンディングワイヤが切断されるのを遮蔽板で防ぐことができる。この結果、固体撮像素子に対して適切且つ精度よく組み付けることができる。
【０００９】
また、第１ファイバ光学プレートは、コア及びクラッドのみからなることが好ましい。このように、第１ファイバ光学プレートが光吸収体を含まず、コア及びクラッドのみからなることにより、固体撮像素子にて撮像した画像上にファイバ光学プレートの固定パターン（チキンワイヤ）が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
また、固体撮像素子、固定基板、第１ファイバ光学プレート及び第２ファイバ光学プレートを収納するための筐体を更に備えており、第２ファイバ光学プレートは、筐体に位置決めされていることが好ましい。このように構成することにより、第２ファイバ光学プレートを組み付ける際の位置決めを容易に行うことができる。
【００１１】
また、第１ファイバ光学プレートは、筐体に設けられた固定部に固定されていることが好ましい。このように構成することにより、第１ファイバ光学プレートを組み付ける際の固定を確実且つ容易に行うことができる。
【００１２】
また、シンチレータの表面に載置される窓部材を更に備えており、窓部材は、筐体に着脱可能に取付けられる押さえ部材により固定されることが好ましい。このように構成することにより、窓部材の着脱を容易に行うことができる。
【００１３】
また、第２ファイバ光学プレートは、第１ファイバ光学プレートに着脱可能に載置されていることが好ましい。このように構成することにより、第２ファイバ光学プレートの着脱が可能となり、シンチレータが形成された第２ファイバ光学プレートの交換を容易に行うことができる。
【００１４】
また、第２ファイバ光学プレートは、屈折率整合材を介して第１ファイバ光学プレートに載置されていることが好ましい。このように構成することにより、
第２ファイバ光学プレートから第１ファイバ光学プレートに入射する光の損失を低減することができる。
【００１５】
また、第１ファイバ光学プレートの側面と開口部を形成する遮蔽板の縁部との間に生じる間隙には、遮光性を有する材料が塗布されていることが好ましい。このように、第１ファイバ光学プレートの側面と開口部を形成する遮蔽板の縁部との間に生じる間隙に遮光性を有する材料が塗布されることにより、第２ファイバ光学プレートの第１ファイバ光学プレートの光入射面に対応する部分以外で生じた光が上述した間隙を通って、第１ファイバ光学プレートの光入射面以外から第１ファイバ光学プレートに入射する、あるいは、固体撮像素子の受光部（受光面）に入射するのを妨げ、固体撮像素子にて撮像する画像周辺のバックグラウンドとなるのを防ぐことができる。
【００１６】
また、第１ファイバ光学プレートの遮蔽板よりも放射線入射方向前方側に位置する側面部分には、遮光性を有する材料が塗布されていることが好ましい。このように、第１ファイバ光学プレートの遮蔽板よりも放射線入射方向前方側に位置する側面部分に遮光性を有する材料が塗布されることにより、第２ファイバ光学プレートの第１ファイバ光学プレートの光入射面に対応する部分以外で生じた光が第１ファイバ光学プレートの側面から入射するのを妨げ、固体撮像素子にて撮像する画像周辺のバックグラウンドとなるのを防ぐことができる。
【００１７】
また、第１ファイバ光学プレートの光入射面は、遮蔽板よりも放射線入射方向前方に位置していることが好ましい。このように、第１ファイバ光学プレートの光入射面が遮蔽板よりも放射線入射方向前方に位置することにより、固定基板に遮蔽板を固定した後に第１ファイバ光学プレートを固体撮像素子に接続する際に、第１ファイバ光学プレートの位置決め及び挿通を極めて容易に行うことができ、組み付け作業性を向上できる。
【００１８】
また、第１ファイバ光学プレートの光出射面の面積は、受光部の有効領域の面積よりも大きく設定されていることが好ましい。このように、第１ファイバ光学プレートの光出射面の面積が受光部の有効領域の面積よりも大きく設定されることにより、受光部の有効領域全体において放射線を確実に検出することができる。
【００１９】
また、遮蔽板は放射線を遮蔽する材料からなることが好ましい。このように、遮蔽板が放射線を遮蔽する材料からなることにより、ボンディングワイヤや受光部以外の固体撮像素子部分に放射線が入射するのを抑制し、放射線照射によるノイズの発生を低減することができる。
【００２０】
また、第２ファイバ光学プレートの光出射面の面積は、第２ファイバ光学プレートがボンディングワイヤの放射線入射方向前方を遮蔽するように設定されていることが好ましい。このように、第２ファイバ光学プレートの光出射面の面積が、第２ファイバ光学プレートがボンディングワイヤの放射線入射方向前方を遮蔽するように設定されることにより、ボンディングワイヤや受光部以外の固体撮像素子部分に放射線が入射するのを抑制し、放射線照射によるノイズの発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明による放射線検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本実施形態においては、本発明をＸ線検出器に適用した例を示す。
【００２２】
まず、図１〜図４を参照して、Ｘ線検出器１の概略構成について説明する。Ｘ線検出器１は、筐体１１、筐体１１内に配置されたＸ線検出部２１、同じく筐体１１内に配置された駆動回路部８１等を備えている。筐体１１は、ベース部１２と、正面部１３と、側面部１４と、裏面部１５とからなり、これらの部材をネジ止めすることにより略直方体形状を呈した筐体１１が構成される。Ｘ線検出部２１及び駆動回路部８１は、ベース部１２、正面部１３、側面部１４、及び裏面部１５で画成される内部空間内に配設、固定される。Ｘ線は、筐体１１の正面部１３側から入射する。
【００２３】
ベース部１２は、Ｘ線を遮蔽するようにステンレス鋼製の部材からなる。正面部１３は、ベース部１２と同様にステンレス鋼製の部材からなり、Ｘ線の入射領域を規定する略円形状の開口部１３ａが形成されている。開口部１３ａの段部１３ｂには、Ｘ線を透過させる窓部材１６が外側から取り付けられて固定されている。窓部材１６は、厚さ１ｍｍ程度のアルミニウム製あるいはアモルファスカーボン製の部材からなり、円板形状を呈している。側面部１４は、Ｘ線を遮蔽するように、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼製の外側板材１４ａと厚さ１ｍｍ程度の鉛製の内側板材１４ｂとで構成されている。裏面部１５は、ステンレス鋼製の部材からなり、駆動回路部８１に接続される画像信号出力端子１７、電源を供給するための電源コネクタ１８等が設けられている。
【００２４】
次に、図５及び図６を参照してＸ線検出部２１の構成を説明する。Ｘ線検出部２１は、固定基板２２、固体撮像素子３１、第１ファイバ光学プレート４１、第２ファイバ光学プレート５１、遮蔽板７１等を含んでいる。固定基板２２はセラミック製の部材からなり、固体撮像素子３１を載置固定するものである。固定基板２２は、固体撮像素子３１を載置して収容する凹部２３を有している。固体撮像素子３１は、凹部２３の底面に載置固定される。凹部２３の固体撮像素子３１が固定された部分の外側には、複数の電極パッド２４が配列されている。これらの電極パッド２４は、固定基板２２の裏面に配置されている外部接続用の電極端子２５と固定基板２２を貫通している内部配線２６によって電気的に接続されている。
【００２５】
固体撮像素子３１は、シリコン基板に形成されたＣＣＤイメージセンサからなり、光電変換素子３２の配列された部分が受光部を形成している。固体撮像素子３１の受光部の有効領域Ａは、図１に示されるように、６．６ｍｍ×８．８ｍｍ程度の矩形形状を呈している。各光電変換素子３２は図示していない信号ラインによって固体撮像素子３１の端部（受光部の外側）に配置された電極パッド３３のうち対応する電極パッド３３と電気的に接続されている。
【００２６】
固体撮像素子３１は固定基板２２上にそれぞれの対応する電極パッド２４，３３同士が近接するように載置されており、対応する電極パッド２４，３３同士はボンディングワイヤ３４によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３４は、光電変換素子３２（受光部）の信号出力を取り出すためのもので、固体撮像素子３１の受光部（光電変換素子３２の配列された部分）の外側に配設される。電極パッド３３は、ボンディングワイヤ３４、電極パッド２４、内部配線２６、及び、電極端子２５と電気的に接続されることになる。
【００２７】
第１ファイバ光学プレート４１は、略直方体形状を呈しており、共に７ｍｍ×１３ｍｍ程度の矩形形状を呈した光入射面４２と光出射面４３とを有している。第１ファイバ光学プレート４１の厚さは、８ｍｍ程度に設定されている。この第１ファイバ光学プレート４１は、光吸収体を含まず、コアガラス材料からなるコア及びクラッドガラス材料からなるクラッドのみで構成される。第１ファイバ光学プレート４１は、光出射面４３が固体撮像素子３１の受光部の受光面３５と光学的に接続された状態で固定される。第１ファイバ光学プレート４１が固定される位置は、図１に示されるように、Ｘ線入射方向から見て固体撮像素子３１の受光部の有効領域Ａが第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２及び光出射面４３の内側に含まれるように設定されている。
【００２８】
第２ファイバ光学プレート５１は、略円柱形状を呈しており、共に直径２７ｍｍ程度の円形状を呈した光入射面５２と光出射面５３とを有している。第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２及び光出射面５３の面積は、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２及び光出射面４３の面積よりも大きい。第２ファイバ光学プレート５１の厚さは、３ｍｍ程度に設定されている。この第２ファイバ光学プレート５１は、コアガラス材料からなるコア、クラッドガラス材料からなるクラッドコアガラス、及び、光吸収性ガラス材料からなる光吸収体とで構成される。第２ファイバ光学プレート５１は、光出射面５３が第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２と光学的に接続された状態で固定される。なお、第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２及び光出射面５３の面積（Ｘ線入射方向から見たときの大きさ）は、図５に示されるように、第２ファイバ光学プレート５１自体がボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方を遮蔽するように設定されている。筐体１１の正面部１３に形成された開口部１３ａの直径は２８ｍｍに設定されており、第２ファイバ光学プレート５１の直径よりも僅かに大きく、この開口部１３ａにより第２ファイバ光学プレート５１の位置決めがなされる。
【００２９】
第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２には、図７にも示されるように、入射したＸ線を光電変換素子３２が感度を有する波長帯の光に変換するシンチレータ６１が形成されている。シンチレータ６１は、ＣｓＩ、ＮａＩ等の柱状結晶、あるいは、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ等の粉状結晶からなる。シンチレータ６１の表面には、有機膜６２がコーティングされている。有機膜６２は、シンチレータ６１が空気に触れるのを防止して、潮解性による発光効率の劣化を防いでいる。有機膜６２は、Ｘ線透過性が高く且つ水蒸気及びガスの透過が極めて少ない、ポリパラキシレン（スリーボンド社製、商品名パリレン）、ポリパラクロロキシリレン（同社製、商品名パリレンＣ）等のキシレン系樹脂からなり、ＣＶＤ（化学的蒸着）法等を用いることで形成される。これらのパリレンによるコーティング膜は、水蒸気及びガスの透過が極めて少なく、撥水性、耐薬品性も高いほか、薄膜でも優れた電気絶縁性を有し、放射線、可視光線に対して透明であるなど有機膜６２にふさわしい優れた特徴を有している。
【００３０】
有機膜６２の外側（あるいは内側）は、金、銀、アルミニウム等からなる反射薄膜６３がコーティングされている。反射薄膜６３は、シンチレータ６１で発生した光のうち、固体撮像素子３１（第１ファイバ光学プレート４１）側でなく、Ｘ線入射面側に向かう光を反射することで発光量の損失を低減し、検出器の検出感度を増大させることができる。また、反射膜は、外部からの直接光を遮断することもできる。
【００３１】
ところで、シンチレータ６１の厚みは製法上周辺部で薄くなり、Ｘ線の発光効率が低下する。このため、本実施形態は、シンチレータ６１が形成される第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２の面積を第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２の面積を大きく設定することで、シンチレータ６１の有効領域（Ｘ線受光有効領域）の面積は、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２の面積よりも大幅に大きくなっている。
【００３２】
遮蔽板７１は、図５に示されるように、凹部２３を覆ってボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方を遮蔽するように固定基板２２に固定されている。遮蔽板７１は、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼製の板状部材からなり、Ｘ線及び可視光線を遮蔽する。遮蔽板７１には、ボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側に、第１ファイバ光学プレート４１が挿通可能であり固体撮像素子３１（受光部）に対して第１ファイバ光学プレート４１を位置決めするための開口部７２が形成されている。この開口部７２の大きさは、７．５ｍｍ×１３．５ｍｍ程度に設定されている。第１ファイバ光学プレート４１は、遮蔽板７１を貫通した状態で固体撮像素子３１に固定され、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２は、遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方に位置する。
【００３３】
第１ファイバ光学プレート４１の側面と開口部７２を形成する遮蔽板７１の縁部との間に生じる間隙、及び、第１ファイバ光学プレート４１の遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方側に位置する側面部分には、遮光性を有する材料として黒色のモールド剤７３（たとえば、ポリエーテル変性物）が全周にわたって塗布、充填され、第１ファイバ光学プレート４１を遮蔽板７１に固定している。
【００３４】
駆動回路部８１は、固定基板２２の電極端子２５と電気的に接続されており、電極端子２５から出力される画像信号に所定の演算処理を行う演算処理部、演算処理部の出力を増幅する増幅部等を有している。
【００３５】
次に、上述した構成のＸ線検出器１の組立方法について説明する。まず、筐体１１内部に固体撮像素子３１が載置固定された固定基板２２を駆動回路部８１と共に固定する。このとき、固体撮像素子３１は光電変換素子３２（受光部）の受光面３５を表にして載置して図６にも示されるように既に固定され、対応する電極パッド２４と電極パッド３３とはボンディングワイヤ３４により電気的に接続されている。
【００３６】
次に、遮蔽板７１を、遮蔽板７１に形成された開口部７２が固体撮像素子３１の受光部のＸ線入射方向前方に位置するように位置決めした状態で、固定基板２２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定する。そして、第１ファイバ光学プレート４１の光出射面４３と固体撮像素子３１の受光面３５とに光学接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を塗布する。
【００３７】
そして、遮蔽板７１に形成された開口部７２から第１ファイバ光学プレート４１の光出射面４３側部分を挿入し、第１ファイバ光学プレート４１の光出射面４３と固体撮像素子３１の受光面３５とを貼り合わせて第１ファイバ光学プレート４１と固体撮像素子３１とを光学的に接続する。このとき、第１ファイバ光学プレート４１は、開口部７２により、Ｘ線入射方向から見て固体撮像素子３１の受光部の有効領域Ａが第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２及び光出射面４３の内側に含まれるように位置決めされることになる。また、開口部７２は遮蔽板７１のボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側に形成されているので、開口部７２から挿入された第１ファイバ光学プレート４１とボンディングワイヤ３４とが干渉してボンディングワイヤ３４が切断することはない。
【００３８】
次に、第１ファイバ光学プレート４１の側面と開口部７２を形成する遮蔽板７１の縁部との間に生じる間隙、及び、第１ファイバ光学プレート４１の遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方側に位置する側面部分に、黒色のモールド剤７３を塗布、充填する。このとき、モールド剤７３としては、粘性が高く、固体撮像素子３１、固定基板２２に流れ込まないものを用いることが好ましく、モールド剤が流れ込むことによりボンディングワイヤ３４が切断されるのを防ぐことができる。
【００３９】
続いて、正面部１３を筐体１１に取り付けた後に、シンチレータ６１が形成された第２ファイバ光学プレート５１の光出射面５３と第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２とに光学接着剤を塗布してこれらを貼り合わせ、第２ファイバ光学プレート５１と第１ファイバ光学プレート４１とを光学的に接続する。このとき、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２は筐体１１（正面部１３）の開口部１３ａに臨んだ位置にあり、第２ファイバ光学プレート５１の光出射面５３と第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２との貼り合わせを容易に行うことができる。また、第２ファイバ光学プレート５１は、筐体１１（正面部１３）の開口部１３ａにより、貼り合わせ位置が規定されることになる。そして、窓部材１６を開口部１３ａの段部１３ｂに固定して、筐体１１を封止する。なお、第２ファイバ光学プレート５１をモールド剤等で筐体１１（正面部１３）に固定するようにしてもよい。
【００４０】
次に、Ｘ線検出器１の動作を説明する。入射面（正面部１３）側から入射したＸ線は、反射薄膜６３、有機膜６２の全てを透過してシンチレータ６１に達する。このＸ線は、シンチレータ６１で吸収され、Ｘ線の光量に比例した光が放射される。放射された光は、光入射面５２から第２ファイバ光学プレート５１内に入射する。第２ファイバ光学プレート５１の第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２に対応する部分（第１ファイバ光学プレート４１に接続されている部分）に入射した光は、光入射面４２から第１ファイバ光学プレート４１内に入射し、更に第１ファイバ光学プレート４１内を通って光出射面４３から光電変換素子３２（固体撮像素子３１の受光部）へと入射する。
【００４１】
各々の光電変換素子３２では、光電変換により、この可視光の光量に対応する電気信号が生成されて一定時間蓄積される。この可視光の光量は入射するＸ線の光量に対応しているから、つまり、各々の光電変換素子３２に蓄積されている電気信号は、入射するＸ線の光量に対応することになり、Ｘ線画像に対応する画像信号が得られる。光電変換素子３２に蓄積されたこの画像信号を図示していない信号ラインから電極パッド３３、ボンディングワイヤ３４、電極パッド２４、内部配線２６を介して最終的には電極端子２５から順次出力することにより、外部へと転送し、これを駆動回路部８１で処理することにより、Ｘ線像を表示することができる。
【００４２】
第２ファイバ光学プレート５１の第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２に対応する部分以外に入射した光は、第２ファイバ光学プレート５１の光出射面５３から筐体１１内に放射されることになる。しかしながら、固定基板２２に遮蔽板７１を固定すると共に、第１ファイバ光学プレート４１の側面と開口部７２を形成する遮蔽板７１の縁部との間に生じる間隙及び第１ファイバ光学プレート４１の遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方側に位置する側面部分に黒色のモールド剤７３を塗布、充填することにより、第２ファイバ光学プレート５１の第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２に対応する部分以外の光出射面５３から放射された光が第１ファイバ光学プレート４１及び光電変換素子３２に入射するのを防いでいる。
【００４３】
このように、本実施形態に係るＸ線検出器１にあっては、第１ファイバ光学プレート４１と第２ファイバ光学プレート５１とを備え、第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２が第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２の面積よりも大きい面積を有し、第２ファイバ光学プレート５１の光入射面５２上にシンチレータ６１を形成しているので、固体撮像素子３１の受光部（光電変換素子３２の配列された部分）の有効領域よりもシンチレータ６１の有効領域を大きくしたファイバ光学プレートを簡易に構成することができる。また、固体撮像素子３１の受光部の有効領域Ａ全面がＸ線受光有効領域となり、Ｘ線像の撮像領域を大きくすることができる。
【００４４】
また、ボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方を遮蔽するように固定基板２２に固定された遮蔽板７１を備え、遮蔽板７１に、ボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側に、第１ファイバ光学プレート４１が挿通可能であり受光部に対して第１ファイバ光学プレート４１を位置決めするための開口部７２を形成することにより、第１ファイバ光学プレート４１を固体撮像素子３１に光学的に接続する際に、第１ファイバ光学プレート４１の位置決めを容易に行うことができると共に、第１ファイバ光学プレート４１とボンディングワイヤ３４とが干渉してボンディングワイヤ３４が切断されるのを遮蔽板７１で防ぐことができる。この結果、固体撮像素子３１に対して適切且つ精度よく組み付けることができる。
【００４５】
また、第１ファイバ光学プレート４１が光吸収体を含まず、コア及びクラッドのみからなることにより、固体撮像素子３１にて撮像した画像上に第１ファイバ光学プレート４１（光吸収体）の固定パターン（チキンワイヤ）が生じるのを防ぐことができる。
【００４６】
また、Ｘ線検出部２１、駆動回路部８１等を収納するための筐体１１を備え、第２ファイバ光学プレート５１を第１ファイバ光学プレート４１に光学的に接続する際に、第２ファイバ光学プレート５１が筐体１１（正面部１３）の開口部１３ａに位置決めされることにより、第２ファイバ光学プレート５１の組み付けを極めて容易に行うことができる。
【００４７】
また、第１ファイバ光学プレート４１の側面と開口部７２を形成する遮蔽板７１の縁部との間に生じる間隙には、黒色のモールド剤７３が塗布、充填されていることにより、第２ファイバ光学プレート５１の第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２に対応する部分以外で生じた光が上述した間隙を通って、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２以外から第１ファイバ光学プレート４１に入射する、あるいは、固体撮像素子３１の受光部（受光面３５）に入射するのを妨げ、固体撮像素子３１にて撮像する画像周辺のバックグラウンドとなるのを防ぐことができる。
【００４８】
また、第１ファイバ光学プレート４１の遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方側に位置する側面部分には、黒色のモールド剤７３が塗布されていることにより、第２ファイバ光学プレート５１の第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２に対応する部分以外で生じた光が第１ファイバ光学プレート４１の側面や光電変換素子３２から入射するのを妨げ、固体撮像素子３１にて撮像する画像周辺のバックグラウンドとなるのを防ぐことができる。なお、このモールド剤７３は第１ファイバ光学プレート４１の側面上部、すなわち第２ファイバ光学プレート５１の下部まで塗布すればより効果がある。また、図５のように遮光性のモールド部材（モールド剤７３）を第１ファイバ光学プレート４１の側面途中まで塗布した場合、第１ファイバ光学プレート４１の側面に遮光性を有する塗料（例えば、黒色のアクリル系ラッカー）を塗布してもよい。
【００４９】
また、第１ファイバ光学プレート４１の光入射面４２が遮蔽板７１よりもＸ線入射方向前方に位置していることにより、固定基板２２に遮蔽板７１を固定した後に第１ファイバ光学プレート４１を固体撮像素子３１に接続する際に、第１ファイバ光学プレート４１の位置決め及び挿通を極めて容易に行うことができ、組み付け作業性を向上できる。
【００５０】
また、第１ファイバ光学プレート４１の光出射面４３の面積が固体撮像素子３１の受光部（光電変換素子３２の配列された部分）の有効領域Ａの面積よりも大きく設定されていることにより、この受光部の有効領域Ａ全体においてＸ線を確実に検出することができる。
【００５１】
また、遮蔽板７１はＸ線を遮蔽する材料からなることにより、ボンディングワイヤ３４や受光部以外の固体撮像素子３１部分にＸ線が入射するのを抑制し、Ｘ線照射によるノイズの発生を低減することができる。
【００５２】
また、第２ファイバ光学プレート５１の光出射面５３の面積が、第２ファイバ光学プレート５１がボンディングワイヤ３４のＸ線入射方向前方を遮蔽するように設定されていることにより、ボンディングワイヤ３４や受光部以外の固体撮像素子３１部分にＸ線が入射するのを抑制し、Ｘ線照射によるノイズの発生を低減することができる。
【００５３】
次に、図８に基づいて、本実施形態に係る放射線検出器の変形例を説明する。
【００５４】
図８に示されるように、本変形例においては、第１ファイバ光学プレート４１は、筐体１１に設けられた固定部９１に接着剤を用いて固定されている。この固定部９１は、側面部１４における正面部１３近傍側の部分に設けられている。固定部９１には、第１ファイバ光学プレート４１が挿通可能な穴部が形成されている。第１ファイバ光学プレート４１は、固定部９１の穴部に挿通された状態で、当該穴部を形成する固定部９１の縁部の内周面と第１ファイバ光学プレート４１の外周面とが接着されることにより、固定部９１に固定される。正面部１３（押さえ部材）は、螺子８３等により、筐体１１（側面部１４）に着脱可能に取付けられている。
【００５５】
第２ファイバ光学プレート５１は、第１ファイバ光学プレート４１に着脱可能に載置されている。本変形例においては、第２ファイバ光学プレート５１は、屈折率整合材としてのマッチングオイル（たとえば、シリコーンオイル等）を介して第１ファイバ光学プレート４１に載置されている。これにより、第２ファイバ光学プレート５１から第１ファイバ光学プレート４１に入射する光の損失を低減することができる。
【００５６】
窓部材１６は、第２ファイバ光学プレート５１に形成されたシンチレータ６１の表面（Ｘ線入射面）に載置されている。この窓部材１６は、アモルファスカーボン、ポリカーボネイト、アルミニウム等の放射線透過性を有した材料からなり、板状に形成されている。そして、窓部材１６は、筐体１１（側面部１４）に着脱可能に取付けられる正面部１３により固定されている。窓部材１６と正面部１３との間には、ゴム等の弾性材料からなるシール部材（パッキン）８５が配設されている。
【００５７】
本変形例においては、第２ファイバ光学プレート５１を第１ファイバ光学プレート４１に載置し、さらにシンチレータ６１の表面に窓部材１６を載置した状態で、正面部１３を筐体１１に取付けると、第２ファイバ光学プレート５１及び窓部材１６は、正面部１３と第１ファイバ光学プレート４１とに挟まれることになり筐体１１に固定される。一方、正面部１３を筐体１１から取り外すと、第２ファイバ光学プレート５１及び窓部材１６は、正面部１３と第１ファイバ光学プレート４１とに挟まれた状態が解除され、筐体１１から取り外し可能となる。
【００５８】
このように、本変形例においては、第２ファイバ光学プレート５１及び窓部材１６の着脱を容易に行うことができ、特に、シンチレータ６１が形成された第２ファイバ光学プレート５１の交換を容易に行うことができる。この結果、シンチレータ６１の寿命がきた場合でも、シンチレータ６１が形成された第２ファイバ光学プレート５１を新しいものと交換すればよく、メンテナンス性に優れたＸ線検出器１を実現することができる。
【００５９】
また、第１ファイバ光学プレート４１は、筐体１１（側面部１４）に設けられた固定部９１に固定されているので、第１ファイバ光学プレート４１を組み付ける際の固定を確実且つ容易に行うことができる。
【００６０】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、第１ファイバ光学プレート４１、第２ファイバ光学プレート５１、遮蔽板７１に形成される開口部７２といった各構成要素の形状等も適宜変更して設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の放射線検出器は、医療機器、宇宙観測機器あるいは非破壊検査機器等のＸ線検出器に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、実施形態に係る放射線検出器を示す正面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る放射線検出器を示す側面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る放射線検出器を示す下面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る放射線検出器を示す背面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る放射線検出器の構成を示す概略断面図である。
【図６】図６は、実施形態に係る放射線検出器に含まれる、Ｘ線検出部を示す要部分解斜視図である。
【図７】図７は、実施形態に係る放射線検出器に含まれる、第２ファイバ光学プレート及びシンチレータを示す構成断面図である。
【図８】図８は、実施形態に係る放射線検出器の変形例の構成を示す概略断面図である。

Claims

受光部を有する固体撮像素子と、
前記受光部の外側に配設され、前記受光部の信号出力を取り出すためのボンディングワイヤと、
前記ボンディングワイヤに電気的に接続される内部配線を有し、前記固体撮像素子をその上に固定している固定基板と、
その光出射面が前記受光部の受光面と光学的に接続される第１ファイバ光学プレートと、
その光入射面が前記第１ファイバ光学プレートの光入射面の面積よりも大きい面積を有し、その光出射面が前記第１ファイバ光学プレートの前記光入射面と光学的に接続される第２ファイバ光学プレートと、
前記第２ファイバ光学プレートの前記光入射面上に形成されているシンチレータと、
前記ボンディングワイヤの放射線入射方向前方を遮蔽するように前記固定基板に固定された遮蔽板と、を備えており、
前記遮蔽板には、前記ボンディングワイヤの前記放射線入射方向前方に位置する部分よりも内側に、前記第１ファイバ光学プレートが挿通可能であり前記受光部に対して前記第１ファイバ光学プレートを位置決めするための開口部が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
前記第１ファイバ光学プレートは、コア及びクラッドのみからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記固体撮像素子、前記固定基板、前記第１ファイバ光学プレート及び前記第２ファイバ光学プレートを収納するための筐体を更に備えており、
前記第２ファイバ光学プレートは、前記筐体に位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第１ファイバ光学プレートは、前記筐体に設けられた固定部に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
前記シンチレータの表面に載置される窓部材を更に備えており、
前記窓部材は、前記筐体に着脱可能に取付けられる押さえ部材により固定されることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
前記第２ファイバ光学プレートは、前記第１ファイバ光学プレートに着脱可能に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第２ファイバ光学プレートは、屈折率整合材を介して前記第１ファイバ光学プレートに載置されていることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出器。
前記第１ファイバ光学プレートの側面と前記開口部を形成する前記遮蔽板の縁部との間に生じる間隙には、遮光性を有する材料が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器
前記第１ファイバ光学プレートの前記遮蔽板よりも放射線入射方向前方側に位置する側面部分には、遮光性を有する材料が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第１ファイバ光学プレートの前記光入射面は、前記遮蔽板よりも前記放射線入射方向前方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第１ファイバ光学プレートの前記光出射面の面積は、前記受光部の有効領域の面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記遮蔽板は放射線を遮蔽する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第２ファイバ光学プレートの前記光出射面の面積は、前記第２ファイバ光学プレートが前記ボンディングワイヤの前記放射線入射方向前方を遮蔽するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。