JP6630715B2 - 放射線検出器アセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シンチレータを備える放射線検出器アセンブリに関し、さらに当該放射線検出器アセンブリの製造方法に関する。

現在の様々なタイプの放射線検出器では、シンチレータ固体検出器が広く使用されて大量に需要されるタイプであり、体積のコンパクトや検出の高効性等の特徴がある。シンチレータ固体検出器においては、シンチレータ（ヨウ化セシウムやタングステン酸カドミウム等）と感光性デバイス（フォトダイオードや光電子増倍管等）により構成される検出器アセンブリがそのコアの部品であって、かつ、検出器の性能指数に影響を与えるもっとも主な部分である。一般的には、シンチレータ検出器の検出の原理は、入射された放射線のエネルギーをシンチレータで吸収し、当該エネルギーを等比例のシンチレーション光（一般的に、スペクトル範囲は近赤外から近紫外までの範囲である）に変換し、感光性デバイスによりシンチレーション光を吸収して電気信号に変換し、当該信号を検出器の読み出し回路に伝送してさらなる処理を行う。

現在、典型的な検出器アセンブリは、光学接着剤を介して結合されたシンチレータと感光性デバイスにより構成され、結合の部位はシンチレータの出光面と感光性デバイスの光感知面との間にある。光学接着剤は、光学的屈折率が高いので、シンチレータから感光性デバイスまでの光路に沿う屈折率の変化を低減でき、シンチレーション光の伝送効率を向上させることができる。また、光学接着剤は一定の接着強度と硬度を有するので、両方の相対位置を変化させないようにシンチレータと感光性デバイスを固定することができる。

ほとんどの検出器の作業環境（温度−２５℃〜４０℃、湿度０％〜６０％）では、検出器アセンブリの性能が安定するが、高温高湿の作業環境（温度７０℃以上、湿度８０％以上）では、検出器アセンブリの感度（もっとも主な性能指数）が時間の経過に応じて徐々に低下することが観察され、その原因として、高温高湿の環境では、空気中の水分子が高密度であって、且つ、高い運動エネルギーを有し、シンチレータと感光性デバイスとの間の光学接着剤へ浸入して接着面に到達し、接着剤とデバイスとの間の接着強度を低下させ、これによって接着剤とデバイスが分離してしまうことが挙げられる。分離した接着剤とデバイスとの間に屈折率が大きく変化する光路が形成されることで、シンチレーション光の伝送効率を低下させてしまうのである。

上記の背景技術に開示された上記の情報は、本発明の背景に対する理解を強化するためのものに過ぎず、当業者にとって公知の先行技術ではない情報を含むことができる。

本発明の目的の一つは、上記の先行技術の欠点を克服し、高温高湿の環境で作業可能な放射線検出器アセンブリを提供することである。

本発明の他の目的は、放射線検出器アセンブリの製造方法を提供することである。

本発明のさらなる局面及び利点の一部は、以下の説明に記載され、その説明から明らかになり、或いは、本発明の実施によって習得されることができる。

本発明に係る一つの局面によれば、放射線検出器アセンブリであって、基体及び前記基体の外面に化学蒸着により形成される外封止層を含み、ここで、前記基体はシンチレータ，感光性デバイス及び内封止層を含み、シンチレータは両端にそれぞれ入射面と出光面を有し、前記入射面及びシンチレータの外周面に反射層が設けられ、感光性デバイスは光感知面及び封止ハウジングを含み、前記光感知面と前記出光面とが光学接着剤を介して結合され、内封止層は前記反射層の外面に接着され、前記シンチレータと感光性デバイスとの結合部を包んで封止する。

本発明に係る実施形態によれば、前記内封止層は、少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含む。

本発明に係る実施形態によれば、前記内封止層の厚さは０．１ミリ未満であり、及び/又は前記外封止層の厚さは１０マイクロメートル以上である。

本発明に係る実施形態によれば、前記外封止層は、低圧化学蒸着により形成される有機薄膜である。

本発明に係る実施形態によれば、前記シンチレータは、矩形の横断面を有する直方体である。

本発明に係る実施形態によれば、前記内封止層は前記シンチレータに前記出光面から突出したコファダムを形成し、光学接着剤は前記コファダム内に位置し、前記感光性デバイスは前記光学接着剤内に載置され、且つ、前記感光性デバイスの光感知面が出光面に貼り合わせられ、前記光学接着剤が感光性デバイスの封止ハウジングを覆って前記光学接着剤の水平面がコファダムの頂部と面一になる。

本発明の他の局面によれば、放射線検出器アセンブリの製造方法であり、
基体を形成し、当該基体は、シンチレータ、感光性デバイス及び内封止層を含み、シンチレータの両端にそれぞれ入射面と出光面を有し、前記入射面及びシンチレータの外周面に反射層が設けられ、前記感光性デバイスと前記シンチレータの出光面とは光学接着剤を介して結合され、内封止層は前記反射層の外面に接着されて前記シンチレータと感光性デバイスとの結合部を包んで封止するステップと、
前記基体の外面に化学蒸着の方法により外封止層を形成するステップと、を含む。

本発明に係る実施形態によれば、前記内封止層は、少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含む。

本発明に係る実施形態によれば、前記基体の形成の際には、まず前記内封止層は前記シンチレータに前記出光面から突出したコファダムを形成し、そして前記シンチレータを直立させることにより、出光面が入射面より上に位置するようとさせ、前記コファダム内に光学接着剤を添加し、感光性デバイスの光感知面を出光面に貼り合わせて前記光学接着剤が感光性デバイスの封止ハウジングを覆って前記光学接着剤の上面がコファダムの頂部と面一になるように、前記感光性デバイスを光学接着剤内に載置する。

本発明に係る実施形態によれば、前記外封止層の形成の際には、基体の外面に低圧化学蒸着により有機薄膜を形成する

上記技術の方案から、本発明の利点及び肯定的な効果は以下の通りであることが分かる。

本発明に係る放射線検出器アセンブリは、内封止層によって感光性デバイスとシンチレータとの結合部に対して最初の封止を行い、そして、外封止層によって各部品の小さな隙間をさらに埋めて封止することにより、シンチレータの側面への水分子の浸入を抑制でき、水分子が感光性デバイスと出光面との結合部へ拡散するのに必要となる経路の長さを延長させ、高温の作用下で高い運動エネルギーを有することにより水分子がシンチレータや感光性デバイスと光学接着剤との接着面に浸入することによる光学接着剤とデバイスとの分離が防止され、高温高湿（温度７０℃以上、湿度８０％以上）の環境条件での放射線検出器アセンブリの信頼性と耐用年数を向上させ、高温高湿の環境で放射線検出器アセンブリが長期に信頼的で安定的に作動することが確保される。本発明に係る内封止層及び外封止層の厚さは小さいので、放射線検出器アセンブリの重量をほとんど増加させず、検出結果にも影響を与えない。

図面を参照して例示的な実施形態を詳細に説明することにより、本発明に係る上記及び他の特徴及び利点はより明らかになる。

本発明に係る一つの実施形態の検出器アセンブリの構成の模式図である。 図１におけるシンチレータの模式図である。 図２の右側面図である。 図１におけるシンチレータに内封止層が結合される場合の模式図である。 図１における基体の模式図である。

これからは図面を参考して例示的な実施形態をより全面的に説明する。しかしながら、例示的な実施形態は、様々な形態で実施することができ、ここに記述の実施形態に限定されると理解されるべきではない。逆に、これらの実施形態が提供されることにより、本発明が全面且つ完全になり、例示的な実施形態の構想を当業者に全面的に伝えることができる。図面において、同一の符号は同一又は類似の構成を示すので、その詳細な説明は省略する。

第１の実施形態
図１〜図５に示すように、本発明に係る実施形態は、基体１０及びその外面に化学蒸着によって形成される外封止層８を含む放射線検出器アセンブリを開示する。

図１〜図４に示すように、本実施形態の基体１０は、シンチレータ１，感光性デバイス７及び内封止層５を含む。当該シンチレータ１は、矩形の横断面を有する直方体であってもよい。シンチレータ１の両端にそれぞれ入射面３と出光面４を有する。シンチレータ１の入射面及びシンチレータ１の外周面に反射層２が設けられる。検出の時に、放射線は入射面３を介してシンチレータ１内に入り、放射線の作用によりシンチレータ１で発光された光は、出光面４から出射される。

感光性デバイス７と当該シンチレータ１の出光面４とは光学接着剤６を介して結合されるように構成される。当該内封止層５は、反射層２の外面に接着され、当該シンチレータ１と感光性デバイス７との結合部を封止することができる。当該内封止層５は、水分子に浸入される確率を低下させるために、低い水蒸気透過率を有する材料を用いることができ、少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含み、必要に応じて一層，二層又は複数層に構成されるようなものを採用してもよい。金属膜層の選択には、錫膜，アルミニウム膜又は銅膜等を採用できるが、これに限定されない。一般的に、当該内封止層の厚さは０．１ミリ未満であってもよい。

当該内封止層５は反射層の外面に接着されているとき、出光面に近い一部の領域だけに接着されてもよいし、反射層全体の外面に接着されてもよい。内封止層５は、出光面４からわずかに突出して環状のコファダムを形成し、シンチレータ１を直立させた後に、適量の光学接着剤６を当該コファダム内に滴下することができる。感光性デバイス７は光学接着剤６の中に載置され、当該感光性デバイス７の光感知面が出光面に貼り合わせられ、光学接着剤６は当該感光性デバイスの封止ハウジングを覆って光学接着剤６の上面がコファダムの頂部と面一になる。光学接着剤６が硬化した後に感光性デバイス７とシンチレータ１とが固定されるようになる。なお、内封止層５と感光性デバイス７とをシンチレータ１に接続する順序は限定されず、シンチレータ１に感光性デバイス７を結合してから内封止層５を接着してもよい。

外封止層８は、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）によって形成された緻密な有機薄膜であってもよい。当該外封止層８の厚さは１０マイクロメートル以上になる。

本発明に係る放射線検出器アセンブリは、内封止層５によって感光性デバイス７とシンチレータ１との結合部に対して最初の封止を行い、そして、外封止層によって各部品の小さな隙間をさらに埋めて封止することにより、シンチレータの側面への水分子の浸入を抑制でき、水分子が感光性デバイスと出光面との結合部へ拡散するのに必要となる経路の長さを延長させ、高温の作用下で高い運動エネルギーを有することにより水分子がシンチレータや感光性デバイスと光学接着剤との接着面に浸入することによる光学接着剤とデバイスとの分離が防止され、高温高湿（温度７０℃以上、湿度８０％以上）の環境条件での放射線検出器アセンブリの信頼性と耐用年数を向上させ、高温高湿の環境で放射線検出器アセンブリが長期に信頼的で安定的に作動することが確保される。さらに、内封止層５によって出光面にコファダムを形成し、光学接着剤によって感光性デバイスのハウジングを覆うことにより、さらに水分子の感光性デバイスのハウジングからの浸入も避けられ、信頼性をより向上させる。本発明に係る内封止層及び外封止層の厚さは小さく、内封止層の厚さは０．１ミリ未満であり、外封止層の厚さが１０マイクロメートル以上であり、放射線検出器アセンブリの重量をほとんど増加させず、検出結果にも影響を与えない。

第２の実施形態
図１〜図５を参照しながら、本実施形態は、第１の実施形態の開示された放射線検出器アセンブリの製造方法を開示する。当該製造方法は以下のようなステップを含む。

基体１０を形成し、当該基体１０は、シンチレータ１，感光性デバイス７及び内封止層５を含み、シンチレータ１の両端にそれぞれ入射面３と出光面４を有し、入射面３及びシンチレータ１の外周面上に反射層２が設けられ、感光性デバイス７とシンチレータ１の出光面４とは光学接着剤６を介して結合され、内封止層５は反射層２の外面に接着されてシンチレータ１と感光性デバイス７との結合部を包んで封止するように構成される。

ここで、内封止層５は少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含むことができる。本実施形態において、当該基体１０の形成の際には、まずは図４及び図５に示すように、当該内封止層５はシンチレータ１の出光面４から突出したコファダムを形成し、そして上記のシンチレータを直立させることにより、出光面４が入射面３より上に位置するようにさせ、上記のコファダム内に光学接着剤６を添加し、感光性デバイス７を光学接着剤６内に載置することで、感光性デバイス７の光感知面と出光面４を貼り合わせて光学接着剤６が感光性デバイス７の封止ハウジングを覆って光学接着剤６の上面がコファダムの頂部と面一になるようにさせる。

基体１０の外面に化学蒸着の方法により外封止層８をさらに形成する。当該外封止層８の形成の際には、基体の外面に低圧化学蒸着による１０マイクロメートル以上の厚さの緻密的な有機薄膜を形成する。化学蒸着のプロセスでは、有機薄膜が信号インターフェースを詰まらせることを防止するために、当該感光性デバイス７の信号インターフェースに対して適切な保護対策を実施することができる。

以上、本発明に係る例示的な実施形態を具体的に示して説明した。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の主旨及び範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を含むことが意図されることが理解されるべきである。

１ シンチレータ
２ 反射層
３ 入射面
４ 出光面
５ 内封止層
６ 光学接着剤
７ 感光性デバイス
８ 外封止層
１０ 基体

Claims (8)

1. 基体及び外封止層を含み、
   前記基体は、
   両端にそれぞれ入射面と出光面を有し、前記入射面及びシンチレータの外周面に反射層が設けられるシンチレータと、
   光感知面及び封止ハウジングを含み、前記光感知面と前記出光面とが光学接着剤を介して結合される感光性デバイスと、
   前記反射層の外面に接着され、前記シンチレータと前記感光性デバイスとの結合部を包んで封止する内封止層と、を含み、
   前記外封止層は前記基体の外面に化学蒸着により形成され、
   前記内封止層は前記シンチレータに前記出光面から突出したコファダムを形成し、前記光学接着剤は前記コファダム内に位置し、前記感光性デバイスは前記光学接着剤内に載置され、且つ、前記感光性デバイスの前記光感知面が前記出光面に貼り合わせられ、前記光学接着剤が前記感光性デバイスの封止ハウジングを覆って前記光学接着剤の上面が前記コファダムの頂部と面一になる
   ことを特徴とする放射線検出器アセンブリ。
2. 前記内封止層は、少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器アセンブリ。
3. 前記内封止層の厚さは０．１ミリメートル未満であり、及び/又は前記外封止層の厚さは１０マイクロメートル以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器アセンブリ。
4. 前記外封止層は、低圧化学蒸着により形成される有機薄膜である
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器アセンブリ。
5. 前記シンチレータは、矩形の横断面を有する直方体である
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器アセンブリ。
6. 基体を形成し、当該基体は、シンチレータ、感光性デバイス及び内封止層を含み、シンチレータの両端にそれぞれ入射面と出光面を有し、前記入射面及び前記シンチレータの外周面に反射層が設けられ、前記感光性デバイスと前記シンチレータの前記出光面とは光学接着剤を介して結合され、前記内封止層は前記反射層の外面に接着されて前記シンチレータと前記感光性デバイスとの結合部を包んで封止するステップと、
   前記基体の外面に化学蒸着の方法により外封止層を形成するステップと、を含み、
   前記基体の形成の際には、まず前記内封止層は前記シンチレータに前記出光面から突出したコファダムを形成し、そして前記シンチレータを直立させることにより、前記出光面が前記入射面より上に位置するようにさせ、前記コファダム内に前記光学接着剤を添加し、前記感光性デバイスの光感知面を前記出光面に貼り合わせて前記光学接着剤が前記感光性デバイスの封止ハウジングを覆って前記光学接着剤の上面が前記コファダムの頂部と面一になるように、前記感光性デバイスを前記光学接着剤内に載置する
   ことを特徴とする放射線検出器アセンブリの製造方法。
7. 前記内封止層は、少なくとも金属膜層及び/又は有機物膜層を含む
   ことを特徴とする請求項６に記載の放射線検出器アセンブリの製造方法。
8. 前記外封止層の形成の際には、基体の外面に低圧化学蒸着により有機薄膜を形成する
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出器アセンブリの製造方法。