(57)【要約】【課題】実際の過渡的な使用環境においても信頼性を確保できる放射線検出装置を提供する。【解決手段】Ｘ線検出パネル２と、支持基板４と、回路基板５と、これらを包含する筐体９とを有する放射線検出装置１０において、筐体９の一部に、筐体９内部から外部に貫通して除湿機構２０を設ける。この除湿機構２０は、筐体９内部に形成されて筐体９内部で生じる水分を結露させる冷却部と、筐体９外部に形成されて水分を蒸発させる加温部と、冷却部にて結露した水分を加温部へ導出する導水部とを有する。【選択図】図１
2012202746.tif 000002
【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、を有する放射線検出装置において、
前記筐体の一部に前記筐体内部から外部に貫通して設けられ、かつ前記筐体内部に形成されて前記筐体内部で生じる水分を結露させる冷却部と前記冷却部にて結露した水分を前記筐体外部へ導出する導水部とを含む除湿機構を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記除湿機構は、さらに前記筐体外部に形成されて水分を蒸発させる加温部を有し、前記導水部は前記加温部へ接続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】
前記導水部は、織布またはメッシュ構造で形成されていることを特徴とする請求項1又は２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記除湿機構は、さらにペルチエ素子を有しており、前記冷却部と前記加温部とがペルチエ素子と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【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）を光に変換する蛍光体膜と当該光を電気信号に変換する光電変換素子とを構成要素として含む平面型放射線検出装置が実用化されている。
【０００３】
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、平面型放射線検出装置では光電変換素子を含む画素をガラス基板上に２次元状に複数個形成することにより、薄い平面型に構成することが可能となる。
【０００４】
また、この平面型放射線検出装置では、上記の如く画素を２次元状にガラス基板上に複数個形成し当該画素上に蛍光体膜を形成した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。
【０００５】
このような平面型放射線検出装置は、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、診断などが期待できる。
【０００６】
上記Ｘ線検出パネルの蛍光体膜には、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）が柱状結晶を成すため、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。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、蛍光体膜としてＣｓＩを主成分としたプレート状の放射線シンチレータが開示されている。
【０００８】
しかし、ＣｓＩ膜は優れた解像度特性とＸ線感度を有するものの、潮解性があって水分による光特性劣化の問題があり、防湿構造が必要である。
【０００９】
このため、水分進入を防止する構造として、例えば、特許文献２には、ポリパラキシリレン樹脂を用いたＸ線検出パネルの防湿構造が開示されている。
【００１０】
このように、従来の放射線検出装置においては、蛍光体膜の防湿性やＸ線検出パネルの防湿構造は配慮されているが、Ｘ線検出パネルと回路基板とを包含する筐体内部の防湿性はほとんど考慮されていない。
【００１１】
これは通常の使用環境として、業務中の病院など定常的な温湿度環境を想定しているためである。
【００１２】
このような定常的な環境においては、潮解性の弱点を有するＣｓＩ膜などの防湿性のみに配慮すれば防湿性は十分と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−７５５９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２８４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、実際の放射線検出装置の使用環境では過渡的な温湿度変化に曝されることがある。
【００１５】
このような場合、放射線検出装置の筐体内部の温湿度環境と放射線検出装置の周囲の温湿度環境との間に過渡的なずれが生じ得る。
【００１６】
特に、高温高湿度の環境に曝された後、急に冷涼な環境に変化した場合、筐体内部には高温高湿の空気が残存した状態で筐体外壁または筐体の一部を成すヒートシンク等が筐体外部の環境により冷却されることによって、筐体内壁やヒートシンク内壁に結露が発生する。
【００１７】
この結露した水分が、回路基板やＸ線検出パネル、またはそれぞれの電気接合部などに接触すると電気的ショートや腐食などの原因となり、実使用面における信頼性低下を引き起こすという課題があった。
【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、実際の過渡的な使用環境においても信頼性を確保できる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】
【００１９】
上述の目的を達成するため、本放射線検出装置は、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、を有する放射線検出装置において、前記筐体の一部に前記筐体内部から外部に貫通して設けられ、かつ前記筐体内部に形成されて前記筐体内部で生じる水分を結露させる冷却部と前記冷却部にて結露した水分を前記筐体外部へ導出する導水部とを含む除湿機構を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
この放射線検出装置１０では、Ｘ線検出パネル２が支持基板４の上に固定され、さらにそのＸ線検出パネル２の入射Ｘ線１側に防湿カバー３が封着されている。
【００２４】
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を保持している。また、支持基板４は、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対向面側には放熱板１３が放熱面を筐体９の外側に向け配置されるとともに、除湿機構２０が設けられている。
【００２５】
以下、各構成要素について更に詳しく説明する。
【００２６】
（Ｘ線検出パネル２）
Ｘ線検出パネル２は、光電変換素子を含む光電変換基板上に蛍光体膜を設けて形成される。
【００２７】
本実施の形態では、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）を基材とした薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）とフォトダイオード素子とを含む画素を２次元状に複数個形成して構成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（防湿カバー３）
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。
【００３３】
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の範囲から選択することができる。本実施の形態では、２００μｍのＡＬ合金にて形成した。
【００３４】
（支持基板４）
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。
【００３５】
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。
【００３６】
本実施の形態では、支持基板４をＡＬ合金で形成して、支持基板４により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を保持し、さらに支持基板４を支柱８により筐体９と結合させた。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
通常、この保護板１１を通してＸ線１が入射するため、Ｘ線の散乱を押さえて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。
【００４１】
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。
【００４２】
一方、筐体９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。
【００４３】
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て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。
【００４４】
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、放熱板１３が配置される。
【００４５】
（放熱板１３）
放熱板１３は、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。
【００４６】
また、放熱板１３の放熱面には、放熱効率を向上するため、薄板の放熱フィンが形成されている。
【００４７】
放熱板１３は、薄板のＣｕ、ＡＬ等の金属板で形成される。
【００４８】
（除湿機構２０）
除湿機構２０は、筐体９の一部において、筐体９の内面側と外面側を貫通して形成される。
【００４９】
図２に、除湿機構２０を拡大した模式図を示す。
【００５０】
除湿機構２０では、筐体９の内面側の一部に冷却部１６が形成される一方、外面側の一部には加温部１７が形成され、加温部１７と冷却部１６との間に導水部１８が配置されている。
【００５１】
また、冷却部１６の冷却と加温部１７の加温を行うため、ペルチエ素子１９が筐体９の外面側に設けられている。
【００５２】
ペルチエ素子１９では、通電により対向面がそれぞれ吸熱と放熱の状態になる。このため、ペルチエ素子１９の吸熱面と放熱面のそれぞれに、ＡＬなど熱伝導率の高い金属からなる熱伝導板２１ａ，２１ｂが絶縁薄板２２ａ，２２ｂを介してペルチエ素子１９と熱的に接触して配置される。
【００５３】
また、熱伝導板２１ａは、筐体９の外部から筐体９内部へ貫通してさらに筐体９の内側面で延伸し、その先端部分が冷却部１６を構成している。
【００５４】
他方、ペルチエ素子１９の放熱面に熱的に接して配置された熱伝導板２１ｂは、筐体９の外面側で延伸し、加温部１７を構成している。
【００５５】
なお、熱伝導板２１ａ、２１ｂは、それぞれ保護皮膜２３ａ、保護皮膜２３ｂで覆われている。
【００５６】
さらに、冷却部１６と加温部１７は、導水部１８と熱的に接続されている。
【００５７】
導水部１８には、例えば、シート状で、かつ細かいメッシュ構造を有するものが用いられる。このため、表面に水分が付着した場合、水分の浸透濡れを生じて導水部１８全体に拡散し、吸収されることになる。
【００５８】
水分の浸透濡れを生じるものとしては、物理的には導水部１８の構成材の微細な隙間にて水の表面張力による吸水現象が生じることを利用し得るものであればよく、織布構造なども有効である。
【００５９】
以下、除湿機構２０の除湿メカニズムについて、説明する。
【００６０】
先ず、筐体９内部の湿度が高い場合には、冷却部１６にて結露が発生する。
【００６１】
結露した水分は、浸透濡れにより導水部１８に吸水される。
【００６２】
吸水された水分は、浸透濡れにより導水部１８全体に拡散した後、加温部１７側に到達し、加温により水分蒸発が生じる。
【００６３】
ここで、ペルチエ素子１９に印加する電圧に関しては、除湿の初期段階ではペルチエ素子１９に低電圧を印加するが、結露水分が加温部１７に到達した段階では水分の蒸発により気化熱が奪われるため、より高い電圧を印加する。その後、除湿の終期段階では、再度、低電圧印加のコントロールを行う。
【００６４】
このようにすることにより、筐体９内部の湿度を効率よく除湿し、筐体９外部へ放出することが可能となる。
【００６５】
なお、ペルチエ素子１９の過大負荷状態を防止するためには、ペルチエ素子１９の放熱面又は加温部１７の一部に、熱電対などの熱センサを取り付け、熱センサからの信号に基づき、ペルチエ素子１９への電圧印加を調整すると良い。
【００６６】
また、上記実施の形態では冷却・加温の方法としてペルチエ素子１９を用いた例を示したが、これ以外にも、冷却部１６と加温部１７とにそれぞれパイプを通し、冷却部１６には冷媒や冷水を流す一方、加温部１７には温水などを流すことによっても所望の温度差を形成することができる。
【００６７】
さらに、上記実施の形態では、筐体９の外側に加温部１７を形成したが、外部環境の温度が高い場合は加温部１７を省略し、単なる室温乾燥によって湿度を除去することも可能である。
【００６８】
（実施形態の効果）
以上説明したように、本実施の形態の放射線検出装置１０では、実際の多様な環境下においても、過渡的に筐体９内部に閉じ込められた高湿空気を除湿し、環境変化による筐体９内部の結露の発生を抑制できる。
【００６９】
この結果、電気的ショートの発生や回路基板・Ｘ線検出パネルなどの腐食を防止することが可能となる。
【００７０】
従って、高信頼性を確保した平面型放射線検出装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    入射Ｘ線
２    Ｘ線検出パネル（放射線検出パネル）
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    冷却部
１７    加温部
１８    導水部
１９    ペルチエ素子
２０    除湿機構
２１ａ，２１ｂ    熱伝導板
２２ａ，２２ｂ    絶縁薄板
２３ａ，２３ｂ    保護皮膜
【図１】
2012202746.tif 000003
【図２】
2012202746.tif 000004