(57)【要約】【課題】放射線検出装置の検出量子効率を向上する技術を提供する。【解決手段】放射線検出装置は、複数の光電変換素子を含む画素アレイを有するセンサパネルと、放射線を光に変換する複数の柱状結晶が画素アレイの全域を覆うように配されたシンチレータ層とを備える。シンチレータ層は、第１部分と、第１部分とセンサパネルとの間に位置する第２部分とを含む。複数の柱状結晶のそれぞれは、第１部分において第１方向に延在しており、第２部分において第１方向とは異なる第２方向に延在している。【選択図】図３
2016173267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子を含む画素アレイを有するセンサパネルと、
放射線を光に変換する複数の柱状結晶が前記画素アレイの全域を覆うように配されたシンチレータ層とを備え、
前記シンチレータ層は、第１部分と、前記第１部分と前記センサパネルとの間に位置する第２部分とを含み、
前記複数の柱状結晶のそれぞれは、前記第１部分において第１方向に延在しており、前記第２部分において前記第１方向とは異なる第２方向に延在していることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記複数の柱状結晶の隙間が、前記センサパネルの平面視において、前記複数の柱状結晶の少なくとも何れかに重なることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第１方向及び前記第２方向はそれぞれ、前記センサパネルの表面の法線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記センサパネルの表面の法線に対して互いに反対側にあることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記センサパネルの表面の法線に対して同じ側にあることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記柱状結晶のうち前記第１部分に含まれる第１柱状部分と、前記柱状結晶のうち前記第２部分に含まれる第２柱状部分とが前記センサパネルの平面視においてなす角は、０°よりも大きく１８０°よりも小さいことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記第１方向は、前記センサパネルの表面の法線に対して傾斜しており、
前記第２方向は、前記センサパネルの表面の法線に平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記第１方向は、前記センサパネルの表面の法線に平行であり、
前記第２方向は、前記センサパネルの表面の法線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記複数の光電変換素子のピッチをｐ＿ｐｉｘとし、前記第１部分及び前記第２部分のうち柱状結晶が前記センサパネルの表面の法線に対して傾斜している層の厚さをｔ＿ｓｃとし、前記傾斜している層に含まれる複数の柱状結晶が延在する方向と前記センサパネルの表面の法線とのなす角の平均をθ＿ｓｃとした場合に、
ｐ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ  ×  ｔａｎ（θ＿ｓｃ）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
前記複数の光電変換素子の１つの幅をｗ＿ｐｉｘとした場合に、
ｐ＿ｐｉｘ−ｗ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ×ｔａｎ（θ＿ｓｃ）
を満たすことを特徴とする請求項９に記載の放射線検出装置。
【請求項１１】
前記第１部分及び前記第２部分のうち柱状結晶が前記センサパネルの表面の法線に対して傾斜している層の厚さをｔ＿ｓｃとし、前記傾斜している層に含まれる複数の柱状結晶が延在する方向と前記センサパネルの表面の法線とのなす角の平均をθ＿ｓｃとし、前記傾斜している層における前記複数の柱状結晶の平均間隔をｐ＿ｓｃとし、前記傾斜している層における前記複数の柱状結晶の平均柱径をｗ＿ｓｃとした場合に、
ｔ＿ｓｃ×ｓｉｎ（θ＿ｓｃ）  ＞  ｐ＿ｓｃ−ｗ＿ｓｃ
を満たすことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１２】
前記センサパネルは、絶縁基板を備え、
前記複数の光電変換素子は、前記絶縁基板の上にアモルファスシリコンによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１３】
前記センサパネルは、半導体基板を備え、
前記複数の光電変換素子は、前記半導体基板内の不純物領域によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線検出システム。
【請求項１５】
蒸着装置を用いて基板にシンチレータ層を形成する方法であって、
前記蒸着装置は、
第１回転軸を中心に回転可能な回転盤と、
前記第１回転軸とは異なる位置にある第２回転軸を中心に回転可能であり、前記回転盤に取り付けられており、前記基板を保持可能な基板ホルダと、
蒸着源とを有し、
前記方法は、
前記基板が前記第２回転軸に対して傾斜するように前記基板ホルダで前記基板を保持する工程と、
前記蒸着源からシンチレータの材料を供給している間に、前記回転盤及び前記基板ホルダを回転する工程と、
前記蒸着源からシンチレータの材料を供給している間に、前記回転盤を回転せずに前記基板ホルダを回転する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
蒸着装置を用いて基板にシンチレータ層を形成する方法であって、
前記蒸着装置は、
第１回転軸を中心に回転可能な回転盤と、
前記第１回転軸とは異なる位置にある第２回転軸を中心に回転可能であり、前記回転盤に取り付けられており、前記基板を保持可能な基板ホルダと、
前記第２回転軸に対する前記基板の傾斜状態を変更する傾斜機構と、
蒸着源とを有し、
前記方法は、
前記基板ホルダで基板を保持する工程と、
前記蒸着源からシンチレータの材料を供給している間に、前記回転盤及び前記基板ホルダを回転する工程とを有し、
前記回転する工程の間に、前記第２回転軸に対する前記基板の傾斜状態を変更することを特徴とする方法。
【請求項１７】
センサパネルとシンチレータ層とを有する放射線検出装置の製造方法であって、
請求項１５又は１６に記載の方法で前記シンチレータ層を形成することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置、放射線検出システム並びにシンチレータ層の形成方法及び放射線検出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータ層とセンサパネルとを有し、シンチレータ層で放射線から変換された光をセンサパネルで検出する放射線検出装置が知られている。このような放射線検出装置では、入射した放射線の利用効率、すなわち検出量子効率（Detective Quantum Efficiency：ＤＱＥ）の向上が求められている。特許文献１は、シンチレータ層が柱状結晶のシンチレータで形成された放射線検出装置を提案する。このシンチレータ層では、ＤＱＥを向上するために、センサパネルの中央の位置において柱状結晶がセンサパネルの表面に直交する方向に延び、その他の位置において柱状結晶がセンサパネルの中心に向かって傾斜している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の放射線検出装置では、センサパネルの中央部分において、シンチレータの柱状結晶がセンサパネルの表面に直交している。そのため、センサパネルの表面に対して直交する方向から入射した放射線の一部が柱状結晶の隙間を通り抜けてしまい、十分な検出量子効率が得られない。本発明は、放射線検出装置の検出量子効率を向上する技術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】
【０００５】
上記課題に鑑みて、複数の光電変換素子を含む画素アレイを有するセンサパネルと、放射線を光に変換する複数の柱状結晶が前記画素アレイの全域を覆うように配されたシンチレータ層とを備え、前記シンチレータ層は、第１部分と、前記第１部分と前記センサパネルとの間に位置する第２部分とを含み、前記複数の柱状結晶のそれぞれは、前記第１部分において第１方向に延在しており、前記第２部分において前記第１方向とは異なる第２方向に延在していることを特徴とする放射線検出装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、放射線検出装置の検出量子効率を向上する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一部の実施形態に係る放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図２】他の一部の実施形態に係る放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図３】一部の実施形態に係るシンチレータ層の構成例を説明する図。
【図４】他の一部の実施形態に係るシンチレータ層の構成例を説明する図。
【図５】一部の実施形態に係るシンチレータ層の形成方法を説明する図。
【図６】他の一部の実施形態に係る放射線検出装置の構成例を説明する図。
【図７】他の一部の実施形態に係るシンチレータ層の構成例を説明する図。
【図８】一部の実施形態に係る放射線検出システムの構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。本発明の一部の実施形態は、例えば医療画像診断機器や非破壊検査機器等に用いられる放射線検出装置に関し、これらの放射線検出装置は例えば放射線撮像に用いられる。本明細書において、放射線は、Ｘ線、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、中性子線などを含む。
【０００９】
＜放射線検出装置１００の構成例＞
図１を参照して、本発明の一部の実施形態に係る放射線検出装置１００の構成例について説明する。図１（ａ）は放射線検出装置１００の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における放射線検出装置１００の断面図である。説明のために、図１（ａ）では、図１（ｂ）に示されている構成要素の一部が省略されている。また、図１（ａ）では、筐体１１０を透過的に示すとともに、シンチレータ層１３１の縁を破線で示す。
【００１０】
放射線検出装置１００は、とりわけ、筐体１１０と、センサパネル１２０と、シンチレータパネル１３０と、回路基板１７０とを有する。センサパネル１２０と、シンチレータパネル１３０と、回路基板１７０とは筐体１１０に格納されている。シンチレータパネル１３０は、筐体１１０を通じて入射した放射線を、センサパネル１２０が検出可能な波長帯の電磁波（例えば、可視光）に変換する。放射線は、放射線検出装置１００に対して、シンチレータパネル１３０側（図１（ｂ）における上側）から照射される。すなわち、放射線検出装置１００はいわゆる表面照射型の放射線検出装置である。センサパネル１２０は、特定の波長帯の電磁波（例えば、可視光など）を電気信号に変換する。回路基板１７０には、センサパネル１２０を駆動する駆動回路や、センサパネル１２０から電気信号を読み出す読出回路等の信号処理回路が配置されている。
【００１１】
センサパネル１２０には、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサが用いられる。センサパネル１２０は既存の構成であってもよく、以下ではその一例を簡単に説明する。センサパネル１２０は、１つのセンサ基台１２１と、複数のセンサ基板１２２とを有する。各センサ基板１２２は、複数の画素が行列状（マトリクス状）に配された画素アレイを有する。各画素は、半導体基板１２６に形成された光電変換素子１２３及びスイッチング素子（不図示）により構成される。光電変換素子１２３は、半導体基板１２６内の不純物領域によって形成される。スイッチング素子は例えばＭＯＳトランジスタであり、半導体基板１２６に形成された２つの不純物領域と、これらの間の部分を覆うゲート電極によって形成される。これらの複数の画素によって画素アレイが構成される。画素アレイはセンサ保護層１２４によって覆われている。センサ保護層１２４は、センサ基板１２２の外部からの影響から画素アレイを保護する。センサ保護層１２４は例えばポリイミド等の樹脂で形成される。センサ基板１２２の面のうち光電変換素子１２３が配されている側の面（図１（ｂ）において上側の面）を受光面と呼ぶ。同様に、センサパネルの面のうち光電変換素子１２３が配されている側の面を受光面と呼ぶ。
【００１２】
複数のセンサ基板１２２はセンサ基台１２１の一方の面の上に隙間なく配列されており、その結果、複数のセンサ基板１２２の画素アレイが一体の画素アレイを形成する。複数のセンサ基板１２２の画素アレイによって形成された一体の画素アレイをセンサパネル１２０の画素アレイと呼ぶ。センサ基台１２１と、各センサ基板１２２の裏面（受光面とは反対側の面）とは、例えば接着剤によって互いに固定されている。
【００１３】
シンチレータパネル１３０は、シンチレータ層１３１と、シンチレータ基台１３２と、シンチレータ保護層１３５とを有する。シンチレータ層１３１は、例えば主成分であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤としてタリウム（Ｔｌ）を添加して得られるＣｓＩ：Ｔｌ等のシンチレータによって構成される。これに代えて、例えばハロゲン化アルカリを主成分とする材料によってシンチレータが構成されてもよい。シンチレータ層１３１のうち一方の面（図１（ｂ）において上側の面）はシンチレータ基台１３２に接している。シンチレータ層１３１のうちシンチレータ基台１３２に接していない面は、シンチレータ保護層１３５によって覆われている。シンチレータ保護層１３５は、シンチレータ層１３１を湿気等から保護する機能を有する。シンチレータ保護層１３５の材料として、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機樹脂やポリパラキシリレン等の有機膜、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系等のホットメルト樹脂などが用いられる。
【００１４】
シンチレータ基台１３２は、ガラス基板１３３と反射層１３４とを有する。反射層１３４はガラス基板１３３とシンチレータ層１３１との間に配される。反射層１３４は、シンチレータ層１３１で変換された光のうちシンチレータ基台１３２へ向けて進む成分を、センサパネル１２０へ向けて反射する。
【００１５】
センサパネル１２０の受光面と、シンチレータパネル１３０のうちシンチレータ基台１３２とは反対側の面（図１（ｂ）において下側の面）とは、結合部材１４０によって互いに固定されている。結合部材１４０は、例えばアクリル系の透明な粘着材や、硬化した接着剤である。
【００１６】
各センサ基板１２２は、その一辺に配線接続部１２５を更に有する。配線接続部１２５には配線部材１５０の一端が取り付けられている。配線部材１５０の他端は、回路基板１７０に取り付けられている。配線部材１５０によって、センサ基板１２２の画素アレイと回路基板１７０の信号処理回路とが互いに電気的に接続される。
【００１７】
センサパネル１２０とシンチレータパネル１３０との結合部分は、封止部材１６０によって封止されている。封止部材１６０は、センサパネル１２０及びシンチレータパネル１３０の全周を覆うような枠形状を有する。封止部材１６０はさらに、配線接続部１２５と配線部材１５０との結合部分を覆う。封止部材１６０は、センサパネル１２０とシンチレータパネル１３０との結合部分を湿気等から保護する機能を有する。封止部材１６０の材料として、水分透過率の低い材料、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられる。
【００１８】
＜放射線検出装置２００の構成例＞
図２を参照して、本発明の他の一部の実施形態に係る放射線検出装置２００の構成例について説明する。図２（ａ）は放射線検出装置２００の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における放射線検出装置２００の断面図である。説明のために、図２（ａ）では、図２（ｂ）に示されている構成要素の一部が省略されている。また、図２（ａ）では、筐体１１０を透過的に示すとともに、シンチレータ層１３１の縁を破線で示す。
【００１９】
放射線検出装置２００は、センサパネル１２０の代わりにセンサパネル２２０を有する点で放射線検出装置１００とは異なり、他の構成要素は同じであってもよい。センサパネル２２０も既存の構成であってもよく、以下ではその一例を簡単に説明する。センサパネル２２０は、複数の画素が行列状（マトリクス状）に配された画素アレイを有する。各画素は、単一の絶縁基板２２１の上に形成された光電変換素子２２２及びスイッチング素子（不図示）により構成される。光電変換素子２２２は、アモルファスシリコンによって形成される。スイッチング素子は例えばＴＦＴであり、アモルファスシリコンによって形成される。これらの複数の画素によって画素アレイが構成される。画素アレイはセンサ保護層１２４によって覆われている。センサパネル２２０の面のうち光電変換素子２２２が配されている側の面（図２（ｂ）において上側の面）を受光面と呼ぶ。センサパネル２２０は、その４つの辺のそれぞれに複数の配線接続部１２５を更に有する。配線接続部１２５には配線部材１５０の一端が取り付けられている。
【００２０】
センサパネル２２０は、センサパネル１２０とは異なり、センサ基板１２２を貼り合わせるためのセンサ基台１２１を必要としない。そのため、放射線を、放射線検出装置２００に対してセンサパネル２２０側（図２（ｂ）における下側）から照射してもよい。すなわち、放射線検出装置２００はいわゆる裏面照射型の放射線検出装置であってもよい。
【００２１】
＜シンチレータ層１３１の構成例＞
図３を参照して、放射線検出装置１００、２００の有するシンチレータ層１３１の構成例について詳細に説明する。図３（ａ）は、図１（ｂ）の一部分の拡大図である。シンチレータ層１３１は、シンチレータの複数の柱状結晶３０３によって構成される。柱状結晶３０３は、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ、ＮａＩ：Ｔｌ、ＬｉＩ：Ｅｕ、ＫＩ：Ｔｌ等の材料をシンチレータ基台１３２に蒸着することによって形成される。柱状結晶３０３はそれぞれ、放射線を光に変換する。図３（ａ）に示されるようなシンチレータ層１３１の断面は、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察される。このような断面において、複数の柱状結晶３０３の断面は様々な大きさ・形状を有し、様々な間隔で並びうる。しかし、図３（ａ）では説明を簡単にするために、複数の柱状結晶３０３の大きさ・形状が同一であり、一定の間隔で並んでいるものとして説明する。
【００２２】
複数の柱状結晶３０３は、センサパネル１２０の画素アレイの全域を覆うように配されている。シンチレータ層１３１は、第１部分３０１と第２部分３０２とを含む複数の層で構成された積層構造を有する。以下の実施形態ではシンチレータ層１３１が２層で形成されている例を扱うが、シンチレータ層１３１は３層以上で形成されてもよい。第２部分３０２は第１部分３０１とセンサパネル１２０との間に位置する。柱状結晶３０３のうち第１部分３０１に含まれる部分を柱状結晶３０３の第１柱状部分と呼び、柱状結晶３０３のうち第２部分３０２に含まれる部分を柱状結晶３０３の第２柱状部分と呼ぶ。
【００２３】
複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分は、画素アレイの全域にわたってセンサパネル１２０の表面の法線３０４の方向に延在している。また、複数の柱状結晶３０３の第２柱状部分は、法線３０４から同じ方向（図３（ａ）の左方向）に傾斜しており、画素アレイの全域にわたって同一の方向３０５に延在している。このように複数の柱状結晶３０３が配されることによって、法線３０４の方向から放射線検出装置１００に入射した放射線のうち柱状結晶３０３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する成分を低減できる。さらに、複数の柱状結晶３０３は、これらの隙間が、センサパネル１２０の平面視において、複数の柱状結晶３０３の何れかに重なるように配されてもよい。これによって、柱状結晶３０３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する放射線の成分をさらに低減できる。また、複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分と第２柱状部分とが互いに異なる方向に延在しているので、法線３０４に対して斜めに入射した放射線も複数の柱状結晶３０３の何れかの部分で変換できる。
【００２４】
図３（ａ）に示す断面は、法線３０４と、柱状結晶３０３の第２柱状部分が延在する方向３０５を通る直線とによって張られる平面に一致する。この平面は、画素アレイの行又は列に平行であってもよいし、行及び列のそれぞれに対して傾斜していてもよい。本実施形態では、この平面は、画素アレイの行に平行であるとする。すなわち、柱状結晶３０３は、法線３０４と、画素アレイの行とによって張られる平面に平行に延在する。
【００２５】
各柱状結晶３０３の第１柱状部分及び第２柱状部分のそれぞれは、端部を除いて、一定の幅を有する。柱状結晶３０３のうちシンチレータ基台１３２側の端部とは、例えば、シンチレータ基台１３２に接した部分である。柱状結晶３０３を蒸着により形成した場合に、この端部は柱状結晶３０３が成長を開始した部分である。柱状結晶３０３のうちセンサパネル１２０側の端部とは、例えば、柱状結晶３０３の頂点に向かって幅が細くなる部分である。柱状結晶３０３を蒸着により形成した場合に、この端部は柱状結晶３０３が成長を終了した部分である。柱状結晶３０３のうち両端部を除いた部分を主要部分と呼ぶ。
【００２６】
複数の柱状結晶３０３の配置を詳細に説明するために、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように各種パラメータを規定する。以下の規定は、後述する他の構成例についても同様に当てはまる。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された柱状結晶３０３のうち、互いに隣接する２つの柱状結晶３０３Ａ、３０３Ｂに着目し、ｘｙ平面に配置した図である。説明のために、図３（ｂ）には、２つの柱状結晶３０３Ａ、３０３Ｂのうちの第２柱状部分のみを示す。
【００２７】
・シンチレータ層１３１の第１部分３０１及び第２部分３０２の膜厚をそれぞれ、ｔ＿ｓｃ１及びｔ＿ｓｃ２とする。この膜厚は、法線３０４に沿った第１部分３０１及び第２部分３０２の厚さである。本実施形態では、柱状結晶３０３の主要部分の膜厚をシンチレータ層１３１の厚さと呼ぶ。柱状結晶３０３の主要部分は柱状結晶３０３全体の大部分を占めるので、ｔ＿ｓｃ１及びｔ＿ｓｃ２はシンチレータ層１３１の第１部分３０１及び第２部分３０２全体の膜厚にほぼ等しい。
【００２８】
・複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分及び第２柱状部分の平均傾斜角度をそれぞれ、θ＿ｓｃ１及びθ＿ｓｃ２とする。柱状結晶３０３の各部分の傾斜角度とは、柱状結晶３０３の各部分が延在する方向と、法線３０４とのなす角のことである。複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分は、第１部分３０１の全域にわたって同じ方向に延在しているが、その方向にばらつきを有することがある。そこで、複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分の傾斜角度の平均値をθ＿ｓｃ１とする。複数の柱状結晶３０３の第２柱状部分の平均傾斜角度θ＿ｓｃ２についても同様である。θ＿ｓｃ１及びθ＿ｓｃ２の算出に用いられる柱状結晶３０３は、例えばＳＥＭ観察領域内の代表的な柱状結晶３０３（例えば、５０本の柱状結晶３０３）であってもよい。図３の例では、θ＿ｓｃ１＝０°であり、θ＿ｓｃ２＞０°である。
【００２９】
・光電変換素子１２３の幅をｗ＿ｐｉｘとする。本実施形態では、光電変換素子１２３の幅は、法線３０４と、第２部分３０２において柱状結晶３０３が延在する方向３０５を通る直線とによって張られる平面において測定される。これに代えて、光電変換素子１２３の幅は、画素アレイの行方向について測定されてもよいし、列方向について測定されてもよい。画素アレイを構成する光電変換素子１２３が複数種類の幅を有するならば、それらの光電変換素子１２３のうちの代表的なものの幅をｗ＿ｐｉｘとしてもよい。光電変換素子１２３が半導体基板内の不純物領域によって形成される場合に、電荷蓄積領域として機能する不純物領域の幅をｗ＿ｐｉｘとしてもよい。
【００３０】
・光電変換素子１２３のピッチをｐ＿ｐｉｘとする。光電変換素子１２３のピッチは、互いに隣接する２つの光電変換素子１２３の中心間の距離である。本実施形態では、光電変換素子１２３のピッチは、法線３０４と、第２部分３０２において柱状結晶３０３が延在する方向３０５を通る直線とによって張られる平面において測定される。これに代えて、光電変換素子１２３のピッチは、画素アレイの行方向について測定されてもよいし、列方向について測定されてもよい。互いに隣接する２つの光電変換素子１２３の幅が、光電変換素子１２３の組ごとに複数種類の値を取り得るならば、それらの値のうちの代表的なものをｐ＿ｐｉｘとしてもよい。
【００３１】
・複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分及び第２柱状部分の平均間隔をそれぞれ、ｐ＿ｓｃ１及びｐ＿ｓｃ２とする。一般に、互いに隣接する２つの柱状結晶３０３の第１柱状部分の間隔は、柱状結晶３０３のペアごとに異なりうる。そこで、例えば、シンチレータ層１３１の１枚のＳＥＭ断面図における、互いに隣接する２つの柱状結晶３０３の第１柱状部分の間隔の平均値をｐ＿ｓｃ１とする。互いに隣接する２つの柱状結晶３０３の各部分の間隔とは、ＳＥＭ断面図においてそれぞれの柱状結晶３０３の各部分の中心を通り、柱状結晶３０３が延在する方向に延びる２本の直線の間の距離のことである。
【００３２】
・柱状結晶３０３の第１柱状部分及び第２柱状部分の平均柱径をそれぞれ、ｗ＿ｓｃ１及びｗ＿ｓｃ２とする。一般に、柱状結晶３０３の第１柱状部分の柱径は、柱状結晶３０３ごとに異なりうる。さらに、ＳＥＭ断面図が柱状結晶３０３の中心からどの程度ずれた位置で柱状結晶３０３の第１柱状部分を切断するかによって、ＳＥＭ断面図で観察される柱状結晶３０３の第１柱状部分の柱径も異なり得る。そこで、例えば、シンチレータ層１３１の１枚のＳＥＭ断面図における、複数の柱状結晶３０３の第１柱状部分の柱径の平均値をｗ＿ｓｃ１とする。平均値の算出に用いられる複数の柱状結晶３０３は、例えば、１枚のＳＥＭ断面図で観察される柱状結晶３０３のうち、柱径が大きいものから順に所定の割合で（例えば、上位２０％を）選択したものであってもよい。このように平均値を算出することによって、中心から離れた位置をＳＥＭ断面図が通り、それ故ＳＥＭ断面図では小さな柱径を有するものとして観察される柱状結晶３０３の影響を緩和できる。柱状結晶３０３の第２柱状部分の平均柱径ｗ＿ｓｃ２についても同様である。
【００３３】
続いて、様々な実施形態において、上述のパラメータが満たす関係について説明する。一部の実施形態では、
ｐ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ２  ×  ｔａｎ（θ＿ｓｃ２）  …（１）
を満たす。この不等式の右辺は、センサパネル１２０の受光面に対する１本の柱状結晶３０３の第２柱状部分の正射影の長さである。この不等式は、１本の柱状結晶３０３の第２柱状部分の正射影の長さが画素ピッチを超えないことを意味する。
【００３４】
一部の実施形態では、
ｐ＿ｐｉｘ−ｗ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ２×ｔａｎ（θ＿ｓｃ２）  …（２）
を満たす。この不等式の左辺は、互いに隣接する２つの光電変換素子１２３の間の隙間部分の幅である。従って、この不等式は、１本の柱状結晶３０３の第２柱状部分の正射影の長さが光電変換素子１２３の間の隙間部分の幅を超えないことを意味する。不等式（２）を満たす場合に、１本の柱状結晶３０３の第２柱状部分の正射影が複数の光電変換素子１２３にまたがることがない。柱状結晶３０３で放射線から変換された光は、当該柱状結晶３０３に沿って進む。そのため、センサパネル１２０の受光面の同じ位置に向けて照射された放射線であっても、シンチレータ層１３１のどの高さで光に変換されるかによって、当該光が受光面に到達する位置が異なる。不等式（２）を満たすことによって、放射線から光に変換されたシンチレータ層１３１の高さに起因して当該光が複数の光電変換素子１２３にまたがることを抑制できる。
【００３５】
一部の実施形態では、
ｔ＿ｓｃ２×ｓｉｎ（θ＿ｓｃ２）  ＞  ｐ＿ｓｃ２−ｗａ＿ｓｃ２  …（３）
を満たす。図３（ｂ）を参照してこの式の意味を説明する。図３（ｂ）のｘ軸はセンサパネル１２０の受光面に平行であり、ｙ軸は当該受光面に直交する。柱状結晶３０３ａの第２柱状部分の主要部分のうちｘ成分が最大となる点を原点Ｏに置く。この場合に、柱状結晶３０３ａの第２柱状部分の主要部分のうちｘ成分が最小となる点Ｐの座標は、（−ｔ＿ｓｃ２×ｔａｎ（θ＿ｓｃ２）−ｗ＿ｓｃ２／ｃｏｓ（θ＿ｓｃ２），ｔ＿ｓｃ２）となる。また、柱状結晶３０３ａの左側に隣接する柱状結晶３０３ｂの第２柱状部分の主要部分のうちｘ成分が最大となる点Ｑの座標は、（−ｐ＿ｓｃ２／ｃｏｓ（θ＿ｓｃ２），０）となる。センサパネル１２０の平面視において柱状結晶３０３ａの第２柱状部分と柱状結晶３０３ｂの第２柱状部分とが互いに重なる部分を有するためには、点Ｐのｘ成分が点Ｑのｘ成分よりも小さければよい。この条件が不等式（３）である。従って、不等式（３）を満たすようにシンチレータ層１３１を形成すれば、法線３０４の方向からシンチレータ層１３１に入射した放射線が柱状結晶３０３に当たらずに受光面に到達することを抑制できる。
【００３６】
＜シンチレータ層１３１の他の構成例＞
続いて、図４を参照して、放射線検出装置１００、２００の有するシンチレータ層１３１の他の構成例について詳細に説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ、図１（ｂ）の一部分の拡大図である。図４（ａ）のシンチレータ層１３１は、シンチレータの複数の柱状結晶４０３によって構成される。また、図４（ｂ）のシンチレータ層１３１は、シンチレータの複数の柱状結晶４５３によって構成される。以下に別途説明する点を除いて、柱状結晶３０３についての上述の説明は、柱状結晶４０３、４５３についても同様に当てはまる。
【００３７】
複数の柱状結晶４０３は、センサパネル１２０の画素アレイの全域を覆うように配されている。複数の柱状結晶４０３の第１柱状部分は、法線３０４から同じ方向（図４（ａ）の右方向）に傾斜しており、画素アレイの全域にわたって同一の方向４０１に延在している。また、複数の柱状結晶４０３の第２柱状部分は、画素アレイの全域にわたって法線３０４の方向に延在している。このように複数の柱状結晶４０３が配されることによって、法線３０４の方向から放射線検出装置１００に入射した放射線のうち柱状結晶４０３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する成分を低減できる。さらに、複数の柱状結晶４０３は、これらの隙間が、センサパネル１２０の平面視において、複数の柱状結晶４０３の何れかに重なるように配されてもよい。これによって、柱状結晶４０３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する放射線の成分をさらに低減できる。図４（ａ）の例では、θ＿ｓｃ１＞０°であり、θ＿ｓｃ２＝０°である。
【００３８】
図４（ａ）に示す断面は、法線３０４と、柱状結晶４０３の第１柱状部分が延在する方向４０１を通る直線とによって張られる平面に一致する。この平面は、画素アレイの行又は列に平行であってもよいし、行及び列のそれぞれに対して傾斜していてもよい。本実施形態では、この平面は、画素アレイの行に平行であるとする。すなわち、柱状結晶４０３は、法線３０４と、画素アレイの行とによって張られる平面に平行に延在する。
【００３９】
図４（ａ）のシンチレータ層１３１は、
ｐ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ１  ×  ｔａｎ（θ＿ｓｃ１）            …（４）
ｐ＿ｐｉｘ−ｗ＿ｐｉｘ  ≧  ｔ＿ｓｃ１×ｔａｎ（θ＿ｓｃ１）    …（５）
ｔ＿ｓｃ１×ｓｉｎ（θ＿ｓｃ１）  ＞  ｐ＿ｓｃ１−ｗａ＿ｓｃ１  …（６）
のうちの少なくとも１つの不等式を満たしてもよい。不等式（４）〜（６）は、不等式（１）〜（３）にそれぞれ対応する。
【００４０】
続いて、図４（ｂ）に示すシンチレータ層１３１について説明する。複数の柱状結晶４５３は、センサパネル１２０の画素アレイの全域を覆うように配されている。複数の柱状結晶４５３の第１柱状部分は、法線３０４から同じ方向（図４（ｂ）の右方向）に傾斜しており、画素アレイの全域にわたって同一の方向４０１に延在している。また、複数の柱状結晶４５３の第２柱状部分は、法線３０４から同じ方向（図４（ｂ）の左方向）に傾斜しており、画素アレイの全域にわたって同一の方向４０２に延在している。このように複数の柱状結晶４５３が配されることによって、法線３０４の方向から放射線検出装置１００に入射した放射線のうち柱状結晶４５３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する成分を低減できる。さらに、複数の柱状結晶４５３は、これらの隙間が、センサパネル１２０の平面視において、複数の柱状結晶４５３の何れかに重なるように配されてもよい。これによって、柱状結晶４５３に当たらずに直接センサパネル１２０に到達する放射線の成分をさらに低減できる。図４（ｂ）の例では、θ＿ｓｃ１＞０°であり、θ＿ｓｃ２＞０°である。θ＿ｓｃ１＝θ＿ｓｃ２であってもよいし、θ＿ｓｃ１＞θ＿ｓｃ２であってもよいし、θ＿ｓｃ１＜θ＿ｓｃ２であってもよい。
【００４１】
図４（ｂ）に示す断面は、法線３０４と、柱状結晶４５３の第１柱状部分が延在する方向４０１を通る直線とによって張られる平面に一致する。さらに、柱状結晶４５３の第２柱状部分が延在する方向４０２を通る直線もこの平面に平行である。この平面は、画素アレイの行又は列に平行であってもよいし、行及び列のそれぞれに対して傾斜していてもよい。本実施形態では、この平面は、画素アレイの行に平行であるとする。すなわち、柱状結晶４５３は、法線３０４と、画素アレイの行とによって張られる平面に平行に延在する。
【００４２】
図４（ｂ）のシンチレータ層１３１は、不等式（１）〜（６）のうちの少なくとも１つを満たしてもよい。また、柱状結晶４５３の第１柱状部分と第２柱状部分とは、法線３０４から互いに反対側に傾斜してもよいし、同じ側に傾斜してもよい。柱状結晶４５３の第１柱状部分と第２柱状部分とが互いに反対側に傾斜しているとは、センサパネル１２０の平面視においてこれらのなす角が９０°よりも小さいことをいう。柱状結晶４５３の第１柱状部分と第２柱状部分とが互いに同じ側に傾斜しているとは、センサパネル１２０の平面視においてこれらのなす角が９０°よりも大きいことをいう。ここで、センサパネル１２０の平面視において第１柱状部分と第２柱状部分とのなす角とは、第１柱状部分と第２柱状部分との結合部を中心として測定した角度のことをいう。センサパネル１２０の平面視において第１柱状部分と第２柱状部分とのなす角は、０°であってもよいし、１８０°であってもよいし、０°よりも大きく１８０°よりも小さい値（例えば９０°）であってもよい。
【００４３】
＜シンチレータ層１３１の形成方法＞
続いて、図５を参照して、シンチレータ層１３１の形成方法について説明する。シンチレータ層１３１は、例えば蒸着装置５００を用いて形成される。蒸着装置５００は、回転盤５０１と、回転盤回転部５０２と、ホルダ回転部５０３と、傾斜機構５０４と、基板ホルダ５０５と、蒸着源５０６とを有する。回転盤回転部５０２は、回転盤５０１の表面の法線に平行な直線を回転軸５０７として回転盤５０１を回転可能である。ホルダ回転部５０３の一端は回転盤５０１に取り付けられており、他端は傾斜機構５０４を介して基板ホルダ５０５を保持可能である。ホルダ回転部５０３は、回転盤回転部５０２の回転軸５０７に平行な直線を回転軸５０８として基板ホルダ５０５を回転可能である。傾斜機構５０４は、基板ホルダ５０５がホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対して任意の角度に傾斜した状態で基板ホルダ５０５を保持可能である。基板ホルダ５０５は、シンチレータが蒸着される基板を保持する。蒸着源５０６はシンチレータの材料を供給する。
【００４４】
回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３はそれぞれ、独立して回転盤５０１及び基板ホルダ５０５を回転できる。回転盤回転部５０２の回転軸５０７とホルダ回転部５０３の回転軸５０８とは互いにずれた位置にある。回転盤回転部５０２が回転盤５０１を回転すると、それに伴い、回転盤５０１に取り付けられている基板ホルダ５０５も回転軸５０７を中心として回転する。また、ホルダ回転部５０３が基板ホルダ５０５を回転すると、基板ホルダ５０５が回転軸５０８を中心として回転する。ホルダ回転部５０３が基板ホルダ５０５を一定の速度で回転してもよいし、速度を一定周期で変化させて回転してもよい。
【００４５】
図３（ａ）に示される複数の柱状結晶３０３で構成されたシンチレータ層１３１を形成する方法を説明する。まず、シンチレータ基台１３２を基板ホルダ５０５に取り付ける。取り付け後のシンチレータ基台１３２の表面の法線５０９と、ホルダ回転部５０３の回転軸５０８とのなす角をθ＿ｓｕｂとおく。まず、θ＿ｓｕｂ＞０°（すなわち、シンチレータ基台１３２がホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対して傾斜した状態）となるように傾斜機構５０４で基板ホルダ５０５を保持する。この状態で、装置内を真空にして蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３でそれぞれ回転盤５０１及び基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第１部分３０１が形成される。その後、回転盤回転部５０２による回転盤５０１の回転を止め、蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、ホルダ回転部５０３で基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第２部分３０２が形成される。
【００４６】
続いて、図４（ａ）に示される複数の柱状結晶４０３で構成されたシンチレータ層１３１を形成する方法を説明する。まず、シンチレータ基台１３２を基板ホルダ５０５に取り付け、θ＿ｓｕｂ＞０°（すなわち、シンチレータ基台１３２がホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対して傾斜した状態）となるように傾斜機構５０４で基板ホルダ５０５を保持する。その後、回転盤回転部５０２による回転盤５０１の回転を行わず、装置内を真空にして蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、ホルダ回転部５０３で基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第１部分３０１が形成される。その後、蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３でそれぞれ回転盤５０１及び基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第２部分３０２が形成される。
【００４７】
続いて、図４（ｂ）に示される複数の柱状結晶４５３で構成されたシンチレータ層１３１を形成する方法を説明する。まず、シンチレータ基台１３２を基板ホルダ５０５に取り付け、θ＿ｓｕｂ＞０°（すなわち、シンチレータ基台１３２がホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対して傾斜した状態）となるように傾斜機構５０４で基板ホルダ５０５を保持する。その後、装置内を真空にして蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３でそれぞれ回転盤５０１及び基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第１部分３０１が形成される。その後、ホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対するシンチレータ基台１３２の傾斜状態（すなわち、傾斜の方向と傾斜角度との少なくとも何れか）を変更する。変更後も、θ＿ｓｕｂ＞０°（すなわち、シンチレータ基台１３２がホルダ回転部５０３の回転軸５０８に対して傾斜した状態）となるようにする。そして、引き続き、蒸着源５０６から柱状結晶の材料を供給している間に、回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３でそれぞれ回転盤５０１及び基板ホルダ５０５を回転する。これによって、シンチレータ層１３１の第２部分３０２が形成される。
【００４８】
柱状結晶３０３、４０３、４５３が上述したパラメータを有するように、回転盤回転部５０２及びホルダ回転部５０３の回転速度、当該回転速度の変動、基板ホルダ５０５の傾斜角度θ＿ｓｕｂ、蒸着源５０６からの材料の供給量などが適宜調整される。このように形成されたシンチレータ層１３１とセンサパネル１２０又は２２０とを既存の方法で組み合わせることによって、放射線検出装置１００又は２００が製造される。
【００４９】
＜放射線検出装置６００の構成例＞
図６（ａ）を参照して、本発明の一部の他の実施形態に係る放射線検出装置６００の構成例について説明する。放射線検出装置６００の平面図は図１（ａ）に示される放射線検出装置１００の平面図と同様のため、図示を省略する。図６（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における放射線検出装置６００の断面図である。
【００５０】
放射線検出装置６００は、シンチレータパネル１３０の代わりにシンチレータ部６３０を有する点で放射線検出装置１００とは異なり、他の点は放射線検出装置１００と同じであってもよい。シンチレータ部６３０は、筐体１１０を通じて入射した放射線を、センサパネル１２０が検出可能な波長帯の電磁波（例えば、可視光）に変換する。
【００５１】
シンチレータ部６３０は、シンチレータ層６３１と、シンチレータ保護層６３２とを有する。シンチレータ層６３１は、例えば主成分であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）に賦活剤としてタリウム（Ｔｌ）を添加して得られるＣｓＩ：Ｔｌ等のシンチレータによって構成される。これに代えて、例えばハロゲン化アルカリを主成分とする材料によってシンチレータが構成されてもよい。シンチレータ層６３１のうち一方の面（図６（ａ）において下側の面）はセンサパネル１２０に接している。シンチレータ層６３１のうちセンサパネル１２０に接していない面は、シンチレータ保護層６３２によって覆われている。シンチレータ保護層６３２は、シンチレータ層６３１を湿気等から保護する機能を有する。シンチレータ保護層６３２の材料として、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機樹脂やポリパラキシリレン等の有機膜、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系等のホットメルト樹脂や、アルミシートなどが用いられる。シンチレータ保護層６３２は、シンチレータ層６３１の側に白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムなどの反射層を有してもよい。シンチレータ保護層６３２は、シンチレータ層６３１の側面から、センサパネル１２０の表面のうちシンチレータ層６３１の周囲の部分を更に覆う。そのため、放射線検出装置６００は封止部材１６０を有していなくてもよい。
【００５２】
＜放射線検出装置６５０の構成例＞
図６（ｂ）を参照して、本発明の一部の他の実施形態に係る放射線検出装置６５０の構成例について説明する。放射線検出装置６５０の平面図は図２（ａ）に示される放射線検出装置２００の平面図と同様のため、図示を省略する。図６（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における放射線検出装置６５０の断面図である。図６（ｂ）に示される放射線検出装置６５０は、放射線検出装置６００のセンサパネル１２０の代わりに放射線検出装置２００のセンサパネル２２０を有する点で放射線検出装置６００と異なり、他の点は放射線検出装置６００と同じであってもよい。
【００５３】
＜シンチレータ層６３１の構成例＞
図７を参照して、放射線検出装置６００、６５０の有するシンチレータ層６３１の構成例について詳細に説明する。図７（ａ）は、図６（ａ）の一部分の拡大図である。図７（ａ）に示されるシンチレータ層６３１は、シンチレータの複数の柱状結晶７０３によって構成される。柱状結晶７０３は、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ、ＮａＩ：Ｔｌ、ＬｉＩ：Ｅｕ、ＫＩ：Ｔｌ等の材料をセンサパネル１２０に蒸着することによって形成される。柱状結晶７０３はそれぞれ、放射線を光に変換する。
【００５４】
複数の柱状結晶７０３は、センサパネル１２０の画素アレイの全域を覆うように配されている。シンチレータ層６３１は、第１部分７０１と第２部分７０２とを含む複数の層で構成された積層構造を有する。以下の実施形態ではシンチレータ層６３１が２層で形成されている例を扱うが、シンチレータ層６３１は３層以上で形成されてもよい。第２部分７０２は第１部分７０１とセンサパネル１２０との間に位置する。柱状結晶７０３のうち第１部分７０１に含まれる部分を柱状結晶７０３の第１柱状部分と呼び、柱状結晶７０３のうち第２部分７０２に含まれる部分を柱状結晶７０３の第２柱状部分と呼ぶ。柱状結晶７０３はセンサパネル１２０から遠い方の端部が成長終了部である点で図４（ａ）の柱状結晶４０３とは異なり、他の点では柱状結晶４０３と同じであってもよい。そこで、柱状結晶７０３について重複する説明を省略する。
【００５５】
図７（ｂ）は、図６（ａ）の一部分の拡大図である。図７（ｂ）に示されるシンチレータ層６３１は、シンチレータの複数の柱状結晶７１３によって構成される。柱状結晶７１３はセンサパネル１２０から遠い方の端部が成長終了部である点で図３（ａ）の柱状結晶３０３とは異なり、他の点では柱状結晶３０３と同じであってもよい。そこで、柱状結晶７１３について重複する説明を省略する。
【００５６】
図７（ｃ）は、図６（ａ）の一部分の拡大図である。図７（ｃ）に示されるシンチレータ層６３１は、シンチレータの複数の柱状結晶７２３によって構成される。柱状結晶７２３はセンサパネル１２０から遠い方の端部が成長終了部である点で図４（ｂ）の柱状結晶４５３とは異なり、他の点では柱状結晶４５３と同じであってもよい。そこで、柱状結晶７２３について重複する説明を省略する。
【００５７】
図７（ａ）に示す断面は、法線７０４と、柱状結晶７０３の第１柱状部分が延在する方向７０５を通る直線とによって張られる平面に一致する。この平面は、画素アレイの行又は列に平行であってもよいし、行及び列のそれぞれに対して傾斜していてもよい。本実施形態では、この平面は、画素アレイの行に平行であるとする。すなわち、柱状結晶７０３は、法線７０４と、画素アレイの行とによって張られる平面に平行に延在する。
【００５８】
各柱状結晶７０３の第１柱状部分及び第２柱状部分のそれぞれは、端部を除いて、一定の幅を有する。柱状結晶７０３のうちセンサ基板１２２側の端部とは、例えば、センサ基板１２２に接した部分である。柱状結晶７０３を蒸着により形成した場合に、この端部は柱状結晶７０３が成長を開始した部分である。柱状結晶７０３のうちシンチレータ保護層６３２側の端部とは、例えば、柱状結晶７０３の頂点に向かって幅が細くなる部分である。柱状結晶７０３を蒸着により形成した場合に、この端部は柱状結晶７０３が成長を終了した部分である。柱状結晶７０３のうち両端部を除いた部分を主要部分と呼ぶ。
【００５９】
＜放射線検出装置１００の第１実施例＞
図１の放射線検出装置１００の第１実施例について以下に説明する。センサ保護層１２４の材料はポリイミドであり、その厚さは５μｍである。光電変換素子１２３の幅ｗ＿ｐｉｘは２２０μｍであり、光電変換素子１２３のピッチｐ＿ｐｉｘは２２０μｍである。シンチレータ層１３１は図３（ａ）に示すような柱状結晶３０３によって構成される。柱状結晶３０３の材料はＣｓＩ：Ｔｌである。シンチレータ層１３１は、θ＿ｓｃ１＝０°、θ＿ｓｃ２＝２０°、ｔ＿ｓｃ１＝４００μｍを満たす。このようなシンチレータ層１３１は以下のようにして形成される。図５の蒸着装置５００に、θ＿ｓｕｂ＝３０°となるようにシンチレータ基台１３２を取り付ける。回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層１３１の第１部分３０１を形成する。その後、回転盤回転部５０２による回転速度を０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層１３１の第２部分３０２を形成する。シンチレータ保護層１３５として、厚さが１０μｍのポリパラキシリレンを用いる。結合部材１４０として、厚さ２５ｕｍのアクリル系透明粘着材を用いる。封止部材１６０として、エポキシ系の樹脂を用いる。
【００６０】
放射線検出装置１００の第１実施例について特性評価を行った。具体的には、ＩＥＣ（国際電気標準会議）  ６２２２０−１、６１２６７で規定される基準線質ＲＱＡ５を用いて、ＤＱＥ及びＭＴＦ（変調伝達関数、ModulationTransferFunction）を測定した。放射線検出装置１００のシンチレータパネル１３０側（図１（ｂ）の上側）から、受光面に直交するように放射線を照射したところ、ＤＱＥが０．７３（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３２（２ｌｐ／ｍｍ）となった。
【００６１】
＜放射線検出装置の比較例＞
比較例の放射線検出装置についても同様の特性評価を行った。比較例の放射線検出装置は、θ＿ｓｃ１＝θ＿ｓｃ２＝０°（すなわち、柱状結晶が受光面に直交する）点のみが上記の放射線検出装置１００の第１実施例とは異なる。比較例の放射線検出装置では、ＤＱＥが０．６９（０ｌｐ／ｍｍ）、ＭＴＦが０．３２（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、放射線検出装置１００の第１実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥの観点で優れている。
【００６２】
＜放射線検出装置１００の第２実施例＞
図１の放射線検出装置１００の第２実施例について以下に説明する。放射線検出装置１００の第１実施例との相違点は、シンチレータ層１３１が図４（ｂ）に示すような柱状結晶４５３によって構成される点であり、その他の構成は第１実施例と同様である。柱状結晶４５３の材料はＣｓＩ：Ｔｌである。シンチレータ層１３１は、θ＿ｓｃ１＝２０°、θ＿ｓｃ２＝２０°、ｔ＿ｓｃ１＝４００μｍを満たす。このようなシンチレータ層１３１は以下のようにして形成される。図５の蒸着装置５００に、θ＿ｓｕｂ＝３０°となるようにシンチレータ基台１３２を取り付ける。回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層１３１の第１部分３０１を形成する。その後、シンチレータ基台１３２の傾斜方向を反対側にする。シンチレータ基台１３２の傾斜角度をθ＿ｓｕｂ＝３０°とする。引き続き、回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層１３１の第１部分３０２を形成する。
【００６３】
放射線検出装置１００の第２実施例について、放射線検出装置１００の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７５（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３１（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥの観点で優れている。
【００６４】
＜放射線検出装置２００の第１実施例＞
図２の放射線検出装置２００の第１実施例について以下に説明する。センサ保護層１２４の材料はポリイミドであり、その厚さは５μｍである。絶縁基板２２１はガラス基板であり、その厚さは０．３ｍｍである。光電変換素子１２３の幅ｗ＿ｐｉｘは１５０μｍであり、光電変換素子１２３のピッチｐ＿ｐｉｘは１７０μｍである。シンチレータパネル１３０の構成は、放射線検出装置１００の第１実施例と同様である。
【００６５】
放射線検出装置２００の第１実施例について特性評価を行った。具体的には、ＩＥＣ  ６２２２０−１、６１２６７で規定される基準線質ＲＱＡ５を用いて、ＤＱＥ及びＭＴＦを測定した。放射線検出装置２００のセンサパネル２２０側（図２（ｂ）の下側）から、受光面に直交するように放射線を照射したところ、ＤＱＥが０．７１（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３９（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥ及びＭＴＦの観点で優れている。
【００６６】
＜放射線検出装置２００の第２実施例＞
図２の放射線検出装置２００の第２実施例について以下に説明する。センサパネル２２０の構成は放射線検出装置２００の第１実施例と同様である。シンチレータパネル１３０の構成は、放射線検出装置１００の第２実施例と同様である。
【００６７】
放射線検出装置２００の第２実施例について、放射線検出装置２００の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７２（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３８（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥ及びＭＴＦの観点で優れている。
【００６８】
＜放射線検出装置６００の第１実施例＞
図６（ａ）の放射線検出装置６００の第１実施例について以下に説明する。センサパネル１２０の構成は放射線検出装置１００の第１実施例と同様である。シンチレータ層６３１は図７（ａ）に示すような柱状結晶７０３によって構成される。柱状結晶７０３の材料はＣｓＩ：Ｔｌである。シンチレータ層６３１は、θ＿ｓｃ１＝２０°、θ＿ｓｃ２＝０°、ｔ＿ｓｃ２＝４００μｍを満たす。このようなシンチレータ層６３１は以下のようにして形成される。図５の蒸着装置５００に、θ＿ｓｕｂ＝３０°となるようにセンサパネル１２０を取り付ける。回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層６３１の第２部分７０２を形成する。その後、回転盤回転部５０２による回転速度を０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層６３１の第１部分７０１を形成する。シンチレータ保護層６３２として、厚さが１０μｍのポリパラキシリレンを用いる。
【００６９】
放射線検出装置６００の第１実施例について、放射線検出装置１００の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７２（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３３（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥ及びＭＴＦの観点で優れている。
【００７０】
＜放射線検出装置６００の第２実施例＞
図６（ａ）の放射線検出装置６００の第２実施例について以下に説明する。センサパネル１２０の構成は放射線検出装置１００の第１実施例と同様である。シンチレータ層６３１は図７（ｃ）に示すような柱状結晶７２３によって構成される。柱状結晶７２３の材料はＣｓＩ：Ｔｌである。シンチレータ層６３１は、θ＿ｓｃ１＝２０°、θ＿ｓｃ２＝２０°、ｔ＿ｓｃ２＝４００μｍを満たす。このようなシンチレータ層６３１は以下のようにして形成される。図５の蒸着装置５００に、θ＿ｓｕｂ＝３０°となるようにセンサパネル１２０を取り付ける。回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層６３１の第２部分７０２を形成する。その後、シンチレータ基台１３２の傾斜方向を反対側にする。シンチレータ基台１３２の傾斜角度をθ＿ｓｕｂ＝３０°とする。引き続き、回転盤回転部５０２による回転速度を３０ｒｐｍ、ホルダ回転部５０３による回転速度を３０ｒｐｍとしてシンチレータ層６３１の第１部分７０１を形成する。シンチレータ保護層６３２として、厚さが１０μｍのポリパラキシリレンを用いる。
【００７１】
放射線検出装置６００の第２実施例について、放射線検出装置１００の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７６（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３１（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥの観点で優れている。
【００７２】
＜放射線検出装置６５０の第１実施例＞
図６（ｂ）の放射線検出装置６５０の第１実施例について以下に説明する。センサパネル２２０の構成は放射線検出装置２００の第１実施例と同様である。シンチレータ部６３０の構成は、放射線検出装置６００の第１実施例と同様である。
【００７３】
放射線検出装置６５０の第１実施例について、放射線検出装置２００の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７２（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３８（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥ及びＭＴＦの観点で優れている。
【００７４】
＜放射線検出装置６５０の第２実施例＞
図６（ｂ）の放射線検出装置６５０の第２実施例について以下に説明する。センサパネル２２０の構成は放射線検出装置２００の第１実施例と同様である。シンチレータ部６３０の構成は、放射線検出装置６００の第２実施例と同様である。
【００７５】
放射線検出装置６５０の第２実施例について、放射線検出装置６５０の第１実施例と同様の特性評価を行ったところ、ＤＱＥが０．７２（０ｌｐ／ｍｍ）となり、ＭＴＦが０．３９（２ｌｐ／ｍｍ）となった。すなわち、この実施例は、比較例の放射線検出装置よりもＤＱＥ及びＭＴＦの観点で優れている。
【００７６】
＜放射線検出システムの実施形態＞
図８は、上述の放射線検出装置のＸ線診断システム（放射線検出システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、上述の何れかの放射線検出装置である検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理部となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示部となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線検出システムは、検出装置と、検出装置からの信号を処理する信号処理部とを少なくとも有する。
【００７７】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理部により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示部となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録部に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録部となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１００、２００、６００、６５０：放射線検出装置、１２０、２２０：センサパネル、１３１、６３１：シンチレータ層、３０３、４０３、４５３、７０３、７１３、７２３：柱状結晶
【図８】
2016173267.tif 000003
【図１】
2016173267.tif 000004
【図２】
2016173267.tif 000005
【図３】
2016173267.tif 000006
【図４】
2016173267.tif 000007
【図５】
2016173267.tif 000008
【図６】
2016173267.tif 000009
【図７】
2016173267.tif 000010