JP6092568B2 - 放射線検出装置及び放射線検出システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出装置及び放射線検出システムに関する。

近年、複数の光電変換素子が表面に形成されたセンサパネルの上に、Ｘ線などの放射線を光電変換素子が検出可能な波長の光に変換するシンチレータ（シンチレータ基板）を積層（配置）した放射線検出装置が商品化されている。

このような放射線検出装置において、シンチレータ基板とセンサパネルとを貼り合わせる際に、その周辺を樹脂で構成された枠体や２種類の樹脂（封止部）で封止することが提案されている（特許文献１及び２参照）。

特開２００６−５２９８６号公報 特開２００５−１５６５４５号公報

しかしながら、従来の放射線検出装置に用いられている封止樹脂は、シンチレータを保護するシンチレータ保護層の材料や構成によって、シンチレータの防湿性（耐湿性）が不十分であったり、防湿性を維持するために大きくしなければならなかったりする。

そこで、封止樹脂として高弾性率の樹脂を用いることで、高い防湿性を得ることが考えられる。但し、互いに異なる熱膨張係数を有する基板、例えば、シンチレータ基板とセンサパネルとを高弾性率の樹脂を用いて封止する場合、熱衝撃が加えられた際に、封止樹脂が破損してしまうことがある。これは、シンチレータ基板とセンサパネルとの熱膨張の違いに起因して封止樹脂に応力がかかるためである。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、シンチレータ層の防湿性及び封止部の強固性の向上に有利な放射線検出装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての放射線検出装置は、第１基板部材と、第２基板部材と、前記第１基板部材の端部と前記第２基板部材の端部とを結合する封止部と、を有し、前記第１基板部材及び前記第２基板部材のうち、一方は、光電変換素子を有するセンサパネルであり、他方は、シンチレータ層を有するシンチレータパネルである放射線検出装置であって、前記封止部は、第１弾性率を有する第１封止樹脂と、前記第１弾性率よりも低い第２弾性率を有する第２封止樹脂と、前記第２弾性率よりも低い第３弾性率を有して前記第１封止樹脂及び前記第２封止樹脂に作用する応力を緩和する応力緩和部とを含み、前記第１封止樹脂は、前記第１基板部材の端部と前記応力緩和部の前記第１基板部材側の第１面との間を結合し、前記応力緩和部は、前記第１面とは反対側の第２面を介して前記第２基板部材の端部に結合し、前記第２封止樹脂は、前記応力緩和部の前記第１面と前記第２面との間の側面を覆うように、前記第２基板部材の端部と前記第１封止樹脂との間を結合することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、シンチレータ層の防湿性及び封止部の強固性の向上に有利な放射線検出装置を提供することができる。

本発明の一側面としての放射線検出装置の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置のセンサパネルの別の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置の封止部の構成を示す図である。 図１に示す放射線検出装置のシンチレータパネルの別の構成を示す図である。 比較例１の放射線検出装置の構成を示す概略断面図である。 比較例２の放射線検出装置の構成を示す概略断面図である。 比較例３の放射線検出装置の構成を示す概略断面図である。 放射線検出装置をシステムに適用した場合の例を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１（ａ）は、本発明の一側面としての放射線検出装置１の構成を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す放射線検出装置１のＡ−Ａ断面図である。放射線検出装置１は、光電変換素子と、放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層とを有する装置である。ここで、放射線は、Ｘ線だけではなく、α線、β線及びγ線などの電磁波も含む。放射線検出装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１基板部材としてのシンチレータパネル（蛍光板）１０９と、第２基板部材としてのセンサパネル（光センサ又は光電変換パネル）１１０とを有し、それらを貼り合わせて構成される。

まず、センサパネル１１０について説明する。センサパネル１１０は、センサ基台１０２と、接着層１１１と、センサ基板１１２と、光電変換部１１３と、センサ保護層１１４と、配線リード１１５とで構成される。

図１（ｂ）では、センサ基板１１２は、接着層１１１を介してセンサ基台１０２に貼り合わされ、ガラスなどで構成される絶縁性の基板である。センサ基板１１２には、光電変換素子及びＴＦＴスイッチング素子（不図示）を２次元状に配列した光電変換部１１３が配置されている。配線リード１１５は、外部のフレキシブル基板などの外部配線１０３とセンサ基板１１２とを電気的に接続する際に使用されるボンディングパット部である。センサ保護層１１４は、光電変換部１１３を覆うように配置され、光電変換部１１３を保護する機能を有する。接着層１１１は、センサ基板１１２とセンサ基台１０２とを接着する。

センサパネル１１０は、図１（ｂ）に示すように、センサ基板１１２をセンサ基台１０２に固定して構成してもよいし、図２に示すように、ガラスなどで構成される絶縁性のセンサ基板１１２に光電変換部１１３を配置して構成してもよい。また、センサパネル１１０は、Ｓｉ基板に光電変換部が配置されたものを用いてもよく、そのような場合、複数のセンサパネル１１０が基台に固定されて構成される。

センサ保護層１１４は、ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、ＬｉＦ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどで構成してもよい。また、センサ保護層１１４は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂などで構成してもよい。更に、センサ保護層１１４は、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などで構成してもよい。但し、放射線検出装置１に放射線が照射されると、シンチレータ層１０５によって変換された光がセンサ保護層１１４を通過するため、センサ保護層１１４は、シンチレータ層１０５で変換された光の波長に対して高い透過率を有する材料で構成するとよい。

次に、シンチレータパネル１０９について説明する。シンチレータパネル１０９は、シンチレータ基台１０１と、基台保護層１０４と、シンチレータ層１０５と、シンチレータ保護層１０６とで構成される。

シンチレータ基台１０１は、Ｘ線に対する透過率が高い材料で構成される。シンチレータ基台１０１は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び、ベリリウム、アルミニウム又はマグネシウムを主成分として含む合金のうち少なくとも１つで構成される。シンチレータ基台１０１の上には、基台保護層１０４を介して、シンチレータ層１０５が配置される。また、シンチレータ基台１０１には、シンチレータ層１０５で変換された光を有効利用するための反射層を配置してもよい。このような反射層は、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの高い反射率を有する材料で構成される。但し、シンチレータ基台１０１をアルミニウムで構成する場合には、シンチレータ基台１０１が反射層としても機能するため、反射層を配置する必要はない。

シンチレータ層１０５は、例えば、タリウム（Ｔｌ）が微量添加されたヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）に代表される柱状結晶シンチレータやテルビウム（Ｔｂ）が微量添加された硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）に代表される粒子状シンチレータで構成される。本実施形態では、シンチレータ層１０５は、ヨウ化セシウムを主成分として含む柱状結晶シンチレータで構成されている。

シンチレータ層１０５の表面及び側面を覆うように、シンチレータ保護層１０６が配置される。シンチレータ保護層１０６は、シンチレータ層１０５を湿度劣化から保護する機能（防湿性又は耐湿性）を有する。特に、シンチレータ層１０５がＣｓＩ：Ｔｌなどの柱状結晶シンチレータで構成されている場合には、シンチレータ層１０５の特性が湿度劣化により低下するため、シンチレータ保護層１０６が必要となる。シンチレータ保護層１０６の材料としては、例えば、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの一般的な有機材料、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系などのホットメルト樹脂などを用いることができる。但し、シンチレータ保護層１０６は、水分透過率の低い樹脂、例えば、ＣＶＤ蒸着で形成するポリパラキシリレンの有機層やポリオレフィン系樹脂に代表されるホットメルト樹脂を材料とするとよい。

シンチレータ保護層１０６は、シンチレータ層１０５に対して、外部からの水分の侵入を防止する防湿保護機能、及び、衝撃による破壊を防止する衝撃保護機能を実現する。シンチレータ層１０５が柱状結晶構造を有するシンチレータで構成されている場合、シンチレータ保護層１０６は、１０μｍ〜２００μｍの厚さを有する。シンチレータ保護層１０６の厚さが１０μｍ以下であると、シンチレータ層１０５の表面の凹凸や蒸着時の異常成長による大きな凸部を完全に被覆することができず、防湿保護機能が低下する可能性がある。一方、シンチレータ保護層１０６の厚さが２００μｍを超えると、シンチレータ層１０５で変換された光又は反射層で反射された光のシンチレータ保護層１０６での散乱が増加する。従って、放射線検出装置１で得られる画像の解像度及びＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆａｎｃｔｉｏｎ）が低下する可能性がある。

シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とは、接着層（接着部）１０７によって、シンチレータ保護層１０６とセンサ保護層１１４とを対向して貼り合わされ、封止部１２０で封止される。封止部１２０は、センサパネル１１０（センサ基台１０２又はセンサ基板１１２）の端部とシンチレータパネル１０９（シンチレータ基台１０１）の端部とを結合する。封止部１２０は、本実施形態では、第１弾性率を有する第１封止樹脂１０８と、第１弾性率よりも低い第２弾性率を有する第２封止樹脂１１７と、第２弾性率よりも低い第３弾性率を有する応力緩和部１１６とを含む。応力緩和部１１６は、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７に作用する応力を緩和する。

封止部１２０（第１封止樹脂１０８、第２封止樹脂１１７、応力緩和部１１６）の具体的な構成を説明する。応力緩和部１１６は、例えば、シンチレータ基台側に配置される。応力緩和部１１６は、図１（ｂ）に示すように、シンチレータ保護層１０６及び基台保護層１０４を介して、センサパネル側（第１基板部材側）の第１面１１６ａとは反対側（第２基板部材側）の第２面１１６ｂを介してシンチレータ基台１０１の端部に結合する。また、図１（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６は、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層として機能させることも可能である。

応力緩和部１１６は、例えば、アクリル系、シリコン系、ゴム系、ウレタン系の粘着性の樹脂で構成される。ゴム系の粘着性の樹脂としては、スチレン−イソプレン−スチレンなどのブロックコポリマー系、ポリブタジエンやポリブチレンなどの合成ゴム系の粘着剤、及び、天然ゴムなどを用いることができる。シリコン系の粘着性の樹脂としては、過酸化物架橋タイプや付加縮合タイプを単体又は混合したものを用いることができる。なお、応力緩和部１１６には、シリコン系の粘着性の樹脂とアクリル系やゴム系の粘着性の樹脂とを混合したものを用いてもよいし、アクリル系の粘着性の樹脂のポリマー主鎖や側鎖にシリコン成分をペンダントしたものを用いてもよい。また、図３に示すように、応力緩和部１１６として、マッチングオイル、具体的には、シリコン樹脂やエポキシ樹脂などの、複数の部材間の屈折率差を緩和しつつ疎水性を有するオイルを用いてもよい。

第１封止樹脂１０８は、センサパネル１１０の端部と応力緩和部１１６のセンサパネル側（第１基板部材側）の第１面１１６ａとの間を結合する。第１封止樹脂１０８は、例えば、センサ基台１０２（センサ基板１１２）の表面と平行な面において、２ｍｍ以上の幅を有する。第１封止樹脂１０８は、シンチレータパネル１０９の防湿性を向上させるため、シンチレータ保護層１０６と同様に、水分透過率の低い樹脂、特に、エポキシ樹脂を材料とするとよい。シリコン系やアクリル系の樹脂は、弾性力がエポキシ樹脂よりも低いため、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差による応力には柔軟に対応することができるが、防湿性の点で劣る。

第２封止樹脂１１７は、図１（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６の第１面１１６ａと第２面１１６ｂとの間の側面１１６ｃを覆うように、シンチレータパネル１０９の端部と第１封止樹脂１０８との間を結合する。第２封止樹脂１１７は、例えば、センサ基台１０２（センサ基板１１２）の表面と平行な面において、１ｍｍ以上の幅を有する。また、第２封止樹脂１１７は、第１封止樹脂１０８の側面の一部に接するように配置する（図１（ｂ）参照）のではなく、図４に示すように、第１封止樹脂１０８の側面の全体及びセンサ基台１０２（センサ基板１１２）に接するように配置してもよい。

第２封止樹脂１１７は、第１封止樹脂１０８と同様に、シンチレータパネル１０９の防湿性を向上させる機能を有する。但し、かかる機能を応力緩和部１１６で補おうとすると、応力緩和部１１６を装置の外側まで大きくして防湿性を実現しなければならないため、他の部材と干渉したり、装置の大型化を招いてしまったりする。そこで、本実施形態では、第２封止樹脂１１７及び応力緩和部１１６よりも高い弾性率及び防湿率を有するように、第１封止樹脂１０８を構成している。

このように、放射線検出装置１は、応力緩和部１１６を有することで、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７に作用する応力を緩和することができる。従って、放射線検出装置１は、シンチレータ層１０５の防湿性を向上させながら、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損（割れや剥がれ）を防止することができる。なお、放射線検出装置１は、装置の大型化も防止することができる。

図１（ｂ）では、応力緩和部１１６を、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層としても機能させている。但し、図５（ａ）に示すように、応力緩和部１１６と、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層１０７とを独立して形成してもよい。また、応力緩和部１１６と接着層１０７とを独立して形成する場合にも、図５（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６としてマッチングオイルを用いることができる。

第２封止樹脂１１７は、第１封止樹脂１０８の側面の一部に接するように配置する（図５（ａ）参照）のではなく、図６（ａ）に示すように、第１封止樹脂１０８の側面の全体及びセンサ基台１０２（センサ基板１１２）に接するように配置してもよい。

また、第２封止樹脂１１７は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６を外側から覆うように配置してもよいし、図６（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６を内側から覆うように配置してもよい。換言すれば、第２封止樹脂１１７は、シンチレータ層側に、シンチレータ層１０５から離間して配置してもよい。更に、図６（ｃ）に示すように、第１封止樹脂１０８及び応力緩和部１１６とシンチレータ層１０５との間の内部を第２封止樹脂１１７で封入してもよい。これにより、シンチレータパネル１０９の強度を向上させることができる。また、配線リード１１５も第２封止樹脂１１７で覆われるため、ノイズを低減することができる。

また、応力緩和部１１６は、シンチレータ基台側ではなく、図７（ａ）に示すように、センサ基台側（センサパネル側）に配置されてもよい。換言すれば、応力緩和部１１６は、シンチレータ基台１０１及びセンサ基台１０２のうち、一方に接し（結合し）、他方に接しないように配置される。応力緩和部１１６をセンサ基台側に配置する場合にも、図７（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６としてマッチングオイルを用いることができる。この際、図８（ａ）に示すように、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層１０７に替えて、応力緩和部１１６としてのマッチングオイルを用いてもよい。

第２封止樹脂１１７は、第１封止樹脂１０８の側面の一部に接するように配置する（図７（ａ）参照）のではなく、図８（ｂ）に示すように、第１封止樹脂１０８の側面の全体及びシンチレータ基台１０１に接するように配置してもよい。

また、第２封止樹脂１１７は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６を外側から覆うように配置してもよいし、図９（ａ）に示すように、応力緩和部１１６を内側から覆うように配置してもよい。更に、第２封止樹脂１１７は、図９（ｂ）に示すように、第１封止樹脂１０８及び応力緩和部１１６とシンチレータ層１０５との間の内部を第２封止樹脂１１７で封入してもよい。これにより、シンチレータパネル１０９の強度を向上させることができる。また、配線リード１１５も第２封止樹脂１１７で覆われるため、ノイズを低減することができる。

また、図１０に示すように、反射層としても機能するシンチレータ基台１０１の上に反射保護層１４０を配置（蒸着）してもよい。反射保護層１４０は、シンチレータ基台１０１の衝撃による破壊や水分による腐食を防止する機能を有し、例えば、樹脂フィルムで構成される。反射保護層１４０の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどを用いることができる。反射保護層１４０は、１０μｍ〜１００μｍの厚さを有する。このように、図１０では、シンチレータ基台１０１、シンチレータ層１０５、シンチレータ保護層１０６及び反射保護層１４０によってシンチレータパネル１０９が構成されている。

以下、本発明の放射線検出装置１の具体的な特性について、従来の放射線検出装置と比較しながら説明する。

＜比較例１＞
図１１は、比較例１の放射線検出装置１０００の構成を示す概略断面図である。放射線検出装置１０００は、放射線検出装置１とは異なり、図１１に示すように、応力緩和部１１６や第２封止樹脂１１７を用いずに、第１封止樹脂１０８だけでセンサパネル１１０の端部とシンチレータパネル１０９の端部とを結合している。

図１１を参照して、従来の放射線検出装置１０００の製造方法について説明する。まず、ガラスなどで構成されたセンサ基板１１２に形成された非結晶シリコンからなる半導体薄膜の上に、光電変換素子及びＴＦＴスイッチング素子などを含む光電変換部１１３や配線リード１１５を形成する。そして、光電変換部１１３の上に、ＳｉＮ_ｘからなるセンサ保護層１１４を形成し、更に、ポリイミド樹脂を硬化したシンチレータ下地層（不図示）を形成してセンサパネル１１０を製造する。

次に、シンチレータ下地層の上に、第１封止樹脂１０８としてエポキシ樹脂からなる枠体を形成する。具体的には、センサ基板１１２の上に２次元状に配列された光電変換部１１３を取り囲むように、ディスペンス装置から幅２ｍｍ、高さ０．５ｍｍでエポキシ樹脂を塗布して硬化させる。そして、シンチレータ下地層の上に、アルカリハライドからなる柱状構造結晶（例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム活性化ヨウ化セシウム））のシンチレータ層１０５を形成（蒸着）する。この際、配線リード１１５などの非シンチレータ層形成面の上に、マスキングとして機能するホルダー部（マスク部材）を、センサ基板１１２の上の第１封止樹脂１０８に密着させて配置し、シンチレータ層１０５を形成する。シンチレータ層１０５は、２次元状に配列された光電変換部１１３の上面を覆うように、且つ、第１封止樹脂１０８の側面に接して同一の高さとなるように、厚さ０．５ｍｍで形成する。

更に、ポリエチレンテレフタラートからなる反射保護層１４０と、反射層としてアルミニウム膜が形成されたシンチレータ基台１０１と、ポリオレフィン樹脂からなるシンチレータ保護層１０６とをヒートローラを用いて接着させた３層フィルム状シートを形成する。そして、かかる３層フィルム状シートがシンチレータ層１０５及び第１封止樹脂１０８の上面を覆うように３層フィルム状シートを配置し、ヒートローラで３層フィルム状シートを加熱及び押圧して固定する。

このようにして製造された放射線検出装置１０００に対して、湿度耐久試験を行った。具体的には、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下に放射線検出装置１０００を２４０時間放置した後、放射線検出装置１０００のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定し、湿度耐久前後でのＭＴＦを評価した。

ＭＴＦの評価方法は以下の通りである。まず、放射線検出装置１０００を評価装置にセットして、Ｘ線源との間に、軟Ｘ線を除去するための厚さ２０ｍｍのアルミニウムフィルターを配置した。次いで、放射線検出装置１０００とＸ線源との間の距離を１３０ｃｍに調整し、放射線検出装置１０００を電気駆動系に接続した。この状態において、放射線検出装置１０００にＭＴＦチャートを約２度〜約３度傾けて載せ、管電圧９０ｋＶ、管電流２５０ｍＡの条件で５０ｍｓのＸ線パルスを６回爆射した。そして、ＭＴＦチャートを取り除き、同様の条件でＸ線パルスを６回爆射した。

放射線検出装置１０００では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦが、湿度耐久試験前よりも３０％低下した。

また、放射線検出装置１０００に対して、温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験は、以下の通りである。放射線検出装置１０００を評価装置にセットして、温度５０℃、且つ、湿度６０％の環境下に４時間放置し、その後、温度−３０℃、且つ、湿度０％の環境下に４時間放置するサイクルを５回繰り返す。そして、第１封止樹脂１０８にシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差による破損（割れや剥がれなど）が発生していないか目視で評価した。放射線検出装置１０００では、第１封止樹脂１０８に破損は発生していなかった。

＜比較例２＞
図１２は、比較例２の放射線検出装置２０００の構成を示す概略断面図である。放射線検出装置２０００は、放射線検出装置１とは異なり、図１２に示すように、応力緩和部１１６を用いずに、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７でセンサパネル１１０の端部とシンチレータパネル１０９の端部とを結合している。

図１２を参照して、従来の放射線検出装置２０００の製造方法について説明する。まず、アルミニウムで構成されたシンチレータ基台１０１に対して、ポリイミド樹脂を塗布し、かかるポリイミド樹脂を硬化させて基台保護層１０４を形成する。そして、基台保護層１０４の上に、比較例１と同様にして、柱状結晶構造のシンチレータ層１０５を形成する。

次いで、シンチレータ層１０５の上に、シンチレータ層１０５を覆うようにしてポリエチレンテレフタラートで構成されたシンチレータ保護層１０６を熱圧着によって形成する。ここでは、シンチレータ保護層１０６として、厚さ１５μｍのポリエチレンテレフタラートフィルムを用いる。

このような工程によって、放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層１０５を有するシンチレータパネル１０９が形成される。

次に、シンチレータパネル１０９を、アクリル樹脂系の接着層１０７を介して、センサパネル１１０に貼り合わせる。センサパネル１１０は、センサ基板１１２の上に光電変換部１１３を形成することで構成されている。シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせる際に発生する気泡は、加圧や加熱などの脱泡処理を行うことで除去する。

次いで、センサ基板１１２の上の配線リード１１５に外部配線１０３を熱圧着する。そして、シンチレータ基台１０１の端部及びセンサ基板１１２の端部にシリコン系樹脂の第１封止樹脂１０８を形成し、更に、第１封止樹脂１０８の側面（外側面）に接するように防湿性の高いエポキシ系樹脂の第２封止樹脂１１７を形成する。

このようにして製造された放射線検出装置２０００に対して、上述した湿度耐久試験を行った。放射線検出装置２０００では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦが急激に低下した。

＜比較例３＞
図１３は、比較例３の放射線検出装置３０００の構成を示す概略断面図である。放射線検出装置３０００は、放射線検出装置２０００と同様にして製造される。但し、放射線検出装置３０００では、第２封止樹脂１１７がシンチレータ基台１０１の端部及びセンサ基板１１２の端部と接するように形成されている。

放射線検出装置３０００に対して、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。放射線検出装置３０００では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＦＴの低下が１０％以下に抑えられた。但し、温度サイクル試験において、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７に破損が発生した。

＜実施例１＞
まず、比較例２と同様にしてシンチレータパネル１０９及びセンサパネル１１０を形成する。そして、リンテック社製のＭＯ３００５Ｃで構成され、接着層としても機能する応力緩和部１１６によって、図１（ｂ）に示すように、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせる。

次に、応力緩和部１１６とセンサ基台１０２との間に第１封止樹脂１０８を塗布して硬化させる。この際、第１封止樹脂１０８がシンチレータ基台１０１と接しないようにする。これにより、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差に起因する第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損（割れや剥がれ）を防止することができる。

次いで、応力緩和部１１６の側面を覆うように、且つ、シンチレータ基台１０１の端部及び第１封止樹脂１０８と接するように、第２封止樹脂１１７を塗布して硬化させる。

このように、第１封止樹脂１０８が応力緩和部１１６を介してシンチレータ基台１０１と結合され、第２封止樹脂１１７が応力緩和部１１６を覆うように構成することで放射線検出装置１を製造する。

また、図２に示すように、ガラスなどで構成される絶縁性のセンサ基板１１２に光電変換部１１３を配置してセンサパネル１１０を構成し、上述したのと同様に、放射線検出装置１を製造する。

また、図３に示すように、マッチングオイルを応力緩和部１１６として用いて、放射線検出装置１を製造する。具体的には、センサ基台１０２に第１封止樹脂１０８を形成し、第１封止樹脂１０８で覆われた領域の内側及び第１封止樹脂１０８の上に、シリコン系のマッチングオイルを充填する。そして、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを重ね合わせ、第２封止樹脂１１７によってシンチレータパネル１０９の端部と第１封止樹脂１０８との間を結合する。この際、シンチレータ基台１０１及び第１封止樹脂１０８と接するように、第２封止樹脂１１７を形成する。

また、図４に示すように、第２封止樹脂１１７を第１封止樹脂１０８の側面の全体及びセンサ基台１０２（センサ基板１１２）に接するように形成して、放射線検出装置１を製造する。

このようにして製造された放射線検出装置１に対して、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。放射線検出装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が規格を満たしていた。また、温度サイクル試験においても、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損は発生していなかった。

＜実施例２＞
図５（ａ）に示すように、応力緩和部１１６と、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層１０７とを独立して形成して放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９を形成する際に、シンチレータ基台１０１の端部が露出するように、基台保護層１０４、シンチレータ保護層１０６及び接着層１０７を形成する。次いで、リンテック社製のＭＯ３００５Ｃで構成された応力緩和部１１６をシンチレータ基台１０１の端部に形成し、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせる。次に、応力緩和部１１６とセンサ基台１０２との間に第１封止樹脂１０８を塗布して硬化させる。そして、応力緩和部１１６の側面を覆うように、且つ、シンチレータ基台１０１の端部及び第１封止樹脂１０８と接するように、第２封止樹脂１１７を塗布して硬化させる。

また、図５（ｂ）に示すように、マッチングオイルを応力緩和部１１６として用いて、放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０と貼り合わせた後、シリコン系のマッチングオイルを充填し、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の順に形成する。

また、図６（ａ）に示すように、第２封止樹脂１１７を第１封止樹脂１０８の側面の全体及びセンサ基台１０２（センサ基板１１２）に接するように形成して、放射線検出装置１を製造する。

また、図６（ｂ）に示すように、応力緩和部１１６を内側から覆うように第２封止樹脂１１７を形成して、放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０と貼り合わせた後、応力緩和部１１６を形成する。次に、応力緩和部１１６の側面（内側面）及びシンチレータ基台１０１の端部と接するように第２封止樹脂１１７を形成する。そして、応力緩和部１１６、第２封止樹脂１１７及びシンチレータ基台１０１と接するように第１封止樹脂１０８を形成する。

また、図６（ｃ）に示すように、第１封止樹脂１０８及び応力緩和部１１６とシンチレータ層１０５との間の内部を第２封止樹脂１１７で封入して、放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０と貼り合わせた後、応力緩和部１１６を形成する。次に、シンチレータ基台１０１、センサ基台１０２及び応力緩和部１１６に接するように第２封止樹脂１１７を形成する。そして、応力緩和部１１６、第２封止樹脂１１７及びシンチレータ基台１０１と接するように第１封止樹脂１０８を形成する。

このようにして製造された放射線検出装置１に対して、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。放射線検出装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が規格を満たしていた。また、温度サイクル試験においても、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損は発生していなかった。

＜実施例３＞
図７（ａ）に示すように、センサ基台側（センサパネル側）に応力緩和部１１６を形成して放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを形成する。次いで、センサパネル１１０のセンサ基台１０２の上に応力緩和部１１６を形成し、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせる。この際、接着層１０７は、応力緩和部１１６としては機能せず、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを接着する接着層として機能する。次に、シンチレータ基台１０１と応力緩和部１１６との間に、シンチレータ基台１０１及び応力緩和部１１６と接するように第１封止樹脂１０８を形成する。そして、応力緩和部１１６の側面（外側面）を覆うように、且つ、センサ基台１０２の端部及び第１封止樹脂１０８と接するように、第２封止樹脂１１７を形成する。

また、図７（ｂ）に示すように、マッチングオイルを応力緩和部１１６として用いて、放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０と貼り合わせた後、センサパネル１１０に接しないように第１封止樹脂１０８を形成する。この際、センサ基台１０２及びセンサ基板１１２にマスクをして第１封止樹脂１０８を形成することで、第１封止樹脂１０８がセンサパネル１１０に接しないようにする。そして、第１封止樹脂１０８とセンサパネル１１０との間に、シリコン系のマッチングオイルを充填して、第２封止樹脂１１７を形成する。

また、図８（ａ）に示すように、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせるための接着層に替えて、応力緩和部１１６としてのマッチングオイルを用いて放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを形成する。次いで、シンチレータパネル１０９及びセンサパネル１１０のそれぞれにシリコン系のマッチングオイルを塗布して、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを重ね合わせる。次に、センサパネル１１０に接しないように第１封止樹脂１０８を形成する。そして、センサパネル１１０及び第１封止樹脂１０８に接するように第２封止樹脂１１７を形成する。

また、図８（ｂ）に示すように、第２封止樹脂１１７を第１封止樹脂１０８の側面の全体及びシンチレータ基台１０１に接するように形成して、放射線検出装置１を製造する。

また、図９（ａ）に示すように、応力緩和部１１６を内側から覆うように第２封止樹脂１１７を形成して、放射線検出装置１を製造する。具体的には、実施例１と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０と貼り合わせた後、応力緩和部１１６を形成する。次に、応力緩和部１１６の側面（内側面）及びシンチレータ基台１０１の端部と接するように第２封止樹脂１１７を形成する。そして、応力緩和部１１６、第２封止樹脂１１７及びシンチレータ基台１０１と接するように第１封止樹脂１０８を形成する。

また、図９（ｂ）に示すように、第１封止樹脂１０８及び応力緩和部１１６とシンチレータ層１０５との間の内部を第２封止樹脂１１７で封入して、放射線検出装置１を製造する。

このようにして製造された放射線検出装置１に対して、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。放射線検出装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が規格を満たしていた。また、温度サイクル試験においても、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損は発生していなかった。

＜実施例４＞
図１０に示すように、センサパネル１１０の上に、比較例１と同様にして、シンチレータ層１０５を蒸着する。次いで、比較例１と同様にして、センサ基板１１２の上に、第１封止樹脂１０８を形成する。また、第１封止樹脂１０８の上に、応力緩和部１１６を形成する。次に、ポリエチレンテレフタラートからなる反射保護層１４０と、反射層としてアルミニウム膜が形成されたシンチレータ基台１０１と、ポリオレフィン樹脂からなるシンチレータ保護層１０６とをヒートローラを用いて接着させた３層フィルム状シートを形成する。次いで、かかる３層フィルム状シートがシンチレータ層１０５及び応力緩和部１１６の上面を覆うように３層フィルム状シートを配置し、ヒートローラで３層フィルム状シートを加熱及び押圧して固定する。そして、応力緩和部１１６の側面（外側面）を覆うように、且つ、第１封止樹脂１０８及び反射保護層１４０と接するように第２封止樹脂１１７を形成する。

このようにして製造された放射線検出装置１に対して、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。放射線検出装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられた。また、温度サイクル試験においても、第１封止樹脂１０８及び第２封止樹脂１１７の破損は発生していなかった。

＜応用例＞
上述の各実施形態の放射線検出装置は、放射線検出システムに適用されうる。放射線検出システムは、例えば、放射線検出装置と、イメージプロセッサ等を含む信号処理部と、ディスプレイ等を含む表示部と、放射線を発生させるための放射線源と、を備える。例えば、図１４に示されるように、Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者（被験者）６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。入射したＸ線に応じてシンチレータが発光し、この光をセンサパネルが検出して、電気的情報を得る。その後、この情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ６０７０（信号処理部）により画像処理され、制御室のディスプレイ６０８０（表示部）により表示されうる。また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク６０９０を含む伝送処理手段により遠隔地へ転送することもできる。これにより、別の場所のドクタールーム等のディスプレイ６０８１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、この情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ６１００によってフィルム６２１０等の記録部に記録することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (11)

1. 第１基板部材と、
   第２基板部材と、
   前記第１基板部材の端部と前記第２基板部材の端部とを結合する封止部と、を有し、
   前記第１基板部材及び前記第２基板部材のうち、一方は、光電変換素子を有するセンサパネルであり、他方は、シンチレータ層を有するシンチレータパネルである放射線検出装置であって、
   前記封止部は、第１弾性率を有する第１封止樹脂と、前記第１弾性率よりも低い第２弾性率を有する第２封止樹脂と、前記第２弾性率よりも低い第３弾性率を有して前記第１封止樹脂及び前記第２封止樹脂に作用する応力を緩和する応力緩和部とを含み、
   前記第１封止樹脂は、前記第１基板部材の端部と前記応力緩和部の前記第１基板部材側の第１面との間を結合し、
   前記応力緩和部は、前記第１面とは反対側の第２面を介して前記第２基板部材の端部に結合し、
   前記第２封止樹脂は、前記応力緩和部の前記第１面と前記第２面との間の側面を覆うように、前記第２基板部材の端部と前記第１封止樹脂との間を結合することを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記第１封止樹脂は、前記第２封止樹脂及び前記応力緩和部よりも高い耐湿性を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記応力緩和部は、前記第１基板部材と前記第２基板部材とを貼り合わせる接着部を含むことを特徴とする請求項１又は２のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
4. 前記第１封止樹脂は、前記第１基板部材の表面と平行な面において、２ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
5. 前記第２封止樹脂は、前記第１基板部材の表面と平行な面において、１ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
6. 前記第２封止樹脂は、前記第１封止樹脂よりも前記シンチレータ層側に、前記シンチレータ層から離間して配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
7. 前記応力緩和部は、マッチングオイルであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
8. 前記第１封止樹脂及び前記第２封止樹脂は、エポキシを主成分として含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
9. 前記シンチレータ層は、ヨウ化セシウムを主成分として含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
10. 前記シンチレータパネルは、ベリリウム、アルミニウム、マグネシウム、及び、ベリリウム、アルミニウム又はマグネシウムを主成分とする合金のうち少なくとも１つで構成された基板を含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
    前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    を備えることを特徴とする放射線検出システム。

Images