KR20220024975A - 방사선 검출 모듈, 방사선 검출기, 및 방사선 검출 모듈의 제조 방법 - Google Patents

방사선 검출 모듈, 방사선 검출기, 및 방사선 검출 모듈의 제조 방법 Download PDF

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KR20220024975A
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히로시 아이다
히로시 호리우치
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캐논 덴시칸 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본 실시 형태에 관한 방사선 검출 모듈은 복수의 광전 변환부를 갖는 어레이 기판과, 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역을 덮고, 평면시에서의 치수가 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역보다 큰 신틸레이터와, 상기 신틸레이터의 위에 설치되고, 가시광을 흡수 가능한 흡광부를 구비하고 있으며, 평면시에서 상기 흡광부는 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역의 외측에 설치되어 있다.

Description

방사선 검출 모듈, 방사선 검출기, 및 방사선 검출 모듈의 제조 방법
본 발명의 실시 형태는 방사선 검출 모듈, 방사선 검출기, 및 방사선 검출 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
방사선 검출기의 일례로 X선 검출기가 있다. X선 검출기에는 X선을 형광으로 변환하는 신틸레이터와, 형광을 전하로 변환하는 어레이 기판이 설치되어 있다. 이 경우, 어레이 기판에는 복수의 광전 변환부가 설치되어 있다. 신틸레이터는 어레이 기판의, 복수의 광전 변환부가 설치된 영역(유효 화소 영역)의 위에 설치되어 있다.
여기에서, 유효 화소 영역의 위에만 신틸레이터를 형성하는 것은 어렵다. 그 때문에, 신틸레이터는 유효 화소 영역의 외측 근방에도 설치되어 있다. 이 경우, 유효 화소 영역의 외측에 있는 신틸레이터에도 X선이 입사되는 경우가 있다. 그 때문에, 유효 화소 영역의 외측에 있는 신틸레이터에서도 형광이 발생하는 경우가 있다. 또한, 외부로부터의 광이 신틸레이터에 침입하는 경우가 있다.
X선 화상의 품질을 향상시키기 위해서는, 각 광전 변환부의 상방에서 발생한 형광을 전하로 변환하는 것이 바람직하다. 그러나, 유효 화소 영역의 외측에 있는 신틸레이터에서 생성된 형광이, 신틸레이터의 측면 등에서 반사되어 광전 변환부에 입사되는 경우가 있다. 유효 화소 영역의 외측에 있는 신틸레이터에서 생성된 형광이나, 외부로부터 침입한 광은 노이즈 요인이 되므로, 이들 광이 광전 변환부에 입사하면 X선 화상의 품질이 저하될 우려가 있다.
그래서, 방사선 화상의 품질을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요망되고 있었다.
일본 공개 특허 제2009-128023호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방사선 화상의 품질을 향상시킬 수 있는 방사선 검출 모듈, 방사선 검출기, 및 방사선 검출 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
실시 형태에 관한 방사선 검출 모듈은 복수의 광전 변환부를 갖는 어레이 기판과, 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역을 덮고, 평면시에서의 치수가 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역보다 큰 신틸레이터와, 상기 신틸레이터의 위에 설치되고 가시광을 흡수 가능한 흡광부를 구비하고 있다. 평면시에서 상기 흡광부는 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역의 외측에 설치되어 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 X선 검출기를 예시하기 위한 모식 사시도이다.
도 2는 X선 검출 모듈을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 3은 X선 검출기의 블럭도이다.
도 4는 형광이 발생하는 모습을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시 형태에 대해서 예시한다. 또한, 각 도면 중, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절히 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 방사선 검출기는 X선 외에도 γ선 등의 각종 방사선에 적용시킬 수 있다. 여기에서는 일례로서, 방사선 중의 대표적인 것으로서 X선에 관한 경우를 예로 들어 설명한다. 따라서, 이하의 실시 형태의 「X선」을 「다른 방사선」으로 치환함으로써, 다른 방사선에도 적용시킬 수 있다.
또한, 방사선 검출기는 예를 들면, 일반 의료 등에 사용할 수 있다. 단, 방사선 검출기의 용도는 일반 의료에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 「평면시」란 방사선 검출기를, 방사선의 입사측으로부터 본 경우의 것을 말한다.
(X선 검출기(1) 및 X선 검출 모듈(10))
도 1은 본 실시 형태에 관한 X선 검출기(1)를 예시하기 위한 모식 사시도이다.
또한, 번잡해지는 것을 피하기 위해, 도 1에서는 보호층(2f), 반사부(4), 방습부(5) 및 접착부(6) 등을 생략하여 도시하고 있다.
도 2는 X선 검출 모듈(10)을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 3은 X선 검출기(1)의 블럭도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, X선 검출기(1)에는 X선 검출 모듈(10) 및 회로 기판(11)을 설치할 수 있다. 또한, X선 검출기(1)에는 도시하지 않은 하우징을 설치할 수 있다. 하우징의 내부에는 X선 검출 모듈(10) 및 회로 기판(11)을 설치할 수 있다. 예를 들면, 하우징의 내부에 판 형상의 지지판을 설치하고, 지지판의 X선의 입사측의 면에는 X선 검출 모듈(10)을 설치하고, 지지판의 X선의 입사측과는 반대측의 면에는 회로 기판(11)을 설치할 수 있다.
X선 검출 모듈(10)에는 어레이 기판(2), 신틸레이터(3), 반사부(4), 방습부(5), 접착부(6) 및 흡광부(7)를 설치할 수 있다.
어레이 기판(2)에는 기판(2a), 광전 변환부(2b), 제어 라인(또는 게이트 라인)(2c1), 데이터 라인(또는 시그널 라인)(2c2), 배선 패드(2d1), 배선 패드(2d2) 및 보호층(2f)을 설치할 수 있다.
또한, 광전 변환부(2b), 제어 라인(2c1) 및 데이터 라인(2c2)의 수 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니다.
기판(2a)은 판상을 나타내고, 무알칼리 유리 등의 유리로 형성할 수 있다. 기판(2a)의 평면 형상은 사각형으로 할 수 있다. 기판(2a)의 두께는, 예를 들면 0.7 ㎜ 정도로 할 수 있다.
광전 변환부(2b)는 기판(2a)의 일방의 면측에 복수 설치할 수 있다. 광전 변환부(2b)는 직사각형 형상을 나타내고, 제어 라인(2c1)과 데이터 라인(2c2)에 의해 구획된 영역에 설치할 수 있다. 복수의 광전 변환부(2b)는 매트릭스상으로 나열할 수 있다. 또한, 하나의 광전 변환부(2b)는 예를 들면, X선 화상의 하나의 화소(pixel)에 대응한다.
복수의 광전 변환부(2b)의 각각에는 광전 변환 소자(2b1)와, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)(2b2)를 설치할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자(2b1)에서 변환된 신호 전하를 축적하는 도시하지 않은 축적 커패시터를 설치할 수 있다. 축적 커패시터는 예를 들면, 직사각형 평판 형상을 나타내고, 각 박막 트랜지스터(2b2)의 아래에 설치할 수 있다. 단, 광전 변환 소자(2b1)의 용량에 따라서는, 광전 변환 소자(2b1)가 축적 커패시터를 겸할 수 있다.
광전 변환 소자(2b1)는 예를 들면 포토다이오드 등으로 할 수 있다.
박막 트랜지스터(2b2)는 축적 커패시터에의 전하의 축적 및 방출의 스위칭을 실시할 수 있다. 박막 트랜지스터(2b2)는 게이트 전극(2b2a), 드레인 전극(2b2b) 및 소스 전극(2b2c)을 가질 수 있다. 박막 트랜지스터(2b2)의 게이트 전극(2b2a)은 대응하는 제어 라인(2c1)과 전기적으로 접속할 수 있다. 박막 트랜지스터(2b2)의 드레인 전극(2b2b)은 대응하는 데이터 라인(2c2)과 전기적으로 접속할 수 있다. 박막 트랜지스터(2b2)의 소스 전극(2b2c)은 대응하는 광전 변환 소자(2b1)와 축적 커패시터에 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자(2b1)의 애노드측과 축적 커패시터는 그라운드에 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자(2b1)의 애노드측과 축적 커패시터는 도시하지 않은 바이어스 라인에 전기적으로 접속할 수도 있다.
제어 라인(2c1)은 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 복수 설치할 수 있다. 제어 라인(2c1)은 예를 들어 행 방향으로 연장되는 것으로 할 수 있다.
하나의 제어 라인(2c1)은 기판(2a)의 둘레 가장자리 근방에 설치된 복수의 배선 패드(2d1) 중 하나와 전기적으로 접속할 수 있다. 하나의 배선 패드(2d1)에는 플렉시블 프린트 기판(2e1)에 설치된 복수의 배선 중 하나를 전기적으로 접속할 수 있다. 플렉시블 프린트 기판(2e1)에 설치된 복수의 배선의 타단은 회로 기판(11)에 설치된 판독 회로(11a)와 각각 전기적으로 접속할 수 있다.
데이터 라인(2c2)은 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 복수 설치할 수 있다. 데이터 라인(2c2)은 예를 들어 행 방향에 직교하는 열 방향으로 연장되는 것으로 할 수 있다. 하나의 데이터 라인(2c2)은 기판(2a)의 둘레 가장자리 근방에 설치된 복수의 배선 패드(2d2) 중 하나와 전기적으로 접속할 수 있다. 하나의 배선 패드(2d2)에는 플렉시블 프린트 기판(2e2)에 설치된 복수의 배선 중 하나를 전기적으로 접속할 수 있다. 플렉시블 프린트 기판(2e2)에 설치된 복수의 배선의 타단은 회로 기판(11)에 설치된 신호 검출 회로(11b)와 각각 전기적으로 접속할 수 있다.
제어 라인(2c1) 및 데이터 라인(2c2)은 예를 들면, 알루미늄이나 크롬 등의 저저항 금속을 이용하여 형성할 수 있다.
보호층(2f)은 제1 층(2f1) 및 제2 층(2f2)을 가질 수 있다. 제1 층(2f1)은 광전 변환부(2b), 제어 라인(2c1) 및 데이터 라인(2c2)을 덮을 수 있다. 제2 층(2f2)은 제1 층(2f1)의 위에 설치할 수 있다.
제1 층(2f1) 및 제2 층(2f2)은 절연성 재료로 형성할 수 있다. 절연성 재료는, 예를 들어 산화물 절연 재료, 질화물 절연 재료, 산질화물 절연 재료, 및 수지 등으로 할 수 있다.
신틸레이터(3)는 복수의 광전 변환부(2b)의 위에 설치되고, 입사하는 X선을 형광 즉 가시광으로 변환할 수 있다. 신틸레이터(3)는 기판(2a) 상의, 복수의 광전 변환부(2b)가 설치된 영역(유효 화소 영역 A)을 덮도록 설치할 수 있다.
신틸레이터(3)는 예를 들면, 아이오딘화세슘(CsI):탈륨(Tl), 아이오딘화나트륨(NaI):탈륨(Tl), 또는 브롬화세슘(CsBr):유로퓸(Eu) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 신틸레이터(3)는 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 진공 증착법을 이용하여 신틸레이터(3)를 형성하면, 복수의 기둥상 결정의 집합체로 이루어진 신틸레이터(3)가 형성된다.
또한, 진공 증착법을 이용하여 신틸레이터(3)를 형성할 때에는 개구를 갖는 마스크를 사용할 수 있다. 이 경우, 어레이 기판(2) 상의 개구에 대치하는 위치(유효 화소 영역(A)의 위)에 신틸레이터(3)를 형성할 수 있다. 또한, 증착에 의한 막은 마스크의 표면에도 형성된다. 그리고, 마스크의 개구의 근방에서는, 막은 개구의 내부에 서서히 돌출되도록 성장한다. 개구의 내부에 막이 돌출되면, 개구의 근방에서 어레이 기판(2)으로의 증착이 억제된다. 그 때문에, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 신틸레이터(3)의 둘레 가장자리 근방은 외측이 됨에 따라 두께가 점차 감소되고 있다.
또한, 신틸레이터(3)는 예를 들면, 터븀 부활 황산화가돌리늄(Gd2O2S/Tb, 또는 GOS) 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 이 경우, 복수의 광전 변환부(2b)마다 사각 기둥 형상의 신틸레이터(3)가 설치되도록 매트릭스 형상의 홈부를 설치할 수 있다.
반사부(4)는 형광의 이용 효율을 높여 감도 특성을 개선하기 위해 설치할 수 있다. 즉, 반사부(4)는 신틸레이터(3)에서 발생한 형광 중, 광전 변환부(2b)가 설치된 측과는 반대측을 향하는 광을 반사시켜 광전 변환부(2b)를 향하도록 할 수 있다. 단, 반사부(4)는 반드시 필요하지는 않고, X선 검출 모듈(10)에 요구되는 감도 특성 등에 따라 설치하도록 하면 된다.
이하에서는 일례로서 반사부(4)가 설치되는 경우를 설명한다.
반사부(4)는 신틸레이터(3)의 위에 설치할 수 있다. 반사부(4)는 신틸레이터(3)의 X선의 입사측에 설치할 수 있다. 반사부(4)는 예를 들면, 신틸레이터(3)의 상면(3a)의, 유효 화소 영역(A)과 대치하는 영역을 덮도록 설치할 수 있다. 반사부(4)는 예를 들면, 산화티탄(TiO2) 등으로 이루어지는 광 산란성 입자와, 수지와, 용매를 혼합한 재료를 신틸레이터(3) 상에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성할 수 있다.
또한, 예를 들면 은 합금이나 알루미늄 등의 광 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 층을 신틸레이터(3) 상에 성막함으로써 반사부(4)를 형성할 수 있다. 또한, 예를 들면 표면이 은 합금이나 알루미늄 등의 광 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 시트나, 광 산란성 입자를 포함하는 수지 시트 등을 신틸레이터(3) 상에 접합함으로써 반사부(4)로 할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 양면 테이프 등을 사용하여 시트와 신틸레이터(3)를 접합할 수 있다.
방습부(5)는 공기 중에 포함되는 수분에 의해, 반사부(4)의 특성이나 신틸레이터(3)의 특성이 열화되는 것을 억제하기 위해 설치할 수 있다. 방습부(5)는 신틸레이터(3) 및 흡광부(7)를 덮는 것으로 할 수 있다. 반사부(4)가 설치되는 경우에는 방습부(5)는 신틸레이터(3), 반사부(4) 및 흡광부(7)를 덮는 것으로 할 수 있다. 방습부(5)와 반사부(4) 등의 사이에는 간극이 있어도 되고, 방습부(5)와 반사부(4) 등이 접촉되도록 해도 된다. 예를 들어, 대기압보다 감압된 환경에서 방습부(5)의 둘레 가장자리 근방과 어레이 기판(2)을 접착하면, 방습부(5)와 반사부(4) 등이 접촉되도록 할 수 있다.
방습부(5)는 투습 계수가 작은 재료로 형성할 수 있다. 방습부(5)는 예를 들어 금속을 포함하는 것으로 할 수 있다. 방습부(5)는 예를 들면 구리를 포함하는 금속, 알루미늄을 포함하는 금속, 스테인리스, 코발재 등의 금속으로 형성할 수 있다. 방습부(5)는 예를 들면, 수지막과 금속막이 적층된 적층막으로 형성할 수도 있다. 이 경우 수지막은 예를 들면, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 테플론(등록상표), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 탄성 고무 등으로 형성된 것으로 할 수 있다. 금속막은 예를 들면 구리를 포함하는 금속, 알루미늄을 포함하는 금속, 스테인리스, 코발재 등의 금속으로 형성된 것으로 할 수 있다. 이 경우, 금속을 포함하는 방습부(5)로 하면, 방습부(5)를 투과하는 수분을 거의 완전히 없앨 수 있다.
또한, 방습부(5)의 두께는 X선의 흡수나 강성 등을 고려하여 결정할 수 있다. 이 경우, 방습부(5)의 두께를 너무 두껍게 하면 X선의 흡수가 지나치게 커진다. 방습부(5)의 두께를 너무 얇게 하면 강성이 저하되어 파손되기 쉬워진다. 방습부(5)는 예를 들면 두께가 0.1 ㎜의 알루미늄박을 사용하여 형성할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 접착부(6)는 방습부(5)의 둘레 가장자리 근방과 어레이 기판(2)의 사이에 설치할 수 있다. 접착부(6)는 방습부(5)의 둘레 가장자리 근방과 어레이 기판(2)을 접착하고 있다. 접착부(6)는 예를 들면 자외선 경화형 접착제나 2액 혼합형 접착제 등이 경화함으로써 형성된 것으로 할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회로 기판(11)은 어레이 기판(2)의, 신틸레이터(3)가 설치되는 측과는 반대측에 설치할 수 있다. 회로 기판(11)은 X선 검출 모듈(10)(어레이 기판(2))과 전기적으로 접속할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 회로 기판(11)에는 판독 회로(11a) 및 신호 검출 회로(11b)를 설치할 수 있다. 또한, 이들 회로를 하나의 기판에 설치할 수도 있고, 이들의 회로를 복수의 기판에 나누어 설치할 수도 있다.
판독 회로(11a)는 박막 트랜지스터(2b2)의 온 상태와 오프 상태를 전환할 수 있다. 판독 회로(11a)는 복수의 게이트 드라이버(11aa)와 행 선택 회로(11ab)를 가질 수 있다.
행 선택 회로(11ab)에는 X선 검출기(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 화상 처리부 등으로부터 제어 신호(S1)를 입력할 수 있다. 행 선택 회로(11ab)는 X선 화상의 주사 방향을 따라, 대응하는 게이트 드라이버(11aa)에 제어 신호(S1)를 입력할 수 있다.
게이트 드라이버(11aa)는 대응하는 제어 라인(2c1)에 제어 신호(S1)를 입력할 수 있다. 예를 들어, 판독 회로(11a)는 플렉시블 프린트 기판(2e1)을 통하여 제어 신호(S1)를 각 제어 라인(2c1)마다 순차 입력할 수 있다. 제어 라인(2c1)에 입력된 제어 신호(S1)에 의해 박막 트랜지스터(2b2)가 온 상태가 되어, 축적 커패시터로부터 전하(화상 데이터 신호(S2))를 판독할 수 있게 된다.
신호 검출 회로(11b)는 복수의 적분 증폭기(11ba), 복수의 선택 회로(11bb), 및 복수의 AD 컨버터(11bc)를 가질 수 있다.
하나의 적분 증폭기(11ba)는 하나의 데이터 라인(2c2)과 전기적으로 접속할 수 있다. 적분 증폭기(11ba)는 광전 변환부(2b)로부터의 화상 데이터 신호(S2)를 순차 수신할 수 있다. 그리고, 적분 증폭기(11ba)는 일정 시간 내에 흐르는 전류를 적분하고, 그 적분값에 대응한 전압을 선택 회로(11bb)에 출력할 수 있다. 이와 같이 하면, 소정의 시간 내에 데이터 라인(2c2)을 흐르는 전류의 값(전하량)을 전압값으로 변환할 수 있다. 즉, 적분 증폭기(11ba)는 신틸레이터(3)에서 발생한 형광의 강약 분포에 대응한 화상 데이터 정보를, 전위 정보로 변환할 수 있다.
선택 회로(11bb)는 판독을 실시하는 적분 증폭기(11ba)를 선택하고, 전위 정보로 변환된 화상 데이터 신호(S2)를 순차 판독할 수 있다.
AD 컨버터(11bc)는 판독된 화상 데이터 신호(S2)를 디지털 신호로 순차 변환할 수 있다. 디지털 신호로 변환된 화상 데이터 신호(S2)는 배선을 통하여 화상 처리부에 입력할 수 있다. 또한, 디지털 신호로 변환된 화상 데이터 신호(S2)는 무선에 의해 화상 처리부에 송신되도록 해도 된다.
화상 처리부는 디지털 신호로 변환된 화상 데이터 신호(S2)에 기초하여 X선 화상을 구성할 수 있다. 또한, 화상 처리부는 회로 기판(11)과 일체화할 수도 있다.
여기에서, 상술한 바와 같이 신틸레이터(3)는 진공 증착법을 이용하여 유효 화소 영역(A)의 위에 형성하거나, 유효 화소 영역(A)의 위에 재료를 도포하여 형성된다. 그 때문에, 유효 화소 영역(A)의 위에만 신틸레이터(3)를 형성하는 것은 어렵다. 즉, 유효 화소 영역(A)과 신틸레이터(3) 사이에는 위치 맞춤 정밀도에 따른 어긋남이 있다. 이 경우, 유효 화소 영역(A)의 둘레 가장자리 근방이 신틸레이터(3)의 외측에 설치되지 않도록 하기 위해서는, 평면시에서의 치수가 유효 화소 영역(A)보다 큰 신틸레이터(3)로 하면 된다. 그 때문에, 일반적으로는 도 2에 도시한 바와 같이, 신틸레이터(3)는 유효 화소 영역(A)의 외측의 근방에도 설치되어 있다.
또한, X선 검출기(1)에 입사되는 X선은 X선이 조사되는 피사체의 크기에 따라 조사 영역이 설정된다. 그 때문에, 유효 화소 영역(A)의 외측에도 X선이 조사되는 경우가 있다.
신틸레이터(3)에 입사된 X선은 신틸레이터(3)에 의해 형광으로 변환된다.
도 4는 형광이 발생하는 모습을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유효 화소 영역(A)의 상방에 입사된 X선(100)에 의해 발생한 형광(L1)은, 형광(L1)의 하방에 위치하는 광전 변환부(2b)(광전 변환 소자(2b1))에 입사하여 전하로 변환된다. 한편, 유효 화소 영역(A)의 외측의 상방에 입사한 X선(101)에 의해 발생한 형광(L2)은, 형광(L2)의 하방에 광전 변환부(2b)(광전 변환 소자(2b1))가 없다. 그 때문에, 형광(L2)은 전하로 변환되지 않고 산란된다. 산란된 형광(L2)의 일부는 신틸레이터(3)의 측면(3b)이나 상면(3a)에서 반사되어 유효 화소 영역(A)에 조사되는 경우가 있다.
또한, X선 검출기(1)가 설치되는 하우징의 내부에는 동작 확인용 발광 다이오드 등이 설치되어 있다. 또한, 하우징의 미세한 간극으로부터 하우징 내부에 외광이 입사되는 경우도 있다. 상술한 바와 같이, 기판(2a)은 유리로 형성되어 있다. 그 때문에, 도 4에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드로부터 출사된 광이나 외광 등의 광(L3)이 기판(2a)을 통하여 신틸레이터(3)의 내부에 침입하는 경우가 있다. 신틸레이터(3)의 내부에 침입한 광(L3)은 신틸레이터(3)의 측면(3b)이나 상면 (3a)에서 반사되어 유효 화소 영역(A)에 조사되는 경우가 있다.
그 때문에, 형광(L2)이나 광(L3)이 발생하면, 광전 변환 소자(2b1)의 상방에서 발생한 형광(L1)과, 형광(L2)이나 광(L3)이 혼합되어 광전 변환 소자(2b1)에 입사될 우려가 있다.
또한, 인체에 대하여 대량의 X선 조사를 실시하면 건강에 대한 악영향이 있으므로, 인체에 대한 X선 조사량은 필요 최저한으로 억제된다. 그 때문에, X선 검출기(1)에 입사되는 X선의 강도는 매우 작은 것이 되고, 신틸레이터(3)에서 발생하는 형광의 강도가 매우 작아진다. 그 때문에, X선 검출기(1)에 설치되는 광전 변환 소자(2b1)는 매우 고감도인 것으로 되어 있다. 그 결과, 형광(L2)이나 광(L3)이 광전 변환 소자(2b1)에 의해 전하로 변환되기 쉬워진다.
형광(L2)이나 광(L3)에 의한 성분이 혼입된 화상 데이터 신호(S2)로 구성된 X선 화상은, 이들이 혼입되어 있지 않은 화상 데이터 신호(S2)로 구성된 X선 화상에 비하여, 화상 콘트라스트가 낮아지거나 화상 노이즈가 증가하여 화상 품질이 나빠질 우려가 있다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 X선 검출기(1)에는 흡광부(7)가 설치되어 있다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 흡광부(7)는 신틸레이터(3)의 위에 설치할 수 있다. 평면시에서 흡광부(7)는 유효 화소 영역(A)의 외측에 설치할 수 있다. 예를 들어, 흡광부(7)는 신틸레이터(3)의 측면(3b)에 설치할 수 있다. 또한, 반사부(4)가 설치되는 경우에는 흡광부(7)는 평면시에서 반사부(4)의 외측에 설치할 수 있다. 예를 들어, 흡광부(7)는 신틸레이터(3)의 상면(3a)에서의 반사부(4)의 외측, 및 신틸레이터(3)의 측면(3b)에 설치할 수 있다.
흡광부(7)는 가시광을 흡수 가능한 것으로 할 수 있다. 흡광부(7)는 가시광을 흡수 가능한 색을 가질 수 있다. 이 경우, 흡광부(7)의 색은 예를 들면 흑색, 또는 흑색에 근사하는 색으로 하는 것이 바람직하다. 흡광부(7)의 색이 흑색, 또는 흑색에 근사하는 색이면, 상술한 형광(L2)이나 광(L3)을 흡수하는 것이 용이해진다. 흑색에 근사하는 색은, 예를 들면 흑과 청의 혼색(예를 들면, 감색), 흑과 적의 혼색(예를 들면, 다색(茶色)) 등으로 할 수 있다.
흡광부(7)의 색을 흑으로 하는 경우에는, 흡광부(7)는 예를 들면, 탄소계 흑색 안료나 산화물계 흑색 안료 등을 포함하는 것으로 할 수 있다. 탄소계 흑색 안료는, 예를 들면 카본 블랙이나 그래파이트 등으로 할 수 있다. 산화물계 흑색 안료는 예를 들면, 철의 산화물, 구리와 크롬의 복합산화물, 구리와 크롬과 아연의 복합산화물 등으로 할 수 있다.
흡광부(7)의 두께에는 특별히 한정은 없다. 흡광부(7)의 두께는 예를 들면, 1 ㎛ 정도로 할 수 있다.
흡광부(7)는 예를 들면, 흑색 또는 흑색에 근사하는 색의 안료, 수지 및 용매를 혼합한 재료를 신틸레이터(3)의 표면에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성할 수 있다.
또한, 흡광부(7)는 신틸레이터(3)의 표면에 자외선 등을 조사하고, 신틸레이터(3)의 표면을 예를 들어, 다색 등으로 변색시킴으로써 형성할 수도 있다.
상술한 형광(L2)이나 광(L3)이 흡광부(7)에 입사되면, 형광(L2)이나 광(L3)의 일부가 흡광부(7)에 흡수된다. 그 때문에, 형광(L2)이나 광(L3)이 발생했다고 해도, 광전 변환 소자(2b1)에 입사되는 형광(L2)이나 광(L3)의 양을 적게 할 수 있다. 그 결과, 화상 콘트라스트가 낮아지거나 화상 노이즈가 증가하는 것을 억제할 수 있으므로, 화상 품질의 향상을 도모할 수 있다.
(X선 검출 모듈(10)의 제조 방법, 및 X선 검출기(1)의 제조 방법)
우선, 기판(2a)의 위에 제어 라인(2c1), 데이터 라인(2c2), 배선 패드(2d1), 배선 패드(2d2), 광전 변환부(2b), 및 보호층(2f) 등을 순차 형성하여 어레이 기판(2)을 제조한다. 어레이 기판(2)은 예를 들어, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있다. 또한, 어레이 기판(2)의 제조에는 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 기판(2a)의 유효 화소 영역(A)을 덮도록 신틸레이터(3)를 형성한다.
예를 들어, 신틸레이터(3)는 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 진공 증착법을 이용하여 신틸레이터(3)를 형성하면, 복수의 기둥 형상 결정의 집합체로 이루어지는 신틸레이터(3)가 형성된다. 신틸레이터(3)의 두께는 X선 검출기(1)에 요구되는 DQE 특성, 감도 특성, 해상도 특성 등에 따라 적절히 변경할 수 있다. 신틸레이터(3)의 두께는, 예를 들면 600 ㎛ 정도로 할 수 있다.
또한, 발광 물질과 바인더재를 혼합하고, 혼합한 재료를 유효 화소 영역(A)을 덮도록 도포하고, 이를 소성하고, 소성된 재료에 매트릭스상의 홈부를 형성하여 복수의 광전 변환부(2b)마다 사각 기둥 형상의 신틸레이터(3)가 설치되도록 해도 된다.
다음에, 필요에 따라 신틸레이터(3)의 위에 반사부(4)를 형성한다.
예를 들면, 반사부(4)는 복수의 광산란성 입자, 수지, 및 용매를 혼합한 재료를 신틸레이터(3) 상에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 예를 들면 광 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 층을 신틸레이터(3) 상에 성막하거나, 광 산란성 입자를 포함하는 수지 시트 등을 신틸레이터(3) 상에 접합하거나 하여 반사부(4)를 형성할 수도 있다.
다음에, 신틸레이터(3)의 위에 흡광부(7)를 형성한다.
예를 들면, 흡광부(7)는 평면시에서 신틸레이터(3)의 표면의, 유효 화소 영역(A)의 외측에 위치하는 영역에 안료, 수지, 및 용매를 혼합한 재료를 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성할 수 있다.
또한, 흡광부(7)는 신틸레이터(3)의 표면에 자외선 등을 조사하고, 신틸레이터(3)의 표면을, 예를 들어 다색 등으로 변색시킴으로써 형성할 수도 있다.
다음에, 신틸레이터(3) 및 흡광부(7)를 덮도록 방습부(5)를 설치한다. 반사부(4)가 설치되는 경우에는 신틸레이터(3), 반사부(4), 및 흡광부(7)를 덮도록 방습부(5)를 설치한다. 예를 들어, 시트상 또는 모자상의 방습부(5)의 둘레 가장자리 근방을 어레이 기판(2)에 접착할 수 있다. 이 경우, 접착제가 경화됨으로써 접착부(6)가 형성된다.
대기압보다 감압된 환경에서 방습부(5)를 어레이 기판(2)에 접착하면, 방습부(5)의 내부에 수증기를 포함하는 공기가 수납되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 항공기에 의해 X선 검출기(1)를 수송하는 경우 등과 같이, X선 검출기(1)가 대기압보다 감압된 환경에 놓이는 경우이어도, 방습부(5)의 내부에 있는 공기에 의해 방습부(5)가 팽창하거나 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 대기압에 의해 방습부(5)가 억압되므로, 방습부(5)가 신틸레이터(3) 등에 밀착된다.
이상과 같이 하여, X선 검출 모듈(10)을 제조할 수 있다.
다음에, 플렉시블 프린트 기판(2e1, 2e2)을 통하여 어레이 기판(2)과 회로 기판(11)을 전기적으로 접속한다.
그 밖에, 회로 부품 등을 적절히 실장한다.
다음에, 도시하지 않은 하우징의 내부에 어레이 기판(2), 회로 기판(11) 등을 저장한다.
그리고, 필요에 따라 광전 변환 소자(2b1)의 이상의 유무나 전기적인 접속 이상의 유무를 확인하는 전기 시험, X선 화상 시험 등을 실시한다.
이상과 같이 하여, X선 검출기(1)를 제조할 수 있다.
또한, 제품의 방습 신뢰성이나 온도 환경의 변화에 대한 신뢰성을 확인하기 위해 고온 고습 시험, 냉열 사이클 시험 등을 실시할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 X선 검출 모듈(10)의 제조 방법은 이하의 공정을 구비할 수 있다.
복수의 광전 변환부(2b)가 설치된 영역(유효 화소 영역(A))을 덮고, 평면시에서의 치수가, 복수의 광전 변환부(2b)가 설치된 영역보다 큰 신틸레이터(3)를 형성하는 공정.
신틸레이터(3)의 위에 가시광을 흡수 가능한 흡광부(7)를 형성하는 공정.
이 경우, 평면시에서 흡광부(7)는 복수의 광전 변환부(2b)가 설치된 영역의 외측에 형성된다.
흡광부(7)를 형성할 때, 신틸레이터(3)의 표면에 자외선을 조사하여 신틸레이터(3)의 표면을 변색시킬 수 있다.
흡광부(7)를 형성할 때, 안료를 포함하는 재료를 신틸레이터(3)의 표면에 도포할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시 형태를 예시했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것으로 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규한 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 치환, 변경 등을 실시할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형예는 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다. 또한, 상술한 각 실시 형태는 서로 조합하여 실시할 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 광전 변환부를 갖는 어레이 기판;
    상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역을 덮고, 평면시에서의 치수가, 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역보다 큰 신틸레이터; 및
    상기 신틸레이터의 위에 설치되고, 가시광을 흡수 가능한 흡광부;
    를 구비하고,
    평면시에서 상기 흡광부는 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역의 외측에 설치되어 있는 방사선 검출 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡광부는 상기 신틸레이터의 측면에 설치되어 있는, 방사선 검출 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신틸레이터의 위에 설치된 반사부를 추가로 구비하고,
    평면시에서 상기 흡광부는 상기 반사부의 외측에 설치되어 있는, 방사선 검출 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡광부의 색은 흑색 또는 흑색에 근사하는 색인, 방사선 검출 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흑색에 근사하는 색은 감색 또는 다색인, 방사선 검출 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 방사선 검출 모듈; 및
    상기 방사선 검출 모듈과 전기적으로 접속된 회로 기판;
    을 구비한, 방사선 검출기.
  7. 복수의 광전 변환부가 설치된 영역을 덮고, 평면시에서의 치수가 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역보다 큰 신틸레이터를 형성하는 공정, 및
    상기 신틸레이터의 위에 가시광을 흡수 가능한 흡광부를 형성하는 공정;
    을 구비하고,
    평면시에서 상기 흡광부는 상기 복수의 광전 변환부가 설치된 영역의 외측에 형성되는 방사선 검출 모듈의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 흡광부를 형성할 때, 상기 신틸레이터의 표면에 자외선을 조사하여 상기 신틸레이터의 표면을 변색시키는, 방사선 검출 모듈의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 흡광부를 형성할 때, 안료를 포함하는 재료를 상기 신틸레이터의 표면에 도포하는, 방사선 검출 모듈의 제조 방법.
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