特許 6563258 放射線検出器およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563258

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】放射線検出器およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 7/00 20060101AFI20190808BHJP

   H01L 35/30 20060101ALI20190808BHJP

   H01L 35/34 20060101ALI20190808BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   G01T7/00 A

   H01L35/30

   H01L35/34

   H01L31/02 B

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-118431(P2015-118431)

(22)【出願日】2015年6月11日

(65)【公開番号】特開2017-3460(P2017-3460A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2018年2月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 頼信

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１３４６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５３０２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０００８５３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−２０６１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０７３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４１６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４７４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２２９７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／００−１／１６

Ｇ０１Ｔ １／１６７−７／１２

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／０２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８−３１／１０

Ｈ０１Ｌ ３１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線を検出する検出素子と、
前記検出素子を冷却する冷却素子と、
前記検出素子および前記冷却素子を収容する容器と、
を含み、
前記容器は、
前記放射線を通過させる窓部を有する第１外殻部材と、
前記冷却素子に接続されている第２外殻部材と、
前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成され、前記第１外殻部材と前記第２外殻部材とに接続されている第３外殻部材と、
を有し、
前記第３外殻部材は、板状であり、
前記第３外殻部材の中心部には、第１貫通孔が設けられ、
前記第１貫通孔には、前記第２外殻部材が挿入され、
前記第３外殻部材の周縁部には、前記第１外殻部材が接合され、
前記第３外殻部材の前記第１貫通孔と前記周縁部との間の領域には、前記第３外殻部材を貫通している第２貫通孔が設けられ、
前記第２貫通孔には、端子ピンが挿入され、
前記第２貫通孔は、封止部材で封止され、
前記第３外殻部材の材質は、コバールであり、
前記封止部材の材質は、ガラスである、放射線検出器。

【請求項2】

請求項１において、
前記冷却素子は、ペルチェ素子であり、
前記ペルチェ素子の吸熱部は、前記検出素子に接続され、
前記ペルチェ素子の放熱部は、前記第２外殻部材に接続されている、放射線検出器。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記第２外殻部材の材質は、銅である、放射線検出器。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１外殻部材は、前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている、放射線検出器。

【請求項5】

第１外殻部材と第２外殻部材と第３外殻部材とを有する容器に放射線を検出する検出素子が収容されている放射線検出器の製造方法であって、
前記第２外殻部材と、前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている前記第３外殻部材と、を接合する工程と、
前記第２外殻部材に冷却素子を取り付ける工程と、
前記冷却素子に前記検出素子を取り付ける工程と、
前記放射線を通過させる窓部が設けられた前記第１外殻部材と、前記第３外殻部材と、を抵抗溶接により接合して、前記容器を形成する工程と、
前記第３外殻部材に端子ピンを設ける工程と、
を含み、
前記第３外殻部材は、板状であり、
前記第３外殻部材の中心部には、第１貫通孔が設けられ、
前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記第１貫通孔に、前記第２外殻部材が挿入され、
前記容器を形成する工程では、
前記第３外殻部材の周縁部に、前記第１外殻部材が接合され、
前記端子ピンを設ける工程では、
前記第３外殻部材の前記第１貫通孔と前記周縁部との間の領域に設けられた、前記第３外殻部材を貫通している第２貫通孔に前記端子ピンを挿入し、前記第２貫通孔を封止部材で封止し、
前記第３外殻部材の材質は、コバールであり、
前記封止部材の材質は、ガラスである、放射線検出器の製造方法。

【請求項6】

請求項５において、
前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とをろう付けして接合する、放射線検出器の製造方法。

【請求項7】

請求項５または６において、
前記第１外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程は、前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程の後に行われる、放射線検出器の製造方法。

【請求項8】

請求項５ないし７のいずれか１項において、
前記第１外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記抵抗溶接を真空環境で行う、放射線検出器の製造方法。

【請求項9】

請求項５ないし８のいずれか１項において、
前記第２外殻部材の材質は、銅である、放射線検出器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線検出器およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器として、シリコンドリフト検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｒｉｆｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、ＳＤＤ）が知られている。シリコンドリフト検出器では、一般的に、検出素子の冷却にペルチェ素子が用いられている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

このような放射線検出器では、検出素子とペルチェ素子とが気密な容器（カプセル）に収容されている。容器の内部は、例えば、真空環境や不活性ガス環境であり、断熱や環境変動の影響の低減を図っている。検出素子やペルチェ素子が収容される容器は、例えば、検出素子やペルチェ素子が取り付けられたベース部に蓋部を接着剤等で接着することにより形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１６９６５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、容器を形成するために接着剤を用いた場合、接着剤から発生するガスにより、容器の内部の圧力が上昇して断熱効果が低減したり、検出素子が汚染されたりする場合があった。特に、容器の内部を真空環境にする場合、真空槽内で接着剤による接着を行わなければならないため、接着剤の硬化時間が長くなり、その間に接着剤からガスの放出が起きるため、接着剤から発生するガスの影響が大きい。

【0006】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、検出素子を収容する容器を形成する際に用いられる接着剤から発生するガスの影響を抑制することができる放射線検出器およびその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係る放射線検出器は、
放射線を検出する検出素子と、
前記検出素子を冷却する冷却素子と、
前記検出素子および前記冷却素子を収容する容器と、
を含み、
前記容器は、
前記放射線を通過させる窓部を有する第１外殻部材と、
前記冷却素子に接続されている第２外殻部材と、
前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成され、前記第１外殻部材と前記第２外殻部材とに接続されている第３外殻部材と、
を有し、
前記第３外殻部材は、板状であり、
前記第３外殻部材の中心部には、第１貫通孔が設けられ、
前記第１貫通孔には、前記第２外殻部材が挿入され、
前記第３外殻部材の周縁部には、前記第１外殻部材が接合され、
前記第３外殻部材の前記第１貫通孔と前記周縁部との間の領域には、前記第３外殻部材を貫通している第２貫通孔が設けられ、
前記第２貫通孔には、端子ピンが挿入され、
前記第２貫通孔は、封止部材で封止され、
前記第３外殻部材の材質は、コバールであり、
前記封止部材の材質は、ガラスである。

【0008】

このような放射線検出器では、第３外殻部材が第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されているため、後述するように、第１外殻部材と第３外殻部
材とを抵抗溶接により接合することができるとともに、第２外殻部材により冷却素子の熱を効率よく外部に伝達することができる。したがって、このような放射線検出器では、第１外殻部材と第３外殻部材とを接着剤を用いて接続しなくてもよいため、接着剤から発生するガスの影響を抑制することができる。さらに、第２外殻部材によって冷却素子の熱を効率よく外部に伝達することができるため、冷却素子の冷却効率を高めることができる。

【0009】

（２）本発明に係る放射線検出器において、
前記冷却素子は、ペルチェ素子であり、
前記ペルチェ素子の吸熱部は、前記検出素子に接続され、
前記ペルチェ素子の放熱部は、前記第２外殻部材に接続されていてもよい。

【0010】

このような放射線検出器では、ペルチェ素子の放熱部が第２外殻部材に接続されているため、ペルチェ素子の冷却効率を高めることができる。

【0013】

（３）本発明に係る放射線検出器において、
前記第２外殻部材の材質は、銅であってもよい。

【0014】

このような放射線検出器では、第２外殻部材の材質がコバール等と比べて熱伝導率が大きい金属である銅であるため、第２外殻部材によって冷却素子の熱を効率よく外部に伝達することができる。

【0015】

（４）本発明に係る放射線検出器において、
前記第１外殻部材は、前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率大きい材料で構成されていてもよい。

【0016】

このような放射線検出器では、第２外殻部材によって冷却素子の熱を効率よく外部に伝達して冷却効率を高めるとともに、例えば第１外殻部材が第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が小さい材料である場合と比べて、第１外殻部材を介して冷却素子やその近傍が加熱されて冷却効率が低下することを抑制することができる。

【0021】

（５）本発明に係る放射線検出器の製造方法は、
第１外殻部材と第２外殻部材と第３外殻部材とを有する容器に放射線を検出する検出素子が収容されている放射線検出器の製造方法であって、
前記第２外殻部材と、前記第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている前記第３外殻部材と、を接合する工程と、
前記第２外殻部材に冷却素子を取り付ける工程と、
前記冷却素子に前記検出素子を取り付ける工程と、
前記放射線を通過させる窓部が設けられた前記第１外殻部材と、前記第３外殻部材と、を抵抗溶接により接合して、前記容器を形成する工程と、
前記第３外殻部材に端子ピンを設ける工程と、
を含み、
前記第３外殻部材は、板状であり、
前記第３外殻部材の中心部には、第１貫通孔が設けられ、
前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記第１貫通孔に、前記第２外殻部材が挿入され、
前記容器を形成する工程では、
前記第３外殻部材の周縁部に、前記第１外殻部材が接合され、
前記端子ピンを設ける工程では、
前記第３外殻部材の前記第１貫通孔と前記周縁部との間の領域に設けられた、前記第３外殻部材を貫通している第２貫通孔に前記端子ピンを挿入し、前記第２貫通孔を封止部材で封止し、
前記第３外殻部材の材質は、コバールであり、
前記封止部材の材質は、ガラスである。

【0022】

このような放射線検出器の製造方法では、第１外殻部材と第３外殻部材とを抵抗溶接により接合して容器を形成する工程を含むことにより、第１外殻部材と第３外殻部材とを接着剤を用いて接着しなくてもよいため、接着剤から発生するガスの影響を抑制することができる。また、このような放射線検出器の製造方法では、第２外殻部材に冷却素子を取り付ける工程を含むため、第２外殻部材によって冷却素子の熱を効率よく外部に伝達して冷却素子の冷却効率を高めることが可能な放射線検出器を製造することができる。

【0023】

（６）本発明に係る放射線検出器の製造方法において、
前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とをろう付けして接合してもよい。

【0024】

このような放射線検出器の製造方法では、第２外殻部材と第３外殻部材とをろう付けして接合することができるため、例えば第２外殻部材と第３外殻部材とを接着剤を用いて接着した場合と比べて、強度を保つことができる。

【0025】

（７）本発明に係る放射線検出器の製造方法において、
前記第１外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程は、前記第２外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程の後に行われてもよい。

【0026】

（８）本発明に係る放射線検出器の製造方法において、
前記第１外殻部材と前記第３外殻部材とを接合する工程では、前記抵抗溶接を真空環境で行ってもよい。

【0027】

このような放射線検出器の製造方法では、容器の内部を真空環境にすることができる。

【0030】

（９）本発明に係る放射線検出器の製造方法において、
前記第２外殻部材の材質は、銅であってもよい。

【0031】

このような放射線検出器の製造方法では、第２外殻部材の材質がコバール等と比べて熱
伝導率が大きい金属である銅であるため、第２外殻部材によって冷却素子の熱を効率よく外部に伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図。

【図2】本実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示すフローチャート。

【図3】本実施形態に係る放射線検出器の製造工程を模式的に示す断面図。

【図4】本実施形態に係る放射線検出器の製造工程を模式的に示す断面図。

【図5】本実施形態に係る放射線検出器の製造工程を模式的に示す断面図。

【図6】本実施形態に係る放射線検出器の製造工程を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0036】

１． 放射線検出器
まず、本実施形態に係る放射線検出器について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出器１００を模式的に示す断面図である。

【0037】

放射線検出器１００は、放射線を検出するための検出器である。放射線検出器１００は、例えば、Ｘ線を検出する。放射線検出器１００は、例えば、シリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）である。

【0038】

放射線検出器１００は、図１に示すように、検出素子１０と、冷却素子２０と、容器３０と、フィードスルー４０と、を含む。

【0039】

検出素子１０は、Ｘ線を検出する。検出素子１０は固体半導体素子であり、例えば入射Ｘ線によってＬｉを拡散させたＰ型Ｓｉから発生した電子を同心円状の電位勾配を持った電極構造により効率よくアノードに導くように構成されている素子である。検出素子１０は、冷却素子２０の吸熱部２２に接続されており、冷却素子２０によって冷却される。検出素子１０は、冷却素子２０によって、−２０度〜−４０度程度まで冷却される。

【0040】

冷却素子２０は、検出素子１０を冷却するための素子である。冷却素子２０は、例えば、ペルチェ素子である。ペルチェ素子は、ペルチェ効果を利用した素子であり、直流電流を流すことにより、熱を吸熱部から放熱部に移動させることができる。図示の例では、冷却素子２０（ペルチェ素子）は、検出素子１０に接続されている吸熱部２２から第２外殻部材３４に接続されている放熱部２４に熱を移動させることができる。これにより、検出素子１０が冷却される。

【0041】

冷却素子２０は、容器３０を構成している第２外殻部材３４に接続されている。図示の
例では、冷却素子２０の放熱部２４が第２外殻部材３４に接続されている。そのため、冷却素子２０の熱（吸熱部２２で吸収した熱や素子自体が発生する熱等）を、第２外殻部材３４を介して、容器３０の外部に伝達することができる。

【0042】

容器３０は、検出素子１０と冷却素子２０とを気密に収容している。なお、図示はしないが、容器３０に、放射線検出器１００のその他の構成部材が収容されていてもよい。容器３０の内部は、例えば真空環境である。放射線検出器１００では、容器３０の内部を真空環境にすることで、断熱を図っている。

【0043】

容器３０は、第１外殻部材３２と、第２外殻部材３４と、第３外殻部材３６と、を有している。第１〜第３外殻部材３２，３４，３６は、検出素子１０および冷却素子２０が収容される空間３１を覆う部材である。図示の例では、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とで構成されているベース部に、第１外殻部材３２からなる蓋部が接合されて、容器３０が構成されている。

【0044】

第１外殻部材３２の形状は、図示の例では、有底の円筒状である。なお、第１外殻部材３２の形状は、特に限定されず、凹状、半球状であってもよい。第１外殻部材３２は、Ｘ線を通過させる窓部３３を有している。図示の例では、窓部３３は、第１外殻部材３２の底部の中央部に設けられている。窓部３３は、Ｘ線を通過させつつ、容器３０の真空を保持することができる。窓部３３は、例えば、金属薄膜や、有機薄膜等である。第１外殻部材３２は、第３外殻部材３６に接続されている。

【0045】

第２外殻部材３４は、冷却素子２０に接続されている。第２外殻部材３４と冷却素子２０とは、機械的に接続されているとともに、熱的に接続されている。図示の例では、冷却素子２０と第２外殻部材３４は、接続部材２６を介して接合されている。接続部材２６は、例えば、インジウムを含むはんだである。第２外殻部材３４は、冷却素子２０の熱を容器３０の外部に伝達する熱伝導部として機能する。第２外殻部材３４は、第３外殻部材３６に接続されている。第２外殻部材３４は、第３外殻部材３６に設けられた貫通孔３７に挿入されている。

【0046】

第３外殻部材３６の形状は、例えば、板状、円板状である。第３外殻部材３６は、第１外殻部材３２と第２外殻部材３４とに接続されている。第１外殻部材３２と第２外殻部材３４とは、第３外殻部材３６を介して、接続されている。第１外殻部材３２と第２外殻部材３４とは、接していない（すなわち、離間している）。

【0047】

第３外殻部材３６の上面の周縁部には接合面が設けられており、当該接合面に第１外殻部材３２が接合されている。第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とは、抵抗溶接により接合されている。図示の例では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とは、第３外殻部材３６に突起３５を設け、突起３５に電流を集中させて溶接を行うプロジェクション溶接によって接合されている。なお、第１外殻部材３２に突起を設けて第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とをプロジェクション溶接によって接合してもよい。

【0048】

第３外殻部材３６の中心部には、貫通孔３７が設けられている。貫通孔３７は、容器３０の内部（空間３１）と、容器３０の外部とを連通するように設けられている。貫通孔３７には、第２外殻部材３４が挿入されており、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とが接合されることによって貫通孔３７が封止されている。第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とは、例えば、ろう付けにより接合されている。

【0049】

第１外殻部材３２と、第２外殻部材３４と、第３外殻部材３６とは、互いに異なる材料で構成されている。第３外殻部材３６は、第２外殻部材３４を構成する材料よりも電気抵
抗率が大きい材料で構成されている。また、第１外殻部材３２は、第２外殻部材３４を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている。

【0050】

第１外殻部材３２の材質は、熱伝導率が小さい（すなわち電気抵抗率が大きい）材料であることが好ましい。これにより、冷却素子２０の熱が第１外殻部材３２に伝わって検出素子１０やその近傍を加熱して、冷却効率が低下することを抑制することができる。第１外殻部材３２は、検出素子１０を囲むように検出素子１０の近傍に配置されているため、例えば第１外殻部材が熱伝導率が大きい材料からなる場合には、第１外殻部材に冷却素子の熱が伝わることにより、検出素子や、検出素子の近傍が加熱されて冷却効率が低下する場合がある。

【0051】

また、第１外殻部材３２の材質は、非磁性であることが好ましい。これにより、放射線検出器１００が電子顕微鏡等に組み込まれたときに、検出素子１０に対する磁場の影響を低減することができる。第１外殻部材３２の材質は、例えばステンレス鋼である。

【0052】

第２外殻部材３４の材質は、熱伝導率が大きい（すなわち電気抵抗率が小さい）材料であることが好ましい。これにより、冷却素子２０の熱を、効率よく外部に伝達することができる。第２外殻部材３４の材質は、銅、アルミニウム等の熱伝導率が大きい金属である。

【0053】

第３外殻部材３６の材質は、電気抵抗率が大きい材料であることが好ましい。これにより、第３外殻部材３６と第１外殻部材３２とを抵抗溶接により接合することができる。抵抗溶接はジュール熱を利用して溶接を行うため、電気抵抗率が小さい材料では発熱が少なく、また熱が逃げやすいため、溶接が困難である。第３外殻部材３６の材質は、コバールであることが好ましく、鉄等であってもよい。

【0054】

フィードスルー４０は、第３外殻部材３６に設けられている。フィードスルー４０は、端子ピン４２と、封止部材４４と、を有している。端子ピン４２は、第３外殻部材３６に設けられた貫通孔４６に挿入されている。端子ピン４２の容器３０の内部側の端部には、検出素子１０と端子ピン４２とを電気的に接続している配線（図示せず）が接続されている。封止部材４４は、端子ピン４２が挿入された貫通孔４６を封止している。フィードスルー４０（端子ピン４２）は、複数設けられており、例えば、検出素子１０に電源を供給するため給電用、検出素子１０の出力信号を取り出すための信号出力用、検出素子１０のグランド用などに用いられる。なお、端子ピン４２の容器３０内の端部に、冷却素子２０と端子ピン４２とを電気的に接続するための配線を接続して、フィードスルー４０（端子ピン４２）を冷却素子２０の給電用等に用いてもよい。第３外殻部材３６の材質がコバールである場合、封止部材４４の材質は、例えば硬質ガラス（ホウ珪酸ガラス）等のガラスである。

【0055】

放射線検出器１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0056】

放射線検出器１００では、第３外殻部材３６が第２外殻部材３４を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されているため、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを抵抗溶接により接合することができるとともに、第２外殻部材３４によって冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝達することができる。したがって、放射線検出器１００では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを接着剤を用いて接続しなくてもよいため、当該接着剤から発生するガスの影響を抑制することができる。これにより、接着剤から発生するガスにより、容器３０の内部の圧力が上昇して断熱効果が低減したり、検出素子１０が汚染されたりすることを防ぐことができる。さらに、放射線検出器１００では、第２外殻部材３４によって冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝達することができるため、冷却素
子２０の冷却効率を高めることができる。

【0057】

このように放射線検出器１００では、蓋部（第１外殻部材３２）とベース部（第２外殻部材３４と第３外殻部材３６）とからなる容器３０において、ベース部を電気抵抗率が異なる２つの部材（第２外殻部材３４および第３外殻部材３６）で構成することにより、抵抗溶接により蓋部とベース部とを接合することができるとともに、冷却素子２０の冷却効率を高めることができる。

【0058】

ここで、例えば、ベース部が１つの部材で構成されている場合に、ベース部の材質を電気抵抗率が小さい材料にすると、冷却素子の冷却効率を高めることができるが、ベース部と蓋部との接続に電気溶接を用いることができずに、接着剤を用いなければならない。そのため、接着剤から発生するガスにより、容器の内部の圧力が上昇して断熱効果が低減したり、検出素子が汚染されたりする場合がある。

【0059】

また、例えば、ベース部が１つの部材で構成されている場合に、ベース部の材質を電気抵抗率が大きい材料にすると、ベース部と蓋部との接続に電気溶接を用いることができるが、冷却素子の冷却効率を低下させてしまう。

【0060】

これに対して、放射線検出器１００では、上述したように、ベース部を電気抵抗率が異なる第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とで構成することにより、抵抗溶接により蓋部とベース部とを接合することができるとともに、冷却素子２０の冷却効率を高めることができる。

【0061】

また、放射線検出器１００では、第１外殻部材３２と第２外殻部材３４とは、第３外殻部材３６を介して接続されているため、例えば、第１外殻部材と第２外殻部材とが直接接続されている場合と比べて、冷却素子２０の熱が第２外殻部材３４を介して第１外殻部材３２に伝わることを抑制することができる。これにより、第１外殻部材３２を介して冷却素子やその近傍が加熱されて冷却効率が低下することを抑制することができる。

【0062】

放射線検出器１００では、冷却素子２０はペルチェ素子であり、ペルチェ素子の放熱部２４は第２外殻部材３４に接続されているため、ペルチェ素子（冷却素子２０）の冷却効率を高めることができる。

【0063】

放射線検出器１００では、第３外殻部材３６の材質は、コバールである。コバールは、銅等と比べて、電気抵抗率が大きい合金である。そのため、第３外殻部材３６の材質としてコバールを用いることにより、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを抵抗溶接により接合することができる。

【0064】

放射線検出器１００では、第２外殻部材３４の材質は、銅である。銅は、コバール等と比べて、熱伝導率が大きい金属である。そのため、第２外殻部材３４によって冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝達することができる。

【0065】

放射線検出器１００では、第１外殻部材３２は、第２外殻部材３４を構成する材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている。そのため、第２外殻部材３４によって冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝達して冷却効率を高めるとともに、例えば第１外殻部材が第２外殻部材を構成する材料よりも電気抵抗率が小さい材料である場合と比べて、第１外殻部材３２を介して冷却素子やその近傍が加熱されて冷却効率が低下することを抑制することができる。

【0066】

放射線検出器１００では、第３外殻部材３６に設けられた貫通孔４６に端子ピン４２が
挿入され、貫通孔４６は封止部材４４によって封止されている。また、第３外殻部材３６の材質は、コバールであり、封止部材４４の材質は、ガラスである。コバールの熱膨張率とガラスの熱膨張率との差は小さい。そのため、放射線検出器１００では、第３外殻部材３６の熱膨張率と封止部材４４の熱膨張率との差を小さくすることができ、封止部材４４で貫通孔４６を良好に封止することができる。

【0067】

２． 放射線検出器の製造方法
次に、本実施形態に係る放射線検出器の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る放射線検出器の製造方法の一例を示すフローチャートである。図３〜図６は、本実施形態に係る放射線検出器の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0068】

まず、図３に示すように、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とを接合する（Ｓ１０）。第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とは、ろう付けにより接合される。ろう材としては、例えば、銀ろうを用いることができる。

【0069】

次に、図４に示すように、第３外殻部材３６にフィードスルー４０を形成する（Ｓ１２）。具体的には、第３外殻部材３６を貫通している貫通孔４６に端子ピン４２を挿入し、貫通孔４６を封止部材４４で封止して、フィードスルー４０を形成する。

【0070】

なお、ここでは、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とを接合した後に、第３外殻部材３６にフィードスルー４０を形成する例について説明したが、第３外殻部材３６にフィードスルー４０を形成した後に、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とを接合してもよい。

【0071】

次に、図５に示すように、第２外殻部材３４に冷却素子２０を取り付ける（Ｓ１４）。例えば、第２外殻部材３４上に、インジウムを含むはんだ（接続部材２６）を塗布した後、当該はんだ上に冷却素子２０を載置してホットプレート等で加熱することにより、第２外殻部材３４と冷却素子２０とを接続部材２６を介して接続することができる。

【0072】

次に、図６に示すように、冷却素子２０に検出素子１０を取り付ける（Ｓ１６）。冷却素子２０上に検出素子１０を接着剤等で固定することにより、冷却素子２０を検出素子１０に取り付けることができる。その後、検出素子１０の電極と端子ピン４２とを配線（図示せず）などで電気的に接続する。

【0073】

次に、図１に示すように、窓部３３が設けられた第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを、抵抗溶接により接合して、容器３０を形成する（Ｓ１８）。

【0074】

抵抗溶接の手法としては、例えば、プロジェクション溶接を用いる。具体的には、第３外殻部材３６に突起３５を設け、突起３５に電流を集中させて溶接を行うことで、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを接合する。なお、抵抗溶接は、真空環境において、行われる。そのため、容器３０内の空間３１を真空環境にすることができる。例えば、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを真空槽中に導入した後、真空槽を真空環境にして抵抗溶接を行うことにより、容器３０の内部を真空環境にすることができる。

【0075】

以上の工程により、放射線検出器１００を製造することができる。

【0076】

放射線検出器１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。

【0077】

放射線検出器１００の製造方法では、第２外殻部材３４と、第２外殻部材３４を構成す
る材料よりも電気抵抗率が大きい材料で構成されている第３外殻部材３６と、を接合する工程と、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを抵抗溶接により接合して容器３０を形成する工程と、を含む。したがって、放射線検出器１００の製造方法では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６との接続に接着剤を用いなくてもよいため、接着剤から発生するガスの影響を抑制することができる。また、放射線検出器１００の製造方法では、第２外殻部材３４に冷却素子２０を取り付ける工程を含むため、第２外殻部材３４によって冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝達して冷却素子２０の冷却効率を高めることが可能な放射線検出器を製造することができる。

【0078】

また、放射線検出器１００の製造方法では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とが抵抗溶接により接合されることにより、例えば第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とが接着剤で接着される場合と比べて、強度を高めることができ、信頼性を高めることができる。

【0079】

放射線検出器１００の製造方法では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを接合する工程では、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを接合するための抵抗溶接を真空環境で行う。これにより、容器３０の内部を真空環境にすることができる。

【0080】

放射線検出器１００の製造方法では、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とを接合する工程では、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とをろう付けして接合するため、例えば接着剤を用いて第２外殻部材と第３外殻部材とを接着した場合と比べて、強度を保つことができる。

【0081】

なお、上述したように、第２外殻部材３４は、冷却素子２０の熱を効率よく外部に伝えるために電気抵抗率が小さい材料で構成されていることが好ましく、第３外殻部材３６は、第１外殻部材３２と抵抗溶接により接合されるために電気抵抗率が大きいことが好ましい。そのため、第２外殻部材３４の電気抵抗率と第３外殻部材３６の電気抵抗率との差は大きいことが好ましいが、電気抵抗率の差が大きい場合、抵抗溶接により良好な接合を行うことは難しい。ろう付けでは、電気抵抗率の差が大きい部材同士であっても、良好な接合を行うことができる。したがって、第２外殻部材３４と第３外殻部材３６とはろう付けにより接合される。

【0082】

放射線検出器１００の製造方法では、第３外殻部材３６を貫通している貫通孔４６に端子ピン４２を挿入し、貫通孔４６を封止部材４４で封止する工程を含み、第３外殻部材３６の材質は、コバールであり、封止部材４４の材質は、ガラスである。そのため、貫通孔４６を封止部材４４により良好に封止することができる。

【0083】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0084】

例えば、上述した放射線検出器１００では、容器３０の内部が真空環境である例について説明したが、容器３０の内部が窒素ガス等の不活性ガス環境であってもよい。容器３０の内部が不活性ガス環境である場合でも、容器３０の内部が真空環境である場合と、同様の効果を奏することができる。

【0085】

ここで、容器３０の内部を不活性ガス環境にする場合、図２に示す第１外殻部材と第３外殻部材とを抵抗溶接により接合する工程（Ｓ１８）が上述した実施形態と異なる。具体的には、まず、第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを真空槽中に導入する。次に、真空槽を真空環境にした後に不活性ガスを導入して、真空槽を不活性ガス環境にする。そして、不活性ガス環境で第１外殻部材３２と第３外殻部材３６とを抵抗溶接により接合して
容器３０を形成する。これにより、容器３０の内部を不活性ガス環境にすることができる。

【0086】

また、例えば、上述した放射線検出器１００では、検出素子１０がＸ線を検出する検出素子である例について説明したが、検出素子１０は、Ｘ線以外の放射線を検出する検出素子であってもよい。

【0087】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0088】

１０…検出素子、２０…冷却素子、２２…吸熱部、２４…放熱部、２６…接続部材、３０…容器、３１…空間、３２…第１外殻部材、３３…窓部、３４…第２外殻部材、３５…突起、３６…第３外殻部材、３７…貫通孔、４０…フィードスルー、４２…端子ピン、４４…封止部材、４６…貫通孔、１００…放射線検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】