WO2012026187A1 - 放射線検出器 - Google Patents

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WO2012026187A1
WO2012026187A1 PCT/JP2011/063968 JP2011063968W WO2012026187A1 WO 2012026187 A1 WO2012026187 A1 WO 2012026187A1 JP 2011063968 W JP2011063968 W JP 2011063968W WO 2012026187 A1 WO2012026187 A1 WO 2012026187A1
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WO
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scintillator layer
radiation detector
light receiving
receiving elements
support substrate
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PCT/JP2011/063968
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弘武 大澤
楠山　泰
真太郎 外山
雅典 山下
宗功 式田
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浜松ホトニクス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
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    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detector used for detecting radiation.
  • Patent Document 1 a radiation detector using a polymer film as a support substrate that supports a scintillator layer that converts radiation into light is known (for example, see Patent Document 1).
  • the radiation flat panel detector described in Patent Document 1 includes a support substrate made of a polymer film, a scintillator layer made of columnar crystals formed on the support substrate, a moisture-proof protective film that wraps the substrate and the scintillator layer, A light receiving element disposed on the side opposite to the support substrate with respect to the scintillator layer and detecting light generated in the scintillator layer on the light receiving surface.
  • a radiation detector that employs a resin substrate as a support substrate is known (see, for example, Patent Document 2).
  • a radiation detector there is known a radiation detector in which a plurality of light receiving elements are arranged in a tile shape in order to enlarge the detector screen (see, for example, Patent Documents 3 to 6).
  • a radiation detector in which a protective film is filled between columnar crystals forming a scintillator layer is known (see, for example, Patent Document 7).
  • the polymeric film which has flexibility is employ
  • a support substrate and a scintillator layer are deform
  • the support substrate and the scintillator layer are deformed to make the distance between the scintillator layer and the light receiving surface uniform, thereby improving the resolution for radiation detection.
  • an object of the present invention is to provide a radiation detector capable of improving reliability while achieving a large screen by using a plurality of light receiving elements.
  • the radiation detector is composed of a flexible substrate having a radiation incident surface and a radiation surface, a plurality of columnar bodies that are crystal-grown on the radiation surface, and a scintillator layer that generates light by radiation incidence, and covers the scintillator layer.
  • a moisture-proof protective layer filled between the plurality of columnar bodies, and a plurality of light receiving elements arranged to face the scintillator layer and detecting light generated in the scintillator layer.
  • this radiation detector since a plurality of light receiving elements are used, it is possible to realize a large screen at a lower cost than in the case of using one light receiving element.
  • a flexible flexible substrate is adopted as a member for supporting the scintillator layer, even if there is a step between adjacent light receiving elements, the step between the flexible substrate and the scintillator layer is made. It can be deformed following the above. Thereby, in this radiation detector, since the influence of a level
  • the moisture-proof protective layer is filled between the columnar bodies of the scintillator layer, the bending of the scintillator layer is compared with the case where the moisture-proof protective layer is not filled between the columnar bodies.
  • the strength against deformation can be improved. Therefore, according to this radiation detector, by improving the strength of the scintillator layer against bending deformation, it is possible to avoid the occurrence of problems such as breakage of the scintillator layer 6 due to the deformation, so that the reliability of the radiation detector can be improved. Can be planned.
  • the flexible substrate may be composed of a polymer film. According to this radiation detector, a flexible substrate having appropriate strength and flexibility for supporting the scintillator layer can be easily manufactured. In addition, design changes are relatively easy compared to other materials.
  • the flexible substrate may have a configuration in which four corners of a rectangular plate are cut with straight lines. According to this radiation detector, the generation of wrinkles at corners due to bending deformation can be reduced as compared with a rectangular plate-like flexible substrate. As a result, in this radiation detector, it is possible to avoid the occurrence of defects such as distortion in the scintillator layer due to the generation of wrinkles on the flexible substrate, so that the reliability of the radiation detector can be improved.
  • the radiation detector may further include a base that is disposed on the opposite side of the scintillator layer with respect to the plurality of light receiving elements and supports the plurality of light receiving elements. According to this radiation detector, since the plurality of light receiving elements can be reliably supported by the base, the durability of the radiation detector can be improved. In addition, this reduces the possibility that the positional relationship of the light receiving elements will be shifted when subjected to an external impact, thereby reducing the performance of the radiation detector, thereby contributing to the improvement of the reliability of the radiation detector. .
  • the reliability of the radiation detector can be improved while increasing the screen size by using a plurality of light receiving elements.
  • the radiation detector 1 is for detecting radiation such as X-rays.
  • a PET [Positron Emission Tomography] apparatus or a CT [Computed Tomography] Used in equipment.
  • the radiation detector 1 includes a scintillator panel 2, a light detection unit 3, and an adhesive layer 4.
  • the scintillator panel 2 is a panel that converts radiation such as X-rays into light.
  • the scintillator panel 2 includes a support substrate 5, a scintillator layer 6, and a moisture-proof protective layer 7.
  • the support substrate 5 is a flexible substrate made of, for example, a polymer film. An example of the polymer constituting the support substrate 5 is polyimide.
  • the support substrate 5 is a radiation transmission substrate that transmits radiation such as X-rays.
  • the support substrate 5 has an incident surface 5a on which radiation is incident and an output surface 5b on which incident radiation is emitted.
  • the support substrate 5 is a member obtained by cutting four corners of a rectangular plate shape with straight lines.
  • the support substrate 5 is formed in a thin dish shape that covers the scintillator layer 6. That is, on the outer peripheral side of the support substrate 5, an outer edge portion 5c inclined to the emission surface 5b side and an opposed end portion 5d provided in a flange shape outside the outer edge portion 5c are formed.
  • the outer edge portion 5 c reaches the side surface 6 c of the scintillator layer 6.
  • the facing end 5d is formed to face the light detection unit 3 in the thickness direction of the support substrate 5.
  • the support substrate 5 has eight side surfaces S1 to S8. These side surfaces S1 to S8 are formed by cutting the four corners of the rectangular plate shape with straight lines.
  • the first side surface S1 and the second side surface S2 are surfaces substantially parallel to each other.
  • the third side surface S3 is a surface that is substantially orthogonal to the first side surface S1.
  • the fourth side surface S4 is a surface substantially orthogonal to the first side surface S1 and substantially parallel to the third side surface S3.
  • the fifth side surface S5 is a plane that connects the first side surface S1 and the third side surface S3.
  • the sixth side surface S6 is a plane connecting the first side surface S1 and the fourth side surface S4, and the seventh side surface S7 is a plane connecting the second side surface S2 and the third side surface S3.
  • the eighth side S8 is a plane that connects the second side S2 and the fourth side S4.
  • the first side surface S1 to the fourth side surface S4 have substantially the same area. Further, the fifth side surface S5 to the eighth side surface S8 also have substantially the same area. The areas of the first side surface S1 to the fourth side surface S4 are larger than the areas of the fifth side surface S5 to the eighth side surface S8.
  • the support substrate 5 corresponds to the flexible substrate described in the claims.
  • the scintillator layer 6 is made of, for example, a columnar crystal H of CsI (cesium iodide) doped with Tl (thallium) (see FIGS. 3 and 4).
  • the scintillator layer 6 is formed by growing a plurality of columnar crystals H on the emission surface 5b of the support substrate 5 by vapor deposition.
  • the columnar crystals H correspond to the columnar bodies described in the claims.
  • the scintillator layer 6 has a substantially quadrangular pyramid shape.
  • the scintillator layer 6 having a substantially quadrangular pyramid shape has an entrance surface 6a and an exit surface 6b that are substantially parallel to each other, and a side surface 6c.
  • the thickness of the scintillator layer 6 is about 200 ⁇ m.
  • the incident surface 6 a is a surface on which the radiation transmitted through the support substrate 5 is incident.
  • the entrance surface 6 a is formed along the exit surface 5 b of the support substrate 5.
  • the emission surface 6b is a surface from which light generated in the scintillator layer 6 by the incidence of radiation is emitted.
  • the exit surface 6b is formed on the side opposite to the entrance surface 6a.
  • the exit surface 6b has a larger area than the entrance surface 6a.
  • the side surface 6c is a surface inclined with respect to the entrance surface 6a and the exit surface 6b (see FIG. 4).
  • the side surface 6c is inclined outward as it goes from the incident surface 6a to the exit surface 6b.
  • the side surface 6 c is covered with the outer edge portion 5 c of the support substrate 5. The radiation transmitted through the support substrate 5 is incident on the side surface 6c.
  • the moisture-proof protective layer 7 is a protective film for preventing moisture from entering the scintillator layer 6.
  • the moisture-proof protective layer 7 is made of, for example, polyparaxylylene.
  • the moisture-proof protective layer 7 covers the outside of the support substrate 5 and the scintillator layer 6.
  • the support substrate 5 and the scintillator layer 6 are sealed with a moisture-proof protective layer 7.
  • the moisture-proof protective layer 7 is filled between a plurality of columnar crystals H constituting the scintillator layer 6. In other words, the moisture-proof protective layer 7 penetrates between the columnar crystals H from the tip side and reaches the root of the columnar crystals H (that is, the emission surface 5b).
  • the moisture-proof protective layer 7 encloses each of the columnar crystals H.
  • the support substrate 5 and the scintillator layer 6 have flexibility in a state of being sealed with a moisture-proof protective layer 7. That is, the scintillator panel 2 has flexibility.
  • the light detection unit 3 is an image sensor that detects light emitted from the emission surface 6 b of the scintillator layer 6.
  • the light detection unit 3 includes four light receiving elements 8A to 8D, a mount substrate 9, and an adhesive unit 10.
  • the light receiving elements 8A to 8D are photoelectric conversion elements made of photodiodes or the like.
  • the light receiving elements 8A to 8D have a rectangular plate shape.
  • the light receiving elements 8A to 8D convert light incident on the light receiving surface R into electric energy.
  • the light receiving elements 8A to 8D have a bonding pad portion P for electrically connecting to an external device.
  • the bonding pad portion P is composed of a plurality of bonding pads.
  • the light receiving elements 8A to 8D output the electric energy generated by the photoelectric conversion through the bonding pad portion P to the outside.
  • the mount substrate 9 is a plate-like member made of an insulating material such as glass.
  • the mount substrate 9 is disposed on the side opposite to the scintillator panel 2 with respect to the light receiving elements 8A to 8D.
  • the mount substrate 9 has a support surface 9a that is a plane that supports the light receiving elements 8A to 8D.
  • the mount substrate 9 supports the light receiving elements 8A to 8D so as to face the scintillator layer 6.
  • the mount substrate 9 corresponds to a base described in the claims.
  • the light receiving elements 8A to 8D are tiled on the support surface 9a of the mount substrate 9. That is, the light receiving elements 8A to 8D are arranged in a tile shape on the support surface 9a.
  • the light receiving elements 8A to 8D are arranged such that each light receiving surface R forms a large area light receiving surface with the joint C interposed therebetween.
  • the light receiving elements 8A to 8D are arranged so that two sides are adjacent to other light receiving elements.
  • the light receiving elements 8A to 8D are arranged such that the light receiving surface R faces the emission surface 6b of the scintillator layer 6 on the support surface 9a.
  • a step of about several tens of ⁇ m may be formed at the joint portion C of the light receiving elements 8A to 8D (see FIG. 3).
  • the support surface 9a of the mount substrate 9 and the light receiving elements 8A to 8D are bonded and fixed by the bonding portion 10.
  • the bonding portion 10 is made of a resin adhesive, and a plurality of bonding portions 10 are provided at predetermined intervals on the support surface 9a.
  • the adhesive layer 4 is a layer that bonds the scintillator panel 2 and the light detection unit 3 together.
  • the adhesive layer 4 is made of, for example, an adhesive made of low moisture permeability resin.
  • the adhesive layer 4 is bonded to the emission surface 6 b of the scintillator layer 6 through the moisture-proof protective layer 7.
  • the adhesive layer 4 is bonded to the opposite end 5d of the support substrate 5 through the moisture-proof protective layer 7 (see FIG. 4).
  • the adhesive layer 4 is bonded to the support substrate 5 and the scintillator layer 6 through the moisture-proof protective layer 7 and is bonded to the light receiving elements 8A to 8D of the light detection unit 3 so that the scintillator panel is attached to the light detection unit 3. 2 is bonded and fixed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a scintillator forming step of forming the scintillator layer 6 on the support substrate 5.
  • FIG. 7 is a view for explaining a cutting process for cutting four corners of the rectangular plate-like support substrate 5.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a protective film forming step for forming the moisture-proof protective layer 7.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an adhesion process for adhering the support substrate 5 and the scintillator layer 6 to the light detection unit 3.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams for explaining a deformation process for deforming the support substrate 5 and the scintillator layer 6. Specifically, FIG. 10A shows the state of the scintillator panel 2 at the start of the deformation process. FIG. 10B shows the state of the scintillator panel 2 at the end of the deformation process.
  • the scintillator layer 6 is formed on the emission surface 5b of the support substrate 5 in the scintillator layer forming step shown in FIG.
  • the support substrate 5 made of a polymer film is fixed to a reinforcing plate having sufficient rigidity.
  • the support substrate 5 has a rectangular plate shape.
  • the scintillator layer 6 is formed by vapor-depositing CsI doped with Tl on the emission surface 5b in a state where the support substrate 5 is rotated together with the reinforcing plate.
  • the scintillator layer 6 formed in the scintillator layer forming step has a substantially square frustum shape that widens toward the entrance surface 6a from the exit surface 6b.
  • the area of the incident surface 6a is larger than the area of the output surface 6b, and the inclined state of the side surface 6d is different from the side surface 6c of FIG.
  • the side surface 6d protrudes outward as it goes from the exit surface 6b to the entrance surface 6a.
  • the support substrate 5 has a shape formed by cutting the four corners of the rectangular plate with straight lines, and eight side surfaces S1 to S8 are formed on the support substrate 5.
  • the expression that the support substrate 5 is formed by cutting the four corners of the rectangular plate in a straight line is not an expression limited to the support substrate in which the shape before the formation is a rectangular plate shape, and any shape before the formation is formed. However, if the shape after formation is a rectangular plate having four corners cut by straight lines, it is included in this expression.
  • a moisture-proof protective layer 7 is formed in the protective film forming step shown in FIG.
  • the support substrate 5 on which the scintillator layer 6 is formed is placed in a vapor deposition chamber of a CVD [Chemical Vapor Deposition] apparatus.
  • the moisture-proof protective layer 7 which covers the outer side of the support substrate 5 and the scintillator layer 6 is formed by CVD method which exposes the support substrate 5 in the vapor
  • the support substrate 5 and the scintillator layer 6 are sufficiently flexible when covered with the moisture-proof protective layer 7.
  • the scintillator panel 2 having flexibility is formed.
  • the scintillator panel 2 is bonded to the light detection unit 3 in the bonding step shown in FIG.
  • the adhesive layer 4 is formed on the surfaces of the light receiving elements 8A to 8D of the light detection unit 3.
  • the scintillator panel 2 is bonded to the light detection unit 3 so that the emission surface 6b of the scintillator layer 6 and the light receiving surfaces R of the light receiving elements 8A to 8D face each other.
  • the scintillator panel 2 is deformed along the surfaces of the light receiving elements 8A to 8D.
  • the support substrate 5 and the scintillator layer 6 having flexibility are deformed by applying pressure to the light detection unit 3.
  • the support substrate 5 and the scintillator layer 6 are deformed from the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG.
  • the scintillator layer 6 is deformed so as to be in close contact with the light receiving elements 8A to 8D.
  • the side surface 6d is pressed against the light receiving surface R of the light receiving elements 8A to 8D, and is deformed to the same surface as the emission surface 6b. At the same time, a part of the incident surface 6a of the scintillator layer 6 is deformed to form a side surface 6c.
  • the support substrate 5 is deformed from the flat plate shape shown in FIG. 10A to the substantially shallow dish shape shown in FIG. By this deformation, the outer edge portion 5 c and the opposite end portion 5 d are formed on the outer peripheral side of the support substrate 5.
  • the adhesive layer 4 is cured, and a predetermined finishing process is performed to obtain the radiation detector 1 shown in FIG.
  • the radiation detector 1 since a plurality of light receiving elements 8A to 8D are used, it is possible to easily realize a large screen at a lower cost than in the case of using one light receiving element. it can. Moreover, according to the radiation detector 1, since the support substrate 5 that supports the scintillator layer 6 has flexibility, even if there is a step between the adjacent light receiving elements 8A to 8D, the support substrate 5 and The scintillator layer 6 can be deformed following the step. Thereby, the influence of the step can be suppressed and the distance between the light receiving elements 8A to 8D and the scintillator layer 6 can be made uniform, so that the resolution of the radiation detector 1 can be improved.
  • this radiation detector 1 since the moisture-proof protective layer 7 is filled between the columnar crystals H of the scintillator layer 6, compared with the case where the moisture-proof protective layer 7 is not filled between the columnar crystals H. Thus, the strength of the scintillator layer 6 against bending deformation can be improved. That is, even when the scintillator layer 6 is bent and deformed, since the moisture-proof protective layer 7 is filled between the columnar crystals H, it is possible to prevent the columnar crystals H from coming into contact with each other and being damaged. Therefore, according to this radiation detector 1, since the strength against bending deformation of the scintillator layer 6 can be improved, it is possible to avoid the occurrence of problems such as breakage of the scintillator layer 6 due to the deformation. Can be improved.
  • the support substrate 5 since the polymer film is adopted as the support substrate 5, the support substrate 5 having appropriate strength and flexibility for supporting the scintillator layer 6 can be easily manufactured. Can do. In addition, design changes are relatively easy compared to other materials.
  • the radiation detector 1 employs the support substrate 5 having a configuration in which the four corners of the rectangular plate are cut with straight lines, the corners caused by bending deformation are used compared to the case of using the rectangular plate-shaped support substrate. Generation of wrinkles in the part can be reduced. As a result, it is possible to avoid the occurrence of defects such as distortion in the scintillator layer 6 due to the occurrence of wrinkles on the support substrate 5, so that the reliability of the radiation detector 1 can be improved. Moreover, it can shape
  • the durability of the radiation detector 1 can be improved.
  • this reduces the possibility that the positional relationship between the light receiving elements 8A to 8D will be shifted when subjected to an impact from the outside, thereby reducing the performance of the radiation detector 1. Therefore, the reliability of the radiation detector 1 can be reduced. Contributes to the improvement of sex.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the scintillator panel 2 may have a critical edge that is a side where the ends of the support substrate 5 and the scintillator layer 6 coincide.
  • the critical edge can be formed, for example, by cutting the opposite end portion 5d of the support substrate 5.
  • the degree of freedom in selecting the size of the scintillator panel 2 can be increased by forming the critical edge by cutting or the like.
  • the size can be easily adjusted, the mass productivity of products of the same size can be improved.
  • a plurality of critical edges may be formed, and all the edges may be critical edges.
  • the support substrate 5 may be composed of other than the polymer film.
  • the mount substrate 9 is not necessarily provided.
  • the light receiving elements may be supported by a simple connecting member or the like.
  • the number of light receiving elements is not limited to four and may be two or more. Further, the arrangement of the light receiving elements is not limited to that of the present embodiment.
  • the form of the scintillator panel 2 is not limited to that of this embodiment.
  • the scintillator panel 2 may include a plurality of moisture-proof protective films, and may include a light reflection layer that reflects light and a light absorption layer that absorbs light on the support substrate 5 side.
  • the present invention can be used for a radiation detector.

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Abstract

　複数の受光素子により大画面化を図りつつ、信頼性を向上させることができる放射線検出器１を提供することを目的とする。放射線検出器１は、放射線の入射面５ａ及び出射面５ｂを有するフレキシブル性の支持基板５と、出射面５ｂに結晶成長させられた複数の柱状結晶Ｈからなり、放射線の入射によって光を生じさせるシンチレータ層６と、シンチレータ層６を覆うと共に、複数の柱状結晶Ｈの間に充填される防湿性保護層７と、シンチレータ層６と対向するように並べられ、シンチレータ層６で生じた光を検出する受光素子８Ａ～８Ｄと、を備える。

Description

放射線検出器
　本発明は、放射線の検出に利用される放射線検出器に関する。
　従来、放射線検出器として、放射線を光に変換するシンチレータ層を支持する支持基板に高分子フィルムを採用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された放射線フラットパネルディテクターは、高分子フィルムからなる支持基板と、支持基板上に形成された柱状結晶からなるシンチレータ層と、基板及びシンチレータ層を包み込む防湿性保護フィルムと、シンチレータ層に対して支持基板と反対側に配置され、シンチレータ層で生じた光を受光面で検出する受光素子と、を備えている。また、支持基板として樹脂製の基板を採用した放射線検出器が知られている（例えば、特許文献２参照）。
　更に、放射線検出器として、検出器を大画面化するため複数の受光素子をタイル状に並べて配置した放射線検出器が知られている（例えば、特許文献３～６参照）。また、シンチレータ層を形成する柱状結晶の間に保護膜が充填された放射線検出器が知られている（例えば、特許文献７参照）。
国際公開ＷＯ２００８／０１８２７７号パンフレット 特開２００４―６１１１５号公報 特開２０００―１３１４４４号公報 特開平９―２５７９４３号公報 特開平９―２６０６２６号公報 特開２００１―７４８４６号公報 特開２０００―０９８４７号公報
　ところで、特許文献１に記載の放射線フラットパネルディテクターでは、フレキシブル性を有する高分子フィルムを支持基板として採用しているため、支持基板及びシンチレータ層を受光素子の受光面の形状に合うように変形させることが可能となる。この放射線フラットパネルディテクターでは、支持基板及びシンチレータ層を変形させることで、シンチレータ層と受光面との間隔を均一化し、放射線検出に係る解像度の向上を図っている。
　しかしながら、この放射線フラットパネルディテクターにおいては、受光面側の形状変化が大きい場合、柔軟性に乏しいシンチレータ層が小さな角度で曲がることとなり、剥がれやすくなったり結晶が折れたりする等の不具合が生じるおそれがあった。特に、複数の受光素子をタイル状に並べて配置した場合において、隣り合う受光素子間に段差等があると、段差に沿った無理な変形がシンチレータ層に加えられ、結晶の破損等の不具合が生じることがあった。このような不具合は放射線検出器の信頼性の低下を招いてしまう。
　そこで、本発明は、複数の受光素子を用いることで大画面化を図りつつ、信頼性を向上させることができる放射線検出器を提供することを目的とする。
　放射線検出器は、放射線の入射面及び出射面を有するフレキシブル基体と、出射面に結晶成長させられた複数の柱状体からなり、放射線の入射によって光を生じさせるシンチレータ層と、シンチレータ層を覆うと共に、複数の柱状体の間に充填される防湿性保護層と、シンチレータ層と対向するように並べられ、シンチレータ層で生じた光を検出する複数の受光素子と、を備える。
　この放射線検出器によれば、複数の受光素子を用いているので、一つの受光素子を用いる場合と比べて、少ないコストで大画面化を実現することができる。しかも、この放射線検出器によれば、シンチレータ層を支持する部材として柔軟性のあるフレキシブル基体を採用しているので、隣り合う受光素子の間に段差がある場合でも、フレキシブル基体及びシンチレータ層を段差に追従して変形させることができる。これにより、この放射線検出器では、段差の影響を抑えて受光素子及びシンチレータ層の間隔を均一化することができるので、放射線検出器の解像度の向上を図ることができる。更に、この放射線検出器では、シンチレータ層の柱状体の間に防湿性保護層が充填されているので、防湿性保護層が柱状体の間に充填されていない場合と比べて、シンチレータ層の曲げ変形に対する強度を向上させることができる。従って、この放射線検出器によれば、シンチレータ層の曲げ変形に対する強度を向上させることで、変形によるシンチレータ層６の破損等の不具合の発生を避けることできるので、放射線検出器の信頼性の向上を図ることができる。
　上記放射線検出器においては、フレキシブル基体は高分子フィルムからなる構成であっても良い。
　この放射線検出器によれば、シンチレータ層を支持するための適切な強度及び柔軟性を有するフレキシブル基体を容易に製造することができる。また、他の材料と比べて設計変更も比較的容易である。
　上記放射線検出器においては、フレキシブル基体は矩形板状の四隅が直線でカットされてなる構成であっても良い。
　この放射線検出器によれば、矩形板状のフレキシブル基体と比べて、曲げ変形による隅部のシワの発生を少なくすることができる。その結果、この放射線検出器では、フレキシブル基体のシワの発生でシンチレータ層に歪み等の不具合が生じることを避けることができるので、放射線検出器の信頼性の向上を図ることができる。
　また、上記放射線検出器においては、複数の受光素子に対してシンチレータ層と反対側に配置され、複数の受光素子を支持する基台を更に備えても良い。
　この放射線検出器によれば、基台により複数の受光素子を確実に支持することができるので、放射線検出器の耐久性の向上を図ることができる。また、このことは外部からの衝撃を受けた際に受光素子の位置関係にずれが生じて放射線検出器の性能が低下する可能性を低減させるので、放射線検出器の信頼性の向上に寄与する。
　本発明によれば、複数の受光素子を用いることで大画面化を図りつつ、放射線検出器の信頼性の向上を図ることができる。
本発明に係る放射線検出器の一実施形態を示す断面図である。 図１の放射線検出器を示す平面図である。 受光素子間の段差に対するシンチレータパネルの変形状態を示す拡大断面図である。 シンチレータパネルの外縁部の変形状態を示す拡大断面図である。 光検出部を示す平面図である。 シンチレータ層形成工程を説明するための断面図である。 シンチレータ層形成工程を説明するための斜視図である。 保護膜形成工程を説明するための断面図である。 接着工程を説明するための断面図である。 変形工程を説明するための断面図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面における寸法、形状、構成要素間の大小関係は実際のものとは必ずしも同一ではない。
　図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線等の放射線を検出するためのものであり、例えばＰＥＴ［Positron　Emission　Tomography］装置やＣＴ［Computed　Tomography］装置に用いられる。放射線検出器１は、シンチレータパネル２、光検出部３、及び接着剤層４を備えている。
　シンチレータパネル２は、Ｘ線等の放射線を光に変換するパネルである。シンチレータパネル２は、支持基板５、シンチレータ層６、及び防湿性保護層７を備えている。支持基板５は、例えば高分子フィルムからなるフレキシブル性を有する基板である。支持基板５を構成する高分子としては、例えばポリイミドがある。また、支持基板５は、Ｘ線等の放射線を透過させる放射線透過基板である。支持基板５は、放射線が入射する入射面５ａと入射した放射線が出射される出射面５ｂとを有している。
　支持基板５は、矩形板状の四隅が直線でカットされてなる部材である。支持基板５は、シンチレータ層６を覆う薄皿形状に成形されている。すなわち、支持基板５の外周側には、出射面５ｂ側に傾斜する外縁部５ｃと外縁部５ｃの外側にフランジ状に設けられた対向端部５ｄとが形成されている。外縁部５ｃは、シンチレータ層６の側面６ｃに至っている。対向端部５ｄは、支持基板５の板厚方向で光検出部３と対向するように形成されている。
　また、支持基板５は、８つの側面Ｓ１～Ｓ８を有している。これらの側面Ｓ１～Ｓ８は、矩形板状の四隅が直線でカットされることで形成される。第１の側面Ｓ１及び第２の側面Ｓ２は、互いに略平行な面である。また、第３の側面Ｓ３は、第１の側面Ｓ１に略直交する面である。第４の側面Ｓ４は、第１の側面Ｓ１に略直交すると共に第３の側面Ｓ３と略平行な面である。また、第５の側面Ｓ５は、第１の側面Ｓ１及び第３の側面Ｓ３を繋ぐ平面である。同様に、第６の側面Ｓ６は、第１の側面Ｓ１及び第４の側面Ｓ４を繋ぐ平面であり、第７の側面Ｓ７は、第２の側面Ｓ２及び第３の側面Ｓ３を繋ぐ平面である。第８の側面Ｓ８は、第２の側面Ｓ２及び第４の側面Ｓ４を繋ぐ平面である。
　第１の側面Ｓ１～第４の側面Ｓ４は、略同一の面積を有している。また、第５の側面Ｓ５～第８の側面Ｓ８も、略同一の面積を有している。第１の側面Ｓ１～第４の側面Ｓ４の面積は、第５の側面Ｓ５～第８の側面Ｓ８の面積より大きい。支持基板５は、特許請求の範囲に記載のフレキシブル基体に相当する。
　シンチレータ層６は、例えばＴｌ（タリウム）をドープしたＣｓＩ（ヨウ化セシウム）の柱状結晶Ｈから構成されている（図３及び図４参照）。シンチレータ層６は、蒸着法により支持基板５の出射面５ｂに複数の柱状結晶Ｈを成長させることで形成される。柱状結晶Ｈは、特許請求の範囲に記載の柱状体に相当する。
　シンチレータ層６は、略四角錐台の形状をなしている。略四角錐台形状のシンチレータ層６は、互いに略平行な入射面６ａ及び出射面６ｂと、側面６ｃとを有している。シンチレータ層６の厚さは、２００μｍ程度である。
　入射面６ａは、支持基板５を透過した放射線が入射する面である。入射面６ａは、支持基板５の出射面５ｂに沿って形成されている。出射面６ｂは、放射線の入射によってシンチレータ層６内で生じた光が出射される面である。出射面６ｂは、入射面６ａと反対側に形成されている。出射面６ｂは、入射面６ａよりも広い面積を有している。
　側面６ｃは、入射面６ａ及び出射面６ｂに対して傾斜した面である（図４参照）。側面６ｃは、入射面６ａから出射面６ｂに向かうほど外側に傾斜する。また、側面６ｃは、支持基板５の外縁部５ｃによって覆われている。側面６ｃには、支持基板５を透過した放射線が入射する。
　防湿性保護層７は、シンチレータ層６に水分が侵入することを防ぐための保護膜である。防湿性保護層７は、例えばポリパラキシリレンから形成されている。防湿性保護層７は、支持基板５及びシンチレータ層６の外側を覆っている。支持基板５及びシンチレータ層６は、防湿性保護層７によって密封されている。また、防湿性保護層７は、シンチレータ層６を構成する複数の柱状結晶Ｈの間に充填されている。換言すると、防湿性保護層７は、先端側から柱状結晶Ｈの間に入り込み、柱状結晶Ｈの根本（すなわち出射面５ｂ）まで至っている。防湿性保護層７は、柱状結晶Ｈのそれぞれを包み込んでいる。支持基板５及びシンチレータ層６は、防湿性保護層７で密封された状態でフレキシブル性を有している。すなわち、シンチレータパネル２はフレキシブル性を有している。
　図１、図３～図５に示されるように、光検出部３は、シンチレータ層６の出射面６ｂから出射した光を検出するイメージセンサである。光検出部３は、４つの受光素子８Ａ～８Ｄ、マウント基板９、及び接着部１０を有している。
　受光素子８Ａ～８Ｄは、フォトダイオード等からなる光電変換素子である。受光素子８Ａ～８Ｄは、矩形板状をなしている。受光素子８Ａ～８Ｄは、受光面Ｒに入射した光を電気エネルギーに変換する。受光素子８Ａ～８Ｄは、外部機器と電気的に接続するためのボンディングパッド部Ｐを有している。ボンディングパッド部Ｐは、複数のボンディングパッドから構成されている。受光素子８Ａ～８Ｄは、ボンディングパッド部Ｐを通じて光電変換で生じた電気エネルギーを外部に出力する。
　マウント基板９は、ガラス等の絶縁性素材からなる板状部材である。マウント基板９は、受光素子８Ａ～８Ｄに対してシンチレータパネル２と反対側に配置されている。マウント基板９は、受光素子８Ａ～８Ｄを支持する平面である支持面９ａを有している。マウント基板９は、シンチレータ層６と対向するように受光素子８Ａ～８Ｄを支持する。マウント基板９は、特許請求の範囲に記載の基台に相当する。
　受光素子８Ａ～８Ｄは、マウント基板９の支持面９ａ上にタイリングされている。すなわち、受光素子８Ａ～８Ｄは支持面９ａ上でタイル状に並べられている。受光素子８Ａ～８Ｄは、各々の受光面Ｒが繋ぎ目部Ｃを挟んで大面積の受光面を形成するように配置されている。受光素子８Ａ～８Ｄは、二つの辺が他の受光素子と隣接するように配置されている。受光素子８Ａ～８Ｄは、支持面９ａ上で受光面Ｒがシンチレータ層６の出射面６ｂと対向するように配置されている。このように受光素子８Ａ～８Ｄをタイリングした場合、受光素子８Ａ～８Ｄの繋ぎ目部Ｃには、数十μｍ程度の段差が形成される場合がある（図３参照）。
　マウント基板９の支持面９ａと受光素子８Ａ～８Ｄとは、接着部１０によって接着固定されている。接着部１０は、樹脂製の接着剤からなり、支持面９ａ上に所定間隔で複数設けられている。
　接着剤層４は、シンチレータパネル２と光検出部３とを接着する層である。接着剤層４は、例えば低透湿性樹脂製の接着剤から構成されている。接着剤層４は、防湿性保護層７を介してシンチレータ層６の出射面６ｂと接着している。また、接着剤層４は、防湿性保護層７を介して支持基板５の対向端部５ｄと接着している（図４参照）。接着剤層４は、防湿性保護層７を介して支持基板５及びシンチレータ層６と接着すると共に光検出部３の受光素子８Ａ～８Ｄと接着することにより、光検出部３に対してシンチレータパネル２を接着固定している。
　次に、本実施形態に係る放射線検出器１の製造方法について図６～図１０を参照して説明する。
　図６、支持基板５上にシンチレータ層６を形成するシンチレータ形成工程を説明するための図である。図７は、矩形板状の支持基板５の四隅をカットするカット工程を説明するための図である。図８は、防湿性保護層７を形成する保護膜形成工程を説明するための図である。図９は、光検出部３に対して支持基板５及びシンチレータ層６を接着する接着工程を説明するための図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、支持基板５及びシンチレータ層６を変形させる変形工程を説明するための図である。具体的には、図１０（ａ）は、変形工程開始時のシンチレータパネル２の状態を示している。図１０（ｂ）は、変形工程終了時のシンチレータパネル２の状態を示している。
　まず、図６に示すシンチレータ層形成工程において、支持基板５の出射面５ｂ上にシンチレータ層６を形成する。シンチレータ層形成工程においては、高分子フィルムからなる支持基板５を十分な剛性を持つ補強板に固定する。この段階では、支持基板５は矩形板状をなしている。その後、補強板と共に支持基板５を回転させた状態で、出射面５ｂ上にＴｌをドープしたＣｓＩを蒸着させることでシンチレータ層６が形成される。
　シンチレータ層形成工程で形成されたシンチレータ層６は、出射面６ｂから入射面６ａに向かって末広がりの略四角錘台の形状をなしている。この段階のシンチレータ層６は、入射面６ａの面積の方が出射面６ｂの面積よりも大きく、側面６ｄの傾斜状態が図１の側面６ｃと異なる。側面６ｄは、出射面６ｂから入射面６ａに向かうほど外側に突出する。
　その後、図７に示すカット工程において、矩形板状の支持基板５の四隅がカットされる。このカット工程により、支持基板５は矩形板状の四隅が直線でカットされてなる形状となり、支持基板５に８つの側面Ｓ１～Ｓ８が形成される。なお、支持基板５は矩形板状の四隅が直線でカットされてなるとの表現は、形成前の形状が矩形板状である支持基板に限定する表現ではなく、形成前の形状がいかなるものであっても形成後の形状が矩形板状の四隅が直線でカットされてなるものであればこの表現に含まれる。
　次に、図８に示す保護膜形成工程において、防湿性保護層７を形成する。保護膜形成工程では、シンチレータ層６が形成された支持基板５をＣＶＤ［Chemical　Vapor　Deposition］装置の蒸着室に入れる。そして、ポリパラキシリレンの原料を昇華させて得た蒸気中に支持基板５を露出させるＣＶＤ法により、支持基板５及びシンチレータ層６の外側を覆う防湿性保護層７を形成する。支持基板５及びシンチレータ層６は、防湿性保護層７に覆われた状態で十分なフレキシブル性を有している。この保護膜形成工程により、フレキシブル性を有するシンチレータパネル２が形成される。
　続いて、図９に示す接着工程において、シンチレータパネル２を光検出部３に対して接着する。接着工程では、まず光検出部３の受光素子８Ａ～８Ｄの表面に接着剤層４を形成する。接着剤層４の形成後、シンチレータ層６の出射面６ｂと受光素子８Ａ～８Ｄの受光面Ｒとが対向するように、シンチレータパネル２を光検出部３に接着する。
　その後、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す変形工程において、シンチレータパネル２を受光素子８Ａ～８Ｄの表面に沿うように変形させる。この変形工程では、フレキシブル性を有する支持基板５及びシンチレータ層６を光検出部３に向けて加圧することにより変形させる。支持基板５及びシンチレータ層６は、加圧により図１０（ａ）に示す状態から図１０（ｂ）に示す状態に変形する。シンチレータ層６は、受光素子８Ａ～８Ｄに密着するように変形する。
　具体的には、シンチレータ層６では、側面６ｄが受光素子８Ａ～８Ｄの受光面Ｒに押しつけられ、出射面６ｂと同一の面へと変形する。同時に、シンチレータ層６の入射面６ａの一部が変形して、側面６ｃが形成される。一方、支持基板５は、シンチレータ層６の変形に伴って、図１０（ａ）に示す平板形状から図１０（ｂ）に示す略浅皿状に変形する。この変形により、支持基板５の外周側に、外縁部５ｃ及び対向端部５ｄが形成される。
　以上説明した各工程の実行後、接着剤層４を硬化させ、所定の仕上げ処理を施すことで図１に示す放射線検出器１が得られる。
　続いて、本実施形態に係る放射線検出器１の作用効果について説明する。
　本実施形態に係る放射線検出器１によれば、複数の受光素子８Ａ～８Ｄを用いているので、一つの受光素子を用いる場合と比べて、少ないコストで大画面化を容易に実現することができる。しかも、この放射線検出器１によれば、シンチレータ層６を支持する支持基板５がフレキシブル性を有しているので、隣り合う受光素子８Ａ～８Ｄの間に段差がある場合でも、支持基板５及びシンチレータ層６を段差に追従して変形させることができる。これにより、段差の影響を抑えて受光素子８Ａ～８Ｄ及びシンチレータ層６の間隔を均一化することができるので、放射線検出器１の解像度の向上を図ることができる。
　更に、この放射線検出器１では、シンチレータ層６の柱状結晶Ｈの間に防湿性保護層７が充填されているので、防湿性保護層７が柱状結晶Ｈの間に充填されていない場合と比べて、シンチレータ層６の曲げ変形に対する強度を向上させることができる。すなわち、シンチレータ層６が曲げ変形した場合であっても、防湿性保護層７が柱状結晶Ｈの間に充填されているので、柱状結晶Ｈ同士が接触して破損することを防ぐことができる。従って、この放射線検出器１によれば、シンチレータ層６の曲げ変形に対する強度を向上させることで、変形によるシンチレータ層６の破損等の不具合の発生を避けることできるので、放射線検出器１の信頼性の向上を図ることができる。
　また、この放射線検出器１によれば、高分子フィルムを支持基板５として採用しているので、シンチレータ層６を支持するための適切な強度及び柔軟性を有する支持基板５を容易に製造することができる。また、他の材料と比べて設計変更も比較的容易である。
　更に、この放射線検出器１では、矩形板状の四隅が直線でカットされてなる構成の支持基板５を採用しているので、矩形板状の支持基板を用いる場合と比べて、曲げ変形による隅部のシワの発生を少なくすることができる。その結果、支持基板５のシワの発生でシンチレータ層６に歪み等の不具合が生じることを避けることができるので、放射線検出器１の信頼性の向上を図ることができる。また、矩形板状の支持基板５の四隅をカットするだけで容易に成形することができる。
　また、この放射線検出器１では、マウント基板９を備えることにより受光素子８Ａ～８Ｄを確実に支持することができるので、放射線検出器１の耐久性の向上が図られる。また、このことは、外部からの衝撃を受けた際に受光素子８Ａ～８Ｄの位置関係にずれが生じて放射線検出器１の性能が低下する可能性を低減させるので、放射線検出器１の信頼性の向上に寄与する。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
　例えば、シンチレータパネル２は、支持基板５及びシンチレータ層６の端部が一致する辺であるクリティカルエッジを有していても良い。クリティカルエッジは、例えば支持基板５の対向端部５ｄをカットすることで形成することができる。このように、カット等によりクリティカルエッジを形成することでシンチレータパネル２のサイズ選択の自由度を高めることができる。また、サイズの調整が容易になるので、同一サイズの製品の量産性向上が図られる。なお、クリティカルエッジは、複数形成しても良く、全ての辺をクリティカルエッジとしても良い。
　また、支持基板５は高分子フィルム以外から構成されていても良い。また、マウント基板９を必ずしも備える必要はなく、例えば受光素子間は簡素な連結部材等により支持されている態様であっても良い。更に、受光素子の数は、４つに限られず、２個以上であれば良い。また、受光素子の配置も本実施形態のものに限られない。
　また、シンチレータパネル２の形態も本実施形態のものに限られない。例えば、シンチレータパネル２は、複数の防湿性保護膜を備えていても良く、支持基板５側に光を反射する光反射層や光を吸収する光吸収層を備えていても良い。
　本発明は放射線検出器に利用可能である。
　１…放射線検出器　２…シンチレータパネル　３…光検出部　４…接着剤層　５…支持基板（フレキシブル基体）　５ａ…入射面　５ｂ…出射面　５ｃ…外縁部　５ｄ…対向端部　６…シンチレータ層　６ａ…入射面　６ｂ…出射面　６ｃ…側面　６ｄ…側面　７…防湿性保護層　８Ａ-８Ｄ…受光素子　９…マウント基板（基台）　９ａ…支持面　１０…接着部　Ｈ…柱状結晶（柱状体）　Ｓ１-Ｓ８…側面　

Claims (4)

  1. 　放射線の入射面及び出射面を有するフレキシブル基体と、
    　前記出射面に結晶成長させられた複数の柱状体からなり、前記放射線の入射によって光を生じさせるシンチレータ層と、
    　前記シンチレータ層を覆うと共に、前記複数の柱状体の間に充填される防湿性保護層と、
    　前記シンチレータ層と対向するように並べられ、前記シンチレータ層で生じた光を検出する複数の受光素子と、
    　を備える、放射線検出器。
  2. 　前記フレキシブル基体は、高分子フィルムからなる、請求項１に記載の放射線検出器。
  3. 　前記フレキシブル基体は、矩形板状の四隅が直線でカットされてなる、請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器。
  4. 　前記複数の受光素子に対して前記シンチレータ層と反対側に配置され、前記複数の受光素子を支持する基台を更に備える、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の放射線検出器。
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