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Dokumentenidentifikation DE69817035T2 09.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001134596
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 Strehl, Schübel-Hopf & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69817035
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.02.1998
EP-Aktenzeichen 011140209
EP-Offenlegungsdatum 19.09.2001
EP date of grant 06.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2004
IPC-Hauptklasse G01T 1/20

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsdetektionsvorrichtung und insbesondere, aber nicht ausschließlich eine Strahlungsdetektionsvorrichtung mit einem Lichtaufnahmeabschnitt mit großer Fläche, die für medizinische Röntgenuntersuchungen und dergleichen verwendet wird.

Herkömmlich wurden bisher röntgenempfindliche Filme für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen verwendet, Abbildungssysteme mit einer Strahlendetektorvorrichtung verbreiten sich jedoch wegen ihrer Zweckmäßigkeit und der Speicherbarkeit der aufgenommenen Ergebnisse immer mehr. Solche Abbildungssysteme für Strahlen machen von einer Strahlendetektorvorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln Gebrauch, um durch die Strahlung erzeugte zweidimensionale Abbildungsdaten als elektrisches Signal aufnehmen zu können, wobei das so erhaltene Signal mit einer Verarbeitungseinheit zur Darstellung auf einem Monitor verarbeitet wird. Eine typische Strahlungsdetektorvorrichtung ist so aufgebaut, daß ein Szintillator an ein- oder zweidimensional angeordneten Photodetektoren angebracht ist, um die einfallende Strahlung in Licht umzuwandeln, das dann erfaßt wird.

CsI, ein typisches Szintillatormaterial, ist hygroskopisch und löst sich durch die Aufnahme von Wasserdampf (Feuchtigkeit) an Luft auf. Als Folge verschlechtern sich die Eigenschaften des Szintillators, insbesondere die Auflösung, immer mehr.

Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-196742 ist eine Strahlungsdetektorvorrichtung mit einem Aufbau bekannt, der den Szintillator gegen Feuchtigkeit schützen soll. Bei diesem Aufbau wird eine wasserundurchlässige und feuchtigkeitsdichte Barriere auf der Oberseite der Szintillatorschicht ausgebildet, wodurch der Szintillator gegen Feuchtigkeit geschützt ist.

Bei diesem Aufbau ist es jedoch schwierig, die feuchtigkeitsdichte Barriere am äußeren Umfangsabschnitt der Szintillatorschicht mit dem Substrat der Strahlungsdetektorvorrichtung in engen Kontakt zu bringen. Insbesondere bei einer Strahlungsdetektorvorrichtung mit einer großen Fläche, wie sie für Röntgenuntersuchungen der Brust und dergleichen verwendet wird, besteht wegen der Länge des äußeren Umfangsabschnitts die Gefahr des Ablösens der feuchtigkeitsdichten Barriere. Die hermetische Abdichtung der Szintillatorschicht kann daher schadhaft werden. Beim Eindringen von Feuchtigkeit in die Szintillatorschicht ergibt sich das Problem der Verschlechterung der Eigenschaften der Szintillatorschicht.

Die obige Druckschrift beschreibt auch ein Verfahren zum Herstellen einer feuchtigkeitsdichten Schicht für die feuchtigkeitsfeste Barriere, bei dem ein Silikon-Vergußmaterial oder dergleichen im flüssigen Zustand auf die Szintillatorschicht aufgebracht oder in ein Fensterelement eingebracht wird, das an der lichtaufnehmenden Seite der Strahlungsdetektorvorrichtung angeordnet wird und dann auf die Szintillatorschicht aufgebracht wird, bevor die feuchtigkeitsdichte Schicht trocknet, wodurch die feuchtigkeitsdichte Schicht befestigt wird. Dabei ist es jedoch schwierig, die feuchtigkeitsdichte Schicht gleichmäßig auf der Szintillatorschicht aufzubringen, da diese eine unregelmäßige Oberflächenform hat, wodurch die Adhäsion schlecht ist. Dieses Problem tritt besonders bei Strahlungsdetektorvorrichtungen mit großer Fläche auf.

Die EP-Al-0528676 beschreibt eine Strahlungsabbildungsvorrichtung mit einem Szintillator, der auf ein Photodetektorarray aufgepaßt ist, wobei eine Feuchtigkeitsbarriere über mindestens dem Abschnitt des Szintillators angeordnet ist, der der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist.

Angesichts dieser Probleme ist es wünschenswert, eine Strahlungsdetektorvorrichtung mit einer gleichmäßigen Schutzschicht zu schaffen, die leicht herzustellen ist und die den Szintillator gegen Feuchtigkeit schützt. Auch soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung geschaffen werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Strahlungsdetektorvorrichtung geschaffen, wie sie im Patentanspruch 1 beschrieben ist.

Die Vorrichtung kann umfassen: (1) Ein Lichtaufnahmeeinrichtungsarray, in dem eine Anzahl von Lichtaufnahmeeinrichtungen ein- oder zweidimensional auf einem Substrat angeordnet ist, um einen Lichtaufnahmeabschnitt zu bilden, wobei eine Anzahl von Anschlußflächen, die elektrisch mit den Lichtaufnahmeeinrichtungen in den Zeilen und Spalten des Lichtaufnahmeabschnitts verbunden sind, außerhalb des Lichtaufnahmeabschnitts angeordnet ist; (2) eine Szintillatorschicht, die auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen angeordnet ist, um Strahlung in sichtbares Licht umzuwandeln; (3) eine strahlungsdurchlässige, feuchtigkeitsfeste Schutzschicht, die wenigstens die Szintillatorschicht abdeckt und die wenigstens den Anschlußflächenabschnitt des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays frei läßt; und (4) eine Kunstharzbeschichtung, die am Umfangsabschnitt der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht aufgebracht ist, um den Rand der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht mit dem Lichtaufnahmeeinrichtungsarray zu verbinden.

Die Szintillatorschicht wandelt einfallende Strahlung in sichtbares Licht um. Wenn dieses sichtbare Licht von den ein- oder zweidimensional angeordneten Lichtaufnahmeeinrichtungen erfaßt wird, wird ein elektrisches Signal erhalten, das dem Bild der einfallenden Strahlung entspricht. Die Szintillatorschicht hat die Eigenschaft, durch die Aufnahme von Feuchtigkeit schlechter zu werden. Da die Szintillatorschicht jedoch durch die feuchtigkeitsfeste Schutzschicht abgedeckt ist und der Rand der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht mit der Kunstharzbeschichtung beschichtet ist, ist die Szintillatorschicht vollständig hermetisch abgedichtet und von der äußeren Atmosphäre isoliert und damit gegen die Feuchtigkeit in der Luft geschützt. Der Anschlußflächenabschnitt für die Verbindung mit einer externen Schaltung bleibt dabei frei.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Strahlungsdetektorvorrichtung wie in Patentanspruch 3 beschrieben geschaffen.

Das Verfahren kann umfassen: (1) Den Schritt des Ausbildens eines Lichtaufnahmeabschnitts durch ein- oder zweidimensionales Anordnen einer Anzahl von Lichtaufnahmeeinrichtungen auf einem Substrat und Abscheiden einer Szintillatorschicht zum Umwandeln einer Strahlung in sichtbares Licht auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen eines Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays, wobei eine Anzahl von Anschlußflächen, die elektrisch mit den Lichtaufnahmeeinrichtungen in den Zeilen und Spalten des Lichtaufnahmeabschnitts verbunden sind, außerhalb des Lichtaufnahmeabschnitts angeordnet ist; (2) den Schritt des Ausbildens einer strahlungsdurchlässigen, feuchtigkeitsfesten Schutzschicht derart, daß das Lichtaufnahmeeinrichtungsarray als Ganzes eingeschlossen ist; (3) den Schritt des Abschneidens und Entfernens wenigstens des Teils der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht, der außerhalb der Szintillatorschicht liegt und der die Anschlußflächen bedeckt, um wenigstens den Teil des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays im Bereich mit den Anschlußflächen freizulegen; und (4) den Schritt des Beschichtens des Umfangsabschnitts der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht mit einem Kunstharz, um den Rand der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht mit der Lichtaufnahmeeinrichtung zu verbinden.

Da die strahlungsdurchlässige, feuchtigkeitsfeste organische Schutzschicht derart ausgebildet ist, daß sie das Lichtaufnahmeeinrichtungsarray als Ganzes umgibt, ist die Adhäsion zwischen der Szintillatorschicht und der organischen Schicht verbessert, so daß eine gleichmäßige Schicht entsteht. Da die gleichmäßige feuchtigkeitsfeste Schutzschicht vom Anschlußflächenabschnitt entfernt wird, nachdem sie dort ausgebildet wurde, wird der Anschlußflächenabschnitt sicher freigelegt. Da außerdem die feuchtigkeitsfeste Schutzschicht längs des Randabschnitts, der hinsichtlich des freiliegenden Abschnitts als Grenze wirkt, mit einem Kunstharz beschichtet wird, kommt der Rand der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht mit der Oberfläche des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays darunter in engen Kontakt, wodurch die Szintillatorschicht unter der feuchtigkeitsfesten Schutzschicht eingeschlossen ist.

1 ist eine Aufsicht auf eine Strahlungsdetektorvorrichtung, während 2 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A ist;

3 bis 10 sind Darstellungen der Herstellungsschritte für die Strahlungsdetektorvorrichtung der 1 und 2; und

11 ist eine Aufsicht auf eine andere Ausgestaltung einer Strahlungsdetektorvorrichtung, während die 12 eine vergrößerte Schnittansicht davon längs der Linie B-B ist.

Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Um das Verständnis der Erläuterung zu erleichtern, bezeichnen in allen Zeichnungen soweit möglich die gleichen Bezugszeichen dieselben Teile, und wiederholte Erläuterungen werden vermieden. Auch sind die Abmessungen und Formen in den einzelnen Zeichnungen nicht immer identisch mit denen bei der Ausführung, sondern zeigen Teile übertrieben deutlich, um das Verständnis zu erleichtern.

Die 1 ist eine Aufsicht auf eine Strahlungsdetektorvorrichtung und die 2 eine vergrößerte Schnittansicht des äußeren Umfangsabschnitts davon längs der Linie A-A.

Zuerst wird der Aufbau anhand der 1 und 2 erläutert. Auf einem isolierenden Substrat 1 etwa aus Glas zum Beispiel sind zweidimensional Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 zum Ausführen einer photoelektrischen Umwandlung angeordnet und bilden einen Lichtaufnahmeabschnitt. Jede Lichtaufnahmeeinrichtung 2 wird von einer Photodiode (PD) aus amorphen Silizium oder einem Dünnfilmtransistor (TFT) gebildet. Die Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 sind in den einzelnen Reihen und Spalten miteinander über Signalleitungen 3 zum Auslesen der Signale elektrisch verbunden. Eine Anzahl von Anschlußflächen 4 zum Herausführen der Signale zu einer externen Schaltung (nicht gezeigt) ist längs äußeren umlaufenden Seiten, d. h. zwei benachbarten Seiten, des Substrats 1 angeordnet und elektrisch mit der entsprechenden Anzahl von Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 über die Signalleitungen 3 verbunden. Auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 und den Signalleitungen 3 ist eine isolierende Passivierungsschicht 5 ausgebildet. Vorzugsweise wird für die Passivierungsschicht 5 Siliziumnitrid oder Siliziumoxid verwendet. Die Anschlußflächen 4 liegen dagegen frei, um die Verbindung mit der externen Schaltung herstellen zu können. Im folgenden werden das Substrat und der Schaltungsabschnitt auf dem Substrat als Lichtaufnahmeeinrichtungsarray 6 bezeichnet.

Auf dem Lichtaufnahmeabschnitt des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 ist ein Szintillator 7 mit einem säulenförmigen Aufbau zum Umwandeln einer einfallenden Strahlung in sichtbares Licht angeordnet. Für den Szintillator 7 können zwar verschiedene Materialien verwendet werden, vorzugsweise wird jedoch wegen des günstigen EmissionswirkungsgradesT1-dotiertes CsI oder dergleichen verwendet. Auf den Szintillator 7 auflaminiert ist eine erste organische Schicht 8, eine anorganische Schicht 9 und eine zweite organische Schicht 10, wobei diese Schichten jeweils für Röntgenstrahlen durchlässig sind, aber Wasserdampf nicht durchlassen und damit eine Schutzschicht 11 bilden.

Für die erste organische Schicht 8 und die zweite organische Schicht 10 wird vorzugsweise ein Poly-Para-Xylylenharz (hergestellt von der Three Bond Co., Ltd., Handelsnahme: Parylene), insbesondere etwa Poly-Para-Chloroxylylen (hergestellt von der gleichen Firme; Handelsname: Parylene C) verwendet. Eine Beschichtung aus Parylene ergibt ausgezeichnete Eigenschaften für die organischen Schichten 8, 10, zum Beispiel eine sehr geringe Durchlässigkeit für Wasserdampf und Gase, hohe wasserabstoßende Eigenschaften und eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit, ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften auch als dünne Schicht, und sie ist transparent für Strahlung und sichtbares Licht. Die Einzelheiten für eine Beschichtung mit Parylene sind in den Three Bond Technical News (ausgegeben am 23. September 1992) beschrieben, und ihre Eigenschaften werden hier angegeben.

Parylene kann durch chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD) aufgebracht werden, wobei es im Vakuum aus der Gasphase auf einem Träger abgeschieden wird wie bei der Vakuum-Gasphasenabscheidung von Metallen. Dieses Verfahren umfaßt den Schritt des thermischen Zersetzens von p-Xylol als Ausgangsmaterial und schnelles Abkühlen des sich ergebenden Produkts in einem organischen Lösungsmittel wie Toluol oder Benzol, um Di-Para-Xylylen zu erhalten, das als Dimer bekannt ist; den Schritt des thermischen Zersetzend dieses Dimers, um ein stabiles Para-Xylylengasradikal zu erzeugen; und den Schritt des Absorbierens und Polymerisierens des so erzeugten Gases auf einem Material zur Ausbildung einer Poly-Para-Xylylenschicht mit einem Molekulargewicht von etwa 500.000 durch Polymerisation.

Der Druck zum Zeitpunkt der Parylen-Gasphasenabscheidung beträgt 13,3 bis 26,7 Pa (0,1 bis 0,2 Torr), was höher ist als der Druck bei der Metall-Gasphasenabscheidung, 0,133 Pa (0,001 Torr). Bei der Gasphasenabscheidung bedeckt eine monomolekulare Schicht das ganze zu beschichtende Material, woraufhin dann weiter Parylen durch die Gasphasenabscheidung aufgebracht wird. Folglich kann eine dünne Schicht mit einer Dicke von nur 0,2 &mgr;m gleichmäßig und ohne kleine Löcher in der Schicht aufgebracht werden. Daher läßt sich auch eine Beschichtung an spitzwinkligen Abschnitten, Kantenabschnitten und in engen Spalten in der Größenordnung von Mikrometern erreichen, was mit flüssigen Materialien unmöglich ist. Auch kann die Beschichtung bei einer Temperatur aufgebracht werden, die in der Nähe der Raumtemperatur liegt, ohne daß eine Wärmebehandlung oder dergleichen bei der Beschichtung erforderlich ist. Folglich treten kaum mechanische Spannungen oder thermische Verzerrungen beim Aushärten auf, und die Beschichtung weist auch eine ausgezeichnete Stabilität auf. Die Beschichtung kann auch auf fast jedem festen Material aufgebracht werden.

Für die anorganische Schicht 9 können verschiedene Materialien wie solche verwendet werden, die transparent, undurchlässig oder reflektierend für sichtbares Licht sind, solange sie für Röntgenstrahlen durchlässig sind. Es können oxidierte Schichten aus Si, Ti, und Cr und dünne Metallschichten aus Gold, Silber, Aluminium und dergleichen verwendet werden. Insbesondere wird vorzugsweise eine Schicht verwendet, die sichtbares Licht reflektiert, da sie verhindert, daß das im Szintillator 7 erzeugte Fluoreszenzlicht nach außen dringt, wodurch die Empfindlichkeit gesteigert wird. Es wird ein Beispiel unter Verwendung von Al beschrieben, das sich leicht aufbringen läßt. Al neigt zwar an Luft zur Korrosion, die anorganische Schicht 9 ist jedoch gegen Korrosion geschützt, da sie zwischen der ersten organischen Schicht 8 und der zweiten organischen Schicht 10 liegt.

Der äußere Umfang der Schutzschicht 11 erstreckt sich bis zur Innerseite der Anschlußflächen 4 zwischen dem äußeren Umfang des Lichtaufnahmeabschritts und dem Lichtaufnahmeeinrichtungsarray 6, wodurch die Anschlußflächen 4 für die Verbindung mit der externen Schaltung frei bleiben. Die Schutzschicht 11 wird durch die oben genannte Parylene-Beschichtung im CVD-Verfahren aufgebracht, weshalb sie die ganze Oberfläche des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 bedeckt. Um die Anschlußflächen 4 freizulegen, ist es daher erforderlich, daß die durch die Parylene-Beschichtung ausgebildete Schutzschicht 11 innerhalb der Anschlußflächen 4 abgeschnitten und der äußere Teil der Schutzschicht 11 entfernt wird. Dabei neigt die Schutzschicht 11 jedoch dazu, sich am äußeren Umfangsabschnitt, in dem sie abgeschnitten wird, abzulösen. Der äußere Umfangsabschnitt der Schutzschicht 11 und der Abschnitt der Passivierungsschicht 5 des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 am äußeren Umfang werden daher abgedeckt und mit einem Beschichtungsharz 12 beschichtet.

Für das Beschichtungsharz 12 wird vorzugsweise ein Harz verwendet, das an der Schutzschicht 11 und an der Passivierungsschicht 5 gut haftet, wie zum Beispiel WORLD ROCK No. 801-SET2 (Typ 70.000 cP), hergestellt von der Kyoritsu Chemical Industries Co., Ltd., das ein Acrylkleber ist. Dieser Harzkleber härtet bei einer UV-Bestrahlung mit 100 mW/cm2 in etwa 20 Sekunden aus. Die ausgehärtete Schicht ist weich, weist jedoch eine ausreichende Festigkeit auf, seine Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Wasser, galvanische Korrosion und Migration ist ausgezeichnet, es haftet gut an verschiedenen Materialien wie insbesondere Glas, Kunststoff und dergleichen und besitzt daher günstige Eigenschaften für das Beschichtungsharz 12.

Anhand der 3 bis 10 wird nun der Herstellungsprozeß erläutert. Wie in der 4 gezeigt, werden durch ein Gasphasenabscheidungsverfahren säulenförmige Kristalle aus T1-dotierten CsI in einer Dicke von 600 &mgr;m auf die Lichtaufnahmeoberfläche des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 der 3 aufgebracht und so die Szintillatorschicht 7 ausgebildet.

CsI, das die Szintillatorschicht 7 bildet, ist stark hygroskopisch, so daß es sich, wenn es nicht abgedeckt wird, durch die Aufnahme von Wasserdampf aus der Luft auflöst. Um dies zu verhindern, wird, wie in der 5 gezeigt, mit einem CVD-Verfahren die ganze Oberfläche des Substrats mit Parylene in einer Dicke von 10 &mgr;m abgedeckt und so die erste organische Schicht 8 ausgebildet. Zwischen den säulenförmigen Kristallen aus CsI bestehen zwar Lücken, Parylen dringt jedoch in diese engen Spalten ein, so daß die erste organische Schicht 8 mit der Szintillatorschicht 7 in engen Kontakt kommt. Die Parylene-Beschichtung ergibt außerdem eine präzise dünne Schicht mit einer gleichförmigen Dicke auf der Szintillatorschicht 7, die Unregelmäßigkeiten aufweist. Da Parylene mittels CVD wie oben erwähnt bei einem geringeren Vakuum wie bei der Metall-Gasphasenabscheidung und bei normaler Temperatur ausgebildet werden kann, läßt sich der Prozeß leicht ausführen.

Dann wird, wie in der 6 gezeigt, eine Al-Schicht mit einer Dicke von 0,15 &mgr;m auf der Eingangsseite durch ein Gasphasenabscheidungsverfahren auf die Oberfläche der ersten organischen Schicht 8 auflaminiert und so die anorganische Schicht 9 ausgebildet. Dann wird wieder mittels CVD die ganze Oberfläche des Substrats mit Parylene in einer Dicke von 10 &mgr;m bedeckt, wie es in der 7 gezeigt ist, wodurch die zweite organische Schicht 10 ausgebildet wird. Diese zweite organische Schicht 10 verhindert, daß die anorganische Schicht 9 korrodiert und sich dadurch verschlechtert.

Die so ausgebildete Schutzschicht 11 wird mit einem Excimerlaser oder dergleichen längs des äußeren Umfangs des Lichtaufnahmeabschnitts an dem Teil innerhalb der Anschlußflächen 4 zwischen dem Lichtaufnahmeabschnitt und dem äußeren Umfangsabschnitt des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 wie in der 8 gezeigt geschnitten, woraufhin von diesem Schnitt aus die unnötigen Teile der Schutzschicht 11 an der Außenseite und der Rückseite der Eingangsseite wie in der 9 gezeigt entfernt werden, um die Anschlußflächen 4 für die Verbindung mit der externen Schaltung freizulegen. Da die Passivierungsschicht 5 und die erste organische Schicht 7, die die unterste Schicht der Schutzschicht 11 bildet, nicht gut aneinander haften, neigt die Schutzschicht 11 zum Ablösen, wenn der geschnittene äußere Umfangsabschnitt so belassen wird wie er ist. Wie in der 10 gezeigt, werden daher der äußere Umfangsabschnitt der Schutzschicht 11 und der Teil der Passivierungsschicht 5 darum herum beschichtet und mit dem Beschichtungsharz 12 abgedeckt, das dann durch UV-Bestrahlung ausgehärtet wird, wodurch die Schutzschicht 11 eng an dem Lichtaufnahmeeinrichtungsarray 6 anliegt. Folglich ist der Szintillator 7 hermetisch abgedichtet, so daß sich die Auflösung nicht aufgrund einer Feuchtigkeitsaufnahme verschlechtern kann.

Anhand der 1 und 2 wird nun die Arbeitsweise der Strahlungsdetektorvorrichtung erläutert. Ein an der Eingangsseite einfallender Röntgenstrahl (einfallende Strahlung) wird durch die Schutzschicht 11 aus der ersten organischen Schicht 8, der anorganischen Schicht 9 und der zweiten organischen Schicht 10 durchgelassen und erreicht den Szintillator 7. Der Röntgenstrahl wird vom Szintillator 7 absorbiert, der daraufhin proportional zur Dosis des Röntgenstrahls sichtbares Licht emittiert. Von diesem emittierten sichtbaren Licht wird der Teil, der gegen die Einfallsrichtung des Röntgenstrahls gerichtet ist, durch die anorganische Schicht 9 reflektiert. Folglich fällt im wesentlichen alles von dem sichtbaren Licht, das durch den Szintillator 7 erzeugt wird, auf die Lichtaufnahmeeinrichtung 2 unterhalb des Szintillators 7. Der Erfassungswirkungsgrad ist daher sehr hoch.

In den einzelnen Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 wird entsprechend der Lichtmenge des sichtbaren Lichts durch die photoelektrische Umwandlung ein elektrisches Signal erzeugt und eine vorgegebene Zeitspanne gespeichert. Da die Lichtmenge des sichtbaren Lichts, das die Lichtaufnahmeeinrichtung 2 erreicht, der Dosis des einfallenden Röntgenstrahls entspricht, entspricht auch das in jeder Lichtaufnahmeeinrichtung 2 gespeicherte elektrische Signal der Dosis des einfallenden Röntgenstrahls, so daß ein Bildsignal erhalten wird, das dem Röntgenbild entspricht. Die in den Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 gespeicherten Bildsignale werden sequentiell über die Signalleitungen 3 an den Anschlußflächen 4 ausgelesen, nach außen übertragen und in einer vorgegebenen Verarbeitungsschaltung verarbeitet, so daß das Röntgenbild angezeigt werden kann.

Die vorstehende Erläuterung bezieht sich auf eine Schutzschicht 11 mit einem Aufbau, in dem sich die anorganische Schicht 9 zwischen der ersten und der zweiten organischen Schicht 8, 10 aus Parylene befindet, die erste organische Schicht 8 und die zweite organische Schicht 10 können jedoch auch aus verschiedenen Materialien sein. Wenn für die anorganische Schicht 9 ein Material verwendet wird, das nicht korrodiert, kann die zweite organische Schicht 10 auch weggelassen werden.

Es wurde zwar ein Beispiel beschrieben, bei dem das Beschichtungsharz 12 außerhalb des Teils des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 mit den Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 auf der Passivierungsschicht 5 ausgebildet wird, es ist jedoch schwierig, die Harzbeschichtung 12 am Übergang zwischen der Lichtaufnahmeeinrichtung 2 und der Anschlußfläche 4 auszubilden, wenn diese nahe beieinander liegen. Zum sicheren Freilegen der Anschlußfläche 4 und zum sicheren Beschichten des Umfangs der Schutzschicht 11 mit dem Beschichtungsharz 12 wird vorzugsweise die Position des Beschichtungsharzes 12 zur Lichtaufnahmeeinrichtung 2 hin verschoben. Dazu wird der Szintillator 7 nicht auf der ganzen Oberfläche der Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 ausgebildet, sondern nur auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 im wirkungsvollen Abtastbereich ohne die Pixel in der Nähe der Anschlußflächen 4. Nach dem Ausbilden der Schutzschicht 11 auf der ganzen Schicht des Szintillators 7 wird die Schutzschicht 11 auf den Pixeln der Lichtaufnahmeeinrichtungen 2, deren Oberseite nicht mit dem Szintillator 7 bedeckt sind, mit dem Beschichtungsharz 12 bedeckt. Da dabei die Pixel in der Nähe der Anschlußflächen 4 mit dem Beschichtungsharz 12 bedeckt sind oder an der Vorderseite nicht mit den Szintillator 7 bedeckt sind, ist die Empfindlichkeit gegenüber der Strahlung hier geringer. Im Ergebnis können diese Pixel nicht verwendet werden, wodurch sich die Anzahl der effektiven Pixel und die effektive Abtastfläche der Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 verringert. Wenn die Lichtaufnahmeeinrichtungen 2 einen großen Schirm bilden und insgesamt eine große Anzahl von Pixeln enthalten, ist jedoch der Anteil der ineffektiven Pixel klein und, abhängig von der Ausgestaltung der Einrichtungen, kann sich der Vorteil ergeben, daß die Herstellung einfacher wird.

Anhand der 11 und 12 wird nun eine andere Ausgestaltung der Strahlungsdetektorvorrichtung erläutert. Die 11 ist eine Aufsicht auf die Strahlungsdetektorvorrichtung dieser Ausführung, während die 12 eine vergrößerte Schnittansicht davon längs der Linie B-B ist. Da der Grundaufbau dieser Vorrichtung im wesentlichen der gleiche ist wie in den 1 und 2, werden im folgenden nur die Unterschiede dazu erläutert.

Bei dem Aufbau der 11 und 12 wird die Schutzschicht 11 auf der ganzen Oberfläche des Lichtaufnahmeeinrichtungsarrays 6 auf der Lichtaufnahmeseite und der Rückseite ausgebildet, und es werden nur die Abschnitte mit dem Anschlußflächenarray 4 freigelassen. Das Beschichtungsharz 12 ist längs der Grenzen (Ränder) der Schutzschicht 11 derart aufgebracht, daß es den freiliegenden Abschnitt mit dem Anschlußflächenarray 4 umgibt. Da der Anschlußflächenabschnitt 4 sicher freigelegt wird und die Schutzschicht 11 sicher mit Hilfe des Beschichtungsharzes 12 an dem Lichtaufnahmearray 6 haftet, ist die Szintillatorschicht 7 hermetisch abgedichtet, wodurch verhindert wird, daß sie sich aufgrund einer Feuchtigkeitsaufnahme verschlechtert.

Mit dieser Anordnung kann die Länge des Randabschnitts verringert werden, der als Grenzbereich wirkt, in dem sich die Schutzschicht ablösen kann, insbesondere bei CCD- oder MOS-Typ-Abbildungsvorrichtungen, bei denen der Anschlußflächenabschnitt 4 klein ist.

Die vorstehende Erläuterung bezieht sich auf sogenannte Strahlungsdetektorvorrichtungen vom Oberflächeneingangstyp, bei dem die Strahlung von der Szintillatorseite auf die Lichtaufnahmeeinrichtungen einfällt, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei den sogenannten Strahlungsdetektorvorrichtungen vom Rückseiteneingangstyp verwendet werden. Eine Strahlungsdetektorvorrichtung vom Rückseiteneingangstyp kann als Strahlungsdetektorvorrichtung für hochenergetische Strahlung verwendet werden.

Wie beschrieben wird zum Schutz eines stark hygroskopischen Szintillators eine Schutzschicht aus Parylene oder dergleichen auf dem Szintillator ausgebildet, und die Ränder der Schutzschicht werden mit einer Harzbeschichtung aus Acryl oder dergleichen mit dem Lichtaufnahmeeinrichtungsarray verbunden, wodurch die Szintillatorschicht hermetisch abgedichtet ist.

Da an den Rändern der Schutzschicht keine Ablösung auftritt, ist insbesondere die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit erhöht.

Bei der Herstellung wird die Schutzschicht ausgebildet und dann werden die unnötigen Teile davon entfernt, wodurch sich die Schutzschicht leichter gleichmäßig ausbilden läßt als wenn die Schutzschicht nur auf den erforderlichen Abschnitten ausgebildet wird, wobei doch die Anschlußflächen sicher frei liegen. Da die Schutzschicht auch in die Spalten zwischen den abgeschiedenen säulenförmigen Kristallen in der Szintillatorschicht eindringt, ist die Adhäsion zwischen der Schutzschicht und der Szintillatorschicht erhöht.

Die beschriebenen Strahlungsdetektorvorrichtungen sind bei größflächigen Stralungsabbildungssystemen insbesondere für medizinische und industrielle Röntgenuntersuchungen anwendbar. Sie können bei der Röntgenuntersuchung der Brust anstelle der Röntgenfilme verwendet werden, die gegenwärtig allgemein verwendet werden.

Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Es sind verschiedenen Modifikationen und Variationen an diesen beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne daß der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird, der sich aus den Patentansprüchen ergibt.


Anspruch[de]
  1. Strahlungsdetektionsvorrichtung mit

    einem Lichtaufnahmeeinrichtungsarray (6), in welchem eine Anzahl von Lichtaufnahmeeinrichtungen (2) ein- oder zweidimensional auf einem Substrat (1) angeordnet ist;

    einer auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen (2) abgeschiedenen Szintillatorschicht (7) mit säulenartigen Kristallen; und mit

    einer über der Szintillatorschicht (7) ausgebildeten organischen Schicht (8);

    dadurch gekennzeichnet, daß

    die organische Schicht (8) über der Ober- und Seitenfläche der Szintillatorschicht (7) und dem Außenbereich des Substrats (1) ausgebildet ist und in die Spalten zwischen den oberen Teilen der säulenartigen Kristalle eindringt, um die Oberfläche der Szintillatorschicht (7) zu bedecken, wobei die organische Schicht (8) mittels eines CVD-Prozesses ausgebildet wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organische Schicht auf dem Substrat (1) um die Szintillatorschicht (7) herum befestigt ist.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Strahlungsdetektionsvorrichtung, mit den folgenden Schritten:

    Anordnen einer Anzahl von Lichtaufnahmeeinrichtungen (2) auf einem Substrat (1); und

    Abscheiden einer Szintillatorschicht (7) mit säulenförmigen Kristallen auf den Lichtaufnahmeeinrichtungen (2) zum Umwandeln einer Strahlung in sichtbares Licht;

    gekennzeichnet durch

    Ausbilden einer organischen Schicht (8) mit einem CVD-Prozeß derart, daß die Lichtaufnahmeeinrichtungen (2) umhüllt werden, wobei die organische Schicht in die Spalten an den oberen Teilen der säulenartigen Kristalle eindringt, um die Oberfläche der Szintillatorschicht (7) zu bedecken.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die organische Schicht (8) auf dem Substrat (1) um die Szintillatorschicht (7) herum befestigt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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