JP7230202B2 - 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

放射線検出器及び放射線画像撮影装置 Download PDF

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Description

本発明は、放射線検出器及び放射線画像撮影装置に関する。
従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置には、被写体を透過した放射線を検出し放射線画像を生成するための放射線検出器が用いられている。
放射線検出器としては、放射線を光に変換するシンチレータ等の変換層と、変換層で変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が設けられた基板と、を備えたものがある。
放射線検出器の端部が反る方向に力が働く場合があり、放射線検出器の端部に電気的に接続されたケーブルに応力がかかり、放射線検出器とケーブルとの電気的な接続が切断されるという問題が知られている。本問題を解決する技術として、例えば、特開２０１８－１１９８９１号公報に記載の技術では、放射線検出器の端部とケーブル（フレキシブル配線基板）を基台の側面に固定することで、放射線検出器の端部の反りを抑制している。
ところで、放射線検出器として、基板に可撓性の基材を用いたものが知られている。可撓性の基材を用いることにより、例えば、放射線検出器及び放射線画像撮影装置を軽量化でき、また、被写体の撮影が容易となる場合がある。
可撓性の基材を用いた基板は撓み易い。特に放射線画像撮影装置の製造工程の途中等において、放射線検出器に設けられた端子部に電気的にケーブルが接続された状態では、基板が撓み易い。特開２０１８－１１９８９１号公報に記載の技術では、可撓性の基材を用いた基板を備えた放射線検出器における反り（撓み）を十分には抑制できない場合があった。
本開示は、ケーブルと端子部の電気的な接続が切断されるのを簡便に抑制することができる、放射線検出器及び放射線画像撮影装置を提供する。
本開示の第１の態様の放射線検出器は、可撓性の基材の第１の面の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成されかつ、第１の面の端子領域に、ケーブルを電気的に接続するための端子部が設けられた基板と、基材の第１の面における端子領域外に設けられた、放射線を光に変換する変換層と、基材の第１の面と反対側の第２の面に設けられた、基材の強度を補強する補強部材と、かつ端子部に電気的に接続されたケーブルの端子領域内に対応する少なくとも一部に設けられ、補強部材、基板の端子部、及び端子部に電気的に接続されたケーブルが積層された積層体に対応する領域における応力中立面の位置を調整する応力中立面調整部材と、を備える。
また、本開示の第２の態様の放射線検出器は、第１の態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、応力中立面の積層体の積層方向における位置を、端子部に電気的にケーブルが接続された界面から予め定められた範囲内に調整する。
また、本開示の第３の態様の放射線検出器は、第２の態様の放射線検出器において、予め定められた範囲内となる位置は、積層体内の位置である。
また、本開示の第４の態様の放射線検出器は、第１の態様から第３の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材の曲げ剛性は、５４０Ｐａｃｍ４以上、１４００００Ｐａｃｍ４以下である。
また、本開示の第５の態様の放射線検出器は、第１の態様から第４の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下である。
また、本開示の第６の態様の放射線検出器は、第１の態様から第５の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、基板には複数の端子部が設けられており、応力中立面調整部材は、少なくとも１つ以上の端子部に渡って設けられている。
また、本開示の第７の態様の放射線検出器は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、ケーブルと端子部との電気的な接続を強化する強化部材をさらに備え、応力中立面調整部材は、強化部材に覆われたケーブルの少なくとも一部に設けられている。
また、本開示の第８の態様の放射線検出器は、第７の態様の放射線検出器において、強化部材は、さらに防湿性を有する。
また、本開示の第９の態様の放射線検出器は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、さらに、ケーブルと端子部との電気的な接続を強化する。
また、本開示の第１０の態様の放射線検出器は、第９の態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、さらに防湿性を有する。
また、本開示の第１１の態様の放射線検出器は、第１の態様から第１０の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、応力中立面調整部材は、さらに変換層の端部にかかる。
また、本開示の第１２の態様の放射線検出器は、第１の態様から第１１の態様のいずれか１態様の放射線検出器において、変換層における基材側の面と反対側の面に設けられ、基材よりも剛性が高い補強層をさらに備える。
また、本開示の第１３の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第１２の態様のいずれか１態様の放射線検出器と、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、ケーブルを介して、放射線検出器の端子部に電気的に接続され、制御信号に応じて、複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、ケーブルを介して、放射線検出器の端子部に電気的に接続され、複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、を備える。
また、本開示の第１４の態様の放射線画像撮影装置は、第１３の態様の放射線画像撮影装置において、放射線が照射される照射面を有し、放射線検出器におけるセンサ基板及び変換層のうち、センサ基板が照射面と対向する状態に放射線検出器を収納する筐体をさらに備える。
本開示によれば、ケーブルと端子部の電気的な接続が切断されるのを簡便に抑制することができる。
実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 実施形態の放射線検出器の一例を基材の第１の面側からみた平面図である。 図２に示した放射線検出器のＡ－Ａ線断面図である。 図２に示した放射線検出器のＢ－Ｂ線断面図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 応力中立面調整部材の作用を説明するための模式図である。 実施形態の放射線検出器の製造方法の一例を説明する図である。 実施形態の放射線検出器の製造方法の一例を説明する図である。 実施形態の放射線検出器の製造方法の一例を説明する図である。 実施形態の放射線検出器の製造方法の一例を説明する図である。 実施形態の放射線検出器の製造方法の一例を説明する図である。 変形例１の放射線検出器のＢ－Ｂ線断面図である。 変形例２の放射線検出器の一例のＢ－Ｂ線断面図である。 変形例２の放射線検出器の他の例のＢ－Ｂ線断面図である。 変形例３の放射線検出器の一例を基材の第１の面側からみた平面図である。 変形例４の放射線検出器の一例のＡ－Ａ線断面図である。 変形例５の放射線検出器の一例のＡ－Ａ線断面図である。 放射線検出器の他の例を基材の第１の面側からみた平面図である。 放射線検出器の他の例のＡ－Ａ線断面図である。 筐体に収納された状態の実施形態の放射線画像撮影装置の一例の断面図である。 筐体に収納された状態の実施形態の放射線画像撮影装置の他の例の断面図である。 筐体に収納された状態の実施形態の放射線画像撮影装置の他の例の断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。
本実施形態の放射線検出器は、被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力する機能を有する。本実施形態の放射線検出器は、センサ基板と、放射線を光に変換する変換層と、を備えている（図２、放射線検出器１０のセンサ基板１２及び変換層１４参照）。本実施形態のセンサ基板１２が、本開示の基板の一例である。
まず、図１を参照して本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の構成の一例の概略を説明する。図１は、本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１は、放射線検出器１０、制御部１００、駆動部１０２、信号処理部１０４、画像メモリ１０６、及び電源部１０８を備える。
放射線検出器１０は、センサ基板１２と、放射線を光に変換する変換層（図２参照）と、を備える。センサ基板１２は、可撓性の基材１１と、基材１１の第１の面１１Ａに設けられた複数の画素３０と、を備えている。なお、以下では、複数の画素３０について、単に「画素３０」という場合がある。
図１に示すように本実施形態の各画素３０は、変換層が変換した光に応じて電荷を発生して蓄積するセンサ部３４、及びセンサ部３４にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子３２を備える。本実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）をスイッチング素子３２として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子３２を「ＴＦＴ３２」という。本実施形態では、センサ部３４及びＴＦＴ３２が形成され、さらに平坦化された層として基材１１の第１の面１１Ａに画素３０が形成された層が設けられる。
画素３０は、センサ基板１２の画素領域３５に、一方向（図１の横方向に対応する走査配線方向、以下「行方向」ともいう）及び行方向に対する交差方向（図１の縦方向に対応する信号配線方向、以下「列方向」ともいう）に沿って二次元状に配置されている。図１では、画素３０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素３０は行方向及び列方向に１０２４個×１０２４個配置される。
また、放射線検出器１０には、画素３０の行毎に備えられた、ＴＦＴ３２のスイッチング状態（オン及びオフ）を制御するための複数の走査配線３８と、画素３０の列毎に備えられた、センサ部３４に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線３６と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線３８の各々は、それぞれケーブル１１２Ａ（図２参照）を介して、駆動部１０２に接続されることにより、駆動部１０２から出力される、ＴＦＴ３２を駆動してスイッチング状態を制御する駆動信号が、複数の走査配線３８の各々に流れる。また、複数の信号配線３６の各々が、それぞれケーブル１１２Ｂ（図２参照）を介して、信号処理部１０４に接続されることにより、各画素３０から読み出された電荷が、電気信号として信号処理部１０４に出力される。信号処理部１０４は、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する。
信号処理部１０４には後述する制御部１００が接続されており、信号処理部１０４から出力された画像データは制御部１００に順次出力される。制御部１００には画像メモリ１０６が接続されており、信号処理部１０４から順次出力された画像データは、制御部１００による制御によって画像メモリ１０６に順次記憶される。画像メモリ１０６は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ１０６に順次記憶される。
制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ１００Ｂ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部１００Ｃを備えている。制御部１００の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。制御部１００は、放射線画像撮影装置１の全体の動作を制御する。
なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１では、画像メモリ１０６及び制御部１００等は、制御基板１１０に形成されている。
また、各画素３０のセンサ部３４には、各画素３０にバイアス電圧を印加するために、共通配線３９が信号配線３６の配線方向に設けられている。共通配線３９が、センサ基板１２の外部のバイアス電源（図示省略）に接続されることにより、バイアス電源から各画素３０にバイアス電圧が印加される。
電源部１０８は、制御部１００、駆動部１０２、信号処理部１０４、画像メモリ１０６、及び電源部１０８等の各種素子や各種回路に電力を供給する。なお、図１では、錯綜を回避するために、電源部１０８と各種素子や各種回路を接続する配線の図示を省略している。
さらに、放射線画像撮影装置１について詳細に説明する。図２は、本実施形態の放射線検出器１０を、基材１１の第１の面１１Ａ側からみた平面図の一例である。また、図３Ａは、図２における放射線検出器１０のＡ－Ａ線断面図の一例である。さらに、図３Ｂは、図２における放射線検出器１０のＢ－Ｂ線断面図の一例である。
基材１１の第１の面１１Ａは、端子部６０が設けられた端子領域６０Ａと、端子部６０が設けられていない端子領域外６０Ｂとに分けられる。端子領域外６０Ｂには、上述の画素３０が設けられた画素領域３５が設けられている。
基材１１は、可撓性を有し、例えば、ＰＩ（PolyImide：ポリイミド）等のプラスチックを含む樹脂シートである。基材１１の厚みは、材質の硬度、及びセンサ基板１２の大きさ（第１の面１１Ａまたは第２の面１１Ｂの面積）等に応じて、所望の可撓性が得られる厚みであればよい。可撓性を有する例としては、矩形状の基材１１単体の場合に、基材１１の１辺を固定した状態で、固定した辺より１０ｃｍ離れた位置で基材１１の自重による重力で２ｍｍ以上、基材１１が垂れ下がる（固定した辺の高さよりも低くなる）ものを指す。基材１１が樹脂シートの場合の具体例としては、厚みが５μｍ～１２５μｍのものであればよく、厚みが２０μｍ～５０μｍのものであればより好ましい。
なお、基材１１は、画素３０の製造に耐え得る特性を有しており、本実施形態では、アモルファスシリコンＴＦＴ（ａ－Ｓｉ ＴＦＴ）の製造に耐え得る特性を有している。このような、基材１１が有する特性としては、３００℃～４００℃における熱膨張率（ＣＴＥ：Coefficient of Thermal Expansion)が、アモルファスシリコン（Ｓｉ）ウェハと同程度（例えば、±５ｐｐｍ／Ｋ）であることが好ましく、具体的には、２０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。また、基材１１の熱収縮率としては、厚みが２５μｍの状態において４００℃における熱収縮率が０．５％以下であることが好ましい。また、基材１１の弾性率は、３００℃～４００℃間の温度領域において、一般的なＰＩが有する転移点を有さず、５００℃における弾性率が１ＧＰａ以上であることが好ましい。
また、本実施形態の基材１１は、自身による後方散乱線を抑制するために、平均粒子径が０．０５μｍ以上、２．５μｍ以下の、後方散乱線を吸収する無機の微粒子を含む微粒子層を有することが好ましい。なおこのような無機の微粒子としては、樹脂性の基材１１の場合、原子番号が、基材１１である有機物を構成する原子よりも大きく、かつ３０以下である無機物を用いることが好ましい。このような微粒子の具体例としては、原子番号が１４のＳｉの酸化物であるＳｉＯ２、原子番号が１２のＭｇの酸化物であるＭｇＯ、原子番号が１３のＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３、及び原子番号が２２のＴｉの酸化物であるＴｉＯ２等が挙げられる。このような特性を有する樹脂シートの具体例としては、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）が挙げられる。
なお、本実施形態における上記の厚みについては、マイクロメーターを用いて測定した。熱膨張率については、ＪＩＳ Ｋ７１９７：１９９１に則して測定した。なお測定は、基材１１の主面から、１５度ずつ角度を変えて試験片を切り出し、切り出した各試験片について熱膨張率を測定し、最も高い値を基材１１の熱膨張率とした。熱膨張率の測定は、ＭＤ（Machine Direction）方向およびＴＤ（Transverse Direction）方向のそれぞれについて、－５０℃～４５０℃において１０℃間隔で行い、（ｐｐｍ／℃）を（ｐｐｍ／Ｋ）に換算した。熱膨張率の測定には、ＭＡＣサイエンス社製 ＴＭＡ４０００Ｓ装置を用い、サンプル長さを１０ｍｍ、サンプル幅を２ｍｍ、初荷重を３４．５ｇ／ｍｍ ２ 、昇温速度を５℃／ｍｉｎ、及び雰囲気をアルゴンとした。
所望の可撓性を有する基材１１としては、樹脂シート等、樹脂製のものに限定されない。例えば、基材１１は、厚みが比較的薄いガラス基板等であってもよい。基材１１がガラス基板の場合の具体例としては、一般に、一辺が４３ｃｍ程度のサイズでは、厚さが０．３ｍｍ以下ならば可撓性を有しているため、厚さが０．３ｍｍ以下のものであれば所望のガラス基板であってもよい。
図２及び図３Ａに示すように、複数の画素３０は、基材１１の第１の面１１Ａにおける端子領域外６０Ｂの内側の一部の領域に設けられている。また、本実施形態のセンサ基板１２では、基材１１の第１の面１１Ａにおける端子領域６０Ａには、画素３０が設けられていない。本実施形態では、基材１１の第１の面１１Ａにおける画素３０が設けられた領域を画素領域３５としている。
また、図２及び図３Ａに示すように、本実施形態の変換層１４は、画素領域３５を覆っている。本実施形態では、変換層１４の一例としてＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を含むシンチレータを用いている。このようなシンチレータとしては、例えば、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ～７００ｎｍであるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウムが添加されたヨウ化セシウム）を含むことが好ましい。なお、ＣｓＩ：Ｔｌの可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
図３Ａに示すように、本実施形態の変換層１４の上には、粘着層４０、反射層４２、接着層４４、及び保護層４６が設けられている。
粘着層４０は、変換層１４の表面全体を覆っている。粘着層４０は、反射層４２を変換層１４上に固定する機能を有する。粘着層４０は、光透過性を有していることが好ましい。粘着層４０の材料として、例えば、アクリル系粘着剤、ホットメルト系粘着剤、及びシリコーン系接着剤を用いることが可能である。アクリル系粘着剤としては、例えば、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、及びエポキシアクリレート等が挙げられる。ホットメルト系粘着剤としては、例えば、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、ＥＡＡ（エチレンとアクリル酸の共重合樹脂）、ＥＥＡ（エチレン－エチルアクリレート共重合樹脂）、及びＥＭＭＡ（エチレン－メタクリル酸メチル共重合体）等の熱可塑性プラスチックが挙げられる。粘着層４０の厚さは、２μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。粘着層４０の厚さを２μｍ以上とすることで、反射層４２を変換層１４上に固定する効果を十分に発揮することができる。更に、変換層１４と反射層４２との間に空気層が形成されるリスクを抑制することができる。変換層１４と反射層４２との間に空気層が形成されると、変換層１４から発せられた光が、空気層と変換層１４との間、及び空気層と反射層４２との間で反射を繰り返す多重反射を生じるおそれがある。また、粘着層４０の厚さを７μｍ以下とすることで、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）及びＤＱＥ（Detective Quantum Efficiency）の低下を抑制することが可能となる。
反射層４２は、粘着層４０の表面全体を覆っている。反射層４２は、変換層１４で変換された光を反射する機能を有する。反射層４２は有機系材料によって構成されていることが好ましい。反射層４２の材料として、例えば、白ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、発泡白ＰＥＴ、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等を用いることができる。白ＰＥＴとは、ＰＥＴに、ＴｉＯ２や硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものであり、発泡白ＰＥＴとは、表面が多孔質になっている白ＰＥＴである。また、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート（フィルム）である。反射層４２の厚さは、１０μｍ以上、４０μｍ以下であることが好ましい。
接着層４４は反射層４２の表面全体を覆っている。接着層４４の端部は、センサ基板１２の表面にまで延在している。すなわち、接着層４４は、その端部においてセンサ基板１２に接着している。接着層４４は、反射層４２及び保護層４６を変換層１４に固定する機能を有する。接着層４４の材料として、粘着層４０の材料と同じ材料を用いることが可能であるが、接着層４４が有する接着力は、粘着層４０が有する接着力よりも大きいことが好ましい。
保護層４６は、変換層１４の全体を覆うとともに、その端部がセンサ基板１２の一部を覆うように設けられている。保護層４６は、変換層１４への水分の浸入を防止する防湿膜として機能する。保護層４６の材料として、例えば、ＰＥＴ、ＰＰＳ（PolyPhenylene Sulfide：ポリフェニレンサルファイド）、ＯＰＰ（Oriented PolyPropylene：二軸延伸ポリプロピレンフィルム）、ＰＥＮ（PolyEthylene Naphthalate：ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ等の有機材料を含む有機膜や、パリレン（登録商標）を用いることができる。また、保護層４６として、樹脂フィルムと金属フィルムとの積層膜を用いてもよい。樹脂フィルムと金属フィルムとの積層膜としては、例えば、アルペット（登録商標）のシートが挙げられる。
また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態の放射線検出器１０のセンサ基板１２における、基材１１の第２の面１１Ｂ側には、帯電防止層５４及び粘着剤５２を介して、補強部材５０が設けられている。
補強部材５０は、基材１１の強度を補強する機能を有する。本実施形態の補強部材５０は、基材１１よりも曲げ剛性が高く、変換層１４と対向する面に対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化（変形）が、基材１１の第２の面１１Ｂに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化よりも小さい。具体的には、補強部材５０の曲げ剛性は、基材１１の曲げ剛性の１００倍以上であることが好ましい。また、本実施形態の補強部材５０の厚みは、基材１１の厚みよりも厚い。例えば、基材１１として、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）を用いる場合、補強部材５０の厚みは０．２ｍｍ～０．２５ｍｍ程度が好ましい。
具体的には、本実施形態の補強部材５０は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下の素材を用いることが好ましい。補強部材５０は、基材１１の撓みを抑制する観点からは、基材１１よりも曲げ剛性が高いことが好ましい。なお、曲げ弾性率が低くなると曲げ剛性も低くなり、所望の曲げ剛性を得るためには、補強部材５０の厚みを厚くしなくてはならず、放射線検出器１０全体の厚みが増大してしまう。上述の補強部材５０の材料を考慮すると、１４００００Ｐａｃｍ４を越える曲げ剛性を得ようとする場合、補強部材５０の厚みが、比較的厚くなってしまう傾向がある。そのため、適切な剛性が得られ、かつ放射線検出器１０全体の厚みを考慮すると、補強部材５０に用いる素材は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、補強部材５０の曲げ剛性は、５４０Ｐａｃｍ４以上、１４００００Ｐａｃｍ４以下であることが好ましい。
また、本実施形態の補強部材５０の熱膨張率は、変換層１４の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層１４の熱膨張率に対する補強部材５０の熱膨張率の比（補強部材５０の熱膨張率／変換層１４の熱膨張率）が、０．５以上、２以下であることが好ましい。このような補強部材５０の熱膨張率としては、３０ｐｐｍ／Ｋ以上、８０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。例えば、変換層１４がＣｓＩ：Ｔｌを材料とする場合、熱膨張率は、５０ｐｐｍ／Ｋである。この場合、変換層１４に比較的近い材料としては、熱膨張率が６０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／ＫであるＰＶＣ（Polyvinyl Chloride：ポリ塩化ビニル）、熱膨張率が７０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるアクリル、熱膨張率が６５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／ＫであるＰＥＴ、熱膨張率が６５ｐｐｍ／ＫであるＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）、及び熱膨張率が４５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／Ｋであるテフロン(登録商標)等が挙げられる。さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、補強部材５０の材料としては、ＰＥＴ、及びＰＣの少なくとも一方を含む材料であることがより好ましい。
補強部材５０は、弾力性の観点からは、降伏点を有する材料を含むことが好ましい。なお、本実施形態において「降伏点」とは、材料を引っ張った場合に、応力が一旦、急激に下がる現象をいい、応力とひずみとの関係を表す曲線上で、応力が増えずにひずみが増える点のことをいい、材料について引っ張り強度試験を行った際の応力－ひずみ曲線における頂部を指す。降伏点を有する樹脂としては、一般的に、硬くて粘りが強い樹脂、及び柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂が挙げられる。硬くて粘りが強い樹脂としては、例えば、ＰＣ等が挙げられる。また、柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等が挙げられる。
本実施形態の補強部材５０は、プラスチックを材料とした基板である。補強部材５０の材料となるプラスチックは、上述した理由から熱可塑性の樹脂であることが好ましく、ＰＣ、ＰＥＴ、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、ナイロン、ポリプロピレン、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、エンプラ、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つが挙げられる。なお、補強部材５０は、これらのうち、ポリプロピレン、ＡＢＳ、エンプラ、ＰＥＴ、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つであることが好ましく、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、及びナイロンの少なくとも一つであることがより好ましく、ＰＣ及びＰＥＴの少なくとも一つであることがさらに好ましい。
一方、本実施形態の放射線検出器１０の端子領域６０Ａには、複数（本実施形態では合計１６個）の端子部６０が設けられている。図２に示すように、端子領域６０Ａは、矩形状のセンサ基板１２（基材１１）の、交差する２辺の各々に設けられている。なお、端子領域６０Ａとは、基材１１の第１の面１１Ａにおける、複数の端子部６０が設けられる領域をいい、少なくとも端子部６０が第１の面１１Ａに接する領域を含む。一例として、本実施形態では、センサ基板１２（基材１１）における、端子部６０が設けられた辺の全体に亘り、端子部６０が第１の面１１Ａに接する領域を少なくとも含む領域を端子領域６０Ａという。
図２に示すように、基材１１の端子領域６０Ａに設けられた端子部６０の各々には、ケーブル１１２が電気的に接続されている。具体的には、図２に示すように、基材１１の一辺に設けられた複数（図２では８個）の端子部６０の各々に、ケーブル１１２Ａが熱圧着されている。ケーブル１１２Ａは、いわゆるＣＯＦ（Chip on Film）であり、ケーブル１１２Ａには、駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２１０が搭載されている。駆動ＩＣ２１０は、ケーブル１１２Ａに含まれる複数の信号線（図４、信号線１１３参照）に接続されている。なお、本実施形態では、ケーブル１１２Ａ及び後述するケーブル１１２Ｂについて、各々を区別せずに総称する場合、単に「ケーブル１１２」という。
ケーブル１１２Ａにおける、センサ基板１２の端子部６０と電気的に接続された一端と反対側の他端は、駆動基板２００の接続領域２０２に、電気的に接続される。一例として、本実施形態では、ケーブル１１２Ａに含まれる複数の信号線（図４Ａ、信号線１１３参照）は、駆動基板２００に熱圧着されることにより、駆動基板２００に搭載された回路及び素子等（図示省略）と接続される。なお、駆動基板２００とケーブル１１２Ａとを電気的に接続する方法は、本実施形態に限定されず、例えば、コネクタにより、電気的に接続する形態としてもよい。このようなコネクタとしては、ＺＩＦ（Zero Insertion Force）構造のコネクタや、Ｎｏｎ－ＺＩＦ構造のコネクタ等が挙げられる。
本実施形態の駆動基板２００は、可撓性のＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板であり、いわゆるフレキシブル基板である。また、駆動基板２００に搭載される回路部品（図示省略）は主にデジタル信号の処理に用いられる部品（以下、「デジタル系部品」という）である。デジタル系部品は、後述するアナログ系部品よりも、比較的面積（大きさ）が小さい傾向がある。デジタル系部品の具体例としては、デジタルバッファ、バイパスコンデンサ、プルアップ／プルダウン抵抗、ダンピング抵抗、及びＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）対策チップ部品、及び電源ＩＣ等が挙げられる。なお、駆動基板２００は、必ずしもフレキシブル基板でなくてもよく、非可撓性のリジッド基板であってもよいし、リジッドフレキ基板を用いてもよい。
本実施形態では、駆動基板２００と、ケーブル１１２Ａに搭載された駆動ＩＣ２１０とにより、駆動部１０２が実現される。なお、駆動ＩＣ２１０には、駆動部１０２を実現する各種回路及び素子のうち、駆動基板２００に搭載されているデジタル系部品と異なる回路が含まれる。
一方、ケーブル１１２Ａが電気的に接続された基材１１の一辺と交差する辺に設けられた複数（図２では８個）の端子部６０の各々には、ケーブル１１２Ｂが電気的に接続されている。ケーブル１１２Ｂは、ケーブル１１２Ａと同様に、いわゆるＣＯＦ（Chip on Film）であり、ケーブル１１２Ｂには、信号処理ＩＣ３１０が搭載されている。信号処理ＩＣ３１０は、ケーブル１１２Ｂに含まれる複数の信号線（図４、信号線１１３参照）に接続されている。
ケーブル１１２Ｂにおける、センサ基板１２の端子部６０と電気的に接続された一端と反対側の他端は、信号処理基板３００の接続領域３０２に、電気的に接続される。一例として、本実施形態では、ケーブル１１２Ｂに含まれる複数の信号線（図４Ａ、信号線１１３参照）は、信号処理基板３００に熱圧着されることにより、信号処理基板３００に搭載された回路及び素子等（図示省略）と接続される。なお、信号処理基板３００とケーブル１１２Ｂとを電気的に接続する方法は、本実施形態に限定されず、例えば、コネクタにより、電気的に接続する形態としてもよい。このようなコネクタとしては、ＺＩＦ（Zero Insertion Force）構造のコネクタや、Ｎｏｎ－ＺＩＦ構造のコネクタ等が挙げられる。また、ケーブル１１２Ａと駆動基板２００とを電気的に接続する方法と、ケーブル１１２Ｂと信号処理基板３００とを電気的に接続する方法は、同様で有ってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ケーブル１１２Ａと駆動基板２００とは、熱圧着により電気的に接続し、ケーブル１１２Ｂと信号処理基板３００とはコネクタにより電気的に接続する形態としてもよい。
本実施形態の信号処理基板３００は、上述した駆動基板２００と同様に、可撓性のＰＣＢ基板であり、いわゆるフレキシブル基板である。信号処理基板３００に搭載される回路部品（図示省略）は主にアナログ信号の処理に用いられる部品（以下、「アナログ系部品」という）である。アナログ系部品の具体例としては、チャージアンプ、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）、及び電源ＩＣ等が挙げられる。また、本実施形態の回路部品は、比較的部品サイズが大きい電源周りのコイル、及び平滑用大容量コンデンサも含む。なお、信号処理基板３００は、必ずしもフレキシブル基板でなくてもよく、非可撓性のリジッド基板であってもよいし、リジッドフレキ基板を用いてもよい。
本実施形態では、信号処理基板３００と、ケーブル１１２Ｂに搭載された信号処理ＩＣ３１０とにより、信号処理部１０４が実現される。なお、信号処理ＩＣ３１０には、信号処理部１０４を実現する各種回路及び素子のうち、信号処理基板３００に搭載されているアナログ系部品と異なる回路が含まれる。
なお、本実施形態では、駆動基板２００及び信号処理基板３００が各々、複数（図２では２つずつ）設けられている形態について説明したが、駆動基板２００及び信号処理基板３００の数は、本実施形態に限定されない。例えば、駆動基板２００及び信号処理基板３００のいずれか一方を、１つの基板とした形態であってもよい。
一方、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態の放射線検出器１０では、接続層６２を介してケーブル１１２を端子部６０に熱圧着することにより、ケーブル１１２が端子部６０に電気的に接続される。なお、図３Ａ及び図３Ｂは、ケーブル１１２Ａと放射線検出器１０との電気的な接続に関する構造の一例を示す図であるが、本実施形態のケーブル１１２Ｂと放射線検出器１０との電気的に接続に関する構造も、図３Ａ及び図３Ｂに例示した形態と同様である。
接続層６２は、端子部６０とケーブル１１２とを電気的に接続させる機能を有している。接続層６２としては、例えば、異方性導電膜等が挙げられ、熱によって硬化する接着剤に導電性粒子（図４Ａ、導電性粒子６２Ａ参照）を分散させたＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を用いることができる。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、端子部６０、接続層６２、及びケーブル１１２が積層された積層体６３における基材１１の第１の面１１Ａ側は、強化部材６４により覆われている。また、端子部６０、接続層６２、及びケーブル１１２が積層された積層体の側面及び基材１１の側面は、強化部材６５により覆われている。強化部材６４及び強化部材６５は、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続を強化する機能を有する。また、本実施形態の強化部材６４及び強化部材６５は、防湿性を有している。強化部材６４及び強化部材６５としては、例えば、防湿絶縁膜を用いることができ、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用防湿絶縁材料であるタッフィー：Ｔｕｆｆｙ（登録商標）等が利用可能である。なお強化部材６４及び強化部材６５の各々は、同様の材料による部材であってもよいし、異なる材料による部材であってもよい。
さらに、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、強化部材６４によって覆われた、積層体６３の上には、粘着剤６６を介して応力中立面調整部材７０が設けられている。応力中立面調整部材７０は、放射線検出器１０を撓ませた場合における、放射線検出器１０の積層体６３が設けられた領域における応力中立面７１（図５参照、詳細後述）の積層体６３の積層方向Ｐに対する位置を調整する。本実施形態では、応力中立面調整部材７０の一例としてＰＥＴを用いており、白ＰＥＴや発泡白ＰＥＴ等を用いてもよい。また、応力中立面調整部材７０の他の例としては、ＰＣ、ＬＤＰＥ（Low Density Polyethylene：低密度ポリエチレン）、ＰＰＳ、ＯＰＰ、ＰＥＮ、及びＰＩ等の有機膜等が挙げられる。
また、本実施形態の応力中立面調整部材７０は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下の素材を用いることが好ましい。曲げ弾性率の測定方法は、例えばＪＩＳ Ｋ ７１７１：２０１６準拠に基づく。応力中立面調整部材７０は、基材１１の撓みを抑制する観点からは、基材１１よりも曲げ剛性が高いことが好ましい。なお、ここでいう曲げ剛性とは、曲げ難さを意味し、曲げ剛性が高いほど曲げ難いことを表している。曲げ弾性率が低くなると曲げ剛性も低くなり、所望の曲げ剛性を得るためには、応力中立面調整部材７０の厚みを厚くしなくてはならず、放射線検出器１０全体の厚みが増大してしまう。上述の応力中立面調整部材７０の材料を考慮すると、１４００００Ｐａｃｍ４を越える曲げ剛性を得ようとする場合、応力中立面調整部材７０の厚みが、比較的厚くなってしまう傾向がある。そのため、適切な剛性が得られ、かつ放射線検出器１０全体の厚みを考慮すると、応力中立面調整部材７０に用いる素材は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、応力中立面調整部材７０の曲げ剛性は、５４０Ｐａｃｍ４以上、１４００００Ｐａｃｍ４以下であることが好ましい。
また、本実施形態の応力中立面調整部材７０の熱膨張率は、変換層１４の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層１４の熱膨張率に対する応力中立面調整部材７０の熱膨張率の比（応力中立面調整部材７０の熱膨張率／変換層１４の熱膨張率）が、０．５以上、４以下であることが好ましい。このような応力中立面調整部材７０の熱膨張率としては、３０ｐｐｍ／Ｋ以上、２００ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。例えば、変換層１４がＣｓＩ：Ｔｌを材料とする場合、熱膨張率は、５０ｐｐｍ／Ｋである。この場合、熱膨張率が１００ｐｐｍ／Ｋ～２００ｐｐｍ／ＫであるＬＤＰＥ、熱膨張率が６０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／ＫであるＰＶＣ、熱膨張率が７０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるアクリル、熱膨張率が６５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／ＫであるＰＥＴ、熱膨張率が６５ｐｐｍ／ＫであるＰＣ、及び熱膨張率が４５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／Ｋであるテフロン(登録商標)等が、応力中立面調整部材７０の材料として挙げられる。
さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、応力中立面調整部材７０の材料としては、ＰＥＴ、ＰＣ、及びＬＤＰＥの少なくとも一つを含む材料であることがより好ましい。
なお、応力中立面調整部材７０は、応力中立面の位置を調整する機能の他、帯電防止機能や、防湿機能等のその他の機能も有することが好ましい。
本実施形態の放射線検出器１０における応力中立面調整部材７０の作用について、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５を参照して説明する。なお、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５では、簡略化するため、放射線検出器１０のうち、応力中立面調整部材７０の作用の説明に必要な構成のみを模式的に図示している。
図４Ａに示すように、接続層６２は、導電性粒子６２Ａを含んでいる。導電性粒子６２Ａが基材１１の第１の面１１Ａに設けられた端子部６０と信号線１１３との間に配置されることにより、端子部６０とケーブル１１２の信号線１１３とが電気的に接続される。
図４Ｂは、本実施形態の応力中立面調整部材７０が設けられていない状態について示している。図４Ｂに示すように、センサ基板１２（基材１１）の第２の面１１Ｂに補強部材５０が設けられた状態では、例えば、積層体６３の積層方向に荷重Ｗがかかった場合や、膜応力が作用することによりセンサ基板１２及び補強部材５０が撓む。補強部材５０が設けられており、応力中立面調整部材７０が設けられていない状態では、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んだ場合において生じる応力中立面７１の積層方向Ｐにおける位置が、端子部６０と接続層６２の導電性粒子６２Ａとが接する界面６７よりも、補強部材５０側に近寄った位置となる。図４Ｂに示した例では、補強部材５０内に応力中立面７１が位置している状態を示している。なお、「応力中立面７１」とは、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んでも延びも縮みもしない面、換言すると積層方向Ｐと交差する方向の面のことをいう。応力中立面７１では、応力が０となる。
図４Ｂに示した例では、応力中立面７１の位置が、界面６７から比較的離れた位置であるため、センサ基板１２及び補強部材５０の撓みに応じて端子部６０も撓む。具体的には、界面６７が撓む。そのため、図４Ｂに示すように、端子部６０と導電性粒子６２Ａとが非接触状態となり、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断される。端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断された場合、放射線検出器１０により得られる放射線画像の画質が低下する場合があり、例えば、いわゆる線欠陥が生じる場合がある。
一方、本実施形態の放射線検出器１０では、応力中立面調整部材７０を積層体６３の上に設けたため、応力中立面７１の位置は、応力中立面調整部材７０を設けない場合よりも積層体６３側に移動する。
図５に示すように、応力中立面調整部材７０を設けた場合、応力中立面７１と界面６７との間隔を、応力中立面調整部材７０を設けない場合（図４Ｂの場合）よりも小さくすることができる。換言すると、応力中立面調整部材７０を設けた場合、応力中立面７１の位置と界面６７の位置との差を、応力中立面調整部材７０を設けない場合（図４Ｂの場合）よりも小さくすることができる。応力中立面７１の位置を界面６７の位置に近づけることにより、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んだ場合の界面６７における応力を小さくすることができるため、端子部６０と接続層６２の導電性粒子６２Ａとが非接触状態となり難くなる。従って、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断され難くなる。
なお、応力中立面７１の位置は、積層体６３内の位置であることが好ましい。応力中立面７１の位置について、本実施形態における積層体６３内が、本開示の予め定められた範囲内の一例である。
また、図５に示すように、応力中立面７１の位置と、界面６７の位置とが一致していることがより好ましい。この場合、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んだ場合でも、界面６７における応力を０とすることができるため、端子部６０と接続層６２の導電性粒子６２Ａとがより非接触状態となり難くなる。従って、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続がより切断され難くなる。
このように、本実施形態の放射線検出器１０では、応力中立面調整部材７０をセンサ基板１２（基材１１）の第１の面１１Ａにおける、端子部６０、接続層６２、及びケーブル１１２が積層された積層体６３上に設けることにより、応力中立面７１の積層方向Ｐにおける位置を、界面６７の近傍に調整することができる。これにより、本実施形態の放射線検出器１０では、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んだ場合に、界面６７に生じる応力を０に近付けることができるため、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断され難くなる。
なお、応力中立面調整部材７０の厚みは、応力中立面７１の界面６７からの位置として許容できる範囲に応じて定まる。許容できる範囲としては、例えば、上述のように積層体６３内が挙げられる。具体的な応力中立面調整部材７０の厚みは、接続層６２の導電性粒子６２Ａと端子部６０との接触が非接触状態となり易さ、及び想定される撓みの程度等に応じて定められる。例えば、補強部材５０の厚みが厚いほど、応力中立面調整部材７０の厚みも厚くすることが好ましい。
本実施形態の放射線検出器１０の製造方法について図６Ａ～図６Ｅを参照して説明する。
図６Ａに示すように、基材１１に比べて厚さの厚いガラス基板等の支持体４００に、剥離層４０２を介して、基材１１が形成される。例えば、ラミネート法により基材１１を形成する場合、支持体４００上に、基材１１となるシートを貼り合わせる。基材１１の第２の面１１Ｂが剥離層４０２に接する。なお、基材１１を形成する方法は、本実施形態に限定されず、例えば、塗布法で基材１１を形成する形態であってもよい。
さらに、基材１１の第１の面１１Ａの端子領域外６０Ｂに、画素３０が形成される。なお、本実施形態では、一例として、基材１１の第１の面１１Ａに、ＳｉＮ等を用いたアンダーコート層（図示省略）を介して、画素３０が形成される。
さらに、画素３０が形成された層（以下、単に「画素３０」という）の上に、変換層１４が形成される。本実施形態では、センサ基板１２上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の気相堆積法によって柱状結晶としてＣｓＩの変換層１４が形成される。この場合、変換層１４における画素３０と接する側が、柱状結晶の成長方向基点側となる。
なお、変換層１４としてＣｓＩのシンチレータを用いる場合、本実施形態と異なる方法で、センサ基板１２に変換層１４を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってＣｓＩを蒸着させたものを用意し、ＣｓＩのアルミの板と接していない側と、センサ基板１２の画素３０とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板１２に変換層１４を形成してもよい。この場合、アルミの板も含めた状態の変換層１４全体を保護層４６により覆った状態のものを、センサ基板１２の画素３０と貼り合わせることが好ましい。なお、この場合、変換層１４における画素３０と接する側が、柱状結晶の成長方向の先端側となる。
また、本実施形態の放射線検出器１０と異なり、変換層１４としてＣｓＩに替わり、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等を用いてもよい。この場合、例えば、ＧＯＳを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白ＰＥＴ等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、ＧＯＳの支持体が貼り合わせられていない側と、センサ基板１２の画素３０とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板１２に変換層１４を形成することができる。なお、変換層１４にＣｓＩを用いる場合の方が、ＧＯＳを用いる場合に比べて、放射線から可視光への変換効率が高くなる。
また、センサ基板１２に形成された変換層１４の上に、粘着層４０を介して反射層４２を設けられ、さらに、接着層４４を介して保護層４６を設けられる。また、基材１１の第１の面１１Ａの端子領域６０Ａに、端子部６０が形成される。
次に、図６Ｂに示すように、端子部６０に接続層６２を介してケーブル１１２を熱圧着させて、端子部６０と接続層６２とを電気的に接続する。さらに、強化部材６４により、積層体６３を覆う。
次に、図６Ｃに示すように、強化部材６４で覆われた積層体６３の上に、粘着剤６６により応力中立面調整部材７０を設ける。
応力中立面調整部材７０を設けた後、変換層１４及び端子部６０にケーブル１１２が電気的に接続された状態のセンサ基板１２を支持体４００から剥離し、図６Ｄに示した状態にする。例えば、ラミネート法では、センサ基板１２（基材１１）の四辺のいずれかを剥離の起点とし、起点となる辺から対向する辺に向けて徐々にセンサ基板１２を支持体４００から引きはがすことにより、メカニカル剥離を行う。
さらに、支持体４００からセンサ基板１２を剥離した後、図６Ｅに示すように、基材１１の第２の面１１Ｂに、帯電防止層５４及び粘着剤５２を介して、貼り付け等により補強部材５０が形成される。このようにして、本実施形態の放射線検出器１０が製造される。
なお、本実施形態の放射線検出器１０は、例えば、以下の変形例１～変形例５に示す形態としてもよい。なお、変形例１～変形例５の各々を適宜、組み合わせた形態としてもよい。
（変形例１）
図７には、上記図３Ｂに示した放射線検出器１０のＢ－Ｂ線断面図に相当する、本変形例の放射線検出器１０の断面図の一例を示す。なお、図７では、粘着剤５２、帯電防止層５４、及び粘着剤６６の記載を省略している。
上記図３Ｂに示した放射線検出器１０では、強化部材６４が、積層体６３毎、換言すると端子部６０毎に覆っていたが、図７に示すように、本変形例の放射線検出器１０では、強化部材６４が、複数の積層体６３毎にまとめて全体を覆っている。そのため、強化部材６４により、積層体６３同士の間が埋められた状態となっている。従って、本変形例の放射線検出器１０では、複数の積層体６３が一体的に、センサ基板１２に固定された状態となる。なお、強化部材６４がいくつの積層体６３をまとめて覆うかについては特に限定されない。例えば、ケーブル１１２によって電気的に接続される駆動基板２００または信号処理基板３００が同一の積層体６３同士をまとめて強化部材６４が覆う形態としてもよい。また例えば、センサ基板１２（基材１１）の一辺に設けられた全ての端子部６０による積層体６３をまとめて強化部材６４が覆う形態としてもよい。
（変形例２）
図８Ａ及び図８Ｂには、上記図３Ｂに示した放射線検出器１０のＢ－Ｂ線断面図に相当する、本変形例の放射線検出器１０の断面図の一例を示す。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、粘着剤５２、帯電防止層５４、及び粘着剤６６の記載を省略している。
図８Ａに示した本変形例の放射線検出器１０では、応力中立面調整部材７０により、強化部材６４により覆われた積層体６３同士の間が埋められた状態となっており、応力中立面調整部材７０が、センサ基板１２（基材１１）の第１の面１１Ａにまで至る。
基材１１の第１の面１１Ａにまで至る応力中立面調整部材７０により、積層体６３同士の間が埋められた状態とすることにより、応力中立面調整部材７０により、端子部６０とケーブル１１２の電気的な接続が強化される。
なお、図８Ｂに示すように、強化部材６４を設けずに、応力中立面調整部材７０が複数の積層体６３毎にまとめて全体を覆う状態としてもよい。図８Ｂに示した形態の場合、応力中立面調整部材７０は、上述した材料による部材に限定されず、強化部材６４と同等の材料による部材であってもよい。すなわち、図８Ｂに示した形態の場合、強化部材６４を、応力中立面調整部材７０として用いてもよい。
（変形例３）
図９には、上記図２示した放射線検出器１０の平面図に相当する、本変形例の放射線検出器１０の平面図の一例を示す。
上記図２に示した放射線検出器１０では応力中立面調整部材７０が、センサ基板１２（基材１１）の、端子領域６０Ａに対応する各辺毎に設けられていた。換言すると、図２に示した放射線検出器１０では応力中立面調整部材７０が、ケーブル１１２Ａに対応する積層体６３（図３Ｂ等参照）、及びケーブル１１２Ｂに対応する積層体６３（図３Ｂ等参照）毎に設けられていた。
しかしながら、応力中立面調整部材７０は少なくとも１つ以上の積層体６３（端子部６０）に亘って設けられておればよく、その数は限定されない。例えば、図９に示した本変形例の放射線検出器１０では、ケーブル１１２Ａ側、及びケーブル１１２Ｂ側の各々について、２つずつ応力中立面調整部材７０が設けられた状態を示している。なお、本変形例に限定されず、各積層体６３（端子部６０）毎に応力中立面調整部材７０が設けられた状態としてもよい。複数の積層体６３（端子部６０）に亘って、応力中立面調整部材７０が設けられることにより、端子部６０とケーブル１１２とが電気的に切断されるのをより抑制することができる。一方、複数の応力中立面調整部材７０を設けることにより、応力中立面調整部材７０を軽量化することができるため、放射線検出器１０全体を軽量化することができる。
このように、応力中立面調整部材７０は、端子領域６０Ａ全体に設けられていなくてもよい。また、応力中立面調整部材７０が、個々の積層体６３の上面の全体に設けられていなくてもよい。
（変形例４）
図１０には、上記図３Ａに示した放射線検出器１０のＡ－Ａ線断面図に相当する、本変形例の放射線検出器１０の断面図の一例を示す。
図１０に示すように、本変形例の放射線検出器１０では、保護層４６で覆われた変換層１４上に、補強層４８がさらに設けられている。
補強層４８は、基材１１よりも曲げ剛性が高く、変換層１４と対向する面に対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化（変形）が、基材１１の第１の面１１Ａに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化よりも小さい。また、本変形例の補強層４８の厚みは、基材１１の厚みよりも厚い。
補強層４８として好ましい特性は、上述した補強層４８と同様の特性である。本変形例の補強層４８は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下の素材を用いることが好ましい。補強層４８は、基材１１の撓みを抑制する観点からは、基材１１よりも曲げ剛性が高いことが好ましい。なお、曲げ弾性率が低くなると曲げ剛性も低くなり、所望の曲げ剛性を得るためには、補強層４８の厚みを厚くしなくてはならず、放射線検出器１０全体の厚みが増大してしまう。補強層４８の材料を考慮すると、１４００００Ｐａｃｍ４を越える曲げ剛性を得ようとする場合、補強層４８の厚みが、比較的厚くなってしまう傾向がある。そのため、適切な剛性が得られ、かつ放射線検出器１０全体の厚みを考慮すると、補強層４８に用いる素材は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、補強層４８の曲げ剛性は、５４０Ｐａｃｍ４以上、１４００００Ｐａｃｍ４以下であることが好ましい。
また、補強層４８の熱膨張率は、変換層１４の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層１４の熱膨張率に対する補強層４８の熱膨張率の比（補強層４８の熱膨張率／変換層１４の熱膨張率）が、０．５以上、２以下であることが好ましい。このような補強層４８の熱膨張率としては、３０ｐｐｍ／Ｋ以上、８０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。例えば、変換層１４がＣｓＩ：Ｔｌを材料とする場合、熱膨張率は、５０ｐｐｍ／Ｋである。この場合、変換層１４に比較的近い材料としては、ＰＶＣ、アクリル、ＰＥＴ、ＰＣ、及びテフロン（登録商標）等が挙げられる。さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、補強層４８の材料としては、ＰＥＴ、及びＰＣの少なくとも一方を含む材料であることがより好ましい。また、補強層４８は、弾力性の観点からは、降伏点を有する材料を含むことが好ましい。
本変形例の補強層４８は、プラスチックを材料とした基板である。補強層４８の材料となるプラスチックは、上述した理由から熱可塑性の樹脂であることが好ましく、ＰＣ、ＰＥＴ、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、ナイロン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、エンプラ、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つが挙げられる。なお、補強層４８は、これらのうち、ポリプロピレン、ＡＢＳ、エンプラ、ＰＥＴ、及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一つであることが好ましく、スチロール、アクリル、ポリアセターゼ、及びナイロンの少なくとも一つであることがより好ましく、ＰＣ及びＰＥＴの少なくとも一つであることがさらに好ましい。
なお、補強層４８と補強部材５０との具体的な特性、及び材料等は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
変換層１４を気相堆積法を用いて形成した場合、図１０及び上記図３Ａに示すように、変換層１４は、その外縁に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜を有して形成される。以下において、製造誤差及び測定誤差を無視した場合の厚さが略一定とみなせる、変換層１４の中央領域を中央部という。また、変換層１４の中央部の平均厚さに対して例えば９０％以下の厚さを有する、変換層１４の外周領域を周縁部という。すなわち、変換層１４は、周縁部においてセンサ基板１２に対して傾斜した傾斜面を有する。図１０に示すように、本変形例の補強層４８は、変換層１４の中央部全体、及び周縁部の一部を覆う。換言すると、補強層４８の外縁が、変換層１４の周縁部の傾斜面上に位置する。
なお、補強層４８を設ける位置等は、本変形例に限定されない。例えば、補強層４８が、変換層１４の全体を覆う形態であってもよい。また例えば、図１０に示すように、本変形例では補強層４８が変換層１４の傾斜部に沿って曲がった状態に設けられているが、曲がらずに板状に、変換層１４の傾斜部と補強層４８との間に空間が設けられる状態としてもよい。
このように、変換層１４上に補強層４８を設けることにより、基材１１の強度がより補強される。
また、本変形例では、補強層４８と、応力中立面調整部材７０とを別個に設けることで、例えば、応力中立面調整部材７０を変換層１４の上部にまで伸ばして補強層４８としての機能も有するとした場合に比べて、放射線検出器１０を軽量化している。
（変形例５）
図１１には、上記図３Ａに示した放射線検出器１０のＡ－Ａ線断面図に相当する、本変形例の放射線検出器１０の断面図の一例を示す。
図１１に示すように、本変形例の放射線検出器１０では、保護膜４９により、変換層１４、積層体６３、及び応力中立面調整部材７０が設けられたセンサ基板１２（基材１１）の第１の面１１Ａ側全体を覆っている。図１１に示すように、本変形例の放射線検出器１０では、粘着層５７により変換層１４に保護膜４９が設けられ、粘着層７２により応力中立面調整部材７０に保護膜４９が設けられている。
保護膜４９は、厚みが比較的薄い、防湿機能を有する膜である。例えば、上記変形例４の放射線検出器１０における補強層４８に比べて、厚みが比較的薄い。保護膜４９としては、例えば、パリレン（登録商標）、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート、及びアルペット（登録商標）のシート等の防湿膜が用いられる。なお、保護膜４９は、防湿機能に代えて、または防湿機能と共に帯電防止機能を有していてもよい。
このように、変換層１４、積層体６３、及び応力中立面調整部材７０が設けられたセンサ基板１２（基材１１）の第１の面１１Ａ側全体を保護膜４９により覆うことにより、放射線検出器１０全体の防湿性が向上する。
また、本変形例の放射線検出器１０によれば、保護膜４９により応力中立面調整部材７０が変換層１４と連結されるため、応力中立面調整部材７０による応力中立面７１の調整機能を向上させることができる。
以上説明したように、上記各形態の放射線検出器１０は、センサ基板１２と、変換層１４と、補強部材５０と、応力中立面調整部材７０とを備える。センサ基板１２には、可撓性の基材１１の第１の面１１Ａの画素領域３５に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素３０が形成されかつ、第１の面１１Ａの端子領域６０Ａに、ケーブル１１２を電気的に接続するための端子部６０が設けられている。変換層１４は、基材１１の第１の面１１Ａにおける端子領域外６０Ｂに設けられ、放射線を光に変換する。補強部材５０は、基材１１の第１の面１１Ａと反対側の第２の面１１Ｂに設けられ、基材１１の強度を補強する。応力中立面調整部材７０は、端子領域６０Ａ内で、かつ端子部６０に電気的に接続されたケーブル１１２の端子領域６０Ａ内に対応する少なくとも一部に設けられ、補強部材５０、センサ基板１２の端子部６０、及び端子部６０に電気的に接続されたケーブル１１２が積層された積層体６３に対応する領域における応力中立面７１の位置を調整する。
センサ基板１２に可撓性の基材１１を用いた放射線検出器１０では、補強部材５０を設けることにより、センサ基板１２及び補強部材５０が撓むことに起因して端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断され易くなる場合がある。
これに対して、本実施形態及び上記各変形例の放射線検出器１０によれば、積層体６３上に応力中立面調整部材７０が設けられているため、応力中立面７１の位置を、端子部６０と接続層６２の導電性粒子６２Ａとが接する界面６７の近傍とすることができる。これにより、本実施形態及び上記各変形例の放射線検出器１０によれば、界面６７における応力を小さくすることができるため、端子部６０と接続層６２の導電性粒子６２Ａとが非接触状態となり難くなる。
従って、本実施形態及び上記各変形例の放射線検出器１０によれば、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断されるのを簡便に抑制することができる。特に、本実施形態及び上記各変形例の放射線検出器１０では、センサ基板１２及び補強部材５０が撓んだ場合であっても、端子部６０とケーブル１１２との電気的な接続が切断されるのを抑制することができる。
なお、放射線検出器１０は、本実施形態及び上記各変形例で説明した形態に限定されるものではない。例えば、上述した放射線検出器１０では、ケーブル１１２Ａと電気的に接続される端子部６０による積層体６３上に設けられる応力中立面調整部材７０と、ケーブル１１２Ｂと電気的に接続される端子部６０による積層体６３上に設けられる応力中立面調整部材７０との各々が、同様の材料による部材であってもよいし、異なる材料による部材であってもよい。
また、上述した放射線検出器１０では、ケーブル１１２Ａと電気的に接続される端子部６０による積層体６３、及びケーブル１１２Ｂと電気的に接続される端子部６０による積層体６３の両方について、応力中立面調整部材７０を設ける形態としたが、いずれか一方のみに応力中立面調整部材７０を設ける形態としてもよい。この場合、図１２に示すように、アナログ系部品はデジタル系部品に比べて重い傾向があるため、アナログ系部品であるある信号処理基板３００及び信号処理ＩＣ３１０と電気的に接続するためのケーブル１１２Ｂが電気的に接続される端子部６０に対して応力中立面調整部材７０を設けることが好ましい。
また、図１３に示した一例のように、応力中立面調整部材７０が、さらに変換層１４の端部にかかる状態に設けられていてもよい。変形例２（図８Ｂ参照）で上述したように、応力中立面調整部材７０が例えば、上述のタッフィー（登録商標）のように、塗布時において流動性を有する場合、積層体６３上を越えて、端子領域６０Ａ全面に亘り、さらに図１３に示すように変換層１４の端部にかかる場合がある。このように応力中立面調整部材７０が変換層１４の端部にかかる形態であってもよい。なお、「変換層１４の端部」とは、上述した変換層１４の傾斜部を少なくとも含み、変換層１４の中央部における、画素領域３５と対応する領域よりも外縁に至る領域をさらに含んでいてもよい。
なお、上記本実施形態及び各変形例の放射線検出器１０等を用いた放射線画像撮影装置１は、図１４～図１５に示すように、筐体１２０に収納された状態で使用される。
図１４には、基材１１の第２の面１１Ｂ側から放射線が照射されるＩＳＳ（Irradiation Side Sampling)方式の放射線画像撮影装置１の一例の断面図を示す。図１４に示すように、筐体１２０内には、放射線検出器１０、電源部１０８、及び制御基板１１０が放射線の入射方向と交差する方向に並んで設けられている。放射線検出器１０は、被写体を透過した放射線が照射される筐体１２０の照射面１２０Ａ側に、センサ基板１２における基材１１の第１の面１１Ａ側が対向する状態に配置されている。
また、図１５には、変換層１４側から放射線が照射されるＰＳＳ（Penetration Side Sampling）方式の放射線画像撮影装置１の一例の断面図を示す。図１５に示すように、筐体１２０内には、放射線検出器１０、電源部１０８、及び制御基板１１０が放射線の入射方向と交差する方向に並んで設けられている。放射線検出器１０は、被写体を透過した放射線が照射される筐体１２０の照射面１２０Ａ側に、センサ基板１２における基材１１の第２の面１１Ｂ側が対向する状態に配置されている。
制御基板１１０と駆動基板２００とは、ケーブル２２０によって電気的に接続されている。また、図１４及び図１５では記載が省略されているが、制御基板１１０と信号処理基板３００とは、ケーブルによって電気的に接続されている。
また、制御基板１１０は、電源線１１５により、制御基板１１０に形成された画像メモリ１０６や制御部１００等に電源を供給する電源部１０８と接続されている。
図１４及び図１５に示した放射線画像撮影装置１の筐体１２０内には、放射線検出器１０を透過した放射線が出射される側にシート１１６がさらに設けられている。シート１１６としては、例えば、銅製のシートが挙げられる。銅製のシートは入射放射線によって２次放射線を発生し難く、よって、後方、すなわち変換層１４側への散乱を防止する機能を有する。なお、シート１１６は、少なくとも変換層１４の放射線が出射する側の面全体を覆い、また、変換層１４全体を覆うことが好ましい。
また、図１４及び図１５に示した放射線画像撮影装置１の筐体１２０内には、放射線が入射される側（照射面１２０Ａ側）に保護層１１７がさらに設けられている。保護層１１７としては、絶縁性のシート（フィルム）に、アルペット（登録商標）のシート、パリレン（登録商標）膜、及びポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート等の防湿膜が適用できる。保護層１１７は、画素領域３５に対する防湿機能及び帯電防止機能を有している。そのため、保護層１１７は、少なくとも画素領域３５の放射線が入射される側の面全体を覆うことが好ましく、放射線が入射される側のセンサ基板１２の面全体を覆うことが好ましい。
図１４及び図１５に示す例のように、電源部１０８及び制御基板１１０の各々の方が、放射線検出器１０よりも厚みを有している場合が多い。このような場合、図１６に示す例のように、電源部１０８及び制御基板１１０の各々が設けられている筐体１２０の部分の厚みよりも、放射線検出器１０が設けられている筐体１２０の部分の厚みの方が薄くてもよい。なお、このように、電源部１０８及び制御基板１１０の各々が設けられている筐体１２０の部分と、放射線検出器１０が設けられている筐体１２０の部分とで、厚みを異ならせる場合、両部分の境界部に段差が生じていると境界部１２０Ｂに接触した被検者に違和感等を与える懸念があるため、境界部１２０Ｂの形態は傾斜を有する状態とすることが好ましい。
これにより、放射線検出器１０の厚さに応じた極薄型の可搬型電子カセッテを構成することが可能となる。
また例えば、この場合、電源部１０８及び制御基板１１０の各々が設けられている筐体１２０の部分と、放射線検出器１０が設けられている筐体１２０の部分とで、筐体１２０の材質が異なっていてもよい。さらに、例えば、電源部１０８及び制御基板１１０の各々が設けられている筐体１２０の部分と、放射線検出器１０が設けられている筐体１２０の部分とが、別体として構成されていてもよい。
また、上述したように、筐体１２０は、放射線、特にＸ線の吸収率が低く、且つ高剛性であることが好ましく、弾性率が十分に高い材料により構成されることが好ましいが、筐体１２０の照射面１２０Ａに対応する部分について、放射線の吸収率が低く、且つ高剛性であり、弾性率が十分に高い材料で構成し、その他の部分については、照射面１２０Ａに対応する部分と異なる材料、例えば、照射面１２０Ａの部分よりも弾性率が低い材料で構成してもよい。
また、上記各実施形態では、図１に示したように画素３０がマトリクス状に２次元配列されている態様について説明したがこれに限らず、例えば、１次元配列であってもよいし、ハニカム配列であってもよい。また、画素の形状も限定されず、矩形であってもよいし、六角形等の多角形であってもよい。さらに、画素領域３５の形状も限定されないことはいうまでもない。
その他、上記各実施形態で説明した放射線画像撮影装置１及び放射線検出器１０等の構成や製造方法等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。
２０１９年７月９日出願の日本国特許出願２０１９－１２７７３８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
１ 放射線画像撮影装置
１０ 放射線検出器
１１ 基材、１１Ａ 第１の面、１１Ｂ 第２の面
１２ センサ基板
１４ 変換層
３０ 画素
３２ ＴＦＴ（スイッチング素子）
３４ センサ部
３５ 画素領域
３６ 信号配線
３８ 走査配線
３９ 共通配線
４０、５７、７２ 粘着層
４２ 反射層
４４ 接着層
４６ 保護層
４８ 補強層
４９ 保護膜
５０ 補強部材
５２ 粘着剤
５４ 帯電防止層
６０ 端子部、６０Ａ 端子領域、６０Ｂ 端子領域外
６２ 接続層、６２Ａ 導電性粒子
６３ 積層体
６４、６５ 強化部材
６６ 粘着剤
６７ 界面
７０ 応力中立面調整部材
７１ 応力中立面
１００ 制御部、１００Ａ ＣＰＵ、１００Ｂ メモリ、１００Ｃ 記憶部
１０２ 駆動部
１０４ 信号処理部
１０６ 画像メモリ
１０８ 電源部
１１０ 制御基板
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、２２０ ケーブル
１１３ 信号線
１１５ 電源線
１１６ シート
１１７ 保護層
１２０ 筐体、１２０Ａ 照射面、１２０Ｂ 境界部
２００ 駆動基板
２０２、３０２ 接続領域
２１０ 駆動ＩＣ
３００ 信号処理基板
３１０ 信号処理ＩＣ
４００ 支持体
４０２ 剥離層
Ｐ 積層方向
Ｗ 荷重

Claims (12)

  1. 可撓性の基材の第１の面の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成されかつ、前記第１の面の端子領域に、ケーブルを電気的に接続するための端子部が設けられた基板と、
    前記基材の前記第１の面における前記端子領域外に設けられた、前記放射線を光に変換する変換層と、
    前記基材の前記第１の面と反対側の第２の面に設けられた、前記基材の強度を補強する補強部材と、
    かつ前記端子部に電気的に接続されたケーブルの前記端子領域内に対応する少なくとも一部に設けられ、前記補強部材、前記基板の前記端子部、及び前記端子部に電気的に接続された前記ケーブルが積層された積層体に対応する領域における応力中立面の位置を調整する応力中立面調整部材と、
    を備え、
    前記応力中立面調整部材は、前記応力中立面の前記積層体の積層方向における位置を前記積層体内に調整する、
    放射線検出器。
  2. 前記応力中立面調整部材の曲げ剛性は、５４０Ｐａｃｍ４以上、１４００００Ｐａｃｍ４以下である、
    請求項１に記載の放射線検出器。
  3. 前記応力中立面調整部材は、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下である、
    請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器。
  4. 前記基板には複数の前記端子部が設けられており、
    前記応力中立面調整部材は、少なくとも１つ以上の前記端子部に渡って設けられている、
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  5. 前記ケーブルと前記端子部との電気的な接続を強化する強化部材をさらに備え、
    前記応力中立面調整部材は、前記強化部材に覆われた前記ケーブルの少なくとも一部に設けられている、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  6. 前記強化部材は、さらに防湿性を有する、
    請求項５に記載の放射線検出器。
  7. 前記応力中立面調整部材は、さらに、前記ケーブルと前記端子部との電気的な接続を強化する、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  8. 前記応力中立面調整部材は、さらに防湿性を有する、
    請求項７に記載の放射線検出器。
  9. 前記応力中立面調整部材は、さらに前記変換層の端部にかかる、
    請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  10. 前記変換層における前記基材側の面と反対側の面に設けられ、前記基材よりも剛性が高い補強層をさらに備える、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線検出器。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
    前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、
    ケーブルを介して、前記放射線検出器の端子部に電気的に接続され、前記制御信号に応じて、前記複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、
    ケーブルを介して、前記放射線検出器の端子部に電気的に接続され、前記複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  12. 放射線が照射される照射面を有し、前記放射線検出器におけるセンサ基板及び変換層のうち、前記センサ基板が前記照射面と対向する状態に前記放射線検出器を収納する筐体をさらに備えた、
    請求項１１に記載の放射線画像撮影装置。
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