(57)【要約】【課題】蛍光体保護層切断用に樹脂と保護層剥離防止用樹脂が必要とせず、薄い厚さの放射線検出装置を提供する。【解決手段】光を電気信号に変換する複数の光電変換素子２を有する光検出器６の上に、放射線を光に変換する蛍光体層７及び蛍光体保護層８とから成るシンチレータ１３を積層してなる放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層８との密着力の異なる領域が存在する。光検出器表面は、光検出器保護層４である。密着力の異なる領域において、その境界１１が光電変換素子２の形成された領域の外側でボンディングパッド５の内側に配置され、境界１１の内側は密着力が高く、外側は密着力が低い。【選択図】      図１
2004335870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層及び蛍光体保護層とから成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層との密着力の異なる領域が存在すること特徴とする放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置に関し、特に、放射線撮影等に用いられる放射線検出装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、Ｘ線、α線、β線、γ線等の電磁波も、放射線に含まれるものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線を光に変換する蛍光体層を有する放射線増感紙と感光層を有する放射線フィルムから成る放射線検出装置が一般的にＸ線写真撮影に使用されてきた。
【０００４】
しかし、最近、蛍光体層から成るシンチレータと光電変換素子から成る２次元光検出器とを有するデジタル放射線検出装置が開発されている。このデジタル放射線検出装置は、得られるデータがデジタルデータであるため画像処理が容易であり、ネットワーク化したコンピュータシステムに取り込むことによってデータの共有化が図れ、画像デジタルデータを光磁気ディスク等に保存すればフィルムを保存する場合に比べ保存スペースを著しく減少でき、過去の画像の検索が容易にできる利点がある。この際に患者の被爆線量を低減させるためには、高感度で高鮮鋭な特性を有するデジタル放射線検出装置が必要とされる。
【０００５】
例えば、下記特許文献１においては、光検出器の上に蒸着により形成された柱状結晶から成る蛍光体層、その上に保護膜が積層された放射線検出装置が開示されている。
【０００６】
下記公知文献によれば、蛍光体層の外周に蛍光体層の保護膜切断のための樹脂枠を形成し、上記保護膜を切断後、切断端部からの保護膜の剥離を防止するためその上をさらに被服樹脂で覆う構造をなすことで上記保護膜が樹脂枠から剥離するのを防止している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８４０５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知例では、保護膜切断用樹脂及び保護膜剥離防止用樹脂を光検出器の表面上に２層で構成され、これらの層は切断のための十分な厚みと保護膜保持のための十分な強度を得るための厚みとして光検出器上に２〜３ｍｍの高さで形成することが必要であった。そのため放射線検出装置の厚みがこの厚さだけ厚くなり放射線検出装置の薄型化の障害となる問題があった。
【０００９】
さらに、樹脂層を２回に分け形成する工程が必要であるため、工程が増え歩留まりも低下することから放射線検出装置の製造コストも高いという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線検出装置は、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層及び蛍光体保護層とから成るシンチレータを積層して成る放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層との密着力の異なる領域が存在すること特徴とする。
【００１１】
また、前記光検出器表面は、光検出器保護層であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記密着力の異なる領域での前記蛍光体保護層との密着力の差が０．１Ｎ以上であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、放射線を光に変換する蛍光体の保護層の切断を光検出器部表面の密着力の異なる領域の境界で、その密着力の差を利用して行うことができるため、蛍光体保護層切断用に樹脂と保護層剥離防止用樹脂が必要とせず、薄い厚さの放射線検出装置を得ることができる。
【００１５】
さらに、２回の樹脂層を形成する工程を省くことができるため、工程を簡略化でき安価な放射線検出装置を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における放射線検出装置の周辺部の断面図である。
【００１８】
図１は、光検出器６とその上にシンチレータ１３が積層されている図である。図２〜４は、本発明の実施形態における光検出器の表面の各例を模式的に示した平面図である。
【００１９】
図１において、１はガラス基板等の絶縁性を有する光検出器用基板、２は例えばアモルファスシリコンよりなる半導体薄膜を用いた光電変換素子であり、この光電変換素子間隙３には光電変換素子からの電荷の読み出しを制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の半導体素子及び配線が配置され、４は光検出器内部の半導体素子を保護する光検出器保護層であり、５は光検出用基板の外側に配置するＩＣに接続し光電変換された信号を取り出すため又は上記ＴＦＴの制御を行うため設けられたボンディングパッドであり、これらによって光検出器６を構成している。
【００２０】
この光電変換素子２は、それぞれ１００〜２００μｍ角の大きさで２０〜６０μｍ程度の間隙で配置している。
【００２１】
この光検出器６は公知の技術を用い作製できる。
【００２２】
また、７は放射線を光に変換する蛍光体層で、８は蛍光体の保護層であり、これらはシンチレータ１３を構成している。図示はしていないが、さらにこの上に必要に応じて反射層、反射層の保護層、電磁シールド層等を積層することができる。
【００２３】
図１〜４において、９は光検出器保護層４における密着力が小さい領域で、１０は光検出器保護層４における密着力が大きい領域で、１１はこれらの境界を示している。また１２は光電変換素子が配置されている領域である。
【００２４】
これらによって放射線検出装置を構成している。
【００２５】
Ｘ線に対する発光量と平均寿命（ＭＴＦ）が高い蛍光体層７の材料としては、沃化セシウム、臭化セシウム等があげられる。これらの蛍光体の付活剤としては、ナトリウム、タリウムがあげられる。付活剤の添加量は、材料により異なるが、０〜０．５ｍｏｌ％の範囲である。これら材料を抵抗加熱の蒸着方法により光検出器の光電変換素子領域を覆うように被着させることで蛍光体層７が得られる。蒸着により形成された蛍光体層７は必要に応じ、１５０℃〜４００℃の熱を０．５〜５時間付与することで付活剤を活性化する工程を経る。
【００２６】
蛍光体層７の厚みは、蛍光体の材料により異なるが、放射線を効率よく吸収するために概略５０〜７００μｍが設定されている。
【００２７】
蛍光体層７の保護層８の特性として、Ｘ線と可視光透過率、耐湿性、耐摩耗性、強度等が定められた規定以上必要であり、さらに重要なのが蛍光体層の凹凸を確実に覆うことができることである。これは上記蛍光体層の材料である沃化セシウムＣｓＩが吸湿性材料であり蛍光体層にピンホールが存在すると空気中の水蒸気を吸収し溶解する。その結果、放射線検出装置の特性、特にＭＴＦが劣化するという問題が生じるためである。このような特性を満足する保護層の材料としては、ポリパラキシリレン樹脂、特にポリパラクロロキシリレン（スリーボンド社製：商品名パリレンＣ）が好ましい。
【００２８】
パリレンは、金属の真空蒸着と同様に真空中で支持体の上に蒸着する化学的蒸着（ＣＶＤ）法によってコーティングすることができる。これは、原料となるジパラキシリレンモノマーを熱分解して、生成物をトルエン、ベンゼン等の有機溶媒中で急冷しダイマーと呼ばれるジパラキシリレンを得る工程と、このダイマーを熱分解して、安定したラジカルパラキシリレンガスを生成させる工程と、発生したガスを素材上に吸着、重合させて分子量約５０万のポリパラキシリレン膜を重合形成させる工程から成る。
【００２９】
パリレン蒸着と金属の真空蒸着には、２つの大きな違いがある。まず、パリレン蒸着時の圧力は、金属真空蒸着の場合の圧力０．００１トールに比べて高い０．１〜０．２トールであること、そして、パリレンの蒸着の適応係数が金属蒸着の適応係数１に比べて２桁から４桁低いことである。このため、蒸着時には、単分子膜が被着物全体を覆った後、その上にパリレンが蒸着していく。したがって、０．２μｍ厚さからの薄膜をピンホールのない状態で均一な厚さに生成することができ、液状では不可能だった鋭角部やエッジ部、ミクロンオーダの狭い隙間へのコーティングも可能である。また、コーティング時に熱処理等を必要とせず、室温に近い温度でのコーティングが可能なため、硬化に伴う機械的応力や熱歪みが発生せず、コーティングの安定性にも優れている。さらに、ほとんどの固体材料へのコーティングが可能である。パリレンを保護層として使用する際の厚さとしては耐湿性と強度を考慮すると、０．５〜３０μｍ程度であり、好ましくは、５〜１５μｍの厚さである。
【００３０】
パリレンを保護層として使用した場合、光検出器全体にコーティングが施されるため、ボンディングパッド部分を露出させることが必要である。
【００３１】
ボンディングパッドを露出させるためには、ボンディングパッドより内側で、かつ光電変換素子より外側でパリレンを切断し除去することが必要である。
【００３２】
切断の方法としては、図１〜４の光検出器保護層４で示される部分に光検出器６と蛍光体保護層８との密着力が低い領域を設けることにより、光検出器表面の密着力の低い領域の一カ所を基点として切断を開始し、密着力の高い領域１０と低い領域９の境界１１で切断を進行させることができる。
【００３３】
光検出器６上に密着力の高い領域１０と低い領域９を設ける位置としては、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側である。例えば、図２に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５の内側に境界１１があり、その内側は密着力が高い領域１０でその外側は密着力が低い領域９にすることである。
【００３４】
また、図３に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５の内側に境界１１があり、その内側とボンディングパッド５の部分は密着力が高い領域１０とし、それらの領域以外の部分は密着力が低い領域９とする。
【００３５】
さらに、図４に示すように、２次元に光電変換素子が配置された領域１２の外側でボンディングパッド５が配置されている領域の内側の領域に密着力が低い領域９をリング状に配置し、その領域以外は密着力が高い領域１０にすることである。なお、リング状の領域を密着力が高い領域とし、その領域以外は密着力が低い領域とすることもできる。
【００３６】
以上３種類の例を挙げたが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
密着力を高くする方法としては、光検出器表面を活性化する方法、その表面に密着力向上のための層を設ける方法、及びその表面に凹凸を形成する方法が挙げられる。上記表面を活性化する方法として、光検出器の密着力を高くする領域にアルゴン、酸素等のプラズマガスを照射する方法、コロナ放電を照射する方法、等が挙げられる。密着力向上層として、シランカップリング剤等のプライマ層を形成する方法が挙げられる。また凹凸を形成する方法としては、サンドブラスト法により粗面化する方法が挙げられる。これらの方法の中で、プラズマ処理、特に大気圧プラズマ処理が、大気中で高速に必要な部分を処理することができるため、生産性がよく製造コストが低減でき好ましい。
【００３８】
また、密着性を低くする方法としては、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等の撥水性樹脂をコーティングする方法が挙げられる。
【００３９】
高密着力領域と低密着領域での密着力差は、パリレン樹脂を引き裂いて切断する力（引き裂き強さ）以上必要である。パリレン樹脂を引き裂いて切断する力（引き裂き強さ）は、厚みの１．６乗に比例し、厚さ５μｍのパリレン樹脂の場合、０．１Ｎであるため、密着力の差は０．１Ｎ以上必要である。密着力は、従来知られているＴ型剥離試験法で測定できる。
【００４０】
さらに蛍光体層の光取り出し側と逆側に輝度を向上させるための反射層を設けることができる。光反射層としては従来用いられている、耐熱性の高く、蛍光体支持基板との密着性の高く、光反射性の高い性質の材料が使用でき、例えば、アルミニウム、金、銀等の金属薄膜は光反射率が高いので好ましい。
【００４１】
さらに、光反射層の上にパリレン等の有機薄膜、ＳｉＯ２等の無機薄膜を反射層の保護層として形成しても良い。
【００４２】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置が作製できる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００４４】
（実施例１）
図１及び図２に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００４５】
厚さ１．０ｍｍ、大きさ５００ｍｍ角の光検出器用基板１である無アルカリガラス基板上に、アモルファスシリコン光電変換素子２、ＴＦＴ等の電気素子から成る光電変換間隙３、アルミニウム薄膜から成るボンディングパッド５を形成し、その上にＳｉＮｘ薄膜とポリイミド薄膜の２層よりなる半導体を保護する光検出器保護層４を形成して光検出器６を作製した。
【００４６】
その光検出器６を、蒸着装置の基板ホルダに配置し、２カ所の蒸着ボートに沃化セシウム（以下、ＣｓＩ）と沃化タリウム（以下、ＴｌＩ）をそれぞれ配置し、厚さ５００μｍとなるように蒸着した。蒸着後の蛍光体層の全面均一に２５０℃、１時間加熱して付活剤の活性化を行い蛍光体層を作製した。
【００４７】
次に光検出器６の図２の１０の領域を大気圧プラズマクリーニング装置（松下電工マシンアンドビジョン社製；商品名Ａｉｐｌａｓｍａ）によりプラズマ処理した。プラズマ処理条件は７０ｍｍ／ｓｅｃ、０．９ｋｗで行った。
【００４８】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００４９】
次に、図２の領域９の配線等が無く少しキズが入っても問題ない部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００５０】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図２の境界１１に沿って行い、境界１１の外側全てのパリレンを剥離した。
【００５１】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００Åのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００５２】
（実施例２）
図３に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００５３】
光検出器６と蛍光体層７は実施例１と同様に作製した。
【００５４】
次に光検出器の図３の９の領域にシリコーンコーティング剤をカレンダコートにより厚さ５μｍで形成した。
【００５５】
次に光検出器の図３の１０の領域を大気圧プラズマクリーニング装置（松下電工マシンアンドビジョン社製；商品名Ａｉｐｌａｓｍａ）によりプラズマ処理した。プラズマ処理条件は７０ｍｍ／ｓｅｃ、０．９ｋｗで行った。
【００５６】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００５７】
次に、図３の領域９の配線等が無い部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００５８】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図４の境界１１に沿って行い、境界１１の外周全てのパリレンを剥離した。
【００５９】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００Åのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００６０】
（実施例３）
図４に示す放射線検出装置の作製方法を以下に述べる。
【００６１】
光検出器６と蛍光体層７は実施例１と同様に作製した。
【００６２】
次に光検出器６の図４の９のリング状領域にシリコーンコーティング剤をカレンダコートにより厚さ５μｍで形成した。
【００６３】
次に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍのパリレンで光検出器全体を包み込んで蛍光体保護層８を形成した。
【００６４】
次に、図４の領域１０の配線等が無い部分に５ｍｍの長さでカッタを用い切断開始用のきっかけを形成した。
【００６５】
次に、上記きっかけからパリレンの切断を図４の境界１１に沿って行い、境界１１の外周全てのパリレンを剥離した。
【００６６】
次に、ボンディングパッド部をマスクし、スパッタ法により厚さ２０００μのアルミニウムの薄膜で光反射層を形成し、放射線検出装置を完成した。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態、実施例について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する。
［実施態様１］  光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する光検出器の上に、放射線を光に変換する蛍光体層及び蛍光体保護層とから成るシンチレータを積層してなる放射線検出装置において、光検出器表面に前記蛍光体保護層との密着力の異なる領域が存在すること特徴とする放射線検出装置。
［実施態様２］  前記光検出器表面は、光検出器保護層であることを特徴とする実施態様１に記載の放射線検出装置。
［実施態様３］  前記密着力の異なる領域での前記蛍光体保護層との密着力の差が０．１Ｎ以上であることを特徴とする実施態様１又は２に記載の放射線検出装置。
［実施態様４］  前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側に配置されていることを特徴とする実施態様１〜３のいずれかに記載の放射線検出装置。
［実施態様５］  前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側でボンディングパッドの内側に配置され、境界の内側は密着力が高く、外側は密着力が低いことを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様６］  前記密着力の異なる領域において、その境界が光電変換素子の形成された領域の外側でボンディングパッドの内側に配置され、境界の内側とボンディングパッドの部分は密着力が高く、それらの領域以外の部分は密着力が低いことを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様７］  前記密着力の異なる領域において、光電変換素子が配置された領域の外側でボンディングパッドが配置されている領域の内側に密着力が低い又は高い領域をリング状に配置し、その領域以外は密着力が高い又は低い領域とすることを特徴とする実施態様４に記載の放射線検出装置。
［実施態様８］  前記蛍光体保護層上に、反射層、反射層の保護層、電磁シールド層を順次積層したことを特徴とする実施態様１〜７のいずれかに記載の放射線検出装置。
［実施態様９］  前記蛍光体保護層は、ポリパラキシリレン樹脂であることを特徴とする実施態様１〜８のいずれかに記載の放射線検出装置。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置は、放射線を光に変換する蛍光体の保護層の切断を光検出器部表面の密着力の異なる領域の境界で、その密着力の差を利用して切断することができるため、蛍光体保護層切断用に樹脂と保護層剥離防止用樹脂が必要とせず、薄い厚さの放射線検出装置を得ることができる。
【００６９】
さらに、２回の樹脂層を形成する工程を省くことができるため、工程を簡略化でき安価な放射線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における放射線検出装置の周辺部の断面図
【図２】本発明の実施形態における光検出器の表面の一例を模式的に示した平面図
【図３】同じく光検出器の表面の他の例を模式的に示した平面図
【図４】同じく光検出器の表面の他の例を模式的に示した平面図
【符号の説明】
１  光検出器用基板
２  光電変換素子
３  光電変換素子間隙
４  光検出器保護層
５  ボンディングパッド
６  光検出器
７  蛍光体層
８  蛍光体保護層
９  低密着領域
１０  高密着領域
１１  低密着領域と高密着領域の境界
１２  光電変換素子形成領域
１３  シンチレータ
【図１】
2004335870.tif 000003
【図２】
2004335870.tif 000004
【図３】
2004335870.tif 000005
【図４】
2004335870.tif 000006