特許 7408512 放射線検出器及び穴明け装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】放射線検出器及び穴明け装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20231225BHJP

   G02B 6/06 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 C

G01T1/20 E

G01T1/20 G

G01T1/20 L

G02B6/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020148892

(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公開番号】P2022043562

(43)【公開日】2022-03-16

【審査請求日】2023-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】太田 宣宏

(72)【発明者】

【氏名】阿井 稔晴

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００２／０４２７９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０４８８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６４４８５４４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開平１０－１５６７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２２４５６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／２０

Ｇ０２Ｂ ６／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータが発生した前記光を光入射面から受けると共に、光出射面から出射するファイバ光学プレートと、
前記光出射面から出射された前記光を受ける受光部を有すると共に受けた前記光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子を有する撮像部と、
前記固体撮像素子から前記電気信号を受ける駆動回路と、
前記撮像部及び前記駆動回路を収容する筐体と、
前記筐体に対する前記撮像部の位置を保持する第１保持部材と、
前記受光部に対する前記光出射面の位置を保持する第２保持部材と、を備え、
前記ファイバ光学プレートと前記撮像部とは、前記第２保持部材によって一体化されており、
前記撮像部は、前記駆動回路に対して移動可能である、放射線検出器。

【請求項2】

前記駆動回路を前記筐体に対して固定する固定部材をさらに備える、請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記撮像部から前記駆動回路に対して前記電気信号を伝えると共に可撓性を有するフレキシブル基板をさらに備える、請求項１又は２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記ファイバ光学プレートは、前記光出射面側に設けられて前記光の進行方向に沿って断面積が次第に小さくなるテーパ部を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記ファイバ光学プレートにおける前記光出射面側の側面には、カット面が設けられている、請求項１～４の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項6】

前記撮像部は、
前記固体撮像素子が取り付けられる素子取付面と、
前記素子取付面から立設する枠部と、を含む、請求項１～５の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項7】

前記第１保持部材は、エポキシ樹脂又はシリコーンゴムである、請求項１～６の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項8】

前記第２保持部材は、エポキシ樹脂である、請求項１～７の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項9】

前記光出射面の面積は、前記光入射面の面積より小さい、請求項１～８の何れか一項に記載の放射線検出器。

【請求項10】

被加工物の第１の面側に配置されて、前記被加工物の前記第１の面に向けて放射線を照射する放射線出射部と、
前記被加工物の前記第１の面に対して逆側の第２の面側に配置されて、前記放射線出射部から照射されて前記被加工物を透過した前記放射線を受ける放射線検出部と、
前記放射線検出部を被加工物に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記被加工物に貫通穴を形成する穴明け部と、を備え、
前記放射線検出部は、
受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータが発生した前記光を光入射面から受けると共に、光出射面から出射するファイバ光学プレートと、
前記光出射面から出射された前記光を受ける受光部を有すると共に受けた前記光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子を有する撮像部と、
前記固体撮像素子から前記電気信号を受ける駆動回路と、
前記撮像部及び前記駆動回路を収容する筐体と、
前記筐体に対する前記撮像部の位置を保持する第１保持部材と、
前記受光部に対する前記光出射面の位置を保持する第２保持部材と、を備え、
前記ファイバ光学プレートと前記撮像部とは、前記第２保持部材によって一体化されており、
前記撮像部は、前記駆動回路に対して移動可能である、穴明け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線検出器及び穴明け装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、２は、放射線検出器を開示する。放射線検出器は、シンチレータとファイバ光学プレートと固体撮像素子とを備えている。放射線検出器は、シンチレータによって放射線を可視光線に変換する。放射線検出器は、ファイバ光学プレートによってシンチレータから固体撮像素子に可視光線を導く。そして、放射線検出器は、固体撮像素子によって当該可視光線を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４０８０８７３号

【文献】特許第４０７０５９８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

放射線検出器の技術分野にあっては、検出能力の向上が望まれている。検出能力を向上させる手段として、シンチレータ及びファイバ光学プレートといった光学部品の大型化が挙げられる。光学部品は、固体撮像素子や当該素子を駆動する回路基板を収容する筐体に収められている。より詳細には、光学部品の一部は、筐体に対して固定されている。この光学部品には、固体撮像素子が固定されている。さらに、固体撮像素子には、電極ピンを介して回路基板が固定されている。そして、回路基板は、筐体に対してネジなどによって固定されている。

【0005】

筐体に複数の構成要素が収容されており、それぞれの構成要素が個別に筐体に固定されていると、構成要素の接続箇所において力学的な負荷が発生することがある。例えば、衝撃や振動が加わったとき、質量の違いに応じて、光学部品と回路基板との動きに差異が生じる。その結果、光学部品と回路基板との接続箇所に負荷が発生する。光学部品と回路基板との質量差が大きいほど、動きの違いが大きくなるので、負荷が大きくなりやすい。従って、光学部品を大型化することが難しかった。

【0006】

そこで、本発明は、光学部品の大型化を可能とする放射線検出器及び当該放射線検出器を備えた穴明け装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態である放射線検出器は、受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータと、シンチレータが発生した光を光入射面から受けると共に光出射面から出射するファイバ光学プレートと、光出射面から出射された光を受ける受光部を有すると共に受けた光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子を有する撮像部と、固体撮像素子から電気信号を受ける駆動回路と、撮像部及び駆動回路を収容する筐体と、筐体に対する撮像部の位置を保持する第１保持部材と、受光部に対する光出射面の位置を保持する第２保持部材と、を備え、ファイバ光学プレートと撮像部とは、第２保持部材によって一体化されており、撮像部は、駆動回路に対して移動可能である。

【0008】

放射線検出器では、ファイバ光学プレート及び撮像部が一体の構造物としてみなせる。そして、これらは、第１保持部材によって一体として筐体に保持されている。一方、撮像部は、駆動回路に対して移動可能である。そうすると、比較的質量の大きいファイバ光学プレートと一体である撮像部と、比較的質量の小さい駆動回路との間に相対的な位置の変化が生じたとしても、それぞれが独立に動くことが可能である。つまり、撮像部と駆動回路との間に、相対位置の変化に起因する負荷が発生しない。その結果、駆動回路の特性に左右されることなく、ファイバ光学プレートの大きさや質量を決めることが可能になる。従って、光学部品であるシンチレータ及びファイバ光学プレートを大型化することができる。

【0009】

一形態における放射線検出器は、駆動回路を筐体に対して固定する固定部材をさらに備えてもよい。この構成によれば、駆動回路を確実に固定することができる。

【0010】

一形態における放射線検出器は、撮像部から駆動回路に対して電気信号を伝えると共に可撓性を有するフレキシブル基板をさらに備えてもよい。この構成によれば、撮像部に対して駆動回路の移動を許容しながら、撮像部から駆動回路に対して電気信号を伝える構成を実現できる。

【0011】

一形態において、ファイバ光学プレートは、光出射面側に設けられて光の進行方向に沿って断面積が次第に小さくなるテーパ部を含んでもよい。この構成によれば、光入射面の面積を大きくして感度を高めると共に、光出射面の面積を小さくして撮像素子の小型化を図ることができる。

【0012】

一形態において、ファイバ光学プレートにおける光出射面側の側面には、カット面が設けられていてもよい。この構成によれば、ファイバ光学プレートを好適に筐体に配置することができる。

【0013】

一形態において、撮像部は、固体撮像素子が取り付けられる素子取付面と、素子取付面から立設する枠部と、を含んでもよい。この構成によれば、固体撮像素子を保護しながら固体撮像素子とファイバ光学プレートとを接続することができる。

【0014】

一形態において、第１保持部材は、エポキシ樹脂又はシリコーンゴムであってもよい。この構成によれば、ファイバ光学プレートを筐体に確実に保持することができる。

【0015】

一形態において、第２保持部材は、エポキシ樹脂であってもよい。この構成によれば、受光部に対する光出射面の位置を好適に保持することができる。

【0016】

一形態において、光出射面の面積は、前記光入射面の面積より小さくてもよい。この構成によれば、光出射面の面積を小さくして撮像素子の小型化を図ることができる。

【0017】

本発明の別の形態である穴明け装置は、被加工物の第１の面側に配置されて、被加工物の第１の面に向けて放射線を照射する放射線出射部と、被加工物の第１の面に対して逆側の第２の面側に配置されて、放射線検出部から照射されて被加工物を透過した放射線を受ける放射線検出部と、放射線検出部を被加工物に対して相対的に移動させる移動機構と、被加工物に貫通穴を形成する穴明け部と、を備え、放射線検出部は、受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータと、シンチレータが発生した光を光入射面から受けると共に光出射面から出射するファイバ光学プレートと、光出射面から出射された光を受ける受光部を有すると共に受けた光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子を有する撮像部と、固体撮像素子から電気信号を受ける駆動回路と、撮像部及び駆動回路を収容する筐体と、筐体に対する撮像部の位置を保持する第１保持部材と、受光部に対する光出射面の位置を保持する第２保持部材と、を有し、ファイバ光学プレートと撮像部とは、第２保持部材によって一体化されており、撮像部は、駆動回路に対して移動可能である。

【0018】

この穴明け装置は、上述した放射線検出器を備えている。従って、大型化が可能なファイバ光学プレートによって穴明け位置の検出精度を高めることができる。さらに、放射線検出部を被加工物に対して相対的に移動させる場合、放射線検出器は、大型の光学部品を備えていながら、移動速度を高めることも可能である。従って、加工速度を高めることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、光学部品の大型化を可能とする放射線検出器及び当該放射線検出器を備えた穴明け装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施形態に係る放射線検出器の構造を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る放射線検出器の構造を示す正面図である。

【図3】図３は、図１に示す放射線検出器が備える第２保持部材及びコーティング部材を示す拡大図である。

【図4】図４は、ファイバ光学プレートの斜視図である。

【図5】図５は、ファイバ光学プレートの側面図である。

【図6】図６、図１に示す放射線検出器を備えたＸ線ドリリング装置を示す概要図である。

【図7】図７は、比較例に係る放射線検出器の構造を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0022】

図１及び図２に示すように、放射線検出器１は、筐体２と、Ｘ線検出部３と、駆動回路４と、を備えている。

【0023】

筐体２は、Ｘ線検出部３の一部と、駆動回路４と、を収容する。筐体２は、収容物をＸ線から遮蔽する。筐体２の形状は、略直方体であり、ステンレス鋼製の部材からなる。筐体２は、ケース２１と、固定部材２２と、を有する。ケース２１は、Ｘ線検出部３の一部（後述する固体撮像素子）と駆動回路４とを収容する。ケース２１の第１の端部には、固定部材２２が取り付けられている。ケース２１の第２の端部には、接続端子２３が設けられている。この接続端子２３は、駆動回路４との電気的な信号を送受信するものであってもよいし、電力を供給するためのものであってもよい。

【0024】

固定部材２２は、Ｘ線検出部３の別の部分（後述するファイバ光学プレート３４）を収容する。また、固定部材２２は、ファイバ光学プレート３４を保持する。固定部材２２は、例えば、平面視して円形の貫通穴２２ｈを有する。貫通穴２２ｈには、ファイバ光学プレート３４が配置されている。固定部材２２の厚みは、ファイバ光学プレート３４の長さよりも短くてもよい。つまり、固定部材２２の第１の端部からファイバ光学プレート３４の第１の端部である光入射面３４Ｒが突出する。同様に、固定部材２２の第２の端部からファイバ光学プレート３４の第２の端部である光出射面３４Ｓが突出する。ファイバ光学プレート３４の第２の端部は、前述のケース２１の内部に配置される。

【0025】

固定部材２２は、ケース２１に対して固定されている。この固定とは、固定部材２２の位置がケース２１に対して実質的に変化しないことを意味する。つまり、固定部材２２とケース２１とは、一体物としてみなしてよい。

【0026】

Ｘ線検出部３は、パッケージ３１と、回路基板３２と、固体撮像素子３３と、ファイバ光学プレート３４と、シンチレータ３５と、閉鎖部材３６と、を有する。これらのうち、パッケージ３１、回路基板３２、固体撮像素子３３及び閉鎖部材３６は、撮像部５を構成する。セラミック製の部材からなるパッケージ３１には、固体撮像素子３３が取り付けられる。パッケージ３１は、素子取付面３１ａと、枠部３１ｂと、を有する。素子取付面３１ａは、固体撮像素子３３を取り付ける領域と配線パターンとが形成されており、配線パターンと固体撮像素子３３とは、ボンディングワイヤによって電気的に接続されている。素子取付面３１ａにおける周辺部には、素子取付面３１ａから立設する枠部３１ｂが設けられている。枠部３１ｂの高さは、固体撮像素子３３よりも高いし、ボンディングワイヤよりも高い。この素子取付面３１ａと枠部３１ｂとに囲まれた空間は、固体撮像素子３３を収容する凹部３１Ｓ（図２参照）である。

【0027】

図３に示すように、閉鎖部材３６は、凹部３１Ｓを覆う。閉鎖部材３６は、パッケージ３１の枠部３１ｂに固定されている。閉鎖部材３６は、ポリイミドフィルムを用いた樹脂テープ（例えば、カプトン（登録商標）テープ）であってもよい。閉鎖部材３６には、開口３６ｈが形成されている。開口３６ｈは、ファイバ光学プレート３４を挿通させるためのものである。この閉鎖部材３６によれば、後述するコーティング部材３７Ｂが凹部３１Ｓに入り込むことを抑制できる。

【0028】

なお、閉鎖部材３６は、樹脂テープである必要はない。例えば、閉鎖部材として、充分な剛性を有すると共に可視光を遮る金属板を採用してもよい。閉鎖部材として、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼製の不透明な板状部材を採用してもよい。閉鎖部材としてステンレス鋼製の不透明な板状部材を採用した場合には、Ｘ線及び可視光線を遮蔽することができる。

【0029】

閉鎖部材３６には、コーティング部材３７Ｂが設けられている。より詳細には、コーティング部材３７Ｂは、閉鎖部材３６を覆っている。閉鎖部材３６は、凹部３１Ｓを覆う部分と、枠部３１ｂを覆う部分と、を含む。コーティング部材３７Ｂは、これらの両方の部分に設けられている。このうち、枠部３１ｂを覆う部分に設けられたコーティング部材３７Ｂは、厳密には閉鎖部材３６に設けられているといえるが、本実施形態ではこの構成をコーティング部材３７Ｂは、枠部３１ｂ上に設けられているともいう。また、コーティング部材３７Ｂは、閉鎖部材３６とファイバ光学プレート３４との境界を覆っている。コーティング部材３７Ｂは、ファイバ光学プレート３４の表面であるカット面３４Ｃに接してもよい。コーティング部材３７Ｂが閉鎖部材３６とファイバ光学プレート３４との間に充填されることにより、パッケージ３１の内側（凹部３１Ｓ）は、封止される。つまり、パッケージ３１の内部と外部との間で、ガスや水蒸気などの出入りは阻害される。換言すると、コーティング部材３７Ｂは、閉鎖部材３６とファイバ光学プレート３４との連結部分から凹部３１Ｓへの水分の侵入を防止する。コーティング部材３７Ｂは、例えばエポキシ樹脂を採用してよい。コーティング部材３７Ｂは、凹部３１Ｓには、侵入させないことが望ましい。この構成によれば、コーティング部材３７Ｂの熱変形に起因して、凹部３１Ｓに配置されている固体撮像素子３３やボンディングワイヤにダメージが与えられることを抑制できる。

【0030】

固体撮像素子３３は、凹部３１Ｓの底を形成する素子取付面３１ａに固定される。凹部３１Ｓの固体撮像素子３３が固定された領域の外側には、複数の電極パッドが設けられている。固体撮像素子３３と電極パッドとは、前述したボンディングワイヤによって互いに接続されている。これらの電極パッドを含む配線パターンは、パッケージ３１の入出力部に接続されているフレキシブル基板３８によって駆動回路４に対して電気的に接続されている。

【0031】

固体撮像素子３３は、シリコン基板に形成されたＣＭＯＳイメージセンサである。固体撮像素子３３は、受光部３３ａを含む。固体撮像素子３３は、生成した信号を出力する複数の電極パッドを含む。固体撮像素子３３の電極パッドは、素子取付面３１ａの電極パッドに対してボンディングワイヤによって電気的に接続されている。固体撮像素子３３が生成した信号は、固体撮像素子３３側の電極パッド、ボンディングワイヤ、パッケージ３１側の電極パッド、配線パターン、及び、フレキシブル基板３８（図１参照）を介して、駆動回路４に出力される。

【0032】

固体撮像素子３３の受光部３３ａには、エポキシ光学接着剤３７Ａが塗布されており、このエポキシ光学接着剤３７Ａによってファイバ光学プレート３４の光出射面３４Ｓが固定されている。エポキシ光学接着剤３７Ａは、ファイバ光学プレート３４に対する固体撮像素子３３の位置を保持する。つまり、エポキシ光学接着剤３７Ａは、第２保持部材である。

【0033】

なお、第２保持部材が設けられる位置は、ファイバ光学プレート３４に対する固体撮像素子３３の位置を保持できる位置であれば、上記の位置に限定されない。例えば、コーティング部材３７Ｂの内側に配置されてもよい。つまり、第２保持部材は、閉鎖部材３６とファイバ光学プレート３４とを固定するように設けられてもよい。

【0034】

図４に示すように、ファイバ光学プレート３４は、シンチレータ３５が発生した光を固体撮像素子３３まで導く。従って、ファイバ光学プレート３４は、シンチレータ３５と固体撮像素子３３の間に配置されている。ファイバ光学プレート３４は、コアガラス材料からなるコア、クラッドガラス材料からなるクラッドコアガラス等で構成される。

【0035】

ファイバ光学プレート３４は、光入射面３４Ｒと、光出射面３４Ｓと、を有する。ファイバ光学プレート３４の光入射面３４Ｒは、シンチレータ３５に対して光学的に接続されている。ファイバ光学プレート３４の光出射面３４Ｓは、Ｘ線入射方向から見て固体撮像素子３３の受光部３３ａの有効領域を含む。光学的な接続には、ファイバ光学プレート３４の光入射面３４Ｒに対してシンチレータ３５が直接に接触する態様だけではなく、ファイバ光学プレート３４の光入射面３４Ｒとシンチレータ３５との間に光学材料が配置される態様を含んでよい。ファイバ光学プレート３４の光出射面３４Ｓは、固体撮像素子３３の受光部３３ａに対してエポキシ光学接着剤３７Ａによって光学的に接続されている。

【0036】

ファイバ光学プレート３４は、光出射面３４Ｓが固体撮像素子３３の受光部３３ａに対して光学的に接続された状態で保持される。より詳細には、ファイバ光学プレート３４は、第１保持部材３９によって固定部材２２に保持されている。ファイバ光学プレート３４は、被保持面３４ｔを含んでおり、被保持面３４ｔは、固定部材２２に設けられた貫通穴２２ｈの内周面２２ｔに向いている。被保持面３４ｔにおけるファイバ光学プレート３４の外径は、貫通穴２２ｈの内径よりも小さいので、被保持面３４ｔと内周面２２ｔとの間には、隙間が形成される。

【0037】

そして、被保持面３４ｔと内周面２２ｔとの間に形成された隙間には、第１保持部材３９が充填されている。被保持面３４ｔが円周面である場合には、第１保持部材３９はＸ線入射方向から見て円環状である。第１保持部材３９は、樹脂製の材料からなる。例えば、第１保持部材３９は、シリコーンゴムであってもよい。そうすると、第１保持部材３９は、有意な弾性変形を生じるものとしてみてもよい。この有意な弾性変形によれば、固定部材２２に対するファイバ光学プレート３４の位置が有意に変化し得る。例えば、初期状態として、ファイバ光学プレート３４の中心軸線と貫通穴２２ｈの中心軸線とが一致しているとすれば、被保持面３４ｔから内周面２２ｔまでの距離は、同じである。一方、第１保持部材３９に変形が生じたとすれば、被保持面３４ｔから内周面２２ｔまでの距離に偏りが生じる。

【0038】

光出射面３４Ｓの面積は、光入射面３４Ｒの面積より小さい。このような関係を有するファイバ光学プレート３４の形状は、テーパ形状である。ファイバ光学プレート３４の光入射面３４Ｒの面積は、一例として３１０ｍｍ^２程度である。また、ファイバ光学プレート３４の光出射面３４Ｓの面積は、一例として９５ｍｍ^２程度である。従って、光入射面３４Ｒの面積と光出射面３４Ｓの面積との比率は、１．０以上であり、一例として３．２４である。

【0039】

ファイバ光学プレート３４の形状について、さらに説明する。ファイバ光学プレート３４は、光入射面３４Ｒを含む上流部３４ａと、光出射面３４Ｓを含む下流部３４ｂ（テーパ部）と、を含む。図４及び図５に示す例示において、上流部３４ａは、Ｘ線入射方向ＲＡに沿って、Ｘ線入射方向ＲＡと直交する幅が一定である。つまり、平面視した上流部３４ａの形状が円形であるならば、Ｘ線入射方向ＲＡと直交する幅とは直径のことである。

【0040】

下流部３４ｂの形状は、Ｘ線入射方向ＲＡに沿って所定の割合で次第に幅が狭くなる。図４及び図５に示す例示によれば、下流部３４ｂのおおよその形状は、先すぼみの略テーパ形状である。Ｘ線入射方向ＲＡを含む面において下流部３４ｂを断面視したとき、下流部３４ｂの断面形状を規定する外形線は、曲線である。つまり、下流部３４ｂの外表面は、曲面である。さらに、下流部３４ｂは、この曲面の一部が削り取られて形成された４つの平面を含む。これらの４つの平面をカット面３４Ｃと称する。

【0041】

カット面３４Ｃの下端は、光出射面３４Ｓを囲む。つまり、下端は、光出射面３４Ｓの形状を規定する。従って、カット面３４Ｃを設けることによって、光出射面３４Ｓの形状を任意の平面形状にすることができる。例えば、図４及び図５に示す例では、光出射面３４Ｓの形状は、長方形である。光出射面３４Ｓの形状は、固体撮像素子３３の受光部３３ａの形状に対応する。このような構成によれば、放射線検出器１を小型化することができる。

【0042】

カット面３４Ｃは、例えば、Ｘ線入射方向ＲＡに沿う軸線ＡＺに対して直交する仮想平面ＡＸとの間の角度Ａ１と、カット面３４Ｃを含む仮想平面と軸線ＡＺとの交点の位置によって規定できる。角度Ａ１は、３０度以上６０度以下である。例えば、角度Ａ１は、５０度としてよい。また、カット面３４Ｃによれば、ファイバ光学プレート３４の周囲に配置される部品との干渉を避けることができる。このような構成によっても、放射線検出器１を小型化することができる。そのうえ、放射線検出器１を組み立てる際、例えば、固体撮像素子３３とファイバ光学プレート３４とを接続する工程では、パッケージ３１が取り付けられる回路基板３２の位置決め又は固定のための治具を用いる。この場合において、カット面３４Ｃを設けることにより、治具にファイバ光学プレート３４が干渉しにくくなる。つまり、ファイバ光学プレート３４と固体撮像素子３３とを互いに保持するエポキシ光学接着剤３７Ａが配置される領域の周囲に、充分な作業空間を確保することができる。従って、固体撮像素子３３とファイバ光学プレート３４との組み立て作業を容易に行うことができる。要するに、カット面３４Ｃの態様は、光出射面３４Ｓの形状だけでなく、周辺部品との位置関係によって決めてもよい。

【0043】

再び図１及び図２を参照する、ファイバ光学プレート３４の光入射面３４Ｒには、シンチレータ３５が形成されている。シンチレータ３５は、第１の端面３５Ｒから入射したＸ線を光に変換する。光の波長帯は、固体撮像素子３３が感度を有する波長帯に対応する。そして、シンチレータ３５は、光を第２の端面３５Ｓから出射する。シンチレータ３５は、ＣｓＩ、ＮａＩ等の柱状結晶又は粒状結晶からなる。シンチレータ３５の表面には、有機膜が設けられている。この有機膜は、シンチレータ３５に空気が触れることを防ぐ。その結果、潮解性を有するシンチレータの場合に潮解による発光効率の劣化が抑制される。潮解性を有さないシンチレータの場合は有機膜を形成しなくてもよい。有機膜は、Ｘ線の透過性が高く且つ水蒸気及びガスの透過が極めて少ない、ポリパラキシリレン、ポリパラクロロキシリレン等のキシリレン系樹脂からなる。有機膜の形成には、ＣＶＤ（化学的蒸着）法等が用いられる。これらのパリレンによるコーティング膜は、水蒸気及びガスの透過が極めて少ない。さらに、これらのコーティング膜は、撥水性及び耐薬品性も高い。そのうえ、これらのコーティング膜は、薄膜であっても優れた電気絶縁性を有するうえに、放射線、可視光線に対して透明である。有機膜の外側あるいは内側には、金、銀、アルミニウム等からなる反射薄膜が設けられている。反射薄膜は、シンチレータ３５で発生した光のうち、固体撮像素子３３（ファイバ光学プレート３４）側でなく、Ｘ線入射面側に向かう光を反射する。その結果、光の損失が低減されるので、放射線検出器１の感度を高めることができる。また、反射膜は、外部から侵入し、ノイズとなる光を遮断することもできる。

【0044】

シンチレータ３５の第１の端面３５Ｒ側には、フィルタ４１が配置されている。フィルタ４１は、シンチレータ３５に受け入れるＸ線を選択的に透過する。フィルタ４１は、第１の端面３５Ｒを覆う円形又は矩形の平板である。矩形のフィルタ４１は、それぞれの角部において、スペーサ４２を介して固定部材２２に対して着脱可能に固定されている。スペーサ４２の長さは、フィルタ４１とシンチレータ３５との間隔が所定値となるように設定されている。フィルタ４１には、アルミニウム製の板状部材を採用してよい。フィルタ４１の厚さは、１ｍｍ程度である。アルミニウム製のフィルタ４１によれば、低エネルギーのＸ線を遮蔽すると共に、高エネルギーのＸ線を透過する。その結果、高エネルギーのＸ線を精度よく検出することができる。また、フィルタ４１の材質及び厚さは、検出対象となるＸ線のエネルギーの大きさに応じて適宜選択してよい。

【0045】

なお、フィルタ４１は、板形の部材に限定されない。例えば、フィルタ４１として、ファイバ光学プレート３４の側面を覆う側部を有するケース形状の部品を採用してもよい。フィルタ４１が側部を有することにより、ファイバ光学プレート３４の側面を確実に遮光することができる。

【0046】

駆動回路４は、フレキシブル基板３８の第２の端部側に電気的に接続されている。駆動回路４は、所定の演算処理を行う演算処理部、演算処理部の出力を増幅する増幅部等を有している。駆動回路４は、ケース２１内に収納されている。より詳細には、ケース２１の内面には、突起部２１ａが設けられている。この突起部２１ａは、構造的にはケース２１と一体である。そして、この突起部２１ａに対して駆動回路４が固定されている。例えば、突起部２１ａに駆動回路４の角部が載置される。載置された駆動回路４の一部と、突起部２１ａとには、互いに挿通する貫通穴が設けられている。これらの貫通穴に対して締結部品２１ｂを挿通することによって、突起部２１ａに対して駆動回路４が固定される。この固定によっては、駆動回路４は、突起部２１ａに対して有意な移動を生じない。つまり、駆動回路４は、ケース２１に対して有意な移動を生じないし、ひいてはケース２１を含む筐体２に対しても有意な移動を生じない。

【0047】

放射線検出器１は、例えば、図６に示すＸ線ドリリング装置２００（穴明け装置）に適用することができる。Ｘ線ドリリング装置２００は、被加工物１０１にガイド穴を設ける。この穴明け加工を行うとき、被加工物１０１において穴を設けるべき位置に対して、穴明け機構１０２を正確に合わせる必要がある。放射線検出器１は、穴明け機構１０２の位置合わせに用いられる。つまり、Ｘ線ドリリング装置２００は、放射線出射装置１０３（放射線出射部）と、放射線検出器１（放射線検出部）と、穴明け機構１０２（穴明け部）と、移動機構１０４と、を含む。放射線出射装置１０３は、被加工物１０１の第１の面１０１ａ側に配置されており、第１の面１０１ａに向けて放射線を照射する。放射線は、例えばＸ線であってよい。放射線検出器１は、被加工物１０１の第２の面１０１ｂ側に配置されている。第２の面１０１ｂは、第１の面１０１ａに対して裏側である。つまり、放射線出射装置１０３及び放射線検出器１は、被加工物１０１を挟むように配置されている。

【0048】

放射線検出器１は、被加工物１０１に設けられたマーカーの位置を測定する。マーカーの位置情報を用いて、被加工物１０１に対する穴明け機構１０２の位置が制御される。放射線検出器１は、マーカーの測定のために、回路基板といった被加工物１０１に対してＸＹ平面に沿って移動する。放射線検出器１の移動速度は、一例として５０ｃｍ／ｓｅｃである。つまり、放射線検出器１は、二軸に沿う移動が可能である。Ｘ線ドリリング装置２００は、放射線出射装置１０３、放射線検出器１及び穴明け機構１０２を移動させるための移動機構１０４を備える。移動機構１０４は、放射線検出器１を被加工物１０１に対して相対的に移動させる。穴明け機構１０２は、被加工物１０１に貫通穴を形成する。穴明け機構１０２は、ドリル装置やレーザ装置を採用してよい。図６の例示では、穴明け機構１０２は、第１の面１０１ａ側に配置されているが、第２の面１０１ｂ側に配置されてもよい。

【0049】

ところで、図６に示すようなＸ線ドリリング装置２００は、加工速度の向上が望まれている。加工速度を向上させるためには、マーカーの位置情報を迅速に取得することが必要である。そうすると、放射線検出器１をマーカーが設定されている領域に素早く移動させることが必要となる。放射線検出器１を目標位置まで高速に移動させた後に、目標位置において放射線検出器１を停止させたとする。そうすると、放射線検出器１を構成する各部品には、それぞれの質量に応じた慣性力が作用する。例えば、ファイバ光学プレート３４の質量は、駆動回路４よりも質量が大きい。従って、ファイバ光学プレート３４に作用する慣性力は、駆動回路４に作用する慣性力よりも大きい。この慣性力の違いは、ファイバ光学プレート３４と駆動回路４との間において、相対的な位置の変化を生じさせる要因となる。このような相対的な位置の変化は、振動、衝撃、温度変化などによっても生じることがあり得る。

【0050】

ここで、図７に示す比較例の放射線検出器３００のように、ファイバ光学プレート３４には固体撮像素子３３が接合されており、当該回路基板３３２は、剛体である電極ピン３３３によって駆動回路４に連結されている。この接続構成によれば、回路基板３３２と駆動回路４とは、構造的に一体物としてみなせる。さらに、ファイバ光学プレート３４は、第１保持部材３９を介して筐体２に保持されており、駆動回路４は固定部材２２を介して筐体２に保持されている。このような構造において、ファイバ光学プレート３４と駆動回路４との間に相対的な位置の変化を生じると、ファイバ光学プレート３４と駆動回路４との連結部分、つまり、固体撮像素子３３に負荷が生じてしまう。つまり、各構成部品が互いに相対的な移動を許さないような強固な固定によって連結されているため、部品間における相対的な位置変化が許容されにくい。その結果、何れかの部品に負荷（応力）が発生してしまう。この負荷によれば、ファイバ光学プレート３４と固体撮像素子３３との接続状態が変化する。例えば、ファイバ光学プレート３４に固体撮像素子３３を保持するエポキシ光学接着剤３７Ａの剥がれが生じ得る。その結果、放射線検出器１の信頼性を損なってしまう。この負荷は、相対的な位置変化の度合いが大きいほど、大きくなる。相対的な位置変化の度合いは、例えば部品同士における質量の差異に応じるともいえる。さらに、Ｘ線ドリリング装置２００における加工速度の高速化に応じるために、放射線検出器１を高速移動させることによっても、相対的な位置変化の度合いが大きくなってしまう。

【0051】

従って、検出感度向上させる目的からファイバ光学プレート３４を大型化すればするほど、相対的な位置変化の度合いが大きくなると共に、加工速度を向上させる目的から放射線検出器１の移動速度を高めるほど、相対的な位置変化の度合いが大きくなる。ひいては部品間に生じる負荷も大きくなってしまう。

【0052】

上述した問題は、複数の部品が互いに強固に固定されていることが要因の一つである。そこで、実施形態の放射線検出器１は、部品同士の相対的な位置変化を積極的に許容する構成を採用した。

【0053】

具体的には、パッケージ３１が取り付けられた回路基板３２と駆動回路４とを可撓性を有するフレキシブル基板３８によって電気的に接続し、力学的には連結されていない構成を採用した。この構成は、換言すると固体撮像素子３３が筐体２に強固に固定されていない。そして、筐体２には、シンチレータ３５、ファイバ光学プレート３４及び固体撮像素子３３が一体化された第１の構造物と、駆動回路４を含む第２の構造物とが収容されている。さらに、第１の構造物が筐体２に対して保持され、第２の構造物が別の位置において筐体２に保持されている。そして、第１の構造物と第２の構造物とは、電気的に接続されているだけであり、力学的には連結された状態ではない。換言すると、固体撮像素子３３は、筐体２に対して直接に固定されることがない。

【0054】

なお、回路基板３２は、駆動回路４及び／又は筐体２に対して移動可能であればよいので、その物理的な構成についてはいくつかの態様があり得る。例えば、回路基板３２は、ファイバ光学プレート３４のみに接しており、筐体２には直接に接していないとしてよい。また、回路基板３２は、例えば突起部２１ａのような部位に載置されているだけであってもよい。この場合には、回路基板３２は、Ｘ線入射方向ＲＡの方向には移動できないが、Ｘ線入射方向ＲＡに直交する方向への移動は許容される。その一方で、パッケージ３１及び回路基板３２の側面と筐体２の内面との間には、移動を許容するための隙間を要する。

【0055】

このような構成によると、ファイバ光学プレート３４と駆動回路４との相対的な位置関係に変化を生じさせる力が働いた場合でも、フレキシブル基板３８が相対的な移動を妨げることがないので、ファイバ光学プレート３４及び回路基板３２と、駆動回路４とがそれぞれ独立した移動を行うことが可能である。その結果、回路基板３２と駆動回路４との間に負荷が生じることがない。従って、ファイバ光学プレート３４について、検出精度の観点から所望の形状や大きさを選択することができる。さらに、放射線検出器１の移動速度についても、上限を緩和することが可能になる。

【0056】

要するに、放射線検出器１は、受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータ３５と、シンチレータ３５が発生した光を光入射面３４Ｒから受けると共に光出射面３４Ｓから出射するファイバ光学プレート３４と、光出射面３４Ｓから出射された光を受ける受光部３３ａを有すると共に受けた光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子３３を有する撮像部５と、固体撮像素子３３から電気信号を受ける駆動回路４と、撮像部５及び駆動回路４を収容する筐体２と、筐体２に対する撮像部５の位置を保持する第１保持部材３９と、受光部３３ａに対する光出射面３４Ｓの位置を保持するエポキシ光学接着剤３７Ａと、を備える。ファイバ光学プレート３４と撮像部５とは、エポキシ光学接着剤３７Ａによって一体化されている。撮像部５は、駆動回路４に対して移動可能である。

【0057】

放射線検出器１では、ファイバ光学プレート３４及び撮像部５が一体の構造物としてみなせる。そして、これらは、第１保持部材３９によって一体として筐体２に保持されている。一方、撮像部５は、駆動回路４に対して移動可能である。そうすると、比較的質量の大きいファイバ光学プレート３４と一体である撮像部５と、比較的質量の小さい駆動回路４との間に相対的な位置の変化が生じたとしても、それぞれが独立に動くことが可能である。つまり、撮像部５と駆動回路４との間に、相対位置の変化に起因する負荷が発生しない。その結果、駆動回路４の特性に左右されることなく、ファイバ光学プレート３４の大きさや質量を決めることが可能になる。従って、シンチレータ３５を大型化することができる。

【0058】

放射線検出器１は、駆動回路４を筐体２に対して固定する突起部２１ａをさらに備える。この構成によれば、駆動回路４を確実に固定することができる。

【0059】

放射線検出器１は、撮像部５から駆動回路４に対して電気信号を伝えると共に可撓性を有するフレキシブル基板３８をさらに備える。この構成によれば、撮像部５に対して駆動回路４の移動を許容しながら、撮像部５から駆動回路４に対して電気信号を伝える構成を実現できる。

【0060】

ファイバ光学プレート３４は、光出射面３４Ｓの側に設けられて光の進行方向に沿って断面積が次第に小さくなるテーパ部である下流部３４ｂを含む。換言すると、光出射面３４Ｓの面積は、光入射面３４Ｒの面積より小さい。この構成によれば、光入射面３４Ｒの面積を大きくして感度を高めると共に、光出射面３４Ｓの面積を小さくして撮像素子の小型化を図ることができる。

【0061】

ファイバ光学プレート３４における光出射面３４Ｓ側の側面には、カット面３４Ｃが設けられている。この構成によれば、ファイバ光学プレート３４を好適に筐体２に配置することができる。

【0062】

撮像部５は、固体撮像素子３３が取り付けられる素子取付面３１ａと、素子取付面３１ａから立設する枠部３１ｂと、を含む。この構成によれば、固体撮像素子３３を保護しながら固体撮像素子３３とファイバ光学プレート３４とを接続することができる。

【0063】

第１保持部材３９は、エポキシ樹脂又はシリコーンゴムである。この構成によれば、ファイバ光学プレート３４を筐体２に確実に保持することができる。

【0064】

エポキシ光学接着剤３７Ａは、エポキシ樹脂である。この構成によれば、受光部３３ａに対する光出射面３４Ｓの位置を好適に保持することができる。

【0065】

Ｘ線ドリリング装置２００は、被加工物１０１の第１の面１０１ａ側に配置されて、被加工物１０１の第１の面１０１ａに向けて放射線を照射する放射線出射装置１０３と、被加工物１０１の第１の面１０１ａに対して逆側の第２の面１０１ｂ側に配置されて、放射線検出器１から照射されて被加工物１０１を透過した放射線を受ける放射線検出器１と、放射線検出器１を被加工物１０１に対して相対的に移動させる移動機構１０４と、被加工物１０１に貫通穴を形成する穴明け機構１０２と、を備える。放射線検出器１は、受け入れた放射線に対応する光を発生するシンチレータ３５と、シンチレータ３５が発生した光を光入射面３４Ｒから受けて、光入射面３４Ｒよりも小さい光出射面３４Ｓから出射するファイバ光学プレート３４と、光出射面３４Ｓから出射された光を受ける受光部３３ａを有すると共に受けた光に対応する電気信号を発生する固体撮像素子３３を有する撮像部５と、固体撮像素子３３から電気信号を受ける駆動回路４と、撮像部５及び駆動回路４を収容する筐体２と、筐体２に対する撮像部５の位置を保持する第１保持部材３９と、受光部３３ａに対する光出射面３４Ｓの位置を保持するエポキシ光学接着剤３７Ａと、を有する。撮像部５は、駆動回路４に対して移動可能である。

【0066】

このＸ線ドリリング装置２００は、上述した放射線検出器１を備えている。従って、大型化が可能なファイバ光学プレート３４によって穴明け位置の検出精度を高めることができる。さらに、放射線検出器１は、大型のファイバ光学プレート３４を備えていながら、移動速度を高めることも可能である。従って、加工速度を高めることができる。

【0067】

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0068】

実施形態の放射線検出器１は、固体撮像素子３３を収容したパッケージ３１は、回路基板３２を介してフレキシブル基板３８に接続されていた。例えば、放射線検出器は、回路基板３２を省略してもよい。この場合には、パッケージ３１にフレキシブル基板３８の第１の端部が直接に電気的に接続される。

【0069】

また、放射線検出器１の適用先は、Ｘ線ドリリング装置２００に限定されない。例えば、放射線検出器１は、放射光ビームモニタやＸ線イメージングカメラに適用してもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…放射線検出器（放射線検出部）、２…筐体、３…Ｘ線検出部、４…駆動回路、５…撮像部、２１…ケース、２１ａ…突起部、２１ｂ…締結部品、２２…固定部材、２２ｈ…貫通穴、２２ｔ…内周面、２３…接続端子、３１…パッケージ、３１Ｓ…凹部、３１ａ…素子取付面、３１ｂ…枠部、３２…回路基板、３３…固体撮像素子、３３ａ…受光部、３４…ファイバ光学プレート、３４Ｃ…カット面、３４Ｒ…光入射面、３４Ｓ…光出射面、３４ａ…上流部、３４ｂ…下流部（テーパ部）、３４ｔ…被保持面、３５…シンチレータ、３５Ｒ…第１の端面、３５Ｓ…第２の端面、３６…閉鎖部材、３６ｈ…開口、３７Ａ…エポキシ光学接着剤（第２保持部材）、３７Ｂ…コーティング部材、３８…フレキシブル基板、３９…第１保持部材、４１…フィルタ、４２…スペーサ、２００…Ｘ線ドリリング装置、１０１…被加工物、１０１ａ…第１の面、１０１ｂ…第２の面、１０２…穴明け機構（穴明け部）、１０３…放射線出射装置、１０４…移動機構、３３２…回路基板、３３３…電極ピン、２００…Ｘ線ドリリング装置（穴明け装置）、ＲＡ…Ｘ線入射方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】