JP5499851B2 - 二次元画像検出器 - Google Patents

Description

本発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野に用いられる光または放射線を検出する二次元画像検出器に関する。

従来の二次元画像検出器は、図１１に示すように、光または放射線の入射により、光または放射線を電荷信号に変換する変換層１０３と、この変換層１０３の下層に配置され、変換層１０３で変換された電荷信号を蓄積して読み出す蓄積・読み出し回路１０５とを備えている。また、蓄積・読み出し回路１０５の周縁部には、蓄積・読み出し回路１０５に蓄積された電荷信号を外部に読み出すための外部回路１０７が配線１０７ａを介して電気的に接続されている。外部回路１０７は、ゲート駆動回路や、電荷電圧変換アンプ、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器等で構成されている（例えば、特許文献１参照）。

積層した変換層１０３および蓄積・読み出し回路１０５等は、ベース板１０９により固定され、図示しない筐体に取り付けられている。なお、ここで光とは赤外線、可視光線、および紫外線等をいい、放射線とはＸ線およびγ線等をいう。また、図１１に示す符号ｒは、光または放射線の入射方向を示す。

変換層１０３は、例えば、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等のハンドキャップの大きい化合物半導体が用いられる。しかしながら、これらの化合物半導体は、従来のアモルファスＳｅに比べ抵抗率が低く、バイアス電圧を印加すると暗電流（リーク電流）が流れやすい性質がある。また、その暗電流は温度依存性があり、変換層１０３の温度が上昇すると暗電流が増加する性質がある。そして、このような変換層１０３を備えた従来装置は、外部回路１０７が発熱した熱で変換層１０３を加熱され、変換層１０３の暗電流が増加してしまうという問題がある。

これに対し、例えば、特許文献２の装置が開示されている。この装置は、図１２に示すように、変換層２０３、蓄積・読み出し回路２０５および電荷読み取り器（外部回路）２０７がこの順番で上側から配置されている。変換層２０３の上層には、電気伝導性や熱伝導性やＸ線の透過性の良いグラファイト（カーボン）で形成され、バイアス電圧が印加される電極基板（印加電極）２１１が設けられている。電極基板２１１には、水やガス等の熱媒体が流れる温度調節管２１２が熱伝導性接合部材２１４を介して、変換層２０３の周囲を取り囲むようにＸ線の検出領域外に設けられている。また、電荷読み取り器２０７側にも、熱伝導性接合部材２１４を介して、温度調節管２１２が設けられている。このように、変換層２０３と電荷読み取り器２０７は、温度調節管２１２により冷却されるように構成されている。

特開２００６−３０５２２８号公報 特開２００９−１９４０２１号公報

しかしながら、従来装置には次のような問題がある。熱源である外部回路のうち、特に電荷電圧変換アンプは、蓄積・読み出し回路から離して配置すると信号にノイズが加わってしまうので、蓄積・読み出し回路に近い位置に配置しなければならない。電荷電圧変換アンプなどの外部回路からの熱は、配線を通じて蓄積・読み出し回路に伝わり、蓄積・読み出し回路内の配線などを伝わって蓄積・読み出し回路が加熱され、その熱により変換層が加熱されてしまう。上述のような冷却する機構とは別に、一般的に、変換層の温度を一定に保つため、積層した変換層および蓄積・読み出し回路は、熱容量の大きなベース板に固定される。しかしながら、熱源である電荷電圧変換アンプなどの外部回路から配線を通じて伝わる熱を抑えることが難しく、変換層が加熱されてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、変換層の温度変化を抑制することにより、暗電流を低減することが可能な二次元画像検出器を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明の二次元画像検出器は、光または放射線を電荷信号に変換する変換層と、前記変換層で変換された電荷信号を蓄積して読み出すアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に電気的に接続された外部回路と、積層された前記変換層および前記アクティブマトリクス基板を固定するベース板と、を備え、前記ベース板には、前記変換層が配置された部分と前記アクティブマトリクス基板に前記外部回路が接続された部分との間を分ける第１断熱部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の二次元画像検出器によれば、積層された変換層およびアクティブマトリクス基板を固定するベース板には、変換層が配置された部分とアクティブマトリクス基板に外部回路が接続された部分との間を分ける第１断熱部が設けられている。それにより、外部回路が発熱した熱をベース板の第１断熱部より外側部分で除熱した熱が、変換層が配置されたベース板の第１断熱部の内側部分に移動することを抑制することができる。すなわち、ベース板の第１断熱部より内側部分では変換層の温度を一定にすることができ、一方、ベース板の第１断熱部より外側部分では配線を通じて伝わる熱を積極的に除熱させることができる。そのため変換層の温度変化を抑制することができるので、暗電流を低減させ、光または放射線画像の画質を向上させることができる。

また、本発明の二次元画像検出器において、第１断熱部の一例は、前記ベース板の変換層側からその反対側の面までを貫通する貫通孔である。それにより、ベース板内を分断して比較的に熱が伝わりにくい空気と隣接させることで、ベース板の貫通孔の両側における熱の移動を妨げることができる。また、第１断熱部の一例は、前記ベース板の変換層側およびその反対側の少なくとも一方の面に設けられた溝部である。それにより、ベース板の厚み方向が狭くなるので、その両側からの熱の移動を妨げることができる。また、ベース板の一部がつながっているので、ベース板の強度を保つことができる。

また、本発明の二次元画像検出器の一例は、前記ベース板と前記アクティブマトリクス基板と前記変換層は、この順番で積層しているものである。熱源である外部回路から配線を通じて伝わる熱を直接、ベース板の第１断熱部より外側部分に逃がすことができる。

また、本発明の二次元画像検出器の一例は、前記ベース板と前記変換層と前記アクティブマトリクス基板は、この順番で積層し、さらに、前記ベース板と前記アクティブマトリクス基板との間であって、かつ変換層の外側部分に配置され、前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された外側部分と前記ベース板の前記第１断熱部より外側部分とをつなぐ伝熱部と、を備えているものである。それにより、先ず、アクティブマトリクス基板を介さずに変換層をベース板に固定させているので、変換層の温度を一定にさせやすい。また、伝熱部によって、アクティブマトリクス基板の変換層が配置された外側部分から、ベース板の第１断熱部より外側部分に、熱を逃がすことができる。したがって、アクティブマトリクス基板内に伝わる熱を抑えることができるので、変換層の温度変化を抑制させることができる。

また、本発明の二次元画像検出器は、前記変換層と前記ベース板との間、前記伝熱部と前記アクティブマトリクス基板との間、および前記伝熱部と前記ベース板との間の少なくともいずれか１つに熱伝導性結合部を備えていることが好ましい。それにより、密着性が増すので、変換層の温度をさらに一定にすることができ、アクティブマトリクス基板を伝わる熱をさらに逃がすことができる。

また、本発明の二次元画像検出器は、前記アクティブマトリクス基板に配置された前記変換層を覆うように、また、前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された反対側の面に第２断熱部を備えていることが好ましい。それにより、変換層を挟んでベース板の反対側から熱が伝わることを抑えることができる。すなわち、熱源である外部回路から放射される熱や外部の環境温度による熱が変換層に伝わることを抑えることができる。そのため、変換層の温度を一定にすることができる。

また、本発明の二次元画像検出器は、前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された外側部分を冷却するアクティブマトリクス基板冷却部を備えていることが好ましい。それにより、アクティブマトリクス基板の変換層が配置された外側部分が冷却されるので、アクティブマトリクス基板内を伝わる熱を抑えることができる。また、本発明の二次元画像検出器は、前記アクティブマトリクス基板冷却部と前記アクティブマトリクス基板との間に熱伝導性結合部を備えていることが好ましい。それにより、密着性が増すので、効率よく冷却することができる。

また、本発明の二次元画像検出器は、前記外部回路を冷却する外部回路冷却部を備えていることが好ましい。それにより、外部回路が直接冷却されるので、熱源である外部回路から配線を通じて伝わる熱を抑えることができる。また、本発明の二次元画像検出器は、前記外部回路冷却部と前記外部回路との間に熱伝導性結合部を備えていることが好ましい。それにより、密着性が増すので、効率良く冷却することができる。

また、本発明の二次元画像検出器は、前記ベース板の前記変換層が配置された第１断熱部より内側部分を冷却するベース板冷却部を備えていることが好ましい。それにより、変換層の温度を一定にすることができる。また、本発明の二次元画像検出器は、前記ベース板冷却部と前記ベース板との間に熱伝導性結合部を備えていることが好ましい。それにより、密着性が増すので、効率良く冷却することができる。

また、本発明の二次元画像検出器において、前記外部回路は、電荷信号を電圧信号に変換する電荷電圧変換アンプであり、第１断熱部は、少なくとも、前記変換層が配置された部分と前記アクティブマトリクス基板に前記電荷電圧変換アンプが接続された部分との間に設けられていることが好ましい。それにより、熱源である外部回路のうち、発熱量の比較的多い電荷電圧変換アンプがアクティブマトリクス基板に接続される部分と変換層が配置される部分との間のみに第１断熱部を設けるので、効果的に冷却することができる。また、ベース板の強度を保つことができ、ベース板の構造が簡単になるので容易に製造することができる。

本発明に係る二次元画像検出器によれば、積層された変換層およびアクティブマトリクス基板を固定するベース板には、変換層が配置された部分とアクティブマトリクス基板に外部回路が接続された部分との間を分ける第１断熱部が設けられている。それにより、外部回路が発熱した熱をベース板の第１断熱部より外側部分で除熱した熱が、変換層が配置されたベース板の第１断熱部の内側部分に移動することを抑制することができる。すなわち、ベース板の第１断熱部より内側部分では変換層の温度を一定にすることができ、一方、ベース板の第１断熱部より外側部分では配線を通じて伝わる熱を積極的に除熱させることができる。そのため、変換層の温度変化を抑制することができるので、暗電流を低減させ、光または放射線画像の画質を向上させることができる。

実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図である。 実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 アクティブマトリックス基板と外部回路との関係を示す図である。 変換層およびアクティブマトリックス基板の要部構成を示す縦断面図である。 実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例３に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 実施例３に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 変形例に係るベース板に形成された溝部を示す図である。 変形例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図である。 変形例に係るベース板の構成を示す図である。 従来の二次元画像検出器の概略構成を示す縦断面図である。 従来の二次元画像検出器の概略構成を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図であり、図２はその縦断面図である。図３は、アクティブマトリックス基板と外部回路との関係を示す図である。図４は、変換層およびアクティブマトリックス基板の要部構成を示す縦断面図である。なお、図２または後述する図５〜図７は、図１に示すＡ−Ａ視の縦断面図である。

本実施例の二次元画像検出器として、Ｘ線管からＸ線が照射され、被検体を透過したＸ線を検出する直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器１（以下、「ＦＰＤ」と称する）を例に採って説明する。

ＦＰＤ１は、図１および図２に示すように、Ｘ線を電荷（キャリア）信号に変換する変換層３を備えている。変換層３の下層には、アクティブマトリックス基板５が配置されている。アクティブマトリックス基板５には、変換層３で変換された電荷信号を外部に読み出すための外部回路７が、配線７ａを介して電気的に接続されている。そして、変換層３およびアクティブマトリックス基板５は、ベース板９に固定されている。ベース板９に固定された変換層３およびアクティブマトリックス基板５は、図示しない筐体に収容されて固定される。

なお、符号ｘは、Ｘ線の入射方向を示す。また、アクティブマトリックス基板５は、本発明における蓄積・読み出し回路に相当する。

変換層３は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）等の化合物半導体で構成される。変換層３の上層、すなわち、変換層３を挟んでアクティブマトリックス基板５の反対側の面には、バイアス電圧Ｖａを印加する印加電極１１が設けられている。

アクティブマトリックス基板５は、図３および図４に示すように、検出素子ＤＵが二次元マトリックス状に配列して、ガラス等で構成される絶縁基板１３にパターン形成される。すなわち、絶縁基板１３には、キャリア収集電極１５、コンデンサＣａ、薄膜トランジスタＴｒ、ゲートラインＧ、およびデータラインＤが設けられている。

アクティブマトリックス基板５は、変換層３で変換された電荷信号を収集するキャリア収集電極１５と、このキャリア収集電極１５で収集された電荷信号を蓄積するコンデンサＣａと、このコンデンサＣａに蓄積された電荷信号をＯＮ／ＯＦＦの切り替えて読み出すスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors）Ｔｒとを備えている。図４に示すように、これら１組のキャリア収集電極１５とコンデンサＣａと薄膜トランジスタＴｒは、これに応じた領域の変換層３および印加電極１１と併せて、１個の検出素子ＤＵを構成する。なお、本実施例では、図３に示すように説明の便宜上、キャリア収集電極１５、コンデンサＣａ、および薄膜トランジスタＴｒ等は、二次元マトリックス状に１０個×１０個で形成されているものとする。

また、アクティブマトリックス基板５は、検出素子ＤＵの行ごとに薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されたゲートラインＧ１〜Ｇ１０と、検出素子ＤＵの列ごとに薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されたデータラインＤ１〜Ｄ１０とを備えている。なお、ゲートラインＧ１〜Ｇ１０、およびデータラインＤ１〜Ｄ１０を特に区別しないときは、ゲートラインＧおよびデータラインＤとして説明する。

外部回路７は、変換層３で変換された電荷信号を外部に読み出すため、アクティブマトリックス基板５の周縁部に配線７ａを介して電気的に接続されている。外部回路７は、ゲート駆動回路１７、電荷電圧変換アンプ１９、マルチプレクサ２１、およびＡ／Ｄ変換器２３等で構成されている。なお、配線７ａは、フレキシブル配線基板等で構成され、配線７ａを折り曲げた状態で配置することができる。

ゲート駆動回路１７は、複数のゲートラインＧと電気的に接続されている。ゲート駆動回路１７から各ゲートラインＧ１〜Ｇ１０に電圧を印加させることで、各薄膜トランジスタＴｒがＯＮになり、コンデンサＣａに蓄積された電荷信号が各データラインＤ１〜Ｄ１０から電荷電圧変換アンプ１９に送信される。すなわち、各データラインＤ１〜Ｄ１０は、その一端が各薄膜トランジスタＴｒと接続され、その他端が電荷電圧変換アンプ１９に接続されている。そして、電荷電圧変換アンプ１９の出力側は、マルチプレクサ２１およびＡ／Ｄ変換器の順番で電気的に接続されている。

電荷電圧変換アンプ１９は、データラインＤで送信された電荷信号を電圧信号に変換する。マルチプレクサ２１は、１つの電圧信号にまとめて出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器２３は、マルチプレクサ２１で出力された電圧信号をディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、このようなＦＰＤ１内の動作について説明する。印加電極１１にバイアス電極を印加した状態でＦＰＤ１にＸ線が入射されると、変換層３において電荷信号が発生する。変換層３において変換された電荷信号は、キャリア収集回路１５を介してコンデンサＣａに蓄積される。そして、ゲート駆動回路１７の信号読み出し用の走査信号（すなわち電圧を印加すること）によって、ゲートラインＧ１〜Ｇ１０が順次選択される。例えば、ゲート駆動回路１７は、ゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇ９，Ｇ１０の順に１つずつ選択する。ゲート駆動回路１７から走査信号を受けた各薄膜トランジスタＴｒは、ＯＮ状態となり、各コンデンサＣａに蓄積された電荷信号を各データラインＤ１〜Ｄ１０に読み出される。各データラインＤ１〜Ｄ１０に読み出された電荷信号は、電荷電圧変換アンプ１９、マルチプレクサ２１、およびＡ／Ｄ変換器２３を経由して、ディジタル変換されたＸ線検出信号、すなわちＸ線画像情報として出力される。なお、この後、必要な画像処理が行われてモニタ等の表示部（図示しない）に表示される。

次に、再び図１および図２を参照する。ベース板９は、アクティブマトリックス基板５の下層に配置され、変換層３およびアクティブマトリックス基板５を固定する。すなわち、変換層３およびアクティブマトリックス基板５を支持することで、これらの破損を防止するようになっている。また、ベース板９は、熱伝導性の良い材料、例えば、Ａｌ（アルミニウム）等の金属で構成される。ベース板９は、熱容量が大きくなるように、例えば厚みを持たせて構成される。

ベース板９には、４個のスリット状の貫通孔３１が設けられている。貫通孔３１は、変換層３およびアクティブマトリックス基板５が固定されたベース板９の、変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板５に外部回路７が接続された部分との間を分けるように設けられている。なお、貫通孔３１は、ベース板９の強度を保つように設けられている。

また、ＦＰＤ１は、アクティブマトリックス基板５の変換層３が配置された外側部分であって、ベース板９側の面と反対側の面から、アクティブマトリックス基板５を冷却する基板冷却部３３を備えている。基板冷却部３３は、熱伝導性の良い材料、例えば、Ａｌ等の金属や、パイプに水やガス等の熱媒体を循環させて冷却する冷却機構、ペルチェ素子などで構成され、平面視で変換層３を囲うように設けられている。基板冷却部３３は、外部回路７が接続される部分の配線７ａを含みアクティブマトリックス基板５上に熱伝導性結合部３５を介して配置されている。熱伝導性結合部３５は、シリコーンやアクリル樹脂等のシートやゲル等で構成される。それにより、基板冷却部３３とアクティブマトリックス基板５との密着性が増すので、効率良くアクティブマトリックス基板５を冷却させることができる。

また、ＦＰＤ１は、外部回路７を直接冷却する外部回路冷却部３７を備えている。外部回路冷却部３７は、基板冷却部３３と同様に、熱伝導性の良い材料、例えば、Ａｌ等の金属や、パイプに水やガス等の熱媒体を循環させて冷却する冷却機構、ペルチェ素子などで構成される。外部回路冷却部３７は、基板冷却部３３と同様に、熱伝導性結合部３９を介して外部回路７に配置されている。

また、ＦＰＤ１は、ベース板９の変換層３が配置された貫通孔３１より内側部分を直接冷却するベース板冷却部４１を備えている。ベース板冷却部４１は、パイプに水やガス等の熱媒体を循環させて冷却する冷却機構、ペルチェ素子などで構成される。ベース板冷却部４１は、基板冷却部３３と同様に、熱伝導性結合部４３を介してベース板９に配置されている。

なお、図１において、図２に示す基板冷却部３３、外部回路冷却部３７、ベース板冷却部４１および熱伝導性結合部３５，３９，４３は、図示を省略する。

本実施例のＦＰＤ１によれば、積層された変換層３およびアクティブマトリックス基板５を固定するベース板９には、変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板５に外部回路７が電気的に接続された部分との間を分ける、変換層３側からその反対側までの面を貫通する貫通孔３１が設けられている。それにより、熱源である外部回路７から配線７ａを通じて伝わった熱をベース板９の貫通孔３１より外側部分で除熱した熱が、ベース板９の変換層３が配置された貫通孔３１より内側部分に移動することを抑えることができる。なお、その除熱した熱はそのまま大気中に放熱される。すなわち、ベース板９の貫通孔３１より内側部分では変換層３の温度を一定にすることができ、一方、ベース板９の貫通孔３１より外側部分では、外部回路７が接合される部分近辺など、外部回路７から配線７ａを通じて伝わってくる熱（アクティブマトリックス基板５内のゲートラインＧやデータラインＤ等の配線を通じて伝わる熱を含む）を積極的に除熱することができる。したがって、変換層３の温度変化を抑制することができるので、暗電流を低減させ、取得するＸ線画像の画質を向上させることができる。

また、ＦＰＤ１は、変換層３が配置された外側部分のアクティブマトリックス基板５上を冷却する基板冷却部３３を備えている。それにより、変換層３が配置された外側部分の外部回路７が接続される近辺を含むアクティブマトリックス基板５が冷却されるので、熱源である外部回路７から配線を通じて伝わる熱を抑えることができる。そのため、さらに変換層３の温度変化を抑制することができる。

また、ＦＰＤ１は、外部回路７を冷却する外部回路冷却部３７を備えている。それにより、熱源である外部回路７から配線を通じて伝わる熱を元から抑えることができるので、さらに変換層３の温度変化を抑制することができる。また、ＦＰＤ１は、ベース板９の変換層３が配置された貫通孔３１より内側部分を冷却するベース板冷却部４１を備えている。それにより、変換層３の温度を一定にすることができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図５は、実施例２に係るＦＰＤの概略構成を示す縦断面図である。なお、上述の実施例１と重複する構成については説明を省略する。

実施例１では、ベース板９、アクティブマトリックス基板５、変換層３がこの順番で積層して構成されていた。しかしながら、実施例２では、ベース板９、変換層３、アクティブマトリックス基板５の順番で積層して構成されている。すなわち、変換層３とアクティブマトリックス基板５との上下配置が逆の構成となっている。

すなわち、ＦＰＤ１Ａの変換層３の上層には、アクティブマトリックス基板５が配置されている。また、変換層３の下層には、ベース板９が配置されている。ベース板９は、変換層３およびアクティブマトリックス基板５を変換層３側から固定している。

この場合でも、熱源である外部回路７から配線を通じてアクティブマトリックス基板を加熱した熱は、アクティブマトリックス基板５内でも配線を通じて加熱し、その下層に配置される変換層３を加熱してしまう。そのため、アクティブマトリックス基板５とベース板９との間であって、かつ変換層３の外側部分に配置され、アクティブマトリックス基板５の変換層３が配置された外側部分とベース板９の貫通孔３１より外側部分とをつなぐ伝熱部５１を備えている。なお、熱伝導部５１は、熱伝導性を良くするために、伝熱部５１とアクティブマトリックス基板５との間、または伝熱部５１とベース板９との間に、それぞれ熱伝導性連結部５３，５５を備えている。

なお、基板冷却部３３は、熱伝導部５１が配置された反対側の面に取り付けられる。また、実施例２では、変換層３の下層側にバイアス電圧を印加する印加電極１１を備えている。そのため、印加電極１１とベース板９の間には、これらを絶縁する絶縁層５７が設けられている。絶縁層５７は、例えばアクリルで構成される。さらに、絶縁層５７とベース板９との間には、この間の熱伝導性を良くするために、熱伝導性結合部５９を備えている。

実施例２のＦＰＤ１Ａによれば、変換層３は、アクティブマトリックス基板５を介さずに、熱容量の大きいベース板９に固定されるので、変換層３の温度を一定にさせ易くすることができる。さらに、ベース板冷却部４１によってベース板９の変換層３が配置された貫通孔３１より内側部分を直接冷却することができるので、さらに、変換層３の温度を一定にさせ易くすることができる。すなわち、変換層３を均熱に制御させ易い。また、伝熱部５１によって、アクティブマトリックス基板５の変換層３が配置された外側部分からベース板９の貫通孔３１より外側部分に、熱を逃がすことができる。それにより、熱源である外部回路７から配線７ａを通じて伝わる熱（アクティブマトリックス基板５内のゲートラインＧやデータラインＤ等の配線を通じて伝わる熱を含む）を抑えることができるので、変換層３の温度変化を抑制することができる。なお、ベース板９には、変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板に外部回路７が接続された部分との間を分ける貫通孔３１が設けられている。そのため、伝熱部５１で貫通孔３１より外側部分に逃がした熱が、伝熱部５１によって、貫通孔３１より内側部分、すなわち、変換層３が配置された部分に移動することを抑えることができるので、変換層３の温度変化を抑制することができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。図６および図７は、実施例３に係るＦＰＤの概略構成を示す縦断面図である。なお、上述の各実施例と重複する構成については説明を省略する。

上述した各実施例では、ベース板９に貫通孔３１を設けることによって、ベース板９の貫通孔３１より外側部分に移動した熱が、ベース板９の変換層３が配置された貫通孔３１より内側部分（変換層３直下の領域に）に移動することを妨げていた。しかしながら、ＦＰＤ１ＢおよびＦＰＤ１Ｃは、その構成に加えて、変換層３を挟んでベース板９と反対側から変換層３を覆うように、または、変換層３を挟んでベース板９と反対側の面に、断熱部７１を備えていてもよい。

ＦＰＤ１Ｂは、図６に示すように、図２に示す実施例１の構成に加えて、アクティブマトリックス基板５に配置された変換層３を覆うように形成する断熱部７１を備えている。断熱部７１は、例えば、アクティブマトリックス基板５の絶縁基板１３と同程度の熱膨張係数を持つとともにＸ線の透過性の良いガラス板７３と、エポキシ樹脂膜７５で構成される。なお、断熱部７１は、ガラス板７３とエポキシ樹脂部７５の構成に限らず、断熱性の良い材料であればよい。

ＦＰＤ１Ｃは、図７に示すように、図５に示す実施例２の構成に加えて、アクティブマトリックス基板５の変換層３が配置された反対側の面に断熱部７１を備えている。断熱部７１は、エポキシ樹脂部７５で構成される。なお、断熱部７１は、エポキシ樹脂部７５に限らず、上述のように断熱性の良い材料であればよい。

実施例３のＦＰＤ１ＢおよびＦＰＤ１Ｃによれば、変換層３を挟んでベース板９と反対側から変換層３を覆うように、または、変換層３を挟んでベース板９と反対側の面に、断熱部７１を備えているので、ベース板９の反対側から熱が伝わることを抑えることができる。それにより、熱源である外部回路７から空気中などを通って伝わる熱や、外部の環境温度による熱等を遮断することができるので、変換層３に伝わる熱を抑えることができ、変換層３の温度を一定にすることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例において、ベース板９には、変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板５に外部回路７が接続された部分との間を分ける貫通孔３１が設けられていた。しかしながら、この構成に限られない。すなわち、ベース板９には、貫通孔３１の替わりに溝部３２ａ〜３２ｃが設けられていてもよい。この場合、図８（ａ）に示すように、溝部３２ａは、ベース板９の上側、すなわち変換層３側の面に設けられてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、溝部３２ｂは、ベース板９の下側、すなわち変換層３の反対側の面に設けられてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、溝部３２ｃは、ベース板９の上下両側、すなわち、変換層３側およびその反対側に設けられてもよい。これらにより、ベース板９内の熱の移動を抑えることができる。また、溝部３２ａ〜３２ｃを挟んで、ベース板９の両側が一部つながっているので、ベース板９が分離せず一体のものとすることができ、また強度を保つことができる。また、貫通孔３１と異なり、変換層３が配置された領域部分を囲うように形成することができる。

（２）上述した各実施例および変形例（１）において、図１に示すように、ベース板９に４つのスリット状の貫通孔３１が設けられていた。しかしながら、この構成に限られない。すなわち、図９に示すように、例えば、アクティブマトリックス基板５の上下方向に配置された外部回路７が電荷電圧変換アンプ１９である場合、貫通孔３１（または溝部３２ａ〜３２ｃ）は、少なくとも変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板５に電荷電圧変換アンプ１９が接続された部分との間に設けられている。すなわち、電荷電圧変換アンプ１９は、ゲート駆動回路１７の発熱量よりも多いので、発熱量が多い電荷電圧変換アンプ１９側のみに貫通孔３１が設けられている。これにより、外部回路７から伝わる熱を効果的に冷却することができるとともに、ベース板９の強度を保つことができ、また、ベース板９の構造が簡単になるので容易に製造することができる。

（３）上述した各実施例および各変形例において、ＦＰＤ１，１Ａ〜１Ｃのベース板９には、変換層３が配置された部分とアクティブマトリックス基板５に外部回路７が接続された部分との間を分ける貫通孔３１および溝部３２ａ〜３２ｃが設けられていた。しかしながら、この構成に限られない。すなわち、ベース板９には、貫通孔３１および溝部３２ａ〜３２ｃに換えて、エポキシ樹脂等で構成される断熱部材が設けられていてもよい。

（４）上述した各実施例および各変形例において、ベース板９には、貫通孔３１、溝部３２ａ〜３２ｃ、または断熱部材で設けられていた。しかしながら、この構成に限られない。すなわち、ベース板９には、貫通孔３１、および溝部３２ａ〜３２ｃ、断熱部材の少なくともいずれかを組み合わせたものが設けられていてもよい。例えば、図１０に示すように、４つのスリット状の貫通孔３１と、それらをつなぐように４つの溝部３２ａとを備えてもよい。これにより、ベース板９の強度を保ちながら、変換層３が載置された領域部分を囲うことができる。

（５）上述した各実施例および各変形例において、ベース板９を冷却するベース板冷却部４１は、ベース板９の下側、すなわち、変換層３が配置された反対側に設けられていたが、この構成に限られない。例えば、ベース板９の内部に設けられるように構成してもよい。

１，１Ａ〜１Ｃ… 直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
３ … 変換層
５ … アクティブマトリックス基板
７ … 外部回路
７ａ … 配線
９ … ベース板
１３ … 絶縁基板
１９ … 電荷電圧変換アンプ
３１ … 貫通孔
３２ａ〜３２ｃ … 溝部
３３ … 基板冷却部
３５，３９，４３ … 熱伝導性結合部
３７ … 外部回路冷却部
４１ … ベース板冷却部
５１ … 伝熱部
５３，５５，５９ … 熱伝導性結合部
５７ … 絶縁層
７１ … 断熱部

Claims (15)

1. 光または放射線を電荷信号に変換する変換層と、
   前記変換層で変換された電荷信号を蓄積して読み出すアクティブマトリクス基板と、
   前記アクティブマトリクス基板に電気的に接続された外部回路と、
   積層された前記変換層および前記アクティブマトリクス基板を固定するベース板と、を備え、
   前記ベース板には、前記変換層が配置された部分と前記アクティブマトリクス基板に前記外部回路が接続された部分との間を分ける第１断熱部が設けられていることを特徴とする二次元画像検出器。
2. 請求項１に記載の二次元画像検出器において、
   前記第１断熱部は、前記ベース板の変換層側からその反対側の面までを貫通する貫通孔であることを特徴とする二次元画像検出器。
3. 請求項１または２に記載の二次元画像検出器において、
   前記第１断熱部は、前記ベース板の変換層側およびその反対側の少なくとも一方の面に設けられた溝部であることを特徴とする二次元画像検出器。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
   前記ベース板と前記アクティブマトリクス基板と前記変換層は、この順番で積層していることを特徴とする二次元画像検出器。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
   前記ベース板と前記変換層と前記アクティブマトリクス基板は、この順番で積層し、さらに、
   前記ベース板と前記アクティブマトリクス基板との間であって、かつ変換層の外側部分に配置され、前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された外側部分と前記ベース板の前記第１断熱部より外側部分とをつなぐ伝熱部と、
   を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
6. 請求項５に記載の二次元画像検出器において、
   前記変換層と前記ベース板との間、前記伝熱部と前記アクティブマトリクス基板との間、および前記伝熱部と前記ベース板との間の少なくともいずれか１つに熱伝導性結合部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
7. 請求項４に記載の二次元画像検出器において、
   前記アクティブマトリクス基板に配置された前記変換層を覆うように形成された第２断熱部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
8. 請求項５または６に記載の二次元画像検出器において、
   前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された反対側の面に第２断熱部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
   前記アクティブマトリクス基板の前記変換層が配置された外側部分を冷却するアクティブマトリクス基板冷却部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
10. 請求項９に記載の二次元画像検出器において、
    前記アクティブマトリクス基板冷却部と前記アクティブマトリクス基板との間に熱伝導性結合部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
    前記外部回路を冷却する外部回路冷却部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
12. 請求項１１に記載の二次元画像検出器において、
    前記外部回路冷却部と前記外部回路との間に熱伝導性結合部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
    前記ベース板の前記変換層が配置された第１断熱部より内側部分を冷却するベース板冷却部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
14. 請求項１３に記載の二次元画像検出器において、
    前記ベース板冷却部と前記ベース板との間の少なくともいずれか１つに、熱伝導性結合部を備えていることを特徴とする二次元画像検出器。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
    前記外部回路は、電荷信号を電圧信号に変換する電荷電圧変換アンプであり、
    第１断熱部は、少なくとも、前記変換層が配置された部分と前記アクティブマトリクス基板に前記電荷電圧変換アンプが接続された部分との間に設けられていることを特徴とする二次元画像検出器。

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