JPH0560871A - 放射線検出素子 - Google Patents
放射線検出素子Info
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- JPH0560871A JPH0560871A JP3224307A JP22430791A JPH0560871A JP H0560871 A JPH0560871 A JP H0560871A JP 3224307 A JP3224307 A JP 3224307A JP 22430791 A JP22430791 A JP 22430791A JP H0560871 A JPH0560871 A JP H0560871A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射線検出素子を改良する。
【構成】 所定のピッチで基板に形成された複数の凹部
にシンチレータを埋め込んで構成されたシンチレータ埋
込パネルと、複数の画素を有する光検出パネルとを貼り
合わせて一体化する。また、凹部の深さに応じてシンチ
レータを厚くできるようにすることで、解像度を低下さ
せることなく検出効率を高める。さらに、防湿保護膜と
反射膜を形成することで、耐湿性と検出効率の向上を図
る。
にシンチレータを埋め込んで構成されたシンチレータ埋
込パネルと、複数の画素を有する光検出パネルとを貼り
合わせて一体化する。また、凹部の深さに応じてシンチ
レータを厚くできるようにすることで、解像度を低下さ
せることなく検出効率を高める。さらに、防湿保護膜と
反射膜を形成することで、耐湿性と検出効率の向上を図
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放射線検出素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】放射線検出素子はシンチレータと光検出
パネルを組み合わせて構成され、このような従来技術と
して、二次元光センサの全面にシンチレータを付けたも
のがある。しかし、これではシンチレータのクロストー
クにより解像度が低下し、また二次元光センサにダメー
ジを与えやすい欠点がある。
パネルを組み合わせて構成され、このような従来技術と
して、二次元光センサの全面にシンチレータを付けたも
のがある。しかし、これではシンチレータのクロストー
クにより解像度が低下し、また二次元光センサにダメー
ジを与えやすい欠点がある。
【０００３】一方、光ファイバプレートの上部にシンチ
レータを付け、光ファイバプレートを通った光を二次元
光センサで受光する放射線検出素子も知られている。し
かし、光ファイバプレートは高価であり、装置が大型に
なってしまう。また、検出効率を上げるためにシンチレ
ータを厚くすると解像度が低下しやすい。
レータを付け、光ファイバプレートを通った光を二次元
光センサで受光する放射線検出素子も知られている。し
かし、光ファイバプレートは高価であり、装置が大型に
なってしまう。また、検出効率を上げるためにシンチレ
ータを厚くすると解像度が低下しやすい。
【０００４】上記の従来技術の欠点を克服するものとし
て、光ファイバプレートの表面に多数の凹凸を形成し、
ここにシンチレータを付けた技術が、例えば特開昭６１
−２２５７３９号および同６３−２２１２７９号に提案
されている。
て、光ファイバプレートの表面に多数の凹凸を形成し、
ここにシンチレータを付けた技術が、例えば特開昭６１
−２２５７３９号および同６３−２２１２７９号に提案
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の公報の
技術によると、画素分離を図る為には、シンチレータの
厚さと同程度か、それ以上の段差をコアガラスとクラッ
ドガラスに設けなければならない。この段差がファイバ
ー径と同程度であれば、シンチレータの充填は可能であ
り、低エネルギーの放射線を高Ｓ／Ｎの検出器で検出す
る場合は、あまり問題は生じない。しかし、高エネルギ
ーの放射線を非晶質半導体からなる二次元光センサで検
出しようとすると、シンチレータは３００μｍ程度の厚
さが要求される。
技術によると、画素分離を図る為には、シンチレータの
厚さと同程度か、それ以上の段差をコアガラスとクラッ
ドガラスに設けなければならない。この段差がファイバ
ー径と同程度であれば、シンチレータの充填は可能であ
り、低エネルギーの放射線を高Ｓ／Ｎの検出器で検出す
る場合は、あまり問題は生じない。しかし、高エネルギ
ーの放射線を非晶質半導体からなる二次元光センサで検
出しようとすると、シンチレータは３００μｍ程度の厚
さが要求される。
【０００６】例えば、直径１０μｍ程度のファイバーの
コア又はクラッドに、３００μｍの段差をつけ、数μｍ
の粒径のシンチレータをつめようとすると、ファイバー
プレート全面に欠陥なく充填するのは非常に困難であ
り、充填量の不足や不均一は信号量の不足や感度ムラを
起こす。ファイバー径の大きいファイバープレートを用
いた場合（例えば直径１００μｍ程度）、シンチレータ
は均一に充填されるが、二次元光センサの受光部と位置
的なマッチングがとれず、さらに全面エッチングによっ
てシンチレータを埋め込む為、受光部がない位置のファ
イバーの光も周辺のセンサーが迷光として拾ってしま
い、共に解像度を落とす原因となる。
コア又はクラッドに、３００μｍの段差をつけ、数μｍ
の粒径のシンチレータをつめようとすると、ファイバー
プレート全面に欠陥なく充填するのは非常に困難であ
り、充填量の不足や不均一は信号量の不足や感度ムラを
起こす。ファイバー径の大きいファイバープレートを用
いた場合（例えば直径１００μｍ程度）、シンチレータ
は均一に充填されるが、二次元光センサの受光部と位置
的なマッチングがとれず、さらに全面エッチングによっ
てシンチレータを埋め込む為、受光部がない位置のファ
イバーの光も周辺のセンサーが迷光として拾ってしま
い、共に解像度を落とす原因となる。
【０００７】また、上記公報の技術では、クラッド部の
シンチレータでの励起光はセンサへの入射光とならない
ので、開口率が小さくなり、必然的に光量が下がるた
め、開口率が１００％のものに比べてシンチレータの厚
さ（つまり、エッチング量）は、より厚くしなければな
らない。これは、上記のシンチレータの充填の困難さを
更に増加させる事となる。
シンチレータでの励起光はセンサへの入射光とならない
ので、開口率が小さくなり、必然的に光量が下がるた
め、開口率が１００％のものに比べてシンチレータの厚
さ（つまり、エッチング量）は、より厚くしなければな
らない。これは、上記のシンチレータの充填の困難さを
更に増加させる事となる。
【０００８】また、上記のいずれの従来技術について
も、潮解性のあるシンチレータの場合、センサ自体を、
真空またはＮ2 封入のパッケージに入れる必要がある。
特開昭６３−２１５９８７によると、潮解性の対策とし
てＣｓＩを蒸着した後、キシレン系樹脂をＣＶＤ法によ
り蒸着する方法が述べられているが、多数の凹凸やえぐ
れのあるシンチレータ表面を完全に覆うのは非常に困難
であり、１ヶ所のピンホールで感度劣化を起こしてしま
う。
も、潮解性のあるシンチレータの場合、センサ自体を、
真空またはＮ2 封入のパッケージに入れる必要がある。
特開昭６３−２１５９８７によると、潮解性の対策とし
てＣｓＩを蒸着した後、キシレン系樹脂をＣＶＤ法によ
り蒸着する方法が述べられているが、多数の凹凸やえぐ
れのあるシンチレータ表面を完全に覆うのは非常に困難
であり、１ヶ所のピンホールで感度劣化を起こしてしま
う。
【０００９】本発明は、これら従来技術の問題点を解決
した放射線検出素子を提供することを課題としている。
した放射線検出素子を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
素子は、所定のピッチで基板に形成された複数の凹部に
シンチレータを埋め込んで構成されたシンチレータ埋込
パネルと、複数の画素を有する光検出パネルとを貼り合
わせて一体化したことを特徴とする。
素子は、所定のピッチで基板に形成された複数の凹部に
シンチレータを埋め込んで構成されたシンチレータ埋込
パネルと、複数の画素を有する光検出パネルとを貼り合
わせて一体化したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の構成によれば、シンチレータ埋込パネ
ルと光検出パネルを貼り合わせて一体化したので、シン
チレータの密封を容易になし得る。また、凹部に埋め込
むことにしたので、この凹部の深さに応じてシンチレー
タを厚くでき、解像度を低下させることなく検出効率を
高め得る。さらに、防湿保護膜と反射膜を形成すること
で、耐湿性の更なる向上と、検出効率の更なる向上を実
現できる。
ルと光検出パネルを貼り合わせて一体化したので、シン
チレータの密封を容易になし得る。また、凹部に埋め込
むことにしたので、この凹部の深さに応じてシンチレー
タを厚くでき、解像度を低下させることなく検出効率を
高め得る。さらに、防湿保護膜と反射膜を形成すること
で、耐湿性の更なる向上と、検出効率の更なる向上を実
現できる。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面により、本発明のいくつかの
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１３】まず、実施例の要部の説明に先立ち、本発
明の放射線検出素子が用いられる放射線検出装置の全体
構成を説明する。図１０は全体構成を示す斜視図で、鉛
製の放射線遮蔽板１００を浮上させて描いてある。ガラ
ス基板２００の中央部にはホトダイオード（ＰＤ）や薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）などからなる二次元光センサ
３００が形成され、この上にシンチレータ埋込パネル４
００が貼り合わされている。また、二次元光センサ３０
０の一方の辺に沿うように垂直シフトレジスタ５００が
ガラス基板２００上に設けられ、他方の辺に沿うように
ガラス基板２００上に水平シフトレジスタ６００が設け
られている。垂直シフトレジスタ５００は画素のスキャ
ン用であり、水平シフトレジスタ６００はデータの出力
用であり、出力データはガラス基板２００上に設けたア
ンプ７００から映像信号として外部に取り出される。
明の放射線検出素子が用いられる放射線検出装置の全体
構成を説明する。図１０は全体構成を示す斜視図で、鉛
製の放射線遮蔽板１００を浮上させて描いてある。ガラ
ス基板２００の中央部にはホトダイオード（ＰＤ）や薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）などからなる二次元光センサ
３００が形成され、この上にシンチレータ埋込パネル４
００が貼り合わされている。また、二次元光センサ３０
０の一方の辺に沿うように垂直シフトレジスタ５００が
ガラス基板２００上に設けられ、他方の辺に沿うように
ガラス基板２００上に水平シフトレジスタ６００が設け
られている。垂直シフトレジスタ５００は画素のスキャ
ン用であり、水平シフトレジスタ６００はデータの出力
用であり、出力データはガラス基板２００上に設けたア
ンプ７００から映像信号として外部に取り出される。
【００１４】本実施例においては、上記の基板構成にお
いて、二次元光センサ３００とシンチレータ埋込パネル
４００を貼り合わせた点に特徴があり、その様子は図１
の一部断面にて示した斜視図の通りである。すなわち、
二次元光センサ３００はガラス基板２００上に二次元の
アレイとして形成した複数の画素３０を有し、一方、シ
ンチレータ埋込パネル４００はシリコン基板４１の複数
の凹部に埋め込まれた複数のシンチレータ４２を有し、
各々の画素３０と各々のシンチレータ４２が対称の位置
で対応している。
いて、二次元光センサ３００とシンチレータ埋込パネル
４００を貼り合わせた点に特徴があり、その様子は図１
の一部断面にて示した斜視図の通りである。すなわち、
二次元光センサ３００はガラス基板２００上に二次元の
アレイとして形成した複数の画素３０を有し、一方、シ
ンチレータ埋込パネル４００はシリコン基板４１の複数
の凹部に埋め込まれた複数のシンチレータ４２を有し、
各々の画素３０と各々のシンチレータ４２が対称の位置
で対応している。
【００１５】このような放射線検出素子では、図１の上
方からＸ線やガンマ（γ）線などの放射線が入射する
と、シンチレータ４２で発光が生じ、この光子が画素３
０に検出される。この出力は、垂直シフトレジスタ５０
０および水平シフトレジスタ６００によって読み出さ
れ、アンプ７００で増幅されて出力される。
方からＸ線やガンマ（γ）線などの放射線が入射する
と、シンチレータ４２で発光が生じ、この光子が画素３
０に検出される。この出力は、垂直シフトレジスタ５０
０および水平シフトレジスタ６００によって読み出さ
れ、アンプ７００で増幅されて出力される。
【００１６】二次元光センサ３００の各々の画素３０
は、図２のように構成されている。図２（ａ）は画素３
０の平面図、同図（ｂ）は断面図である。各々の画素３
０は、光検出セルとしてのホトダイオード３１と、スイ
ッチとしての薄膜トランジスタ３２を有し、ホトダイオ
ード３１は薄膜トランジスタ３２のソース電極３３上に
Ｐｉｎシリコンホトダイオードとして構成されている。
ホトダイオード３１のアノード電極３４はコモンライン
３５に接続され、薄膜トランジスタ３２のドレイン電極
はドレインライン３６に接続され、ゲート電極はゲート
ライン３７に接続されている。なお、ドレインライン３
６は前述の水平シフトレジスタ６００に、ゲートライン
３７は垂直シフトレジスタ５００にそれぞれ接続されて
いる。そして、薄膜トランジスタ３２にシンチレーショ
ン光が入射しないように、絶縁膜をはさんで薄膜トラン
ジスタ３２上に遮光膜３８が設けられている。
は、図２のように構成されている。図２（ａ）は画素３
０の平面図、同図（ｂ）は断面図である。各々の画素３
０は、光検出セルとしてのホトダイオード３１と、スイ
ッチとしての薄膜トランジスタ３２を有し、ホトダイオ
ード３１は薄膜トランジスタ３２のソース電極３３上に
Ｐｉｎシリコンホトダイオードとして構成されている。
ホトダイオード３１のアノード電極３４はコモンライン
３５に接続され、薄膜トランジスタ３２のドレイン電極
はドレインライン３６に接続され、ゲート電極はゲート
ライン３７に接続されている。なお、ドレインライン３
６は前述の水平シフトレジスタ６００に、ゲートライン
３７は垂直シフトレジスタ５００にそれぞれ接続されて
いる。そして、薄膜トランジスタ３２にシンチレーショ
ン光が入射しないように、絶縁膜をはさんで薄膜トラン
ジスタ３２上に遮光膜３８が設けられている。
【００１７】図３は画素３０とシンチレータ４２の対応
関係を示す断面図である。シンチレータ埋込パネル４０
０の本体をなすシリコン基板４１には、二次元光センサ
３００の各画素３０に対応して開孔が形成され、ここに
シンチレータ４２が埋め込まれている。そして、上面が
保護膜（ＳｉＯ2 膜）４３で被覆され、その上にアルミ
ニウムやクロムなどの反射膜４４が形成されている。こ
の構成によれば、上方からのＸ線やガンマ線は反射膜４
４および保護膜４３を透過してシンチレータ４２に到達
し、シンチレーション発光を起こさせる。この光子はホ
トダイオード３１に入射して検出される。一方、上方に
放射されたシンチレーション光も、反射膜４４で反射さ
れてホトダイオード３１に入射されるので、検出効率が
高い。なお、この場合のシンチレータ４２としては、Ｃ
ｓＩ（ヨウ化セシウム）などが用いられる。
関係を示す断面図である。シンチレータ埋込パネル４０
０の本体をなすシリコン基板４１には、二次元光センサ
３００の各画素３０に対応して開孔が形成され、ここに
シンチレータ４２が埋め込まれている。そして、上面が
保護膜（ＳｉＯ2 膜）４３で被覆され、その上にアルミ
ニウムやクロムなどの反射膜４４が形成されている。こ
の構成によれば、上方からのＸ線やガンマ線は反射膜４
４および保護膜４３を透過してシンチレータ４２に到達
し、シンチレーション発光を起こさせる。この光子はホ
トダイオード３１に入射して検出される。一方、上方に
放射されたシンチレーション光も、反射膜４４で反射さ
れてホトダイオード３１に入射されるので、検出効率が
高い。なお、この場合のシンチレータ４２としては、Ｃ
ｓＩ（ヨウ化セシウム）などが用いられる。
【００１８】図４は画素３０とシンチレータ４２の対応
関係を示す別の例の断面図である。この場合にも、シリ
コン基板４１に設けられた開孔がホトダイオード３１と
対応し、ここにシンチレータ４２としてＧｄ2 Ｏ2 Ｓが
埋め込まれている。この場合には、シンチレータ４２に
潮解性がないので、シリコン基板４１の開口を二次元光
センサ３００で密封するようには構成されていない。な
お、この詳細については後述する。
関係を示す別の例の断面図である。この場合にも、シリ
コン基板４１に設けられた開孔がホトダイオード３１と
対応し、ここにシンチレータ４２としてＧｄ2 Ｏ2 Ｓが
埋め込まれている。この場合には、シンチレータ４２に
潮解性がないので、シリコン基板４１の開口を二次元光
センサ３００で密封するようには構成されていない。な
お、この詳細については後述する。
【００１９】次に、二次元光センサ３００とシンチレー
タ埋込パネル４００の貼り合わせ構造体の製造プロセス
を説明する。
タ埋込パネル４００の貼り合わせ構造体の製造プロセス
を説明する。
【００２０】図５および図６は図３の実施例に対応する
製造工程別の断面図である。まず、上面および下面が＜
１００＞面となったシリコン基板４１を用意し、熱酸化
法によって厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2 からなる保護膜４
３を形成する（図５（ａ），（ｂ）参照）。熱酸化によ
れば、ピンホールのない膜が形成できる。
製造工程別の断面図である。まず、上面および下面が＜
１００＞面となったシリコン基板４１を用意し、熱酸化
法によって厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2 からなる保護膜４
３を形成する（図５（ａ），（ｂ）参照）。熱酸化によ
れば、ピンホールのない膜が形成できる。
【００２１】次に、フォトリソグラフィ技術を用いるこ
とにより、上面の保護膜４３に多数の開口４６を形成す
る。そして、開口４６の個数と位置は、貼り合わせる二
次元光センサ３００の画素３０と対応させる（図５
（ｃ）参照）。ここで、開口４６を＜１１１＞面のうち
＜１１０＞面と直角に交わる面と＜１１０＞面との交線
によって構成し、水酸化カリウム溶液に入れると、エッ
チングレートの差（横方向に対して縦方向が４００倍）
により、垂直な開孔４７がシリコン基板４１に形成され
る（図５（ｄ）参照）。
とにより、上面の保護膜４３に多数の開口４６を形成す
る。そして、開口４６の個数と位置は、貼り合わせる二
次元光センサ３００の画素３０と対応させる（図５
（ｃ）参照）。ここで、開口４６を＜１１１＞面のうち
＜１１０＞面と直角に交わる面と＜１１０＞面との交線
によって構成し、水酸化カリウム溶液に入れると、エッ
チングレートの差（横方向に対して縦方向が４００倍）
により、垂直な開孔４７がシリコン基板４１に形成され
る（図５（ｄ）参照）。
【００２２】次に、シリコン基板４１の下面の保護膜４
３上にアルミニウムなどを真空蒸着することにより、シ
ンチレーション光反射用の反射膜４４を形成する（図６
（ａ）参照）。しかる後、シンチレータ４２の材料とし
て例えばＣｓＩ（Ｎａ）を、蒸着法や溶融法等で開孔４
７に埋め込み、不要部分を除去する（図６（ｂ）参
照）。
３上にアルミニウムなどを真空蒸着することにより、シ
ンチレーション光反射用の反射膜４４を形成する（図６
（ａ）参照）。しかる後、シンチレータ４２の材料とし
て例えばＣｓＩ（Ｎａ）を、蒸着法や溶融法等で開孔４
７に埋め込み、不要部分を除去する（図６（ｂ）参
照）。
【００２３】次に、しかるべき処理をした後に、別途に
ガラス基板２００上に作製した二次元光センサ３００
を、ガラス基板２００と共にシンチレータ埋込パネル４
００に対向させ（図６（ｃ）参照）、接着剤４９によっ
て貼り合わせる。このとき、シンチレータ４２とホトダ
イオード３１が個々に対応するようにしておく（図６
（ｄ）参照）。
ガラス基板２００上に作製した二次元光センサ３００
を、ガラス基板２００と共にシンチレータ埋込パネル４
００に対向させ（図６（ｃ）参照）、接着剤４９によっ
て貼り合わせる。このとき、シンチレータ４２とホトダ
イオード３１が個々に対応するようにしておく（図６
（ｄ）参照）。
【００２４】上記プロセスで作製された放射線検出素子
では、シリコン基板４１の開孔４７に埋め込まれたシン
チレータ４２は、一方はピンホールのない熱酸化による
保護膜４３でカバーされ、他方は二次元光センサ３００
によって接着剤４９を介して密封されるので、通気性が
なく、従ってＣｓＩなどに特有な潮解性の問題が生じな
い。さらに、保護膜４３と反射膜４４の間にＳｉ3 Ｎ4
などをスパッタ法、ＣＶＤ法で形成しておけば、膜強度
が向上して作業上の歩留りが良好となる。
では、シリコン基板４１の開孔４７に埋め込まれたシン
チレータ４２は、一方はピンホールのない熱酸化による
保護膜４３でカバーされ、他方は二次元光センサ３００
によって接着剤４９を介して密封されるので、通気性が
なく、従ってＣｓＩなどに特有な潮解性の問題が生じな
い。さらに、保護膜４３と反射膜４４の間にＳｉ3 Ｎ4
などをスパッタ法、ＣＶＤ法で形成しておけば、膜強度
が向上して作業上の歩留りが良好となる。
【００２５】図７は図４の実施例に対応するプロセスを
示している。まず、図５（ａ）〜（ｂ）と同様の工程に
より、図７（ａ）のようにシリコン基板４１に開孔４７
を形成する。次に、シンチレータ４２の材料として潮解
性の低いＧｄ2 Ｏ2 Ｓを沈降法で埋め込む（図７（ｂ）
参照）。このとき、開孔４７以外の部分にもＧｄ2 Ｏ2
Ｓが堆積するが、除去することなく、上面に保護膜（Ｓ
ｉＯ2 膜）４５とアルミニウムなどの反射膜４４を形成
する。そして、ガラス基板２００と共に二次元光センサ
３００を下面から貼り合わせる（図７（ｃ）参照）。
示している。まず、図５（ａ）〜（ｂ）と同様の工程に
より、図７（ａ）のようにシリコン基板４１に開孔４７
を形成する。次に、シンチレータ４２の材料として潮解
性の低いＧｄ2 Ｏ2 Ｓを沈降法で埋め込む（図７（ｂ）
参照）。このとき、開孔４７以外の部分にもＧｄ2 Ｏ2
Ｓが堆積するが、除去することなく、上面に保護膜（Ｓ
ｉＯ2 膜）４５とアルミニウムなどの反射膜４４を形成
する。そして、ガラス基板２００と共に二次元光センサ
３００を下面から貼り合わせる（図７（ｃ）参照）。
【００２６】この実施例のプロセスの場合には、シンチ
レータ４２が潮解性のないＧｄ2 Ｏ2 Ｓなので、シリコ
ン基板４１の下面に二次元光センサ３００を貼り合わせ
ることが可能である。また、シリコン基板４１はシンチ
レーション光の阻止能を有しているので、シリコン基板
４１の上面のＧｄ2 Ｏ2 Ｓを除去する必要がない。
レータ４２が潮解性のないＧｄ2 Ｏ2 Ｓなので、シリコ
ン基板４１の下面に二次元光センサ３００を貼り合わせ
ることが可能である。また、シリコン基板４１はシンチ
レーション光の阻止能を有しているので、シリコン基板
４１の上面のＧｄ2 Ｏ2 Ｓを除去する必要がない。
【００２７】図８はシンチレータの製造プロセスが二次
元光センサ３００にダメージを与えない場合の工程を示
している。まず、二次元光センサ３００を形成したガラ
ス基板２００と、表面に保護膜４３を形成したシリコン
基板４１を用意し、貼り合わせる。このとき、ガラス基
板２００上の受光エリア外には、アライメントマーク９
１を形成しておく。そして、保護膜４３上にホトレジス
ト膜９２をコーティングし、ホトマスク９３を用いて露
光する。このとき、ホトマスク９３にはクロムパターン
９４と共に、アライメントマーク９９をガラス基板２０
０上のアライメントマーク９１に対応させて設けておく
（図８（ａ）参照）。
元光センサ３００にダメージを与えない場合の工程を示
している。まず、二次元光センサ３００を形成したガラ
ス基板２００と、表面に保護膜４３を形成したシリコン
基板４１を用意し、貼り合わせる。このとき、ガラス基
板２００上の受光エリア外には、アライメントマーク９
１を形成しておく。そして、保護膜４３上にホトレジス
ト膜９２をコーティングし、ホトマスク９３を用いて露
光する。このとき、ホトマスク９３にはクロムパターン
９４と共に、アライメントマーク９９をガラス基板２０
０上のアライメントマーク９１に対応させて設けておく
（図８（ａ）参照）。
【００２８】このようにして、ホトマスク９３の位置合
せをして、露光、現象および保護膜４３の選択エッチン
グにより開口４６を形成する。そして、沈降法でＧｄ2
Ｏ2 Ｓによるシンチレータ４２を埋め込み、不要部分を
除去後に、保護膜４５および反射膜４４を形成する（図
８（ｃ）参照）。このプロセスによれば、シンチレータ
４２と画素３０の位置合せを、アライメントマーク９１
およびアライメントマーク９９によって正確に行なえ
る。
せをして、露光、現象および保護膜４３の選択エッチン
グにより開口４６を形成する。そして、沈降法でＧｄ2
Ｏ2 Ｓによるシンチレータ４２を埋め込み、不要部分を
除去後に、保護膜４５および反射膜４４を形成する（図
８（ｃ）参照）。このプロセスによれば、シンチレータ
４２と画素３０の位置合せを、アライメントマーク９１
およびアライメントマーク９９によって正確に行なえ
る。
【００２９】図９は、図８による放射線検出素子の変形
例を示している。この場合には、シリコン基板４１のエ
ッチングによる開孔４７の形成を、異方性の弱いエッチ
ャントで行なっている。このため、開孔４７はテーパと
なり、ここにシンチレータ４２が埋め込まれている。二
次元光センサ３００の受光面の開口率が小さい場合に
は、放射線検出の有効面積が拡がるので、Ｓ／Ｎ比を向
上できる効果がある。
例を示している。この場合には、シリコン基板４１のエ
ッチングによる開孔４７の形成を、異方性の弱いエッチ
ャントで行なっている。このため、開孔４７はテーパと
なり、ここにシンチレータ４２が埋め込まれている。二
次元光センサ３００の受光面の開口率が小さい場合に
は、放射線検出の有効面積が拡がるので、Ｓ／Ｎ比を向
上できる効果がある。
【００３０】以上に説明した実施例の効果、利点を列挙
すると、次のようになる。まず、特性上の利点として、
シンチレータ４２はシリコン基板４１の開孔４７ごとに
分離しているので、クロストークが少なく、従って高解
像度が実現できる。また、シリコン基板４１の内部がシ
ンチレーション光の反射面として働くので、検出効率が
高くなる。さらに、反射膜４４を設けることで、更に高
効率にできる。さらにまた、シンチレータ部分の窓材が
非常に薄く形成されるので、放射線の透過性に優れてい
る。
すると、次のようになる。まず、特性上の利点として、
シンチレータ４２はシリコン基板４１の開孔４７ごとに
分離しているので、クロストークが少なく、従って高解
像度が実現できる。また、シリコン基板４１の内部がシ
ンチレーション光の反射面として働くので、検出効率が
高くなる。さらに、反射膜４４を設けることで、更に高
効率にできる。さらにまた、シンチレータ部分の窓材が
非常に薄く形成されるので、放射線の透過性に優れてい
る。
【００３１】次に、製造プロセス上の利点としては、半
導体プロセスとして確立されたシリコンウエーハプロセ
スで作製できるので、製造コストが低い。また、シンチ
レータ４２を埋め込む開孔４７のパターン設計、変更が
容易なので、多種多様の二次元光センサ３００にマッチ
ングさせることができる。さらに、二次元光センサ３０
０にダメージを与えることなく、シンチレータの製造プ
ロセスを実行することができる。
導体プロセスとして確立されたシリコンウエーハプロセ
スで作製できるので、製造コストが低い。また、シンチ
レータ４２を埋め込む開孔４７のパターン設計、変更が
容易なので、多種多様の二次元光センサ３００にマッチ
ングさせることができる。さらに、二次元光センサ３０
０にダメージを与えることなく、シンチレータの製造プ
ロセスを実行することができる。
【００３２】更にデバイス上の利点としては、光ファイ
バプレートに比べて安価であり、高開口率にできる。ま
た、大型化も比較的容易である。さらに、二次元光セン
サ３００とシンチレータ埋込パネル４００を密着すれ
ば、ＳｉＯ2 膜や反射膜４４が潮解性のあるシンチレー
タ（例えばＣｓＩ（Ｎａ）など）を保護するため、真空
あるいはＮ2 封入のパッケージに収容する必要がなく、
感度劣化の心配もない。
バプレートに比べて安価であり、高開口率にできる。ま
た、大型化も比較的容易である。さらに、二次元光セン
サ３００とシンチレータ埋込パネル４００を密着すれ
ば、ＳｉＯ2 膜や反射膜４４が潮解性のあるシンチレー
タ（例えばＣｓＩ（Ｎａ）など）を保護するため、真空
あるいはＮ2 封入のパッケージに収容する必要がなく、
感度劣化の心配もない。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の構
成によれば、シンチレータ埋込パネルと光検出パネルを
貼り合わせて一体化したので、シンチレータの密封を容
易になし得る。また、凹部に埋め込むことにしたので、
この凹部の深さに応じてシンチレータを厚くでき、解像
度を低下させることなく検出効率を高め得る。さらに、
防湿保護膜と反射膜を形成することで、耐湿性の更なる
向上と、検出効率の更なる向上を実現できる。
成によれば、シンチレータ埋込パネルと光検出パネルを
貼り合わせて一体化したので、シンチレータの密封を容
易になし得る。また、凹部に埋め込むことにしたので、
この凹部の深さに応じてシンチレータを厚くでき、解像
度を低下させることなく検出効率を高め得る。さらに、
防湿保護膜と反射膜を形成することで、耐湿性の更なる
向上と、検出効率の更なる向上を実現できる。
【図１】実施例に係る放射線検出素子を用いた放射線検
出装置の一部を断面で示した斜視図である。
出装置の一部を断面で示した斜視図である。
【図２】実施例の二次元光センサ３００の一画素３０の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】実施例の要部の断面図である。
【図４】別の実施例の要部の断面図である。
【図５】図３の実施例に対応する製造プロセス図であ
る。
る。
【図６】図３の実施例に対応する製造プロセス図であ
る。
る。
【図７】図４の実施例に対応する製造プロセス図であ
る。
る。
【図８】変形例に係る製造プロセス図である。
【図９】変形例の断面図である。
【図１０】実施例の放射線検出素子が適用される放射線
検出装置の斜視図である。
検出装置の斜視図である。
１００…放射線遮蔽板 ２００…ガラス基板 ３００…二次元光センサ ３０…画素 ３１…ホトダイオード ３２…薄膜トランジスタ ３６…ドレインライン ３７…ゲートライン ４００…シンチレータ埋込パネル ４１…シリコン基板 ４２…シンチレータ ４３…保護膜 ４４…反射膜 ４９…接着剤 ５００…垂直シフトレジスタ ６００…水平シフトレジスタ ７００…アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本目 卓也 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 高林 敏雄 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 所定のピッチで基板に形成された複数の
凹部にシンチレータを埋め込んで構成されたシンチレー
タ埋込パネルと、複数の画素を有する光検出パネルとを
貼り合わせて一体化したことを特徴とする放射線検出素
子。 - 【請求項２】 前記光検出パネルの有する前記複数の画
素は、前記シンチレータ埋込パネルの有する前記複数の
凹部と同一ピッチで形成され、前記複数の画素の各々と
前記複数の凹部の各々が位置的に対応している請求項１
記載の放射線検出素子。 - 【請求項３】 前記シンチレータが埋め込まれた前記複
数の凹部が前記光検出パネルにより密封されている請求
項１記載の放射線検出素子。 - 【請求項４】 前記シンチレータの表面が防湿保護膜に
より被覆されている請求項１記載の放射線検出素子。 - 【請求項５】 前記光検出パネルの反対側の前記シンチ
レータ埋込パネル表面に光反射膜が形成されている請求
項１記載の放射線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3224307A JPH0560871A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 放射線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3224307A JPH0560871A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 放射線検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560871A true JPH0560871A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16811716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3224307A Pending JPH0560871A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 放射線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560871A (ja) |
Cited By (40)
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| WO2014054422A1 (ja) | 2012-10-03 | 2014-04-10 | 東レ株式会社 | シンチレータパネルおよびシンチレータパネルの製造方法 |
| WO2014069284A1 (ja) | 2012-11-01 | 2014-05-08 | 東レ株式会社 | 放射線検出装置およびその製造方法 |
| WO2014077178A1 (ja) | 2012-11-16 | 2014-05-22 | 東レ株式会社 | シンチレータパネル |
| WO2014080816A1 (ja) | 2012-11-26 | 2014-05-30 | 東レ株式会社 | シンチレータパネルおよびシンチレータパネルの製造方法 |
| WO2014080941A1 (ja) | 2012-11-26 | 2014-05-30 | 東レ株式会社 | シンチレータパネルおよびその製造方法 |
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| WO2015076150A1 (ja) | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 東レ株式会社 | シンチレータパネル |
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-
1991
- 1991-09-04 JP JP3224307A patent/JPH0560871A/ja active Pending
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