(57)【要約】【課題】放射線の位置検出精度を向上させた検出素子および放射線検出装置を提供する。【解決手段】検出素子は、複数の層を有する絶縁部材と、絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、複数の開口部に配置される貫通孔から絶縁部材の第１面に露出する複数の第２電極と、絶縁部材の第３面に配置され、複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、
前記絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、前記複数の開口部に配置される貫通孔から前記絶縁部材の第１面に露出する複数の第２電極と、
前記絶縁部材の第３面に配置され、前記複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、
を備えることを特徴とする検出素子。
【請求項２】
前記絶縁部材の第３面に配置され、前記複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
複数の層を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、
前記絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、前記複数の開口部に配置される貫通孔から前記絶縁部材の第１面に露出する複数の第２電極と、
前記絶縁部材の第３面の前記第２の方向の一端側と、前記第２の方向の一端側と向かい合う前記第２の方向の他端側とに交互に配置され、前記複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、
を備えることを特徴とする検出素子。
【請求項４】
前記絶縁部材の第３面の前記第１の方向の一端側と、前記第１の方向の一端側と向かい合う前記第１の方向の他端側とに交互に配置され、前記複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の検出素子。
【請求項５】
前記絶縁部材の第３面に配置される第１グランド電極をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項６】
前記絶縁部材の第２面と第３面の間である第４面に配置される第２グランド電極をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項７】
前記絶縁部材は積層する第１絶縁層と第２絶縁層を有し、
前記複数の第１電極は前記第１絶縁層の第１面に配置され、
前記第１絶縁層の前記貫通孔を介して前記第１面に露出する前記複数の第２電極は、前記第１面の反対側である第２面に配置され、
前記複数の第２電極がそれぞれ接続される前記複数の第２接続端子は、前記第２絶縁層の前記第１絶縁層とは反対側の第３面に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の検出素子。
【請求項８】
前記絶縁部材は積層する第１絶縁層、第２絶縁層、および第３絶縁層を有し、
前記複数の第１電極は前記第１絶縁層の第１面に配置され、
前記第１絶縁層の前記貫通孔を介して前記第１面に露出する前記複数の第２電極は、前記第１面の反対側である第２面に配置され、
前記複数の第２電極がそれぞれ接続される前記複数の第２接続端子は、前記第２絶縁層の前記第１絶縁層とは反対側の第３面に配置され、
前記第３絶縁層は前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置され、
前記第２グランド電極は、前記第３絶縁層の前記第１絶縁層とは反対側の第４面に配置される
ことを特徴とする請求項６に記載の検出素子。
【請求項９】
前記絶縁部材の第３面において前記第１の方向およびの前記第２の方向に均等に配置され、前記第１グランド電極および／または前記第２グランド電極がそれぞれ接続される複数の第３接続端子をさらに備えることを特徴とする請求項５、６または８に記載の検出素子。
【請求項１０】
前記第２接続端子と前記第１グランド電極との間の距離は４００μｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の検出素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載された前記検出素子と、中継基板とを備える放射線検出装置。
【請求項１２】
前記検出素子は、前記絶縁部材の第３面が接するように前記中継基板の第１面に配置され、
前記第２接続端子が前記中継基板の第１面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出装置。
【請求項１３】
前記検出素子は、前記絶縁部材の第３面が接するように開口部を備える中継基板の第１面に配置され、
前記第２接続端子が前記開口部を介して前記中継基板の第１面の反対側の第２面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出装置。
【請求項１４】
前記検出素子は、前記絶縁部材の第１面が接するように開口部を備える中継基板の第２面に配置され、
前記第２接続端子が前記中継基板の第２面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出装置。
【請求項１５】
前記接続部は、半田、導電ペースト、または異方性導電膜（ＡＣＦ）であることを特徴とする請求項１２に記載の放射線検出装置。
【請求項１６】
前記接続部は、ワイヤボンディングであることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の放射線検出装置。
【請求項１７】
前記接続部は、エポキシ樹脂、またはポリイミド樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子及び放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器の研究が進められている。ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出装置は、従来の検出装置による放射線検出では不十分であった、特に、検出領域の画像イメージングにおいて、大面積かつリアルタイムイメージングができるという特徴がある。
【０００３】
ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出装置の構造に関しては、例えば、特許文献１および２を参照することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３５４５５１号公報
【特許文献２】特許第４３９１３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２に開示されている放射線検出装置によれば、放射線（荷電粒子）はガスと相互作用することにより電離電子を生じ、その電離電子をピクセル型電極において捕捉することによって間接的に放射線を検出する。電離電子を捕捉したピクセル型電極の位置を特定することで、放射線の飛跡を検出することができる。しかしながら放射線検出領域内の電場が均等に分布していない場合、電離電子の動きは乱れ、所定の位置のピクセル型電極に捕捉されない場合がある。このような場合に、放射線検出装置の位置検出精度は低下し、放射線の飛跡を正確に検出することができなくなることが問題となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、放射線の位置検出精度を向上させた検出素子および放射線検出装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、複数の層を有する絶縁部材と、絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、複数の開口部に配置される貫通孔から絶縁部材の第１面に露出する複数の第２電極と、絶縁部材の第３面に配置され、複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、を備えることを特徴とする検出素子が提供される。
【０００８】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面に配置され、複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備えてもよい。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、複数の層を有する絶縁部材と、絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、絶縁部材の第２面に配置され、第２の方向に延在し、複数の開口部に配置される貫通孔から絶縁部材の第１面に露出する複数の第２電極と、絶縁部材の第３面の第２の方向の一端側と、第２の方向の一端側と向かい合う第２の方向の他端側とに交互に配置され、複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、を備えることを特徴とする検出素子が提供される。
【００１０】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面の第１の方向の一端側と、第１の方向の一端側と向かい合う第１の方向の他端側とに交互に配置され、複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備えてもよい。
【００１１】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面に配置される第１グランド電極をさらに備えてもよい。
【００１２】
また、検出素子は、絶縁部材の第２面と第３面の間である第４面に配置される第２グランド電極をさらに備えてもよい。
【００１３】
絶縁部材は積層する第１絶縁層と第２絶縁層を有し、複数の第１電極は第１絶縁層の第１面に配置され、第１絶縁層の貫通孔を介して第１面に露出する複数の第２電極は、第１面の反対側である第２面に配置され、複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子は、第２絶縁層の第１絶縁層とは反対側の第３面に配置されてもよい。
【００１４】
絶縁部材は積層する第１絶縁層、第２絶縁層、および第３絶縁層を有し、複数の第１電極は第１絶縁層の第１面に配置され、第１絶縁層の貫通孔を介して第１面に露出する複数の第２電極は、第１面の反対側である第２面に配置され、複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子は、第２絶縁層の第１絶縁層とは反対側の第３面に配置され、第３絶縁層は第１絶縁層と第２絶縁層の間に配置され、第２グランド電極は、第３絶縁層の第１絶縁層とは反対側の第４面に配置されてもよい。
【００１５】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面において第１の方向およびの第２の方向に均等に配置され、前記第１グランド電極、および／または前記第２グランド電極がそれぞれ接続される複数の第３接続端子をさらに備えてもよい。
【００１６】
また、第２接続端子と第１グランド電極との間の距離は４００μｍ以上であってもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る放射線検出装置は、検出素子と、中継基板とを備えてもよい。
【００１８】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面が接するように中継基板の第１面に配置され、第２接続端子が中継基板の第１面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えてもよい。
【００１９】
また、検出素子は、絶縁部材の第３面が接するように開口部を備える中継基板の第１面に配置され、第２接続端子が開口部を介して中継基板の第１面の反対側の第２面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えてもよい。
【００２０】
また、検出素子は、絶縁部材の第１面が接するように開口部を備える中継基板の第２面に配置され、第２接続端子が中継基板の第２面に配置された端子に電気的に接続される接続部を備えてもよい。
【００２１】
また、接続部は、半田、導電ペースト、または異方性導電膜（ＡＣＦ）であってもよい。
【００２２】
また、接続部は、ワイヤボンディングであってもよい。
【００２３】
また、接続部は、エポキシ樹脂、またはポリイミド樹脂で封止されていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態によると、放射線の位置検出精度を向上させた放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の放射線検出原理を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示す上面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示すＢ−Ｂ’断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示すＣ−Ｃ’断面図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示す下面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、アノード電極パターンおよび第２グランド（ＧＮＤ）電極の回路形成をする工程を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材に層間接続部を形成する工程を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材を積層する工程を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材に有底孔を形成する工程を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材にアノード電極と、アノード電極、およびグランド電極の層間接続部を形成する工程を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材にカソード電極、カソード電極の接続端子、アノード電極の接続端子、第１グランド電極、第１および第２グランド電極の接続端子を形成する工程を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、接続端子の表面処理、および基板接続部を形成する工程を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示す上面図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示すＢ−Ｂ’断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示すＣ−Ｃ’断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態に係る検出素子と中継基板とを示す下面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、アノード電極パターンおよび第２グランド（ＧＮＤ）電極の回路形成をする工程を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材に層間接続部を形成する工程を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材を積層する工程を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材に有底孔を形成する工程を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材にアノード電極と、カソード電極、アノード電極、およびグランド電極の層間接続部を形成する工程を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材にカソード電極、カソード電極の接続端子、アノード電極の接続端子、第１グランド電極、第１および第２グランド電極の接続端子を形成する工程を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、接続端子の表面処理、および基板接続部を形成する工程を示す図である。
【図１９Ａ】本発明の一実施形態に係る検出素子を示す上面図である。
【図１９Ｂ】本発明の一実施形態に係る検出素子を示す下面図である。
【図２０Ａ】本発明の一実施形態に係る検出素子を示す上面図である。
【図２０Ｂ】本発明の一実施形態に係る検出素子を示す下面図である。
【図２１】本発明の変形例１に係る検出素子と中継基板とを示す上面図、断面図、および下面図である。
【図２２】本発明の変形例２に係る検出素子と中継基板とを示す上面図、断面図、および下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の検出素子及び放射線検出装置について詳細に説明する。なお、本発明の検出素子及び放射線検出装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、以下の説明で第１面及び第２面は、部材および基板の特定の面を指すものではなく、部材および基板の表面方向又は裏面方向を特定するもので、つまり部材および基板に対する上下方向を特定するための名称である。
【００２７】
［本件発明に至る経緯］
特許文献２に開示されている放射線検出装置（以下「従来の放射線検出装置」という。）においては、ピクセル型電極のアノード電極パターンはビア（貫通孔）を介して表層の接続端子に接続されている。ピクセル型電極の外周部に設けられた接続端子と、外部回路とを接続する中継基板の端子とは、ワイヤボンディングで接続されている。
【００２８】
ピクセル型電極の中央部では、ドリフト電極とピクセル型電極間で電場が均等に分布し、電離電子はほぼ垂直にピクセル電極に向う。一方で、本発明者らが検討を重ねたところ、ピクセル型電極の外周部（特に、ワイヤボンディング部付近）では、ピクセル型電極の中央部と比較して電場が広いエリアに不均一に分布していることが分かった。
【００２９】
放射線検出装置においては、アノード電極に高電圧をかけることから、その接続端子、ワイヤボンディング、および中継基板の端子にも電場が形成されてしまうことが考えられる。この結果、ピクセル型電極外周部で電離した電子はワイヤボンディング（接続端子、中継基板の端子も含む）側に軌道を変え引き寄せられてしまい、ピクセル型電極中央部に比べて位置検出精度が劣る可能性をみいだした。
【００３０】
そこで、本発明者は、上述したような現象を鋭意検討した結果、本願発明に至った。
【００３１】
＜第１実施形態＞
［放射線検出装置の概要］
図１を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の構造の概要を説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線検出装置１００は、チャンバー１４０を有する。チャンバー１４０の内部には、検出素子１０と、ドリフト電極１１０と、ドリフトケージ１１１と、中継基板１３０を備える。中継基板１３０は、外部回路と接続し、検出素子１０からの信号を出力する。検出素子１０とドリフト電極１１０とは、一定のスペースを介して対向して配置される。検出素子１０は、カソード電極１０４とアノード電極１０６とを含むピクセル電極１を備える。ドリフトケージ１１１は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０との間のスペースを囲むように配置される。ドリフトケージ１１１は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場の分布を均一化するよう、ドリフト電極１１０からピクセル電極１に向けて（Ｚ方向）、徐々に電圧を接地電圧（グランド）に近づけていくための配線パターンを備える。
【００３３】
放射線検出装置１００は、容器モジュールという場合がある。検出素子１０は、ピクセル電極基板という場合がある。また、カソード電極１０４を第１電極、アノード電極１０６を第２電極、ドリフト電極１１０を第３電極という場合がある。
【００３４】
図１に示すように、ピクセル電極１は、カソード電極１０４と、開口部１０５と、アノード電極１０６と、アノード電極パターン１０６ｃと、複数の層を有する絶縁部材１０２とを含む。カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の表面である第１面に複数配置される。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を備える。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。
【００３５】
絶縁部材１０２ａは、カソード電極１０４の開口部１０５に絶縁部材１０２の第１面から層間である第２面へ貫通孔を備える。複数のアノード電極１０６は、絶縁部材１０２ａのそれぞれの貫通孔を介して第１面に露出するよう配置される。アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面から第２面まで絶縁部材１０２ａを貫通し、アノード電極パターン１０６ｃと接続する。アノード電極パターン１０６ｃは、絶縁部材１０２の第２面に複数配置される。アノード電極パターン１０６ｃは、ストリップ状に形成されているので、アノードストリップパターンともいう。
【００３６】
ここでカソード電極１０４が延在するＸ方向と、アノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向とは概略垂直である。本実施形態において、絶縁部材１０２は、３層構造を有し、表面および各層間に、ピクセル電極１を有する第１面からＸ方向およびＹ方向と略垂直なＺ方向に第２面、第４面、および第３面を形成する。すなわち第１面および第３面が、絶縁部材１０２の両表面となる。
【００３７】
一般的なピクセル電極は１０ｃｍ×１０ｃｍの検出面積があり、このような放射線検出装置におけるカソード電極１０４およびアノード電極１０６の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅：３５０μｍ
カソード電極のピッチ：４００μｍ
アノード電極の幅：３００μｍ
アノード電極のピッチ：Ｘ方向及びＹ方向に４００μｍ
アノード電極の個数：２５６×２５６＝６５５３６個
カソード電極とアノード電極との間隔：およそ１００μｍ
【００３８】
本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００は上述した構成をとることにより、ピクセル電極１において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有する。すなわち、絶縁部材１０２の第１面に露出するアノード電極１０６はＸ方向及びＹ方向に等間隔に配列される。本実施形態において、アノード電極１０６のＸ方向及びＹ方向におけるピッチは、４００μｍである。アノード電極１０６がＸ方向及びＹ方向に等間隔に配列されることにより、ピクセル電極１とドリフト電極１１０との間のスペースに均等に電場を形成することができる。
【００３９】
検出素子１０は、ピクセル電極１と中継基板１３０とを接続する接続端子（１０６ａおよび１０４ａ）を備える。本実施形態において、アノード電極１０６の接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第１面とは反対側の表面である第３面に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａが、ピクセル電極１が配置される絶縁部材１０２の第１面とは反対側の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。
【００４０】
アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の第３面に複数配置される。接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の一端側に配置される。アノード電極１０６はアノード電極パターン１０６ｃと層間接続部１０６ｂを介して、接続端子１０６ａに接続される。層間接続部１０６ｂは、絶縁部材１０２の第２面から第３面まで絶縁部材１０２を貫通し、アノード電極パターン１０６ｃと接続端子１０６ａとを接続する。すなわち複数のアノード電極１０６と、アノード電極パターン１０６ｃと、層間接続部１０６ｂと、接続端子１０６ａとは、一つの導電体であり、接続端子１０６ａはアノード電極１０６の接続端子として機能する。なお、本実施形態においては、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、および接続端子１０６ａは別に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明するが、これに限定されず、一体形成されてもよい。
【００４１】
本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に配置される。なお、本実施形態においては、カソード電極１０４と、接続端子１０４ａとは一体形成されている形態について説明するが、これに限定されず、それぞれが別に設けられ、電気的に接続されてもよい。
【００４２】
本発明の一実施形態に係る絶縁部材１０２の材料はポリイミドであるが、絶縁性を備えた材料ならこれに限定しない。さらに、放射線耐性も備えた材料がより好ましい。例えば、環状基を持つ熱硬化性材料などを用いることができる。絶縁部材１０２は、複数種類の絶縁部材の積層によって形成されていてもよい。本実施形態に係る、カソード電極１０４、カソード電極の接続端子１０４ａ、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、アノード電極の接続端子１０６ａ、および後述する第１グランド電極１０８、層間接続部１０８ｂ、グランド電極の接続端子１０８ａ、第２グランド電極１０９の材料は銅であるが、導電性を備えた金属材料ならこれに限定しない。
【００４３】
カソード電極１０４の接続端子１０４ａ、アノード電極１０６の接続端子１０６ａ、および後述する第１グランド電極１０８、第２グランド電極１０９の接続端子１０８ａはニッケル金メッキが形成される。銅である接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａと金めっき層との間に介在するニッケルめっき層は、金めっき層に中継基板１３０へ接続されるワイヤボンディングなどが接続されるとき、表面の金が銅に拡散してボンディングを阻害することを防ぐ。すなわちこの工程によって接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａは、ボンディングに必要な強度を確保することができる。
【００４４】
［放射線検出の原理］
図２を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の動作原理を説明する。図１で示す放射線検出装置１００の構成は、アルゴンやキセノンなどの希ガスとエタン、メタンなどの分子性気体の混合ガスで封入されたチャンバー１４０内に配置する。放射線検出装置１００は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０の間に入射した放射線を検出する。
【００４５】
カソード電極１０４はグランドに接続されており、ドリフト電極１１０はグランドに対して負の電圧を印加することで、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に電場が形成される。アノード電極１０６（アノード電極パターン１０６ｃ）はグランドに対して正の電圧が印加され、カソード電極１０４とアノード電極１０６の間にも電場が形成される。
【００４６】
放射線が入射した時、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に発生させた電場の影響により、入射する放射線が存在する気体との相互作用により発生させた電子は、ほぼ放射線の進行方向に弾かれるとともにもらった運動エネルギーにより更に気体との衝突を行い多数の電子（雲）を形成し、これらの電子がアノード電極１０６とカソード電極１０４からなるピクセル電極１の方向へ、垂直（Ｚ方向）に引き寄せられる。このとき、引き寄せられた電子は気体原子と衝突し、気体原子を電離する。ガス増幅により電離した電子は雪崩的に増殖し、アノード電極１０６で収集される電子群は、電気信号として読み出すことができる程度にまで達する。この電気信号を、アノード電極パターン１０６ｃおよび層間接続部１０６ｂを介して接続端子１０６ａから外部に読み出すことができる。一方、カソード電極１０４には電子群に誘導された正電荷が生じ、ここから得られる電気信号をカソード電極の接続端子１０４ａから外部に読みだすことができる。これらの電気信号を位置時系列に計測することにより、荷電粒子の飛跡を測定することができる。
【００４７】
絶縁部材１０２の第１面にアノード電極１０６の接続端子１０６ａが配置されると、アノード電極は高電圧をかけることから、その接続端子１０６ａ、中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材にも電場が形成される。この結果、ピクセル電極１の外周部付近で電離した電子は、接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）に引き寄せられてしまい軌道を変える為、ピクセル電極１中央部に比べて位置検出精度が劣る。
【００４８】
図２に示すように、本実施形態においては、アノード電極１０６の接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面に配置される。接続端子１０６ａが、ピクセル電極１が配置される第１面とは反対側の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。
【００４９】
［検出素子の構成］
本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子について、より詳細に説明する。
【００５０】
図３Ａ〜図３Ｄを用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子について、詳細に説明する。図３Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す上面図である。図３Ｂおよび図３Ｃは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す断面図である。図３Ｂには図３ＡのＢ−Ｂ’線における断面図を、図３Ｃには図３ＡのＣ−Ｃ’線における断面図を示す。図３Ｄは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す下面図である。図３Ａ〜図３Ｄに示すように、検出素子１０は、アノード電極１０６の接続端子１０６ａを、絶縁部材１０２の第３面に備える。
【００５１】
本実施形態において、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面に第１グランド電極１０８を備える。絶縁部材１０２の第２面と第３面の間である第４面には第２グランド電極１０９を備える。すなわち絶縁部材１０２ｂと絶縁部材１０２ｃの層間である第４面には第２グランド電極１０９を備える。ピクセル電極１と、アノード電極１０６の接続端子１０６ａおよび中継基板１３０との間には、絶縁部材１０２、第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９が配置される。本実施形態において第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。
【００５２】
第１グランド電極１０８、および第２グランド電極１０９は、層間接続部１０８ｂを介して絶縁部材１０２の第３面に配置される接続端子１０８ａに接続される。接続端子１０８ａは、中継基板１３０のグランドに接続される。第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９は安定な電位が必要なため、接続端子１０８ａは、ピクセル電極１のＸ方向およびＹ方向において均等に配置される。しかしながら、これに限定されず、Ｘ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて一端に配置されてもよい。またＸ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて両端に交互に配置されてもよい。
【００５３】
第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）および中継基板１３０が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。
【００５４】
本実施形態において、第１グランド電極１０８と、近接するアノード電極１０６の接続端子１０６ａとの距離ｙは４００μｍである。距離ｙを４００μｍ以上にすることにより、第１グランド電極１０８と接続端子１０６ａとの間に発生する電圧差に対して絶縁性が確保できる。絶縁破壊による短絡を避ける為、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、および接続端子１０６ａと、第１グランド電極１０８、層間接続部１０８ｂ、グランド電極の接続端子１０８ａ、および第２グランド電極１０９との距離ｙは４００μｍ以上にする。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の動作を良好にすることができる。
【００５５】
検出素子１０と中継基板１３０とは、基板接続部１２０を介して電気的に接続される。本実施形態においてカソード電極１０４の接続端子１０４ａは、基板接続部１２０としてワイヤボンディングを用いて、絶縁部材１０２の第１面から中継基板の端子に電気的に接続される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａ、および第１グランド電極１０８、第２グランド電極１０９の接続端子１０８ａは、基板接続部１２０として半田を用いて、絶縁部材１０２の第３面から中継基板の端子に電気的に接続される。しかしながらこれに限定されず、導電ペースト、異方性導電膜（ＡＣＦ）など様々な方法を用いることができる。
【００５６】
封止部１２２では、検出素子１０と中継基板１３０との基板接続部１２０が、エポキシ、ポリイミドなどで封止される。これによって、検出素子１０の接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａと、対応する中継基板１３０の端子とを電気的に接続する基板接続部１２０（半田、ワイヤボンディング、導電ペースト、異方性導電膜（ＡＣＦ）など）が、外部応力、熱、放射線などにより破損することを防ぐことができる。
【００５７】
本発明の第１実施形態において、アノード電極１０６の接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第１面とは反対側の表面である第３面に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａが、ピクセル電極１が配置される第１面とは反対側の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。
【００５８】
また本実施形態において、第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９を配置することによって、接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）および中継基板１３０がピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。
【００５９】
本実施形態に係る放射線検出装置１００において、ピクセル電極１の外周部付近における検出量と検出位置の精度を向上することで、より大きい検出素子を備える従来の放射線検出装置と同等の性能をもつ放射線検出装置を提供することができる。よって放射線検出装置の製造コストの低減、およびコンパクト化が可能となる。さらに接続端子の位置を自由に変更することが可能なため、複数の検出素子を用いたより大きい検出エリアを有する放射線検出装置１００を提供することができる。
【００６０】
［検出素子の製造方法］
図４〜図１０を用いて、本発明の第１実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する。図４〜図１０のそれぞれの過程における、（Ａ）上面図、（Ｂ）および（Ｃ）断面図、（Ｄ）下面図を示す。図４〜図１０において、図１〜図３に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。ここで、両面に銅箔を積層したポリイミドから成る積層板を使用して検出素子を作製する製造方法について説明する。
【００６１】
図４は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ｂにアノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、および第２グランド電極１０９を形成する工程を示す図である。銅―ポリイミド―銅から成る積層板を用いて、一面にアノード電極パターン１０６ｃを、反対側の面に第２グランド電極１０９の回路を形成する。同様に、層間接続部１０６ｂの一部も形成する。回路形成をする方法としては、フォトリソグラフィを用いた銅に対するウェットエッチング又はドライエッチングなどの方法を用いることができる。この工程によって、図３に示すアノード電極パターン１０６ｃ、第２グランド電極１０９、および層間接続部１０６ｂの一部を形成することができる。
【００６２】
図５は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ｂに層間接続部１０６ｂを形成する工程を示す図である。まず図４で形成した層間接続部１０６ｂの位置に、貫通孔（ＴＨ、スルーホール）を形成する。絶縁部材１０２ｂに貫通孔を形成する方法としては、ドリル、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチング又はドライエッチング、レーザ照射による昇華又はアブレーション、レーザ照射による変質層形成及びウェットエッチング、サンドブラスト方式などの方法を用いることができる。形成された貫通孔は、導電ベースト印刷、電解／無電解めっき法により銅で穴埋めすることで層間接続部１０６ｂを形成することができる。
【００６３】
図６は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａ、１０２ｃ、および銅箔を積層する工程を示す図である。図６に示すように、図５で形成したアノード電極パターン１０６ｃ上に絶縁部材１０２ａと、銅箔との順に積層する。同様に、図５で形成した第１グランド電極１０８上に絶縁部材１０２ｃと、銅箔との順に積層する。この工程によって、絶縁部材１０２は３層構造を有し、各絶縁部材１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃの方向に、表面および各層間に銅箔を有する第１面、第２面、第４面、および第３面を形成することができる。
【００６４】
図７は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃに有底孔（ビア）を形成する工程を示す図である。絶縁部材１０２ａに、第１面から第２面へ貫通する有底孔を形成する。同様に、絶縁部材１０２ｃに、第３面から第４面へ貫通する有底孔を形成する。絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃに有底孔を形成する方法としては、ＵＶ／炭酸ガスレーザ照射による銅箔層／絶縁層の昇華又はアブレーションなどの方法を用いることができる。
【００６５】
形成された有底孔は、図８のデスミア処理によってスミア(樹脂残渣)を除去する。この工程によって、絶縁部材１０２ａにアノード電極１０６となる有底孔を、絶縁部材１０２ｃに、層間接続部１０６ｂおよび１０８ｂとなる有底孔を形成することができる。図８は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａにアノード電極１０６を、絶縁部材１０２ｃに層間接続部１０６ｂおよび１０８ｂを形成する工程を示す図である。図８に示すように、図７で形成した絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃの有底孔を、無電解めっき法により銅で穴埋めすることでアノード電極１０６、層間接続部１０６ｂおよび１０８ｂを形成することができる。
【００６６】
図９は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａにカソード電極（配線）１０４、および接続端子１０４ａを、絶縁部材１０２ｃにアノード電極の接続端子１０６ａおよび第１グランド電極１０８を形成する工程を示す図である。ずなわち、絶縁部材１０２の第１面にカソード電極１０４、および接続端子１０４ａを、絶縁部材１０２の第３面にアノード電極の接続端子１０６ａ、および第１グランド電極１０８の回路を形成する。回路形成をする方法としては、フォトリソグラフィを用いた銅に対するウェットエッチング又はドライエッチングなどの方法を用いることができる。この工程によって、図３に示すカソード電極１０４、第１グランド電極１０８、および接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを形成することができる。ここでは、絶縁部材１０２の第３面に図１０で述べる、ニッケル金メッキ及び半田を形成する為の接続端子１０８ａを形成する為、端子位置を開口させたソルダーレジスト（ＳＲ）層を形成する。形成方法は、感光性のソルダーレジスト材料を塗布し、露光、現像後不要な絶縁材料を剥離する。なお、ソルダーレジストはめっきを選択的に付け、半田の流出を防ぐ役目を持つ。
【００６７】
図１０は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａの表面処理をする工程を示す図である。図１０では示さなかったが、図９で形成した接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａはニッケル金めっきを行う。図１０で示すように、ニッケル金めっき処理をした接続端子１０６ａおよび１０８ａに、半田を用いて基板接続部１２０を形成する。接続端子１０４ａは、ワイヤボンディングを用いて基板接続部１２０を形成する。この工程によって、接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａは、それぞれ該当する中継基板の端子に基板接続部１２０を介して接続することが可能となる。上記の方法によって製造した検出素子１０を、基板接続部１２０を介して中継基板１３０に接続することで図３に示す放射線検出装置１００の構造を得ることができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
第１実施形態ではカソード電極１０４の接続端子１０４ａは絶縁部材１０２の第１面に、アノード電極１０６の接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面に配置したが、第２実施形態ではカソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａとを絶縁部材１０２の第３面に配置する。なお第１実施形態と同様である部分は、その繰り返しの説明を省略する。
【００６９】
［検出素子の構成］
図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子について、詳細に説明する。図１１Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す上面図である。図１１Ｂおよび図１１Ｃは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す断面図である。図１１Ｂには図１１ＡのＢ−Ｂ’線における断面図を、図１１Ｃには図１１ＡのＣ−Ｃ’線における断面図を示す。図１１Ｄは本発明の一実施形態に係る検出素子１０と中継基板１３０とを示す下面図である。
【００７０】
本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａと、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとは絶縁部材１０２の第３面に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａが絶縁部材１０２の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。さらにカソード電極１０４の接続端子１０４ａが絶縁部材１０２の第３面に配置されることにより、接続端子１０４ａがピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。
【００７１】
図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を備える。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。
【００７２】
カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の第３面に複数配置される。接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に配置される。カソード電極１０４は、層間接続部１０４ｂを介して接続端子１０４ａに接続される。層間接続部１０４ｂは絶縁部材１０２の第１面から第３面まで絶縁部材１０２を貫通し、カソード電極１０４と接続端子１０４ａとを接続する。すなわちカソード電極１０４と、層間接続部１０４ｂと、接続端子１０４ａとは、一つの導電体であり、接続端子１０４ａはカソード電極１０４の接続端子として機能する。
【００７３】
本実施形態において、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面に第１グランド電極１０８を、絶縁部材１０２の第４面に第２グランド電極１０９を備える。すなわちピクセル電極１と、カソード電極１０４の接続端子１０４ａ、アノード電極１０６の接続端子１０６ａ、および中継基板１３０との間には、第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９が配置される。本実施形態において第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。
【００７４】
第１グランド電極１０８、および第２グランド電極１０９は層間接続部１０８ｂを介して絶縁部材１０２の第３面に配置される接続端子１０８ａに接続される。接続端子１０８ａは、中継基板１３０のグランドに接続される。第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９は安定な電位が必要なため、接続端子１０８ａは、ピクセル電極１のＸ方向およびＹ方向において均等に配置される。しかしながら、これに限定されず、Ｘ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて一端に配置されてもよい。またＸ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて両端に交互に配置されてもよい。
【００７５】
第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９は、中継基板１３０のグランドに接続される。第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、接続端子１０４ａ、１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）および中継基板１３０が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。
【００７６】
本実施形態において、第１グランド電極１０８と、近接するアノード電極１０６の接続端子１０６ａとの距離ｙは４００μｍである。距離ｙを４００μｍ以上にすることにより、第１グランド電極１０８と接続端子１０６ａとの間に発生する電圧差に対して絶縁性が確保できる。絶縁破壊による短絡を避ける為、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、および接続端子１０６ａと、第１グランド電極１０８、層間接続部１０８ｂ、グランド電極の接続端子１０８ａ、および第２グランド電極１０９との距離ｙは４００μｍ以上にする。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の動作を良好にすることができる。
【００７７】
また本実施形態において、第１グランド電極１０８と、近接するカソード電極１０４の接続端子１０４ａとの距離ｘは１０μｍである。第１グランド電極１０８と接続端子１０４ａとの間に発生する電圧差は大きくないので、距離ｘは１０μｍ以上であれば絶縁性が確保できる。よって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の省スペース化が可能となる。
【００７８】
検出素子１０と中継基板１３０とは、基板接続部１２０を介して電気的に接続される。本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａ、アノード電極１０６の接続端子１０６ａ、および第１グランド電極１０８、第２グランド電極１０９の接続端子１０８ａは、基板接続部１２０として半田を用いて、絶縁部材１０２の第３面から中継基板の端子に電気的に接続される。しかしながらこれに限定されず、導電ペースト、異方性導電膜（ＡＣＦ）など様々な方法を用いることができる。
【００７９】
封止部１２２では、検出素子１０と中継基板１３０との基板接続部１２０が、エポキシ、ポリイミドなどで封止される。これによって、検出素子１０の接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａと、対応する中継基板１３０の端子とを電気的に接続する基板接続部１２０（半田、ワイヤボンディング、導電ペースト、異方性導電膜（ＡＣＦ）など）が、外部応力、熱、放射線などにより破損することを防ぐことができる。
【００８０】
本発明の第２実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａとを絶縁部材１０２の第３面に配置することによって、接続端子１０４ａおよび１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。
【００８１】
また本実施形態において、第１グランド電極１０８および第２グランド電極１０９を配置することによって、接続端子１０４ａ、１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）および中継基板１３０がピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。
【００８２】
本実施形態に係る放射線検出装置１００において、ピクセル電極１の外周部付近における検出量と検出位置の精度を向上することで、より大きい検出素子を備える従来の放射線検出装置と同等の性能をもつ放射線検出装置を提供することができる。よって放射線検出装置の製造コストの低減、およびコンパクト化が可能となる。さらに接続端子の位置を自由に変更することが可能なため、複数の検出素子を用いたより大きい検出エリアを有する放射線検出装置１００を提供することができる。
【００８３】
［検出素子の製造方法］
図１２〜図１８を用いて、本発明の第１実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する。図１２〜図１８のそれぞれの過程における、（Ａ）上面図、（Ｂ）および（Ｃ）断面図、（Ｄ）下面図を示す。図１２〜図１８において、図１１に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。ここで、両面に銅箔を積層したポリイミドから成る積層板を使用して検出素子を作製する製造方法について説明する。
【００８４】
図１２は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ｂにアノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０４ｂ、１０６ｂ、および第２グランド電極１０９を形成する工程を示す図である。銅―ポリイミド―銅から成る積層板を用いて、一面にアノード電極パターン１０６ｃを、反対側の面に第２グランド電極１０９の回路を形成する。同様に、層間接続部１０４ｂおよび１０６ｂの一部も形成する。回路形成をする方法としては、フォトリソグラフィを用いた銅に対するウェットエッチング又はドライエッチングなどの方法を用いることができる。この工程によって、図１１に示すアノード電極パターン１０６ｃ、第２グランド電極１０９、および層間接続部１０４ｂ、１０６ｂの一部を形成することができる。
【００８５】
図１３は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ｂに層間接続部１０４ｂ、１０６ｂを形成する工程を示す図である。まず図１２で形成した層間接続部１０４ｂ、１０６ｂの位置に、貫通孔（ＴＨ、スルーホール）を形成する。絶縁部材１０２ｂに貫通孔を形成する方法としては、ドリル、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチング又はドライエッチング、レーザ照射による昇華又はアブレーション、レーザ照射による変質層形成及びウェットエッチング、サンドブラスト方式などの方法を用いることができる。形成された貫通孔は、導電ベースト印刷、電解／無電解めっき法により銅で穴埋めすることで層間接続部１０４ｂ、１０６ｂを形成することができる。
【００８６】
図１４は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａ、１０２ｃ、および銅箔を積層する工程を示す図である。図１４に示すように、図１３で形成したアノード電極パターン１０６ｃ上に絶縁部材１０２ａと、銅箔との順に積層する。同様に、図１３で形成した第１グランド電極１０８上に絶縁部材１０２ｃと、銅箔との順に積層する。この工程によって、絶縁部材１０２は３層構造を有し、各絶縁部材１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃの方向に、表面および各層間に銅箔を有する第１面、第２面、第４面、および第３面を形成することができる。
【００８７】
図１５は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃに有底孔（ビア）を形成する工程を示す図である。絶縁部材１０２ａに、第１面から第２面へ貫通する有底孔を形成する。同様に、絶縁部材１０２ｃに、第３面から第４面へ貫通する有底孔を形成する。絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃに有底孔を形成する方法としては、ＵＶ／炭酸ガスレーザ照射による銅箔層／絶縁層の昇華又はアブレーションなどの方法を用いることができる。
【００８８】
形成された有底孔は、図１６のデスミア処理によってスミア(樹脂残渣)を除去する。この工程によって、絶縁部材１０２ａにアノード電極１０６および層間接続部１０４ｂとなる有底孔を、絶縁部材１０２ｃに、層間接続部１０４ｂ、１０６ｂ、および１０８ｂとなる有底孔を形成することができる。図１６は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａにアノード電極１０６および層間接続部１０４ｂを、絶縁部材１０２ｃに層間接続部１０４ｂ、１０６ｂおよび１０８ｂを形成する工程を示す図である。図１６に示すように、図１５で形成した絶縁部材１０２ａおよび１０２ｃの有底孔を、無電解めっき法により銅で穴埋めすることでアノード電極１０６、層間接続部１０４ｂ、１０６ｂおよび１０８ｂを形成することができる。
【００８９】
図１７は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、絶縁部材１０２ａにカソード電極（配線）１０４を、絶縁部材１０２ｃに接続端子１０４ａ、１０６ａおよび第１グランド電極１０８を形成する工程を示す図である。ずなわち、絶縁部材１０２の第１面にカソード電極１０４を、絶縁部材１０２の第３面に接続端子１０４ａ、１０６ａ、および第１グランド電極１０８の回路を形成する。回路形成をする方法としては、フォトリソグラフィを用いた銅に対するウェットエッチング又はドライエッチングなどの方法を用いることができる。この工程によって、図１１に示すカソード電極１０４、第１グランド電極１０８、および接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを形成することができる。ここでは、絶縁部材１０２の第３面に図１８で述べる、ニッケル金メッキ及び半田を形成する為の接続端子１０８ａを形成する為、端子位置を開口させたソルダーレジスト（ＳＲ）層を形成する。形成方法は、感光性のソルダーレジスト材料を塗布し、露光、現像後不要な絶縁材料を剥離する。なお、ソルダーレジストはめっきを選択的に付け、半田の流出を防ぐ役目を持つ。
【００９０】
図１８は、本発明の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａの表面処理をする工程を示す図である。図１８では示さなかったが、図１７で形成した接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａはニッケル金めっきを行う。図１８で示すように、ニッケル金めっき処理をした接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａに、半田を用いて基板接続部１２０を形成する。この工程によって、接続端子１０４ａ、１０６ａおよび１０８ａは、それぞれ該当する中継基板の端子に基板接続部１２０を介して接続することが可能となる。上記の方法によって製造した検出素子１０を、基板接続部１２０を介して中継基板１３０に接続することで図１１に示す放射線検出装置１００の構造を得ることができる。
【００９１】
＜第３実施形態＞
第１実施形態では、接続端子１０４ａは絶縁部材１０２の第１面のカソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に、接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面のアノード電極１０６が延在するＹ方向の一端側に配置したが、第３実施形態では、接続端子１０４ａは絶縁部材１０２の第１面のカソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に、接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面のアノード電極１０６が延在するＹ方向の両端に交互に配置する。なお第１実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。
【００９２】
［検出素子の構成］
図１９を用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子について、詳細に説明する。図１９Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０を示す上面図である。図１９Ｂは本発明の一実施形態に係る検出素子１０を示す下面図である。
【００９３】
本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に交互に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の両端に交互に配置される。接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に交互に配置されることにより、それぞれの接続端子１０４ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場はそれぞれ小さくなる。接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に交互に配置されることにより、それぞれの接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場もそれぞれ小さくなる。
【００９４】
さらに図１９に示すように、アノード電極１０６の接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面に配置される。それぞれの接続端子１０６ａが絶縁部材１０２の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。
【００９５】
＜第４実施形態＞
第２実施形態では、接続端子１０４ａは絶縁部材１０２の第３面のカソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に、接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面のアノード電極１０６が延在するＹ方向の一端側に配置したが、第３実施形態では、接続端子１０４ａは絶縁部材１０２の第３面のカソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に、接続端子１０６ａは絶縁部材１０２の第３面のアノード電極１０６が延在するＹ方向の両端に交互に配置する。なお第２実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。
【００９６】
［検出素子の構成］
図２０を用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子について、詳細に説明する。図２０Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０を示す上面図である。図２０Ｂは本発明の一実施形態に係る検出素子１０を示す下面図である。
【００９７】
本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に交互に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の両端に交互に配置される。接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に交互に配置されることにより、それぞれの接続端子１０４ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場はそれぞれ小さくなる。接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に交互に配置されることにより、それぞれの接続端子１０６ａ（中継基板１３０の端子、およびそれらの接続部材も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場もそれぞれ小さくなる。
【００９８】
さらに図２０に示すように、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａとは絶縁部材１０２の第３面に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａが絶縁部材１０２の第３面に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。さらにカソード電極１０４の接続端子１０４ａが絶縁部材１０２の第３面に配置されることにより、接続端子１０４ａがピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。
【００９９】
＜変形例１＞
第１乃至第４実施形態では、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面が接するように中継基板１３０に配置され、同じ面に配置された端子に接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａが電気的に接続される。変形例１では、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面が接するように開口部１３２を備える中継基板１３０に配置され、検出素子１０の配置面とは反対側の面に配置された端子に接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａが電気的に接続される。
【０１００】
図２１は、変形例１に係る検出素子と中継基板とを示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、および（Ｃ）下面図である。なお変形例１に係る検出素子は、接続端子１０８ａが、Ｘ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて一端に配置されること以外、第２実施形態に係る検出素子と同様である。このため検出素子の繰り返しの説明は省略し、中継基板の違いを説明する。
【０１０１】
検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面が接するように中継基板１３０上に配置される。変形例１に係る中継基板１３０は、絶縁部材１０２の第３面に配置される接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを露出する開口部１３２を有する。検出素子１０の接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａと、中継基板１３０の端子とは、基板接続部１２０としてワイヤボンディングを用いて、開口部１３２を介して電気的に接続される。封止部１２２では、基板接続部１２０が、エポキシ、ポリイミドなどで封止される。
【０１０２】
変形例１に係る中継基板１３０では、接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを露出する４つの開口部１３２を示したが、開口部１３２の形状および数はこれに限定されない。検出素子１０を安定に保持し、接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを露出する形状であればよい。例えば、中継基板１３０は接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａを露出する１つの大きな開口部１３２を有してもよい。
【０１０３】
＜変形例２＞
第１乃至第４実施形態では、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第３面が接するように中継基板１３０に配置され、同じ面に配置された端子に接続端子１０４ａ、１０６ａが電気的に接続される。変形例２では、検出素子１０は、絶縁部材１０２の第１面が接するように開口部を備える中継基板１３０に配置され、同じ面に配置された端子に接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａが電気的に接続される。
【０１０４】
図２２は、変形例２に係る検出素子と中継基板とを示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、および（Ｃ）下面図である。なお変形例２に係る検出素子は、接続端子１０８ａが、Ｘ方向またはＹ方向のぞれぞれにおいて一端に配置されること以外、第２実施形態に係る検出素子と同様である。このため検出素子の繰り返しの説明は省略し、中継基板の違いを説明する。
【０１０５】
検出素子１０は、絶縁部材１０２の第１面が接するように中継基板１３０上に配置される。変形例２に係る中継基板１３０は、絶縁部材１０２の第１面に配置されるピクセル電極１を露出する開口部１３２を有する。検出素子１０の接続端子１０４ａ、１０６ａ、１０８ａと、中継基板１３０の端子とは、基板接続部１２０としてワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。封止部１２２では、基板接続部１２０が、エポキシ、ポリイミドなどで封止される。
【０１０６】
変形例２に係る中継基板１３０では、ピクセル電極１を露出する開口部１３２を示したが、開口部１３２の形状および数はこれに限定されない。検出素子１０を安定に保持し、ピクセル電極１を露出する形状であればよい。
【０１０７】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１：ピクセル電極
１０：検出素子
１００：放射線検出装置
１０２：絶縁部材
１０４：カソード電極
１０４ａ：カソード電極１０４の接続端子
１０４ｂ：層間接続部
１０５：開口部
１０６：アノード電極
１０６ａ：アノード電極１０６の接続端子
１０６ｂ：層間接続部
１０６ｃ：アノード電極パターン
１０８：第１グランド電極
１０９：第２グランド電極
１１０：ドリフト電極
１１１：ドリフトケージ
１２０：基板接続部
１２２：封止部
１３０：中継基板
１４０：チャンバー
【図１】
2017181285.tif 000003
【図２】
2017181285.tif 000004
【図３Ａ】
2017181285.tif 000005
【図３Ｂ】
2017181285.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
2017181285.tif 000009
【図５】
2017181285.tif 000010
【図６】
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【図７】
2017181285.tif 000012
【図８】
2017181285.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2017181285.tif 000015
【図１１Ａ】
2017181285.tif 000016
【図１１Ｂ】
2017181285.tif 000017
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
2017181285.tif 000019
【図１２】
2017181285.tif 000020
【図１３】
2017181285.tif 000021
【図１４】
2017181285.tif 000022
【図１５】
2017181285.tif 000023
【図１６】
2017181285.tif 000024
【図１７】
2017181285.tif 000025
【図１８】
2017181285.tif 000026
【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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