JPS60142300A - 螢光板及び放射線検出素子 - Google Patents

螢光板及び放射線検出素子

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JPS60142300A
JPS60142300A JP58252111A JP25211183A JPS60142300A JP S60142300 A JPS60142300 A JP S60142300A JP 58252111 A JP58252111 A JP 58252111A JP 25211183 A JP25211183 A JP 25211183A JP S60142300 A JPS60142300 A JP S60142300A
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fluorescent screen
holes
radiation detection
detection element
radiation
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澤田 良一
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Shimazu Seisakusho KK
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はX線、γ線、α線又はβ線などの放射線を一次
元的又は二次元的に検出する蛍光板と、固体放射線検出
素子に関する。
(従来技術) X線0丁(コンピュータトモクラフィ)やポジ1〜ロン
CTて用いられる放1114線検出素了、又は放射線の
一次元的もしくは二次元的イメージセンサとしては、例
えば第1図に示されるように、光電子倍増管1の入射面
に単結晶シンチレータ2を接着した素子を多数配列した
ものか使用されている。
しかし、この検出素子では、光電子倍増管】の小型化に
限界があるため分解能が数m mと低く、また、大きな
空間全必要とする不便な点もある。
他の放射線検出素子の例としては、第2図に示されるよ
うに、多数の単結晶シンチレータ3をしきい板4を介し
て接着し、これを光検出素子としてのフォ1〜ダイオー
ドアレイ5を接着したものも使用されている。しかし、
この検出素子では単結晶シンチレータ3を1個ずつ接着
していかなけれはならないため多くの製造工程を必要と
し、また、分解能も低く0.5rnm程度が限界である
。更に、このような111結晶シンチレータを二次元的
接着することは困難であるという問題もある。
他にも、例えはX−e電離箱を使用したものやビジコン
もしくは撮像管を使用したものもある。しかし1、前者
のXe電隨χ11を1吏用したものでは、二次元化が困
難、である−に、耐電圧及び耐圧力対策も必・界となる
。しかも分解能もI m m程度と低い問題もある。後
者のビジコン等を使用したものでは、高価である」−1
製作が困難である問題もある。しかも、この場合にも分
缶′能が低く、大型化する問題もある。
(1]的) 本発明は、製作が容易で、小型化か可能であり、高い分
解能をもって一次元的又は二次元的イメージセンサに使
用できる蛍光板と、その蛍光板を使用した固体放射線検
出素子を提供することを目的とするものである。
(構成) 本発明の蛍光板は、1枚又は2枚以上りχねられたシリ
コン基板に面に垂直な方向の方向性のよい多数の貫通孔
か開けられ、それらの貫通孔に蛍光体が封入されて構成
されたものである。
本発明の蛍光板ではシリコン基板を用いるので、異方性
エノチンク法により貫通孔を方向性よく、しかも高密度
に開けることか容易である。
また、本発明の放射線検出素−rは、に記の蛍光板に半
導体光検出素子が接着されて(+Vi成されたものであ
る。
以下、実施例により本発明の詳細な説明する。
(実施例) 第3図は本発明の一実施例の要部を表わし、10は蛍光
板、20はその蛍光板10に接着される半導体光検出素
子である。
蛍光板10では、シリコン基板11に表から裏に11通
する方向性のよい孔12が多数開けられており、その貫
通孔12にはシンチレータとしての蛍光体13が封入さ
れている。
貫通孔12は方向性をよくするために後述の如き異方性
エツチング法により開L1され、そのためシリコン基板
11は<1.00>の面方位をもっている。
貫通孔12に封入される蛍光体としては、ZnS (A
g)、ZnS (Cu) 、もしくはGd=O:S (
Pr、Ce、F)なとの粉末シンチレータ、又はNaI
(’I″Q) 、 Cs I (T Q)、Cs 1 
(Na) 、Kl (”]、’12) 、 I−i I
 (Eu)もしくはCsFなとの比較的低融点(m、P
、”500〜700°C)のシンチレータを7容かし込
んだものであってもよい。これらの蛍光体は被測定線種
により選択して使用すればよい。例えば、α線や中性子
線にはZnS(Ag)やLiI(Eu)が適当であり、
γ線やX線には Gdz○:5(Pr、Ce、Fe) 
、Na I (T(1)やCsIなどが適当である。
この蛍光板10は、第3図のように溝形の貫通孔12を
一次元的に配列したものであってもよいし、第4図のよ
うに円形の貫通孔14を二次元的に配列したものであっ
てもよく、更には、他の形状の貫通孔を一次元的又は二
次元的に配列したものであってもよい。
シリコン」基板]1の厚さは、α線や中性子線のような
透過力の小さい放射線をall+定する場合には薄くて
もよく、γ線やX線のような透過力の大きい放射線を測
定する場合には厚くすればよい。しかし、シリコン基板
1゛1かあまり厚くなると貫通孔12,1./lを方向
性よく開けることが困■11.になるため、適当な厚さ
のシリコン基板11を用いて形成された蛍光板10を2
枚以−に接着して−1<ねて使用すればよい。
この蛍光板lOを用いて固体の放射線検出素子を形成す
るには、第3図に示されるように、半導体光検出素子2
0を接着剤により接着すれはよい。
半導体光検出素子20としては、フォトダイオー1−を
アレイ状に配列したもの、又はCCD型、MOS型、c
 r II)型、s r T型、l) CD型、CPD
型もしくは13B1つ型のイメージセンサを用いること
ができる。このような半導体光検出素子20の光検出部
2】は、蛍光板10の貫通孔12.14の形状と配列に
対応して、−次元的又は二次元的に配列されている。
接着剤にはエポキシ系、ポリエステル系などの光透過性
接着剤を使用すれはよい。
本実施例の放射線検出素子では、蛍光板10に入射した
X線等の放射線は、貫通孔12.14141で蛍)16
体〕3にシンチレーション効果を起させて発光させる。
その光か半導体光検出素子20により検出されることに
より、入射放射線の位置と強度が検出される。
第5図は本発明放射線検出素子の他の実施例を表わす。
蛍光板10の一方の而には平導体光検出素子としてN型
基板22にP層の光検出層21が形成されたフォトダイ
オードアレイ23か接着剤30により接着されており、
蛍光板10の他方の面、すなわち放射線入射側の面には
光反射膜40が形成されている。24はフォ1−タイオ
ー1くアレイ23のバノシベーシ玉ン用5iOzl模で
ある。
光反射膜40としてはアルミニュウムや金の恭着膜、又
はTi0zやB a S 04などの白色ベンイ1〜の
塗布膜が適当である。
本実施例では放射線入射により蛍光体13から発光され
た光は、フォ1−ダイオードアレイ23の光検出層21
へ向かって発光された光は勿論のこと、光検出層21と
反対方向へ向って発光された光も光反射膜40により反
射されて光検出層21て受光されるため、放射線検出感
度が増大する利点がある。
第6図は本発明放射線検出素子の更に他の実施例を表わ
す。
本実施例では蛍光板10の両面に半導体光検出素子とし
てのフォトダイオードアレイ2:号か41′イ′。
されている。
この場合、蛍光体13からの発光はいずれかのフォ1−
ダイオードアレイ23の光検出層、2Iて受光されるの
で、第5図の実施例と同様に放射線検出感度の高い利点
がある。ただし、この場合蛍光板10の放射線入射側に
もフォI−ダイオードアレイ23が接着されているので
、γ線やX線などのような透過力の高い放射線をall
+定する場合に有効である。
次に、一実施例の製造方法を第7図により説明する。
<100>の面方位をもつシリコンウェハの基板11に
、通常の熱酸化法により両表面に酸化膜(SiOr)1
5を形成する(第7図(A))。
次に、貫通孔を開ける部分の酸化膜I5をリソクラフィ
技法により除去して開口】6を形成する(同図(B))
。この例では後の工程の異方性エツチングでサイドエツ
チングを少なくするために、両表面の酸化膜15をエツ
チングしているが、片面の酸化膜15のみをエツチング
してもよい。
次に、パターン化された酸化膜15をマスクとしてシリ
コン基板11に異方性エツチングを施こし、貫通孔12
を開ける(同図(C))。異方性エツチングは、シリコ
ン基板11の面に垂直な方向のエツチング速度が面に平
行な方向のエツチング速度よりも大きいような手段を採
用すればよい。
異方性エツチングは、El)W(エチレンシアミン。
ピロカテコール及び水が適当な割合で混合された溶液)
やアルカリエツチング液(例えはK 01−17E4液
)などの異方性エツチング液を用いた化学エツチング法
、又はリアクティブエツチングなどのドライエツチング
法により行なえはよい。E P Wを用いたシリコン基
板のエツチング速度は面方位により異なり、 <100> : <110> : <1]1>= 50
 : 3 : 1であるので、本実施例のように〈lo
o〉シリコン基Dj、】1をEPWでエツチングすれは
、貫通孔は而に垂直な方向に方向性のよい貫通孔となる
このように形成された貫通孔]2に蛍光体13を粉末状
態で、又は溶かし込むことにより封入する(同図(D)
)。このようにして本発明蛍光板10が形成される。
次に、この蛍光板10に接着剤3oによりフォ1−ダイ
オードアレイ23のような半導体光検出素rを接着すれ
ば、本発明放射線検出素子の一実施例が形成される。
(効果) 本発明の蛍光板はシリコン基板を用いるので、貫通孔を
高密度に、方向性よく開けることができ、しかも貫通孔
をリソグラフィ法により開けることができるのでその工
程は容易である。そしてそのような蛍光板を用いた本発
明の放射線検出素子は、高分解能をもち、小型化が容易
で、−次元又は二次元のセンサーとすることも容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来の放射線検出素子を示
す断面図、第3図は本発明の蛍光板及び放射線検出素子
の一実施例を示す要部の分解斜視図、第4図は本発明の
蛍光板の他の実施例を示す斜視図、第5図及び第6図は
それぞれ本発明放射線検出素子の他の実施例を示す断面
図、第7図(A)ないし同図(E)は−実施例の蛍光板
及び放射線検出素子の製造工程を断面図で示す図である
。 10・・・・・・蛍光板、 工1・・・・・シリコンノ
ー:抜、12・・・・貫通孔、 13・・・・・・蛍光
体。 12・・・・・半導体光検出素子、 23・・・・フォ1−ダイオードアレイ、30・・・・
・・接着剤。 特許出願人 株式会社島津製作所 代理人 弁理士 野11繁雉

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1枚又は2枚以上重ねられたシリコン基板に而に
    垂直な方向の方向性のよい多数の貫通孔が開けられてお
    り、該貫通孔には蛍光体が封入されていることを特徴と
    する蛍光板。
  2. (2)1枚又は2枚以上重ねられたシリコンJr’s板
    に面に前直な方向の方向性のよい多数の貫通孔か開けら
    れており、該貫通孔には蛍光体か封入されている蛍光板
    と、 該蛍光板に接着された一次元又は二次元の半導体光検出
    素子と、を備えたことを特徴とする固体放射線検出素子
  3. (3)前記蛍光板の片面のみに半導体光検出素子が接着
    されている特許請求の範囲第2項に記載の放射線検出素
  4. (4)前記蛍光板の面のうち半導体光検出素子が接着さ
    れていない面には光反射膜が形成されている特許請求の
    範囲第3項に記載の放射線検出素子。
  5. (5)前記蛍光板の両面に半導体光検出素−rが接着さ
    れている特許請求の範囲第2項に記載の放射線検出素子
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