JPH0593780A - 放射線検出素子 - Google Patents
放射線検出素子Info
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- JPH0593780A JPH0593780A JP25538691A JP25538691A JPH0593780A JP H0593780 A JPH0593780 A JP H0593780A JP 25538691 A JP25538691 A JP 25538691A JP 25538691 A JP25538691 A JP 25538691A JP H0593780 A JPH0593780 A JP H0593780A
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- scintillator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射線検出素子を改良する。
【構成】 基板に複数の画素が形成された光検出パネル
を備え、光検出パネル上には複数の画素の少なくとも１
つの画素ごとに複数の凸状パターンが形成され、複数の
凸状パターンの上面にはシンチレータの柱状結晶がそれ
ぞれ結晶成長されている。このため、放射線入射による
光（シンチレーション光）は対応する画素によって検出
される。
を備え、光検出パネル上には複数の画素の少なくとも１
つの画素ごとに複数の凸状パターンが形成され、複数の
凸状パターンの上面にはシンチレータの柱状結晶がそれ
ぞれ結晶成長されている。このため、放射線入射による
光（シンチレーション光）は対応する画素によって検出
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放射線検出素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】放射線検出素子はシンチレータと光検出
パネルを組み合わせて構成され、このような従来技術と
して、二次元光センサの全面にシンチレータを付けたも
のがある。しかし、これではシンチレータのクロストー
クにより解像度が低下し、また二次元光センサにダメー
ジを与えやすい欠点がある。
パネルを組み合わせて構成され、このような従来技術と
して、二次元光センサの全面にシンチレータを付けたも
のがある。しかし、これではシンチレータのクロストー
クにより解像度が低下し、また二次元光センサにダメー
ジを与えやすい欠点がある。
【０００３】一方、光ファイバプレートの上部にシンチ
レータを付け、光ファイバプレートを通った光を二次元
光センサで受光する放射線検出素子も知られている。し
かし、光ファイバプレートは高価であり、装置が大型に
なってしまう。また、検出効率を上げるためにシンチレ
ータを厚くすると解像度が低下しやすい。
レータを付け、光ファイバプレートを通った光を二次元
光センサで受光する放射線検出素子も知られている。し
かし、光ファイバプレートは高価であり、装置が大型に
なってしまう。また、検出効率を上げるためにシンチレ
ータを厚くすると解像度が低下しやすい。
【０００４】上記の従来技術の欠点を克服するものとし
て、光ファイバプレートの表面にエッチングで多数の凹
凸を形成し、突出したコアにシンチレータを成長させた
技術が、例えば特開昭６１−１８５８４４号および同６
１−２２５６８４号に提案されている。
て、光ファイバプレートの表面にエッチングで多数の凹
凸を形成し、突出したコアにシンチレータを成長させた
技術が、例えば特開昭６１−１８５８４４号および同６
１−２２５６８４号に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の公報の
技術によると、画素分離を図る為には、光ファイバプレ
ートにおけるコアの配設ピッチをセンサにおける画素の
ピッチと同程度にし、しかも画素とコアを正確に位置合
せして光結合しなければならない。このような事は、極
めて困難であり、実用性に欠け、また高コスト化も招
く。本発明は、これら従来技術の問題点を解決した放射
線検出素子を提供することを課題としている。
技術によると、画素分離を図る為には、光ファイバプレ
ートにおけるコアの配設ピッチをセンサにおける画素の
ピッチと同程度にし、しかも画素とコアを正確に位置合
せして光結合しなければならない。このような事は、極
めて困難であり、実用性に欠け、また高コスト化も招
く。本発明は、これら従来技術の問題点を解決した放射
線検出素子を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
素子は、基板に複数の画素が形成された光検出パネルを
備え、光検出パネル上には複数の画素の少なくとも１つ
の画素ごとに複数の凸状パターンが形成され、複数の凸
状パターンの上面にはシンチレータの柱状結晶がそれぞ
れ結晶成長されていることを特徴とする。
素子は、基板に複数の画素が形成された光検出パネルを
備え、光検出パネル上には複数の画素の少なくとも１つ
の画素ごとに複数の凸状パターンが形成され、複数の凸
状パターンの上面にはシンチレータの柱状結晶がそれぞ
れ結晶成長されていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の構成によれば、光検出パネルの画素に
対応して凸状パターンが設けられ、この凸状パターンの
上面にシンチレータが結晶成長されているので、放射線
入射による光（シンチレーション光）は対応する画素に
よって検出される。
対応して凸状パターンが設けられ、この凸状パターンの
上面にシンチレータが結晶成長されているので、放射線
入射による光（シンチレーション光）は対応する画素に
よって検出される。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面により、本発明のいくつかの
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【０００９】まず、実施例の放射線検出素子が用いられ
る放射線検出装置の全体構成を説明する。図１は全体構
成を示す斜視図で、鉛製の放射線遮幣板１００を浮上さ
せて描いてある。ガラス基板２００の中央部にはホトダ
イオード（ＰＤ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などか
らなる二次元光センサ３００が形成され、この上に多数
のシンチレータ４４の柱状結晶からなるシンチレータ部
４００が形成されている。また、二次元光センサ３００
の一方の辺に沿うように垂直シフトレジスタ５００がガ
ラス基板２００上に設けられ、他方の辺に沿うようにガ
ラス基板２００上に水平シフトレジスタ６００が設けら
れている。垂直シフトレジスタ５００は画素のスキャン
用であり、水平シフトレジスタ６００はデータの出力用
であり、出力データはガラス基板２００上に設けたアン
プ７００から映像信号として外部に取り出される。
る放射線検出装置の全体構成を説明する。図１は全体構
成を示す斜視図で、鉛製の放射線遮幣板１００を浮上さ
せて描いてある。ガラス基板２００の中央部にはホトダ
イオード（ＰＤ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などか
らなる二次元光センサ３００が形成され、この上に多数
のシンチレータ４４の柱状結晶からなるシンチレータ部
４００が形成されている。また、二次元光センサ３００
の一方の辺に沿うように垂直シフトレジスタ５００がガ
ラス基板２００上に設けられ、他方の辺に沿うようにガ
ラス基板２００上に水平シフトレジスタ６００が設けら
れている。垂直シフトレジスタ５００は画素のスキャン
用であり、水平シフトレジスタ６００はデータの出力用
であり、出力データはガラス基板２００上に設けたアン
プ７００から映像信号として外部に取り出される。
【００１０】このような放射線検出素子では、図１の上
方からＸ線やガンマ（γ）線などの放射線が入射する
と、シンチレータ４２で発光が生じ、この光子が画素３
０に検出される。この出力は、垂直シフトレジスタ５０
０および水平シフトレジスタ６００によって読み出さ
れ、アンプ７００で増幅されて出力される。
方からＸ線やガンマ（γ）線などの放射線が入射する
と、シンチレータ４２で発光が生じ、この光子が画素３
０に検出される。この出力は、垂直シフトレジスタ５０
０および水平シフトレジスタ６００によって読み出さ
れ、アンプ７００で増幅されて出力される。
【００１１】本実施例においては、二次元光センサ３０
０はガラス基板２００上に二次元のアレイとして形成し
た複数の画素を有し、この画素は、図２のように構成さ
れる。図２（ａ）は画素３０の平面図、同図（ｂ）は断
面図である。各々の画素３０は、光検出セルとしてのホ
トダイオード３１と、スイッチとしての薄膜トランジス
タ３２を有し、ホトダイオード３１は薄膜トランジスタ
３２のソース電極３３上にＰｉｎシリコンホトダイオー
ドとして構成されている。ホトダイオード３１のアノー
ド電極３４はコモンライン３５に接続され、薄膜トラン
ジスタ３２のドレイン電極はドレインライン３６に接続
され、ゲート電極はゲートライン３７に接続されてい
る。なお、ドレインライン３６は前述の水平シフトレジ
スタ６００に、ゲートライン３７は垂直シフトレジスタ
５００にそれぞれ接続されている。そして、薄膜トラン
ジスタ３２にシンチレーション光が入射しないように、
絶縁膜をはさんで薄膜トランジスタ３２上に遮光膜３８
が設けられている。
０はガラス基板２００上に二次元のアレイとして形成し
た複数の画素を有し、この画素は、図２のように構成さ
れる。図２（ａ）は画素３０の平面図、同図（ｂ）は断
面図である。各々の画素３０は、光検出セルとしてのホ
トダイオード３１と、スイッチとしての薄膜トランジス
タ３２を有し、ホトダイオード３１は薄膜トランジスタ
３２のソース電極３３上にＰｉｎシリコンホトダイオー
ドとして構成されている。ホトダイオード３１のアノー
ド電極３４はコモンライン３５に接続され、薄膜トラン
ジスタ３２のドレイン電極はドレインライン３６に接続
され、ゲート電極はゲートライン３７に接続されてい
る。なお、ドレインライン３６は前述の水平シフトレジ
スタ６００に、ゲートライン３７は垂直シフトレジスタ
５００にそれぞれ接続されている。そして、薄膜トラン
ジスタ３２にシンチレーション光が入射しないように、
絶縁膜をはさんで薄膜トランジスタ３２上に遮光膜３８
が設けられている。
【００１２】次に、二次元光センサ３００上におけるシ
ンチレータ部４００の製造プロセスを説明する。
ンチレータ部４００の製造プロセスを説明する。
【００１３】図３および図４は、上記の実施例に対応す
る製造工程別の斜視図および断面図である。まず、図３
に示すようなガラス基板２００の上面に、大面積薄膜プ
ロセスを用いることにより、図２のような画素３０を配
設した二次元光検出アレイ部３００を形成する。そし
て、二次元光検出アレイ部３００の上面に、光透過層と
してのＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 の層を堆積し、フォトリソ
グラフィ技術を用いることにより、画素３０ごとに光透
過性の凸状パターン４１を形成する（図３（ａ）参
照）。
る製造工程別の斜視図および断面図である。まず、図３
に示すようなガラス基板２００の上面に、大面積薄膜プ
ロセスを用いることにより、図２のような画素３０を配
設した二次元光検出アレイ部３００を形成する。そし
て、二次元光検出アレイ部３００の上面に、光透過層と
してのＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 の層を堆積し、フォトリソ
グラフィ技術を用いることにより、画素３０ごとに光透
過性の凸状パターン４１を形成する（図３（ａ）参
照）。
【００１４】ここで、凸状パターン４１のサイズは画素
３０と同一とするか、または画素３０よりも小さくす
る。具体的には２０μｍ×２０μｍの正方形でピッチは
３０μｍ、厚さは１０μｍとする。なお、直径２０μｍ
程度の円形としてもよい。また、２個以上の画素３０に
対して１個の凸状パターン４１を設けてもよい。さら
に、１個の画素３０に対して複数個の凸状パターン４１
を設けてもよい。
３０と同一とするか、または画素３０よりも小さくす
る。具体的には２０μｍ×２０μｍの正方形でピッチは
３０μｍ、厚さは１０μｍとする。なお、直径２０μｍ
程度の円形としてもよい。また、２個以上の画素３０に
対して１個の凸状パターン４１を設けてもよい。さら
に、１個の画素３０に対して複数個の凸状パターン４１
を設けてもよい。
【００１５】次に、この凸状パターン４１の上面にのみ
マスク４２をセットし、アルミニウムやクロムからなる
光反射膜４３を凸状パターン４１の側面に形成する（図
３（ｂ）参照）。なお、これはプラネタリウム方式（基
板を公転させながら自転させる方式）で回転させなが
ら、真空蒸着やスパッタリングを行なうことで実現でき
る。
マスク４２をセットし、アルミニウムやクロムからなる
光反射膜４３を凸状パターン４１の側面に形成する（図
３（ｂ）参照）。なお、これはプラネタリウム方式（基
板を公転させながら自転させる方式）で回転させなが
ら、真空蒸着やスパッタリングを行なうことで実現でき
る。
【００１６】次に、マスク４２を除去し、シンチレータ
４４の柱状結晶を凸状パターン４１の上面に結晶成長さ
せる（図３（ｃ）参照）。具体的には、例えばＣｓＩ
（Ｎａ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、輝尽性螢光体等を、数μｍ
／ｍｉｎの速度で蒸着することにより、各セグメントに
分離した柱状結晶が得られる。なお、この柱状結晶の厚
さは、使用する放射線（Ｘ線）を十分に収集するよう
に、数１０μｍ〜数１００μｍとする。
４４の柱状結晶を凸状パターン４１の上面に結晶成長さ
せる（図３（ｃ）参照）。具体的には、例えばＣｓＩ
（Ｎａ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、輝尽性螢光体等を、数μｍ
／ｍｉｎの速度で蒸着することにより、各セグメントに
分離した柱状結晶が得られる。なお、この柱状結晶の厚
さは、使用する放射線（Ｘ線）を十分に収集するよう
に、数１０μｍ〜数１００μｍとする。
【００１７】次に、光反射、光遮断のコーティング膜４
５を、アルミニウムやクロムで形成する（図３（ａ）参
照）。このとき、コーティング膜４５を数１０μｍ〜数
１００μｍの厚さにすれば、シンチレータ４４を化学
的、機械的に保護する役割も持つ。更に、オレフィン系
樹脂、キシレン系樹脂あるいはエポキシ系樹脂をコーテ
ィング膜４５上に塗布すれば、更に保護効果は高くな
る。
５を、アルミニウムやクロムで形成する（図３（ａ）参
照）。このとき、コーティング膜４５を数１０μｍ〜数
１００μｍの厚さにすれば、シンチレータ４４を化学
的、機械的に保護する役割も持つ。更に、オレフィン系
樹脂、キシレン系樹脂あるいはエポキシ系樹脂をコーテ
ィング膜４５上に塗布すれば、更に保護効果は高くな
る。
【００１８】以上に説明した実施例の効果、利点を列挙
すると、次のようになる。まず、特性上の利点として、
シンチレータ４４は凸状パターン４１ごとに分離してい
るので、クロストークが少なく、従って高解像度が実現
できる。また、柱状のシンチレータ４４の表面がシンチ
レーション光の反射面として働くので、検出効率が高く
なる。さらに、反射膜４３を設けることで、更に高効率
にできる。さらにまた、シンチレータ部分の窓材が非常
に薄く形成されるので、放射線の透過性に優れている。
すると、次のようになる。まず、特性上の利点として、
シンチレータ４４は凸状パターン４１ごとに分離してい
るので、クロストークが少なく、従って高解像度が実現
できる。また、柱状のシンチレータ４４の表面がシンチ
レーション光の反射面として働くので、検出効率が高く
なる。さらに、反射膜４３を設けることで、更に高効率
にできる。さらにまた、シンチレータ部分の窓材が非常
に薄く形成されるので、放射線の透過性に優れている。
【００１９】次に、製造プロセス上の利点としては、半
導体プロセスを応用できるので、製造コストが低い。ま
た、シンチレータ４４を成長させる凸状パターン４１の
設計、変更が容易なので、多種多様の二次元光センサ３
００にマッチングさせることができる。さらに、二次元
光センサ３００にダメージを与えることなく、シンチレ
ータの製造プロセスを実行することができる。
導体プロセスを応用できるので、製造コストが低い。ま
た、シンチレータ４４を成長させる凸状パターン４１の
設計、変更が容易なので、多種多様の二次元光センサ３
００にマッチングさせることができる。さらに、二次元
光センサ３００にダメージを与えることなく、シンチレ
ータの製造プロセスを実行することができる。
【００２０】更にデバイス上の利点としては、光ファイ
バプレートに比べて安価であり、高開口率にできる。ま
た、大型化も比較的容易である。さらに、コーティング
膜４５が潮解性のあるシンチレータ（例えばＣｓＩ（Ｎ
ａ）など）を保護するため、真空あるいはＮ2 封入のパ
ッケージに収容する必要がなく、感度劣化の心配もな
い。
バプレートに比べて安価であり、高開口率にできる。ま
た、大型化も比較的容易である。さらに、コーティング
膜４５が潮解性のあるシンチレータ（例えばＣｓＩ（Ｎ
ａ）など）を保護するため、真空あるいはＮ2 封入のパ
ッケージに収容する必要がなく、感度劣化の心配もな
い。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の構
成によれば、光検出パネルの画素に対応して凸状パター
ンが設けられ、この凸状パターンの上面にシンチレータ
が結晶成長されているので、放射線入射による光（シン
チレーション光）は対応する画素によって検出される。
このため、高解像度であって、しかも高感度な放射線検
出素子が得られる。
成によれば、光検出パネルの画素に対応して凸状パター
ンが設けられ、この凸状パターンの上面にシンチレータ
が結晶成長されているので、放射線入射による光（シン
チレーション光）は対応する画素によって検出される。
このため、高解像度であって、しかも高感度な放射線検
出素子が得られる。
【図１】実施例に係る放射線検出素子を用いた放射線検
出装置の斜視図である。
出装置の斜視図である。
【図２】実施例の二次元光センサ３００の一画素３０の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】実施例に対応する製造プロセスの斜視図であ
る。
る。
【図４】実施例に対応する製造プロセスの断面図であ
る。
る。
１００…放射線遮幣板 ２００…ガラス基板 ３００…二次元光センサ ３０…画素 ３１…ホトダイオード ３２…薄膜トランジスタ ３６…ドレインライン ３７…ゲートライン ４００…シンチレータ部 ４１…凸状パターン ４４…シンチレータの柱状結晶 ５００…垂直シフトレジスタ ６００…水平シフトレジスタ ７００…アンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 基板に複数の画素が形成された光検出パ
ネルを備え、前記光検出パネル上には前記複数の画素の
少なくとも１つの画素ごとに複数の凸状パターンが形成
され、前記複数の凸状パターンの上面にはシンチレータ
の柱状結晶がそれぞれ結晶成長されていることを特徴と
する放射線検出素子。 - 【請求項２】 前記複数の凸状パターンの側面には光反
射膜がコーティングされている請求項１記載の放射線検
出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255386A JP2547908B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 放射線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255386A JP2547908B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 放射線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593780A true JPH0593780A (ja) | 1993-04-16 |
| JP2547908B2 JP2547908B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=17278041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255386A Expired - Fee Related JP2547908B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 放射線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547908B2 (ja) |
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| JPS61185844A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Toshiba Corp | Ｘ線励起用入力面及びこの入力面を有するｘ線用電子管 |
| JPH03185385A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線検出器 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3255386A patent/JP2547908B2/ja not_active Expired - Fee Related
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