ガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法
【課題】十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器の製造方法を提供する。
【解決方法】第1の面上に第1の電極層を形成すされ、第2の面上に第2の電極層を形成された絶縁部材において、第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、第1の電極層において複数の加工用開口部を形成し、これら複数の加工用開口部を介して絶縁部材にエネルギー線を照射する、又は感光性フォトリソグラフィを施すことによって、絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する。次いで、貫通孔内にビアフィルメッキを施し、貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成し、第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、第1の電極層において金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、金属メッキ層の先端を狭窄加工し、金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する。
【解決方法】第1の面上に第1の電極層を形成すされ、第2の面上に第2の電極層を形成された絶縁部材において、第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、第1の電極層において複数の加工用開口部を形成し、これら複数の加工用開口部を介して絶縁部材にエネルギー線を照射する、又は感光性フォトリソグラフィを施すことによって、絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する。次いで、貫通孔内にビアフィルメッキを施し、貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成し、第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、第1の電極層において金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、金属メッキ層の先端を狭窄加工し、金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面にストリップ状陰極電極が形成されるとともに、裏面に陽極ストリップが形成され、前記ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成されるとともに、前記開口部の中心には背面の前記陽極ストリップと接続されている円柱状陽極電極、すなわちピクセル電極が形成されたような構成を採っている。
【0003】
なお、前記放射線検出器は、例えばHeとメタンとの混合ガス中に配置される。また、前記ピクセル電極には例えば+600Vの電圧が印加されている。
【0004】
上記放射線検出器においては、所定の放射線が前記検出器内に入射すると、前記ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ストリップ状陰極電極と上記ピクセル電極との間に印加された大電圧、及び上記ピクセル電極の点電極としての形態(形状異方性)に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、前記電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲の前記ストリップ状陰極電極に向けてドリフトする。
【0005】
この結果、対象となる前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極に、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。この電荷が生成された前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極の位置を検出することによって、前記放射線の前記検出器における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる(特許文献1)。
【0006】
上述した放射線検出器では、前記ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、生成される電場の強度も増大し、上述した電子雪崩増幅が顕著になるので、前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極に生成される電荷量が増大して、放射線の検出感度が向上する。一方、前記ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、前記ピクセル電極の形状や雰囲気中の異物に起因した異常放電によって、前記ピクセル電極を破損してしまう場合がある。また、前記ピクセル電極に印加する電圧を小さくすると、上述した異常放電は減少するが、上述した電子雪崩増幅の度合いも小さくなり、放射線の検出感度が低下してしまう。
【0007】
かかる観点より、前記ピクセル電極に印加する電圧の大きさを調整する代わりに、前記ピクセル電極を狭小化して、生成する電場の強度を向上させることが試みられている。しかしながら、前記ピクセル電極は前記プリント基板内に形成した貫通孔内にビアフィルメッキによって形成するため、前記ピクセル電極を狭小化するためには、前記貫通孔も狭小化する必要がある。一方、前記貫通孔を狭小化すると、前記貫通孔内に均一にビアフィルメッキを行うことができず、均一なピクセル電極を形成できずに、前記ピクセル電極において異常放電や絶縁破壊などの問題が生じる。したがって、前記ピクセル電極の狭小化は、その製造方法に依存して自ずと制限されてしまう。
【0008】
この結果、現状では、前記ピクセル電極に対する印加電圧を十分に向上できないばかりか、前記ピクセル電極の狭小化も十分に行うことができず、上記ピクセル型の放射線検出器の検出感度を十分に向上させることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2002−6047号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成すべく、本発明は、
絶縁部材の第1の面上に第1の電極層を形成するとともに、前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に第2の電極層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して前記絶縁部材にエネルギー線を照射し、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、
前記金属メッキ層の先端を狭窄加工し、前記金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、放射線検出器の製造方法に関する。
【0012】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のピクセル型放射線検出器において、ピクセル電極を構成する上記第2の電極パターンにおける上記凸状部の先端を狭窄させることを想到した。ガス増幅を用いた放射線検出器の場合、放射線が前記検出器内に入射した際に電子雪崩増幅を引き起こすことが要求され、前記電子雪崩増幅を引き起こすには、前記第1の電極パターンと前記凸状部との間に大電圧を印加する、及び/又は前記凸状部を狭小化して強力な電場を生成する必要がある。
【0013】
しかしながら、前記凸状部の狭小化が電場生成に寄与するのは、前記凸状部が点電極として機能することによるものであるので、かかる観点より、本発明では、前記凸状部の先端のみを狭窄して、前記凸状部に対して点電極としての機能を付加し、上述した強力な電場を生成するようにしたものである。
【0014】
なお、上述したように、前記凸状部の狭小化はその形成方法(ビアフィルメッキ法)に起因して極めて困難であるが、前記凸状部の先端を狭窄させるには、上記本発明の製造方法に従って、通常のビアフィルメッキを実施して前記凸状部を形成した後、前記凸状部の先端に対して別途狭窄加工を施すことによって簡易に実現できる。
【0015】
本発明によれば、ピクセル電極として機能する前記第2の電極パターンの前記凸状部の先端を狭窄させ、前記凸状部に点電極としての機能を増大させているので、前記第1の電極パターンと前記凸状部との間に印加する電圧をさほど増大させなくても、前記凸状部の点電極としての機能増大に基づいて、前記凸状部の回りに強力な電場を生成させることができる。したがって、前記検出器内に放射線が入射した際に、電極間に印加する電圧をさほど増大させないような場合においても、電子雪崩増幅を生ぜしめることができ、前記放射線の検出を行うことができる。
【0016】
また、前記凸状部に大電圧を印加しないことから、前記凸状部における異常放電を防止することができ、前記凸状部の破損を防止することができる。
【0017】
なお、本発明においても、前記第1の電極パターン及び前記第2の電極パターンの前記凸状部にそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、電荷が生成した前記凸状部、すなわちピクセル電極の位置を検出することによって、前記放射線の前記検出器における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように、本発明によれば、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の放射線検出器の一例における概略構成を示す平面図である。
【図2】図1に示すピクセル型放射線検出器を拡大して示す図である。
【図3】前記ピクセル型放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。
【図4】図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図5】同じく、図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図6】同じく、図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図7】本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図8】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図9】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図10】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図11】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図12】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【0021】
図1は、本発明の方法によって製造した放射線検出器の一例における概略構成を示す平面図であり、図2は、図1に示すピクセル型放射線検出器を拡大して示す図であり、図3は、前記ピクセル型放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。
【0022】
図1に示すように、本例の放射線検出器10は、ピクセル型放射線検出器20を含むとともに図示しない電流検出回路等を含む。図2に示すように、ピクセル型放射線検出器20は、検出パネル21と、この検出パネル21の上方において相対向するようにして設けられた電極板22とを含んでいる。
【0023】
図2に示すように、検出パネル21は、絶縁部材211の主面211A上に形成された、円形状の複数の開口部212Aを有する第1の電極パターン212と、絶縁部材211の裏面211B上に形成された第2の電極パターン213とを含んでいる。第2の電極パターン213は、絶縁部材211を貫通し、第1の電極パターン212の開口部212Aの略中心部に先端が露出してなる凸状部214を有する。なお、凸状部214はピクセル電極を構成する。また、凸状部214の先端214Aは狭窄されている。
【0024】
なお、図2に示すピクセル型放射線検出器20の検出パネル21では、簡略化して、第1の電極パターン211Aにおいて合計8個の開口部212Aが形成され、4個づつ2列に配列されるとともに、各開口部212A内に上記凸状部214の先端が露出し、これによって合計8個の検出電極が形成されるようにしている。しかしながら、検出電極の数及び配列方法(第1の電極パターン21における開口部212A及び凸状部214の数及び配列方法)は、必要に応じて任意に設定することができる。
【0025】
また、図では特に明示していないが、第2の電極パターン213も、第1の電極パターン212の配列方向と略垂直となるような方向において、ストリップ状にパターニングされている。但し、第2の電極パターン213は、第1の電極パターン212と平行でなければ、いずれの方向にパターニングされていても良い。
【0026】
絶縁部材211の厚さt1は、例えば20μm〜100μmとすることができる。また、第1の電極パターン212の厚さt2及び第2の電極パターン213の厚さt3は、それぞれ5μm〜18μmとすることができる。さらに、凸状部214の高さL1は、以下に示す製造方法に起因して、絶縁部材211の厚さt1と第1の電極パターン212の厚さt2との合計とすることができる。また、開口部212Aの直径D1は、例えば80μm〜300μmとすることができ、凸状部214の先端214Aの端面と、第1の電極パターン212の開口部212Aの端面との距離D2は、例えば20μm〜130μmとすることができる。
【0027】
第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213は、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム等の導電性部材から構成することができる。また、絶縁部材211は、熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシートから構成することができる。
【0028】
なお、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間には所定の電圧、例えば600V程度の電圧を印加する。この場合、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることもできるし、第1の電極パターン212をアノードとし、第2の電極パターン213をカソードとすることもできる。
【0029】
但し、以下に説明する電子の電子雪崩増幅を引き起こすには、第2の電極パターン213の凸状部214の点電極としての形状が極めて重要な役割を果たすようになるので、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることが好ましい。したがって、以下においては、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとした場合について説明する。
【0030】
なお、検出パネル21及び電極板22間には、所定のガス、例えばHeとメタンとの混合ガスが充満している。さらに、電極板22は所定の電圧にバイアスされている。
【0031】
図1に示す放射線検出器10に放射線が入射すると、前記放射線は前記ガスと衝突することによって前記ガスを電離し、電子を生成する。生成した電子は、ピクセル型放射線検出器20における電極板22のバイアス電圧を受けて検出パネル21に導かれ、第1の電極パターン212と、第2の電極パターン213の凸状部214との間に印加された電圧、及び凸状部214の先端214Aが狭窄された点電極としての形態に起因して生成された大きな電場によって、電子雪崩を引き起こし、凸状部214に溜まるようになる。一方、前記電子雪崩によって生じた正イオンは、凸状部214から周囲の第1の電極パターン212に向けてドリフトする。
【0032】
この結果、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213の凸状部214にそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、凸状部214、すなわちピクセル電極の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、前記放射線のピクセル型放射線検出器20における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる。
【0033】
本例では、ピクセル電極として機能する第2の電極パターン213の凸状部214の先端214Aを狭窄させ、凸状部214の点電極としての機能を増大させているので、第1の電極パターン212と凸状部214との間に印加する電圧を上述のような600V程度とした場合においても、凸状部214の点電極としての機能増大に基づいて、凸状部214の回りに強力な電場を生成させることができる。したがって、放射線検出器10内に放射線が入射した際に、電極間に印加する電圧をさほど増大させないような場合においても、電子雪崩を生ぜしめることができ、前記放射線の検出を高感度に行うことができる。
【0034】
また、凸状部214に大きな電圧が印加されないので、凸状部214における異常放電を防止するこができ、凸状部214の破損を防止することができる。
【0035】
なお、凸状部214における先端214Aは、上述したように、狭窄されることによって点電極としての機能増大による巨大電場を生成することができ、印加電圧の増大に伴う異常放電を防止することができれば、その大きさや形状等は特に限定されるものではない。本例では、凸状部214の先端214Aは、テーパー状に狭窄されて円錐台形状を呈している。この場合、凸状部214の直径d1を15μm〜70μmとした場合、先端214Aの直径d2は4μm〜36μmの範囲とすることができる。また、先端214の長さL2は、10μm〜40μmとすることができる。
【0036】
凸状部214の先端214Aは、所定の狭窄加工によって狭窄する。これは以下の製造方法において詳述するように、凸状部214の形成方法に依存するものである。すなわち、凸状部214は、絶縁部材211内に形成された貫通孔に対してビアフィルメッキを施して形成するが、凸状部214を均一な導電層として形成しなければならないため、凸状部214を狭小化すると、その均一性が損なわれてしまい、均一な導電層とすることができないためである。
【0037】
したがって、上記ビアフィルメッキ法によって凸状部214を均一な導電層として形成した後、上述した狭窄加工を施すことによって、先端214Aを狭窄する。
【0038】
なお、図3に示すように、一般には上述した狭窄加工によって、先端214Aの周囲における絶縁部材211が部分的に削られて空隙211Cが形成されるようになる。
【0039】
図4〜6は、図1〜3に関する放射線検出器10の変形例である。これらの変形例では、第2の電極パターン213における凸状部214の先端214Aの形状を変化させている。なお、類似及び同一の構成要素に関しては同一の参照数字を用いている。
【0040】
図4では、図3と同様に、凸状部214の先端214Aをテーパー状に狭窄しているが、図3のように円錐台形状ではなく半球形状としている。また、図5では、凸状部214の先端214Aをステップ状に狭窄しており、かかる部分を円柱形状としている。さらに、図6では、同様に凸状部214の先端214Aをステップ状に狭窄しており、かかる部分を逆円錐台形状としている。これらの変形例でも、凸状部214の先端214Aが狭窄されており、それによる点電極としての機能増大による巨大電場を生成することができるようになる。
【0041】
したがって、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間に印加する電圧をさほど増大させなくても、上述した電子のガス増幅を引き起こすことができ、放射線の検出を高感度に行うことができるようになる。
【0042】
なお、逆円錐台形状とは、図3に示す円錐台形状が上下逆転したような形状を意味するものである。
【0043】
また、図3、5及び6に示す形状は、主として狭窄加工をレーザ加工で実施した場合に容易に得ることができ、図4に示す形状は、主として狭窄加工をレーザ加工とエッチングとで実施した場合に容易に得ることができる。
【0044】
次に、本発明の放射線検出器の製造方法について説明する。図7〜図12は、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【0045】
最初に、図7に示すように、例えば熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシート等からなる絶縁部材211の主面211A及び裏面211Bに、銅などの導電性部材からなる第1の電極層217及び第2の電極層218を形成する。次いで、図8に示すように、第1の電極層217にフォトリソグラフィを施し、第1の電極層217において複数の加工用開口部217Aを形成すると同時に電極層218をストリップ状とする。
【0046】
次いで、図9に示すように、第1の電極層217の複数の加工用開口部217Aを介して絶縁部材211にエネルギー線を照射し、絶縁部材211の厚さ方向において貫通孔211Hを形成する。なお、前記エネルギー線としては例えばレーザ光線を用いることができ、好ましくは炭酸ガスレーザを用いる。このガスレーザは、その波長特性から絶縁部材211のみに加工を施し、電極層218は加工しない。なお、前記エネルギー線照射に代えて、感光性フォトリソグラフィを施すことによって貫通孔211Hを形成しても良い。
【0047】
次いで、図10に示すように、貫通孔211H内にビアフィルメッキを施し、貫通孔211Hを埋設するようにして金属メッキ層219を形成する。その後、図11に示すように、第1の電極層217に対して再度フォトリソグラフィ工程を施し、第1の電極層217において金属メッキ層219を中心とした円形状の開口部212を形成して、第1の電極パターン212を形成する。
【0048】
次いで、図12に示すように、金属メッキ層219の先端をレーザ光照射やエッチング等によって狭窄加工し、先端214Aが狭窄された、金属メッキ層219からなる凸状部214と第2の電極層218とからなる第2の電極パターン213を形成する。
【0049】
なお、上述したように、凸状部214となる金属メッキ層219は、上述したビアフィルメッキによって形成するので、凸状部214を狭小化するには、貫通孔211Hの孔径を小さくする必要がある。貫通孔211Hの孔径が小さくなると、ビアフィルメッキを良好に行うことができなくなり、均一な金属メッキ層219を形成することが困難になる。その結果、凸状部214の狭小化は実現できても、その均一性を担保できなくなって、異常放電や絶縁破壊が生じる。
【0050】
しかしながら、本例の製造方法では、上述したように、凸状部214自体を狭小化せずに、その先端のみをレーザ加工等によって狭窄しているので、上述した不均一性に伴う不利益を回避することができる。
【0051】
以上のようにして検出パネル21が形成されるので、その後、電極板22等を対向配置し、それらの間に上記混合ガスを充満させ、さらにケーシングを行うことによって目的とする図1に示すような放射線検出器を得ることができる。
【0052】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0053】
10 放射線検出器
20 ピクセル型放射線検出器
21 検出パネル
22 電極板
211 絶縁部材
212 第1の電極パターン
212A 第1の電極パターンの円形状開口部
213 第2の電極パターン
214 第2の電極パターンの凸状部
214A 第2の電極パターンの凸状部の先端
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面にストリップ状陰極電極が形成されるとともに、裏面に陽極ストリップが形成され、前記ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成されるとともに、前記開口部の中心には背面の前記陽極ストリップと接続されている円柱状陽極電極、すなわちピクセル電極が形成されたような構成を採っている。
【0003】
なお、前記放射線検出器は、例えばHeとメタンとの混合ガス中に配置される。また、前記ピクセル電極には例えば+600Vの電圧が印加されている。
【0004】
上記放射線検出器においては、所定の放射線が前記検出器内に入射すると、前記ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ストリップ状陰極電極と上記ピクセル電極との間に印加された大電圧、及び上記ピクセル電極の点電極としての形態(形状異方性)に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、前記電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲の前記ストリップ状陰極電極に向けてドリフトする。
【0005】
この結果、対象となる前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極に、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。この電荷が生成された前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極の位置を検出することによって、前記放射線の前記検出器における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる(特許文献1)。
【0006】
上述した放射線検出器では、前記ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、生成される電場の強度も増大し、上述した電子雪崩増幅が顕著になるので、前記ストリップ状陰極電極及び前記ピクセル電極に生成される電荷量が増大して、放射線の検出感度が向上する。一方、前記ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、前記ピクセル電極の形状や雰囲気中の異物に起因した異常放電によって、前記ピクセル電極を破損してしまう場合がある。また、前記ピクセル電極に印加する電圧を小さくすると、上述した異常放電は減少するが、上述した電子雪崩増幅の度合いも小さくなり、放射線の検出感度が低下してしまう。
【0007】
かかる観点より、前記ピクセル電極に印加する電圧の大きさを調整する代わりに、前記ピクセル電極を狭小化して、生成する電場の強度を向上させることが試みられている。しかしながら、前記ピクセル電極は前記プリント基板内に形成した貫通孔内にビアフィルメッキによって形成するため、前記ピクセル電極を狭小化するためには、前記貫通孔も狭小化する必要がある。一方、前記貫通孔を狭小化すると、前記貫通孔内に均一にビアフィルメッキを行うことができず、均一なピクセル電極を形成できずに、前記ピクセル電極において異常放電や絶縁破壊などの問題が生じる。したがって、前記ピクセル電極の狭小化は、その製造方法に依存して自ずと制限されてしまう。
【0008】
この結果、現状では、前記ピクセル電極に対する印加電圧を十分に向上できないばかりか、前記ピクセル電極の狭小化も十分に行うことができず、上記ピクセル型の放射線検出器の検出感度を十分に向上させることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2002−6047号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成すべく、本発明は、
絶縁部材の第1の面上に第1の電極層を形成するとともに、前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に第2の電極層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して前記絶縁部材にエネルギー線を照射し、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、
前記金属メッキ層の先端を狭窄加工し、前記金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、放射線検出器の製造方法に関する。
【0012】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のピクセル型放射線検出器において、ピクセル電極を構成する上記第2の電極パターンにおける上記凸状部の先端を狭窄させることを想到した。ガス増幅を用いた放射線検出器の場合、放射線が前記検出器内に入射した際に電子雪崩増幅を引き起こすことが要求され、前記電子雪崩増幅を引き起こすには、前記第1の電極パターンと前記凸状部との間に大電圧を印加する、及び/又は前記凸状部を狭小化して強力な電場を生成する必要がある。
【0013】
しかしながら、前記凸状部の狭小化が電場生成に寄与するのは、前記凸状部が点電極として機能することによるものであるので、かかる観点より、本発明では、前記凸状部の先端のみを狭窄して、前記凸状部に対して点電極としての機能を付加し、上述した強力な電場を生成するようにしたものである。
【0014】
なお、上述したように、前記凸状部の狭小化はその形成方法(ビアフィルメッキ法)に起因して極めて困難であるが、前記凸状部の先端を狭窄させるには、上記本発明の製造方法に従って、通常のビアフィルメッキを実施して前記凸状部を形成した後、前記凸状部の先端に対して別途狭窄加工を施すことによって簡易に実現できる。
【0015】
本発明によれば、ピクセル電極として機能する前記第2の電極パターンの前記凸状部の先端を狭窄させ、前記凸状部に点電極としての機能を増大させているので、前記第1の電極パターンと前記凸状部との間に印加する電圧をさほど増大させなくても、前記凸状部の点電極としての機能増大に基づいて、前記凸状部の回りに強力な電場を生成させることができる。したがって、前記検出器内に放射線が入射した際に、電極間に印加する電圧をさほど増大させないような場合においても、電子雪崩増幅を生ぜしめることができ、前記放射線の検出を行うことができる。
【0016】
また、前記凸状部に大電圧を印加しないことから、前記凸状部における異常放電を防止することができ、前記凸状部の破損を防止することができる。
【0017】
なお、本発明においても、前記第1の電極パターン及び前記第2の電極パターンの前記凸状部にそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、電荷が生成した前記凸状部、すなわちピクセル電極の位置を検出することによって、前記放射線の前記検出器における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように、本発明によれば、十分高い検出感度を有する新規なピクセル型の放射線検出器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の放射線検出器の一例における概略構成を示す平面図である。
【図2】図1に示すピクセル型放射線検出器を拡大して示す図である。
【図3】前記ピクセル型放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。
【図4】図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図5】同じく、図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図6】同じく、図1〜3に関する放射線検出器の変形例である。
【図7】本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図8】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図9】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図10】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図11】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【図12】同じく、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【0021】
図1は、本発明の方法によって製造した放射線検出器の一例における概略構成を示す平面図であり、図2は、図1に示すピクセル型放射線検出器を拡大して示す図であり、図3は、前記ピクセル型放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。
【0022】
図1に示すように、本例の放射線検出器10は、ピクセル型放射線検出器20を含むとともに図示しない電流検出回路等を含む。図2に示すように、ピクセル型放射線検出器20は、検出パネル21と、この検出パネル21の上方において相対向するようにして設けられた電極板22とを含んでいる。
【0023】
図2に示すように、検出パネル21は、絶縁部材211の主面211A上に形成された、円形状の複数の開口部212Aを有する第1の電極パターン212と、絶縁部材211の裏面211B上に形成された第2の電極パターン213とを含んでいる。第2の電極パターン213は、絶縁部材211を貫通し、第1の電極パターン212の開口部212Aの略中心部に先端が露出してなる凸状部214を有する。なお、凸状部214はピクセル電極を構成する。また、凸状部214の先端214Aは狭窄されている。
【0024】
なお、図2に示すピクセル型放射線検出器20の検出パネル21では、簡略化して、第1の電極パターン211Aにおいて合計8個の開口部212Aが形成され、4個づつ2列に配列されるとともに、各開口部212A内に上記凸状部214の先端が露出し、これによって合計8個の検出電極が形成されるようにしている。しかしながら、検出電極の数及び配列方法(第1の電極パターン21における開口部212A及び凸状部214の数及び配列方法)は、必要に応じて任意に設定することができる。
【0025】
また、図では特に明示していないが、第2の電極パターン213も、第1の電極パターン212の配列方向と略垂直となるような方向において、ストリップ状にパターニングされている。但し、第2の電極パターン213は、第1の電極パターン212と平行でなければ、いずれの方向にパターニングされていても良い。
【0026】
絶縁部材211の厚さt1は、例えば20μm〜100μmとすることができる。また、第1の電極パターン212の厚さt2及び第2の電極パターン213の厚さt3は、それぞれ5μm〜18μmとすることができる。さらに、凸状部214の高さL1は、以下に示す製造方法に起因して、絶縁部材211の厚さt1と第1の電極パターン212の厚さt2との合計とすることができる。また、開口部212Aの直径D1は、例えば80μm〜300μmとすることができ、凸状部214の先端214Aの端面と、第1の電極パターン212の開口部212Aの端面との距離D2は、例えば20μm〜130μmとすることができる。
【0027】
第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213は、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム等の導電性部材から構成することができる。また、絶縁部材211は、熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシートから構成することができる。
【0028】
なお、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間には所定の電圧、例えば600V程度の電圧を印加する。この場合、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることもできるし、第1の電極パターン212をアノードとし、第2の電極パターン213をカソードとすることもできる。
【0029】
但し、以下に説明する電子の電子雪崩増幅を引き起こすには、第2の電極パターン213の凸状部214の点電極としての形状が極めて重要な役割を果たすようになるので、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとすることが好ましい。したがって、以下においては、第1の電極パターン212をカソードとし、第2の電極パターン213をアノードとした場合について説明する。
【0030】
なお、検出パネル21及び電極板22間には、所定のガス、例えばHeとメタンとの混合ガスが充満している。さらに、電極板22は所定の電圧にバイアスされている。
【0031】
図1に示す放射線検出器10に放射線が入射すると、前記放射線は前記ガスと衝突することによって前記ガスを電離し、電子を生成する。生成した電子は、ピクセル型放射線検出器20における電極板22のバイアス電圧を受けて検出パネル21に導かれ、第1の電極パターン212と、第2の電極パターン213の凸状部214との間に印加された電圧、及び凸状部214の先端214Aが狭窄された点電極としての形態に起因して生成された大きな電場によって、電子雪崩を引き起こし、凸状部214に溜まるようになる。一方、前記電子雪崩によって生じた正イオンは、凸状部214から周囲の第1の電極パターン212に向けてドリフトする。
【0032】
この結果、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213の凸状部214にそれぞれ正孔と電子がチャージされるようになるので、凸状部214、すなわちピクセル電極の位置を図示しない電荷検出回路で検出することによって、前記放射線のピクセル型放射線検出器20における入射位置を特定することができ、前記放射線の検出が可能となる。
【0033】
本例では、ピクセル電極として機能する第2の電極パターン213の凸状部214の先端214Aを狭窄させ、凸状部214の点電極としての機能を増大させているので、第1の電極パターン212と凸状部214との間に印加する電圧を上述のような600V程度とした場合においても、凸状部214の点電極としての機能増大に基づいて、凸状部214の回りに強力な電場を生成させることができる。したがって、放射線検出器10内に放射線が入射した際に、電極間に印加する電圧をさほど増大させないような場合においても、電子雪崩を生ぜしめることができ、前記放射線の検出を高感度に行うことができる。
【0034】
また、凸状部214に大きな電圧が印加されないので、凸状部214における異常放電を防止するこができ、凸状部214の破損を防止することができる。
【0035】
なお、凸状部214における先端214Aは、上述したように、狭窄されることによって点電極としての機能増大による巨大電場を生成することができ、印加電圧の増大に伴う異常放電を防止することができれば、その大きさや形状等は特に限定されるものではない。本例では、凸状部214の先端214Aは、テーパー状に狭窄されて円錐台形状を呈している。この場合、凸状部214の直径d1を15μm〜70μmとした場合、先端214Aの直径d2は4μm〜36μmの範囲とすることができる。また、先端214の長さL2は、10μm〜40μmとすることができる。
【0036】
凸状部214の先端214Aは、所定の狭窄加工によって狭窄する。これは以下の製造方法において詳述するように、凸状部214の形成方法に依存するものである。すなわち、凸状部214は、絶縁部材211内に形成された貫通孔に対してビアフィルメッキを施して形成するが、凸状部214を均一な導電層として形成しなければならないため、凸状部214を狭小化すると、その均一性が損なわれてしまい、均一な導電層とすることができないためである。
【0037】
したがって、上記ビアフィルメッキ法によって凸状部214を均一な導電層として形成した後、上述した狭窄加工を施すことによって、先端214Aを狭窄する。
【0038】
なお、図3に示すように、一般には上述した狭窄加工によって、先端214Aの周囲における絶縁部材211が部分的に削られて空隙211Cが形成されるようになる。
【0039】
図4〜6は、図1〜3に関する放射線検出器10の変形例である。これらの変形例では、第2の電極パターン213における凸状部214の先端214Aの形状を変化させている。なお、類似及び同一の構成要素に関しては同一の参照数字を用いている。
【0040】
図4では、図3と同様に、凸状部214の先端214Aをテーパー状に狭窄しているが、図3のように円錐台形状ではなく半球形状としている。また、図5では、凸状部214の先端214Aをステップ状に狭窄しており、かかる部分を円柱形状としている。さらに、図6では、同様に凸状部214の先端214Aをステップ状に狭窄しており、かかる部分を逆円錐台形状としている。これらの変形例でも、凸状部214の先端214Aが狭窄されており、それによる点電極としての機能増大による巨大電場を生成することができるようになる。
【0041】
したがって、第1の電極パターン212及び第2の電極パターン213間に印加する電圧をさほど増大させなくても、上述した電子のガス増幅を引き起こすことができ、放射線の検出を高感度に行うことができるようになる。
【0042】
なお、逆円錐台形状とは、図3に示す円錐台形状が上下逆転したような形状を意味するものである。
【0043】
また、図3、5及び6に示す形状は、主として狭窄加工をレーザ加工で実施した場合に容易に得ることができ、図4に示す形状は、主として狭窄加工をレーザ加工とエッチングとで実施した場合に容易に得ることができる。
【0044】
次に、本発明の放射線検出器の製造方法について説明する。図7〜図12は、本発明の製造方法の一例における工程図である。
【0045】
最初に、図7に示すように、例えば熱硬化性樹脂のフィルムあるいはシート等からなる絶縁部材211の主面211A及び裏面211Bに、銅などの導電性部材からなる第1の電極層217及び第2の電極層218を形成する。次いで、図8に示すように、第1の電極層217にフォトリソグラフィを施し、第1の電極層217において複数の加工用開口部217Aを形成すると同時に電極層218をストリップ状とする。
【0046】
次いで、図9に示すように、第1の電極層217の複数の加工用開口部217Aを介して絶縁部材211にエネルギー線を照射し、絶縁部材211の厚さ方向において貫通孔211Hを形成する。なお、前記エネルギー線としては例えばレーザ光線を用いることができ、好ましくは炭酸ガスレーザを用いる。このガスレーザは、その波長特性から絶縁部材211のみに加工を施し、電極層218は加工しない。なお、前記エネルギー線照射に代えて、感光性フォトリソグラフィを施すことによって貫通孔211Hを形成しても良い。
【0047】
次いで、図10に示すように、貫通孔211H内にビアフィルメッキを施し、貫通孔211Hを埋設するようにして金属メッキ層219を形成する。その後、図11に示すように、第1の電極層217に対して再度フォトリソグラフィ工程を施し、第1の電極層217において金属メッキ層219を中心とした円形状の開口部212を形成して、第1の電極パターン212を形成する。
【0048】
次いで、図12に示すように、金属メッキ層219の先端をレーザ光照射やエッチング等によって狭窄加工し、先端214Aが狭窄された、金属メッキ層219からなる凸状部214と第2の電極層218とからなる第2の電極パターン213を形成する。
【0049】
なお、上述したように、凸状部214となる金属メッキ層219は、上述したビアフィルメッキによって形成するので、凸状部214を狭小化するには、貫通孔211Hの孔径を小さくする必要がある。貫通孔211Hの孔径が小さくなると、ビアフィルメッキを良好に行うことができなくなり、均一な金属メッキ層219を形成することが困難になる。その結果、凸状部214の狭小化は実現できても、その均一性を担保できなくなって、異常放電や絶縁破壊が生じる。
【0050】
しかしながら、本例の製造方法では、上述したように、凸状部214自体を狭小化せずに、その先端のみをレーザ加工等によって狭窄しているので、上述した不均一性に伴う不利益を回避することができる。
【0051】
以上のようにして検出パネル21が形成されるので、その後、電極板22等を対向配置し、それらの間に上記混合ガスを充満させ、さらにケーシングを行うことによって目的とする図1に示すような放射線検出器を得ることができる。
【0052】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0053】
10 放射線検出器
20 ピクセル型放射線検出器
21 検出パネル
22 電極板
211 絶縁部材
212 第1の電極パターン
212A 第1の電極パターンの円形状開口部
213 第2の電極パターン
214 第2の電極パターンの凸状部
214A 第2の電極パターンの凸状部の先端
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁部材の第1の面上に第1の電極層を形成するとともに、前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に第2の電極層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して前記絶縁部材にエネルギー線を照射する、又は感光性フォトリソグラフィを施すことによって、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、
前記金属メッキ層の先端を狭窄加工し、前記金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、放射線検出器の製造方法。
【請求項2】
前記狭窄加工は、レーザ加工であることを特徴とする、請求項1に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項3】
前記狭窄加工は、エッチング加工であることを特徴とする、請求項1に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項1】
絶縁部材の第1の面上に第1の電極層を形成するとともに、前記絶縁部材の前記第1の面と相対向する第2の面上に第2の電極層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第1の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において複数の加工用開口部を形成する工程と、
前記第1の電極層の前記複数の加工用開口部を介して前記絶縁部材にエネルギー線を照射する、又は感光性フォトリソグラフィを施すことによって、前記絶縁部材の厚さ方向において貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内にビアフィルメッキを施し、前記貫通孔を埋設するようにして金属メッキ層を形成する工程と、
前記第1の電極層に対して第2の露光現像処理を施し、前記第1の電極層において前記金属メッキ層を中心とした円形状の開口部を形成して、第1の電極パターンを形成する工程と、
前記金属メッキ層の先端を狭窄加工し、前記金属メッキ層からなる先端が狭窄された凸状部と前記第2の電極層とからなる第2の電極パターンを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、放射線検出器の製造方法。
【請求項2】
前記狭窄加工は、レーザ加工であることを特徴とする、請求項1に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項3】
前記狭窄加工は、エッチング加工であることを特徴とする、請求項1に記載の放射線検出器の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−11623(P2013−11623A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−217206(P2012−217206)
【出願日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【分割の表示】特願2008−116778(P2008−116778)の分割
【原出願日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【分割の表示】特願2008−116778(P2008−116778)の分割
【原出願日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】
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