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WO2016111093A1 - 放射線検出器及びその製造方法 - Google Patents

放射線検出器及びその製造方法 Download PDF

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WO2016111093A1
WO2016111093A1 PCT/JP2015/082893 JP2015082893W WO2016111093A1 WO 2016111093 A1 WO2016111093 A1 WO 2016111093A1 JP 2015082893 W JP2015082893 W JP 2015082893W WO 2016111093 A1 WO2016111093 A1 WO 2016111093A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scintillator layer
filling portion
layer
filling
phosphor material
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/082893
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
克久 本間
幸司 鷹取
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝電子管デバイス株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝, 東芝電子管デバイス株式会社 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to EP15876966.1A priority Critical patent/EP3244236B1/en
Priority to KR1020177015621A priority patent/KR20170080694A/ko
Priority to CN201580068168.9A priority patent/CN107110984A/zh
Publication of WO2016111093A1 publication Critical patent/WO2016111093A1/ja
Priority to US15/603,722 priority patent/US20170254908A1/en

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    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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    • G01T1/20189—Damping or insulation against damage, e.g. caused by heat or pressure
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    • G21K2004/10—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens with a protective film

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a radiation detector and a method of manufacturing the same.
  • the radiation detector covers a substrate formed of a translucent material such as glass, a plurality of photoelectric conversion units provided in a matrix on the substrate, and a plurality of photoelectric conversion units, and the radiation is visible light, that is, radiation.
  • a scintillator layer for conversion into fluorescence, a moisture-proof body covering the scintillator layer, and the like are provided.
  • a reflective layer may be further provided on the scintillator layer in order to enhance the utilization efficiency of fluorescence and improve the sensitivity characteristic.
  • the scintillator layer is provided so as to cover an area (effective pixel area) in which a plurality of photoelectric conversion units are provided.
  • the scintillator layer is formed using a vacuum evaporation method
  • an inclined portion is formed in the peripheral portion of the scintillator layer.
  • the thickness dimension of the inclined portion gradually decreases toward the outside of the scintillator layer. Therefore, the sloped portion is thinner than the portion in the central region of the scintillator layer.
  • the thickness of the scintillator layer is reduced, the light emission luminance is reduced, and thus the image quality in the area where the inclined portion is present may be degraded.
  • the inclined portion is provided at a position away from the effective pixel area, it is possible to suppress the deterioration of the image quality.
  • the radiation detector can not be miniaturized. Therefore, it is desirable to develop a radiation detector that can suppress deterioration in image quality even if there is an inclined portion above the effective pixel region, and can miniaturize the radiation detector, and a method of manufacturing the same. It was
  • the problem to be solved by the present invention is that a radiation detector that can suppress deterioration of image quality even if there is an inclined portion above the effective pixel area, and can achieve miniaturization of the radiation detector, and It is to provide the manufacturing method.
  • the radiation detector according to the embodiment is provided on an array substrate having a substrate and a plurality of photoelectric conversion devices provided on one surface side of the substrate, and the plurality of photoelectric conversion devices, A scintillator layer containing the phosphor material, and a wall body provided on one side of the substrate and surrounding the scintillator layer, the scintillator layer, and the wall body; And a filling portion containing a body material.
  • the scintillator layer has, at its peripheral portion, an inclined portion whose thickness dimension gradually decreases toward the outside of the scintillator layer.
  • the filling portion is provided on the inclined portion.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view for illustrating an X-ray detector 1 according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the X-ray detector 1;
  • FIG. 5 is a graph for illustrating changes in moisture permeability under a high temperature and high humidity environment (60 ° C.-90% RH).
  • FIG. 6 is a graph for illustrating changes in resolution characteristics under a high temperature and high humidity environment (60 ° C.-90% RH).
  • the radiation detector according to the embodiment of the present invention can be applied to various types of radiation such as ⁇ -rays in addition to X-rays.
  • ⁇ -rays in addition to X-rays.
  • other radiation can also be applied by replacing “X-ray” in the following embodiments with “other radiation”.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view for illustrating the X-ray detector 1 according to the first embodiment.
  • the reflection layer 6, the moisture proof body 7, the filling part 8, the wall 9, the joining layer 10, the protective layer 2f, etc. are omitted and drawn.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the X-ray detector 1.
  • the control line (or gate line) 2 c 1 the data line (or signal line) 2 c 2, the signal processing unit 3, the image transmission unit 4 and the like are omitted to avoid complication. .
  • the X-ray detector 1 which is a radiation detector is an X-ray flat sensor which detects an X-ray image which is a radiation image.
  • the X-ray detector 1 can be used, for example, in general medical applications. However, the application of the X-ray detector 1 is not limited to the general medical application.
  • the X-ray detector 1 includes an array substrate 2, a signal processing unit 3, an image transmission unit 4, a scintillator layer 5, a reflection layer 6, a moistureproof body 7, a filling unit 8 and a wall 9 and a bonding layer 10 are provided.
  • the array substrate 2 includes a substrate 2a, a photoelectric conversion unit 2b, a control line 2c1, a data line 2c2, and a protective layer 2f.
  • the substrate 2a has a plate-like shape and is formed of a translucent material such as non-alkali glass.
  • a plurality of photoelectric conversion units 2b are provided on one surface of the substrate 2a.
  • the photoelectric conversion unit 2b has a rectangular shape, and is provided in an area defined by the control line 2c1 and the data line 2c2.
  • the plurality of photoelectric conversion units 2b are arranged in a matrix.
  • One photoelectric conversion unit 2 b corresponds to one pixel.
  • Each of the plurality of photoelectric conversion units 2b is provided with a photoelectric conversion element 2b1 and a thin film transistor (TFT; Thin Film Transistor) 2b2 which is a switching element.
  • a storage capacitor (not shown) can be provided to store the signal charge converted in the photoelectric conversion element 2b1.
  • the storage capacitors (not shown) have, for example, a rectangular plate shape and can be provided under each thin film transistor 2b2. However, depending on the capacitance of the photoelectric conversion element 2b1, the photoelectric conversion element 2b1 can also serve as a storage capacitor (not shown).
  • the photoelectric conversion element 2b1 can be, for example, a photodiode.
  • the thin film transistor 2b2 performs switching of accumulation and release of the charge generated when the fluorescence is incident on the photoelectric conversion element 2b1.
  • the thin film transistor 2b2 can include a semiconductor material such as amorphous silicon (a-Si) or polysilicon (P-Si).
  • the thin film transistor 2b2 has a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode.
  • the gate electrode of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding control line 2c1.
  • the source electrode of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding data line 2c2.
  • the drain electrode of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding photoelectric conversion element 2b1 and a storage capacitor (not shown).
  • a plurality of control lines 2c1 are provided in parallel with each other at predetermined intervals.
  • the control line 2c1 extends, for example, in the row direction.
  • the plurality of control lines 2c1 are electrically connected to the plurality of wiring pads 2d1 provided in the vicinity of the periphery of the substrate 2a.
  • One ends of a plurality of wirings provided on the flexible printed board 2e1 are electrically connected to the plurality of wiring pads 2d1, respectively.
  • the other ends of the plurality of wires provided on the flexible printed circuit 2e1 are electrically connected to a control circuit (not shown) provided on the signal processing unit 3 respectively.
  • a plurality of data lines 2c2 are provided in parallel with each other at predetermined intervals.
  • the data line 2c2 extends in a direction (for example, a column direction) orthogonal to the direction in which the control line 2c1 extends.
  • the plurality of data lines 2c2 are electrically connected to the plurality of wiring pads 2d2 provided in the vicinity of the periphery of the substrate 2a.
  • One ends of a plurality of wirings provided on the flexible printed board 2e2 are electrically connected to the plurality of wiring pads 2d2, respectively.
  • the other ends of the plurality of wires provided on the flexible printed circuit 2e2 are electrically connected to amplification and conversion circuits (not shown) provided on the signal processing unit 3 respectively.
  • the protective layer 2 f is provided to cover the photoelectric conversion unit 2 b, the control line 2 c 1, and the data line 2 c 2.
  • the protective layer 2 f can be formed of an insulating material such as silicon nitride (SiN) or an acrylic resin.
  • the signal processing unit 3 is provided on the side of the substrate 2a opposite to the side on which the photoelectric conversion unit 2b is provided.
  • the signal processing unit 3 is provided with a control circuit (not shown) and an amplification / conversion circuit (not shown).
  • a control circuit (not shown) controls the operation of each thin film transistor 2b2, that is, the on state and the off state. For example, a control circuit (not shown) sequentially applies a control signal S1 to each control line 2c1 via the flexible printed circuit 2e1, the wiring pad 2d1 and the control line 2c1.
  • the thin film transistor 2b2 is turned on by the control signal S1 applied to the control line 2c1, and the image data signal S2 from the photoelectric conversion unit 2b can be received.
  • the amplification / conversion circuit includes, for example, a plurality of charge amplifiers, a parallel-to-serial converter, and an analog-to-digital converter.
  • the plurality of charge amplifiers are electrically connected to the respective data lines 2c2.
  • the plurality of parallel / serial converters are electrically connected to the plurality of charge amplifiers, respectively.
  • the plurality of analog-to-digital converters are electrically connected to the plurality of parallel / serial converters, respectively.
  • a plurality of charge amplifiers (not shown) sequentially receive the image data signal S2 from each photoelectric conversion unit 2b through the data line 2c2, the wiring pad 2d2 and the flexible printed board 2e2.
  • a plurality of charge amplifiers sequentially amplify the received image data signal S2.
  • a plurality of parallel / serial converters sequentially convert the amplified image data signal S2 into a serial signal.
  • the plurality of analog-to-digital converters sequentially convert the image data signal S2 converted into the serial signal into a digital signal.
  • the image transmission unit 4 is electrically connected to an amplification / conversion circuit (not shown) of the signal processing unit 3 through the wiring 4 a.
  • the image transmission unit 4 may be integrated with the signal processing unit 3.
  • the image transmission unit 4 constructs an X-ray image based on the image data signal S2 converted into digital signals by a plurality of analog-digital converters (not shown). In this case, for example, when there is a luminance difference between the central area and the peripheral area of the effective pixel area A, an electrical process (image correction, etc.) for correcting the sensitivity difference caused by the luminance difference when constructing the X-ray image Brightness correction) can be performed.
  • the data of the configured X-ray image is output from the image transmission unit 4 to an external device.
  • the scintillator layer 5 is provided on the plurality of photoelectric conversion units 2b (effective pixel area A), and converts incident X-rays into fluorescence, that is, visible light.
  • the scintillator layer 5 contains a phosphor material.
  • the scintillator layer 5 can be formed using, for example, cesium iodide (CsI): thallium (Tl), or sodium iodide (NaI): thallium (Tl) or the like. In this case, if the scintillator layer 5 is formed using a vacuum evaporation method or the like, the scintillator layer 5 formed of an aggregate of a plurality of columnar crystals is formed.
  • the thickness dimension of the scintillator layer 5 can be, for example, about 600 ⁇ m.
  • the thickness dimension of a pillar of a columnar crystal can be, for example, about 8 ⁇ m to 12 ⁇ m at the outermost surface.
  • the inclined portion 5a is formed in the peripheral portion of the scintillator layer 5, as shown in FIG.
  • the thickness dimension of the inclined portion 5 a gradually decreases toward the outside of the scintillator layer 5. Therefore, the sloped portion 5 a is thinner than the portion in the central region of the scintillator layer 5.
  • the inclined portion 5 a of the scintillator layer 5 is provided on the peripheral region of the effective pixel region A.
  • the reflective layer 6 is provided to enhance the utilization efficiency of fluorescence and improve the sensitivity characteristic. That is, of the fluorescence generated in the scintillator layer 5 and the filling portion 8, the reflection layer 6 reflects the light directed to the side opposite to the side on which the photoelectric conversion unit 2 b is provided, and is directed to the photoelectric conversion unit 2 b Do.
  • the reflective layer 6 covers the X-ray incident side of the scintillator layer 5 and the filling portion 8.
  • the reflective layer 6 can be formed, for example, by applying a resin containing light scattering particles such as titanium oxide (TiO 2 ) on the scintillator layer 5 and the filling portion 8.
  • the reflective layer 6 can also be formed, for example, by depositing a layer made of a metal having a high light reflectance such as silver alloy or aluminum on the scintillator layer 5 and the filling portion 8.
  • the reflective layer 6 can also be formed using, for example, a plate whose surface is made of a metal having a high light reflectance such as a silver alloy or aluminum.
  • the reflective layer 6 illustrated in FIG. 2 is made of a mixture of submicron powder of titanium oxide, a binder resin, and a solvent on the X ray incident side of the scintillator layer 5 and the filling portion 8. It is formed by applying and curing it. In this case, the thickness dimension of the reflective layer 6 can be about 120 ⁇ m.
  • the reflective layer 6 is not necessarily required, and may be provided as necessary. Below, the case where the reflection layer 6 is provided is illustrated.
  • the moistureproof body 7 is provided to prevent deterioration of the characteristics of the reflective layer 6, the characteristics of the scintillator layer 5, and the characteristics of the filling portion 8 described later due to water vapor contained in the air. Therefore, the moistureproof body 7 suppresses the permeation of water vapor.
  • the moistureproof body 7 covers the upper side of the reflective layer 6. In this case, there may be a gap between the moisture-proof body 7 and the upper surface of the reflective layer 6, or the upper surface of the moisture-proof body 7 and the reflective layer 6 may be in contact.
  • the moisture-proof body 7 and the upper surface of the peripheral portion of the reflective layer 6 or the upper surface of the filling portion 8 are joined in an environment decompressed below atmospheric pressure, the moisture-proof body 7 and the reflective layer 6 are returned to atmospheric pressure.
  • the top of the is in close contact.
  • the moistureproof body 7 covers the upper side of the scintillator layer 5, and the vicinity of the periphery of the moistureproof body 7 is bonded to the reflective layer 6 above the filling portion 8.
  • the peripheral edge of the moisture-proof body 7 can be directly joined to the filling portion 8 with the peripheral edge of the reflective layer 6 inside the peripheral edge of the moisture-proof body 7.
  • a part of the periphery of the moistureproof body 7 may be bonded to the filling portion 8 and another part of the periphery of the moistureproof body 7 may be bonded to the reflective layer 6.
  • the peripheral edge portion of the moistureproof body 7 can also be bonded to the upper surface of the wall body 9.
  • the position of the end face 7 a of the moistureproof body 7 can be outside the effective pixel area A and can be inside the inner surface 9 a of the wall 9 in a plan view. In this case, if the position of the end face 7a of the moistureproof body 7 is close to the inner surface 9a of the wall body 9 in a plan view, the moistureproof performance can be improved. If the peripheral portion of the moistureproof body 7 is also bonded to the upper surface of the wall 9, the moistureproof performance can be further improved. As a modification, the periphery of the moistureproof body 7 may be bonded only to the upper surface of the wall 9.
  • the moistureproof body 7 has a film shape, a foil shape, or a thin plate shape.
  • the moistureproof body 7 can be formed of a material having a low moisture permeability coefficient.
  • the moistureproof body 7 is formed by laminating, for example, aluminum, an aluminum alloy, or a film made of a resin film and an inorganic material (a metal such as aluminum or aluminum alloy, or a ceramic material such as SiO 2 , SiON, or Al 2 O 3 ). It can be formed from a low moisture-permeable moisture-proof film (water vapor barrier film) or the like. In this case, if the moisture-proof body 7 is formed using aluminum, an aluminum alloy or the like having an effective moisture permeability coefficient almost zero, the water vapor passing through the moisture-proof body 7 can be almost completely eliminated.
  • the thickness dimension of the moistureproof body 7 can be determined in consideration of the absorption of X-rays, rigidity, and the like. In this case, if the thickness dimension of the moistureproof body 7 is too large, the absorption of X-rays becomes too large. If the thickness dimension of the moisture-proof body 7 is too small, the rigidity is reduced and it is easily broken.
  • the moistureproof body 7 can be formed, for example, using an aluminum foil having a thickness dimension of 0.1 mm.
  • the filling portion 8 is provided between the inclined portion 5 a of the scintillator layer 5 and the inner surface 9 a of the wall body 9.
  • the position of the upper surface of the filling portion 8 can be made approximately the same as the position of the upper surface of the scintillator layer 5.
  • the position of the upper surface of the filling portion 8 may be the same as the position of the upper surface of the scintillator layer 5 or may be slightly higher than the position of the upper surface of the scintillator layer 5. It may be slightly lower.
  • the position of the upper surface of the filling portion 8 can be slightly lower than the position of the upper surface of the wall 9. If the position of the upper surface of the filling portion 8 is slightly lower than the position of the upper surface of the wall 9, the material for forming the filling portion 8 exceeds the upper surface of the wall 9 when performing the filling described later. To avoid spilling out.
  • the upper surface of the filling portion 8 is preferably flat. If the upper surface of the filling portion 8 is flat, the sealing property with the moistureproof body 7 joined to the upper side of the upper surface of the filling portion 8 can be ensured, and high reliability can be obtained. In this case, by lowering the viscosity of the material for forming the filling portion 8, the upper surface of the filling portion 8 can be made flat.
  • the viscosity of the material for forming the filling portion 8 may be about 100 Pa ⁇ sec or less at room temperature.
  • the filling unit 8 includes a phosphor material, and converts incident X-rays into fluorescence, that is, visible light. That is, on the inclined portion 5a of the scintillator layer 5, the filling portion 8 for converting the incident X-ray into fluorescence is provided.
  • action of the filling part 8, a material, etc. is mentioned later.
  • the wall 9 has a frame shape in plan view and surrounds the scintillator layer 5.
  • the wall body 9 is provided outside the scintillator layer 5 in a plan view and inside the region where the wiring pads 2d1 and 2d2 are provided.
  • the material for forming the wall 9 can have a low moisture permeability coefficient.
  • the wall body 9 contains, for example, a filler material made of an inorganic material and a resin (for example, an epoxy resin).
  • the filler material can be made of, for example, talc (talc: Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 ) or the like.
  • Talc is an inorganic material with low hardness and has high slipperiness. Therefore, even if talc is contained at a high concentration, the wall 9 does not become brittle.
  • the concentration (packing density) of talc can be increased.
  • the moisture permeability coefficient can be lowered by about one digit as compared with the case of using only the resin.
  • the viscosity of the material for forming the wall 9 is higher than the viscosity of the material for forming the filling portion 8.
  • the viscosity of the material for forming the wall body 9 can be, for example, about 340 Pa ⁇ sec at room temperature.
  • the wall body 9 can also be formed of, for example, a metal such as aluminum or an inorganic material such as glass.
  • the bonding layer 10 bonds the vicinity of the periphery of the moisture-proof body 7 and the reflective layer 6 above the filling portion 8.
  • the bonding layer 10 can also bond the upper surface of the filling portion 8 not covered by the reflective layer 6 and the peripheral portion of the moistureproof body 7 outside the end of the reflective layer 6.
  • the bonding layer 10 can be bonded including the upper surface of the wall 9 in addition to the peripheral portion of the moisture-proof body 7 and the exposed portions of the reflective layer 6 and the filling portion 8.
  • the bonding layer 10 can also bond the peripheral portion of the moisture-proof body 7 and only the upper surface of the wall body 9.
  • the moisture-proof body 7 may be bonded to at least one of the peripheral portion of the reflective layer 6, the upper surface of the filling portion 8 not covered by the reflective layer 6, and the upper surface of the wall 9 by the bonding layer 10. it can.
  • the bonding layer 10 is bonded to the upper surface of the filling portion 8 or the bonding layer 10 is the upper surface of the filling portion 8 and the reflective layer It is joined with six.
  • the bonding layer 10 may also be bonded to the upper surface of the wall 9.
  • the bonding layer 10 can be formed, for example, by curing any one of a delayed curing adhesive, a natural (normal temperature) curing adhesive, and a heat curing adhesive.
  • the end of the bonding layer 10 on the scintillator layer 5 side may be above the scintillator layer 5 or may not be above the scintillator layer 5. In the case illustrated in FIG. 2, the end of the bonding layer 10 on the scintillator layer 5 side is above the scintillator layer 5.
  • the thickness dimension of the inclined portion 5 a gradually decreases toward the outside of the scintillator layer 5. That is, the thickness of the inclined portion 5 a is thinner than that of the portion in the central region of the scintillator layer 5.
  • the thickness of the scintillator layer 5 becomes thin, the light emission luminance and the DQE (Detective Quantum Efficiency) change according to the change of the thickness, and the image quality in the peripheral region of the effective pixel region A may be deteriorated. That is, when the inclined portion 5a is present above the effective pixel region A, the image quality in the region where the inclined portion 5a is present may be degraded.
  • the inclined portion 5a is provided at a position away from the effective pixel area A, it is possible to suppress the deterioration of the image quality.
  • the inclined portion 5a is provided at a position away from the effective pixel area A, the X-ray detector 1 can not be miniaturized.
  • the filling portion 8 for converting the incident X-ray into fluorescence is provided on the inclined portion 5a of the scintillator layer 5, and the emission luminance decreased at the inclined portion 5a. Is compensated by the fluorescence generated from the filling portion 8.
  • the X-ray incident on the peripheral area of the effective pixel area A is converted into fluorescence by the filling part 8 and the inclined part 5 a of the scintillator layer 5, so that the deterioration of the image quality in the peripheral area of the effective pixel area A is suppressed. be able to.
  • the filling portion 8 contains, for example, a resin and a phosphor material.
  • the phosphor material is not particularly limited as long as it can convert radiation such as X-rays into fluorescence.
  • Phosphor materials include, for example, cesium iodide (CsI): thallium (TI), sodium iodide (NaI): thallium (TI), oxysulfide gadolinium (Gd 2 O 2 S): terbium (Tb), zinc sulfide ZnS): copper (Cu) etc. can be used.
  • the light emission luminance may not be equal between the central region of the scintillator layer 5 and the region where the filling portion 8 and the inclined portion 5 a of the scintillator layer 5 are provided.
  • a constant luminance difference occurs between the inside and the outside of the peripheral edge of the reflective layer 6.
  • electrical processing image correction, sensitivity correction
  • the luminance difference between the central area and the peripheral area of the effective pixel area A is within a predetermined range, no problem occurs in the image quality.
  • the scintillator layer 5 is composed of an aggregate of a plurality of columnar crystals. Therefore, in the scintillator layer 5, since the spread of light emission is suppressed, the resolution characteristic is improved. On the other hand, in the filling portion 8, since the phosphor material does not have a columnar crystal, the spread of light emission may be larger than that of the scintillator layer 5. Therefore, the peripheral area of the effective pixel area A may deteriorate the resolution characteristics as compared with the central area of the effective pixel area A. However, in general, important detection is performed in the central area of the effective pixel area A, and in the peripheral area of the effective pixel area A, the contour of the imaging area is determined.
  • the ratio of the phosphor material contained in the filling portion 8 is 40% or more in volume filling rate, there is no problem in practical use. In this case, it is more preferable to set the ratio of the phosphor material contained in the filling portion 8 to 60% or more in volume filling rate. In this case, when the phosphor material contained in the filling portion 8 is the same as the phosphor material contained in the scintillator layer 5, it becomes easy to reduce the characteristic difference due to the luminance difference and the X-ray energy.
  • the moisture permeability coefficient of the filling portion 8 can be reduced as compared to the case of the filling portion 8 containing only the resin material. If the moisture permeability coefficient of the filling portion 8 can be reduced, it is difficult for water vapor contained in the air to reach the scintillator layer 5. Therefore, the deterioration of the characteristics of the scintillator layer 5 can be suppressed by the water vapor contained in the air.
  • FIG. 3 is a graph for illustrating changes in moisture permeability under a high temperature and high humidity environment (60 ° C.-90% RH).
  • 200 in FIG. 3 is the case where a film made of polyparaxylylene covering the scintillator layer is provided instead of the moisture-proof body 7 and the filling portion 8.
  • 100 and 110 in FIG. 3 are the cases where the filling unit 8 is provided.
  • 100 is a case of the filling part 8 which contains cesium iodide: thallium.
  • 110 is the case of the filling part 8 containing gadolinium oxysulfide: terbium.
  • the amount of moisture permeation is significantly reduced as compared with the comparative example (200 in FIG. 3). it can.
  • FIG. 4 is a graph for illustrating changes in resolution characteristics under a high temperature and high humidity environment (60 ° C.-90% RH).
  • 200 in FIG. 4 is a case where the film
  • 100 and 110 in FIG. 4 are the cases where the filling part 8 is provided.
  • 100 is a case of the filling part 8 which contains cesium iodide: thallium.
  • 110 is the case of the filling part 8 containing gadolinium oxysulfide: terbium.
  • the resolution characteristics obtained by the scintillator layer 5 and the reflective layer 6 were evaluated as to how they deteriorate with the passage of storage time in a high temperature and high humidity environment (60 ° C.-90% RH). In addition, it was decided to evaluate by the resolution characteristic more sensitive to humidity than the light emission luminance.
  • the resolution characteristics were determined by a method of arranging a resolution chart on the surface side of each sample, irradiating X-rays equivalent to RQA-5, and measuring a CTF (Contrast transfer function) of 2 Lp / mm from the back side.
  • the deterioration of the resolution characteristic is remarkably reduced as compared with the comparative example (200 in FIG. 4). it can.
  • the filling portion 8 can further include a filler material, an absorbent material, and the like made of an inorganic material.
  • the filler material can be made of, for example, talc or the like.
  • the hygroscopic material may be, for example, in the form of particles and formed of calcium chloride or the like. In this way, the deterioration of the characteristics of the scintillator layer 5 can be further suppressed by the water vapor contained in the air.
  • the array substrate 2 is created.
  • the array substrate 2 can be formed, for example, by sequentially forming the photoelectric conversion unit 2b, the control line 2c1, the data line 2c2, the wiring pad 2d1, the wiring pad 2d2, the protective layer 2f, and the like on the substrate 2a.
  • the array substrate 2 can be produced, for example, using a semiconductor manufacturing process.
  • the scintillator layer 5 containing a phosphor material is formed on the plurality of photoelectric conversion parts 2b provided on one surface side of the substrate 2a.
  • the scintillator layer 5 can be formed, for example, by depositing a film of cesium iodide: thallium using a vacuum evaporation method.
  • the thickness dimension of the scintillator layer 5 can be approximately 600 ⁇ m.
  • an inclined portion 5 a is formed at the peripheral portion of the scintillator layer 5.
  • the scintillator layer 5 is surrounded on one surface side of the substrate 2a, and a wall body 9 including a filler material and a resin is formed.
  • the wall body 9 is formed, for example, by applying a resin to which a filler material is added (for example, an epoxy resin to which a filler material consisting of talc is added) around the scintillator layer 5 and curing it. be able to.
  • coating of resin to which the filler material was added can be performed using a dispenser apparatus etc., for example.
  • the wall body 9 can be formed by repeating the application of the resin to which the filler material is added and the curing one or more times.
  • a frame-shaped wall 9 made of metal, resin or the like can be adhered onto the array substrate 2.
  • the wall body 9 can also be formed by bonding a plate-like member made of metal, resin or the like on the array substrate 2.
  • the height of the wall body 9 can be made slightly higher than the height of the scintillator layer 5.
  • a filling portion 8 containing a phosphor material is formed between the scintillator layer 5 and the wall 9. At this time, the filling portion 8 is formed on the inclined portion 5a.
  • the filling portion 8 is formed, for example, by filling a phosphor material, a resin, and a material containing a solvent between the inclined portion 5 a of the scintillator layer 5 and the inner surface 9 a of the wall body 9 and curing the material. can do.
  • the material for forming the filling portion 8 is, for example, a mixture of a phosphor material such as cesium iodide: thallium, a binder resin (for example, an epoxy resin, a silicone resin, etc.) and a solvent, and can do.
  • the viscosity can be about 100 Pa ⁇ sec or less at room temperature.
  • an epoxidized vegetable oil such as epoxidized linseed oil can be further added to form a flexible filling portion 8.
  • the filling portion 8 having flexibility, due to the flexibility, it is possible to suppress peeling due to stress caused by temperature change and thermal expansion difference between members.
  • the material for forming the filling part 8 can be filled using a dispenser apparatus etc., for example.
  • the filling portion 8 can be formed by repeating the filling of the material and the curing one or more times.
  • the position of the upper surface of the filling portion 8 may be the same as the position of the upper surface of the scintillator layer 5 or may be slightly higher than the position of the upper surface of the scintillator layer 5 or slightly lower than the position of the upper surface of the scintillator layer 5 May be
  • the reflective layer 6 is formed to cover the surface side (X-ray incident surface side) of the scintillator layer 5 and the surface side (X-ray incident surface side) of the filling portion 8.
  • the reflective layer 6 is formed, for example, by applying a material prepared by mixing submicron powder of titanium oxide, a binder resin, and a solvent on the scintillator layer 5 and the filling portion 8 and curing the material. can do.
  • the peripheral edge of the reflective layer 6 may cover the entire filling portion 8 or may cover a part of the filling portion 8.
  • the reflective layer 6 can also be covered only to the surface of the scintillator layer 5 inside the filling portion 8.
  • the moistureproof body 7 is provided so as to cover the surface side (the X-ray incident surface side) of the reflective layer 6 and the filling portion 8.
  • the vicinity of the periphery of the moistureproof body 7 is bonded to the reflective layer 6 or the filling portion 8 or the wall body 9 via the bonding layer 10 above the filling portion 8.
  • a delayed curing adhesive is applied which is delayed after irradiation with ultraviolet light and curing proceeds, and the applied delayed curing adhesive is irradiated with ultraviolet light, and the delayed curing adhesive is applied
  • the portion that has been formed is brought into close contact with the reflective layer 6 above the filling portion 8.
  • the moisture-proof body 7 is bonded via the bonding layer 10.
  • the adhesive that forms the bonding layer 10 may be a natural curing adhesive, a heat curing adhesive, or the like.
  • the moisture-proof body 7 can be bonded to the reflective layer 6 or the filling portion 8 in an environment (for example, about 10 KPa) decompressed below atmospheric pressure.
  • the array substrate 2 and the signal processing unit 3 are electrically connected via the flexible printed circuit boards 2e1 and 2e2.
  • the signal processing unit 3 and the image transmission unit 4 are electrically connected through the wiring 4 a.
  • mount circuit components etc. as appropriate.
  • the array substrate 2, the signal processing unit 3, the image transmission unit 4 and the like are stored in a housing (not shown). Then, if necessary, an electrical test to confirm the presence or absence of abnormality of the photoelectric conversion element 2b1 or abnormality of the electrical connection, an X-ray image test, a high temperature high humidity test, a cold cycle test, etc. are performed. As described above, the X-ray detector 1 can be manufactured.
  • Reference Signs List 1 X-ray detector 2 array substrate 2a substrate 2b photoelectric conversion unit 2b1 photoelectric conversion element 3 signal processing unit 4 image transmission unit 5 scintillator layer 5a inclined portion 6 reflective layer 7 moistureproof body 8 filling portion 9 wall 10 bonding layer A Effective pixel area

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Abstract

　実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、第１の蛍光体材料を含むシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む壁体と、前記シンチレータ層と、前記壁体と、の間に設けられ、第２の蛍光体材料を含む充填部と、を備えている。　前記シンチレータ層は、周縁部分に前記シンチレータ層の外側になるに従い厚み寸法が漸減する傾斜部を有している。　前記充填部は、前記傾斜部の上に設けられている。

Description

放射線検出器及びその製造方法
　本発明の実施形態は、放射線検出器及びその製造方法に関する。
　放射線検出器には、ガラスなどの透光性材料から形成された基板と、基板の上にマトリクス状に設けられた複数の光電変換部と、複数の光電変換部を覆い、放射線を可視光すなわち蛍光に変換するシンチレータ層と、シンチレータ層を覆う防湿体などが設けられている。　
　また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ層の上に反射層をさらに設ける場合もある。　
　シンチレータ層は、複数の光電変換部が設けられた領域（有効画素領域）を覆うように設けられている。　
　ここで、真空蒸着法を用いてシンチレータ層を形成すると、シンチレータ層の周縁部分に、傾斜部が形成される。傾斜部の厚み寸法は、シンチレータ層の外側に向かうに従い漸減している。そのため、傾斜部は、シンチレータ層の中央領域にある部分に比べて厚みが薄くなる。シンチレータ層の厚みが薄くなると、発光輝度が小さくなるので、傾斜部がある領域における画像品質が低下するおそれがある。　
　この場合、有効画素領域から外側に離れた位置に傾斜部を設ければ、画像品質が低下するのを抑制することができる。しかしながら、有効画素領域から外側に離れた位置に傾斜部を設けるようにすると、放射線検出器の小型化が図れなくなる。　
　そのため、有効画素領域の上方に傾斜部があっても画像品質の低下を抑制することができ、且つ、放射線検出器の小型化を図ることができる放射線検出器及びその製造方法の開発が望まれていた。
特開２００９－１２８０２３号公報
　本発明が解決しようとする課題は、有効画素領域の上方に傾斜部があっても画像品質の低下を抑制することができ、且つ、放射線検出器の小型化を図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。
　実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、第１の蛍光体材料を含むシンチレータ層と、前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む壁体と、前記シンチレータ層と、前記壁体と、の間に設けられ、第２の蛍光体材料を含む充填部と、を備えている。　
　前記シンチレータ層は、周縁部分に前記シンチレータ層の外側になるに従い厚み寸法が漸減する傾斜部を有している。　
　前記充填部は、前記傾斜部の上に設けられている。
第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。 Ｘ線検出器１の模式断面図である。 高温高湿環境下（６０℃－９０％ＲＨ）における透湿量の変化を例示するためのグラフ図である。 高温高湿環境下（６０℃－９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。
　以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。　
　また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
　[第１の実施形態]　
　まず、第１の実施形態に係るＸ線検出器１について例示をする。　
　図１は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。　
　なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、反射層６、防湿体７、充填部８、壁体９、接合層１０、保護層２ｆなどを省いて描いている。
　図２は、Ｘ線検出器１の模式断面図である。　
　なお、煩雑となるのを避けるために、図２においては、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、信号処理部３、画像伝送部４などを省いて描いている。　
　放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療用途に限定されるわけではない。
　図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４、シンチレータ層５、反射層６、防湿体７、充填部８、壁体９、および接合層１０が設けられている。　
　アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、および保護層２ｆを有する。
　基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。　
　光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。　
　光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とで画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。　
　なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。
　複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。　
　また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。図示しない蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が図示しない蓄積キャパシタを兼ねることができる。
　光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
　薄膜トランジスタ２ｂ２は、蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ－Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と図示しない蓄積キャパシタとに電気的に接続される。
　制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に伸びている。　
　複数の制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない制御回路とそれぞれ電気的に接続されている。
　データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、制御ライン２ｃ１が伸びる方向に直交する方向（例えば、列方向）に伸びている。　
　複数のデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない増幅・変換回路とそれぞれ電気的に接続されている。　
　保護層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆うように設けられている。　
　保護層２ｆは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）やアクリル系樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。
　信号処理部３は、基板２ａの、光電変換部２ｂが設けられる側とは反対側に設けられている。　
　信号処理部３には、図示しない制御回路と、図示しない増幅・変換回路とが設けられている。　
　図示しない制御回路は、各薄膜トランジスタ２ｂ２の動作、すなわちオン状態およびオフ状態を制御する。例えば、図示しない制御回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１と配線パッド２ｄ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次印加する。制御ライン２ｃ１に印加された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２が受信できるようになる。
　図示しない増幅・変換回路は、例えば、複数の電荷増幅器、並列／直列変換器、およびアナログ－デジタル変換器を有している。　
　複数の電荷増幅器は、各データライン２ｃ２にそれぞれ電気的に接続されている。　
　複数の並列／直列変換器は、複数の電荷増幅器にそれぞれ電気的に接続されている。　
　複数のアナログ－デジタル変換器は、複数の並列／直列変換器にそれぞれ電気的に接続されている。　
　図示しない複数の電荷増幅器は、データライン２ｃ２と配線パッド２ｄ２とフレキシブルプリント基板２ｅ２とを介して、各光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。
　そして、図示しない複数の電荷増幅器は、受信した画像データ信号Ｓ２を順次増幅する。
　図示しない複数の並列／直列変換器は、増幅された画像データ信号Ｓ２を順次直列信号に変換する。　
　図示しない複数のアナログ－デジタル変換器は、直列信号に変換された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。
　画像伝送部４は、配線４ａを介して、信号処理部３の図示しない増幅・変換回路と電気的に接続されている。なお、画像伝送部４は、信号処理部３と一体化されていてもよい。
　画像伝送部４は、図示しない複数のアナログ－デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。この場合、例えば、有効画素領域Ａの中央領域と周縁領域とで輝度差がある場合には、Ｘ線画像を構成する際に輝度差により生じる感度差を補正する電気的な処理（画像補正、輝度補正）を行うことができる。構成されたＸ線画像のデータは、画像伝送部４から外部の機器に向けて出力される。
　シンチレータ層５は、複数の光電変換部２ｂ（有効画素領域Ａ）の上に設けられ、入射したＸ線を蛍光すなわち可視光に変換する。　
　シンチレータ層５は、蛍光体材料を含む。　
　シンチレータ層５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを用いて形成することができる。この場合、真空蒸着法などを用いて、シンチレータ層５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層５が形成される。　
　シンチレータ層５の厚み寸法は、例えば、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の柱（ピラー）の太さ寸法は、例えば、最表面で８μｍ～１２μｍ程度とすることができる。
　ここで、真空蒸着法などを用いてシンチレータ層５を形成すると、図２に示すように、シンチレータ層５の周縁部分に、傾斜部５ａが形成される。傾斜部５ａの厚み寸法は、シンチレータ層５の外側に向かうに従い漸減している。そのため、傾斜部５ａは、シンチレータ層５の中央領域にある部分に比べて厚みが薄くなる。
　シンチレータ層５の傾斜部５ａは、有効画素領域Ａの周縁領域の上に設けられている。
　反射層６は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層６は、シンチレータ層５および充填部８において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。
　反射層６は、シンチレータ層５および充填部８のＸ線の入射側を覆っている。
　反射層６は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの光散乱性粒子を含む樹脂をシンチレータ層５および充填部８の上に塗布することで形成することができる。また、反射層６は、例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ層５および充填部８の上に成膜することで形成することもできる。　
　また、反射層６は、例えば、表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる板を用いて形成することもできる。
　なお、図２に例示をした反射層６は、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層５および充填部８のＸ線の入射側に塗布し、これを硬化させることで形成したものである。　
　この場合、反射層６の厚み寸法は、１２０μｍ程度とすることができる。
　なお、反射層６は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。　
　以下においては、反射層６が設けられる場合を例示する。
　防湿体７は、空気中に含まれる水蒸気により、反射層６の特性、シンチレータ層５の特性、および後述する充填部８の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。　
　そのため、防湿体７は、水蒸気の透過を抑制する。　
　防湿体７は、反射層６の上方を覆っている。この場合、防湿体７と反射層６の上面との間に隙間があってもよいし、防湿体７と反射層６の上面が接触するようにしてもよい。　
　例えば、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体７と、反射層６の周縁部の上面又は充填部８の上面とを接合すれば、大気圧に戻すことにより防湿体７と反射層６の上面が密接する。
　防湿体７は、シンチレータ層５の上方を覆い、防湿体７の周縁部近傍は充填部８の上方で反射層６に接合されている。　
　この場合、反射層６の周縁部端を防湿体７の周縁部端より内側にして、防湿体７の周縁部を充填部８と直接接合する事もできる。または、防湿体７の周縁部の一部を充填部８と接合し、防湿体７の周縁部の他の一部を反射層６と接合するようにすることもできる。更には、防湿体７の周縁部を壁体９の上面にも接合する様にすることもできる。
　防湿体７の端面７ａの位置は、平面視において、有効画素エリアＡよりは外側であって、壁体９の内面９ａよりは内側となるようにすることができる。　
　この場合、平面視において、防湿体７の端面７ａの位置が、壁体９の内面９ａに近くなるようにすれば、防湿性能を向上させることができる。
　防湿体７の周縁部が壁体９の上面にも接合する様にすれば、更に防湿性能を向上させることができる。また、変形例としては、防湿体７の周縁部が、壁体９の上面にのみ接合するようにすることもできる。
　防湿体７は、膜状または箔状または薄板状を呈している。　
　防湿体７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。　
　防湿体７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいは、樹脂膜と無機材料（アルミニウムやアルミニウム合金などの金属、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック系材料）からなる膜とが積層された低透湿防湿膜（水蒸気バリアフィルム）などから形成することができる。　
　この場合、実効的な透湿係数がほとんどゼロであるアルミニウムやアルミニウム合金などを用いて防湿体７を形成すれば、防湿体７を透過する水蒸気をほぼ完全になくすことができる。
　また、防湿体７の厚み寸法は、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿体７の厚み寸法を大きくしすぎるとＸ線の吸収が大きくなりすぎる。防湿体７の厚み寸法を小さくしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。　
　防湿体７は、例えば、厚み寸法が０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いて形成することができる。
　充填部８は、シンチレータ層５の傾斜部５ａと、壁体９の内面９ａとの間に設けられている。　
　充填部８の上面の位置は、シンチレータ層５の上面の位置と同程度とすることができる。
　この場合、充填部８の上面の位置は、シンチレータ層５の上面の位置と同じであってもよいし、シンチレータ層５の上面の位置より少し高くてもよいし、シンチレータ層５の上面の位置より少し低くてもよい。　
　充填部８の上面の位置は、壁体９の上面の位置より少し低くすることができる。
　充填部８の上面の位置が、壁体９の上面の位置より少し低くなるようにすれば、後述する充填を行う際に、充填部８を形成するための材料が壁体９の上面を超えてあふれ出ないようにすることができる。
　充填部８の上面は、平坦であることが好ましい。　
　充填部８の上面が平坦であれば、充填部８の上面の上方に接合される防湿体７との封止性を確保し、且つ高い信頼性を得ることができる。　
　この場合、充填部８を形成するための材料の粘度を低めにすることで、充填部８の上面が平坦となるようにすることができる。　
　例えば、充填部８を形成するための材料の粘度が、室温で１００Ｐａ・ｓｅｃ程度以下となるようにすればよい。
　また、充填部８は、蛍光体材料を含み、入射したＸ線を蛍光すなわち可視光に変換する。
　すなわち、シンチレータ層５の傾斜部５ａの上には、入射したＸ線を蛍光に変換する充填部８が設けられている。　
　なお、充填部８の作用や材料などに関する詳細は後述する。
　壁体９は、平面視において枠状を呈し、シンチレータ層５を囲んでいる。
　壁体９は、平面視において、シンチレータ層５よりは外側であって、配線パッド２ｄ１、２ｄ２が設けられる領域よりは内側に設けられている。
　壁体９を形成するための材料は、透湿係数が低いものとすることができる。　
　壁体９は、例えば、無機材料からなるフィラー材と、樹脂（例えば、エポキシ系樹脂など）を含む。　
　フィラー材は、例えば、タルク（滑石：Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）などから形成されたものとすることができる。　
　タルクは、低硬度の無機材質であり、滑り性が高い。そのため、タルクを高い濃度で含有させても、壁体９が脆くなることがない。
　タルクからなるフィラー材の粒径が、数μｍから数十μｍ程度となるようにすれば、タルクの濃度（充填密度）を高めることができる。　
　タルクの濃度を高めれば、樹脂のみの場合に比較して透湿係数を１ケタ程度低くすることができる。
　壁体９を形成するための材料の粘度は、充填部８を形成するための材料の粘度よりも高くなっている。　
　壁体９を形成するための材料の粘度は、例えば、室温で３４０Ｐａ・ｓｅｃ程度となるようにすることができる。　
　また、壁体９は、例えば、アルミニウムなどの金属やガラスなどの無機材料から形成することもできる。
　接合層１０は、充填部８の上方において、防湿体７の周縁近傍と反射層６とを接合している。　
　また、接合層１０は、反射層６の端部より外側において、反射層６に覆われていない充填部８の上面と防湿体７の周縁部とを接合することもできる。更に、接合層１０は、防湿体７の周縁部と、反射層６と充填部８の露出部に加えて、壁体９の上面をも含んで接合することもできる。接合層１０は、防湿体７の周縁部と壁体９の上面のみとを接合することもできる。
　このように、接合層１０により、反射層６の周縁部、反射層６に覆われていない充填部８の上面、および壁体９の上面の少なくともいずれかと、防湿体７とを接合することができる。
　反射層６の周縁部を防湿体７の周縁部より内側にした場合には、接合層１０は充填部８の上面に接合されているか、又は、接合層１０は充填部８の上面と反射層６とに接合されている。または、接合層１０は壁体９の上面にも接合されていてもよい。
　接合層１０は、例えば、遅延硬化型接着剤、自然（常温）硬化型接着剤、および加熱硬化型接着剤のいずれかが硬化することで形成されたものとすることができる。　
　なお、接合層１０のシンチレータ層５側の端部は、シンチレータ層５の上方にあってもよいし、シンチレータ層５の上方になくてもよい。図２に例示をしたものの場合は、接合層１０のシンチレータ層５側の端部が、シンチレータ層５の上方にある場合である。
　次に、充填部８についてさらに説明する。　
　前述したように、傾斜部５ａは、シンチレータ層５の外側に向かうに従い厚み寸法が漸減している。すなわち、傾斜部５ａは、シンチレータ層５の中央領域にある部分に比べて厚みが薄くなる。シンチレータ層５の厚みが薄くなると、厚みの変化に応じた発光輝度やＤＱＥ（Detective Quantum Efficiency）の変化を生じ、有効画素領域Ａの周縁領域における画像品質が低下するおそれがある。　
　つまり、有効画素領域Ａの上方に傾斜部５ａがあると、傾斜部５ａがある領域における画像品質が低下するおそれがある。
　この場合、有効画素領域Ａから外側に離れた位置に傾斜部５ａを設ければ、画像品質が低下するのを抑制することができる。しかしながら、有効画素領域Ａから外側に離れた位置に傾斜部５ａを設けるようにすると、Ｘ線検出器１の小型化が図れなくなる。
　そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、シンチレータ層５の傾斜部５ａの上に、入射したＸ線を蛍光に変換する充填部８を設け、傾斜部５ａにおいて低下した発光輝度を充填部８から生じた蛍光により補うようにしている。
　有効画素領域Ａの周縁領域に入射するＸ線は、充填部８と、シンチレータ層５の傾斜部５ａとにより蛍光に変換されるので、有効画素領域Ａの周縁領域における画像品質の低下を抑制することができる。
　充填部８は、例えば、樹脂と蛍光体材料を含んでいる。　
　蛍光体材料は、Ｘ線などの放射線を蛍光に変換できるものであれば特に限定はない。　
　蛍光体材料は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（ＴＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（ＴＩ）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）：テルビウム（Ｔｂ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）：銅（Ｃｕ）などとすることができる。
　ここで、シンチレータ層５の中央領域と、充填部８とシンチレータ層５の傾斜部５ａとが設けられる領域とでは、発光輝度が同等にならない場合もある。　
　また、反射層６が充填部８の全体を覆うか一部を覆うか、或いは覆わないかにより反射層６の周縁端の内側と外側とで一定の輝度差が生じる。
　しかしながら、前述した画像伝送部４において、Ｘ線画像を構成する際に輝度差により生じる感度差を補正する電気的な処理（画像補正、感度補正）を行うことができる。　
　そのため、有効画素領域Ａの中央領域と周縁領域とにおける輝度差が所定の範囲内であれば、画像品質上の問題は生じない。
　また、シンチレータ層５は、複数の柱状結晶の集合体からなる。そのため、シンチレータ層５においては、発光の拡がりが抑制されるので、解像度特性が向上する。　
　一方、充填部８は、蛍光体材が柱状結晶を有していないので、シンチレータ層５に比べて発光の拡がりが大きくなるおそれがある。そのため、有効画素領域Ａの周縁領域は、有効画素領域Ａの中央領域に比べて解像度特性が悪くなるおそれがある。　
　しかしながら、一般的には、重要な検出は有効画素領域Ａの中央領域において行われ、有効画素領域Ａの周縁領域においては撮影領域の輪郭を判断することなどが行われる。すなわち、有効画素領域Ａの周縁領域においては高精細な画像を必要とする重要な検出が行われることは考えにくく、有効画素領域Ａの周縁領域における解像度特性が若干低下する程度であれば、実用上問題がない。　
　つまり、シンチレータ層５の中央領域と、充填部８とシンチレータ層５の傾斜部５ａとが設けられる領域とで解像度特性に所定の範囲の差が生じたとしても実用上問題がない。
　本発明者らの得た知見によれば、充填部８に含まれる蛍光体材料の割合を、体積充填率で４０％以上とすれば、実用上問題がない。この場合、充填部８に含まれる蛍光体材料の割合を、体積充填率で６０％以上とすればより望ましい。　
　この場合、充填部８に含まれる蛍光体材料を、シンチレータ層５に含まれる蛍光体材料と同じにすれば、輝度差やＸ線エネルギーによる特性差を小さくすることが容易となる。
　また、蛍光体材料を含む充填部８を設けるようにすれば、樹脂材料のみを含む充填部８の場合に比べて、充填部８の透湿係数を低下させることができる。充填部８の透湿係数を低下させることができれば、空気中に含まれる水蒸気がシンチレータ層５に到達し難くなる。　
　そのため、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ層５の特性が劣化するのを抑制することができる。
　図３は、高温高湿環境下（６０℃－９０％ＲＨ）における透湿量の変化を例示するためのグラフ図である。　
　なお、図３中の２００は、防湿体７および充填部８の代わりにシンチレータ層を覆うポリパラキシリレンからなる膜が設けられた場合である。　
　図３中の１００、１１０は、充填部８が設けられている場合である。　
　なお、１００は、ヨウ化セシウム：タリウムを含む充填部８の場合である。　
　１１０は、酸硫化ガドリニウム：テルビウムを含む充填部８の場合である。　
　図３から分かるように、蛍光体材料を含む充填部８を設けた本発明の防湿構造によれば、比較例（図３中の２００）に対して大幅な透湿量の低減を図ることができる。
　図４は、高温高湿環境下（６０℃－９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。　
　なお、図４中の２００は、防湿体７および充填部８の代わりにシンチレータ層を覆うポリパラキシリレンからなる膜が設けられた場合である。　
　図４中の１００、１１０は、充填部８が設けられている場合である。　
　なお、１００は、ヨウ化セシウム：タリウムを含む充填部８の場合である。　
　１１０は、酸硫化ガドリニウム：テルビウムを含む充填部８の場合である。　
　この場合、シンチレータ層５と反射層６とによって得られる解像度特性が、高温高湿環境下（６０℃－９０％ＲＨ）における保存時間の経過とともにどのように劣化するかで評価した。　
　なお、発光輝度よりも、湿度に対してより敏感な解像度特性により評価することにした。
　解像度特性は、解像度チャートを各サンプルの表面側に配し、ＲＱＡ－５相当のＸ線を照射して、裏面側から２Ｌｐ／ｍｍのＣＴＦ（Contrast transfer function）を測定する方法で求めた。　
　図４から分かるように、蛍光体材料を含む充填部８を設けた本発明の防湿構造によれば、比較例（図４中の２００）に対して解像度特性の劣化を格段に小さくすることができる。
　また、充填部８は、無機材料からなるフィラー材や吸湿材などをさらに含むものとすることもできる。フィラー材は、例えば、タルクなどから形成されたものとすることができる。吸湿材は、例えば、粒状を呈し、塩化カルシウムなどから形成されたものとすることができる。　
　この様にすれば、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ層５の特性が劣化するのをさらに抑制することができる。
　[第２の実施形態]　
　次に、第２の実施形態に係るＸ線検出器１の製造方法について例示をする。　
　まず、アレイ基板２を作成する。　
　アレイ基板２は、例えば、基板２ａの上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、および保護層２ｆなどを順次形成することで作成することができる。　
　アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。
　次に、真空蒸着法を用いて、基板２ａの一方の面側に設けられた複数の光電変換部２ｂの上に、蛍光体材料を含むシンチレータ層５を形成する。　
　シンチレータ層５は、例えば、真空蒸着法を用いて、ヨウ化セシウム：タリウムからなる膜を成膜することで形成することができる。この場合、シンチレータ層５の厚み寸法は、６００μｍ程度とすることができる。　
　また、シンチレータ層５の周縁部分には、傾斜部５ａが形成される。
　次に、基板２ａの一方の面側に、シンチレータ層５を囲み、フィラー材と、樹脂とを含む壁体９を形成する。　
　壁体９は、例えば、フィラー材が添加された樹脂（例えば、タルクからなるフィラー材が添加されたエポキシ系樹脂など）を、シンチレータ層５の周囲に塗布し、これを硬化させることで形成することができる。　
　なお、フィラー材が添加された樹脂の塗布は、例えば、ディスペンサー装置などを用いて行うことができる。　
　この場合、フィラー材が添加された樹脂の塗布と、硬化とを１回または複数回繰り返すことで、壁体９を形成することができる。　
　また、金属や樹脂などからなる枠状の壁体９をアレイ基板２の上に接着することもできる。　
　金属や樹脂などからなる板状の部材をアレイ基板２の上に接着することで壁体９を形成することもできる。　
　この場合、壁体９の高さが、シンチレータ層５の高さよりも少し高くなるようにすることができる。
　次に、シンチレータ層５と、壁体９との間に蛍光体材料を含む充填部８を形成する。　
　この際、傾斜部５ａの上に充填部８が形成される。　
　充填部８は、例えば、シンチレータ層５の傾斜部５ａと、壁体９の内面９ａとの間に、蛍光体材料と、樹脂と、溶媒を含む材料を充填し、これを硬化させることで形成することができる。　
　充填部８を形成するための材料は、例えば、蛍光体材料であるヨウ化セシウム：タリウムと、バインダ樹脂（例えば、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂など）と、溶媒を混合して作成したものとすることができる。　
　この場合、例えば、粘度が室温で１００Ｐａ・ｓｅｃ程度以下となるようにすることができる。　
　また、エポキシ化亜麻仁油などのエポキシ化植物油をさらに加えて、可撓性を有する充填部８が形成されるようにすることができる。　
　可撓性を有する充填部８とすれば、その柔軟性により、温度変化と部材間の熱膨張差に起因する応力で剥がれが生じるのを抑制することができる。
　充填部８を形成するための材料は、例えば、ディスペンサー装置などを用いて充填することができる。　
　この場合、材料の充填と、硬化とを１回または複数回繰り返すことで、充填部８を形成することができる。　
　なお、材料の充填後に表面が平滑化するのを待って硬化を行う様にすることが好ましい。
　充填部８の上面の位置は、シンチレータ層５の上面の位置と同じであってもよいし、シンチレータ層５の上面の位置より少し高くてもよいし、シンチレータ層５の上面の位置より少し低くてもよい。
　次に、シンチレータ層５の表面側（Ｘ線の入射面側）および充填部８の表面側（Ｘ線の入射面側）を覆うように反射層６を形成する。反射層６は、例えば、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層５および充填部８の上に塗布し、これを硬化させることで形成することができる。
　反射層６の周縁は、充填部８の全体を覆う様にしてもよいし、充填部８の一部を覆う様にしてもよい。また、反射層６は充填部８より内側のシンチレータ層５の表面までしか覆わないようにすることもできる。
　次に、反射層６及び充填部８の表面側（Ｘ線の入射面側）を覆うように防湿体７を設ける。　
　防湿体７の周縁近傍は、充填部８の上方において、接合層１０を介して反射層６または充填部８あるいは壁体９に接着される。
　例えば、防湿体７の周縁近傍に、紫外線照射後に遅延して硬化が進行する遅延硬化型接着剤を塗布し、塗布された遅延硬化型接着剤に紫外線を照射し、遅延硬化型接着剤が塗布された部分を充填部８の上方において、反射層６に密着するようにする。このようにして、防湿体７が接合層１０を介して接着される。　
　なお、接合層１０を形成する接着剤は、自然硬化型接着剤や加熱硬化型接着剤などであってもよい。
　また、大気圧よりも減圧された環境（例えば、１０ＫＰａ程度）において、防湿体７を反射層６又は充填部８に接着することもできる。
　次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、アレイ基板２と信号処理部３を電気的に接続する。　
　また、配線４ａを介して、信号処理部３と画像伝送部４を電気的に接続する。
　その他、回路部品などを適宜実装する。
　次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４などを格納する。　
　そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを行う。　
　以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
　１　　　Ｘ線検出器
　２　　　アレイ基板
　２ａ　　基板
　２ｂ　　光電変換部
　２ｂ１　光電変換素子
　３　　　信号処理部
　４　　　画像伝送部
　５　　　シンチレータ層
　５ａ　　傾斜部
　６　　　反射層
　７　　　防湿体
　８　　　充填部
　９　　　壁体
　１０　　接合層　
　Ａ　　　有効画素領域

Claims (6)

  1. 　基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、
    　前記複数の光電変換素子の上に設けられ、第１の蛍光体材料を含むシンチレータ層と、
    　前記基板の一方の面側に設けられ、前記シンチレータ層を囲む壁体と、
    　前記シンチレータ層と、前記壁体と、の間に設けられ、第２の蛍光体材料を含む充填部と、
    　を備え、
    　前記シンチレータ層は、周縁部分に前記シンチレータ層の外側になるに従い厚み寸法が漸減する傾斜部を有し、
    　前記充填部は、前記傾斜部の上に設けられている放射線検出器。
  2. 　前記第２の蛍光体材料は、前記第１の蛍光体材料と同じである請求項１記載の放射線検出器。
  3. 　前記シンチレータ層および前記充填部の上に設けられ、前記シンチレータ層および前記充填部からの光を反射する反射層をさらに備えた請求項１または２に記載の放射線検出器。
  4. 　前記シンチレータ層と前記充填部の上、または、前記反射層の上に設けられ、水蒸気の透過を抑制する防湿体をさらに備えた請求項１～３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  5. 　真空蒸着法を用いて、基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子の上に、第１の蛍光体材料を含むシンチレータ層を形成する工程と、
    　前記基板の一方の面側に、前記シンチレータ層を囲む壁体を形成する工程と、
    　前記シンチレータ層と、前記壁体との間に第２の蛍光体材料を含む充填部を形成する工程と、
    　を備え、
    　前記充填部を形成する工程において、
    　前記シンチレータ層の周縁部分に形成され、前記シンチレータ層の外側になるに従い厚み寸法が漸減する傾斜部の上に、前記充填部が形成される放射線検出器の製造方法。
  6. 　前記第２の蛍光体材料は、前記第１の蛍光体材料と同じである請求項５記載の放射線検出器の製造方法。
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