JP5197468B2

JP5197468B2 - 放射線検出装置

Info

Publication number: JP5197468B2
Application number: JP2009087826A
Authority: JP
Inventors: 書史成行; 美広岡田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010237162A

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出装置に関する。

放射線を検出する放射線検出装置としては、ＴＦＴアレイを用いた放射線検出パネルが知られている。ＴＦＴアレイを用いた放射線検出パネルでは、ＴＦＴアレイが形成されたＴＦＴアレイ基板上に、放射線の入射により蛍光するシンチレータ層や、放射線の入射により電荷を生じる光導電層が形成される。このシンチレータ層や光導電層は、ガラスカバーや樹脂等の封止層により封止される。

ＴＦＴにより放射線を検出する構成では、ＣＭＯＳセンサを用いた場合と異なり、少なくとも、ＴＦＴを駆動するためのゲート線及びＴＦＴからの信号を読み取るための信号線が必要となり、これらを外部接続するための接続端子をＴＦＴアレイ基板に配置する必要がある。

このように、接続端子で外部接続をとる必要があるため、ＴＦＴアレイ基板は、特許文献１及び特許文献２に示すように、接続端子が配置された側の基板端部が、シンチレータ層や光導電層や封止層の外側に張り出すように構成される。

特開２００１−１４８４７５号公報特開２００６−７８４７１号公報

ところで、ＴＦＴアレイ基板は、安価である薄板のガラス基板で形成されることが一般的である。このため、特許文献１及び特許文献２に示すように、接続端子が配置された側の基板端部が、シンチレータ層や光導電層や封止層の外側に張り出した構成では、放射線検出パネルが振動や衝撃等を受けると、基板端部にワレやカケが発生し、接続端子の破断につながる。

本発明は、上記事実を考慮し、接続端子が配置された側の基板端部における破損を抑制できる放射線検出装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る放射線検出装置は、ＴＦＴからなるスイッチ素子が絶縁性基板に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板上に配置され、前記スイッチ素子に読み出される電荷に放射線を変換する又は、前記スイッチ素子に読み出される電荷に変換される光に放射線を変換する放射線変換層と、平面視における前記ＴＦＴ基板の周端部の少なくとも一部に配置され、前記スイッチ素子を外部回路と接続するための接続端子と、前記放射線変換層を間に挟んで前記ＴＦＴ基板に対向して配置され、前記接続端子が配置された側の基板端部を平面視にて覆う対向基板と、を備える。

この構成によれば、放射線変換層が、放射線を電荷に変換し、又は、放射線を光に変換する。光に変換された場合には、この光が電荷に変換される。変換された電荷は、ＴＦＴ基板のスイッチ素子によって読み出され、放射線検出がなされる。

ここで、本発明の請求項１の構成では、放射線変換層を間に挟んでＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板が、接続端子が配置された側の基板端部を平面視にて覆っている。

このため、基板端部が変形しようとした場合でも、基板端部、接続端子、その接続端子に接続される配線などが対向基板に当接して基板端部の変形が規制され、基板端部の破損を抑制できる。

本発明の請求項２に係る放射線検出装置は、前記放射線変換層が、平面視における前記ＴＦＴ基板の周端に向かって前記接続端子の側部領域に延伸している。

この構成によれば、放射線変換層が、接続端子の側部領域に延伸することにより、接続端子の周辺部が補強され、接続端子が配置された側の基板端部の破損を抑制できる。

本発明の請求項３に係る放射線検出装置は、前記基板端部と前記対向基板との間に挟まれ、前記放射線変換層が配置されていない領域に設けられたスペーサを備える。

この構成によれば、基板端部と対向基板との間に挟まれたスペーサが、基板端部の変形が規制し、基板端部の破損を抑制できる。

本発明の請求項６に係る放射線検出装置は、前記基板端部と前記対向基板との間であって前記放射線変換層が配置されていない領域に充填され、前記接続端子を封止する樹脂材料を備える。

この構成によれば、基板端部と対向基板との間の樹脂材料が、基板端部の変形が規制し、基板端部の破損を抑制できる。

本発明の請求項１に係る放射線検出装置は、さらに、前記ＴＦＴ基板を通して前記放射線変換層に放射線を入射させる。

この構成によれば、対向基板が放射線入射の妨げにならないので、対向基板の材料選択における自由度が増す。このため、対向基板側から放射線入射する構成に比べ、対向基板として、剛性の高い材料を選択することも可能となる。

本発明は、上記構成としたので、接続端子が配置された側の基板端部における破損を抑制できる。

図１は、間接変換方式に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略側面図である。図２は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略平面図である。図３は、直接変換方式に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略側面図である。図４は、本実施形態に係る放射線検出装置の全体構成を簡略化して示した図２の４−４線断面図である。図５は、本実施形態に係る対向基板とＴＦＴ基板の位置関係を示す概略平面図である。図６は、本実施形態に係るＴＦＴ基板及び対向基板が支持部材によって支持された変形例を示す断面図である。図７は、本実施形態に係る放射線変換層を接続端子３８の側部領域に延伸していた変形例を示す断面図である。図８は、本実施形態に係るＴＦＴ基板の基板端部と対向基板との間にスペーサを配置した変形例を示す断面図である。図９は、本実施形態に係るＴＦＴ基板の基板端部と対向基板との間に樹脂材料を充填した変形例を示す断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
（本実施形態に係る放射線検出装置の構成）
まず、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を説明する。図１は、間接変換方式に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略側面図である。図２は、本実施形態に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略平面図である。図３は、直接変換方式に係る放射線検出装置の構成を模式的に示す概略側面図である。

放射線検出装置１０は、図１に示すように、薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）からなるスイッチ素子２８が絶縁性基板１２に形成されたＴＦＴ基板１６を備えている。

このＴＦＴ基板１６上には、入射される放射線を変換する放射線変換層の一例として、入射される放射線を光に変換するシンチレータ層１８が形成されている。

シンチレータ層１８としては、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）を用いることができる。なお、シンチレータ層１８は、これらの材料に限られるものではない。

絶縁性基板１２としては、例えば、ガラス基板、各種セラミック基板、樹脂基板を用いることができる。なお、絶縁性基板１２は、これらの材料に限られるものではない。

シンチレータ層１８とＴＦＴ基板１６との間には、シンチレータ層１８によって変換された光が入射されることにより電荷を生成する光導電層２０が配置されている。この光導電層２０のシンチレータ層１８側の表面には、光導電層２０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極２２が形成されている。

ＴＦＴ基板１６には、光導電層２０で生成された電荷を収集する電荷収集電極２４が形成されている。ＴＦＴ基板１６では、各電荷収集電極２４で収集された電荷が、スイッチ素子２８によって読み出される。

電荷収集電極２４は、ＴＦＴ基板１６に二次元状に配置されており、それに対応して、スイッチ素子２８が、図２に示すように、絶縁性基板１２に２次元状に配置されている。

また、ＴＦＴ基板１６には、一定方向（行方向）に延設され各スイッチ素子２８をオンオフさせるための複数本のゲート線３０と、ゲート線３０と直交する方向（列方向）に延設されオン状態のスイッチ素子２８を介して電荷を読み出すための複数本の信号線（データ線）３２が設けられている。

なお、ＴＦＴ基板１６上には、ＴＦＴ基板１６上を平坦化するための平坦化層２３が形成されている。また、ＴＦＴ基板１６とシンチレータ層１８との間であって、平坦化層２３上には、シンチレータ層１８をＴＦＴ基板１６に接着するための接着層２５が、形成されている。

ＴＦＴ基板１６は、平面視において外縁に４辺を有する四辺形状をしている。具体的には、矩形状に形成されている。

平面視におけるＴＦＴ基板１６の周端部には、１辺において、個々のゲート線３０が接続された接続端子３８が配置されている。この接続端子３８は、配線３５を介して、外部回路としてのゲート線ドライバ３４に接続されている。

また、ＴＦＴ基板１６の周端部には、１辺において、個々の信号線３２が接続された接続端子３９が配置されている。この接続端子３９は、配線３７を介して、外部回路としての信号処理部３６に接続される。この接続端子３９が配置された１辺は、接続端子３８が配置された１辺に対して、直角方向に位置している。
なお、接続端子３８及び接続端子３９は、対向する辺に配置される構成であってもよい。また、接続端子３８及び接続端子３９は、同じ辺に配置される構成であってもよい。また、接続端子３８及び接続端子３９は、それぞれが複数の辺に対して配置されていても良い。

各スイッチ素子２８は、ゲート線ドライバ３４からゲート線３０を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、オン状態とされたスイッチ素子２８によって読み出された電荷は、電荷信号として信号線３２を伝送されて信号処理部３６に入力される。従って、電荷は行単位で順に読み出され、二次元状の放射線画像が取得可能となる。

なお、上記の放射線検出装置１０は、放射線を一旦、光に変換し、その光を電荷に変換して放射線検出を行う間接変換方式であったが、放射線検出装置としては、放射線を直接、電荷に変換する直接変換方式であってもよい。

直接変換方式の放射線検出装置では、図３に示すように、入射される放射線を変換する放射線変換層の一例として、入射される放射線を電荷に変換する光導電層４８が、ＴＦＴ基板１６上に形成されている。

光導電層４８としては、アモルファスSe、Bi₁₂MO₂₀(M：Ti、Si、Ge)、Bi₄M₃O₁₂ (M：Ti、Si、Ge)、Bi₂O₃、BiMO₄（Ｍ：Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）、Bi₂WO₆、Bi₂₄B₂O₃₉、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、MNbO₃(M：Li、Na、K)、PbO、HgI₂、PbI₂、CdS、CdSe、CdTe、BiI₃、GaAs等のうち少なくとも１つを主成分とする化合物などが用いられるが、暗抵抗が高く、Ｘ線照射に対して良好な光導電性を示し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能な非晶質（アモルファス）材料が好まれる。

光導電層４８上には、光導電層４８の表面側に形成され、光導電層４８へバイアス電圧を印加するためのバイアス電極５２が形成されている。

直接変換方式の放射線検出装置では、間接変換方式の放射線検出装置と同様に、光導電層４８で発生した電荷を収集する電荷収集電極２４がＴＦＴ基板１６に形成されている。

また、直接変換方式の放射線検出装置におけるＴＦＴ基板１６は、各電荷収集電極２４で収集された電荷を蓄積する電荷蓄積容量２６を備えている。この各電荷蓄積容量２６に蓄積された電荷が、スイッチ素子２８によって読み出される。

（ＴＦＴ基板１６の基板端部１６Ａを補強するための構成）
次に、ＴＦＴ基板１６において、接続端子３８が配置された側の基板端部１６Ａを補強するための構成について説明する。図４は、本実施形態に係る放射線検出装置の全体構成を簡略化して示した図２の４−４線断面図である。

本構成は、間接変換方式及び直接変換方式の両方の放射線検出装置において適用が可能であり、間接変換方式におけるシンチレータ層１８と直接変換方式における光導電層４８とをまとめて放射線変換層５０として、以下に説明する。

放射線検出装置１０は、図４に示すように、放射線変換層５０を間に挟んでＴＦＴ基板１６に対向して配置された対向基板４０を備えている。この対向基板４０は、接続端子が配置された側の基板端部１６Ａを平面視にて覆っている。すなわち、図４の矢印Ａ方向から放射線検出装置１０を見た場合において、図５（Ａ）に示すように、対向基板４０がＴＦＴ基板１６に重なっており、ＴＦＴ基板１６が対向基板４０の面内に納まっている。

本実施形態では、対向基板４０は、図５（Ａ）に示すように、基板端部１６ＡにおいてＴＦＴ基板１６よりも外側に張り出しており、ＴＦＴ基板１６の基板端部１６Ａの外縁１６Ｂよりも、外縁４０Ａが外側に位置している。なお、図５（Ｂ）に示すように、対向基板４０の外縁４０Ａは、ＴＦＴ基板１６の基板端部１６Ａの外縁１６Ｂと一致するようになっていても良い。

また、ＴＦＴ基板１６の基板端部１６Ａと対向基板４０との間には、隙間が形成されている。対向基板４０は、放射線変換層５０との間にも隙間が形成されている。このＴＦＴ基板１６及び対向基板４０は、支持部材（図示省略）によって、放射線検出装置１０に内において、それぞれ別個独立して支持されている。

上記のように、本構成によれば、放射線変換層５０を間に挟んでＴＦＴ基板１６に対向して配置された対向基板４０が、接続端子３８、３９が配置された側の基板端部１６Ａを平面視にて覆っているため、基板端部１６Ａが変形しようとした場合でも、基板端部１６Ａ、接続端子３８、３９、その接続端子３８、３９に接続される配線３５、３７などが対向基板４０に当接して基板端部１６Ａの変形が規制され、基板端部１６Ａの破損を抑制できる。

また、本実施形態では、ＴＦＴ基板１６側から、ＴＦＴ基板１６を通して放射線変換層５０に放射線を入射させる構成とされている。このため、装置上方に配置された放射線源から放射線を照射する場合には、図４に示すように、ＴＦＴ基板１６が上側に配置され、放射線変換層５０が下側に配置される構成となる。これにより、基板端部１６Ａが重力により変形しやすくなるが、本実施形態の構成では、対向基板４０により基板端部１６Ａの変形が規制されるので、基板端部１６Ａの破損を効果的に抑制できる。このように、本実施形態の構成は、ＴＦＴ基板１６側から放射線変換層５０に放射線を入射させる構成において、特に有効となる。

なお、ＴＦＴ基板１６を通さずに、放射線変換層５０側から放射線を入射させる構成であってもよい。

また、ＴＦＴ基板１６及び対向基板４０は、図６に示すように、支持部材４６に支持されていても良い。図６に示す構成では、支持部材４６は、側面視にて、コの字状（Ｕの字状）に形成されている。

支持部材４６は、対向基板４０が固定された第１板体４６Ａと、ＴＦＴ基板１６が固定された第２板体４６Ｂと、第１板体４６Ａと第２板体４６Ｂとを連結する連結板体４６Ｃとで構成されている。第１板体４６Ａは、対向基板４０から見てＴＦＴ基板１６とは反対側の対向基板４０の表面に配置されており、対向基板４０を支持している。

第２板体４６Ｂは、ＴＦＴ基板１６から見て対向基板４０とは反対側のＴＦＴ基板１６の表面に配置されており、ＴＦＴ基板１６を支持している。支持部材４６は、放射線検出装置１０の筐体（図示省略）に固定されている。

また、図７に示すように、放射線変換層５０が、ＴＦＴ基板１６の外端に向かって接続端子３８の側部領域に延伸している構成であってもよい。これにより、接続端子３８は、放射線変換層５０によって３方向から囲まれる。

図７に示す構成によれば、接続端子３８、３９の周辺部が補強され、基板端部１６Ａの破損を抑制できる。

また、図８に示すように、ＴＦＴ基板１６の基板端部１６Ａと対向基板４０との間に挟まれたスペーサ４２を、放射線変換層５０が配置されていない領域に設ける構成であってもよい。このスペーサ４２は、ＴＦＴ基板１６と対向基板４０とに接触しており、ＴＦＴ基板１６と対向基板４０との間の空間を埋めるようになっている。

図８に示す構成では、基板端部１６Ａと対向基板４０との間に挟まれたスペーサ４２が、基板端部１６Ａの変形が規制し、基板端部１６Ａの破損を抑制できる。

また、図９に示すように、接続端子３８、３９を封止する樹脂材料４４が、基板端部１６Ａと対向基板４０との間であって放射線変換層５０が配置されていない領域に充填される構成であってもよい。この樹脂材料４４は、ＴＦＴ基板１６と対向基板４０とに接触しており、ＴＦＴ基板１６と対向基板４０との間の空間を埋めるようになっている。

図９に示す構成では、基板端部１６Ａと対向基板４０との間の樹脂材料４４が、基板端部１６Ａの変形が規制し、基板端部１６Ａの破損を抑制できる。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。

１０放射線検出装置
１２絶縁性基板
１６ＴＦＴ基板
１６Ａ基板端部
１８シンチレータ層（放射線変換層）
２８スイッチ素子
３８接続端子
３９接続端子
４０対向基板
４２スペーサ
４４樹脂材料
４８光導電層（放射線変換層）
５０放射線変換層

Claims

ＴＦＴからなるスイッチ素子が絶縁性基板に形成されたＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板上に配置され、前記スイッチ素子に読み出される電荷に放射線を変換する又は、前記スイッチ素子に読み出される電荷に変換される光に放射線を変換する放射線変換層と、
平面視における前記ＴＦＴ基板の周端部の少なくとも一部に配置され、前記スイッチ素子を外部回路と接続するための接続端子と、
前記放射線変換層を間に挟んで前記ＴＦＴ基板に対向して配置され、前記接続端子が配置された側の基板端部を平面視にて覆う対向基板と、
を備え、
前記ＴＦＴ基板を通して前記放射線変換層に放射線を入射させ、
前記対向基板が、前記ＴＦＴ基板よりも外側に張り出し、
前記対向基板における前記ＴＦＴ基板側の表面は、前記ＴＦＴ基板よりも外側に張り出した部分を含む基板端部が平面状とされている放射線検出装置。
ＴＦＴからなるスイッチ素子が絶縁性基板に形成されたＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板上に配置され、前記スイッチ素子に読み出される電荷に放射線を変換する又は、前記スイッチ素子に読み出される電荷に変換される光に放射線を変換する放射線変換層と、
平面視における前記ＴＦＴ基板の周端部の少なくとも一部に配置され、前記スイッチ素子を外部回路と接続するための接続端子と、
前記放射線変換層を間に挟んで前記ＴＦＴ基板に対向して配置され、前記接続端子が配置された側の基板端部を平面視にて覆う対向基板と、
を備え、
前記ＴＦＴ基板を通して前記放射線変換層に放射線を入射させ、
前記放射線変換層が、平面視における前記ＴＦＴ基板の周端に向かって前記接続端子の側部領域に延伸し、
前記接続端子が、前記放射線変更層によって３方向から囲まれている放射線検出装置。
ＴＦＴからなるスイッチ素子が絶縁性基板に形成されたＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板上に配置され、前記スイッチ素子に読み出される電荷に放射線を変換する又は、前記スイッチ素子に読み出される電荷に変換される光に放射線を変換する放射線変換層と、
平面視における前記ＴＦＴ基板の周端部の少なくとも一部に配置され、前記スイッチ素子を外部回路と接続するための接続端子と、
前記放射線変換層を間に挟んで前記ＴＦＴ基板に対向して配置され、前記接続端子が配置された側の基板端部を平面視にて覆う対向基板と、
前記基板端部と前記対向基板との間に挟まれ、前記放射線変換層が配置されていない領域に設けられたスペーサと、
を備え、
前記ＴＦＴ基板を通して前記放射線変換層に放射線を入射させる放射線検出装置。
前記対向基板が、前記ＴＦＴ基板よりも外側に張り出し、
前記対向基板における前記ＴＦＴ基板よりも外側に張り出した部分を含む基板端部は、前記ＴＦＴ基板側の表面が平面状とされている請求項３に記載の放射線検出装置。
前記対向基板と前記放射線変換層との間には、隙間が形成され、
前記対向基板は、前記放射線変換層に対して非接合とされている請求項３又は請求項４に記載の放射線検出装置。
前記基板端部と前記対向基板との間であって前記放射線変換層が配置されていない領域に充填され、前記接続端子を封止する樹脂材料を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
前記対向基板の外縁が、平面視にて、前記ＴＦＴ基板の外縁と一致している請求項２〜６のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
前記対向基板及び前記ＴＦＴ基板を支持する支持部材を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
前記支持部材は、前記対向基板が固定された第１板体と、前記ＴＦＴ基板が固定された第２板体と、前記第１板体と前記第２板体とを連結する連結板体と、を有して構成されている請求項８に記載の放射線検出装置。
前記絶縁性基板は、ガラスで構成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線検出装置。