(57)【要約】【課題】防湿性能に優れ、かつ、防湿構造15がアレイ基板12に対して及ぼす応力を抑制したＸ線検出器11を提供する。【解決手段】アレイ基板12のフォトダイオード21上に、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータ層13を形成する。シンチレータ層13を外部の湿気から保護する防湿構造15を、シンチレータ層13を覆って形成する。防湿構造15が、シンチレータ層13上に形成した防湿層29と、防湿層29とアレイ基板12とを接合する軟質接着層28とを備える。シンチレータ層13に対して充分な防湿性能を確保し、かつ、製造工程および製造後の温度変化などにより防湿構造15がアレイ基板12に対して及ぼす応力を抑制できる。【選択図】図１
2010101640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を備えた基板と、
前記光電変換素子上に形成され、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
このシンチレータ層を覆って形成され、このシンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造とを具備し、
前記防湿構造は、
少なくとも前記シンチレータ層上に形成された防湿層と、
この防湿層と前記基板とを接合する軟質接着層とを備えている
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
軟質接着層は、無機材質のフィラ材を含んでいる
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
軟質接着層は、
樹脂フォームの芯材と、
この芯材と積層された樹脂粘着層とを有している
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。
【請求項４】
樹脂フォームの芯材および樹脂粘着層の主材は、アクリル系樹脂である
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
【請求項５】
防湿層は、アルミニウムとアルミニウム合金とのいずれかの箔材により構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器。
【請求項６】
防湿層は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、ＹおよびＭｇの少なくともいずれか１種を主成分とする酸化膜、窒化膜および酸窒化膜のいずれかと、樹脂膜との積層構造を有するフィルム材である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器。
【請求項７】
軟質接着層は、防湿層と基板との接着面、および、少なくともシンチレータ層の上面と前記防湿層との間の一部を覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放射線検出器。
【請求項８】
軟質接着層は、シンチレータ層の周囲を囲み、かつ、このシンチレータ層の上部を実質的に覆わないように形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放射線検出器。
【請求項９】
軟質接着層は、基板と密着する部分の厚みをＴ、実効密着幅をＷとしたとき、Ｗ＞＞Ｔの関係を満たしている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代の診断用Ｘ線検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が開発されている。このＸ線検出器に照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。そして、このＸ線検出器では、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換させ、この蛍光をアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)フォトダイオード、あるいはＣＣＤ(Charge Coupled Device)などの光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。
【０００３】
シンチレータ層は、材料として、一般的にヨウ化セシウム(ＣｓＩ)：ナトリウム(Ｎａ)、ヨウ化セシウム(ＣｓＩ)：タリウム(Ｔｌ)、ヨウ化ナトリウム(ＮａＩ)、あるいは酸硫化ガドリニウム(Ｇｄ2Ｏ2Ｓ)などが用いられ、ダイシングなどにより溝を形成したり、柱状構造が形成されるように蒸着法で堆積したりすることで、解像度特性を向上させることができる。シンチレータ層の材料としては上記の通り種々のものがあり、用途や必要な特性によって使い分けられる。
【０００４】
シンチレータ層の上部には、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、反射膜を形成する方法がある。すなわち、シンチレータ層で発光した蛍光のうち光電変換素子側に対して反対側に向かう蛍光を反射膜で反射させて、光電変換素子側に到達する蛍光を増大させるものである。
【０００５】
反射膜の例としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属層をシンチレータ層上に成膜する方法や、酸化チタン(ＴｉＯ2)などの光散乱性物質とバインダ樹脂とからなる光散乱反射性の反射膜を塗布形成する方法などが知られている。また、シンチレータ層上に形成するのではなく、アルミニウムなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層に密着させてシンチレータ光を反射させる方式も実用化されている。
【０００６】
シンチレータ層や反射層(あるいは反射板など)を外部雰囲気から保護して湿度などによる特性の劣化を抑えるための防湿構造は、検出器を実用的な製品とする上で重要な構成要素となる。特に湿度に対して劣化の大きい材料であるＣｓＩ：Ｔｌ膜やＣｓＩ：Ｎａ膜をシンチレータ層とする場合には、高い防湿性能が要求される。
【０００７】
このような防湿構造としては、例えば特許文献１やその関連の特許文献に例示される様にポリパラキシリレン(以下、パリレン(登録商標)と記載)のＣＶＤ膜を用いる方法、あるいは特許文献２に例示される様に、シンチレータ層の周囲を包囲部材で囲って防湿層との組み合わせで封止する構造などが知られている。
【特許文献１】特許第３０７７９４１号公報(第３−４頁、第２図)
【特許文献２】特開平５−２４２８４１号公報(第３−５頁、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の防湿構造では以下の様な問題がある。
【０００９】
例えばパリレンＣＶＤ膜を用いる方法の場合、少なくとも実用的な膜厚範囲(例えば２０μｍ)では、透湿バリア性が不充分な場合が多い。具体例として、防湿性能の確認のためにガラス基板上にシンチレータ膜としてＣｓＩ：Ｔｌ膜(膜厚６００μｍ)、防湿膜としてパリレンＣＶＤ膜(２０μｍ)を用いたｓｐｌを試作し、高温高湿試験における輝度と解像度の変化を調査した結果を以下に概説する。
【００１０】
輝度と解像度の測定方法としては、シンチレータ膜側からＸ線を照射し、ガラス基板側からＣＣＤカメラによりガラス基板とＣｓＩ：Ｔｌ膜との界面に焦点を合わせて測定した。輝度は増感紙(ＨＧ−Ｈ２ Ｂａｃｋ(富士フィルム株式会社製))に対する相対輝度を指標とし、解像度は解像度チャート像から２Ｌｐ／ｍｍのＣＴＦ(Contrast Transfer Function)を測定して指標とした。
【００１１】
このように作成されたｓｐｌでは、６０℃−９０％ＲＨの高温高湿試験で、図９の表に示すように、相対輝度の変化は小さいものの、図１０の表および図１１のグラフに示すように、解像度の劣化は大きく、２４時間でＣＴＦの値が初期の８０％程度まで低下している。解像度低下の現象解析として走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)により形態観察した結果、図１２(a)および図１２(b)の各顕微鏡写真に示すように、初期では独立性の強かったＣｓＩ：Ｔｌ膜のピラー構造が、高温高湿試験で解像度劣化したｓｐｌではピラー間の融合が生じていることが分かった。ピラー間の融合により、ライトガイド効果が低減して、解像度低下に繋がっているものと考えられる。
【００１２】
次に、シンチレータ層の周囲を包囲部材で囲んで防湿層との組み合わせで封止する構造の場合、包囲部材は一般に金属など機械的強度がある物質で、基板と包囲部材の間、あるいは防湿層と包囲部材との間の熱膨張率差により、冷熱サイクルや熱衝撃などの信頼性試験でシール部の亀裂や剥離を発生し易く、その場合には、防湿性能が致命的に低下する。また、接着層が固化する際に発生する応力により、基板の反りやたわみなどが発生してその後の工程の製造性が低下したり、接着面への長期的な応力によりシールの弱い部分が破壊されたりするおそれもある。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、防湿性能に優れ、かつ、防湿構造が基板に対して及ぼす応力を抑制した放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線検出器は、光電変換素子を備えた基板と、前記光電変換素子上に形成され、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、このシンチレータ層を覆って形成され、このシンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造とを具備し、前記防湿構造は、少なくとも前記シンチレータ層上に形成された防湿層と、この防湿層と前記基板とを接合する軟質接着層とを備えているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿構造を、防湿層と、この防湿層と基板とを接合する軟質接着層との組み合わせにより構成することで、シンチレータ層に対して充分な防湿性能を確保し、かつ、製造工程および製造後の温度変化などにより防湿構造が基板に対して及ぼす応力を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態の放射線検出器の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１７】
図１に放射線検出器としてのＸ線検出器11の断面図、図２にＸ線検出器11の説明断面図、図３にＸ線検出器11の斜視図を示す。このＸ線検出器11は、放射線像であるＸ線像を検出するＸ線平面センサであり、例えば一般医療用途などに用いられる。そして、このＸ線検出器11は、蛍光を電気信号に変換するアレイ基板12、このアレイ基板12の一主面である表面上に形成され入射するＸ線を蛍光に変換する放射線(Ｘ線)変換部であるシンチレータ層13、このシンチレータ層13上に形成されシンチレータ層13からの蛍光をアレイ基板12側へ反射させる反射膜14、および、シンチレータ層13および反射膜14を覆って形成されこれらシンチレータ層13および反射膜14を外気や湿度から保護する防湿構造15を備えている。
【００１８】
アレイ基板12は、シンチレータ層13によりＸ線から可視光に変換された蛍光を電気信号に変換するもので、ガラス基板16、このガラス基板16上に設けられて光センサとして機能する略矩形状の複数の光電変換部17、行方向に沿って配設された複数の制御ライン(またはゲートライン)18、列方向に沿って配設された複数のデータライン(またはシグナルライン)19、各制御ライン18が電気的に接続された図示しない制御回路、および、各データライン19が電気的に接続された図示しない増幅／変換部などを備えている。
【００１９】
また、アレイ基板12には、それぞれ同構造を有する画素20が制御ライン18とデータライン19との交差位置のそれぞれに対応してマトリクス状に形成されているとともに、各画素20内にそれぞれ光電変換素子としてのフォトダイオード21が配設されている。これらフォトダイオード21はシンチレータ層13の下部に配設されている。
【００２０】
各画素20は、フォトダイオード21に電気的に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)22、および、フォトダイオード21にて変換した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部としての図示しない蓄積キャパシタなどを備えている。但し、蓄積キャパシタは、フォトダイオード21の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。
【００２１】
各薄膜トランジスタ22は、フォトダイオード21への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担うもので、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。また、薄膜トランジスタ22は、ゲート電極23、ソース電極24およびドレイン電極25のそれぞれを有している。このドレイン電極25は、フォトダイオード21および蓄積キャパシタに電気的に接続されている。
【００２２】
蓄積キャパシタは、矩形平板状に形成され、各フォトダイオード21の下部に対向して設けられている。
【００２３】
制御ライン18は、各画素20間に行方向に沿って配設され、同じ行の各画素20の薄膜トランジスタ22のゲート電極23に電気的に接続されている。
【００２４】
データライン19は、各画素20間に列方向に沿って配設され、同じ列の各画素20の薄膜トランジスタ22のソース電極24に電気的に接続されている。また、各データライン19は、同じ列の画素20を構成する薄膜トランジスタ22から画像データ信号を受信させる。また、各データライン19の一端は、高速信号処理部26に電気的に接続されている。さらに、この高速信号処理部26には、デジタル画像伝送部27が電気的に接続されている。このデジタル画像伝送部27は、アレイ基板12の外側に導出された状態で取り付けられている。
【００２５】
制御回路は、各薄膜トランジスタ22の動作状態、すなわちオンおよびオフを制御するもので、ガラス基板16の表面における行方向に沿った側縁に実装されている。
【００２６】
増幅／変換部は、例えば各データライン19に対応してそれぞれ配設された複数の電荷増幅器、これら電荷増幅器が電気的に接続された並列／直列変換器、この並列／直列変換器が電気的に接続されたアナログ−デジタル変換器を有している。
【００２７】
シンチレータ層13は、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換するもので、例えばヨウ化セシウム(ＣｓＩ)：タリウム(Ｔｌ)、あるいはヨウ化ナトリウム(ＮａＩ)：タリウム(Ｔｌ)などにより真空蒸着法で柱状構造に形成したもの、あるいは酸硫化ガドリニウム(Ｇｄ2Ｏ2Ｓ)蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板12上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角柱状に形成したものなどである。これら柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素(Ｎ2)などの不活性ガスを封入することも可能であるし、真空状態とすることも可能である。
【００２８】
反射膜14は、シンチレータ層13により変換された光をアレイ基板12側へと反射させるもので、例えば酸化チタン(ＴｉＯ2)のサブミクロン粉体とバインダ樹脂および溶媒とを混合した塗液をシンチレータ層13上に塗布・乾燥して形成されている。
【００２９】
防湿構造15は、反射膜14上に、軟質接着層28を介して防湿層29を貼り合わせるとともに、軟質接着層28をシンチレータ層13の外側周辺部分でアレイ基板12と密着させた構造を有している。
【００３０】
また、この軟質接着層28は、防湿層29の全体のシンチレータ層13側に亘って形成されており、反射膜14に対しては、密着していても、図２に示すように隙間を介して離間されていてもよい。
【００３１】
なお、この軟質接着層28は、多孔質の樹脂や可塑剤を含む樹脂材料のように可撓性を有する材質であれば適用可能であるが、防湿構造15が必要とする低透湿率を確保するために、例えば数〜数十μｍサイズの無機材質のフィラ材を添加した樹脂材質が好ましい。また、この軟質接着層28は、防湿層29やアレイ基板12との密着性を確保する観点から、樹脂フォームの芯材35とその両端を樹脂粘着層36で挟み込んで積層した構造が好適である。特に、樹脂フォームの芯材35あるいは樹脂粘着層36の種類としては、アクリル系樹脂を使用することで、外力による変形や熱膨張・熱収縮に対しても柔軟かつ強靭な軟質接着層28を形成することができる。
【００３２】
無機材質のフィラ材としては、例えばアルミナ、あるいは二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)などが用いられる。
【００３３】
防湿層29は、シンチレータ層13の全体の上部を覆って形成されている。この防湿層29は、種々の金属の箔材やシート材を用いることができるが、例えばアルミニウムを主成分とした箔とすることでＸ線の吸収ロスを抑えられ、かつ、それなりの機械的強度を保てる利点がある。また、防湿層29は、安価で成形性もあって包含するシンチレータ層13などの厚みや形状に合わせた加工も容易である。この防湿層29は、Ｘ線の吸収を考えれば薄い方が良く、一方で機械的強度やピンホールリスクを考慮すると厚めが望ましいため、これらの兼ね合いで概ね３０μｍ乃至１５０μｍ程度が一般的には好適な厚みと考えられる。
【００３４】
なお、防湿層29は、アルミニウム合金箔以外の材料としては、アルミラミネートフィルムを用いることで、アルミニウム合金箔と同レベルの水蒸気バリア性を有することができる。また、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、ＳｉＯＮ系などの無機膜とＰＥＴなどの有機材料による樹脂膜である有機膜との積層(一般的には多層)の防湿フィルムの開発が進み、数十μｍ程度のフィルム厚で、アルミニウム合金箔並みに低い水蒸気透過率のものが実用化されているため、このようなフィルム材を防湿層29として用いることも可能である。この場合、無機膜材質としては、上述のＳｉ系やＡｌ系の無機膜のみでなく、Ｚｒ系、Ｍｇ系、Ｙ系の酸化膜や窒化膜、酸窒化膜なども適用可能である。また、有機膜も、ＰＥＴ以外の多様な樹脂フィルム材を適用可能である。このようなフィルム材は、一般的に透明であるため、防湿層29として用いることにより、内部の変質や異常を製造段階で検知するのに至って好適である。
【００３５】
ここで、防湿構造15の透湿率に関して近似式を使って説明すると、軟質接着層28および防湿層29を含む防湿構造15全体の透湿率Ｑは概略以下の式(1)で表せる。
【００３６】
Ｑ＝Ｑ1＋Ｑ2＋Ｑ3    ……(1)
【００３７】
ここで、本実施形態の構造の場合、式(1)の第１項目目のＱ1は防湿構造15の大部分を占める防湿層29からの透湿率を示すが、この透湿率Ｑ1は、上記箔材や防湿フィルムを用いることにより実質的にシンチレータ層13への影響を無視できる程度のレベルに抑えることが可能である。また、式(1)の第３項目目のＱ3の値は、界面の清浄化と密着プロセスをきちんと適正化することで軟質接着層28の透湿率である第２項目目のＱ2の値に対して充分に低い値に抑えられる。したがって、本実施形態の構造では、プロセスを適正化すれば式(1)の第２項目目のＱ2の値が全体の透湿率Ｑに対して支配的で問題となる。
【００３８】
式(1)の第２項目目のＱ2を書き下した以下の式(2)の中で、軟質接着層28の透湿係数Ｐが同じ場合には、軟質接着層28をアレイ基板12と接着する実効密着幅である封止幅Ｗと、アレイ基板12と密着する部分の厚みＴとの関係が、Ｔ／Ｗ＜＜１、すなわちＷ＞＞Ｔであれば、軟質接着層28からの透湿影響を低く抑えることができる。
【００３９】
Ｑ2＝Ｐ・Ｓ／Ｗ
＝Ｐ・Ｌ・Ｔ／Ｗ    ……(2)
【００４０】
また、上記式(2)から分かるように、シンチレータ層13の実効表面積Ｓが増大すると、これの周囲を覆う軟質接着層28の周長をＬとしたとき、軟質接着層28の透湿断面積＝Ｌ・Ｔの値も増大するが、シンチレータ層13の表面積の増大がＸ線検出器11の一辺の略２乗に比例して増大するのに対して、軟質接着層28の透湿断面積はＸ線検出器11の一辺の略１乗に比例して増大する。したがって、以下の式(3)に示すように、シンチレータ層13の実効表面積Ｓが大きくなると、シンチレータ層13の単位面積当りの湿度負荷ｑは低減する。
【００４１】
ｑ＝Ｑ／Ｓ    ……(3)
【００４２】
そして、シンチレータ層13としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を適用した種々の試作評価結果と、ＣｓＩ：Ｔｌ膜単位面積当りの湿度負荷の計算結果から、概ね以下の式(4)の関係を満たす場合に、一定レベル(例えば６０℃−９０％ＲＨ×５００Ｈで特性維持率８０％以上)の信頼性を確保できることが分かった。
【００４３】
ｑ＜０．１(ｍｇ／ｃｍ2／ｄａｙ)    ……(4)
【００４４】
軟質接着層28の透湿係数は、例えば６０℃−９０％ＲＨの試験条件で概略５０〜２００ｍｇ／ｍ2／ｄａｙ程度の範囲にある。標準的な厚みＴ＝１．０ｍｍで、アレイ基板12との接着幅Ｗ＝５．０ｍｍとすると、透湿係数が１００ｍｇ／ｍ2／ｄａｙの軟質接着層28の場合には、ＣｓＩ：Ｔｌ膜シンチレータ層13のエリアサイズが概ね１００ｍｍ2程度以上あれば上記レベルの防湿性能を確保できる。
【００４５】
ガラス基板16上には、薄膜トランジスタ22やシンチレータ層13などとの間に樹脂層38が形成されている。
【００４６】
次に、上記第１の実施形態の作用を説明する。
【００４７】
Ｘ線検出器11の製造の際には、ガラス基板16の表面に、通常の成膜工程およびパターニング工程を繰り返すことで、ガラス基板16上に光電変換部17および各ライン18，19を形成して、アレイ基板12とする。
【００４８】
次いで、アレイ基板12上に、例えばＣｓＩを基材とし、タリウム(Ｔｌ)元素を添加したシンチレータ層13を蒸着法などにより形成する。
【００４９】
さらに、シンチレータ層13上に、例えば酸化チタン(ＴｉＯ2)のサブミクロン粉体とバインダ樹脂および溶媒とを混合した塗液を塗布して乾燥することで、シンチレータ層13全体を覆って反射膜14を形成する。
【００５０】
そして、この反射膜14全体を覆って、軟質接着層28の下側の樹脂粘着層36を貼着するとともに、この軟質接着層28の上側の樹脂粘着層36に、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、あるいは酸化膜、窒化膜、酸窒化膜などの無機膜と樹脂膜との積層構造を有するフィルム材などの防湿層29を貼着することで、防湿構造15を構成する。なお、下側の樹脂粘着層36は、シンチレータ層13の外方にてアレイ基板12に接着される。
【００５１】
このように、シンチレータ層13を外部の湿気から保護する防湿構造15を、例えばアルミニウム合金箔、あるいは酸化膜、窒化膜、酸窒化膜などの無機膜と樹脂膜との積層構造を有するフィルム材などとした防湿層29と、この防湿層29およびアレイ基板12周辺を密着して接合する軟質接着層28との組み合わせ構造とすることにより、例えばＣｓＩなどのシンチレータ層13に対して充分な防湿性能を確保し、かつ、製造工程および製造後において、温度変化などにより防湿構造15がアレイ基板12に対して及ぼす応力を最小限に抑えることができる。この応力の低減により、防湿構造15に起因するアレイ基板12の変形、および、その変形の結果生じるシンチレータ層13へのダメージ(程度が大きいと破損のおそれがある)などのリスクを避けることが可能となる。
【００５２】
この結果、シンチレータ層13を水分から保護する防湿信頼性が高く、かつ防湿構造15の製造工程により発生するアレイ基板12と防湿構造15との間のストレスや、製品化後の温度変化による熱膨張起因のストレスが小さい、高信頼性のＸ線検出器11が得られる。
【００５３】
なお、製造工程での応力とは、例えば製造時の加熱で部材間の熱膨張係数の差異で生じる応力や、通常の接着剤などのように、固化する際に体積収縮などにより発生する応力などである。
【００５４】
また、製造後の応力とは、例えば環境温度の変化により、防湿構造15とアレイ基板12(ガラス基板16)などとの間の熱膨張率の差異によって発生する応力や、Ｘ線検出器11に外力が加わっって全体が変形を生じるような場合に防湿構造15とアレイ基板12との間に生じるずれ応力などである。
【００５５】
次に、第２の実施形態を、図４を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の防湿構造15が、シンチレータ層13の周囲を軟質接着層28で囲み、この軟質接着層28の下側の樹脂粘着層36をアレイ基板12と接着し、上側の樹脂粘着層36を防湿層29と接着することで、軟質接着層28がシンチレータ層13の上部を実質的に覆わないように構成されているものである。
【００５７】
そして、このように構成することで、シンチレータ層13に対して充分な防湿性能を確保し、かつ、製造工程および製造後などに防湿構造15がアレイ基板12に対して及ぼす応力を抑制できるなど、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５８】
また、軟質接着層28がシンチレータ層13の周囲を囲み、この軟質接着層28が実質的にシンチレータ層13を覆わないように構成することにより、最小限の軟質接着層28によって防湿層29を接合でき、樹脂フォームの芯材35自体の熱膨張差によりアレイ基板12に対して与える応力を抑制でき、温度変化に対するアレイ基板12の反り量の変化を、より抑制できる。
【００５９】
また、軟質接着層28によりシンチレータ層13を実質的に覆わないため、Ｘ線検出器11の最大厚みを抑えることができ、Ｘ線検出器11の設計面でも有利となる。
【００６０】
そして、上記各実施形態に対応する実施例と、従来例に対応する比較例とのそれぞれについて、耐湿性やアレイ基板12の反りなどの各特性をそれぞれ測定した。この比較は、ガラス基板上にシンチレータ層と反射膜および防湿構造とを形成したダミー構造で行った。これらのダミー構造の輝度と解像度との評価方法は後述する。
【００６１】
実施例のサイズとしては、ガラス基板16として、０．７ｍｍ厚で４００ｍｍ2のコーニング社製の＃１７３７ガラスを用い、このガラス基板16上にシンチレータ層13としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を３８０ｍｍ□(３８０ｍｍ×３８０ｍｍの大きさ)のエリアサイズで蒸着したアレイ基板12を用いた。シンチレータ層13上には、サブミクロンのＴｉＯ2粉体と樹脂バインダからなる反射膜14を約１００μｍ程度の厚みで塗布成膜後に乾燥して形成した。防湿層29は、アルミニウム合金のＡ３００４−Ｈ０箔(８０μｍ厚)を使用し、軟質接着層28には綜研化学社製のＳ−１０７９(１．０ｍｍ厚)または綜研化学社製のＪ−７７１０(１．０ｍｍ厚)を用いた。これらの軟質接着層28を、防湿層29と同じサイズで積層した上記第１の実施形態の形式(実施例１)、および、ガラス基板16と接着する周辺部のみを枠状に切り取って防湿層29と積層した上記第２の実施形態の形式(実施例２)の両方を試作した。
【００６２】
そして、上記各実施例では、シンチレータ層13の膜厚は約６００μｍ、ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱(ピラー)の太さは最表面で８〜１２μｍ程度のものを用いる。
【００６３】
各実施例で使用する軟質接着層28の種類と、それらに対してカップ法で６０℃−９０％ＲＨの水蒸気透過率を測定した結果を図５の表に示す。同様な軟質接着層28でも透湿率には格差が生じるが、これらは樹脂フォームの芯材35の空孔密度や添加された無機材質のフィラ材などによる差と考えられる。
【００６４】
また、各実施例で使用する防湿層29の種類と、それらに対してカップ法で６０℃−９０％ＲＨの透湿率を測定した結果を図６の表に示す。この図６の表に示すように、いずれも殆ど測定限度(０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ)に近い低い透湿率を示した。
【００６５】
一方、比較例のＸ線検出器11aとしては、図７に示すように、上記各実施例と同一サイズで、ポリパラキシリレン(以下、パリレン(登録商標)という)のＣＶＤ膜(２０μｍ厚)を防湿層29aとして用いたもの(比較例１)、および、図８に示すように、アルミニウム枠40a(１．０ｍｍ厚)でシンチレータ層13の周囲を囲って、その下面を接着部41aによりアレイ基板12と接着し、その上面を接着部41aにより防湿層としてのアルミニウム板29bと接着するもの(比較例２)を試作した。防湿構造前までの材料と工程とは、いずれの比較例ｓｐｌも上記各実施例と同一とした。
【００６６】
比較例１のパリレンの防湿層29aは、原料のダイマーを気化室および分解室を通して熱分解し、室温の成膜室でｓｐｌ全体を覆う様にパリレンの膜とした。
【００６７】
比較例２の作成方法は、次の通りである。まず、アルミニウム材をシンチレータ層13の周囲を囲う枠形状に加工してアルミニウム枠40aとし、このアルミニウム枠40aの上面側に、Ａ３００４−Ｈ０(８０μｍ厚)のアルミニウム合金箔を接着部41aで貼り付けたものをまずは作成した。この防湿構造体を、シンチレータ層13としてＣｓＩ：Ｔｌ膜を形成したアレイ基板12に被せ、このアレイ基板12の周辺部のシンチレータ層13のない部分でアルミニウム枠40aの下面側を、接着部41aを構成する接着剤により接着した。この接着剤としては、エポキシ系の加熱硬化型接着剤を用い、熱膨張の影響を抑えるために６０℃程度の低温で硬化した。また、接着部41aからの透湿を抑えるために、接着部41aの厚みは２００μｍ程度以下に抑えた。
【００６８】
なお、上記各実施例において、最終的なＸ線検出器11としてはアレイ基板12上にシンチレータ層13および反射膜14を順次形成するが、高温高湿試験における輝度および解像度の変化を簡易的に評価するために、ガラス基板16上にＣｓＩ：Ｔｌ膜のシンチレータ層13を形成し、そのシンチレータ層13上に反射膜14を形成し、さらに防湿構造15を形成して輝度と解像度(ＣＴＦ)特性を測定する方法を適宜用いた。この方法での輝度と解像度特性は、Ｘ線を防湿構造15側から入射し、アレイ基板12側からこのアレイ基板12とシンチレータ層13との界面に焦点を合わせてＣＣＤカメラでＸ線像を撮影する方法を採用した。Ｘ線質条件としては７０ＫＶｐでＲＱＡ−５相当条件とし、輝度は標準とする増感紙(ＨＧ−Ｈ２ Ｂａｃｋ(富士フィルム株式会社製))に対する相対輝度とし、解像度は解像度チャート像の２Ｌｐ／ｍｍのＣＴＦ(Contrast Transfer Function)の値＝ＣＴＦ(２Ｌｐ／ｍｍ)％を画像処理により求めた。
【００６９】
図９の表に示すように、６０℃−９０％ＲＨ×５００Ｈの高温高湿試験で、各実施例と比較例１とは、相対輝度の変化は小さい。一方、図１０の表および図１１のグラフに示すように、各実施例ではＣＴＦ維持率が余裕を持って８０％以上を確保できているのに対して、比較例１のｓｐｌは、１００時間時点で既に８０％以下まで維持率が低下している。
【００７０】
また、実施例１と実施例２との比較では、実施例１のｓｐｌの方がやや耐湿性能としては上位である。これは、軟質接着層28が全面積層されている場合の方が、軟質接着層28を通過してシンチレータ層13に到達する水蒸気の透過抵抗が大きく確保できるためと考えられる。
【００７１】
他の特性比較として、アレイ基板12の反りに関しては、各実施例のｓｐｌと比較例１のｓｐｌとは、それぞれ端部の反りが殆ど生じなかった(定板上に載せて周辺の浮きが０．２ｍｍ以下)。一方、比較例２のｓｐｌは、接着剤の硬化温度を６０℃と低温に抑えたが、反り量は、定板に載せた状態で、周辺部で測定して１ｍｍ前後に達した。
【００７２】
さらに、各実施例と各比較例の２ｓｐｌを−２０℃と５０℃の冷熱サイクル試験に供したところ、各実施例のｓｐｌと比較例１のｓｐｌとはいずれも５０サイクル後も特に異常が見られなかったが、比較例２のｓｐｌは５０サイクル終了時点で、一部接着部41aの破壊を生じていた。これは、アルミニウム枠40aとガラス基板16との熱膨張率(熱膨張係数)の差異により、冷熱サイクルの温度変化毎に接着界面にストレスを生じていたためと考えられる。試験条件辺りの温度範囲で、ガラス基板16として用いたコーニング社製の＃１７３７ガラスの熱膨張率は３〜４ｐｐｍ／ｄｅｇ程度、一般的なアルミニウム材の熱膨張率は２４ｐｐｍ／ｄｅｇ程度と差異が大きい。熱膨張率の対策としてアルミニウム枠40aの部分をガラス基板16と同じ＃１７３７ガラス(コーニング社製)で作成する方法などが考えられるものの、アルミニウムなどの金属加工に比べて加工が難しく、高価な部材となってしまう。また、枠状の部品をガラスで作成すると機械強度の面でも信頼性が著しく低い。
【００７３】
このように、上記各実施例では、シンチレータ層13を水分から保護する防湿信頼性が高く、かつ防湿構造の製造工程により発生するアレイ基板12と防湿構造15との間のストレスや、製品化後の温度変化による熱膨張起因のストレスの小さい、高信頼性のＸ線検出器11が得られる。
【００７４】
また、軟質接着層28を全面積層したｓｐｌである実施例１と、軟質接着層28を、シンチレータ層13を囲う周囲枠状に抜き加工して実質的にアレイ基板12との密着部だけ防湿層29と積層したｓｐｌである実施例２との比較では、実施例２の方が、温度変化に対する反り量の変化が小さい。これは、柔らかいとはいえ樹脂フォームの芯材35自体も熱膨張差によりアレイ基板12に対して応力を与えることから、最小限の軟質接着層28によりこの影響が小さいためと考えられる。また、実施例２は、実施例１と比較して、Ｘ線検出器11の最大厚みを抑えることができ、Ｘ線検出器11の設計面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放射線検出器の断面図である。
【図２】同上放射線検出器の説明断面図である。
【図３】同上放射線検出器の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す放射線検出器の説明断面図である。
【図５】本実施例１および本実施例２に用いる軟質接着層の種類と材質、厚みおよび透湿率を示す表である。
【図６】同上実施例１および実施例２に用いる防湿層の種類と厚みおよび水蒸気透過率を示す表である。
【図７】同上比較例１を示す説明断面図である。
【図８】同上比較例２を示す説明断面図である。
【図９】同上実施例１および実施例２と比較例１とのそれぞれの相対輝度の時間変化を示す表である。
【図１０】同上実施例１および実施例２と比較例１とのそれぞれの解像度の時間変化を示す表である。
【図１１】同上実施例１および実施例２と比較例１とのそれぞれの解像度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】従来例の放射線検出器のシンチレータ層の下層部を示す顕微鏡写真であり、(a)は高温高湿試験前の状態、(b)は高温高湿試験後の状態を示す。
【符号の説明】
【００７６】
11    放射線検出器としてのＸ線検出器
12    基板としてのアレイ基板
13    シンチレータ層
15    防湿構造
21    光電変換素子としてのフォトダイオード
28    軟質接着層
29    防湿層
35    芯材
36    樹脂粘着層
【図１】
2010101640.tif 000003
【図２】
2010101640.tif 000004
【図３】
2010101640.tif 000005
【図４】
2010101640.tif 000006
【図５】
2010101640.tif 000007
【図６】
2010101640.tif 000008
【図７】
2010101640.tif 000009
【図８】
2010101640.tif 000010
【図９】
2010101640.tif 000011
【図１０】
2010101640.tif 000012
【図１１】
2010101640.tif 000013
【図１２】
2010101640.tif 000014