JPWO2008078702A1 - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
複数の光電変換基板（１４）の受光部（１９）全体にわたってシンチレータ層（２１）を直接形成した放射線検出器（１１）において、隣り合う光電変換基板（１４）間に形成される隙間（Ｓ）及び段差（Ｄ）を、それら隙間（Ｓ及び段差（Ｄによる影響が光電変換素子の１個分の影響に相当する範囲内とする。すなわち、隣り合う光電変換基板（１４）間の隙間Ｓは１３３μｍ以下、隣り合う光電変換基板（１４）間の段差Ｄは１００μｍ以下とする。複数の光電変換基板（１４）の受光部（１９）全体にわたってシンチレータ層（２１）を直接形成でき、ＭＴＦや感度の劣化を防止し、製造コストも低減できる。
Description
本発明は、複数の光電変換基板を並べて大面積の放射線画像を撮影する放射線検出器に関する。
医療用のＸ線診断装置として、人体等を透過したＸ線像を電気信号に変換して出力する平面形のＸ線検出器が実用化されてきている。現在、実用化されているＸ線検出器の多くは、基板上にフォトダイオード等の複数の光電変換素子が二次元に配列されて受光部が形成された光電変換基板と、この光電変換基板の受光部上に形成されたシンチレータ層とを備えており、人体等を透過したＸ線をシンチレータ層によって可視光に変換し、その可視光を光電変換基板の光電変換素子によって電気信号に変換して出力している。光電変換基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を二次元に配列して形成した回路基板を作成し、この回路基板上に薄膜トランジスタと電気的に接続される光電変換素子を二次元に配列して形成している。
ところで、胸部のレントゲン撮影等には、大面積のＸ線検出器が必要となるが、大面積化するほど光電変換基板の製造時の歩留まり劣化や光電変換基板の製造装置の大型化が必要となり、光電変換基板の製造コストは上がってしまう。
その解決策として、Ｘ線検出器としての全体の受光面積より小さい受光面積の光電変換素子を用い、この光電変換基板を複数並べて大面積化することで、光電変換基板１枚あたりの歩留まりの低下を防止し、製作コストを低減することが可能となる。
ただし、複数の光電変換基板を並べて大面積化した場合、複数の光電変換基板全体にわたってシンチレータ層を形成したのでは、隣り合う光電変換基板同士の境界部分（つなぎ目部分）で解像度低下が起こるという理由から、その境界部分を含む複数の光電変換基板全体を透明膜で覆って表面を平坦とし、その透明膜上にシンチレータ層を形成している（例えば、特開２００２−４８８７２号公報の第３頁、図３参照）。
しかしながら、複数の光電変換基板を並べて大面積化し、さらにその境界部分を含む複数の光電変換基板全体を透明膜で覆って表面を平坦し、その透明膜上にシンチレータ層を形成した場合、透明膜の部分によるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）や感度が劣化する問題があり、さらに透明膜の形成のための製造コストや透明膜の費用がかかってしまう問題がある。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数の光電変換基板の受光部全体にわたってシンチレータ層を直接形成しても影響の少ない条件を規定することにより、ＭＴＦや感度の劣化を防止し、製造コストも低減できる放射線検出器を提供することを目的とする。
本発明は、基板及びこの基板上に複数の光電変換素子が二次元に配列されて形成された受光部を有する複数の光電変換基板と、これら複数の光電変換基板を受光部が隣り合うように並べて載置する基台と、前記複数の光電変換基板の受光部全体にわたって直接形成されているシンチレータ層とを具備し、前記隣り合う光電変換基板間に形成される隙間及び段差は、それら隙間及び段差による影響が前記光電変換素子の１個分の影響に相当する範囲内とするものである。
図１ないし図３において、放射線検出器１１は、例えばガラスで形成された基台１２を有し、この基台１２上に接着剤１３を介して複数の撮像基板である光電変換基板１４が平面的に互いに隣り合うように並べて固定されている。ここでは、四角形状の基台１２上に、四角形状の光電変換基板１４の四方の辺のうちの２辺が他の光電変換基板１４と隣り合う状態で、４枚の四角形状の光電変換基板１４が平面的に互いに隣り合うように並べて配置され、大面積で１つの四角形状の受光面１５が形成されている。
基台１２は、隣り合う光電変換基板１４間の面方向における隙間Ｓの寸法及び面に垂直方向における段差Ｄの寸法が、光電変換素子の１個の受光面の１辺の寸法より小さくなるように設定されて支持している。
光電変換基板１４は、ガラスで形成された基板１８を有し、この基板１８上に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が二次元に配列されて形成されるとともにこれら各薄膜トランジスタ上にフォトダイオード等の光電変換素子が二次元に配列されて形成されている。これら複数の薄膜トランジスタ及び複数の光電変換素子等によって光を電気信号に変換する受光部１９が形成されている。
光電変換基板１４の四方の辺のうち、他の光電変換基板１４と隣り合う２辺についてはそれらの辺の近傍まで受光部１９が形成され、残りの２辺については辺と受光部１９との間に間隔があけられている。その間隔があけられた部分に各薄膜トランジスタに接続された電極パッド２０が形成されている。
複数の光電変換基板１４の受光部１９全体上には、入射した放射線を受光部１９が受光可能な感度を有する光に変換する柱状結晶構造のシンチレータ層２１が直接形成されている。このシンチレータ層２１の厚さは１００μｍ〜１０００μｍであり、シンチレータ層２１の材料には発光効率が良いＴＩドープを行なったＣｓＩがよく使用される。
シンチレータ層２１にはこのシンチレータ層２１を密封して湿気から保護する保護膜２２が形成されている。この保護膜２２には、防湿保護とシンチレータ層２１の剥がれ防止及び反射を目的として、例えば二酸化チタン粒子を樹脂で結着したものが使用される。
ただし、複数の光電変換基板１４を並べて大面積化し、これら光電変換基板１４の受光部１９全体にわたってシンチレータ層２１を直接形成する場合、隣り合う光電変換基板１４同士の境界部分（つなぎ目部分）で解像度低下が起こりやすい。
そこで、複数の光電変換基板１４の受光部１９全体にわたってシンチレータ層２１を直接形成しても影響の少ない条件がないか調査した。
隣り合う光電変換基板１４間に形成される隙間Ｓや段差Ｄによる影響が画像において影（黒線）となるため、その隙間Ｓや段差Ｄの長さと影（黒線）の長さとの関係を調査した結果を表１及び表２に示す。表１は、放射線検出器１１の隣り合う光電変換基板１４の隙間と影（黒線）の長さとの関係を示す表、表２は、放射線検出器１１の隣り合う光電変換基板１４の段差と影（黒線）の長さとの関係を示す表である。
画像での影（黒線）の長さは、受光部１９の光電変換素子１個分に相当する長さ以下であることが最も影響が少なく好ましい。すなわち、受光部１９の光電変換素子１個分の長さが１５０μｍの場合には画像での影（黒線）の長さが１５０μｍ以下、また、受光部１９の光電変換素子１個分の長さが２００μｍの場合には画像での影（黒線）の長さが２００μｍ以下となる。
そのため、表１及び表２から、画像での影（黒線）が１５０μｍの場合には、隙間Ｓは１００μｍ以下、段差Ｄは７５μｍ以下となり、また、画像での影（黒線）が２００μｍの場合には、隙間Ｓは１３３μｍ以下、段差Ｄは１００μｍ以下とすることが好ましいという結果が得られた。
また、ＭＴＦを確認したところ、影（黒線）の部分でのＭＴＦの低下が確認されたが、影（黒線）以外の部分でのＭＴＦの低下は確認されなかった。これは、図４に示すように、影（黒線）の部分つまり段差２６の部分でシンチレータ層２１の異常成長２７が見られ、この異常成長２７の部分がＭＴＦの低下に影響しているからである。
このように、隣り合う光電変換基板１４間に形成される隙間Ｓ及び段差Ｄを、それら隙間Ｓ及び段差Ｄによる影響が光電変換素子の１個分の影響に相当する範囲内とすることにより、複数の光電変換基板１４の受光部１９全体にわたってシンチレータ層２１を直接形成しても影響の少ない条件を規定できる。
そのため、従来のように複数の光電変換基板全体を透明膜で覆ってからシンチレータ層を形成するのではなく、複数の光電変換基板１４の受光部１９全体にわたってシンチレータ層２１を直接形成できるので、ＭＴＦや感度の劣化を防止し、製造コストも低減できる。
また、放射線検出器１１から取り出す画像は、隣り合う光電変換基板１４間の境界部分（つなぎ目部分）において影（黒線）となり、つまり画像の中心を通る縦横方向に各光電変換素子１ライン分の画像がブランクとなる。
そのため、放射線検出器１１は、ブランクとなる光電変換素子１ライン分の画像をそれに隣接する他のラインの画像に基づいて補正するソフト機能である補正手段を具備する。これにより、複数の光電変換基板１４を並べて大面積化した場合でも、画面にブランクが無い画像を得ることができる。
本発明によれば、隣り合う光電変換基板間に形成される隙間及び段差を、それら隙間及び段差による影響が光電変換素子の１個分の影響に相当する範囲内とすることにより、複数の光電変換基板の受光部全体にわたってシンチレータ層を直接形成しても影響の少ない条件を規定できる。そのため、複数の光電変換基板の受光部全体にわたってシンチレータ層を直接形成でき、ＭＴＦや感度の劣化を防止し、製造コストも低減できる。
Claims (8)
- 基板及びこの基板上に複数の光電変換素子が二次元に配列されて形成された受光部を有する複数の光電変換基板と、
これら複数の光電変換基板を受光部が隣り合うように並べて載置する基台と、
前記複数の光電変換基板の受光部全体にわたって直接形成されているシンチレータ層とを具備し、
前記基台は、前記隣り合う光電変換基板間のこれらの面に沿った方向における隙間寸法及びこれらの面に垂直方向における段差寸法が、それぞれ前記光電変換素子の１個の受光面の１辺の寸法より小さく設定して支持することを特徴とする放射線検出器。 - 隣り合う光電変換基板間の隙間は１３３μｍ以下で、かつ隣り合う光電変換基板間の段差は１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
- シンチレータ層の厚さは１００μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
- シンチレータ層を覆って密封する保護膜を備えていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の放射線検出器。
- 隣り合う光電変換基板間の隙間及び段差によって影響する光電変換素子の１ライン分に相当する画像をそれに隣接する他のラインの画像に基づいて補正する補正手段を具備していることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の放射線検出器。
- 隣合う光電変換基板間の隙間寸法に対し、画像上に形成される影寸法が１．５倍以下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。
- 隣合う光電変換基板間の段差寸法に対し、画像上に形成される影寸法が２倍以下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。
- 基板及びこの基板上に複数の光電変換素子が二次元に配列されて形成された受光部を有する複数の光電変換基板と、
これら複数の光電変換基板を受光部が隣り合うように並べて載置する基台と、
前記複数の光電変換基板の受光部全体にわたって直接形成されているシンチレータ層とを具備し、
前記隣り合う光電変換基板間に形成される隙間及び段差は、それら隙間及び段差による影響が前記光電変換素子の１個分の影響に相当する範囲内とすることを特徴とする放射線検出器。
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