JPH0836059A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛍光素子にて放射線から変換された光を効率
良く検出でき、容易にかつミスアライメントをせずに製
作できる放射線検出器を提供する。 【構成】 図示しないＸ線管より爆射されたＸ線束Ｘが
蛍光素子１の上面に入射すると、蛍光素子１はＸ線を光
に変換する。蛍光素子１から発光された光は透明接着剤
層２を通過し、樹脂コーティング３に入射するとき、透
明接着剤層２と樹脂コーティング３により構成されるレ
ンズにより、その進行方向が受光素子５の中心方向に曲
げられる。そして、樹脂コーティング３を通過した光は
受光素子５で検知、光電変換され、受光素子５より入射
Ｘ線量に比例する電流信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線断層撮影装置等に
用いられる放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線断層撮影装置等に用いられる
放射線検出器は図５、図６に示されるような構成を有し
ている。すなわち、図５に示すように、放射線検出器は
蛍光物質を直方体に成型してなる蛍光素子（シンチレー
タ）１１と、多チャンネル型フォトダイオード１２とを
有し、蛍光素子１１と多チャンネル型フォトダイオード
１２とが透明接着剤１４によって固着されて、支持基板
１３の上面に配設されている。図６は図５のＡ−Ａ´断
面図であり、多チャンネル型フォトダイオード１２に
は、その長手方向に沿って、蛍光素子１１の底面とほぼ
同じ有感部分を有する受光素子１５が多数、所定ピッチ
を持って平行に配置され、上記したように蛍光素子１１
の底面と多チャンネル型フォトダイオード１２とを透明
接着剤１４で固着することにより、多数の蛍光素子１１
が配置される。そして、蛍光素子１１の受光素子１５に
対向する面以外の面には金属薄膜１６が形成され、ま
た、配列される各蛍光素子１１の間隙には各蛍光素子を
結合するための接着剤１７が介在している。

【０００３】金属薄膜１６は、アルミニウム、銀、鉛、
タングステンあるいはモリブデン等の金属材料の一種ま
たは二種類以上を真空蒸着法、プラズマ蒸着法、イオン
プレーティング法、スパッタリング法等により蛍光素子
１１の表面に形成したものである。金属薄膜１６の金属
材料としては、可視光域の分光反射率の大きい銀、アル
ミニウムが特に好ましい。また、Ｘ線によるクロストー
クを有効に防止するためには、蛍光素子の表面に第１層
として銀あるいはアルミニウムの薄膜を形成し、次い
で、前記第１層の表面に第２層として、Ｘ線遮蔽力の大
きい鉛、タングステン、あるいはモリブデン薄膜を形成
するのが好ましい。

【０００４】そして、図示しないＸ線管より爆射された
Ｘ線束Ｘが蛍光素子１１の上面に入射すると、蛍光素子
１１はＸ線を光に変換し、蛍光素子による発光は受光素
子１５で検知、光電変換され、受光素子１５より入射Ｘ
線量に比例する電流信号が出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器は
上記のように構成されているが、このように導光路等を
使用することなく蛍光素子と光電変換素子とを直接接続
しようとするときは、蛍光素子の光放出面に対する光電
変換素子の光入射面の大きさは、同程度か小さくなって
いた。この場合、放射線より変換された光について、蛍
光素子の光電変換素子に面する面以外に設けられた反射
材の反射率が１００パーセントでないことや、放射線よ
り変換された光が光電変換素子の光に対する感度がない
かあるいは低い部分に入射してしまうために、放射線よ
り変換された光の全てが電荷に変換されるわけではな
く、この為に検出器に入射した放射線に対する検出器の
信号出力、いわゆる放射線利用率が低くなっていた。

【０００６】また、蛍光素子と光電変換素子の大きさが
同程度の場合、製造工程に高度な技術が必要となり、ま
た、製造工程での誤差や主に光反射層の熱膨張の影響等
により生じる、蛍光素子と光電変換素子の配置ピッチず
れが原因となる各素子間のクロストークが発生する可能
性があった。一部には、これらの対策のために光電変換
素子の光入射面の面積の大きさを蛍光素子の大きさより
も小さくしたものの考えられているが、この場合、この
ような放射線検出素子が主に使用されるＸ線断層撮影装
置のように、数多くのＸ線検出器を高密度に実装するこ
とが必要な場合、全体では結局、検出器自身の開口面積
を狭くしてしまうことになっていた。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、検出器の開口面積を小さくする方向に
は影響を与えず、蛍光素子にて放射線から変換された光
を効率良く検出でき、製作上、容易にかつミスアライメ
ントをせずに製作できることを可能にした放射線検出器
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の放射線検出器は、放射線を光に変換する蛍
光素子と、この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置
され蛍光素子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子
とからなる放射線検出器において、蛍光素子と光電変換
素子の感光部に当たる部分との間に、これら二つとは異
なる誘電率の層を設置し、この層の蛍光素子に向かって
いる面あるいはその反対側の少なくとも片方が、ある曲
率を持ち、この層を蛍光素子からの光に対して、いわゆ
るレンズとして作用させるようにしたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明の放射線検出器は上記のように構成され
ており、光電変換素子の感光部と蛍光素子との間に光に
対してレンズとして作用する層が設けられているので、
光電変換素子の感光部から蛍光素子を見たときの見かけ
上の視野が広くなり、これにより蛍光素子からの光をよ
り効率良く受光することができる。また、幾何学的に工
夫することにより光電変換素子をある程度小さくするこ
とができ、これにより製作上の組み立てが容易となると
ともに、光電変換素子の雑音を低減することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の放射線検出器の一実施例につ
いて図１を用いて説明する。図１は本発明の放射線検出
器の構成を示す図であり、１は蛍光物質を成型してなる
蛍光素子、２は透明接着剤層、３は樹脂コーティング、
４は多チャンネル型フォトダイオード、５は受光素子、
６は金属箔であり、透明接着剤層２の誘電率をε１、樹
脂コーティング３の誘電率をε２とするとき、ε２＞ε
１となるような物質をそれぞれ透明接着剤層２、樹脂コ
ーティング３として選択することにより、透明接着剤層
２を通った光は樹脂コーティング３との境界において、
その進行方向が受光素子５の中心方向に曲げられること
になる。すなわち、樹脂コーティング３の上部を図のよ
うに形成することにより、透明接着剤層２が光に対して
レンズとして作用する。

【００１１】次に、この放射線検出器の作成方法を図２
〜図４により説明する。まず、図２に示すように、半導
体製造技術を用いて、半導体基板に形成された受光素子
５の上面に樹脂コーティング３を形成してなる多チャン
ネル型フォトダイオード４を作成する。一方、図３に示
すように、蛍光物質を上面の面積が大きく、下面の面積
が小さい直方体に成型し、この成型体のＸ線が入射する
面のみに金属薄膜６を形成して蛍光素子１を作成する。
また、図４に示すように、タングステンあるいは鉛等を
用いて、上面の面積が小さく、下面の面積が大きい直方
体に成型した金属箔５を形成し、その両側面に金属薄膜
６を形成する。図３、図４の金属薄膜６は、アルミニウ
ム、銀あるいはモリブデン等の金属材料の一種または二
種類以上を真空蒸着法、プラズマ蒸着法、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法等により蛍光素子の表面
に形成する。この金属薄膜６の金属材料としては、可視
光域の分光反射率の大きい銀、アルミニウムが特に好ま
しい。

【００１２】そして、図２の多チャンネル型フォトダイ
オード４の樹脂コーティング３と図３の蛍光素子１との
間に透明接着剤２を充填した後、各蛍光素子１と金属箔
５と多チャンネル型フォトダイオード４とを接着剤によ
り固着することにより、放射線検出器を作成することが
できる。

【００１３】次に、この実施例の放射線検出器の動作を
説明する。図示しないＸ線管より爆射されたＸ線束Ｘが
蛍光素子１の上面に入射すると、蛍光素子１はＸ線を光
に変換する。蛍光素子１から発光された光は透明接着剤
層２を通過し、樹脂コーティング３に入射するとき、透
明接着剤層２と樹脂コーティング３により構成されるレ
ンズにより、その進行方向が受光素子５の中心方向に曲
げられることになる。そして、樹脂コーティング３を通
過した光は受光素子５で検知、光電変換され、受光素子
５より入射Ｘ線量にほぼ比例する電流信号が出力され
る。

【００１４】このように、透明接着剤層２の誘電率ε１
と樹脂コーティング３の誘電率ε２とがε２＞ε１の関
係にあるため、透明接着剤層２と樹脂コーティング３に
よりレンズが構成され、蛍光素子からの光は受光素子の
中心方向に曲げられるので、蛍光素子からの光を効率よ
く受光することができる。また、蛍光素子は上面の面積
が大きく、下面の面積が小さい直方体に成形しているの
で、Ｘ線の入射面積を小さくすることなく、受光素子の
面積を小さくすることができるので、Ｘ線断層撮影装置
の検出器として使用すれば、被写体に爆射されたＸ線を
有効に利用することができるので、良好なＸ線断層像を
得ることができる。

【００１５】なお、上記実施例では透明接着剤層２と樹
脂コーティング３によりレンズを構成したが、透明接着
剤層の代りに空気層とし、空気層と樹脂コーティングに
よりレンズを構成することもできる。また、樹脂コーテ
ィングの代りに多チャンネル型フォトダイオードの光入
射面にもともとある保護層や透明電極を使用し、透明接
着剤層あるいは空気層と、保護層あるいは透明電極とに
よってレンズを構成することもできる。

【００１６】さらに、上記実施例ではレンズを構成する
要素の片方のみに曲率を持たせたが、レンズを構成する
要素、例えば、樹脂コーティングの両面に曲率を持た
せ、透明接着剤層と樹脂コーティングとの間及び樹脂コ
ーティングと多チャンネル型フォトダイオードの透明電
極との間でレンズ作用を働かせることも可能である。

【００１７】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく特許請求の範
囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行
うことが可能である。本発明の変更実施態様を下記に例
示する。

【００１８】（１）放射線を光に変換する蛍光素子と、
この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素
子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる
放射線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光
部分との間に、少なくとも片面にある曲率を有し、その
誘電率が他の部分の誘電率と異なるレンズ状の層を有す
るとともに、蛍光素子の放射線の入射する側の面積が大
きく、光電変換素子側の面積が小さいことを特徴とする
放射線検出器。

【００１９】（２）放射線を光に変換する蛍光素子と、
この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素
子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる
放射線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光
部分との間に、透明接着剤層と樹脂コーティングにより
構成されるレンズを有することを特徴とする放射線検出
器。

【００２０】（３）放射線を光に変換する蛍光素子と、
この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素
子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる
放射線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光
部分との間に、空気層と樹脂コーティングにより構成さ
れるレンズを有することを特徴とする放射線検出器。

【００２１】（４）放射線を光に変換する蛍光素子と、
この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素
子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる
放射線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光
部分との間に、透明接着剤層と光電変換素子の保護層あ
るいは透明電極により構成されるレンズを有することを
特徴とする放射線検出器。

【００２２】（５）放射線を光に変換する蛍光素子と、
この蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素
子からの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる
放射線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光
部分との間に、空気層と光電変換素子の保護層あるいは
透明電極により構成されるレンズを有することを特徴と
する放射線検出器。

【００２３】

【発明の効果】本発明の放射線検出器は上記のように構
成されており、蛍光素子で変換された光が効率的に光電
変換素子に入射するので、放射線利用率を高くすること
ができる。また、蛍光素子で変換された光がレンズによ
って光電変換素子の中心方向に曲げられるので、光電変
換素子の大きさを蛍光素子の大きさよりも小さくするこ
とができ、蛍光素子と光電変換素子との接続時における
精度を緩めることができるので、製造工程を簡単にする
ことができるとともに、光反射層の熱膨張の影響等によ
る素子間のクロストークを防止することができる。さら
に、光電変換素子の面積に比して蛍光素子の放射線が入
射する側の面積を大きくすることができるので、蛍光素
子を高密度に実装し、検出器の開口面積を広くすること
ができ、この放射線検出器をＸ線断層撮影装置の検出器
として使用すれば、良好なＸ線断層像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検出器の一実施例を示す図であ
る。

【図２】多チャンネル型フォトダイオードを示す図であ
る。

【図３】蛍光素子を示す図である。

【図４】金属箔を示す図である。

【図５】従来の放射線検出器を示す図である。

【図６】従来の放射線検出器の断面図である。

【符号の説明】

１ 蛍光素子 ２ 透明接着剤層 ３ 樹脂コーティング ４ 多チャンネル型フォ
トダイオード ５ 受光素子 ６ 金属箔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線を光に変換する蛍光素子と、この
   蛍光素子の放射線入射側の反対側に設置され蛍光素子か
   らの蛍光を電荷に変換する光電変換素子とからなる放射
   線検出器において、蛍光素子と光電変換素子の感光部分
   との間に、少なくとも片面にある曲率を有し、その誘電
   率が他の部分の誘電率と異なるレンズ状の層を有するこ
   とを特徴とする放射線検出器。