(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性コンポーネントとシンチレータ(24)からなる放射線検出装置の製造方法であって、感光性コンポーネントはそれぞれが複数のアクティブエレメント又はピクセル(RMa，RMb)を有し、エッジの間にスラブ間スペースeを開けて設けた少なくとも２つの単位要素スラブ(10a，10b)からなり、製造工程が
a/所定の距離だけ離れた単位要素スラブ(10a，10b)からなる複合スラブを得るために、複数のアクティブエレメント又はピクセルが位置決め基板(8)と接触するように、前記単位要素スラブを位置決め基板上に所定のスラブ間距離(e)だけ開けて隣接配置する工程と；
b/前記複合スラブを共通の支持基板(7)に接着する工程とを有し、
前記接着工程が順次行う、
−接着剤のビード(6')によって、ビードの下端部と位置決めスラブ(8)の間に空間ができるようにスラブ間の空間(e)をシールする第１の接着スラップと；
−前記単位要素スラブ(10a，10b)とシール用接着剤(6')を接着フィルム(6")で覆う第２の接着ステップからなり、
第１のステップで使用する接着剤は粘性の高い接着剤で、第２のステップで使用する接着剤ははるかに粘性が低いことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
第１のステップにおける前記シールに使用する接着剤(6')は、チクソトロピックシリコン樹脂又はゲルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２のステップでフィルム(6")を形成するために広げる接着剤は重合添加剤を添加することによって重合化が進む２成分シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１のステップの前記シール(6')のための接着剤と第２のステップにおいて前記フィルム(6")を形成するために広げる接着剤はいずれも重合添加剤を添加することによって重合が進む２成分シリコン樹脂であり、第１の接着ステップは前記スラブ間の空間(e)にこの空間のそこまでは到達しないように部分的に重合した樹脂を塗布し、第２の接着ステップでは均一に広がるように重合していない樹脂を流体の状態で複合スラブに塗布することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの製造方法によって製造された放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は大型の複合スラブを単位要素スラブを組み合わせることによって製作するソリッドステート放射線検出装置の製造方法に関し、より具体的には、単位要素スラブの接着方法に関する。
本発明は更に、当該方法によって製造された検出装置に関する。
この種の放射線検出装置の主たる適用対象は、エックス線による放射線装置である。具体的な概念について説明するために、以下においてはエックス線検出装置を例にとって実施例の説明を行うが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
従来技術のシンチレータの、非限定的な例として、（THOMSON-CSFによる）フランス特許出願公開第2,636,800号を挙げることができる。
エックス線検出装置の動作と一般的な構造を、本明細書に添付の図1aないし3を参照して説明する。
背景技術
本発明の従来技術によれば、放射線検出装置は感光性固体材料のマトリックスを使用して製作する。既知の感光性固体材料は非常に波長の短い放射線、例えばエックス線に直接反応するわけではない。この材料をシンチレータと組み合わせることが必要である。シンチレータは、エックス線による刺激を受けて可視光線範囲（あるいはその近傍の）に当たる波長の長い光を放射する性質を有する材料である。放射する光の波長は使用する材料に依存する。シンチレータはしたがって波長変換装置として機能する。こうして発生した可視光線は、感光材料に照射され、感光材料が光電反応によって光を電気信号に変換することによって適当な電子回路で処理可能になる。
図1aと1bとは、従来技術においてシンチレータ材料とともに用いられる感光材料マトリックスの互いに直行な断面を示す。
感光エレメントはそれぞれ可視光線又はそれに近い光線のフォトンに反応するフォトダイオード又はフォトトランジスタを有する。一例を示せば、図1aないし1dに示すように、感光エレメントは、対向する向きに配置した2つのダイオードDmn1、Dmn2を有し、マトリックスアレイRMは、列コンダクタCc1ないしCcxおよび行コンダクタCl1ないしClyを有する。ダイオードDmn1およびDmn2は、それぞれ、周知のように、逆電圧を加えられるとキャパシタとして機能する。第1のダイオードDmn1の容量は、典型的には、第2のダイオードDmn2の容量の1/10である。これは基本的にスイッチの機能を有し、第2のダイオードは好ましくは感光性である。
行と列の交差する位置、たとえば行Clnと列Ccmの交差位置には（図1d参照）、それぞれダイオードDmn1とDmn2が対向する向きに設けられている。アモルファスシリコン製のダイオードは、アモルファスシリコンを使用したTFT（トランジスタ薄膜）技術により製作したトランジスタで置き換えてもよい。
コンダクタ12（図1aおよび1b参照）は、好ましくはガラスである絶縁性基板10に金属を蒸着して得られる。蒸着に続いて、フォトエッチング処理を行って適当な幅の平行な導体のトラックを得る。ダイオード（例えばDmn1とDmn2）は、列導体トラック12に、真正またはPまたはN型の半導体材料をドープしたアモルファスシリコン（ASi）の蒸着を行い、次にエッチング処理して製作する。好ましくは透明な導体の非常に薄い層が絶縁層20の上に蒸着されて、エッチングの後に、マトリックス構造RMの列コンダクタトラック22を形成する。
上記の構造は、一般に単位要素「アモルファスシリコンスラブ」と称する構造である。
行コンダクタCl1-Clxおよび列コンダクタCc1-Ccyは、ダイオードキャパシタの分極電極を形成する。列コンダクタは、光の照射を受けると電荷を蓄積して、電気的に分極されたときに蓄積した電荷に比例した電気信号を発生する。行コンダクタCl1-Clxと列コンダクタCc1-Ccyは、すべてのピクセルｐmnが所定の順序で順次分極されるように所定の時間順序でアドレスされる。それぞれのピクセルｐmnが送り出した信号は、電子回路（図示しない）によって取り出され処理され、電荷の形で（1点毎に）画像を再構成する。
行Cl1-Clxおよび列Cc1-Ccyからの信号は、それぞれに対応する接続領域3、4で集められる。電子回路への接続は弾性多導線ケーブル30、40で行うこともできる。
一般的には、ピクセルｐmnが信号を送り出した後で「光学的レベル調整」と称する手順が必要になる。アドレッシング信号の時間的なシーケンスを適用する。光学的レベル調整手順を読み出し信号の間に挿入する。この手法とは、一般的に、読み出しの後でピクセルｐmnに光を当てることである。この手順の目的は、電荷を蓄積して読み出す状態で不明瞭になったピクセルｐmnの電気的なレファレンス状態を再度確立することである。
この一般的な照明は、使用する光の波長に対して十分な透明度を有するガラススラブ10の裏面から行う。
上述のように、感光エレメントは可視光線（または可視光線に近い波長の光線）によって照明される必要がある。エックス線を可視光線のスペクトル範囲の光エネルギに変換するシンチレータが必要である。そのためには、上述のアモルファスシリコンスラブをシンチレーション材料24で被覆すれば十分である。一例を挙げるなら、60keVのオーダーのエックス線に対して感度を有する検出器では、使用するシンチレータ材料は、それぞれ光の波長390nm、550nmのいずれを発生させるかによってヨウ化ナトリウムかヨウ化タリウム（TiI）をドープしたヨウ化セシウム（CsI）を使用する。
上述のアモルファスシリコンスラブはガラスにその材料層を蒸着することで得られる。ガラススラブの大きさは蒸着を行う現在の装置と整合するものでなければならない。
しかし、現在の製造装置では製造できないほど大型のスラブに対するニーズがある。したがって、小型の単位要素スラブを使用して、並列に配置することが必要になる。非制限的な例として、4つの単位要素スラブを用いて大型のチェッカーボード型複合スラブを製作した。この製造工程は、（THOMSON TUBESELECTRONIQUESによる）フランス特許出願公開第2,687,494号に記載されている。単位スラブは、ピクセルｐmnについてそれぞれ独自にアドレッシングを行う。
添付の図2aと2bはそのような複合スラブの側面及び平面図である。前記の例では、複合スラブは、4つの単位要素スラブ10aないし10dからなる。
単位要素スラブ10aないし10dは、ピクセルの領域RMaないしRMdが切断されたスラブのエッジとそろうように（図示しない）接続領域と接していない2つの側面で切断されている。切断されたスラブ10aないし10dを、1つのスラブから次のスラブにかけてピクセル領域とピクセルのピッチが連続するように配置する。
組み合わせは、共通の支持基板7の接着部材（フィルム6）上でスラブ10aないし10dを位置あわせすることで行う。この支持基板7も組み合わせたすべての単位要素スラブの光学調整が可能なように可視光線に対して透明でなければならない。
シンチレータを製作する最も簡単な方法は、何らかの基板の上にヨウ化セシウム（CsI）を蒸着させ、発光性を付与するためにこれをアニーリング処理し、得られたシンチレータ構造を上記の基板に貼り付ける方法である。シンチレータを基板に圧着させるか接着剤によって光学的に接続する。
このようにして得られたシンチレータは、特に、解像度が不十分である。これはシンチレータによる可視光線の出力が基板との張りあわせのための接着剤又は基板との処理工程で混入する制御困難な空気層で反射することに原因がある。
シンチレータを製作する他の方法は、単位要素スラブ10aないし10dを組み合わせて複合スラブに直接材料を蒸着する方法である。この方法は複合基板とシンチレータを密着させる効果がある。シンチレータと基板の接合面での光の散乱とそれに起因する解像度の低下が抑制される。
接着された組み合わせは外部からの熱および機械的な応力を受ける。複合スラブは衝撃的な振動や急激な外力に絶える必要がある。接着剤のフィルム6は機械的な応力に耐えるだけの柔軟性を有していなければならない。ピクセルｐmnをスラブ10aないし10dの裏面からレベル調整することができるためには、接着剤のフィルム6はこのレベル調整に使用する可視光線に対して十分に透明であることが必要である。
最後に、シンチレータと直接蒸着によって製造する場合は、接着された組み合わせ部材は、発光のためにヨウ化セシウム（CsI）のアニーリングが必要である。接着フィルムはしたがってアニーリング温度に耐えるものでなければならない。接着フィルムは更に、（単位要素スラブ10aないし10dと共通支持基板7）との間の通常異なる熱膨張係数に耐えるだけの柔軟性を有していなければならない。
この要求を満足するために、接着を行うために重合添加剤によって重合した2要素シリコン樹脂を使用する。
上記の方法によって製造した複数のスラブを有する放射線検出装置の製造方法は、明細書に添付の図3に簡単に示した以下のステップを有する：
a/（位置決め基板と称する）基板8の上に単位要素スラブ10aないし10d（図3には、そのうちの10aと10bのみを記載）を搭載して互いの位置を決める：ピクセルｐmnのピッチを尊重してスラブ間の隙間eを典型的には10ないし100ミクロンの間に設定する；
b/上記で得られた集合に接着層6を広げる；
c/共通支持基板7を集合体に接着する。
この方法には、しかし、欠点がある。具体的には、接着剤の流動性のために、接着剤が単位要素スラブ間の隙間（e）に入り込み、半導体が蒸着された表面（例えば図3に示されたマトリックス配列RMa、RMb）の上に広がることである。
この問題は解消する必要がある。その結果清潔さと形状的な精度が劣化することは、シンチレータを貼り付ける場合にしろ直接蒸着する場合にしろ、すべての単位要素スラブの表面にシンチレーション材料を蒸着することと相容れない。
本発明の目的は、従来技術によって放射線検出装置を製造したときのこの欠点を解消することである。
そのために、本発明においては、接着工程を2つの段階に分けて実施する。第1段階では、第1の種類の接着剤によってスラブ間の空間を、この空間を完全に埋めないように封止する。第2段階では、第2の種類の接着剤を用いて本来の接着を実施する。
本発明はしたがって、感光性コンポーネントとシンチレータからなる放射線検出装置を製造する方法であって、感光性コンポーネントは少なくとも、それぞれの単位要素スラブが複数のアクティブエレメント又はピクセルを有し、隣接する2つのスラブは所定のスラブ間距離だけ離れたすくなくとも2つの単位要素スラブ、を製造するための方法であって、当該方法は、
a/所定の距離だけ離れた単位要素スラブからなる複合スラブを得るために、複数のアクティブエレメント又はピクセルが位置決め基板と接触するように、前記単位要素スラブを位置決め基板上に隣接配置する工程と；
b/前記複合スラブを共通の支持基板に接着する工程とを有し、
前記接着工程が順次行う、
−接着剤のビードによって、ビードの下端部と位置決めスラブの間に空間ができるようにスラブ間の空間をシールする第1の接着ステップと；
−前記単位要素スラブとシール用接着剤を接着フィルムで覆う第2の接着ステップからなることを特徴とする。
好ましくは、第1の接着ステップで使用する接着剤は、（室温と通常の圧力下で）粘性の高い接着剤であり、第2の接着ステップで使用する接着剤は、（蒸着工程では流動化する接着剤）はるかに粘性が低い接着剤である。第1の接着ステップで使用するビードはスラブ間の空間の上方を封止するプラグの役を果たすため、接着剤の第2の層はこのギャップ内に浸透しない。
本発明はまたこの方法で製造した放射線検出装置に関する。
本発明の特徴と利点は添付の図面を参照して行う以下の説明によって一層明瞭に理解されるはずである。
図1aないし2bは、先行技術に基づく放射線検出装置の動作と構造を簡単に説明する図である。
図3は、複数の要素スラブからなる大型の検出装置を対象に、先行技術に基づくスラブの接着方法を説明する図である。
図4は、本発明の接着工程を示す。
図5は、本発明の接着工程によって製造された検出装置の部分拡大図である。
図4および5は、本発明によって製造された検出装置の例を示す。
図1aから3に示す大型検出装置の構造の概略は、本発明においても同じである。図3に示した従来技術に基づく装置と共通の要素は同一番号を付したので必要な場合にのみ説明する。
本発明の重要な特徴に基づけば、接着工程は、順次実施される2つの独立した工程を含む。
第1の接着工程の目的はスラブ間のスペースeを、その空間を完全に埋めてしまうことなく封止することである。そのために、本発明の好ましい実施例では、粘性の高い材料（あるいは好ましくはチクソトロピー材料）からなる第1の接着剤を使用する。
図5は、スラブ間の領域eを拡大してもっと具体的に示すものである。第1の接着ステップの後、隣接する2つのスラブ10aと10bの上部を繋ぐように接着剤のビード6'が形成されている様子が分かる。このビード6'の下面と位置決め基板8との間には空間ゾーンZが残っている。したがって、このビード6'はスラブ間スペースeの上部ゾーンだけを満たしており、第2の接着工程で広げられる接着剤に対して「栓」の役目を果たす。
第2の接着ステップの目的は、本来の接着を行うことである。このステップは従来技術の接着工程に類似である。この目的のために、単位要素スラブすべてとアモルファス半導体層（ピクセルのマトリックス配置）10a-Rma、10d-RMdの上に広がるように十分な流動性を有する第2の種類の接着剤を使用する。
検出装置製造の次のステップは、接着剤6"の表面に共通基盤を密着させる工程である。この工程は従来技術の対応する工程と同じ内容である。
当然、接着剤は上述した多くの要請及び制限を満足する必要がある：特に、可視光線に対する光学的な透明性、機械的な可撓性、直接蒸着でシンチレータを製作する場合には熱的安定性である。
最後に、2つの接着剤は互いに整合性を有する必要がある。
第1のステップでは、必要な透明性、光学的透明性および（必要なら）熱的安定性を有するチクソトロピック樹脂またはゲルを使用することができる。
第2のステップでは、2要素シリコン樹脂を使用することができる。この樹脂は重合添加剤によって重合する。重合した後は、この樹脂は上記の必要条件を満足する。
本発明による方法の第2の実施例によれば、重合度が異なる同種の2要素シリコン樹脂を使用することができる。第1のステップでは、スラブ間の隙間を下まで埋めてしまうことがなくビード6'を形成するよう十分な粘性を有する部分的に重合した接着剤を使用する。重合に必要な時間は、当然、温度に依存する。例えば、35℃程度の温度であれば、重合に必要な時間は凡そ2時間である。重合していないこれと同じ種類の接着剤を第2のステップで使用する。この接着剤は流体状なので、例えば10aと10bであるスラブの表面に広がり均一なフィルム6″を形成する。
続いて重合化工程を行う。
以上の説明によれば、本発明が所期の目的を達成することは明らかである。
光学的な透明性、機械的柔軟性および必要な場合には熱的安定性に関する従来技術の接着工程が有する特徴を損なうことなく、本発明に基づく方法によれば、スラブのシンチレータを搭載する側の表面を汚染又は形状的な乱れを生じさせることなく接着を行うことができる。
本発明は上記の実施例、特に図4および5に制限されるものではないことを明記する必要がある。特に、組み合わせるスラブの枚数は従来のマトリックス構成である4枚（2x2スラブ）に限る必要はない。スラブの枚数は2枚以上である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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