JP2007155667A - 放射線検出ユニットおよび放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の半導体検出素子が高精度に配置された放射線検出ユニット、およびこれを用いた放射線検査装置を提供する。
【解決手段】配線基板２４と、該配線基板２４の上面に固着された放射線を検出する半導体検出素子２５と、該配線基板２４の上面に固着されたスペーサ２８とを有する検出基板２２を複数積層して固定される。各々の検出基板２２は、半導体検出素子２５とスペーサ２８とが所定の位置関係となるように配置されている。さらに検出基板２２同士は、各々のスペーサ２８同士がＸ−Ｙ平面で互いに揃って積層され固定部材２３ａ，２３ｂにより固定される。スペーサ２８には、配線基板２４の下面が、その下のスペーサ２８と接触しないように段差部２８ｅが設けられ、上下方向はスペーサ２８同士が互いに接触して位置決めされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射線半導体検出素子を有する放射線検出ユニットおよびこれを用いた放射線検査装置に関し、特に、被検体内にある放射性同位元素から放出されたガンマ線を検出する放射線検出ユニットおよび放射線検査装置に関する。

近年、生体（被検体）の内部の情報を得るために断層撮影装置が広く用いられるようになってきた。断層撮影装置としては、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）装置、磁気共鳴映像装置、ＳＰＥＣＴ（single photon emission CT）装置、ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）装置が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のある断面に多方向から幅の狭いＸ線ビームを曝射し、透過したＸ線を検出してその断面内でのＸ線の吸収の度合いの空間分布をコンピュータで計算し画像化している。このように、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体内部の形態的な異常、例えば出血巣を把握できる。

これに対し、ＰＥＴ装置は被検体内の機能情報が精密に得られるため、近年盛んに開発が進められている。ＰＥＴ装置を用いた診断方法は、まず、ポジトロン核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の内部に導入する。被検体内に導入された検査用薬剤は、検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、この陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に２つのガンマ線（いわゆる消滅ガンマ線）が互いに約１８０度の方向に放出される。この２つのガンマ線を被検体の周りに配置した放射線検出器により同時検出し、コンピュータ等で画像を再生成することにより被検体における放射性同位元素の分布画像データを取得する。このようにＰＥＴ装置では被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能である。

図１に示すように、ＰＥＴ装置１００は、ガンマ線検出器１０１が被検体Ｓを３６０度囲むように配置されている。ガンマ線検出器１０１は、半導体検出素子（不図示）が配列された半導体検出器１０２と、各々の半導体検出素子に入射したガンマ線を電気的に検出するための検出回路１０３からなる。さらに、図示を省略するが検出回路１０３からのガンマ線が入射したことを示す出力信号およびガンマ線が入射した半導体検出素子の位置情報に基づいて、ガンマ線の発生位置を同定する。そして、多数のガンマ線を検出することで、被検体Ｓ内の検査用薬剤分布の画像を再生成する。

消滅ガンマ線は被検体からランダムな方向に放出されるため、半導体検出器１０２は検出効率を向上させるため多数の半導体検出素子が配置される。例えば、図２に示すように、筐体１０４内に半導体検出素子１０５が実装された基板１０６が配置された放射線検出ユニット１０２が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１２８０００号公報

ところで、ＰＥＴ装置は、その半導体検出素子の位置情報に基づいて消滅ガンマ線発生位置を同定するため、半導体検出素子の配置の位置精度が劣ると、ガンマ線発生位置の位置精度が低下し、空間分解能の低下を招く。上記の特許文献１では、図２に示すように、半導体検出器１０２の基板１０６は、その両側部が筐体１０４の側壁に固定されたガイドレール１０９の溝１０９ａに収納・固定されている。ガイドレール１０９は、金属や樹脂でできているので、その溝１０９ａの加工や成型等を精度良く、例えば数１００μｍ以下の精度で行うことは困難である。さらに、ガイドレール１０９の取付け誤差も生じる。また、基板１０６の側端部と溝１０９ａとの嵌め合いにより基板１０６が固定されているので基板１０６の外形の寸法精度が良好であることが要求される。その結果、基板１０６のコスト増加をも招く。さらに、基板１０６に対する半導体検出素子１０５の位置決め精度にも影響する。

このように、基板１０６やガイドレール１０９の寸法誤差や位置決め誤差が重なり合っているため、半導体検出素子１０５を精度良く配置することは困難であるという問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、複数の半導体検出素子が高精度に配置された放射線検出ユニット、およびこれを用いた放射線検査装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、配線基板と、該配線基板の上面に固着された放射線を検出する半導体検出素子と、該配線基板の上面に固着されたスペーサとを有する複数の検出基板と、前記複数の検出基板が積層された積層体を固定する固定手段と、を備え、前記検出基板は、半導体検出素子とスペーサとが所定の位置関係となるように配置されてなり、前記複数の検出基板は、それらの各々のスペーサ同士が所定の位置関係となるように積層されてなることを特徴とする放射線検出ユニットが提供される。

本発明によれば、積層された複数の検出基板は、それぞれ、半導体結晶素子とスペーサとが所定の位置関係になるように配置されている。さらに、積層された複数の検出基板は、それぞれのスペーサ同士が互いに所定の位置関係になるように配置されている。したがって、異なる検出基板に配置された半導体結晶素子同士の位置関係は、半導体結晶素子とスペーサとの位置関係およびスペーサ自体の寸法精度のみにより決まる。したがって、半導体結晶素子同士を精度良く配置するために精度が要求される部材が少なく、さらにその部材で精度が要求される寸法が限られているので良好な精度を得やすい。よって、複数の半導体検出素子を高精度に配置できる。

本発明の他の観点によれば、放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する上記いずれかの放射線検出ユニットと、前記放射線検出ユニットに接続される検出回路ユニットと、前記検出回路ユニットから取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置が提供される。

本発明によれば、放射線検出ユニットの複数の半導体検出素子が互いに高精度に配置されているので空間分解能が向上し、より精密な検査が可能となる。

本発明によれば、複数の半導体検出素子が高精度に配置された放射線検出ユニット、およびこれを用いた放射線検査装置を提供できる。

以下、図面を参照しつつ実施の形態を説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。図３を参照するに、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの周囲に配置され、ガンマ線を検出する検出器１１と、検出器１１からの検出データを処理し、得られた被検体Ｓの体内のポジトロン核種ＲＩの位置の画像データを再生成する情報処理部１２と、画像データを表示等する表示部１３と、被検体Ｓや検出器１１の移動等の制御を行う制御部１４と、情報処理部１２や制御部１４に指示を送る端末や画像データを出力するプリンタ等からなる入出力部１５等から構成される。

検出器１１₁〜１１₈は、被検体Ｓの周囲に３６０度に亘って配置される。ここで、被検体Ｓの体軸方向をＺ軸方向（Ｚおよび−Ｚ方向）とする。検出器１１は、被検体Ｓに対して相対的にＺ軸方向に移動可能としてもよい。なお、図２においてＰＥＴ装置は８個の検出器１１₁〜１１₈が示されているがこれらの数は一例過ぎず、検出器１１₁〜１１₈の数は適宜選択される。

検出器１１は半導体検出ユニット２０と検出回路ユニット１６からなる。予め被検体Ｓにはポジトロン核種ＲＩで標識化された検査用薬剤が導入されている。半導体検出ユニット２０は、ガンマ線の入射面が被検体Ｓに面するように配置されている。

ポジトロン核種ＲＩから生じた陽電子の消滅の際に、２つのガンマ線γ_a、γ_bが同時に発生する。２つのガンマ線γ_a、γ_bは、互いに略１８０度をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する検出器１１の半導体検出ユニット２０の半導体検出素子（図４に示す符号２５）に入射する。ガンマ線γ_a、γ_bが入射した半導体検出ユニット２０の各々は、ガンマ線γ_a、γ_bの入射により生じる電気信号（検出信号）を検出回路ユニット１６に送出する。

検出回路ユニット１６は、検出回路（不図示）備え、半導体検出ユニット２０から供給される検出信号に基づいて、ガンマ線γ_a、γ_bが検出素子に入射した時刻（入射時刻）を決定する。さらに、検出回路ユニット１６は、入射時刻および入射位置情報（ガンマ線を検出した素子の識別番号等）等の検出データを情報処理部１２に送出する。検出回路ユニット１６の検出回路は、アナログ回路とデジタル回路の混載回路から構成される。

情報処理部１２では、検出データに基づいてコインシデンス検出および画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。コインシデンス検出は、入射時刻が略一致する２つ以上の検出データがある場合、それらの検出データを有効と判定し、コインシデンス情報とする。また、コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻が一致しない検出データを無効と判定し破棄する。そして、コインシデンス情報と、コインシデンス情報に含まれる検出素子番号等と、これに対応する検出素子の位置情報等から所定の画像再生成アルゴリズム（例えば、期待値最大化（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法）に基づいて画像データを再生成する。表示部１３は、入出力部１５の要求に応じて再生成された画像データを表示する。

以上の構成および動作により、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの体内に選択的に位置するポジトロン核種ＲＩからのガンマ線を検出し、ポジトロン核種ＲＩの分布状態の画像データを再構成する。

図４は、本発明の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図である。図４は、ガンマ線が入射する方向、すなわち半導体検出ユニットの正面から見た図である。

図４を参照するに、半導体検出ユニット２０は、支持台２１上に、複数の検出基板２２が積層された積層体からなり、積層体は４個のボルト２３ａおよびナット２３ｂからなる固定部材２３により上下方向に固定されている。図４では一例として検出基板２２が１６個の場合を示している。検出基板２２は、配線基板２４、半導体検出素子２５、コネクタ２６、およびスペーサ２８等から構成されている。上下の検出基板２２は、それぞれのスペーサ２８だけが互いに接触して積層されている。被検体から放出されたガンマ線は、半導体検出素子２５に入射して電気信号に変換され、コネクタ２６から検出回路ユニット（図３に示す符号１６）の検出回路基板にフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）２９等を介して出力される。

図５は検出基板の斜視図である。ただし、説明の便宜のため、スペーサの図示を省略している。

図５を参照するに、検出基板２２には、配線基板２４上に半導体検出素子２５およびコネクタ２６が固着されている。配線基板２４は、ガラスエポキシ基板や、ポリイミド基板等を用いることができる。配線基板２４に設けられた配線パターン２４ａにより半導体検出素子２５とコネクタとを電気的に接続する。また、コネクタは、そのタイプは特に限定されず、例えばフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等が接続可能なフラットケーブル用コネクタを用いることができる。

図６は、半導体検出素子の概略断面図である。図６を参照するに、半導体検出素子２５は、略平板状の半導体結晶体３０と、半導体結晶体３０の上面に形成された第１電極部３１と、下面に形成された第２電極部３２等からなる。

半導体結晶体３０は、その材料としては、例えば、エネルギーが５１１ｋｅＶのガンマ線に有感なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、Ｃｄ_1-xＺｎ_xＴｅ（ＣＺＴ）、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、シリコンなどが挙げられる。また、これらの材料には導電性等を制御するためのドーパントが含まれていてもよい。シリコンはＣｄＴｅよりも機械的強度が高いので加工中に結晶欠陥が生じにくいので好ましい。半導体結晶体２１は、半導体の結晶成長法であるブリッジマン法や、移動加熱法を用いて半導体結晶を形成し、所定の結晶方位に平板状に切出して得られる。

第１電極部３１は、半導体結晶体３０の上面を略覆う導電膜からなる。第１電極部３１には負のバイアス電圧Ｖｂが印加され、カソードとなっている。半導体結晶体３０がＣｄＴｅからなる場合は第１電極部３１には、例えばＰｔが用いられる。バイアス電圧Ｖbは、直流電圧で例えば−６０Ｖ〜−１０００Ｖに設定される。

第２電極部３２は、半導体結晶体３０の下面に、そのＹ軸方向に延在し、Ｘ軸方向には所定の幅で、隣接する電極とは互いに離隔された複数の導電膜からなる。半導体結晶体３０がＣｄＴｅからなる場合は、第２電極部３２は例えばＡｕ（金）からなり、半導体結晶体３０の第２電極部３２側にはＩｎ（インジウム）が注入・拡散される。これにより第２電極部３２とＣｄＴｅとの間にショットキー接合が形成される。第２電極部３２の各々の導電膜は配線基板２４に設けられた電極２４ｂに導電性ペーストや異方性導電接着剤等の導電性接着層３３により固着されている。電極２４ｂは配線パターン（図５に示す符号“２４ａ”）に接続され、さらに、抵抗を介して接地されており、第２電極部３２はアノードとなる。電極２４ｂは、コンデンサを介して検出回路ユニットの検出回路のプリアンプに接続されている。なお、図６では第２電極部３２に接続される回路を一つのみ示し、他の第２電極部に接続される回路ついては図示を省略している。

次に半導体検出素子２５の動作を説明する。半導体結晶体３０にガンマ線が入射すると、確率的に電子正孔対が生成される。半導体結晶体３０には、第２電極部３２から第１電極部３１の方向に電界が印加されているので正孔は第１電極部３１に引きつけられ、電子は第２電極部３２に引きつけられ出力信号が検出回路ユニットの検出回路に送出される。

図７はスペーサの斜視図である。なお、図７を図４と合わせて参照するに、スペーサ２８は、Ｘ軸方向に延在する平板状の基部２８Ａと、基部２８ＡのＸ軸方向の両側部にＹ軸方向の紙面手前側（ガンマ線の入射方向）に延在する一対の腕部２８Ｂを有する。スペーサ２８には、基部２８Ａと一対の腕部２８Ｂにより三方が囲まれ、ガンマ線入射側が開放されたスペースが形成される。このスペースには、スペーサ２８が配線基板２４に固着された際に半導体検出素子２５が収容される。このスペースの大きさは半導体検出素子２５よりも大きく、半導体検出素子２５とスペーサ２８との互いの接触が回避される。これにより、半導体検出素子２５とスペーサ２８とが互いに接触する場合よりも互いの位置決めがし易くなる。

スペーサ２８は下面２８ｃが平坦になっている。また、スペーサ２８には下面を２８ｃとした場合、最も高い面である上面２８ｄと、上面２８ｄよりも下がった段差部２８ｅが設けられている。スペーサ２８は上面２８ｄが平坦であり、上面２８ｄと下面２８ｃとにより検出基板２２の上下方向の位置が規定される。

段差部２８ｅは、スペーサ２８のＹ軸方向に延在している。段差部２８ｅは後の図８および図９で示すが、スペーサ２８の上に積層される検出基板２２の配線基板２４との接触を回避するためである。

また、スペーサ２８には厚さ方向に貫通する開口部２８−１〜２８−３が設けられている。開口部２８−１は、基部２８ＡのＸ軸方向の両側にそれぞれ２つが設けられている。開口部２８−１は、半導体検出ユニット２０を固定するためのボルト２３ａの軸が挿入されるが、その内径（直径）はボルトの軸の直径よりも大きく設定されている。なお、開口部２８−１はＸ軸方向両側部にそれぞれ２個形成さえているが、１個でもよく３個以上でもよい。また、開口部２８−２，２８−３は、例えば、図４に示す配線基板２４とスペーサ２８とを固着するための接着剤を導入するために設けられている。開口部２８−２，２８−３は、その数に特に制限はなく、設けなくともよい。

また、スペーサ２８は、半導体検出ユニット２０の固定の際の上下方向の締め付け力により変形しない程度の弾性率を有する材料であれば特に制限はないが、例えば、金属（合金）およびセラミック材料等から選択される。スペーサ２８は、とりわけセラミック材料からなることが好ましい。スペーサ２８は、セラミック材料を用いる場合、鋳型により成型し上面２８ｄおよび下面２８ｃが研磨加工により精度良く形成される。セラミック材料では研磨加工により平坦性良く、かつ極めて高い寸法精度が得られるため、スペーサは良好な寸法精度が得られる。なお、段差部２８ｅは上面２８ｄや下面２８ｃよりも比較的研磨加工し難いが、段差部２８ｅの平坦性や寸法は上面２８ｄや下面２８ｃよりも精度が悪くてもよいため、スペーサ２８が製造し易いという利点がある。

また、スペーサ２８の一対の腕部２８Ｂの各々は、その外側端２８Ｂ−１が、Ｙ軸方向の紙面手前側（ガンマ線入射方向被検体側）に向かって次第に内側に入り込むテーパー形状を有している。後程説明するように、隣り合う半導体検出ユニット同士２０を腕部２８Ｂの外側端２８Ｂ−１を互いに近接して配置することにより、半導体検出ユニット同士２０を密に配置できる。

図８は、図４に示す半導体検出ユニットの平面図である。図８を参照するに、検出基板２２は、半導体検出素子２５とスペーサ２８とが所定の位置関係となるように配置・固着されている。所定の位置関係とは、例えば、半導体検出素子２５の外形のＸ軸方向の輪郭と、スペーサ２８の腕部先端面２８ｆとの距離および平行度、半導体検出素子２５の外形のＹ軸方向の輪郭と、スペーサ２８の段差部側面２８ｇとの距離および平行度である。このように設定することでＸ−Ｙ平面上での半導体検出素子２５とスペーサ２８との位置関係が決まる。

図９〜図１１は図４に示す半導体検出ユニットの断面図であり、図９はＡ−Ａ線要部断面図、図１０はＢ−Ｂ線要部断面図、図１１はＣ−Ｃ線要部断面図である。なお、Ｚ軸方向（積層方向）を上下方向として説明する。

図９〜図１１を参照するに、上下の検出基板２２は、それぞれのスペーサ２８同士のみが接触するように積層されている。すなわち、上側の検出基板２２のスペーサ２８の下面２８ｃと、下側の検出基板２２のスペーサ２８の上面２８ｄとが接触している。上側の検出基板２２の配線基板２４の下面は、下側のスペーサ２８に段差部２８ｅが設けられているので互いの接触が回避される。これにより、上下方向の検出基板２２の位置関係がスペーサ２８の上面２８ｄと下面２８ｃとの距離、すなわちスペーサ２８の厚さだけで決まる。

また、各々の検出基板２２は、配線基板２４の上面がスペーサ２８の下面２８ｃに接着層３５を介して固着されている。すなわち、スペーサ２８の下面２８ｃを基準として、半導体検出素子２５のＺ軸方向の位置が決まる。検出基板２２のＺ軸方向の位置もスペーサ２８の下面２８ｃにより決まっているので、半導体検出素子２５のＺ軸方向の位置がスペーサ２８により決まってくる。スペーサ２８自体は厚さのみが精度良く形成されていればよい。厚さの寸法精度の制御は容易であるので、半導体検出素子２５のＺ軸方向の位置が精度良く設定される。また、スペーサ２８は、基部２８Ａおよび腕部２８ＢのＸ軸方向両側部の領域のみで接触しているので、スペーサ２８同士の位置決め精度がさらに向上する。

スペーサ２８の下面２８ｃと配線基板２４の上面との間には接着層３５が形成され、スペーサ２８と配線基板２４とを固着している。接着層３５はその材料に特に限定されないが、例えば、エポキシ系接着剤が用いられる。接着層３５は、例えば厚さが２０μｍであり、検出基板２２の上下の間隔よりも極めて薄いため、位置精度にはほとんど影響しない。なお、図９から図１１では接着層３５の厚さは他の部材と厚さ関係においてより厚く示されている。

なお、先の図８に示す開口部２８−２，２８−３に接着剤を導入してスペーサとスペーサ２８と配線基板２４とを固着してもよい。これにより、接着層３５をより薄く、さらには接着層３５の厚さを０（零）にすることができる。

図１２は、ＰＥＴ装置の半導体検出ユニットの配置を示す図である。なお、ＰＥＴ装置では、被検体の体軸に対して垂直な面内に半導体検出ユニットを配置するが、この場合、図１２は、体軸方向から見た図である。

図１２を参照するに、半導体検出ユニット２０は、被検体Ｓを半導体検出素子２５が囲むように配置される。半導体検出ユニット２０は、スペーサ２８の腕部２８Ｂが互いに近接し、例えば互いに略平行になるように配置される。腕部２８Ｂの外側端２８Ｂ−１はガンマ線の入射方向（被検体Ｓ側）に向かって次第に内側に入り込むテーパー形状を有するので、隣り合う半導体検出ユニット２０をより近接して配置することができる。これにより、隣り合う半導体検出素子２５間の距離を低減できるので、半導体検出素子間を抜けて検出されないガンマ線を低減できる。その結果、ＰＥＴ装置の検出効率を向上できる。また、外側端２８Ｂ−１のテーパー角を適宜選択することで、半導体検出ユニット２０を例えば被検体Ｓの体軸を中心として、周方向に配置できる。

本実施の形態によれば、半導体検出ユニット２０の異なる検出基板２２に配置された半導体結晶素子２５同士の位置関係は、それぞれの検出基板２２の半導体結晶素子２５とスペーサ２８との位置関係およびスペーサ２８自体の寸法精度により決まる。したがって、半導体結晶素子２５同士を精度良く配置するために精度が要求される部材は、半導体結晶素子２５とスペーサ２８のみである。すなわち、精度が要求される部材が少ない。さらに、それらの部材で精度が要求される寸法は、半導体結晶素子２５の外形と、スペーサの位置を決める図８に示す２８ｇおよび２８ｆ、およびスペーサ２８の厚さである。したがって、精度が要求される寸法が限られているので良好な精度を得やすい。よって、半導体検出ユニット２０の複数の半導体検出素子２５を高精度に配置できる。

さらに、スペーサ２８はその下面２８ｃや上面２８ｄは平坦であるので、スペーサ２８を機械的強度が大きなセラミック等で形成しても、機械的な研磨法により良好な平坦性と精度が良好な所定の厚さが精度良く容易に得られる。したがって、スペーサ２８の寸法精度が得やすいという利点があり、さらに、スペーサ２８を薄板化が容易となるので、半導体検出ユニット２０の半導体結晶素子２５の上下間の距離を短小化でき、検出漏れが少なくでき、つまり検出効率を向上できる。さらに、これにより半導体検出ユニット２０を小型化できるという利点もある。

次に半導体検出ユニット２０の製造方法を説明する。図１３および図１４を参照しつつ説明する。

図１３および図１４は半導体検出ユニットの製造工程の一部を示す平面図である。図１３および図１４、さらには先の図４を参照しつつ、半導体検出ユニットの組立工程を説明する。

図１３の工程では、配線基板２４に半導体検出素子２５およびコネクタ２６を配置・固着する。半導体検出素子２５は、図６に示した電極２４ｂに合う程度の位置精度で配置・固着すればよい。

次いで、図１４の工程では、図１３の構造体上にスペーサ２８を半導体検出素子２５に対して位置決めし、さらに、スペーサ２８の下面と配線基板２４の上面とを接着剤により固着する。具体的には、スペーサ２８の位置決めは、画像解析装置により半導体検出素子２５の外形の２つの辺２５ａおよび２５ｂを読み取り、これらの辺２５ａ，２５ｂのそれぞれに対して腕部先端面２８ｆ，段差部側面２８ｇが所定の距離Ｌ_Y、Ｌ_Xおよび平行となるようにスペーサ２８を配置し固着する。これにより、半導体検出素子２５とスペーサ２８とのＸ−Ｙ平面における位置関係が決まる。

次いで、検出基板２２を図４に示すように積層し、スペーサ２８の側面をＸ軸方向およびＹ軸方向に規制しながら、ボルト２３ａを支持台２１の開口部（不図示）およびスペーサの開口部２８−１に挿入する。具体的には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の規制手法は、例えば図１４に示すスペーサ２８のＸ軸方向の一側面２８ｓおよび腕部先端面２８ｆを規制してこれらの面を揃えるようにスペーサ２８を押し付ける。スペーサ２８は互いに同形であるので、スペーサ２８同士の位置が揃う。次いで、ナット２３ｂで締め付けて検出基板２２を固定する。なお、支持台２１に直接検出基板２２を固定しているが、その代わりに、検出基板２２同士を先に固定して次いで支持台に固定してもよい。以上により半導体検出ユニット２０が形成される。

この製造方法では、各々の検出基板２２の半導体検出素子２５とスペーサ２８とを所定の位置関係に位置決めして互いに固着し、さらに検出基板２２同士をスペーサ２８同士の位置を揃えて固定しているので、半導体検出素子２５同士の位置を精度良く組立てられる。

なお、検出基板２２の固定手法の他の例としては、検出基板２２同士を積層する際に、画像解析装置を用いてスペーサ２８同士の位置決めを行い、次いで、スペーサ２８同士を接着剤により固定してもよい。これにより、検出基板の位置決めを順次行いながら積層することで、半導体検出ユニット２０の全ての半導体検出素子２５を高精度に配置・固定できる。なお、この場合、図４に示すボルト２３ａおよびナット２３ｂからなる固定部材を設けなくともよい。

次に、本発明の実施の形態に係る半導体検出ユニットの変形例を説明する。

図１５は、半導体検出ユニットの第１変形例の平面図、図１６は半導体検出ユニットの第２変形例の平面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１５および図１６を参照するに、半導体検出ユニット４０，４５は、そのスペーサ４１，４６の位置決め用の基準面あるいは基準位置が上述したスペーサと異なる以外は同様である。

図１５を参照するに、スペーサ４１の一対の腕部４１Ｂの先端部に互いに直交する２つの面４１ｇ，４１ｆからなる一対の切欠部４１ｈが形成されている。一対の切欠部４１ｈの各々の基準面４１ｇ，４１ｆによりスペーサのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が決まり、先の図１４の説明と同様に、半導体検出素子２５に対してスペーサ４１の位置決め行う。これにより、切欠部４１ｈを精度良く形成するだけで、半導体検出素子２５に対してスペーサ４１を精度良く配置できる。

なお、切欠部４１ｈは一対のうち、いずれか一つでもよい。この場合は、面４１ｇ，４１ｆからスペーサのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置決めを行う。

また、図１６を参照するに、スペーサ４５の腕部４６Ｂに３つの基準マーク４６ｋ1〜４６ｋ3が形成されている。基準マーク４６ｋ1と４６ｋ2とを結んだ線、および基準マーク４６k1と４６ｋ3とを結んだ線がそれぞれ基準線となり、スペーサのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が決まる。これにより、基準マーク４６ｋ1〜４６ｋ3を精度良く形成するだけで、半導体検出素子２５に対してスペーサ４６を精度良く配置できる。

図１７は半導体検出ユニットの第３変形例の平面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１７を参照するに、半導体検出ユニット５０は、スペーサ２８の上下が逆になり、スペーサ２８の下面５２ｃが上面５２ｄよりもＸ軸方向の幅が狭く、段差部５２ｅに配線基板２４の上面が固着されている以外は図４〜図１１（以下、図４等と称する。）に示す半導体検出ユニット２０と同様である。半導体検出ユニット５０は、図４等に示す半導体検出ユニット２０と同様の効果を示すが、半導体検出素子２５のＺ軸方向の位置には、スペーサ２８の下面５２ｃと段差部５２ｅとの距離が関係してくる。これは、スペーサ２８の下面５２ｃを研磨加工する際に所定の距離となるように研磨を行えばよい。

図１８は、半導体検出ユニットの第４変形例の平面図、図１９は、ＰＥＴ装置の図１８に示す半導体検出ユニットの配置を示す図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１８および図１９を参照するに、半導体検出ユニット６０は、スペーサ６８の平面形状および配線基板の平面形状が異なる以外は、図４に示す半導体検出ユニット２０と略同様に構成されている。配線基板６４は、放射線の入射方向に向かって幅が次第に狭く形成されている。具体的には、配線基板６４は、外側端６４Ｂの両方がスペーサ６８の腕部６８Ｂの外側端６８Ｂ−１を延長した仮想線と略一致する形状で形成されている。これにより、図１９に示すように、隣り合う半導体検出ユニット６０は、配線基板６４の外側端６４Ｂが互いに近接して配置される。したがって、隣り合う半導体検出ユニット６０をより近接して配置することができる。その結果、隣り合う半導体検出素子２５間の距離をいっそう低減できるので、半導体検出素子２５間を抜けて検出されないガンマ線の割合を図１２に示す半導体検出ユニット２０よりも低減できる。よって、ＰＥＴ装置の検出効率をいっそう向上できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述した実施の形態では、ＰＥＴ装置を例に説明したが、本発明は、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射形コンピュータ断層撮影）装置に適用できる。

ＰＥＴ装置の概略構成図である。 従来の放射線検出ユニットの問題点を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図である。 検出基板の斜視図である。 半導体検出素子の概略断面図である。 スペーサの斜視図である。 図４に示す半導体検出ユニットの平面図である。 図４に示す半導体検出ユニットのＡ−Ａ線要部断面図である。 図４に示す半導体検出ユニットのＢ−Ｂ線要部断面図である。 図４に示す半導体検出ユニットのＣ−Ｃ線要部断面図である。 ＰＥＴ装置の図４に示す半導体検出ユニットの配置を示す図である。 半導体検出ユニットの製造工程図（その１）である。 半導体検出ユニットの製造工程図（その２）である。 半導体検出ユニットの第１変形例の平面図である。 半導体検出ユニットの第２変形例の平面図である。 半導体検出ユニットの第３変形例の平面図である。 半導体検出ユニットの第４変形例の平面図である。 ＰＥＴ装置の図１８に示す半導体検出ユニットの配置を示す図である。

符号の説明

１０ ＰＥＴ装置
１１，１１₁〜１１₈ 検出器
１２ 情報処理部
１３ 表示部
１４ 制御部
１５ 入出力部
１６ 検出回路ユニット
２０，４０，４５，５０，６０ 半導体検出ユニット
２１ 支持台
２２ 検出基板
２３ 固定部材
２３ａ ボルト
２３ｂ ナット
２４，６４ 配線基板
２４ａ 配線パターン
２５ 半導体検出素子
２６ コネクタ
２８，４１，４６，５２，６８ スペーサ
２８Ａ 基部
２８Ｂ，４１Ｂ，４６Ｂ，６８Ｂ 腕部
２８ｃ，５２ｃ 下面
２８ｄ，５２ｃ 上面
２８ｅ， ５２ｅ 段差部
２８ｆ 腕部先端面
２８ｇ 段差部側面
２９ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
３０ 半導体結晶体
３１ 第１電極部
３２ 第２電極部
３３ 導電性接着層
３５，５４ 接着層

Claims (12)

1. 配線基板と、該配線基板の上面に固着された放射線を検出する半導体検出素子と、該配線基板の上面に固着されたスペーサとを有する複数の検出基板と、
   前記複数の検出基板が積層された積層体を固定する固定手段と、を備え、
   前記複数の検出基板は、各々、半導体検出素子とスペーサとが所定の位置関係となるように配置されてなり、該スペーサ同士が所定の位置関係となるように積層されてなることを特徴とする放射線検出ユニット。
2. 前記スペーサは、その下面が平坦であり、該下面と前記配線基板との上面とが固着されてなることを特徴とする請求項１記載の放射線検出ユニット。
3. 前記スペーサは、その厚さ方向に貫通すると共に配線基板の表面を露出させる開口部を有し、該開口部に導入された接着剤により該スペーサと前記配線基板とが固着されてなることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出ユニット。
4. 前記複数の検出基板は、それらの各々のスペーサが互いに同形であり、該スペーサ同士の横方向の位置を揃えて積層されてなることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。
5. 前記スペーサは、その上面に段差部が形成されてなり、
   前記積層された検出基板同士は、上側の検出基板のスペーサの下面と、下側の検出基板のスペーサの上面が互いに接触し、前記下側の検出基板のスペーサの前記段差部が上側の配線基板との接触を回避するように積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。
6. 前記検出基板は、
   前記スペーサが、基部と、該基部の両側部から放射線の入射方向に向かって延在する一対の腕部を有し、前記半導体結晶素子が該基部の放射線の入射方向側でかつ一対の腕部の間に配置されてなり、
   前記腕部は、その外側端の両方が放射線の入射方向に向かって次第に内側に入り込むテーパー形状を有することを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。
7. 前記配線基板は両外側端の各々が、前記腕部の外側端を延長した仮想線と一致する形状で形成されてなることを特徴とする請求項６記載の放射線検出ユニット。
8. 前記スペーサは、その下面に直交し、互いに所定の角度をなす第１の基準面と第２の基準面とを有し、
   前記半導体検出素子とスペーサとは、該半導体検出素子の外形と、スペーサの
   記第１の基準面および第２の基準面とに基づいて所定の位置関係となるように配置されてなることを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。
9. 前記スペーサはセラミック材料からなることを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。
10. 放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する請求項１〜９のうちいずれか一項記載の放射線検出ユニットと、
    前記放射線検出ユニットに接続される検出回路ユニットと、
    前記検出回路ユニットから取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置。
11. 前記放射線検出ユニットの積層方向は、被検体の体軸方向と略平行であることを特徴とする請求項９記載の放射線検査装置。
12. 請求項６記載の複数の放射線検出ユニットが、被検体を囲む位置に配設されてなり、
    互いに隣接する前記放射線検出ユニットは、各々のスペーサの腕部の外側端同士が近接して配置されてなることを特徴とする請求項１１記載の放射線検査装置。

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