(57)【要約】【課題】高解像度、高速駆動においても薄く軽量な放射線検出装置を提供する。【解決手段】放射線検出装置１０は、光電変換素子を有する光電変換基板上に蛍光体膜を成膜したＸ線検出パネル２が支持基板４の上に固定され、さらにＸ線検出パネル２上には防湿カバー３が封着される。また、支持基板４は、Ｘ線検出パネル２の固定面とは反対側の面において、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート６と放熱絶縁シート７とを挟んで回路基板５を保持すると共に、支柱８によって筐体９と結合されている。さらに、筐体９のＸ線検出パネル２対向面側には保護板１１が配置される一方、筐体９の回路基板５対向面側にはヒートパイプを内蔵した放熱板１３が放熱面を筐体９の外側に向け配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を光に変換する蛍光体膜及び前記光を電気信号に変換する光電変換素子を有する放射線検出パネルと、
前記放射線検出パネルを機械的に保持する支持基板と、
前記支持基板において前記放射線検出パネルが保持された面とは反対側の面に配置され、前記放射線検出パネルを駆動する集積回路素子を搭載した回路基板と、
前記放射線検出パネル、前記支持基板、及び前記回路基板を包含する筐体と、
前記筐体において前記回路基板と対向した位置に配置され、かつ前記集積回路素子の少なくとも一つと接触された放熱板と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記放熱板の筐体外側には放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項1記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記放熱板の内部または側面部に、ヒートパイプが形成されていること特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記筐体は有機樹脂材で形成され、その内壁部の少なくとも一部に導電性皮膜を形成したこと特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記筐体の内面側の一部に、有機樹脂材を配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線やガンマ線等の放射線を検出する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線、特にＸ線等を光に変換する蛍光体膜と、その光を電気信号に変換する光電変換素子とをその構成要素として含む平面型Ｘ線検出装置が実用化されている。
【０００３】
この平面型Ｘ線検出装置は、患者診断や治療に使用する医療用や歯科用、非破壊検査などの工業用、構解析などの科学研究用、など広い分野で使われている。それぞれの分野において、デジタル情報処理による高精度な画像抽出、高速度な画像検出が可能となることにより、不要なＸ線被爆量の低減や、迅速な検査、診断、などの効果が期待できる。
【０００４】
また、この平面型Ｘ線検出装置によれば、Ｘ線装置全体の小型軽量化に貢献できると共に、Ｘ線を介した検査対象物からの画像情報をデジタル電気情報に変換し、デジタル画像処理、デジタル画像保存、などデジタル情報処理の多くの利便性を享受することができる。
【０００５】
この平面型Ｘ線検出装置の蛍光体膜には、従来のＸ線イメージ管で用いられているＣｓ及びＩを主成分とするシンチレータ材の技術を転用することが多い。これは、主成分であるヨウ化セシウム（以下ＣｓＩ）が柱状結晶をなすため、他の粒子状結晶からなるシンチレータ材に比較し、光ガイド効果による感度と解像度の向上を成すことができるためである。
【０００６】
また、従来のＸ線イメージ管では真空管内の電子レンズ構成を必要としたため大きく重い検出装置となったが、平面型Ｘ線検出装置では光電変換素子を有する光電変換基板をガラス基板上に成膜形成したアモルファスシリコンなどからなる複数の薄膜素子を２次元に配置構成することにより、薄い平面型Ｘ線検出装置を形成することが可能となっている。
【０００７】
さらに、蛍光体膜と光電変換素子とからなるＸ線検出パネルと、回路基板とを並行配置とする構造とし、これらＸ線検出パネルと回路基板とを包含する筐体からなる主要構成部とすることで、小型軽量化を実現している。
【０００８】
一方、平面型Ｘ線検出装置では、Ｘ線検出パネルを駆動し、精細なＸ線画像信号を得るため、上記回路基板にはＸ線検出パネルを駆動するためのデジタル回路、Ｘ線検出パネルから出力される微弱な信号を増幅し処理するためのアナログ回路、アナログ信号をデジタル化するＡＤ変換回路、各回路への電力を供給する電源回路、などの素子が複数混在する。
【０００９】
このため、それぞれの素子の発熱が筐体の内部を加温し、Ｘ線検出パネルの温度特性を変動させてしまう問題がある。
【００１０】
特に、高速画像処理のための高周波デジタルクロック駆動や、Ｘ線検出パネルからの微弱なアナログ信号を増幅するための増幅処理などを行う集積回路素子は発熱量が大きく、その発熱を放熱するための手段が必要である。
【００１１】
この発熱対策として、回路基板上の集積回路素子を熱伝導グリースなどの熱伝導材を介して金属筐体と熱的に接続し、集積回路素子の発熱を金属筐体に放熱する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２８８１８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の方法では金属筐体がヒートシンクとしての機能を担う必要があるため、放熱性を確保すべく厚板の金属筐体が必要となり、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を構成する上での障害となる。
【００１４】
さらに、金属筐体全体に熱が伝達されるために、金属筐体の内壁を通して金属筐体内部の空間を２次的に加温してしまう問題もある。
【００１５】
高解像度、高速駆動になれば集積回路素子からの発熱量は増加する傾向にあるが、その放熱のためには筐体のヒートシンク機能をより高める必要があり、この場合、薄く軽量な平面型Ｘ線検出装置を構成することは更に困難となる。
【００１６】
本発明は、上述のような課題を鑑みてなされたもので、高解像度、高速駆動においても薄く軽量な放射線検出装置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】
上述の目的を達成するため、本発明の実施の形態に係る放射線検出装置は、放射線を光に変換する蛍光体膜及び前記光を電気信号に変換する光電変換素子を有する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを機械的に保持する支持基板と、前記支持基板において前記放射線検出パネルが保持された面とは反対側の面に配置され、前記放射線検出パネルを駆動する集積回路素子を搭載した回路基板と、前記放射線検出パネル、前記支持基板、及び前記回路基板を包含する筐体と、前記筐体において前記回路基板と対向した位置に配置され、かつ前記集積回路素子の少なくとも一つと接触された放熱板と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射線検出装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る放射線検出装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係る放射線検出装置を示すものである。
【００２１】
この放射線検出装置１０は、光電変換素子を有する光電変換基板上に蛍光体膜を成膜したＸ線検出パネル２が支持基板４の上に固定され、さらにＸ線検出パネル２上には防湿カバー３が封着されている。
【００２２】
また、支持基板４は、Ｘ線検出パネル２の固定面とは反対側の面において、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート６と放熱絶縁シート７とを挟んで回路基板５を保持すると共に、支柱８によって筐体９と結合されている。さらに、筐体９のＸ線検出パネル２対向面側には保護板１１が配置される一方、筐体９の回路基板５対向面側にはヒートパイプを内蔵した放熱板１３が放熱面を筐体９の外側に向け配置されている。
【００２３】
以下、各構成要素について更に説明する。
【００２４】
（Ｘ線検出パネル２）
本実施の形態では、Ｘ線検出パネル２における蛍光体膜としてＣｓＩにＴｌを添加した材料を使用し、蒸着法により５００μｍの厚さで光電変換基板上に膜状に形成した。
【００２５】
なお、Ｘ線検出装置用としては、ＣｓＩ膜厚は１００μｍから１０００μｍの範囲が用いられ、より好ましくは、２００μｍから６００μｍの範囲から、所望の感度と画像解像度を評価して設定する。
【００２６】
また、防湿カバー３は、厚すぎるとＸ線が減衰し感度の低下を生じるため、なるべく薄いことが望ましい。
【００２７】
防湿カバー３の寸法は、カバー形状の安定性と工程作業に耐える強度、対するＸ線減衰とのバランスより、５０μｍから５００μｍの範囲から選択し、本実施の形態では２００μｍのＡＬ合金にて形成した。
【００２８】
光電変換基板は、例えば、０．７ｍｍ厚のガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を基材とした複数の薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）とフォトダイオード素子とを形成して、構成される。
【００２９】
また、この光電変換基板の外周部には、駆動のための電気信号と出力信号とを外部と接続するための複数の端子パッドも形成されている。
【００３０】
端子パッドはフレキシブル回路基板１５と接続されている。この端子パッドとフレキシブル回路基板１５との接続には、例えば、非等方性導電フィルム（以下ＡＣＦと記す）による熱圧着法を用いることができる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続を確保し得る。
【００３１】
上述のように、Ｘ線検出パネル２は薄い部材を積層した構成となっており、その結果、Ｘ線検出パネル２は軽く低強度であり、何らかの保持が必要となる。この保持のため、Ｘ線検出パネル２は支持基板４上に固定している。
【００３２】
（支持基板４）
支持基板４はＸ線検出パネル２を安定して保持するために十分な強度と平坦面を有すると共に、回路基板５を保持する機能も併せ持つ。
【００３３】
本実施の形態では、支持基板４は、ＡＬ合金からなり、Ｘ線遮蔽用の鉛プレート６と放熱絶縁シート７とを挟んで回路基板５を保持すると共に、支柱８により筐体９と結合している。
【００３４】
回路基板５は、支持基板４に形成された鉛プレート６上に、放熱絶縁シート７を介してネジなどで固定される。
【００３５】
また、回路基板５には、フレキシブル回路基板１５に対応するコネクタが実装してあり、このコネクタでＸ線検出パネル２と電気的に接続される。
【００３６】
（筐体９、保護板１１）
筐体９のＸ線検出パネル２対向面側（入射Ｘ線１側）には保護板１１が配置されている。
【００３７】
通常、この保護板１１を通してＸ線１が入射するため、Ｘ線の散乱を押さえ、Ｘ線の感度を確保するために、保護板１１は薄くＸ線吸収率の低い材料であることが好ましい。
【００３８】
さらに、薄く軽量な放射線検出装置１０を実現するためにも保護板１１は薄いことが望ましい。
【００３９】
筐体９の主要構成は、有機樹脂材、例えば、ポリフェニレンサルファイトやポリカーボネイト、またカーボン繊維を含ませたエポキシなどを用いて構成される。
【００４０】
また、有機樹脂材からなる筐体９の内壁１４には、導電性樹脂を塗布し接地電極に導通することにより、筐体９内部にある回路基板５やＸ線検出パネル２に対する電気シールド効果を持たせることもできる。
【００４１】
さらに、筐体９において、入射Ｘ線１側とは反対側である裏面側に、ヒートパイプを内蔵した放熱板１３が配置される。
【００４２】
（放熱板１３）
放熱板１３は、図２に示すように、放熱面を筐体９の外側に向けると共に、放熱板１３の突起部１８が筐体９の有機樹脂材の一部を貫通し、回路基板５上に実装された集積回路素子１２と熱的に接触している。
【００４３】
また、放熱板１３の放熱面には、放熱効率を向上するため、薄板の放熱フィン１６が形成されている。
【００４４】
放熱板１３は、従来の金属ブロックからなるヒートシンクとは異なり、ヒートパイプ１７を内蔵した薄板のＣｕ、ＡＬなどの金属板である。即ち、放熱フィン１６への熱伝達機能に特化したものであるため、従来の金属ヒートシンクの熱量容量は不要で、従来に比較し大幅に薄く軽量な薄板状の形態とすることができる。
【００４５】
また、放熱フィン１６への熱伝達性は、内蔵するピートパイプ１７により確保される。
【００４６】
さらに、筐体９内面側に、熱伝導性が低く断熱性の高い有機樹脂材を配置することにより、筐体内部を二次的に加温してしまうという従来の問題は解消され得る。
【００４７】
（ヒートパイプ１７）
放熱板１３には純水などを冷媒としたヒートパイプ１７が内蔵されている。
【００４８】
このような薄板のヒートパイプ１７の形成方法としては、例えば、金属製の箔状のシートの周辺部を対向配置して接合して形成した密閉されたコンテナ内に、流路を備えた１枚のシート状の第１スペーサと、当該第１スペーサを挟んで、流路を備えていないシート状の２枚の第２スペーサとを設け、コンテナ内に作動流体を封入することによって形成することができる（例えば、特開２００８−８２６９８号公報参照）。
【００４９】
本実施の形態では、更に、放熱板１３の一部に突起部１８を形成し、その突起部１８を筐体９内部の回路基板５上にある集積回路素子１２と熱的に接触させている。
【００５０】
また、この突起部１８にもヒートパイプ１７を形成することにより、集積回路素子１２の発熱をより効率よく放熱板１３全体へ伝達することができる。
【００５１】
放熱板１３には薄板の放熱フィン１６が多数形成してなるが、この放熱フィン１６にもヒートパイプ１７を形成し、発熱部の集積回路素子１２で発生した熱を放熱フィン１６へ迅速に伝達し、集積回路素子１２の発熱を効率よく放熱することができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態では、適切な筺体構造、放熱板構造とすることにより、薄板ヒートパイプ型の放熱板よりも更に効率良く放熱できる。
【００５３】
なお、放熱板１３の内部にヒートパイプ１７を内蔵しなくても、放熱板１３の表面にヒートパイプを固着した構造とすることでも同様な放熱効果を得ることが可能である。
【００５４】
（実施形態の効果）
本実施の形態に係る放射線検出装置１０によれば、高解像度、高速駆動においても回路基板５に実装した集積回路素子１２などの発熱によるＸ線検出パネル２の特性変動を低減し、かつ従来よりも薄く軽量な平面型の放射線検出装置を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１    入射Ｘ線
２    Ｘ線検出パネル
３    防湿カバー
４    支持基板
５    回路基板
６    鉛プレート
７    放熱絶縁シート
８    支柱
９    筐体
１０    放射線検出装置
１１    保護板
１２    集積回路素子
１３    放熱板
１４    内壁
１５    フレキシブル回路基板
１６    放熱フィン
１７    ヒートパイプ
１８    突起部
【図１】
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【図２】
2012088152.tif 000004