JP5569842B2

JP5569842B2 - 放射線検出器及び放射線検出装置

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Publication number: JP5569842B2
Application number: JP2010175382A
Authority: JP
Inventors: 勲 ▲高▼橋; 義則須永; 秀貴川内
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: JP2012037272A; WO2012017981A1; CN103038668A; CN103038668B; US9171987B2; US20130249030A1

Description

本発明は、放射線検出器及び放射線検出装置に関する。

従来の半導体検出器モジュールとして、放射線を検出可能な半導体検出素子を挟んで設けられた一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に、当該電極よりも面積が小さい絶縁物を設けた半導体検出器モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の半導体検出器モジュールは、複数の半導体検出素子が電極を互いに対向させて配置されるため、隣り合う電極により寄生容量が発生するが、少なくとも一方の電極に面積の小さい絶縁物を設けることで、電極の全面に絶縁物を設ける場合と比べて電極間の誘電率を下げているので、この寄生容量を低減することができる。

特開２００９−７４８１７号公報

しかし、寄生容量は、電極の面積に比例し、また、電極間の距離に反比例して大きくなるので、特許文献１に記載の半導体検出器モジュールでは、さらなる寄生容量の低減が困難であった。

したがって、本発明の目的は、放射線検出器に発生する寄生容量を低減する放射線検出器及び放射線検出装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、基板を介して対向して設けられ、放射線を検出可能な第１及び第２の半導体素子と、第１の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第１の半導体素子と電気的に接続する第１のパターンと、第２の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第２の半導体素子と電気的に接続する第２のパターンと、を備え、基板に向けて透過させた第１のパターンの透過像と、基板に向けて透過させた第２のパターンの透過像とが異なる領域となるように、第１のパターンと第２のパターンが配置された放射線検出器が提供される。

また、本発明は、上記目的を達成するため、基板を介して対向して設けられ、放射線を検出可能な第１及び第２の半導体素子と、第１の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第１の半導体素子と電気的に接続する第１のパターンと、第２の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第２の半導体素子と電気的に接続する第２のパターンと、を備え、基板に向けて透過させた第１のパターンの透過像と、基板に向けて透過させた第２のパターンの透過像とが異なる領域となるように、第１のパターンと第２のパターンが配置された放射線検出器を複数並べて構成される放射線検出装置が提供される。

本発明に係る放射線検出器及び放射線検出装置によれば、放射線検出器に発生する寄生容量を低減する放射線検出器及び放射線検出装置を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態に係る放射線検出器の斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板の正面図である。図３は、第１の実施の形態に係る放射線検出器の部分断面図である。図４（ａ）は、第１の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図であり、（ｂ）は、パターンの投影像及び透過像をＣｄＴｅ素子に示した概略図である。図５は、第１の実施の形態に係る複数の放射線検出器が並べられて構成されるエッジオン型の放射線検出装置の斜視図である。図６（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態に係るフレキシブル基板の正面図である。図７は、第２の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図である。図８は、第３の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図である。

［実施の形態の要約］
実施の形態に係る放射線検出器は基板を介して対向して設けられ、放射線を検出可能な第１及び第２の半導体素子と、第１の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第１の半導体素子と電気的に接続する第１のパターンと、第２の半導体素子の基板側とは反対側の面に設けられ、第２の半導体素子と電気的に接続する第２のパターンと、を備え、基板に向けて透過させた第１のパターンの透過像と、基板に向けて透過させた第２のパターンの透過像とが異なる領域となるように、第１のパターンと第２のパターンが配置される。

［第１の実施の形態］
（放射線検出器１の構成の概要）
図１は、第１の実施の形態に係る放射線検出器の斜視図である。以下において、例えば、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのみならず、ＣｄＴｅ素子に共通な記載を行う場合は、符号を付さずに記載することとし、他の符号が付された部材についても同様に記載するものとする。

本実施の形態に係る放射線検出器１は、γ線、Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器である。図１において放射線６は、紙面の上方から下方に沿って入射してくる。すなわち、放射線６は、放射線検出器１の半導体素子としてのＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈからカードホルダ３１に向かう方向に沿って伝搬して放射線検出器１に入射する。そして、放射線検出器１は、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのそれぞれの側面（つまり、図１の上方に面している面）に放射線６が入射する。したがって、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのそれぞれの側面が放射線６の入射面となっている。このように、半導体素子の側面を放射線６の入射面とする放射線検出器を、エッジオン型の放射線検出器と称する。なお、放射線検出器１は、特定の方向（例えば、被検体から放射線検出器１に向かう方向）に沿って入射してくる放射線６が通過する複数の開口を有するコリメータを介して放射線６を検出する複数の放射線検出器１が並べられて構成されるエッジオン型の放射線検出装置用の放射線検出器１として構成することができる。また、本実施の形態に係る放射線検出器１は、カード型の形状を呈する。なお、本実施の形態は、エッジオン型でない放射線検出器にも適用することができる。

なお、本実施の形態に係る放射線検出器１は、コリメータを備えることができる。また、放射線検出器１は、コリメータを備えずに用いることもできる。コリメータを用いる場合、多孔平行コリメータ、ピンホールコリメータ等を用いることができる。本実施の形態では、一例として、多孔平行コリメータを用いる。

また、詳細は後述するが、基板２０はカードホルダ３０とカードホルダ３１とに挟み込まれて支持される。カードホルダ３０とカードホルダ３１とはそれぞれ同一形状を有して形成され、カードホルダ３０が有する溝付穴３４にカードホルダ３１が有する突起部３６ｂが嵌め合わされると共に、カードホルダ３１が有する溝付穴３４（図示しない）にカードホルダ３０が有する突起部３６ａが嵌め合わされることにより基板２０を支持する。

また、弾性部材実装部３２は、複数の放射線検出器１を支持する放射線検出器立てに放射線検出器１が挿入された場合に、放射線検出器１を放射線検出器立てに押し付けて固定する弾性部材３２ａが設けられる部分である。なお、放射線検出器立てはカードエッジ部２９が挿入されるコネクタを有しており、放射線検出器１は、カードエッジ部２９がコネクタに挿入され、カードエッジ部２９に形成されたパターン２９ａとコネクタとが電気的に接続することにより外部の電気回路としての制御回路、外部からの電源線、グランド線等に電気的に接続される。

（フレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂの詳細）
図２（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板の正面図である。図２（ａ）は、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄの基板２０と反対側の面に設けられるフレキシブル基板４Ａを示している。図２（ｂ）は、ＣｄＴｅ素子１０ｅ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈの基板２０と反対側の面に設けられるフレキシブル基板４Ｂを示している。なお、図２（ａ）及び（ｂ）に示す第１のパターンとしてのパターン４００ａ〜パターン４００ｄ、第２のパターンとしてのパターン４００ｅ〜パターン４００ｈ、及び配線パターン４０１ａ〜配線パターン４０１ｈは、基材としてのフレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂの基板２０側の側面に設けられているので、点線で図示している。

放射線検出器１は、例えば、基板２０の片側にＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄが一定の間隔で配置され、他方側にＣｄＴｅ素子１０ｅ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈが一定の間隔で配置されている。

また、ＣｄＴｅ素子１０ａ及びＣｄＴｅ素子１０ｅは、基板２０を介して対向して配置される。ＣｄＴｅ素子１０ｂ及びＣｄＴｅ素子１０ｆは、基板２０を介して対向して配置される。ＣｄＴｅ素子１０ｃ及びＣｄＴｅ素子１０ｇは、基板２０を介して対向して配置される。ＣｄＴｅ素子１０ｄ及びＣｄＴｅ素子１０ｈは、基板２０を介して対向して配置される。

フレキシブル基板４Ａ（第１の基材）及びフレキシブル基板４Ｂ（第２の基材）は、例えば、フィルム状の樹脂（例えば、ポリイミド）を用いて形成された基板である。フレキシブル基板４Ａは、図２（ａ）に示すように、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄに応じて形成された凸形状領域４０ａ〜凸形状領域４０ｄを有する。また、フレキシブル基板４Ｂは、図２（ｂ）に示すように、ＣｄＴｅ素子１０ｅ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈに応じて形成された凸形状領域４０ｅ〜凸形状領域４０ｈを有する。

この凸形状領域４０ａ〜凸形状領域４０ｈは、隅が円形状に加工されている。この隅の加工は、フレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂが取り付けられる際、フレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４ＢがＣｄＴｅ素子に接触し、ＣｄＴｅ素子を傷つけることを防止するためである。

フレキシブル基板４Ａは、図２（ａ）に示すように、凸形状領域４０ａと凸形状領域４０ｂとの間にスリット４２ａ、凸形状領域４０ｂと凸形状領域４０ｃとの間にスリット４２ｂ、及び凸形状領域４０ｃと凸形状領域４０ｄとの間にスリット４２ｃを有する。スリット４２ａ〜スリット４２ｃは、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄの隣り合うＣｄＴｅ素子の角部が露出するように形成される。これは、例えば、フレキシブル基板４Ａを取り付ける際、フレキシブル基板４ＡがＣｄＴｅ素子を傷つけるのを防止するためである。

フレキシブル基板４Ａは、図２（ａ）の紙面に対して下部に、略半円形状の接続部４１ａ〜接続部４１ｄを有する。接続部４１ａ〜接続部４１ｄは、導電性材料を用いて形成されたパターンであり、例えば、Ｃｕ等を用いて形成される。接続部４１ａは、図１に示すように、基板端子２２ａと電気的に接続するように構成されている。同様に、接続部４１ｂは基板端子２２ｂと、接続部４１ｃは基板端子２２ｃと、電気的に接続するように構成されている。

凸形状領域４０ａは、正方形状を有するパターン４００ａと、このパターン４００ａと接続部４１ａとに電気的に接続する配線パターン４０１ａと、を有する。また、凸形状領域４０ｂは、正方形状を有するパターン４００ｂと、このパターン４００ｂと接続部４１ｂとに電気的に接続する配線パターン４０１ｂと、を有する。凸形状領域４０ｃは、正方形状を有するパターン４００ｃと、このパターン４００ｃと接続部４１ｃとに電気的に接続する配線パターン４０１ｃと、を有する。凸形状領域４０ｄは、正方形状を有するパターン４００ｄと、このパターン４００ｄと接続部４１ｄとに電気的に接続する配線パターン４０１ｄと、を有する。パターン４００ａ〜パターン４００ｄ、及び配線パターン４０１ａ〜配線パターン４０１ｄは、導電性材料から形成され、例えば、Ｃｕ等を用いて形成される。なお、パターン４００ａ〜パターン４００ｈの形状は、正方形状に限定されない。

具体的には、パターン４００ａの面積は、凸形状領域４０ａの１／４程度である。また、パターン４００ａは、図２（ａ）において、凸形状領域４０ａの紙面右側に片寄って形成される。より具体的には、パターン４００ａの全体が、図２（ａ）において、凸形状領域４０ａの左右を分ける中心線から右側の領域に形成される。なお、パターン４００ｂ〜パターン４００ｈの凸形状領域４０ｂ〜凸形状領域４０ｈのそれぞれに対する配置も同様である。

また、フレキシブル基板４Ｂは、図２（ｂ）に示すように、凸形状領域４０ｅと凸形状領域４０ｆとの間にスリット４２ｆ、凸形状領域４０ｆと凸形状領域４０ｇとの間にスリット４２ｇ、及び凸形状領域４０ｇと凸形状領域４０ｈとの間にスリット４２ｈを有する。スリット４２ｆ〜スリット４２ｈは、ＣｄＴｅ素子１０ｅ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈの隣り合うＣｄＴｅ素子の角部が露出するように形成される。これは、例えば、フレキシブル基板４Ｂを取り付ける際、フレキシブル基板４ＢがＣｄＴｅ素子を傷つけるのを防止するためである。

フレキシブル基板４Ｂは、図２（ｂ）の紙面に対して下部に、略半円形状の接続部４１ｅ〜接続部４１ｈを有する。接続部４１ｅ〜接続部４１ｈは、導電性材料を用いて形成されたパターンであり、例えば、Ｃｕ等を用いて形成される。接続部４１ｅは、図１に示す基板２０の裏側に設けられた図示しない基板端子と電気的に接続するように構成されている。同様に、他の接続部４１ｆ〜接続部４１ｈは、図１に示す基板２０の裏側に設けられた図示しない基板端子と電気的に接続するように構成されている。なお、上記の図示しない基板端子は、図１に示す基板端子２２ａ〜基板端子２２ｄと同様に、図１に示す放射線検出器１の裏側に形成されている。

凸形状領域４０ｅは、正方形状を有するパターン４００ｅと、このパターン４００ｅと接続部４１ｅとに電気的に接続する配線パターン４０１ｅと、を有する。また、凸形状領域４０ｆは、正方形状を有するパターン４００ｆと、このパターン４００ｆと接続部４１ｆとに電気的に接続する配線パターン４０１ｆと、を有する。凸形状領域４０ｇは、正方形状を有するパターン４００ｇと、このパターン４００ｇと接続部４１ｇとに電気的に接続する配線パターン４０１ｇと、を有する。凸形状領域４０ｈは、正方形状を有するパターン４００ｈと、このパターン４００ｈと接続部４１ｈとに電気的に接続する配線パターン４０１ｈと、を有する。パターン４００ｅ〜パターン４００ｈ、及び配線パターン４０１ｅ〜配線パターン４０１ｈは、導電性材料から形成され、例えば、Ｃｕ等を用いて形成される。なお、パターン４００ａ〜パターン４００ｈの一辺の長さＷは、一例として、２ｍｍ〜３ｍｍである。

図３は、第１の実施の形態に係る放射線検出器の部分断面図である。図４（ａ）は、第１の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図であり、（ｂ）は、パターン４００ａの透過像４０２ａと、パターン４００ｅの透過像４０２ｅと、をＣｄＴｅ素子１０ａに示した概略図である。図４（ａ）は、図３に示すＣｄＴｅ素子の電極パターンの図示を省略している。また、図４（ｂ）は、透過像４０２ａと透過像４０２ｅとを点線にて示している。

ＣｄＴｅ素子１０ａは、図３に示すように、フレキシブル基板４Ａのパターン４００ａと、導電性接着剤５ａを介して電気的に接続する電極パターン１３ａを素子表面１１ａに有する。また、ＣｄＴｅ素子１０ａは、複数の溝部（図示しない）を素子表面１１ａと反対側の素子表面１２ａに有する。ＣｄＴｅ素子１０ａは、複数の溝部の間の素子表面１２ａに、基板２０の素子接続部（図示しない）に接続する電極パターン１４ａを有する。なお、素子接続部は、導電性部材（例えば、Ｃｕ）を用いて長方形状に形成され、後述するＣｄＴｅ素子のピクセルごとに設けられている。

また、ＣｄＴｅ素子１０ｅは、図３に示すように、フレキシブル基板４Ｂのパターン４００ｅと、導電性接着剤５ｅを介して電気的に接続する電極パターン１３ｅを素子表面１１ｅに有する。また、ＣｄＴｅ素子１０ｅは、複数の溝部を素子表面１１ｅと反対側の素子表面１２ｅに有する。ＣｄＴｅ素子１０ｅは、複数の溝部の間の素子表面１２ｅに、基板２０の素子接続部（図示しない）に接続する電極パターン１４ｅを有する。導電性接着剤５ａ及び導電性接着剤５ｅは、例えば、Ａｇペーストである。また、ＣｄＴｅ素子の基板２０と反対側の表面からフレキシブル基板までの間隔ｇ_２は、一例として、３０μｍである。なお、導電性接着剤５ａ及び導電性接着剤５ｅは、同一の接着剤であるので、以下において、各パターン４００ａ〜４００ｈに設けられる導電性接着剤は、説明のため区別する場合を除いて全て導電性接着剤５と記載する。

一方、詳細は省略するが、ＣｄＴｅ素子１０ｂ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄの基板２０側とは反対側の素子表面に設けられた電極パターンは、導電性接着剤を介してフレキシブル基板４Ａのパターン４００ｂ〜パターン４００ｄとそれぞれ電気的に接続している。また、ＣｄＴｅ素子１０ｂ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄはそれぞれ、複数の溝部の間の素子表面に、基板２０の素子接続部に接続する電極パターンを有する。

他方、ＣｄＴｅ素子１０ｆ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈの基板２０側とは反対側の素子表面に設けられた電極パターンは、導電性接着剤５を介してフレキシブル基板４Ｂのパターン４００ｆ〜パターン４００ｈとそれぞれ電気的に接続している。また、ＣｄＴｅ素子１０ｆ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈはそれぞれ、複数の溝部の間の素子表面に、基板２０の素子接続部に接続する電極パターンを有する。

また、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのそれぞれに設けられた複数の溝部は、それぞれの素子表面に略等間隔で設けられる。さらに、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈは、一例として、それぞれ７つの溝部を有する。

この溝部で分けられるＣｄＴｅ素子の部分のそれぞれが、放射線を検出する１つの画素（ピクセル）に対応する。これにより、一のＣｄＴｅ素子は、複数の画素を有することになる。そして、１つの放射線検出器１が８つのＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈを備え、１つのＣｄＴｅ素子がそれぞれ８つのピクセルを有する場合、１つの放射線検出器１は、６４ピクセルの解像度を有することになる。溝部の数を増減させることにより、一のＣｄＴｅ素子のピクセル数を増減させることができる。

ここで、本実施の形態においては、一方のＣｄＴｅ素子１０ａの一のピクセル部分と、この一のピクセル部分に基板２０を対称面として対称の位置に設けられる他方のＣｄＴｅ素子１０ｅの一のピクセル部分とは、導電性接着剤５ａと導電性接着剤５ｅとで基板２０に固定されると共に、基板２０を貫通する導通部（図示しない）によって電気的に接続される。

図４（ａ）に示すように、放射線検出器１と同じ構成を有する放射線検出器１ａと放射線検出器１ｂとを、間隔ｇ_１（例えば、１００μｍ）で並べたとき、放射線検出器１ａのパターン４００ｅに注目すると、主に、放射線検出器１ｂのパターン４００ａ、パターン４００ｂ、及びＣｄＴｅ素子１０ａの基板２０側とは反対側の素子表面に設けられた電極パターンとの間で、静電結合による寄生容量が発生する。以下、パターン４００ｅとパターン４００ａとの間、及びパターン４００ｅとパターン４００ｂとの間の寄生容量の低減について説明する。

寄生容量は、例えば、パターン４００ａ、パターン４００ｂ及びパターン４００ｅの面積に比例し、パターン４００ｅとパターン４００ａ及びパターン４００ｂとの間の距離に反比例する。この寄生容量を低減するためには、当該面積を小さくし、当該距離を長くすれば良い。しかし、当該距離は、放射線検出器１ａ及び放射線検出器１ｂの間隔ｇ_１を広くすることで長くできるが、放射線の検出精度が著しく低下してしまう可能性がある。
そこで、本実施の形態では、ＣｄＴｅ素子の素子表面の面積に対して小さいパターンをフレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂに形成し、後述する距離ｄ_１及び距離ｄ_２を、パターン同士が対向する場合の距離（間隔ｇ_１とフレキシブル基板４Ａとフレキシブル基板４Ｂの厚さｔを加算した距離）よりも長くする。つまり、本実施の形態では、ＣｄＴｅ素子１０ｅに電気的に接続するパターン４００ｅの基板２０に向けて透過させた透過像４０２ｅと、基板２０を挟んで対向するＣｄＴｅ素子１０ａに電気的に接続するパターン４００ａの基板２０に向けて透過させた透過像４０２ａとが異なる領域となるように、パターン４００ｅとパターン４００ａとを配置することで、寄生容量を抑制する。ここで、距離ｄ_１は、図４（ａ）に示すように、放射線検出器１ａのパターン４００ｅの中心と放射線検出器１ｂのパターン４００ａの中心との距離であり、距離ｄ_２は、放射線検出器１ａのパターン４００ｅの中心と放射線検出器１ｂのパターン４００ｂの中心との距離である。

図４（ｂ）に示すように、パターン４００ａを放射線検出器１ｂのＣｄＴｅ素子１０ａに透過させた像である透過像４０２ａの中心と、放射線検出器１ａのパターン４００ｅをフレキシブル基板４Ｂ及びフレキシブル基板４Ａを透過させた像である透過像４０２ｅの中心との距離を、距離ｄ_３とする。距離ｄ_３が長くなると、距離ｄ_１は長くなる。なお、透過像４０２ｅは、放射線検出器１ｂのＣｄＴｅ素子１０ｅ、基板２０及びＣｄＴｅ素子１０ａを透過させた放射線検出器１ｂのパターン４００ｅの透過像と同一である。

本実施の形態の変形例として、図４（ｂ）に示すＣｄＴｅ素子１０ａの角部１０２ａ〜角部１０５ａのうち、対角となる角部１０２ａと角部１０４ａ、又は角部１０３ａと角部１０５ａ、に透過像４０２ａと透過像４０２ｅとが位置するようにパターン４００ａ及びパターン４００ｅを配置することができる。具体的に、透過像４０２ａと透過像４０２ｅとが図４（ｂ）の上下方向にずれるように配置する。これにより、距離ｄ_３をより長くすることができる。

一方、距離ｄ_２は、パターン４００ｂが、凸形状領域４０ｂの接続部側に位置し、パターン４００ｅが、凸形状領域４０ｅの接続部側とは反対側に位置することから、対向して配置される場合と比べて、距離が離れているので、パターン４００ｂとパターン４００ｅとによる寄生容量が低減される。

つまり、放射線検出器１は、基板２０を介して対向して設けられ、放射線６を検出可能なＣｄＴｅ素子１０ａ及びＣｄＴｅ素子１０ｅと、ＣｄＴｅ素子１０ｅの基板２０側とは反対側の面に設けられ、ＣｄＴｅ素子１０ｅと電気的に接続するパターン４００ｅと、ＣｄＴｅ素子１０ａの基板２０側とは反対側の面に透過させたパターン４００ｅの透過像４０２ｅに基づく領域とは異なる領域に設けられ、ＣｄＴｅ素子１０ａと電気的に接続するパターン４００ａと、を含んで構成される。

図５は、第１の実施の形態に係る複数の放射線検出器が並べられて構成されるエッジオン型の放射線検出装置の斜視図である。

本実施の形態に係る放射線検出装置７は、複数の放射線検出器１を放射線検出器立てによって保持することにより構成される。具体的には、複数の放射線検出器１が並べられる間隔に応じて予め定められた距離をおいて並び、複数の放射線検出器１が挿入される複数の溝７２１が形成された複数の支持体７２と、支持体７２を搭載する支持板７０と、複数の支持体７２の間に設けられ、複数の放射線検出器１のカードエッジ部２９のそれぞれが接続されて外部の制御回路と複数の放射線検出器１のそれぞれとを接続する複数のコネクタ７１とを備える放射線検出器立てに複数の放射線検出器１が保持される。支持体７２の複数の溝７２１のそれぞれに本実施の形態に係る複数の放射線検出器１が挿入され、固定されることにより図５に示すような放射線検出装置７が構成される。

複数の支持体７２は、支持板７０上に放射線検出器１の幅に対応する間隔を有して設けられる。そして、複数の支持体７２はそれぞれ、複数の壁部７２０を有しており、各壁部７２０の間に溝７２１が形成される。壁部７２０は、一方の表面にくぼみ部７２２が設けられ、他方の表面は平坦面７２３である。放射線検出器１の弾性部材実装部３２には、例えば、板金を用いて形成される弾性部材３２ａが組み込まれ、支持体７２の溝７２１に放射線検出器１が挿入された場合に、この弾性部材３２ａにより放射線検出器１が壁部７２０の平坦面７２３に押さえ付けられることにより支持体７２に放射線検出器１が固定される。なお、複数の支持体７２はそれぞれ金属材料から切削等により形成できる。金属材料の切削により支持体７２を形成することにより、少なくとも±０．０２ｍｍ程度の精度を有して複数の溝７２１を形成できる。

なお、図５に図示していないが、複数の放射線検出器１の上方、すなわち、放射線検出器１の支持板７０の反対側には、複数の開口を有するコリメータが備え付けられる。コリメータを用いることにより、特定の方向からの放射線のみをＣｄＴｅ素子において検出することができる。一例として、コリメータの複数の開口は略四角形状に形成される。そして、一例として、複数の開口の開口径のサイズは一辺が１．２ｍｍに形成され、各開口が１．４ｍｍピッチでマトリックス状に並べられて形成される。したがって、コリメータにおいて、一の開口と、この一の開口に隣接する他の開口とを隔てる壁部の厚さが０．２ｍｍである。

本実施の形態に係る基板２０は、金属導体等の導電性材料を用いて形成される導電性薄膜（例えば、銅箔）が表面に形成された薄肉基板（例えば、ＦＲ４等のガラスエポキシ基板）を、ソルダーレジスト等の絶縁材料を用いて形成される絶縁層で挟んで形成される。

基板２０は、コリメータの複数の開口を隔てる壁部と同程度又は当該壁部の厚さ以下の厚さｔを有する。一例として、基板２０の厚さｔは、０．３ｍｍ以下である。

また、コリメータを用いる場合において、コリメータの複数の開口それぞれの位置と、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈの複数のピクセルそれぞれの位置とを対応させることが要求される。この対応関係がずれた場合、ピクセルの位置にコリメータの複数の開口を隔てる壁部（「隔壁」、「セプタ」という場合もある）が位置することになる。この場合、ピクセル上に壁部が位置するので、このピクセルにおいて放射線を適切に検出することはできない。

したがって、コリメータの壁部にＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのピクセル部分が覆われることを防止すべく、複数の放射線検出器１間の間隔ｇ_１を狭めることにより、複数の放射線検出器１のコリメータに対する高い位置精度を実現することが要求される。なお、コリメータの複数の開口の開口径を小さくして分解能を向上させる場合には、更に高い位置精度が要求される。

本実施の形態に係る放射線検出器１は、コリメータの開口を隔てる壁部の厚さと同程度若しくはそれ以下の厚さｔを有する基板２０を備えているので、複数の放射線検出器１間の間隔ｇ_１を壁部の厚さ以下に設定できる。また、放射線検出器１とコリメータの間隔は、例えば、１〜５ｍｍである。

また、基板２０は、複数のＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのそれぞれが搭載される第一の端部側の幅が、複数のＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈが搭載される第一の端部側の反対側の第二の端部側よりも広く形成される。なお、第二の端部側において基板２０はカードホルダ３０及びカードホルダ３１によって支持される。また、第二の端部側には、放射線検出器１と外部の制御回路とを電気的に接続可能である複数のパターン２９ａが設けられたカードエッジ部２９が設けられる。また、素子接続部とカードエッジ部２９との間には、複数のＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈのそれぞれと、素子接続部を介して電気的に接続する抵抗、コンデンサ等の電子部品を搭載する複数の電子部品搭載部２６が設けられる。なお、電子部品搭載部２６に、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等を搭載することもできる。

なお、基板２０は、一例として、幅広の方向、すなわち長手方向は４０ｍｍ程度の長さを有して形成される。そして、基板２０は、幅広の部分の端部から幅が狭くなっている部分の端部まで、すなわち、素子接続部が設けられている部分の端からカードエッジ部２９の端までの短手方向において、２０ｍｍ程度の長さを有して形成される。

更に、基板２０は、素子接続部と電子部品搭載部２６との間に、基板２０の表面からこの表面の法線方向に沿って突き出て形成される柱状の複数の基板端子２２ａ〜基板端子２２ｄを有する。なお、図１では、フレキシブル基板４Ｂと電気的に接続する基板端子の図示を省略している。

本実施の形態では、一例として、基板２０のフレキシブル基板４Ａ側に４つの円柱状の基板端子２２ａ〜基板端子２２ｄが形成される。なお、基板端子２２ａ〜基板端子２２ｄは、断面が矩形の柱状にすることもできる。フレキシブル基板４Ｂ側の基板端子は、基板端子２２ａ〜基板端子２２ｄと同様の構成を有し、接続部４１ｅ〜接続部４１ｈと電気的に接続するように構成されている。

基板端子２２ａは、フレキシブル基板４Ａの接続部４１ａと電気的に接続し、接続部４１ａは、配線パターン４０１ａを介してパターン４００ａと電気的に接続している。

基板端子２２ｂは、フレキシブル基板４Ａの接続部４１ｂと電気的に接続し、接続部４１ｂは、配線パターン４０１ｂを介してパターン４００ｂと電気的に接続している。

基板端子２２ｃは、フレキシブル基板４Ａの接続部４１ｃと電気的に接続し、接続部４１ｃは、配線パターン４０１ｃを介してパターン４００ｃと電気的に接続している。

基板端子２２ｄは、フレキシブル基板４Ａの接続部４１ｄと電気的に接続し、接続部４１ｄは、配線パターン４０１ｄを介してパターン４００ｄと電気的に接続している。

本実施の形態において、半導体素子を構成する化合物半導体としては、例えば、ＣｄＴｅを用いたがこれに限定されず、γ線等の放射線を検出するＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）素子、ＨｇＩ_２素子等の化合物半導体素子を用いることもできる。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る放射線検出器１によれば、隣り合う放射線検出器１のパターン同士が、互いに対向することのない領域に形成されているので、パターン間に発生する寄生容量を低減することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、ダミーパターンをフレキシブル基板に設ける点で第１の実施の形態と異なっている。なお、以下に示す各実施の形態において、第１の実施の形態と同じ構成及び機能を有する部分については、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

図６（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態に係るフレキシブル基板の正面図である。図７は、第２の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図である。図６（ａ）は、ＣｄＴｅ素子１０ａ〜ＣｄＴｅ素子１０ｄに設けられるフレキシブル基板４Ａを示している。図６（ｂ）は、ＣｄＴｅ素子１０ｅ〜ＣｄＴｅ素子１０ｈに設けられるフレキシブル基板４Ｂを示している。なお、図６（ａ）及び（ｂ）に示すパターン４００ａ〜パターン４００ｈ、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｈ、及び配線パターン４０１ａ〜配線パターン４０１ｈは、フレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂの基板２０側の側面に設けられているので、点線で図示している。

放射線検出器１のフレキシブル基板４Ａは、図６（ａ）に示すように、凸形状領域４０ａにダミーパターン４０３ａを有し、凸形状領域４０ｂにダミーパターン４０３ｂを有し、凸形状領域４０ｃにダミーパターン４０３ｃを有し、凸形状領域４０ｄにダミーパターン４０３ｄを有する。このダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｄは、例えば、正方形状であり、孤立したパターンである。

また、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｄは、図７に示すように、導電性接着剤５を介在させることにより、ＣｄＴｅ素子にフレキシブル基板４Ａを固定することができる材料を用いて形成される。つまり、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｄは、導電性接着剤５による接着が可能な材料を用いて形成される。そして、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｄは、フレキシブル基板４Ａの上方（紙面の上側）に形成される。

放射線検出器１のフレキシブル基板４Ｂは、図６（ｂ）に示すように、凸形状領域４０ｅにダミーパターン４０３ｅを有し、凸形状領域４０ｆにダミーパターン４０３ｆを有し、凸形状領域４０ｇにダミーパターン４０３ｇを有し、凸形状領域４０ｈにダミーパターン４０３ｈを有する。このダミーパターン４０３ｅ〜ダミーパターン４０３ｈは、例えば、正方形状であり、孤立したパターンである。

また、ダミーパターン４０３ｅ〜ダミーパターン４０３ｈは、図７に示すように、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｄと同じ材料を用いて形成され、導電性接着剤５を介在させることにより、ＣｄＴｅ素子にフレキシブル基板４Ｂを固定する。そして、ダミーパターン４０３ｅ〜ダミーパターン４０３ｈは、フレキシブル基板４Ｂの下方（紙面の下側）に形成される。

なお、本実施の形態において、ダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｈは、パターン４００ａ〜パターン４００ｈよりも小さい面積を有して正方形状に形成されるが、面積及び形状はこれに限定されない。

（第２の実施の形態の変形例）
第２の実施の形態の変形例として、一対のダミーパターン４０３ａ及びダミーパターン４０３ｅにおいて、ダミーパターン４０３ａが、パターン４００ａに対応するＣｄＴｅ素子１０ａの角部の対角となる角部に対応するフレキシブル基板４Ａ上に形成され、ダミーパターン４０３ｅが、パターン４００ｅに対応するＣｄＴｅ素子１０ｅの角部の対角となる角部に対応するフレキシブル基板４Ｂ上に形成されても良い。他の対となるダミーパターン４０３ｂ及びダミーパターン４０３ｆ、ダミーパターン４０３ｃ及びダミーパターン４０３ｇ、ダミーパターン４０３ｄ及びダミーパターン４０３ｆの凸形状領域４０ｂ〜凸形状領域４０ｄ及び凸形状領域４０ｆ〜凸形状領域４０ｈそれぞれに対する配置も同様である。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係る放射線検出器１によれば、パターン４００ａ〜パターン４００ｈにおいて、導電性接着剤５によりＣｄＴｅ素子とフレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂとを固定する場合と比べて、さらにダミーパターン４０３ａ〜ダミーパターン４０３ｈにおいてもＣｄＴｅ素子とフレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂとを固定するので、フレキシブル基板が湾曲することによるＣｄＴｅ素子への接触を防止することができる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、隣り合うパターン間の距離が他の実施の形態における隣り合うパターン間の距離と比べて長くなっている点で異なっている。

図８は、第３の実施の形態に係る並べられた放射線検出器を放射線の入射面側から見た概略図である。

第１の実施の形態における、図４（ａ）に示す距離ｄ_２は、パターン４００ａとパターン４００ｅとの位置関係を、隣り合う一対のパターン４００ｂ及びパターン４００ｆにも適用した結果、距離ｄ_１に比べて、短い距離となっていた。そこで図８に示すように、パターン４００ｂをパターン４００ｅから離れた位置に設置することにより、パターン４００ｅの中心とパターン４００ｂの中心との距離ｄ_４が、距離ｄ_１よりも長くなる。

具体的には、図２（ａ）を参照すると、本実施の形態に係るパターン４００ｂは、凸形状領域４０ｂにおいて、図２（ａ）に示すパターン４００ｂと、紙面の縦方向で凸形状領域４０ｂの中心を通る縦軸を対称軸として対称の位置に設けられる。また、本実施の形態に係るパターン４００ｄは、凸形状領域４０ｄにおいて、図２（ａ）に示すパターン４００ｄと、紙面の縦方向で凸形状領域４０ｄの中心を通る縦軸を対称軸として対称の位置に設けられる。

一方、本実施の形態に係るパターン４００ｆは、凸形状領域４０ｆにおいて、図２（ｂ）に示すパターン４００ｆと、紙面の縦方向で凸形状領域４０ｆの中心を通る縦軸を対称軸として対称の位置に設けられる。また、本実施の形態に係るパターン４００ｇは、凸形状領域４０ｇにおいて、図２（ｂ）に示すパターン４００ｇと、紙面の縦方向で凸形状領域４０ｇの中心を通る縦軸を対称軸として対称の位置に設けられる。

つまり、放射線検出器１は、フレキシブル基板４Ａの隣り合うパターン４００ａとパターン４００ｂの位置関係を、隣り合うパターン４００ｃとパターン４００ｄに適用し、フレキシブル基板４Ｂの隣り合うパターン４００ｅとパターン４００ｆの位置関係を、隣り合うパターン４００ｇとパターン４００ｈに適用して構成される。

なお、本実施の形態のフレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂにダミーパターンを形成しても良い。

（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態に係る放射線検出器１によれば、並べられた放射線検出器１において、フレキシブル基板４Ａ及びフレキシブル基板４Ｂを介して対向するＣｄＴｅ素子に電気的に接続するパターン間の距離ｄ_１だけでなく、対向するＣｄＴｅ素子の隣のＣｄＴｅ素子に電気的に接続するパターン間の距離ｄ_４もまた、パターンが対向する場合と比べて長くなるので、パターン間に発生する寄生容量をさらに低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態及び変形例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…放射線検出器
４Ａ、４Ｂ…フレキシブル基板
５、５ａ、５ｅ…導電性接着剤
６…放射線
１０ａ〜１０ｈ…ＣｄＴｅ素子
１１ａ、１１ｅ、１２ａ、１２ｅ…素子表面
１３ａ、１３ｅ、１４ａ、１４ｅ…電極パターン
２０…基板
２２ａ〜２２ｄ…基板端子
２６…電子部品搭載部
２９…カードエッジ部
２９ａ…パターン
３０、３１…カードホルダ
３２…弾性部材実装部
３２ａ…弾性部材
３４…溝付穴
３６ａ、３６ｂ…突起部
４０ａ〜４０ｈ…凸形状領域
４１ａ〜４１ｈ…接続部
４２ａ〜４２ｃ、４２ｆ〜４２ｈ…スリット
７０…支持板
７１…コネクタ
７２…支持体
１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ…角部
４００ａ〜４００ｈ…パターン
４０１ａ〜４０１ｈ…配線パターン
４０２ａ、４０２ｅ…透過像
４０３ａ〜４０３ｈ…ダミーパターン
７２０…壁部
７２１…溝
７２２…くぼみ部
７２３…平坦面

Claims

基板を介して対向して設けられ、放射線を検出可能な第１及び第２の半導体素子と、
前記第１の半導体素子の前記基板側とは反対側の面に設けられ、前記第１の半導体素子と電気的に接続する第１のパターンと、
前記第２の半導体素子の前記基板側とは反対側の面に設けられ、前記第２の半導体素子と電気的に接続する第２のパターンと、
を備え、
前記基板に向けて透過させた前記第１のパターンの透過像と、前記基板に向けて透過させた前記第２のパターンの透過像とが異なる領域となるように、前記第１のパターンと前記第２のパターンが配置された放射線検出器。
前記第１のパターンが、第１の基材の前記第１の半導体素子側の面に形成され、前記第１の基材が、前記第１の半導体素子及び前記第１のパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第１の半導体素子の前記基板側と反対側の面に固定され、
前記第２のパターンが、第２の基材の前記第２の半導体素子側の面に形成され、前記第２の基材が、前記第２の半導体素子及び前記第２のパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第２の半導体素子の前記基板側と反対側の面に固定される請求項１に記載の放射線検出器。
前記第１の基材が、第１のダミーパターンを有し、前記第１の半導体素子及び前記第１のダミーパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第１の基材と前記第１の半導体素子とが固定され、
前記第２の基材が、第２のダミーパターンを有し、前記第２の半導体素子及び前記第２のダミーパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第２の基材と前記第２の半導体素子とが固定される請求項２に記載の放射線検出器。
前記第１のダミーパターンが、前記第１のパターンに対応する前記第１の半導体素子の角部の対角となる角部に対応する前記第１の基材上に形成され、
前記第２のダミーパターンが、前記第２のパターンに対応する前記第２の半導体素子の角部の対角となる角部に対応する前記第２の基材上に形成される請求項３に記載の放射線検出器。
前記第１のパターンが、前記第１の半導体素子の角部に設けられ、
前記第２のパターンが、前記第１のパターンの前記透過像が位置する角部に対向する角部に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器。
基板を介して対向して設けられ、放射線を検出可能な第１及び第２の半導体素子と、
前記第１の半導体素子の前記基板側とは反対側の面に設けられ、前記第１の半導体素子と電気的に接続する第１のパターンと、
前記第２の半導体素子の前記基板側とは反対側の面に設けられ、前記第２の半導体素子と電気的に接続する第２のパターンと、
を備え、
前記基板に向けて透過させた前記第１のパターンの透過像と、前記基板に向けて透過させた前記第２のパターンの透過像とが異なる領域となるように、前記第１のパターンと前記第２のパターンが配置された放射線検出器を複数並べて構成される放射線検出装置。
前記第１のパターンが、第１の基材の前記第１の半導体素子側の面に形成され、前記第１の基材が、前記第１の半導体素子及び前記第１のパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第１の半導体素子の前記基板側と反対側の面に固定され、
前記第２のパターンが、第２の基材の前記第２の半導体素子側の面に形成され、前記第２の基材が、前記第２の半導体素子及び前記第２のパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第２の半導体素子の前記基板側と反対側の面に固定される請求項６に記載の放射線検出装置。
前記第１の基材が、第１のダミーパターンを有し、前記第１の半導体素子及び前記第１のダミーパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第１の基材と前記第１の半導体素子とが固定され、
前記第２の基材が、第２のダミーパターンを有し、前記第２の半導体素子及び前記第２のダミーパターン間に導電性接着剤を介在させて前記第２の基材と前記第２の半導体素子とが固定される請求項７に記載の放射線検出装置。
前記第１のダミーパターンが、前記第１のパターンに対応する前記第１の半導体素子の角部の対角となる角部に対応する前記第１の基材上に形成され、
前記第２のダミーパターンが、前記第２のパターンに対応する前記第２の半導体素子の角部の対角となる角部に対応する前記第２の基材上に形成される請求項８に記載の放射線検出装置。
前記第１のパターンが、前記第１の半導体素子の角部に設けられ、
前記第２のパターンが、前記第１の半導体素子の角部に対向する前記第２の半導体素子の角部の対角となる角部に設けられる請求項６乃至９のいずれかに記載の放射線検出装置。