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Dokumentenidentifikation DE69803438T2 11.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0932053
Titel STRAHLUNGSDETEKTOR UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
Anmelder Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder HOMME, Takuya, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP;
TAKABAYASHI, Toshio, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP;
SATO, Hiroto, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69803438
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.02.1998
EP-Aktenzeichen 989021852
WO-Anmeldetag 12.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/00550
WO-Veröffentlichungsnummer 0009836290
WO-Veröffentlichungsdatum 20.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 28.07.1999
EP date of grant 09.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.07.2002
IPC-Hauptklasse G01T 1/20

Beschreibung[de]
Technisches Feld

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, die einen lichtempfangenden Bereich mit einer großen Fläche, wie sie für medizinische Röntgenuntersuchungen und ähnliches verwendet wird, besitzt.

Stand der Technik

Während konventionell für Röntgenstrahlung empfindliche Filme für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen benutzt werden, setzen sich Systeme, die eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zur Strahlungsabbildung benutzen, aufgrund ihrer Annehmlichkeit und der Speicherfähigkeit ihrer fotografischen Ergebnisse immer mehr durch. Ein derartiges System zur Strahlungsabbildung verwendet einen aus vielen Pixeln bestehenden Bereich, um zweidimensionale Abbildungsdaten von einer Strahlung als ein elektrisches Signal zu erhalten, verarbeitet das erhaltene Signal mit einer Verarbeitungseinheit, um es auf einem Bildschirm darzustellen. Eine typische Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung ist so konfiguriert, dass ein Szintillator auf einer ein- oder zweidimensionalen Anordnung von Fotodetektoren angeordnet ist, um die einfallende Strahlung in Licht umzuwandeln, welches dann nachgewiesen wird.

CsI, ein typisches Szintillatormaterial, ist ein hygroskopisches Material, welches sich durch Absorption von Dampf (Feuchtigkeit) in der Luft auflöst. Im Ergebnis verschlechtern sich die Merkmale des Szintillators, insbesondere die Auflösung, nachteilig.

Bekannt als eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung mit einer Struktur zum Schutz des Szintillators gegen Feuchtigkeit ist die Technik offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 5-196742, entsprechend der EP-A-0528676. Bei dieser Technik wird eine wasserundurchlässige Barriere mit Feuchtigkeitsschutz auf der Oberseite der Szintillatorschicht ausgebildet, die dadurch die Szintillatorschicht gegen Feuchtigkeit schützt.

In der oben angeführten Technik ist es für die Barriere mit Feuchtigkeitsschutz dennoch schwierig, im äußeren Umfangsbereich der Szintillatorschicht in engen Kontakt mit dem Substrat der Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zu kommen. Insbesondere bei Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung mit einer großen Fläche, etwa für Röntgenuntersuchungen des Brustkorbes o. ä., besteht aufgrund des langen äußeren Umfangsbereichs die Gefahr der Ablösung der Barriere mit Feuchtigkeitsschutz. Deshalb kann die hermetische Versiegelung der Szintillatorschicht unvollständig werden, Feuchtigkeit kann in die Szintillatorschicht eindringen und ein Problem verursachen, dass die Merkmale der Szintillatorschicht verschlechtert.

Außerdem offenbart die oben aufgeführte Technik ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht zur Feuchtigkeitsversiegelung für eine Barriere mit Feuchtigkeitsschutz, in der ein Silikonvergußmaterial oder ähnliches im flüssigen Zustand auf die Szintillatdrschicht, oder innerhalb eines auf der lichtempfangenden Oberflächenseite der Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung angeordnetes Fensterbauelement geschichtet wird und dann das Fensterbauelement, bevor die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht getrocknet ist, auf der Szintillatorschicht angeordnet wird und dadurch die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht fixiert. In diesem Verfahren ist es schwierig, auf einer Szintillatorschicht mit unregelmäßiger Oberflächenform die feuchtigkeitsversiegelnde Schicht gleichmäßig auszubilden, wobei möglicherweise die Adhäsion verschlechtert wird. Dieses Phänomen tritt besonders in Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung mit einer großen Fläche leicht auf.

Mit Blick auf die vorhergehenden Probleme ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung mit einem gleichmäßigen Schutzfilm zum Schutz des Szintillators gegen Feuchtigkeit, welche leicht hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, bereitzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

In Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zur Verfügung gestellt, die folgendes umfasst: Eine Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, in der mehrere lichtempfangende Einrichtungen ein- oder zweidimensional auf einem Substrat zur Bildung eines lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind, sowie mehrere mit den lichtempfangenden Einrichtungen elektrisch verbundene Anschlussflächen in entsprechenden Reihen oder Spalten des lichtempfangenden Bereichs außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind, und eine auf den lichtempfangenden Einrichtungen abgeschiedene Szintillatorschicht zur Umwandlung einer Strahlung in sichtbares Licht, einen strahlungsübertragbaren, feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilm, der wenigstens die Szintillatorschicht bedeckt und wenigstens den Bereich der elektrischen Anschlussflächen der Anordnungen lichtempfangender Einrichtungen freilegt und ein Beschichtungsharz, mit dem der Umfangsbereich des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms beschichtet ist, um die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms mit der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen zu verbinden.

Folglich wird die einfallende Strahlung durch die Szintillatorschicht in sichtbares Licht umgewandelt. Da das resultierende Bild des sichtbaren Lichts durch die ein- oder zweidimensional angeordneten lichtempfangenden Einrichtungen nachgewiesen wird, wird ein elektrisches Signal entsprechend dem Bild der einfallenden Strahlung erhalten. Die Szintillatorschicht hat die Eigenschaft der Verschlechterung durch die Absorption von Feuchtigkeit. Da jedoch die Szintillatorschicht mit einem feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilm bedeckt ist, und die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms mit dem Beschichtungsharz beschichtet wird, ist die Szintillatorschicht komplett hermetisch versiegelt, um von der äußeren Umgebung isoliert und damit gegen Dampf in der Luft geschützt zu sein. Weiterhin wird der Bereich der elektrische Anschlussfläche für die Verbindung mit einer externen Schaltung freigelegt.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt der Bildung eines lichtempfangenden Bereichs durch die ein- oder zweidimensionale Anordnung einer Vielzahl lichtempfangender Einrichtungen, auf einem Substrat und der Abscheidung einer Szintillatorschicht zur Umwandlung von Strahlung in sichtbares Licht auf den lichtempfangenden Einrichtungen einer Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, in welcher eine Vielzahl von Anschlussflächen, die mit den lichtempfangenden Einrichtungen in entsprechenden Reihen oder Spalten des lichtempfangenden Bereichs elektrisch verbunden sind außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind, einen Schritt der Ausbildung eines strahlungsübertragbaren, feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms, um die Anordnung lichtempfangender Einrichtungen als ganzes zu umhüllen, einen Schritt des Schneidens und Entfernens wenigstens des Teils des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms außerhalb der Szintillatorschicht, der die Anschlussflächen umhüllt, um wenigstens einen Teil der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen in einer Fläche einschließend der Anschlussflächen freizulegen und einen Schritt der Beschichtung des Umfangsbereichs des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms mit einem Harz, um die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms mit den lichtempfangenden Einrichtungen zu verbinden.

Da der erste organische Film so gebildet ist, dass er die gesamte Anordnung lichtempfangender Einrichtungen umhüllt, wird die Adhäsion zwischen der Szintillationsschicht und dem organischen Film verbessert, wobei ein gleichmäßiger Film gebildet wird. Da der gleichmässige feuchtigkeitsbeständige Schutzfilm nach seiner Ausbildung von dem Bereich der Anschlussflächen entfernt wird, ist der Bereich der Anschlussflächen mit Sicherheit freigelegt. Da ferner der feuchtigkeitsbeständige Schutzfilm mit einem Harz entlang des Kantenbereichs, der als eine Abgrenzung hinsichtlich des freigelegten Bereichs dient, beschichtet wird, kommt die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms in engen Kontakt mit der darunter liegenden Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen, wodurch die Szintillatorschicht unter dem feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilm versiegelt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie A-A ist;

Fig. 3 bis 10 sind Ansichten, die Herstellungsschritte der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 zeigen, und

Fig. 11 ist eine Draufsicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie B-B ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Um die Verständlichkeit der Erläuterungen zu erleichtern, wird, soweit möglich, in allen Zeichnungen das gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet und auf wiederholte Erläuterung verzichtet. Außerdem sind zum leichteren Verständnis die Dimensionen und Formen in jeder Zeichnung nicht immer identisch zu denen in der Praxis, sondern beinhalten übertrieben dargestellte Teile, um das Verständnis zu erleichtern.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des äußeren Umfangsbereichs davon entlang der Linie A-A ist.

Zunächst wird die Konfiguration dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 erläutert. Auf einem isolierenden Substrat 1, welches z. B. aus Glas hergestellt ist, werden lichtempfangende Einrichtungen 2 für lichtelektrische Umwandlung zweidimensional angeordnet, um einen lichtempfangenden Bereich zu bilden. Jede lichtempfangende Einrichtung 2 besteht aus einer Photodiode (PD) aus amorphem Silizium oder einem Dünnschichttransistor (TFT). Die lichtempfangenden Einrichtungen 2 in den entsprechenden Reihen und Spalten sind für die Auslesung von Signalen über Signalleitungen 3 elektrisch leitend miteinander verbunden. Mehrere Anschlussflächen 4 für die Ausgabe von Signalen zu einer externen Schaltung (nicht gezeigt) sind entlang der äußeren Umfangsseiten des Substrats 1, z. B. an zwei nebeneinanderliegenden Seiten, angeordnet und sind elektrisch leitend mit ihren entsprechenden mehreren lichtempfangenden Einrichtungen 2 über Signalleitungen 3 verbunden. Ein isolierender Passivierungsfilm 5 ist über den lichtempfangenden Einrichtungen 2 und den Signalleitungen 3 ausgebildet. Für den Passivierungsfilm 5 wird bevorzugt Siliziumnitrid oder Siliziumoxid verwendet. Anderseits sind die Anschlussflächen 4 für die Verbindung mit der externen Schaltung freigelegt. Im folgenden wird auf dieses Substrat, sowie auf den Schaltungsbereich auf dem Substrat als Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 Bezug genommen.

Auf dem lichtempfangenden Bereich der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 ist zur Umwandlung auftreffender Strahlung in sichtbares Licht ein Szintillator 7 mit Säulenstruktur ausgebildet. Obwohl verschiedene Materialen für den Szintillator 7 verwendet werden können, werden Tl-dotiertes CsI oder gleichartiges, welches eine bevorzugte Emissionseffizienz besitzt, bevorzugt. Auf dem Szintillator 7 sind ein erster organischer Film 8, ein anorganischer Film 9 und ein zweiter organischer Film 10 laminiert, jeder durchlässig für Röntgenstrahlen aber dampfundurchlässig, wodurch ein Schutzfilm 11 gebildet wird.

Als der erste organische Film 8 und der zweite organische Film 10 wird vorzugsweise ein Poly-p- Xylylenharz (hergestellt von Three Bond Co., Ltd.; Markenname: Parylene), wie insbesondere Poly-p- Chloroxylylen (gleiche Herstellerfirma, Markenname: Parylene C), verwendet. Die aus Parylene hergestellte Beschichtung hat hervorragende Eigenschaften für den organischen Film 8 bzw. 10 dahingehend, dass sie z. B. nur sehr geringe Mengen von Dampf oder Gasen durchlässt, eine hohe Wasserabstoßung und chemische Widerstandsfähigkeit hat, auch als dünner Film hervorragende elektrische Isolierungseigenschaften aufweist und transparent gegenüber Strahlung und sichtbarem Licht ist. Die Einzelheiten für die Beschichtung mit Parylene werden in Three Bond Technical News (Ausgabe 23. September 1992) beschrieben und ihre charakteristischen Merkmale werden hier kurz erläutert.

Die Beschichtung mit Parylene kann mittels des chemischen Dampfabscheidungsverfahrens (CVD) geschehen, bei der eine Dampfabscheidung auf einer Unterlage im Vakuum stattfindet, wie bei der Vakuum-Dampfabscheidung von Metallen. Dieses Verfahren beinhaltet einen Schritt der thermischen Spaltung von p-Xylol als ein Ausgangsmaterial und die rasche Abkühlung des resultierenden Produkts in einem organischem Lösungsmittel wie Toluol oder Benzol, um Di-p-Xylylen, welches bekanntermaßen als Dimer vorliegt, zu erhalten; einen Schritt der thermischen Spaltung dieses Dimers, um ein stabiles, radikalisches p-Xylylen-Gas herzustellen;

sowie eine Schritt um durch Absorption und Polymerisation des dadurch entstandenen Gases auf einem Material durch Polymerisation einen Poly-p-Xylylenfilm mit einem Molekulargewicht von etwa 500.000 zu erzeugen.

Der Druck zum Zeitpunkt der Parylene- Dampfabscheidung beträgt 13.3 bis 26.7 Pa (0.1 bis 0.2 Torr), der höher ist als der Druck bei der Dampfabscheidung von Metallen im Vakuum, 0.133 Pa (0.001 Torr). Bei der Dampfabscheidung bedeckt ein monomolekularer Film das gesamte zu beschichtende Material und dann wird Parylene darauf dampfabgeschieden. Folglich kann ein dünner Film mit einer gleichmäßigen Stärke kleiner als 0,2 um, die frei von nadelfeinen Löchern ist, ausgebildet werden. Daher kann auf diese Weise die Beschichtung von spitzwinkeligen Bereichen, Eckbereichen und engen Spalten im Mikrometerbereich, was in Flüssigkeitsform unmöglich war, erfolgen. Außerdem kann die Beschichtung bei einer Temperatur nahe Raumtemperatur erfolgen, also ohne Hitzebehandlung oder ähnliches zum Zeitpunkt der Beschichtung. Folglich können mechanischer Stress oder thermische Verspannung während der Aushärtung nicht auftreten, und die Beschichtung hat außerdem eine hervorragende Stabilität. Darüber hinaus ist eine Beschichtung für nahezu jedes festes Material möglich.

Für den anorganischen Film 9 können verschiedene Materialen, wie etwa die für sichtbares Licht transparenten, undurchlässigen oder reflektierenden verwendet werden, solange sie für Röntgenstrahlen durchlässig sind. Oxidierte Filme von Si, Ti und Cr sowie dünne Metallfilme aus Gold, Silber, Aluminium oder ähnlichem können benutzt werden. Im einzelnen wird ein Film bevorzugt verwandt, der sichtbares Licht reflektiert, da er effizient verhindert, dass im Szintillator 7 entstehende Fluoreszenz entweicht, wodurch die Empfindlichkeit erhöht wird. Hier wird ein Beispiel mit Al erläutert, welches leicht zu formen ist. Obwohl Al wahrscheinlich an der Luft korrodiert, ist der anorganische Film 9, da er zwischen dem ersten organischen Film 8 und dem zweiten organischen Film 10 gehalten wird, vor Korrosion geschützt.

Der Außenumfang des Schutzfilms 11 erstreckt sich zu der Innenseite der Anschlussflächen 4 zwischen dem entsprechenden Außenumfang des lichtempfangenden Bereichs und der Anordnung lichtempfangenden Einrichtungen 6, wobei die Anschlussflächen 4 für die Verbindung mit der externen Schaltung freigelegt werden. Während dieser Schutzfilm 11 durch die vorstehend erwähnte Beschichtung mit Parylene mittels des CVD-Verfahrens gebildet wird, da dieser durch das CVD-Verfahren gebildet wird, wird sie zur Abdeckung der gesamten Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 ausgebildet. Um die Anschlussflächen 4 freizulegen, ist es daher notwendig, dass der durch die Beschichtung mit Parylene gebildete Schutzfilm 11 innerhalb der Anschlussflächen 4 geschnitten und der äußere Teil des Schutzfilms 11 entfernt wird. In diesem Fall würde sich der Schutzfilm wahrscheinlich von dem als schneidenden Bereich dienenden Außenumfangsbereich ablösen. Daher sind der Außenumfangsbereich des Schutzfilms 11 und der Bereich des Passivierungsfilms 5 der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 an dessen Außenumfang beschichtet und mit einem Beschichtungsharz 12 bedeckt.

Für das Beschichtungsharz 12, ein Harz mit bevorzugten Adhäsionseigenschaften an dem Schutzfilm 11 und dem Passivierungsfilm 5, wird z. B. WORLD ROCK Nr. 801-SET2 (Typ 70.000 cP), hergestellt von Kyoritsu Chemical Industries Co., Ltd., wobei es sich um einen Acrylklebstoff handelt, bevorzugt verwendet. Dieser Harzkleber ist nach etwa 20 Sekunden UV-Bestrahlung mit 100 mW/cm² ausgehärtet. Dieser so ausgehärtete Beschichtungsfilm ist weich, hat aber eine ausreichende Festigkeit, ist hervorragend in seiner Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Wasser, Kontaktkorrosion und Migration, haftet bevorzugt an verschiedenen Materialen wie etwa Glas, Kunststoffen u. ä., und hat daher bevorzugte Eigenschaften als das Beschichtungsharz 12.

Das Herstellungsverfahren für diese Ausführungsform wird im folgenden gemäß Fig. 3 bis 10 erläutert. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden auf der lichtempfangenden Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6, gezeigt im Fig. 3, säulenförmige Kristalle von Tldotierten CsI mittels des Dampfabscheidungsverfahrens bis zu einer Stärke von 600 um wachsen gelassen, um eine Schicht des Szintillators 7 zu bilden.

Das die Szintillatorschicht 7 bildende CsI ist hochhygroskopisch; so dass es nach weiterer Aussetzung durch absorbierenden Dampf in der Luft gelöst wird. Zur Verhinderung des Auftretens dieses Phänomens, wird, wie in Fig. 5 gezeigt, das CVD-Verfahren zur Umhüllung des gesamten Substrats mit Parylene in einer Schichtstärke von 10 um verwendet, wobei der erste organische Film 8 gebildet wird. Obgleich zwischen den säulenförmigen Kristallen des CsI Lücken sind, kann Parylene zu einem gewissen Maße in diesen engen Lücken eindringen, wobei der erste organische Film 8 in engen Kontakt zur Szintillatorschicht 7 kommt. Weiterhin ergibt die Parylenebeschichtung eine präzise, dünne Filmbeschichtung mit einer gleichmäßigen Stärke über der unregelmäßigen Szintillatorschicht 7. Da Parylene durch CVD, im Vergleich mit der Metall-Dampfabscheidung, bei einem geringeren Vakuum und bei normaler Temperatur erzeugt werden kann, kann es einfach verarbeitet werden.

Danach wird, wie in Fig. 6 gezeigt, auf der Oberfläche des ersten organischen Films 8 auf der Eintrittsseite mittels des Dampfabscheidungsverfahrens ein Al-Film mit einer Stärke von 0,15 um laminiert, welche so den anorganischen Film 9 bildet. Dann, wieder durch Nutzung des CVD-Verfahrens, wird die Oberfläche des gesamten Substrats mit einer Paryleneschicht mit einer Stärke von 10 um beschichtet, welche den zweiten organischen Film 10 bildet (siehe Fig. 7). Dieser zweite organische Film 10 schützt den anorganischen Film 9 vor einer Verschlechterung infolge von Korrosion.

Der so ausgebildete Schutzfilm 11 wird mit einem Excimer-Laser oder dergleichen entlang des Außenumfangs des lichtempfangenden Bereichs bei dem Teil innerhalb der Anschlussflächen 4 zwischen dem lichtempfangenden Bereich und dem äußeren Umfangsbereich der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6, wie in Fig. 8 gezeigt, geschnitten und dann werden vom so geschnittenen Bereich die unnötigen Bereiche des Schutzfilms 11 auf die Außenseite davon und auf der Rückseite der Eintrittsoberfläche, wie in Fig. 9 gezeigt, entfernt, um die Anschlussflächen 4 für die Verbindung mit der externen Schaltung freizulegen. Da der Passivierungsfilm 5 und die erste organische Schicht 7, die als die unterste Schicht des Schutzfilms 11 aufgebracht ist, nicht gut aneinander haften, wird sich die Schutzschicht 11 leicht ablösen, falls der geschnittene Außenumfangsbereich so belassen wird, wie er ist. Daher, wie in Fig. 10 gezeigt, werden der Außenumfangsbereich des Schutzfilms 11 und der Teil des Passivierungsfilms 5 rundum beschichtet und mit dem Beschichtungsharz 12 bedeckt, der dann durch UV-Bestrahlung gehärtet wird, wobei der Schutzfilm 11 nahe an der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 haftet. Als Folge wird der Szintillator 7 hermetisch eingeschlossen, wodurch Verschlechterung der Auflösung wegen Feuchtigkeitsabsorption verhindert werden kann.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform wird nun mit Bezug zu Fig. 1 und 2 erläutert. Eine durch die Eintrittsoberfläche einfallende Röntgenstrahlung (Strahlung) fällt durch dem Schutzfilm 11, der aus dem ersten organischen Film 8, dem anorganischen Film 9, dem zweiten organischen Film 10 besteht, um den Szintillator 7 zu erreichen. Diese Röntgenstrahlung wird vom Szintillator 7 aufgenommen, der sichtbares Licht im proportionalen Maße zur Dosis der Röntgenstrahlung abstrahlt. Von diesem abgestrahlten, sichtbaren Licht wird der Teil mit direkt entgegengesetzter Richtung zur Einfallsrichtung der Röntgenstrahlung durch den anorganischen Film 9 reflektiert. Folglich wird nahezu das gesamte vom Szintillator 7 generierte, sichtbare Licht auf der lichtempfangenden Einrichtung 2, unterhalb dem Szintillator 7 gelegen, eingestrahlt. Dadurch wird ein effizienter Nachweis erreicht.

Durch lichtelektrische Umwandlung wird in jeder lichtempfangenden Einrichtung 2 ein der Menge des sichtbaren Lichts entsprechendes elektrisches Signal erzeugt und für eine vorbestimmte Zeit gespeichert. Da die Menge des sichtbaren Lichts, das die lichtempfangende Einrichtung 2 erreicht, der Dosis der eingefallenen Röntgenstrahlung entspricht, entspricht das in jeder lichtempfangenden Einrichtung 2 gespeicherte elektrische Signal der Dosis der eingefallenen Röntgenstrahlung, so dass man ein einem Röntgenbild entsprechendes Bildsignal erhält. Die in den lichtempfangenden Einrichtungen 2 gespeicherten Bildsignale werden seriell über die Signalleitungen 3 von den Anschlussflächen 4 ausgelesen, nach außen geleitet, in einer vorbestimmten Verarbeitungsschaltung verarbeitet, wodurch das Röntgenbild dargestellt werden kann.

Obgleich die vorhergehende Erläuterung bezüglich dem Schutzfilm 11 von einem Aufbau, bei dem ein anorganischer Film 9 zwischen einem ersten und zweiten aus Parylene gemachten organischen Film 8 und 10 gehalten wird, ausgeht, können der erste organische Film 8 und der zweite organische Film 10 auch aus voneinander unterschiedlichen Material gemacht werden. Außerdem kann, wenn für den anorganischen Film 9 ein Material mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit verwendet wird, auf den zweiten organischen Film 10 per se verzichtet werden.

Obwohl hier ein Beispiel erläutert wird, in dem das Beschichtungsharz 12 auf dem Passivierungsfilm 5 außerhalb des Teils der mit den lichtempfangenden Einrichtungen 2 ausgebildeten Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 gebildet wird, wird es schwierig sein, die Harzbeschichtung 12 in einem Grenzbereich zwischen den lichtempfangenden Einrichtungen 2 und der Anschlussfläche 4 zu gestalten, wenn diese sehr nahe beieinander liegen. Um mit Sicherheit die Anschlussfläche 4 freizulegen und den Umfang des Schutzfilms 11 sicher mit dem Beschichtungsharz 12 zu beschichten, wird bevorzugt, dass die Position des Beschichtungsharzes 12 in Richtung der lichtempfangenden Einrichtungen 2 verschoben wird. Zu diesem Zweck wird der Szintillator 7 nicht auf der gesamten Oberfläche der lichtempfangenden Einrichtungen 2 gebildet, sondern auf den lichtempfangenden Einrichtungen 2 innerhalb der wirksamen Schirmfläche unter Auslassung der Pixel nahe der Anschlussflächen 4. Dann, nachdem der Schutzfilm 11 über der gesamten ausgebildeten Schicht des Szintillators 7 ausgebildet ist, wird der Schutzfilm 11 mit dem Beschichtungsharz 12 auf den Pixeln der lichtempfangenden Einrichtungen 2, deren obere Vorderseite nicht mit dem Szintillator 7 ausgebildet wird, beschichtet. In diesem Fall, da die Pixel nahe der Anschlussfläche 4 mit dem Beschichtungsharz bedeckt werden oder frei von dem Szintillator 7 auf der Vorderseite sind, verringert sich ihre Empfindlichkeit gegen Strahlung. Folglich sind diese Pixel unbrauchbar und reduzieren dadurch die Anzahl der wirksamen Pixel und den Bereich der wirksamen Schirmfläche der lichtempfangenden Einrichtungen 2. Wenn die lichtempfangenden Einrichtungen 2 eine große Schirmfläche bilden und eine große Anzahl von Pixel insgesamt haben, ist dennoch der Anteil der unbrauchbaren Pixel gering und, abhängig von der Konfiguration der Vorrichtungen, haben sie den Vorteil, dass die Herstellung vereinfacht wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 wird nun eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 11 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, während Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht davon entlang der Linie B-B ist. Da der grundsätzliche Aufbau dieser Ausführungsform der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform entspricht, werden im folgenden nur ihre Unterschiede erläutert.

In der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist der Schutzfilm 11 auf der gesamten Oberfläche der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 auf der lichtempfangenden Oberflächenseite sowie der Rückseite ausgebildet, wobei nur die Anordnung der Anschlussflächen 4 freigelegt werden. Das Beschichtungsharz 12 ist entlang der Begrenzungen (Kanten) des Schutzfilms 11 beschichtet, um den Bereich der freigelegten Anschlussflächen 4 zu umhüllen. Da der Bereich der Anschlussflächen 4 mit Sicherheit freigelegt ist, und der Schutzfilm 11 mit Hilfe des Beschichtungsharzes 12 sicher an der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen 6 haftet, ist die Szintillatorschicht 7 hermetisch versiegelt, womit eine durch Feuchtigkeitsaufnahme verursachte Verschlechterung in dieser Ausführungsform vermieden wird.

Diese Ausführungsform ist effektiv, da sie die Länge des als Grenzbereiches dienenden Kantenbereichs verkürzt, der eine Ablösung des Schutzfilms verursachen kann, insbesondere im Fall von Abbildungssystemen vom CCD- oder MOS-Typ mit kleinen Anschlussflächen 4.

Ferner, obwohl sich die vorhergehende Erläuterung auf Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung des sogenannten Oberflächeneintrittstyps beziehen, bei denen die Strahlung von der Szintillatorseite auf die lichtempfangenden Bereiche trifft, kann die vorliegende Erfindung auch so ausgeführt werden kann, dass sie als Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung des sogenannten Rückseiteneintrittstyps verwendet werden kann. Derartige Vorrichtungen des Rückseiteneintrittstyps zum Nachweis von Strahlung können als Vorrichtung zum Nachweis von hochenergetischer Strahlung verwendet werden.

Wie bereits erläutert, wird für den Schutz eines hochhygroskopischen Szintillators ein aus Parylene oder ähnlichem bestehender Schutzfilm auf den Szintillator gebildet und Kanten des Schutzfilms werden an die Anordnung lichtempfangender Einrichtungen mit einer Harzbeschichtung aus Acryl oder dergleichen gebunden, wodurch die Szintillatorschicht hermetisch versiegelt wird.

Insbesondere, da die Ablösung des Schutzfilms von den Kanten verhindert wird, wird die Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert.

In dem Herstellungsverfahren wird der Schutzfilm ausgebildet und dann werden unnötige Teile davon entfernt, wodurch der Schutzfilm in einem einheitlichen Zustand leichter ausgebildet wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Schutzfilm nur auf notwendigen Teilen unter sicherem Freilegen der Anschlussflächen ausgebildet wird. Da außerdem der Schutzfilm in die Lücken zwischen den abgeschiedenen säulenförmigen Kristallen in der Szintillatorschicht dringt, wird die Haftung zwischen dem Schutzfilm und der Szitillatorschicht erhöht.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist anwendbar auf einen großen Bereich von Systemen zum Strahlennachweis, die insbesondere für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen verwendet werden. Sie kann insbesondere anstelle der immer noch häufig verwendeten Röntgenfilme für die Röntgenuntersuchung am Brustkorb o. ä. benutzt werden.

Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne den in den Ansprüchen festgelegten Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, die folgendes umfasst:

eine Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6), in der mehrere lichtempfangende Einrichtungen (2) ein oder zweidimensional auf einem Substrat (1) zur Bildung eines lichtempfangenden Bereich angeordnet sind, und mehrere mit den lichtempfangenden Einrichtungen (2) elektrisch verbundene Anschlussflächen (4) in entsprechenden Reihen oder Spalten des lichtempfangenden Bereichs außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind,

eine auf den lichtempfangenden Einrichtungen (2) abgeschiedene Szintillatorschicht (7) zur Umwandlung einer Strahlung in sichtbares Licht,

ein strahlungsdurchlässiger, feuchtigkeitsbeständiger Schutzfilm (11), der wenigstens die Szintillatorschicht (7) bedeckt und wenigstens den Bereich der Anschlussflächen der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) offen lässt, und

ein Beschichtungsharz (12), mit dem der Umfangsbereich des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) beschichtet ist, um die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) mit der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) zu verbinden.

2. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 1, wobei die Anschlussflächen (4) an einem äußeren Umfangsbereich des Substrats (1) angeordnet sind, der feuchtigkeitsbeständige Schutzfilm (11) derart ausgebildet ist, dass er sich auf eine Fläche zwischen einen äußeren Umfang des lichtempfangenden Bereichs und eines äußeren Umfangs der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) erstreckt, und ein äußerer Umfangsbereich des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) mit dem Beschichtungsharz (12) beschichtet ist.

3. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Ansprüchen 1 oder 2, wobei der feuchtigkeitsbeständige Schutzfilm (11) aus einem aus mindestens zwei Schichten hergestellten mehrlagigen Film, einschließlich einem darauf laminierten organischen Film (8, 10), aufgebaut ist.

4. Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 3, wobei der mehrlagige Film (11) wenigstens eine anorganische Schicht (9) einschließt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, das umfasst:

einen Schritt der Bildung eines lichtempfangenden Bereichs durch die ein- oder zweidimensionale Anordnung mehrerer lichtempfangender Einrichtungen (2) auf einem Substrat (l)und die Abscheidung einer Szintillatorschicht (7) zur Umwandlung von Strahlung in sichtbares Licht auf den lichtempfangenden Einrichtungen (2) einer Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6), in der mehrere Anschlussflächen (4), die mit den lichtempfangenden Einrichtungen (2) in entsprechenden Reihen oder Spalten des lichtempfangenden Bereichs elektrisch verbunden sind, außerhalb des lichtempfangenden Bereichs angeordnet sind,

einen Schritt der Ausbildung eines strahlungsdurchlässigen, feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) zur Umhüllung der gesamten Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6),

einen Schritt des Schneidens und Entfernens von wenigstens einen Teil des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) außerhalb der die Anschlussflächen (4)bedeckenden Szintillatorschicht (7), um wenigstens den Teil der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) in einer die Anschlussflächen (4) einschließenden Fläche offen zu legen, und

einen Schritt der Beschichtung des Umfangsbereichs des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) mit einem Harz (12), um die Kante des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) mit der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) zu verbinden.

6. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Schneidens und Entfernens das Schneiden des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) entlang einem äußeren Umfang der Szintillatorschicht (7) bei einer Position zwischen dem äußeren Umfang der Szintillatorschicht (7) und dem Bereich der Anschlussflächen und Entfernen des Teils des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11), der außerhalb der so geschnittenen Oberfläche und auf der Seite entgegengesetzt zu einer Eingangsoberfläche ausgebildet ist, um die Anschlussflächen (4) freizulegen, beinhaltet und wobei der Schritt der Beschichtung das Beschichten des so geschnittenen äußeren Umfangsbereich des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) mit einem Harz (12) beinhaltet, um den äußeren Umfangsbereich des feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) in engen Kontakt mit der Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6) zu bringen.

7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Ansprüchen 5 oder 6, wobei der Schritt der Ausbildung eines feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilms (11) folgendes umfasst:

einen Unterschritt der Ausbildung eines strahlungsdurchlässigen, ersten organischen Films (8), zur Umhüllung der gesamten Anordnung lichtempfangender Einrichtungen (6), und

einen Unterschritt der Beschichtung mindestens einer Filmschicht (9, 10) auf den ersten organischen Film (8), um einen strahlungsdurchlässigen,

feuchtigkeitsbeständigen Schutzfilm (11), bestehend aus einem mehrlagigen Film, hergestellt aus mindestens zwei Schichten zu bilden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 7, wobei der mehrlagige Film (11) einen anorganischen Film (9) einschließt.







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