特開 2024-18342 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018342

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20240201BHJP

   G21K 4/00 20060101ALI20240201BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20240201BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 L

G01T1/20 E

G01T1/20 G

G21K4/00 A

H01L27/144 K

H01L27/146 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121622

(22)【出願日】2022-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 佑太

(72)【発明者】

【氏名】堀内 弘

【テーマコード（参考）】

2G083

2G188

4M118

【Ｆターム（参考）】

2G083AA02

2G083DD02

2G083DD11

2G188AA03

2G188BB02

2G188CC09

2G188CC15

2G188CC17

2G188CC19

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD09

2G188DD11

2G188DD12

2G188DD13

2G188DD36

2G188DD42

2G188DD44

2G188DD47

2G188EE07

2G188FF07

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA05

4M118CA08

4M118CB11

4M118CB14

4M118FB03

4M118FB09

4M118FB13

4M118FB16

4M118FB24

4M118GA08

4M118HA11

4M118HA25

4M118HA26

4M118HA30

(57)【要約】

【課題】 長期にわたって画像の質の劣化を抑制できる放射線検出器を提供する。
【解決手段】 放射線検出器は、検出領域及び検出領域の外側の非検出領域を有する光電変換基板と、前記光電変換基板の上に設けられ少なくとも前記検出領域に位置したシンチレータ層と、前記シンチレータ層を加熱するためのヒータ６１と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出領域及び前記検出領域の外側の非検出領域を有する光電変換基板と、
前記光電変換基板の上に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置したシンチレータ層と、
前記シンチレータ層を加熱するためのヒータと、を備える、
放射線検出器。

【請求項2】

前記シンチレータ層は、アルカリ金属であるＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓの少なくとも１種類の元素と、ハロゲンであるＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩの少なくとも１種類の元素と、を含む化合物に、陽イオンであるＴｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋、Ｓｎ２＋、Ｍｎ２＋、Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、及びＰｂ２＋の少なくとも１種類のイオンがドーピングされた材料で形成されている、
請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記ヒータの温度を制御するヒータ制御部をさらに備え、
前記ヒータ制御部は、前記ヒータの温度を５０乃至２００℃の範囲内に設定する、
請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記非検出領域に位置し、前記シンチレータ層を囲み、前記光電変換基板に接着された枠状の封止部と、
前記シンチレータ層の上方に設けられ、前記検出領域及び前記非検出領域に位置し、前記封止部に接着され、前記光電変換基板及び前記封止部とともに前記シンチレータ層を覆った防湿カバーと、をさらに備える、
請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記ヒータは、前記検出領域の全体と対向している、
請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項6】

前記光電変換基板に電気的に接続され、前記光電変換基板に間隔を空けて位置した回路基板をさらに備え、
前記ヒータは、前記光電変換基板と前記回路基板との間に位置している、
請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項7】

前記光電変換基板、前記シンチレータ層、及び前記ヒータを収容した筐体をさらに備える、
請求項１に記載の放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線検出器として、例えばＸ線検出器（Ｘ線平面検出器）が知られている。
放射線検出器は、放射線を電気信号へ変換する方式により、直接変換方式の放射線検出器と、間接変換方式の放射線検出器と、に分類される。直接変換方式の放射線検出器は、放射線から与えられたエネルギにより半導体内に生成された電荷を半導体端部に設けられた電極から収集することで、電気信号へ変換する。間接変換方式の放射線検出器は、入射される放射線をシンチレータ層により光に変換し、シンチレータ層からの光を半導体内で電荷に変換する。

【0003】

間接変換方式の放射線検出器は、例えば、光を信号電荷に変換する光電変換部と信号電荷の蓄積及び放出のスイッチングを行う薄膜トランジスタとを有する光電変換基板と、光電変換基板の上に設けられ放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００１－５０７４６６号公報

【特許文献2】特開２００２－２７５４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施形態は、長期にわたって画像の質の劣化を抑制できる放射線検出器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る放射線検出器は、
検出領域及び前記検出領域の外側の非検出領域を有する光電変換基板と、
前記光電変換基板の上に設けられ、少なくとも前記検出領域に位置したシンチレータ層と、
前記シンチレータ層を加熱するためのヒータと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るＸ線検出器を示す断面図である。

【図2】図２は、上記Ｘ線検出器の支持基板、Ｘ線検出パネル、回路基板、及び複数のＦＰＣを示す斜視図であり、画像伝送部を併せて示す図である。

【図3】図３は、上記Ｘ線検出器のＸ線検出モジュールの一部を示す拡大断面図である。

【図4】図４は、上記Ｘ線検出モジュールを示す平面図である。

【図5】図５は、上記Ｘ線検出モジュールの一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。

【図6】図６は、上記Ｘ線検出器のＸ線検出パネル及びヒータを示す平面図であり、ヒータ制御部を併せて示す図である。

【図7】図７は、第１の実施形態に係るヒータの温度に対するシンチレータ層の感度回復速度の変化をグラフで示す図である。

【図8】図８は、第２の実施形態係るＸ線検出器のＸ線検出パネル及び複数のヒータを示す平面図であり、複数のヒータ制御部を併せて示す図である。

【図9】図９は、第３の実施形態に係るＸ線検出器を示す断面図である。

【図10】図１０は、変形例に係るＸ線検出器の一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１を示す断面図である。Ｘ線検出器１は、Ｘ線画像検出器であり、Ｘ線検出パネルを利用するＸ線平面検出器である。

【0009】

図１に示すように、Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、スペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、筐体５１、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２ｅ１、入射窓５２等を備えている。Ｘ線検出モジュール１０は、Ｘ線検出パネルＰＮＬを備えている。Ｘ線検出パネルＰＮＬは、支持基板１２と入射窓５２との間に位置している。Ｘ線検出パネルＰＮＬは、入射窓５２と対向した防湿カバー７を備えている。

【0010】

入射窓５２は、筐体５１の開口に取付けられている。入射窓５２はＸ線を透過させる。そのため、Ｘ線は入射窓５２を透過してＸ線検出モジュール１０に入射される。入射窓５２は、板状に形成され、筐体５１内部を保護する機能を有している。入射窓５２は、Ｘ線吸収率の低い材料で薄く形成することが望ましい。これにより、入射窓５２で生じる、Ｘ線の散乱と、Ｘ線量の減衰とを低減することができる。そして、薄くて軽いＸ線検出器１を実現することができる。本実施形態において、入射窓５２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon-Fiber-Reinforced Plastic）で形成されている。
Ｘ線検出モジュール１０、支持基板１２、回路基板１１、ＦＰＣ２ｅ１等は、筐体５１及び入射窓５２で囲まれた空間の内部に収容されている。

【0011】

Ｘ線検出モジュール１０は、薄い部材を積層して構成されているため、軽く機械的強度の低いものである。このため、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（Ｘ線検出モジュール１０）は、粘着シートを介して支持基板１２の平坦な一面に固定されている。支持基板１２は、例えばアルミニウム合金で板状に形成され、Ｘ線検出パネルＰＮＬを安定して保持するために必要な強度を有している。これにより、Ｘ線検出器１に外部から振動や衝撃が加わった際におけるＸ線検出パネルＰＮＬの破損を抑制することができる。

【0012】

支持基板１２の他面には、スペーサ９ａ，９ｂを介して回路基板１１が固定されている。回路基板１１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（後述する光電変換基板２）に間隔を空けて位置している。スペーサ９ａ，９ｂを使用することで、主に金属から構成される支持基板１２から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。
筐体５１の内面には、スペーサ９ｃ，９ｄを介して回路基板１１が固定されている。スペーサ９ｃ，９ｄを使用することで、主に金属から構成される筐体５１から回路基板１１までの電気的絶縁距離を保持することができる。筐体５１は、回路基板１１及びスペーサ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して支持基板１２等を支持している。

【0013】

回路基板１１にはＦＰＣ２ｅ１に対応するコネクタが実装され、ＦＰＣ２ｅ１はコネクタを介して回路基板１１に電気的に接続されている。ＦＰＣ２ｅ１とＸ線検出パネルＰＮＬとの接続には、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、Ｘ線検出パネルＰＮＬの複数の微細なパッドと、ＦＰＣ２ｅ１の複数の微細なパッドとの電気的接続が確保される。なお、Ｘ線検出パネルＰＮＬのパッドに関しては後述する。

【0014】

上記のように、回路基板１１は、上記コネクタ、ＦＰＣ２ｅ１等を介してＸ線検出パネルＰＮＬ（光電変換基板２）に電気的に接続されている。回路基板１１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（光電変換基板２）を電気的に駆動し、かつ、Ｘ線検出パネルＰＮＬ（光電変換基板２）からの出力信号を電気的に処理するものである。

【0015】

Ｘ線検出器１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬのシンチレータ層（後述するシンチレータ層５）を加熱（アニール）するためのヒータ６１と、ヒータ６１の温度を制御するヒータ制御部６２と、をさらに備えている。筐体５１は、ヒータ６１を収容している。本実施形態において、筐体５１は、ヒータ制御部６２をさらに収容している。詳しくは、ヒータ６１及びヒータ制御部６２は、筐体５１及び入射窓５２で囲まれた空間の内部に収容されている。

【0016】

ヒータ制御部６２は、ヒータ６１に電気的に接続され、ヒータ６１の温度を制御することができればよい。そのため、ヒータ制御部６２は、筐体５１の外側に位置してもよい。ヒータ６１は、Ｘ線検出パネルＰＮＬと入射窓５２との間に位置している。Ｘ線検出パネルＰＮＬに入射するＸ線は、入射窓５２だけではなくヒータ６１も透過する。但し、ヒータ６１をＸ線吸収率の低い材料で形成することで、ヒータ６１の複数の領域にてＸ線透過率を均一にすることができ、Ｘ線検出パネルＰＮＬは入射するＸ線を良好に検出することができる。

【0017】

仮に、ヒータ６１の複数の領域にてＸ線透過率のばらつきが生じた場合、上記ばらついたＸ線透過率の分、回路基板１１や、画像伝送部（後述する画像伝送部４）にて、画像データ信号（後述する画像データ信号Ｓ２）を補正することができる。これにより、Ｘ線検出器１は、ヒータ６１を備えていても、良好なＸ線画像を生成することができる。

【0018】

図２は、本第１の実施形態のＸ線検出器１の支持基板１２、Ｘ線検出パネルＰＮＬ、回路基板１１、及び複数のＦＰＣ２ｅ１，２ｅ２を示す斜視図であり、画像伝送部４を併せて示す図である。なお、図２には、Ｘ線検出器１の全ての部材を示していない。後述する封止部等、Ｘ線検出器１のいくつかの部材の図示は、図２において省略している。

【0019】

図２に示すように、Ｘ線検出パネルＰＮＬは、光電変換基板２、シンチレータ層５等を備えている。光電変換基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、複数の制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、複数のデータライン（又はシグナルライン）２ｃ２等を有している。なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、及びデータライン２ｃ２の数、配置等は図２の例に限定されるものではない。

【0020】

複数の制御ライン２ｃ１は、行方向Ｘに延在し、列方向Ｙに所定の間隔を空けて並べられている。複数のデータライン２ｃ２は、列方向Ｙに延在し、複数の制御ライン２ｃ１と交差し、行方向Ｘに所定の間隔を空けて並べられている。

【0021】

複数の光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の主面側に設けられている。光電変換部２ｂは、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより区画された四角形状の領域に設けられている。１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像の１つの画素に対応する。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。上記のことから、光電変換部２ｂは、アレイ基板である。

【0022】

各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２ｂ２と、を有している。ＴＦＴ２ｂ２は、対応する一の制御ライン２ｃ１と、対応する一のデータライン２ｃ２とに接続されている。光電変換素子２ｂ１はＴＦＴ２ｂ２に電気的に接続されている。

【0023】

制御ライン２ｃ１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して回路基板１１に電気的に接続されている。回路基板１１は、ＦＰＣ２ｅ１を介して複数の制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を与える。データライン２ｃ２は、ＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に電気的に接続されている。光電変換素子２ｂ１によって変換された画像データ信号Ｓ２（光電変換部２ｂに蓄積された電荷）は、ＴＦＴ２ｂ２、データライン２ｃ２、及びＦＰＣ２ｅ２を介して回路基板１１に伝送される。

【0024】

Ｘ線検出器１は、画像伝送部４をさらに備えている。画像伝送部４は、配線４ａを介して回路基板１１に接続されている。なお、画像伝送部４は、回路基板１１に組込まれてもよい。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の信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。生成された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。

【0025】

図３は、本第１の実施形態に係るＸ線検出器１のＸ線検出モジュール１０の一部を示す拡大断面図である。
図３に示すように、光電変換基板２は、基板２ａ、複数の光電変換部２ｂ、及び絶縁層２１，２２，２３，２４，２５を有している。複数の光電変換部２ｂは、検出領域ＤＡに位置している。各々の光電変換部２ｂは、光電変換素子２ｂ１と、ＴＦＴ２ｂ２と、を備えている。検出領域ＤＡは、シンチレータ層５にＸ線が入射し蛍光を発した場合に光電変換部２ｂへ蛍光が到達し得る領域である。

【0026】

ＴＦＴ２ｂ２は、ゲート電極ＧＥ、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥを有している。光電変換素子２ｂ１は、フォトダイオードで構成されている。なお、光電変換素子２ｂ１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等で構成されてもよく、光を電荷に変換するように構成されていればよい。

【0027】

基板２ａは、板状の形状を有し、絶縁材料で形成されている。上記絶縁材料としては、無アルカリガラスなどのガラスを挙げることができる。基板２ａの平面形状は、例えば四角形である。基板２ａの厚みは、例えば０．７ｍｍである。絶縁層２１は、基板２ａの上に設けられている。

【0028】

絶縁層２１の上に、ゲート電極ＧＥが形成されている。ゲート電極ＧＥは、上記制御ライン２ｃ１に電気的に接続されている。絶縁層２２は、絶縁層２１及びゲート電極ＧＥの上に設けられている。半導体層ＳＣは、絶縁層２２の上に設けられ、ゲート電極ＧＥに対向している。半導体層ＳＣは、非晶質半導体としての非晶質シリコン、多結晶半導体としての多結晶シリコン、酸化物半導体としての酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の半導体材料で形成されている。

【0029】

絶縁層２２及び半導体層ＳＣの上に、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが設けられている。ゲート電極ＧＥ、ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、上記制御ライン２ｃ１、及び上記データライン２ｃ２は、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成されている。

【0030】

ソース電極ＳＥは、半導体層ＳＣのソース領域に電気的に接続されている。また、ソース電極ＳＥは、上記データライン２ｃ２に電気的に接続されている。ドレイン電極ＤＥは、半導体層ＳＣのドレイン領域に電気的に接続されている。

【0031】

絶縁層２３は、絶縁層２２、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥの上に設けられている。光電変換素子２ｂ１は、ドレイン電極ＤＥに電気的に接続されている。絶縁層２４は、絶縁層２３及び光電変換素子２ｂ１の上に設けられている。バイアス線ＢＬは、絶縁層２４の上に設けられ、絶縁層２４に形成されたコンタクトホールを通り光電変換素子２ｂ１に接続されている。絶縁層２５は、絶縁層２４及びバイアス線ＢＬの上に設けられている。

【0032】

絶縁層２１，２２，２３，２４，２５は、無機絶縁材料、有機絶縁材料等の絶縁材料で形成されている。無機絶縁材料としては、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、及び酸窒化物絶縁材料を挙げることができる。有機絶縁材料としては樹脂を挙げることができる。

【0033】

シンチレータ層５は、光電変換基板２（複数の光電変換部２ｂ）の上に設けられている。シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、複数の光電変換部２ｂの上方を覆っている。シンチレータ層５は、入射されるＸ線を光（可視光、蛍光）に変換するように構成されている。

【0034】

なお、光電変換素子２ｂ１は、シンチレータ層５から入射される光を電荷に変換する。変換された電荷は光電変換素子２ｂ１に蓄積される。ＴＦＴ２ｂ２は、光電変換素子２ｂ１への蓄電及び光電変換素子２ｂ１からの放電を切替えることができる。なお、光電変換素子２ｂ１の自己容量が不十分である場合、光電変換基板２はコンデンサ（蓄積キャパシタ）をさらに有し、光電変換素子２ｂ１で変換された電荷をコンデンサに蓄積してもよい。

【0035】

シンチレータ層５は、アルカリ金属の少なくとも１種類の元素と、ハロゲンの少なくとも１種類の元素と、を含む化合物に、陽イオンの少なくとも１種類のイオンがドーピングされた材料で形成されている。アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓを挙げることができる。ハロゲンとしては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩを挙げることができる。陽イオンとしては、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、Ａｇ＋、Ａｕ＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋、Ｓｎ２＋、Ｍｎ２＋、Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、Ｉｎ＋、及びＰｂ２＋を挙げることができる。このようなイオンは賦活剤と呼ばれている。

【0036】

本第１の実施形態において、シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）で形成されている。真空蒸着法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が得られる。シンチレータ層５の厚みは、実質的に２００乃至１０００μｍである。シンチレータ層５の最表面において、シンチレータ層５の柱状結晶の太さは、３乃至１０μｍである。

【0037】

シンチレータ層５を形成する材料は、ＣｓＩ：Ｔｌに限定されるものではない。シンチレータ層５は、タリウム賦活ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ：Ｔｌ）、ユーロピウム賦活臭化セシウム（ＣｓＢｒ：Ｅｕ）等で形成されてもよい。

【0038】

フィルム状のカバーとしての防湿カバー（防湿フィルム）７は、シンチレータ層５の上方に設けられ、シンチレータ層５を覆っている。なお、シンチレータ層５は吸湿性を有している。防湿カバー７は、大気中に含まれる水分により、シンチレータ層５の特性の劣化を抑制するために設けられている。防湿カバー７は、シンチレータ層５の露出部分を完全に覆っている。

【0039】

防湿カバー７は、金属を含むシートで形成されている。上記金属としては、アルミニウムを含む金属、銅を含む金属、マグネシウムを含む金属、タングステンを含む金属、ステンレス、コバール等を挙げることができる。防湿カバー７が金属を含んでいる場合、防湿カバー７は、水分の透過を、防止したり、大幅に抑制したりすることができる。

【0040】

また、防湿カバー７は、樹脂層と金属層とが積層された積層シートで形成されてもよい。この場合、樹脂層は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テフロン（登録商標）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、弾性ゴム等の材対とロック料で形成することができる。金属層は、例えば、前述した金属を含むものとすることができる。金属層は、スパッタリング法、ラミネート法等を用いて形成することができる。

【0041】

この場合、樹脂層より金属層をシンチレータ層５側に設けた方が好ましい。樹脂層により金属層を覆うことができるので、外力などにより金属層が受け得る損傷を抑制することができる。また、金属層が樹脂層よりもシンチレータ層５側に設けられていれば、樹脂層を介した透湿によるシンチレータ層５の特性の劣化を抑制することができる。

【0042】

防湿カバー７としては、金属層を含むシート、無機絶縁層を含むシート、樹脂層と金属層とが積層された積層シート、及び樹脂層と無機絶縁層とが積層された積層シートを挙げることができる。上記のことから、防湿カバー７の無機層は、金属層に限らず、無機絶縁層であってもよい。又は、防湿カバー７は、金属層及び無機絶縁層の両方を有してもよい。無機絶縁層は、酸化珪素、酸化アルミニウム等を含む層で形成することができる。無機絶縁層は、スパッタリング法等を用いて形成することができる。本実施形態において、防湿カバー７は、薄いアルミニウム箔で形成されている。

【0043】

Ｘ線検出器１は、光反射層６をさらに備えている。光反射層６は、シンチレータ層５のＸ線の入射側に設けられている。本実施形態において、光反射層６は、シンチレータ層５と防湿カバー７との間に位置している。光反射層６は、少なくとも検出領域ＤＡに位置し、シンチレータ層５の上面を覆っている。光反射層６は、光（蛍光）の利用効率を高めて感度特性の向上を図るために設けられている。すなわち、光反射層６は、シンチレータ層５において生じた光のうち、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して、光電変換部２ｂに向かうようにする。ただし、光反射層６は、必ずしも必要ではなく、Ｘ線検出パネルＰＮＬに求められる感度特性などに応じて設ければよい。

【0044】

図４は、Ｘ線検出モジュール１０を示す平面図である。図４において、シンチレータ層５には右上がりの斜線を付し、封止部８には右下がりの斜線を付している。図５は、Ｘ線検出モジュール１０の一部を線Ｖ－Ｖに沿って示す断面図である。

【0045】

図４及び図５に示すように、光電変換基板２は、検出領域ＤＡと、検出領域ＤＡの外側の非検出領域と、を有している。検出領域ＤＡは、四角形の領域である。光電変換基板２の非検出領域は、検出領域ＤＡの周囲に位置する枠状の第１非検出領域ＮＤＡ１と、第１非検出領域ＮＤＡ１の外側の第２非検出領域ＮＤＡ２と、を有している。本実施形態において、第２非検出領域ＮＤＡ２は枠状の形状を有している。

【0046】

シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。シンチレータ層５は、側面５ａ及び上面５ｂを有している。側面５ａは、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置している。側面５ａは、順テーパ面である。シンチレータ層５の上面５ｂは、防湿カバー７と対向している。

【0047】

光電変換基板２は、さらに複数のパッド２ｄ１及び複数のパッド２ｄ２を有している。パッド２ｄ１及びパッド２ｄ２は、第２非検出領域ＮＤＡ２に位置している。本実施形態において、複数のパッド２ｄ１は基板２ａの左辺に沿って並べられ、複数のパッド２ｄ２は基板２ａの下辺に沿って並べられている。例えば、パッド２ｄ１，２ｄ２は、絶縁層２３の上に設けられ、絶縁層２４及び絶縁層２５で覆われていない。
なお、図４には複数のパッドを模式的に示しており、複数のパッドの個数、形状、サイズ、位置、及びピッチは、図４に示す例に限定されるものではない。

【0048】

１つの制御ライン２ｃ１は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つのデータライン２ｃ２は、検出領域ＤＡ、第１非検出領域ＮＤＡ１、及び第２非検出領域ＮＤＡ２を延在し、複数のパッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。
１つのパッド２ｄ１にはＦＰＣ２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続され、１つのパッド２ｄ２にはＦＰＣ２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている（図２）。

【0049】

Ｘ線検出モジュール１０は、封止部８をさらに備えている。封止部８は、第１非検出領域ＮＤＡ１に位置し、シンチレータ層５を囲んでいる。封止部８は、枠状の形状を有し、シンチレータ層５の周囲を連続的に延在している。封止部８は、光電変換基板２（例えば、上記絶縁層２５）に接着されている。本実施形態において、封止部８は、シンチレータ層５の側面５ａに接触している。

【0050】

封止部８の外面８ａの形状が外側に突出する曲面となっていれば、光反射層６及び防湿カバー７の周縁近傍を封止部８の外面８ａに倣わせ易くなる。そのため、光反射層６を封止部８に密着させるのが容易となる。また、光反射層６及び防湿カバー７をなだらかに変形させることができるので、防湿カバー７の厚みを薄くしても防湿カバー７への亀裂等の不良の発生を抑制することができる。

【0051】

光反射層６及び防湿カバー７は、検出領域ＤＡ及び第１非検出領域ＮＤＡ１に位置している。光反射層６及び防湿カバー７は、図４に示す平面図において、シンチレータ層５を完全に覆っている。図５に示すように、シンチレータ層５のうち光電変換基板２及び封止部８で覆われていない部分は、防湿カバー７で完全に覆われている。言い換えると、防湿カバー７は、光電変換基板２及び封止部８とともにシンチレータ層５を覆っている。

【0052】

防湿カバー７は、封止部８の外面８ａに光反射層６を介して間接に接着されている。防湿カバー７は、封止部８の少なくとも一部を覆っている。例えば、大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、光反射層６をシンチレータ層５の上面５ｂ等に接触させることができる。

【0053】

また、一般的に、シンチレータ層５には、その体積の１０乃至４０％程度の空隙が存在する。そのため、空隙にガスが含まれていると、Ｘ線検出器１を航空機などで輸送した場合や、Ｘ線検出器１を高地で使用した場合にガスが膨張して防湿カバー７が破損する恐れがある。大気圧よりも減圧された環境において防湿カバー７と封止部８とを接合すれば、Ｘ線検出器１が航空機などで輸送された場合であっても防湿カバー７の破損を抑制することができる。上記のことから、光電変換基板２、封止部８及び防湿カバー７により画された空間の圧力は、大気圧よりも低くした方が好ましい。

【0054】

また、後述するように、光反射層６及び防湿カバー７の周縁近傍を加熱することで、光反射層６の周縁近傍と封止部８を接合する。この場合、光反射層６及び防湿カバー７の周縁近傍の温度と、封止部８の温度が低下すると、光反射層６及び防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生する。光反射層６及び防湿カバー７の周縁近傍と封止部８との間に熱応力が発生すると、光反射層６の周縁近傍と封止部８との間に剥離が生じる恐れがある。剥離が生じると防湿性能が著しく低下する恐れがある。

【0055】

本実施形態の防湿カバー７は、薄いアルミニウム箔で形成されているので、熱応力が発生した際に防湿カバー７が延び易くなる。そのため、熱応力を緩和させることができ、封止部８から光反射層６の周縁近傍の剥離を抑制することができる。

【0056】

封止部８は、熱可塑性樹脂を含む材料で形成されている。封止部８は、熱可塑性樹脂を主成分として含む材料で形成されている。封止部８は、１００％熱可塑性樹脂で形成されてもよい。又は、封止部８は、熱可塑性樹脂に添加物が混在した材料で形成されてもよい。封止部８が熱可塑性樹脂を主成分として含んでいれば、封止部８は、加熱により、光電変換基板２と防湿カバー７とを接合することができる。

【0057】

熱可塑性樹脂は、ナイロン、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を利用することができる。この場合、ポリエチレンの水蒸気透過率は０．０６８ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２であり、ポリプロピレンの水蒸気透過率は０．０４ｇ・ｍｍ／ｄａｙ・ｍ^２である。これらの水蒸気透過率は低い。そのため、封止部８が、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも何れかを主成分として含んでいれば、封止部８の内部を透過してシンチレータ層５に到達する水分を大幅に少なくすることができる。

【0058】

本実施形態において、光電変換基板２、封止部８、及び防湿カバー７で囲まれている空間（空隙１３）は、大気圧より減圧された空間である。なお、光反射層６及び防湿カバー７の外部からの加熱により封止部８を溶かすことで、光反射層６の表面に溶かした封止部８の樹脂を密着させており、その後に封止部８を冷却することで封止部８と光反射層６との接着が行われる。

【0059】

図６は、Ｘ線検出器１のＸ線検出パネルＰＮＬ及びヒータ６１を示す平面図であり、ヒータ制御部６２を併せて示す図である。図６に示すように、ヒータ６１は、検出領域ＤＡの全体と対向している。そのため、少なくとも、検出領域ＤＡに位置するシンチレータ層５を均一に加熱することができる。
本実施形態のＸ線検出器１は、上記のように構成されている。

【0060】

上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線検出器１によれば、シンチレータ層５を形成する材料に、例えばアルカリハライドが用いられている。アルカリハライドのようなイオン結晶は、放射線の照射により着色する性質を持っている。Ｘ線検出器１を長期間使用した場合、シンチレータ層５の蛍光が着色により自己吸収されてしまい、光電変換基板２（光電変換部２ｂ）まで到達する光の量が低減することになり、検出感度の低下を招いてしまう。

【0061】

検出感度が低下する場合、十分な画像品質を得るため、より多くのＸ線（放射線）の照射量が必要となる。しかしながら、Ｘ線検出器１を医療診断用装置に用いる場合、患者の被曝量増加につながってしまう。又は、Ｘ線検出器１を非破壊検査用装置に用いる場合、スループットの低下を招き、生産能力の低下につながってしまう。そのため、間接変換方式のＸ線検出器１において、シンチレータ層５の着色による感度低下の改善が求められている。

【0062】

さらに、シンチレータ層５にＸ線が照射されると、シンチレータ層５に、長期残像、感度ゴースト等と呼ばれるＸ線の照射履歴により画像データ信号Ｓ２へ悪影響を及ぼす現象が発生する。この現象により、例えば、以前に検出したＸ線画像の成分が以降に検出されるＸ線画像に表出することとなる。そのため、間接変換方式のＸ線検出器１において、誤診、誤検知等へとつながるため、長期残像、感度ゴースト等を抑制することも求められている。上述したことから、長期間使用した場合でもシンチレータ層５の着色による検出感度の低下を抑制することができ、長期残像、感度ゴースト等を抑制することができるＸ線検出器１が求められている。

【0063】

ここで、着色のメカニズムを説明する。酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）で形成されるシンチレータ層５にも着色の問題はあるが、以下、アルカリハライド系のシンチレータ層５のＸ線（放射線）による着色のメカニズムを説明する。

【0064】

（１）まず、Ｘ線によりシンチレータ層５の内部の電子が励起され、電子－ホール対が生成される。
（２）電子とホールはそれぞれシンチレータ層５の内部を拡散移動し、蛍光に寄与しなかった電子の一部はハロゲン空孔にトラップされＦ中心となり、ホールはハロゲン原子にトラップされＶｋ中心を形成する。
（３）これらＦ中心とＶｋ中心は、色中心と呼ばれ、それぞれシンチレータ層５の母体のイオン結晶のバンドギャップ内に準位を形成し、シンチレータ層５の母体の吸収帯よりもエネルギの低い光を吸収するようになる。
（４）Ｘ線照射により色中心が多数形成されていくに従い、光の吸収が大きくなり、着色も濃くなっていく。

【0065】

長期残像及び感度ゴーストの発生メカニズムも、上記事項（１）及び（２）の過程でトラップされた電子とホールが原因である。以前のＸ線検出動作時にトラップされた電子とホールが、以降のＸ線検出動作時にデトラップされ、発光過程に寄与した場合に本来よりも大きな信号（画像データ信号Ｓ２）が出力されてしまうことで引き起こされる。なお、電子とホールがトラップされると、発光に寄与せず、着色等の悪影響を及ぼすものである。

【0066】

以上のようにアルカリハライド系のシンチレータ層５にて、着色、長期残像、及び感度ゴーストの発生は、電子とホールがトラップされ色中心を形成することが原因である。そのため、これらの現象を抑制する方策として、電子とホールがトラップされないようにする方法、またはトラップされた電子とホールをデトラップする方法が挙げられる。

【0067】

そこで、本実施形態のＸ線検出器１は、トラップされた電子とホールをデトラップすることで、上記現象を抑制するものであり、ヒータ６１を備えている。ヒータ６１を使用したアニールによる熱エネルギで、シンチレータ層５内のトラップされた電子とホールをデトラップすることができる。

【0068】

ヒータ６１は、例えば薄フィルム型ヒータである。これにより、入射Ｘ線がヒータ６１を透過する際の悪影響を小さくすることができる。さらに、薄フィルム型ヒータは、温度分布の面均一性がよい。そのため、シンチレータ層５を均一にアニールすることが容易となる。

【0069】

ヒータ制御部６２は、ヒータ６１の温度を５０乃至２００℃の範囲内に設定した方が望ましい。図７は、本第１の実施形態に係るヒータ６１の温度に対するシンチレータ層５の感度回復速度の変化をグラフで示す図である。シンチレータ層５は、ＣｓＩ：Ｔｌで形成されている。そして、図７のグラフは、３０Ｇｙのエネルギをシンチレータ層５がＸ線から受けた後、シンチレータ層５を加温した状態に保持して行った実験から求めた近似曲線である。

【0070】

図７に示すように、ヒータ６１の温度を５０℃に保持した際、４３．８３時間でシンチレータ層５の感度が回復する結果が得られた。その他に、ヒータ６１の温度を１００℃に保持した際は３．９４時間でシンチレータ層５の感度が回復する結果が得られた。実験結果は１００℃までである。１００℃を超える温度に関してはアレニウスプロットから求めた。ヒータ６１の温度を１５０℃に保持した際は０．６３時間で、ヒータ６１の温度を２００℃に保持した際は０．１５時間で、それぞれシンチレータ層５の感度が回復することが予想される。上記のことから、ヒータ６１の温度は５０乃至２００℃の範囲内が望ましい。

【0071】

なお、ヒータ６１の温度を高くし過ぎるのは望ましくない。例えば、ヒータ６１の温度を５００℃以上にした場合、シンチレータ層５の特性及び光電変換基板２の特性に悪影響が及んでしまう。

【0072】

また、ヒータ制御部６２は、ヒータ６１を、常時、稼働させる必要はない。例えば、Ｘ線検出器１でＸ線検出を実施しない期間に、ヒータ６１を稼働させてシンチレータ層５をアニールすることで、トラップされた電子とホールをデトラップしておくことができる。これにより、次回、Ｘ線検出を実施する際に、以前のＸ線照射の悪影響を抑制することが可能であり、かつ、熱による放射線検出動作への悪影響を最小限とすることができる。

【0073】

上述したことから、Ｘ線照射にてシンチレータ層５が着色し、Ｘ線検出器１の感度特性が低下しても、ヒータ６１にてシンチレータ層５を加熱することで、Ｘ線検出器１の感度特性を回復することができる。間接変換方式のＸ線検出器１を長期にわたって使用した場合の検出感度の低下を抑制することができる。長期残像や感度ゴーストといったＸ線の照射履歴による画像の品質低下を抑制することができる。

【0074】

そのため、本第１の実施形態において、長期にわたって画像の質の劣化を抑制できるＸ線検出器１を得ることができる。Ｘ線検出器１の用途が医療用途である場合、患者の被曝量の低減を図ることができる。また、Ｘ線検出器１の用途が非破壊検査用途である場合、作業効率の改善を図ることができる。

【0075】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。Ｘ線検出器１は、本第２の実施形態で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図８は、本第２の実施形態係るＸ線検出器１のＸ線検出パネルＰＮＬ及び複数のヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを示す平面図であり、複数のヒータ制御部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを併せて示す図である。

【0076】

図８に示すように、Ｘ線検出器１は、複数のヒータを備えてもよい。言い換えると、上記ヒータ６１は複数に分割されてもよい。本実施形態において、Ｘ線検出器１は、４個のヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを備えている。平面視にて、ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは、互いに重なっておらず、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。

【0077】

ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは、検出領域ＤＡの１／４以上の領域に重なっていた方が望ましい。ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは、検出領域ＤＡの１／２以上の領域に重なっていた方がさらに望ましい。これにより、検出領域ＤＡに位置するシンチレータ層５を均一に加熱することができる。例えば、ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが検出領域ＤＡの１／４未満の領域に重なっている場合、シンチレータ層５を均一に加熱できない場合があり、シンチレータ層５の感度特性にムラが発生する恐れがある。

【0078】

Ｘ線検出器１は、ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄの個数に合わせて複数のヒータ制御部を設けることができる。本実施形態において、Ｘ線検出器１は、４個のヒータ制御部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを備えている。ヒータ制御部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄは、ヒータ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄに一対一で電気的に接続されている。
但し、Ｘ線検出器１は、３個以下のヒータ制御部を備えてもよい。その場合、１個のヒータ制御部が２個以上のヒータに接続されてもよい。
上記のように構成された第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0079】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。Ｘ線検出器１は、本第３の実施形態で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図９は、本第３の実施形態に係るＸ線検出器１を示す断面図である。図９において、ヒータ制御部６２の図示を省略している。

【0080】

図９に示すように、ヒータ６１は、光電変換基板２と回路基板１１との間に位置してもよい。本実施形態において、ヒータ６１は、支持基板１２のうち回路基板１１と対向する側の面に固定されている。シンチレータ層５へのＸ線の入射に悪影響を及ぼさないよう、ヒータ６１は位置している。そのため、シンチレータ層５に入射するＸ線をヒータ６１にて遮蔽したり、シンチレータ層５に入射するＸ線の量をヒータ６１にて低減したり、する事態を回避することができる。

【0081】

上記のように構成された第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。ヒータ６１はシンチレータ層５へのＸ線の入射に悪影響を及ぼさないため、Ｘ線の検出感度に悪影響を及ぼすこと無しに、Ｘ線検出器１はヒータ６１を備えることができる。

【0082】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。

【0083】

例えば、シンチレータ層５は、単一の連続体として少なくとも検出領域ＤＡに設けられている。但し、シンチレータ層５は、光電変換部２ｂの領域毎に分割して設けられてもよい。
シンチレータ層５は、上述した材料に限らず、ナトリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｎａ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）等で形成されてもよい。

【0084】

防湿層は、光電変換基板２とシンチレータ層５との間に設けられていない。但し、防湿層は、光電変換基板２とシンチレータ層５との間に設けられてもよい。又は、防湿カバー７は、光電変換基板２及びシンチレータ層５をまとめて被覆してもよい。

【0085】

回路基板１１への不所望な熱入力を抑える目的で、Ｘ線検出器１は断熱材を備えてもよい。例えば、上記断熱材は、回路基板１１とヒータ（ヒータ６１）との間に位置している。さらに、Ｘ線検出器１は空冷システム又は水冷システムを備えてもよい。

【0086】

ＣＦＲＰ製の入射窓５２は、導電性を持っている。そのため、ヒータ制御部を入射窓５２に電気的に接続し、入射窓５２をヒータとして機能させてもよい。その場合、Ｘ線検出器１は、ヒータ６１無しに構成可能である。

【0087】

図１０に示すように、変形例に係るＸ線検出器１において、シンチレータ層５は、光電変換基板２の上に直に形成されていなくともよい。Ｘ線検出器１は、支持基板１２、光電変換基板２、シンチレータパネルＳＰ等を備えている。シンチレータパネルＳＰは、基板１５、光反射層１６、シンチレータ層５、及び防湿体１７を備えている。

【0088】

基板１５は、検出領域ＤＡ及び非検出領域ＮＤＡ（上述した第１非検出領域ＮＤＡ１及び第２非検出領域ＮＤＡ２）に位置し、ＣＦＲＰで形成されている。ＣＦＲＰは、高いＸ線透過率を有する材料である。
シンチレータ層５は、基板１５と光電変換基板２との間に位置している。シンチレータ層５は、基板１５に隙間を設けて対向している。シンチレータ層５は、少なくとも検出領域ＤＡに位置している。本実施形態において、シンチレータ層５は、検出領域ＤＡ及び非検出領域ＮＤＡに位置している。

【0089】

光反射層１６は、基板１５とシンチレータ層５との間に設けられている。光反射層１６は、検出領域ＤＡ及び非検出領域ＮＤＡに位置している。光反射層１６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、光反射層１６は、シンチレータ層５で変換された蛍光を反射する機能を有している。光反射層１６は光電変換基板２側とは反対側に向かう光を反射するため、光が光電変換部２ｂに向かう量を向上できる。

【0090】

防湿体１７は、基板１５、光反射層１６、及びシンチレータ層５を包み込んでいる。防湿体１７は、光反射層１６とともにシンチレータ層５を気密に閉塞している。防湿体１７は、例えば、化学的気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法を用いポリパラキシリレン（poly-para-xylylene）樹脂等の有機材料で形成されている。ポリパラキシリレン樹脂で形成された防湿体１７を有機膜と称することができる。

【0091】

Ｘ線検出器１は、接着層ＡＬをさらに備えている。接着層ＡＬは、光電変換基板２と、シンチレータパネルＳＰと、の間に位置している。詳しくは、接着層ＡＬは、光電変換基板２の絶縁層２５と、シンチレータパネルＳＰの防湿体１７と、にそれぞれ接着している。光電変換基板２及びシンチレータパネルＳＰは、接着層ＡＬにより貼り合わせられている。
図１０に示したシンチレータ層５においても、ヒータにより感度特性を改善することができる。

【0092】

上記実施形態及び上記変形例で説明した技術は、上記Ｘ線検出器１への適用に限定されるものではなく、他のＸ線検出器、各種の放射線検出器に適用することができる。放射線検出器は、Ｘ線検出パネルＰＮＬの替わりに、放射線を検出する放射線検出パネルを備えていればよい。

【符号の説明】

【0093】

１…Ｘ線検出器、１０…Ｘ線検出モジュール、ＰＮＬ…Ｘ線検出パネル、
２…光電変換基板、２ａ…基板、２ｂ…光電変換部、２ｂ１…光電変換素子、
２ｂ２…ＴＦＴ、２ｃ１…制御ライン、２ｃ２…データライン、５１…筐体、
５２…入射窓、５…シンチレータ層、６…光反射層、７…防湿カバー、８…封止部、
１１…回路基板、１２…支持基板、６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ…ヒータ、
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ…ヒータ制御部、ＤＡ…検出領域、
ＮＤＡ１…第１非検出領域、ＮＤＡ２…第２非検出領域、Ｘ…行方向、Ｙ…列方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】