(57)【要約】【課題】照射線量の上限を上げて、計測時間を短縮できる放射線検出器を提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ線ストリップ検出器１において、Ｘストリップ５およびＸストリップ７は、変換層３の有感領域全体Ａをマトリクス状に分割するように、分断されている。そのため、入射位置特定回路３７は、分断されたＸストリップ５およびＹストリップ７により読み出された電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域Ａ１〜Ａ４ごとに、Ｘ線の入射位置を特定する。すなわち、読み出し時間内に２以上のＸ線が入射しても、異なる分割有感領域Ａ１〜Ａ４に入射すれば、Ｘ線の入射位置を特定できる。そのため、読み出し時間内に検出できるＸ線数を増やすことができるので、照射線量の上限を上げることができ、十分なＸ線数をカウントするまでの計測時間を短縮することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線を電荷に変換する変換層と、
前記変換層の放射線入射面内に複数で並列に設けられた、第１方向に長手の第１ストリップ電極と、
前記変換層の放射線入射反対面内に複数で並列に設けられた、前記第１方向と交わる第２方向に長手の第２ストリップ電極と、を備え、
前記第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極は、前記変換層の有感領域全体をマトリクス状に分割するように、分断されており、
分断された前記第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極により読み出された前記電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域ごとに、放射線の入射位置を特定する入射位置特定部をさらに備えていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記電荷を読み出すための配線が形成された読み出し基板と、
前記変換層の前記放射線入射面を覆うように設けられ、前記第１ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第１ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる入射側インターポーザとを備えていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線検出器において、
前記入射側インターポーザは、配線が形成される基板がシリコンで構成されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の放射線検出器において、
前記変換層は、前記分割有感領域に合わせて複数個で構成され、
前記入射側インターポーザは、複数個の前記変換層に各々設けられた前記第１ストリップ電極と接続することを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記読み出し基板の配線は、前記入射側インターポーザが前記第１ストリップ電極と接続する面と同じ面で接続することを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記電荷を読み出すための配線が形成された読み出し基板と、
前記変換層の前記放射線入射反対面を覆うように設けられ、前記第２ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第２ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる反対側インターポーザとを備えていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線検出器において、
前記変換層は、前記分割有感領域に合わせて複数個で構成され、
前記反対側インターポーザは、複数個の前記変換層に各々設けられた前記第２ストリップ電極と接続することを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項６または７に記載の放射線検出器において、
前記変換層の前記放射線入射面を覆うように設けられ、前記第１ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第１ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる入射側インターポーザを備え、
前記入射側インターポーザは、ワイヤーボンディングにより、前記反対側インターポーザと接続する前記読み出し基板と接続していることを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線に感応して電荷を生成する変換層を備えた放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線検出器の一例として、Ｘ線検出器がある（例えば、特許文献１参照）。Ｘ線検出器は、Ｘ線管と共に、Ｘ線透視装置などに設けられている。
【０００３】
Ｘ線検出器は、Ｘ線検出方式として、間接変換型と直接変換型の２つの方式がある。間接変換型は、入射したＸ線をシンチレータで別の光に変換し、その光をフォトダイオード又はＣＣＤで電荷に変換することにより、Ｘ線を検出するという方式である。一方、直接変換型は、入射したＸ線を半導体層で電荷に変換することにより、Ｘ線を検出するという方法である。
【０００４】
間接変換型では、シンチレータのＸ線の反応位置と、フォトダイオードが捕らえた位置とで位置ずれが生じる。これに対し、直接変換式では、半導体層において、Ｘ線の反応位置から直接電荷（電子またはホール）が収集用の電極に向かってドリフトするので、間接変換型よりも優れた位置分解能を得ることができる。
【０００５】
このようなＸ線検出器は、一般的に、ピクセル検出器が用いられる。ピクセル検出器は、ピクセルに対応する数における、Ｘ線を検出するＸ線検出素子を多数平面状に配置したものである。また、ピクセル検出器の読み出し方式は、Ｘ線から変換された電荷を蓄積容量に一定期間で貯めた後、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子で、貯めた電荷を読み出すという積分型である。この積分型に対し、近年、フォトンカウンティング型の検出器が普及しつつあり、一部の医用機器においても使用され始めている。
【０００６】
フォトンカウンティング型の検出器として、図１２のような、ストリップ検出器１０１がある。ストリップ検出器１０１は、入射したＸ線に感応し電荷を生成するｎ型の半導体層１０３と、半導体層１０３を挟み込むように設けられたＸ方向およびＹ方向に長手のストリップ電極１０５，１０７とを備えている。ストリップ電極１０５，１０７は、細長い板状の電極である。複数のストリップ電極１０５，１０７は、並列に配置される。
【０００７】
なお、図１２のストリップ検出器１０１において、Ｘ方向に長手のストリップ電極１０５と半導体層１０３との間には、Ｘ方向に長手のｐ＋層１７１が設けられている。また、Ｙ方向に長手のストリップ電極１０７と半導体層１０３との間には、Ｙ方向に長手のｎ＋層１７３が設けられており、隣接する２つのｎ＋層１７３の間には、ｐ＋層１７５が設けられている。半導体層１０３のストリップ電極１０５，１０７が形成されないところでは、絶縁層（例えばＳｉＯ２：二酸化ケイ素）１７７が形成されている。
【０００８】
このようなストリップ検出器１０１によれば、例えば、ピクセル検出器が３×３ピクセルで構成される場合、９（＝３×３）個の読み出しチャンネルを必要とするが、ストリップ電極の個数の合計である６（＝３＋３）個の読み出しチャンネルとすることができる利点がある。すなわち、読み出しチャンネルの個数を大幅に抑えることができる。
【０００９】
ストリップ検出器は、例えば、産業機器における非破壊検査装置でのマイクロフォーカスＸ線管を用いた微小観察に用いられる。すなわち、マイクロフォーカスＸ線管を用い、また、２次元センサーの有感領域が狭いときは、あまりＸ線が来ない。そのため、ストリップ検出器が用いられる。
【００１０】
なお、特許文献２，３には、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：through silicon via）技術を用いて、シリコンウェーハにフォトダイオード・アレイを形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−０１９５４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４０９６２号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４０９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｘ線をフォトンとして説明する。従来のストリップ検出器１０１は、半導体層１０３に１フォトンが入射すると、光電効果により電子およびホールが生じる。半導体層１０３には、バイアス電圧により電場が加わっているので、電子とホールは各々、反対方向にドリフトし、Ｘ方向に長手のストリップ電極１０５、およびＹ方向に長手のストリップ電極１０７で読み出される。そして電子またはホールを読み出したストリップ電極１０５およびストリップ電極１０７の組合せにより、フォトンの入射位置が特定される。すなわち、図１３のように、矢印ＬＸのストリップ電極１０５および矢印ＬＹのストリップ電極１０７により、各々、電荷およびホールを読み出した場合、フォトンの入射位置が符号Ｒであることが判る。
【００１３】
しかしながら、有感領域全体Ａで検出する際に、読み出し時間（読み出し周期）内に２以上のフォトンが入射すると、実際に入射していない位置も入射位置の候補に挙がってしまう。すなわち、図１３において、読み出し時間内に２つの位置Ｒ，Ｓにフォトンが入射すると、位置Ｒ，Ｓの他に、実際に入射していない位置Ｔ，Ｕも入射位置の候補に挙がってしまう。そのため、フォトンの入射位置を特定できない問題が生じる。この場合、フォトン入射のイベントが使用できなくなる。
【００１４】
２以上のフォトンが入射し、フォトン入射のイベントが使用できなくことを抑えるためには、照射線量の上限を下げなければならない。また、２以上のフォトンが入射してしまうことは、有感領域の面積が大きいほど起こりやすい。
【００１５】
また、半導体層１０３が実装されるプリント基板の配線の最小ピッチは、１００μｍ程度である。そのため、半導体層１０３の両側に形成されるストリップ電極１０５，１０７のピッチが細かくなると、ストリップ電極１０５，１０７とプリント基板との間を直接バンプ接続できない問題が生じる。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、照射線量の上限を上げて、計測時間を短縮できる放射線検出器を提供することを目的とする。また、変換層に設けられたストリップ電極のピッチが細かい場合であっても、ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続できる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】
【００１７】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、入射した放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層の放射線入射面内に複数で並列に設けられた、第１方向に長手の第１ストリップ電極と、前記変換層の放射線入射反対面内に複数で並列に設けられた、前記第１方向と交わる第２方向に長手の第２ストリップ電極と、を備え、前記第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極は、前記変換層の有感領域全体をマトリクス状に分割するように、分断されており、分断された前記第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極により読み出された前記電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域ごとに、放射線の入射位置を特定する入射位置特定部をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明に係る放射線検出器によれば、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極は、変換層の有感領域全体をマトリクス状に分割するように、分断されている。そのため、入射位置特定部は、分断された第１ストリップ電極および第２ストリップ電極により読み出された電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域ごとに、放射線の入射位置を特定する。すなわち、読み出し時間内に２以上の放射線が入射しても、異なる分割有感領域に入射すれば、放射線の入射位置を特定できる。そのため、読み出し時間内に検出できる放射線数を増やすことができるので、照射線量の上限を上げることができ、十分な放射線数をカウントするまでの計測時間を短縮することができる。
【００１９】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記電荷を読み出すための配線が形成された読み出し基板と、前記変換層の前記放射線入射面を覆うように設けられ、前記第１ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第１ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる入射側インターポーザとを備えていることが好ましい。入射側インターポーザは、第１ストリップ電極のピッチを読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、第１ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続させる。これにより、変換層に設けられた第１ストリップ電極のピッチが細かい場合であっても、第１ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続できる。
【００２０】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記入射側インターポーザは、配線が形成される基板がシリコンで構成されていることが好ましい。これにより、入射側インターポーザが変換層を覆っている場合であっても、放射線の透過効率を高くすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記変換層は、前記分割有感領域に合わせて複数個で構成され、前記入射側インターポーザは、複数個の前記変換層に各々設けられた前記第１ストリップ電極と接続することが好ましい。すなわち、変換層の有感領域をマトリクス状に分割するように、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極が分断される構成を、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極が分断されていない変換層を複数個配置することにより実現することができる。また、複数個の変換層を入射側インターポーザで読み出すので、構成を簡単にすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記読み出し基板の配線は、前記入射側インターポーザが前記第１ストリップ電極と接続する面と同じ面で接続することが好ましい。これにより、入射側インターポーザの両面に形成された配線とシリコン貫通電極（ＴＳＶ）とを有する構成を、片面のみに形成された配線を有する構成とすることができる。そのため、入射側インターポーザの構成を簡単にすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記電荷を読み出すための配線が形成された読み出し基板と、前記変換層の前記放射線入射反対面を覆うように設けられ、前記第２ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第２ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる反対側インターポーザとを備えていることが好ましい。反対側インターポーザは、第２ストリップ電極のピッチを読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、第２ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続させる。これにより、変換層に設けられた第２ストリップ電極のピッチが細かい場合であっても、第２ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続できる。
【００２４】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記変換層は、前記分割有感領域に合わせて複数個で構成され、前記反対側インターポーザは、複数個の前記変換層に各々設けられた前記第２ストリップ電極と接続することが好ましい。すなわち、変換層の有感領域をマトリクス状に分割するように、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極が分断される構成を、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極が分断されていない変換層を複数個配置することにより実現することができる。また、複数個の変換層を反対側インターポーザで読み出すので構成を簡単にすることができる。
【００２５】
また、本発明に係る放射線検出器において、前記変換層の前記放射線入射面を覆うように設けられ、前記第１ストリップ電極のピッチを前記読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、前記第１ストリップ電極と前記読み出し基板の配線とを接続させる入射側インターポーザを備え、前記入射側インターポーザは、ワイヤーボンディングにより、前記反対側インターポーザと接続する前記読み出し基板と接続していることが好ましい。これにより、放射線入射側に読み出し基板を設けなくてもよく、構成を簡単にすることができる。また、入射側インターポーザが設けられているので、第１ストリップ電極のピッチが細かくても、ワイヤーボンディング可能なピッチに拡大させることができる。
【００２６】
なお、本明細書は、次のような放射線検出器に係る発明も開示している。
すなわち、本発明に係る放射線検出器において、前記第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極は、前記変換層の有感領域全体を３行以上でかつ３列以上に分割するように、分断されることが好ましい。これにより、さらに、読み出し時間内に検出できる放射線数を増やすことができる。また、一般的に、第１ストリップ電極および前記第２ストリップ電極から読み出す電荷は、有感領域全体の端に設けられた配線でしか読み出せなかった。しかしながら、入射側インターポーザおよび反対側インターポーザは、変換層の放射線入射面または放射線入射反対面を覆うように設けられているので、有感領域全体の真ん中の分割有感領域からも電荷を読み出すことが容易にできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る放射線検出器によれば、第１ストリップ電極および第２ストリップ電極は、変換層の有感領域全体をマトリクス状に分割するように、分断されている。そのため、入射位置特定部は、分断された第１ストリップ電極および第２ストリップ電極により読み出された電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域ごとに、放射線の入射位置を特定する。すなわち、読み出し時間内に２以上の放射線が入射しても、異なる分割有感領域に入射すれば、放射線の入射位置を特定できる。そのため、読み出し時間内に検出できる放射線数を増やすことができるので、照射線量の上限を上げることができ、十分な放射線数をカウントするまでの計測時間を短縮することができる。
【００２８】
また、本発明に係る放射線検出器によれば、入射側インターポーザは、第１ストリップ電極のピッチを読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、第１ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続させる。また、反対側インターポーザは、第２ストリップ電極のピッチを読み出し基板の配線のピッチとなるように拡大して、第２ストリップ電極と読み出し基板の配線とを接続させる。これにより、変換層に設けられた第１ストリップ電極または第２ストリップ電極のピッチが細かい場合であっても、第１ストリップ電極または第２ストリップ電極と、読み出し基板の配線とを接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【図２】変換層と、Ｘ方向およびＹ方向のストリップ電極を示す斜視図である。
【図３】変換層と、Ｘ方向およびＹ方向のストリップ電極を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、下部インターポーザの平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ部分の縦断面図である。
【図５】実施例１に係るＸ線ストリップ検出器を示すブロック図である。
【図６】実施例２に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【図７】実施例３に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【図８】実施例４に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【図９】実施例４に係る変換層を説明するための図である。
【図１０】実施例５に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【図１１】実施例５に係るＸ方向およびＹ方向のストリップ電極を説明するための図である。
【図１２】従来に係る、変換層と、Ｘ方向およびＹ方向のストリップ電極を示す斜視図である。
【図１３】従来に係る、変換層と、Ｘ方向およびＹ方向のストリップ電極を示す平面図である。
【実施例１】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。放射線検出器の一例として、Ｘ線ストリップ検出器について説明する。図１は、実施例１に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図であり、図２は、変換層と、Ｘ方向およびＹ方向のストリップ電極を示す斜視図である。なお、図１中の符号ＸＲは、Ｘ線照射を示している。
【００３１】
＜変換層とストリップ電極＞
図１または図２を参照する。Ｘ線ストリップ検出器１は、入射したＸ線を直接電荷に変換する変換層３を備えている。変換層３は、Ｓｉ（シリコン）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ：テルル化亜鉛カドミウム）およびＰｂＩ２（ヨウ化鉛）等のいずれかの半導体層で構成されている。
【００３２】
変換層３のＸ線入射面３ａ内には、Ｘ方向に長手のＸ方向ストリップ電極（以下適宜、「Ｘストリップ」と称する）５が設けられている。複数のＸストリップ５は、並列に配置されている。一方、変換層３のＸ線入射反対面３ｂには、Ｘ方向と直交する（交わる）Ｙ方向に長手のＹ方向ストリップ電極（以下、「Ｙストリップ」）７が設けられている。複数のＹストリップ７は、並列に配置されている。Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）等の導電性材料で構成される。なお、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、細長い板状の電極である。
【００３３】
また、Ｘストリップ５には、バイアス電圧Ｖｈが印加されている。すなわち、Ｘストリップ５とＹストリップ７との間には、電圧が加えられ、変換層３内に電場が形成される。これにより、変換層３で変換された電子およびホールを反対方向にドリフトさせて、Ｘストリップ５およびＹストリップ７の各々で電子またはホールを読み出せるようになっている。
【００３４】
なお、Ｘ線入射面３ａは、本発明の放射線入射面に相当し、Ｘ線入射反対面３ｂは、本発明の放射線入射反対面に相当する。また、Ｘストリップ５は、本発明の第１ストリップ電極に相当し、Ｙストリップ７は、本発明の第２ストリップ電極に相当する。また、Ｘ方向が本発明の第１方向に相当し、Ｙ方向が本発明の第２方向に相当する。
【００３５】
＜変換層の有感領域全体の分割＞
次に、本発明の第１の特徴部分である、変換層３の有感領域全体Ａの分割に伴う構成について説明する。図３は、変換層３とＸストリップ５とＹストリップ７を示す平面図である。上述のように、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、変換層３の両面３ａ，３ｂ（図２参照）に直交して設けられている。また、変換層３の有感領域全体（読み出し領域）Ａは、太字の二点鎖線で示される。図３において、有感領域全体Ａは、変換層３の一部の領域であるが、変換層３の全部の領域であってもよい。
【００３６】
本発明では、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、変換層３の有感領域全体Ａをマトリクス状に分割するように、分断されている。すなわち、図３において、Ｘストリップ５は、境界線ＢＸで分断されている。一方、Ｙストリップ７は、境界線ＢＹで分断されている。これにより、図３では、２行×２列に分割された４つの分割有感領域Ａ１〜Ａ４の各々でＸ線の入射位置を特定することができる。
【００３７】
＜プリント基板とインターポーザ＞
次に、変換層３で変換された電荷（電子およびホール）を読み出すための構成について説明する。図１に戻る。Ｘストリップ５およびＹストリップ７で読み出した電荷は、上部プリント基板９および下部プリント基板１１に送られる。なお、上部プリント基板９および下部プリント基板１１を区別しない場合は、プリント基板９，１１として説明する。なお、プリント基板９，１１は、本発明の読み出し基板に相当する。
【００３８】
プリント基板９，１１は、一般的に、バンプ接続できる配線ピッチが約１００μｍ程度である。そのため、Ｘストリップ５およびＹストリップ７のピッチが例えば１０ｕｍなど、プリント基板９，１１の配線ピッチよりも細かく（狭く）なると、Ｘストリップ５と上部プリント基板９との間、およびＹストリップ７と下部プリント基板１１との間を直接バンプ接続できない。
【００３９】
そこで、本発明の第２の特徴部分である、上部インターポーザ１３および下部インターポーザ１５を介して、配線ピッチを拡大させている。これにより、Ｘストリップ５と上部プリント基板９との間、およびＹストリップ７と下部プリント基板１１との間を接続させることができる。なお、上部インターポーザ１３および下部インターポーザ１５を区別しない場合は、インターポーザ１３，１５として説明する。なお、上部インターポーザ１３は、入射側インターポーザに相当し、下部インターポーザ１５は、反対側インターポーザに相当する。
【００４０】
インターポーザ１３，１５の構成を、下部インターポーザ１５を一例に説明する。図４（ａ）は、下部インターポーザ１５の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ部分の縦断面図である。
【００４１】
図４（ｂ）のように、下部インターポーザ１５は、Ｓｉ（シリコン）等の基板１７を備えている。基板１７のＹストリップ７側の面１７ａには、配線（または電極）１９ａが形成され、基板１７の下部プリント基板１１側の面１７ｂには、配線（または電極）１９ｂが形成されている。この基板１７を挟み込む２つの配線１９ａ，１９ｂは、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）２１により接続されている。シリコン貫通電極２１は、基板１７に設けられた貫通穴に、Ａｌ等の導電性材料を充填させて形成したものである。Ｙストリップ７と配線１９ａは、半田などのバンプ２３により接続される。同様に、配線１９ｂと下部プリント基板１１の配線１１ａは、半田などのバンプ２５により接続される。
【００４２】
下部インターポーザ１５は、図４（ａ）のように、Ｙストリップ７のピッチＰ１を下部プリント基板１１の配線１１ａのピッチＰ２となるように拡大して、Ｙストリップ７と下部プリント基板１１の配線１１ａとを接続させている。同様に、上部インターポーザ１３は、Ｘストリップ５のピッチＰ１を上部プリント基板９の配線９ａのピッチＰ２となるように拡大して、Ｘストリップ５と上部プリント基板９の配線９ａとを接続させている。なお、Ｘストリップ５のピッチＰ１と、Ｙストリップ７のピッチＰ１は、同じ長さであってもよいし異なる長さであってもよい。また、上部プリント基板９の配線９ａのピッチＰ２と、下部プリント基板１１の配線１１ａのピッチＰ２は、同じ長さであってもよいし異なる長さであってもよい。
【００４３】
＜入射位置特定回路等＞
次に、Ｘストリップ５およびＹストリップ７によって読み出された、変換層３で変換された電荷を処理する構成について説明する。図５は、実施例１に係るＸ線ストリップ検出器１を示すブロック図である。図５において、プリント基板９，１１およびインターポーザ１３，１５を省略して説明する。
【００４４】
Ｘストリップ５およびＹストリップ７の各々の出力側には、アレイアンプ回路３１、マルチプレクサ３３およびＡ／Ｄ変換器３５が順番に接続されている。アレイアンプ回路３１は、電荷を電圧信号に変換する。マルチプレクサ３３は、複数の電圧信号から１つの電圧信号を選択して出力する。Ａ／Ｄ変換器３５は、電圧信号をアナログからディジタルに変換する。
【００４５】
また、Ａ／Ｄ変換器３５の出力側には、さらに、入射位置特定回路３７およびデータ収集部３９が設けられている。入射位置特定回路３７は、分断されたＸストリップ５およびＹストリップ７により読み出された電荷に基づき、マトリクス状に分割された４つの分割有感領域Ａ１〜Ａ４ごとに、Ｘ線の入射位置を特定する。データ収集部３９は、４つの分割有感領域Ａ１〜Ａ４ごとに特定したＸ線の入射位置と、そのＸ線入射の個数のデータを収集する。
【００４６】
アレイアンプ回路３１、マルチプレクサ３３、Ａ／Ｄ変換器３５、入射位置特定回路３７およびデータ収集部３９等は、検出器制御部４１により統轄的に制御される。検出器制御部４１は、予め設定された読み出し時間（０＜ｔ≦約１μｓ程度）で電荷を繰り返し読み出すように制御する。データ収集部３９は、収集した、Ｘ線の入射位置およびＸ線入射の個数のデータに基づき、Ｘ線画像を出力する。これにより、Ｘ線ストリップ検出器１は、Ｘ線画像を出力する。
【００４７】
＜Ｘ線ストリップ検出器の動作＞
次に、Ｘ線ストリップ検出器１の動作を説明する。図１を参照する。Ｘ線ストリップ検出器１のＸストリップ５には、予め設定されたバイアス電圧Ｖｈが印加されている。Ｘ線管（図示せず）から被検体（図示せず）にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線ストリップ検出器１で検出する。
【００４８】
Ｘ線ストリップ検出器１の変換層３にＸ線が入射すると、変換層３内で光電効果を起こし、電子−ホール対が生成される。Ｘストリップ５には、バイアス電圧Ｖｈにより変換層３に電場が形成されているので、電子とホールは反対方向にドリフトして、例えば、Ｘストリップ５には、電子が読み出され、Ｙストリップ７には、ホールが読み出される。
【００４９】
Ｘストリップ５で読み出された電子は、上部インターポーザ１３を通って上部プリント基板９に送られる。一方、Ｙストリップ７で読み出されたホールは、下部インターポーザ１３を通って下部プリント基板１５に送られる。
【００５０】
また、分断されたＸストリップ５またはＹストリップ７で読み出された電子またはホールは、図５のように、出力側に設けられたアレイアンプ回路３１により電子またはホールを電圧信号に変換する。すなわち、分断されたＸストリップ５およびＹストリップ７ごとに、電圧信号が生成される。複数の電圧信号は、マルチプレクサ３３により１つの電圧信号が選ばれて出力される。Ａ／Ｄ変換器３５は、電圧信号をアナログからディジタルに変換する。ディジタル変換された電気信号は、入射位置特定回路３７に送られる。
【００５１】
入射位置特定回路３７は、複数のＸストリップ５に対応する電圧信号の強度から、Ｘストリップ５におけるＸ線入射位置を特定する。同様に、入射位置特定回路３７は、複数のＹストリップ７に対応する電圧信号の強度から、Ｙストリップ５におけるＸ線入射位置を特定する。なお、Ｘ線入射により変換された電荷は、複数のＸストリップ５およびＹストリップ７にまたがっているので、入射位置特定回路３７は、例えば、電圧信号の最大値をＸ線入射位置として特定する。
【００５２】
例えば、図３のように、矢印ＬＸのＸストリップ５でＸ線入射位置であると特定し、矢印ＬＹのＹストリップ７でＸ線入射位置であると特定する。これにより、１本のＸ線が、矢印ＬＸ，ＬＹのＸストリップ５とＹストリップ７とが交わる交点ＲでＸ線入射したと特定する。また、読み出し時間（０＜ｔ≦約１μｓ程度）内に、例えば図３中の位置Ｒ，ＳにＸ線が入射しても、異なる分割有感領域Ａ１，Ａ４に入射すれば、入射位置特定部３７は、Ｘストリップ５とＹストリップ７とが分断して構成された分割有感領域Ａ１〜Ａ４ごとに入射位置を特定する。そのため、Ｘストリップ５とＹストリップ７とが分断されていない従来装置のように、位置Ｒ，Ｓの他に、実際にＸ線が入射していない位置Ｔ，Ｕ（図１３参照）が入射位置の候補に挙がることがない。
【００５３】
そのため、入射位置を特定できなくて、使用できないＸ線入射のイベントを減らすことができる。すなわち、読み出し時間内に検出できるＸ線数を増やすことができるので、照射線量の上限を上げることができ、十分なＸ線数をカウントするまでの計測時間を短縮することができる。
【００５４】
また、Ｘ線入射位置と、その位置におけるＸ線入射数のデータは、データ収集部３９で収集される。データ収集部３９、すなわちＸ線ストリップ検出器１は、Ｘ線入射位置と、その位置におけるＸ線入射数のデータに基づきＸ線画像を出力する。出力されたＸ線画像は、必要な画像処理が行われる。そして、Ｘ線画像は、液晶モニタなどの表示部（図示しない）に表示され、記憶部（図示しない）に記憶される。
【００５５】
本実施例によれば、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、変換層３の有感領域全体Ａをマトリクス状に分割するように、分断されている。そのため、入射位置特定回路３７は、分断されたＸストリップ５およびＹストリップ７により読み出された電荷に基づき、マトリクス状に分割された分割有感領域Ａ１〜Ａ４ごとに、Ｘ線の入射位置を特定する。すなわち、読み出し時間内に２以上のＸ線が入射しても、異なる分割有感領域Ａ１〜Ａ４に入射すれば、Ｘ線の入射位置を特定できる。そのため、読み出し時間内に検出できるＸ線数を増やすことができるので、照射線量の上限を上げることができ、十分なＸ線数をカウントするまでの計測時間を短縮することができる。
【００５６】
また、上部インターポーザ１３は、Ｘストリップ５のピッチＰ１を上部プリント基板９の配線のピッチＰ２となるように拡大して、Ｘストリップ５と上部プリント基板９の配線とを接続させる。これにより、変換層３に設けられたＸストリップ５のピッチＰ１が細かい場合であっても、Ｘストリップ５と上部プリント基板９の配線とを接続できる。
【００５７】
また、下部インターポーザ１５は、Ｙストリップ７のピッチＰ１を下部プリント基板１１の配線のピッチＰ２となるように拡大して、Ｙストリップ７と下部プリント基板１１の配線とを接続させる。これにより、変換層３に設けられたＹストリップ７のピッチＰ１が細かい場合であっても、Ｙストリップ７と下部プリント基板１１の配線とを接続できる。
【００５８】
また、上部インターポーザ１３は、シリコンで構成されている。これにより、上部インターポーザ１３が変換層３を覆っている場合であっても、Ｘ線の透過効率を高くすることができる。そのため、十数keV程度以上のX線に対しては感度の低下を抑えることができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と重複する説明は省略する。図６は、実施例２に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【００６０】
実施例１では、図１のように、上部プリント基板９の配線９ａは、上部インターポーザ１３がＸストリップ５と接続する面１７ａと反対側の面１７ｂで、接続していた。しかしながら、実施例２では、図６のように、上部プリント基板９の配線９ａは、上部インターポーザ１３がＸストリップ５と接続する面１７ａと同じの面１７ａで、接続される。
【００６１】
実施例２によれば、上部プリント基板９の配線９ａは、上部インターポーザ１３がＸストリップ５と接続する面１７ａと同じ面１７ａで接続する。これにより、上部インターポーザ１３の両面に形成された配線１９ａ，１９ｂとシリコン貫通電極（ＴＳＶ）２１（図４（ｂ）参照）とを有する構成を、片面のみに形成された配線１９ａを有する構成とすることができる。そのため、上部インターポーザ１３の構成を簡単にすることができる。
【実施例３】
【００６２】
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、実施例１と重複する説明は省略する。図７は、実施例３に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【００６３】
実施例１では、図１のように、上部インターポーザ１３の配線１９ｂは、バンプ接続により、上部プリント基板９の配線９ａと接続している。しかしながら、実施例３では、図７のように、上部インターポーザ１３の配線１９ｂは、ワイヤーボンディングにより、下部インターポーザ１５と接続する下部プリント基板１１の配線１１ａと接続してもよい。
【００６４】
実施例３によれば、上部インターポーザ１３は、ワイヤーボンディングにより、下部インターポーザ１５と接続する下部プリント基板１１と接続している。これにより、Ｘ線入射側に上部プリント基板９を設けなくてもよく、構成を簡単にすることができる。また、上部インターポーザ１３が設けられているので、Ｘストリップ５のピッチが細かくても、ワイヤーボンディング可能なピッチに拡大させることができる。
【実施例４】
【００６５】
次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。なお、実施例１から３のいずれかと重複する説明は省略する。図８は、実施例４に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図であり、図９は、実施例４に係る変換層を説明するための図である。
【００６６】
実施例１では、図１のように、変換層３は、単数で構成されていた。しかしながら、実施例４では、図８のように、変換層５１は、複数で構成されていてもよい。すなわち、図９のように、４つの変換層５１で構成される。
【００６７】
本実施例においても、図３のように、Ｘストリップ５は、境界線ＢＸで分断されて、一方、Ｙストリップ７は、境界線ＢＹで分断されている。これに加え、図３の変換層３を２本の境界線ＢＸ，ＢＹで分断して、図９の４つの変換層５１を実現している。なお、図９の分割有感領域Ａ３のように、分断されていないＸストリップ５およびＹストリップ７が形成された変換層５１を２行×２列で配置してもよい。
【００６８】
さらに、複数個の変換層５１に各々設けられたＸストリップ５は、１つの上部インターポーザ１３と接続する。また、複数個の変換層５１に各々設けられたＹストリップ７は、１つの下部インターポーザ１５と接続する。すなわち、複数の変換層５１で変換された電荷を、１つの上部インターポーザ１３および１つの下部インターポーザ１５で読み出している。そのため、Ｘストリップ５およびＹストリップのピッチを拡大すると共に、構成を簡単にすることができる。
【００６９】
なお、図８では、上部インターポーザ１３および下部インターポーザ１５は各々、１つで構成されているが、複数で読み出してもよい。
【００７０】
実施例４によれば、変換層３は、分割有感領域Ａ１〜Ａ４に合わせて複数個で構成され、上部インターポーザ１３は、複数個の変換層３に各々設けられたＸストリップ５と接続する。すなわち、変換層３の有感領域全体Ａをマトリクス状に分割するように、Ｘストリップ５およびＹストリップ７が分断される構成を、Ｘストリップ５およびＹストリップ７が分断されていない変換層３を複数個配置することにより実現することができる。また、複数個の変換層を入射側インターポーザで読み出すので、構成を簡単にすることができる。
【００７１】
また、変換層３は、分割有感領域Ａ１〜Ａ４に合わせて複数個で構成され、下部インターポーザ１５は、複数個の変換層３に各々設けられたＹストリップ７と接続する。すなわち、変換層３の有感領域全体Ａをマトリクス状に分割するように、Ｘストリップ５およびＹストリップ７が分断される構成を、Ｘストリップ５およびＹストリップ７が分断されていない変換層３を複数個配置することにより実現することができる。また、複数個の変換層３を下部インターポーザ１５で読み出すので構成を簡単にすることができる。
【実施例５】
【００７２】
次に、図面を参照して本発明の実施例５を説明する。なお、実施例１から４のいずれかと重複する説明は省略する。図１０は、実施例５に係るＸ方向およびＹ方向のストリップ電極を説明するための図であり、図１１は、実施例５に係るＸ線ストリップ検出器を示す縦断面図である。
【００７３】
実施例１では、図３のように、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、変換層３の有感領域全体Ａを２行×２列で分割するように、分断されていた。しかしながら、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、図１０のように、変換層３の有感領域全体Ａを３行×３列で分割するように、分断されてもよい。なお、３行でかつ３列（３行×３列）に限らず、３行以上でかつ３列以上で有感領域全体Ａを分割してもよい。
【００７４】
上部インターポーザ１３は、図１１のように、変換層３のＸ線入射面３ａを覆うように設けられている。上部インターポーザ１３は、Ｘ線の透過効率の高いＳｉを基板１７（図４ｂ参照）に使用している。また、下部インターポーザ１５は、変換層３のＸ線入射反対面３ｂを覆うように設けられている。上部インターポーザ１３により、図１０中の有感領域全体Ａの真ん中の分割有感領域Ａ１２や、分割有感領域Ａ２２，Ａ３２のＸストリップ５から電荷を読み出すことができる。また、下部インターポーザ１５により、図１０中の有感領域全体Ａの真ん中の分割有感領域Ａ２２や、分割有感領域Ａ２１，Ａ２３のＹストリップ７から電荷を読み出すことができる。
【００７５】
実施例５によれば、Ｘストリップ５およびＹストリップ７は、変換層３の有感領域全体Ａを３行以上でかつ３列以上に分割するように、分断される。これにより、さらに、読み出し時間内に検出できるＸ線数を増やすことができる。また、一般的に、Ｘストリップ５およびＹストリップ７から読み出す電荷は、有感領域全体Ａの端に設けられた配線でしか読み出せなかった。しかしながら、上部インターポーザ１３および下部インターポーザ１５は、変換層３のＸ線入射面３ａまたはＸ線入射反対面３ｂを覆うように設けられているので、有感領域全体Ａの真ん中の分割有感領域２２等からも電荷を読み出すことが容易にできる。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７７】
（１）上述した実施例１〜４では、有感領域Ａは、２行×２列に４つの有感領域Ａ１〜Ａ４に分割されていた。例えば、有感領域Ａは、２行×１列や、１行×２列、２行×３列、３行×２列であってもよい。ＸストリップとＹストリップとが直交する実施例に代えて、他の角度（例えば８８度等のほぼ直交）で交わってもよい。
【００７８】
（２）上述した各実施例および変形例（１）において、プリント基板９，１１は、アレイアンプ回路３１、マルチプレクサ３３、Ａ／Ｄ変換器３５、入射位置特定回路３７、データ収集部３９および検出器制御部４１の少なくともいずれかを備えていてもよい。例えば、上部プリント基板９は、アレイアンプ回路３１、マルチプレクサ３３およびＡ／Ｄ変換器３５を備えている。一方、下部プリント基板１１は、アレイアンプ回路３１、マルチプレクサ３３、Ａ／Ｄ変換器３５、入射位置特定回路３７、データ収集部３９および検出器制御部４１を備えている。また、プリント基板９，１１の後段に、アレイアンプ回路３１等が設けられていてもよい。
【００７９】
（３）上述した各実施例および各変形例では、検出対象の放射線としてＸ線が例示されていたが、例えばガンマ線や赤外線等であってもよい。なお、本発明の放射線は、フォトンを含み、フォトンは、Ｘ線、ガンマ線および赤外線等の電磁波を含むものとする。
【００８０】
（４）上述した各実施例および各変形例では、図２の変換層３は、図１２のように、Ｘ方向に長手のｐ＋層１７１、Ｙ方向に長手のｎ＋層１７３、ｐ＋層１７５、および絶縁層（ＳｉＯ２：二酸化ケイ素）１７７の少なくともいずれかを備えるようにしてもよい。
【００８１】
（５）上述した各実施例および各変形例では、変換層３のＸ線入射面３ａにＸストリップ５が設けられ、変換層３のＸ線入射反対面３ｂにＹストリップ７が設けられていたが、逆の構成で合ってもよい。すなわち、変換層３のＸ線入射面３ａにＹストリップ７が設けられ、変換層３のＸ線入射反対面３ｂにＸストリップ５が設けられてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１      …  Ｘ線ストリップ検出器
３      …  変換層
３ａ    …  Ｘ線入射面
３ｂ    …  Ｘ線入射反対面
５      …  Ｘ方向ストリップ電極（Ｘストリップ）
７      …  Ｙ方向ストリップ電極（Ｙストリップ）
９      …  上部プリント基板
９ａ  …  配線
１１    …  下部プリント基板
１１ａ  …  配線
１３    …  上部インターポーザ
１５    …  下部インターポーザ
１７    …  基板
１７ａ  …  ストリップ電極側
１７ｂ  …  プリント基板側
３７    …  入射位置特定回路
３９    …  データ収集部
４１    …  検出器制御部
５１    …  変換層
Ａ      …  有感領域全体
Ａ１〜Ａ４，Ａ１１〜Ａ３３…  分割有感領域
Ｐ１，Ｐ２…  ピッチ
【図１】
2015125063.tif 000003
【図２】
2015125063.tif 000004
【図３】
2015125063.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015125063.tif 000007
【図６】
2015125063.tif 000008
【図７】
2015125063.tif 000009
【図８】
2015125063.tif 000010
【図９】
2015125063.tif 000011
【図１０】
2015125063.tif 000012
【図１１】
2015125063.tif 000013
【図１２】
2015125063.tif 000014
【図１３】
2015125063.tif 000015