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JP2007206033A - Radiation detection unit and radiographic inspection device - Google Patents

Radiation detection unit and radiographic inspection device Download PDF

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JP2007206033A JP2006028811A JP2006028811A JP2007206033A JP 2007206033 A JP2007206033 A JP 2007206033A JP 2006028811 A JP2006028811 A JP 2006028811A JP 2006028811 A JP2006028811 A JP 2006028811A JP 2007206033 A JP2007206033 A JP 2007206033A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detection unit in which a plurality of detecting substrates are layered densely, and also to provide a radiographic inspection device using the same. <P>SOLUTION: A semiconductor detection unit 20 comprises a layered body layered with the plurality of detecting substrates 22 on a support block 21, and the each detecting substrate 22 is constituted of a wiring board 24, two semiconductor detecting elements 25, a connector 26, a spacer 28, a bias voltage impressing wiring part 29, and the like. The upper and lower detecting substrates 22 are layered to make the respective spacers contact each other. The bias voltage impressing wiring part 29 is constituted of a base film 30, and a wiring layer 31 comprising: pad electrodes 31a, 31c on an under face of the base film 30; and a wire 31b for connecting the pad electrode 31a to the pad electrode 31c. The bias voltage impressing wiring part 29 is arranged between the spacer 28 and the detecting substrate 22 in an upper side thereof, and is stored in a space formed with respect to an under face of the upper wiring board 24 on a stepped part 28b of the spacer 28. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線半導体検出素子を有する放射線検出ユニットおよびこれを用いた放射線検査装置に関し、特に、被検体内にある放射性同位元素から放出されたガンマ線を検出する放射線検出ユニットおよび放射線検査装置に関する。   The present invention relates to a radiation detection unit having a radiation semiconductor detection element and a radiation inspection apparatus using the same, and more particularly to a radiation detection unit and a radiation inspection apparatus for detecting gamma rays emitted from a radioisotope in a subject.

近年、生体(被検体)の内部の情報を得るために断層撮影装置が広く用いられるようになってきた。断層撮影装置としては、X線コンピュータ断層撮影(X線CT)装置、磁気共鳴映像装置、SPECT(single photon emission CT)装置、ポジトロン断層撮影(PET)装置が挙げられる。X線CT装置は、被検体のある断面に多方向から幅の狭いX線ビームを曝射し、透過したX線を検出してその断面内でのX線の吸収の度合いの空間分布をコンピュータで計算し画像化している。このように、X線CT装置は、被検体内部の形態的な異常、例えば出血巣を把握できる。   In recent years, tomographic apparatuses have been widely used to obtain information inside a living body (subject). Examples of the tomography apparatus include an X-ray computed tomography (X-ray CT) apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, a SPECT (single photon emission CT) apparatus, and a positron tomography (PET) apparatus. An X-ray CT apparatus irradiates a cross section of a subject with a narrow X-ray beam from multiple directions, detects transmitted X-rays, and calculates a spatial distribution of the degree of X-ray absorption in the cross section. It is calculated and imaged. As described above, the X-ray CT apparatus can grasp a morphological abnormality inside the subject, for example, a bleeding lesion.

これに対し、PET装置は被検体内の機能情報が精密に得られるため、近年盛んに開発が進められている。PET装置を用いた診断方法は、まず、ポジトロン核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の内部に導入する。被検体内に導入された検査用薬剤は、検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、この陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に2つのガンマ線(いわゆる消滅ガンマ線)が互いに約180度の方向に放出される。この2つのガンマ線を被検体の周りに配置した放射線検出器により同時検出し、コンピュータ等で画像を再生成することにより被検体における放射性同位元素の分布画像データを取得する。このようにPET装置では被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能である。   On the other hand, the PET apparatus has been actively developed in recent years because the function information in the subject can be accurately obtained. In a diagnostic method using a PET apparatus, first, a test drug labeled with a positron nuclide is introduced into a subject by injection or inhalation. The test drug introduced into the subject is accumulated in a specific part having a function corresponding to the test drug. For example, when a saccharide test drug is used, it is selectively accumulated at sites with high metabolism such as cancer cells. At this time, positrons are emitted from the positron nuclide of the test agent, and when these positrons and surrounding electrons are combined and annihilated, two gamma rays (so-called annihilation gamma rays) are emitted in a direction of about 180 degrees. The two gamma rays are simultaneously detected by a radiation detector arranged around the subject, and the image of the radioisotope in the subject is acquired by regenerating an image with a computer or the like. As described above, since the function information in the body of the subject can be obtained with the PET apparatus, the pathology of various intractable diseases can be elucidated.

PET装置は、多数のガンマ線検出器が被検体を360度囲むように配置される。ガンマ線検出器は、半導体検出素子を備えた半導体検出器と、半導体検出素子に入射したガンマ線を電気的に検出するための検出回路からなる。PET装置は、検出回路からのガンマ線が入射したことを示す検出信号およびガンマ線が入射した半導体検出素子の位置情報に基づいて、ガンマ線の発生位置を同定する。そして、PET装置は、多数のガンマ線を検出することで、被検体内の検査用薬剤分布の画像を再生成する。   The PET apparatus is arranged so that a large number of gamma ray detectors surround the subject 360 degrees. The gamma ray detector includes a semiconductor detector including a semiconductor detection element and a detection circuit for electrically detecting gamma rays incident on the semiconductor detection element. The PET apparatus identifies the generation position of the gamma ray based on the detection signal indicating that the gamma ray from the detection circuit has entered and the position information of the semiconductor detection element on which the gamma ray has entered. Then, the PET apparatus regenerates an image of the distribution of the test drug in the subject by detecting a large number of gamma rays.

消滅ガンマ線は被検体からランダムな方向に放出されるので、半導体検出器には検出効率(発生した消滅ガンマ線の数に対する検出したガンマ線の数の割合)を向上させるために多数の半導体検出素子が配置される。例えば、図1に示すように、筐体101内に、半導体結晶体と半導体結晶体にアノードおよびカソードが交互に積層された半導体検出素子103や、信号処理を行う半導体装置104,105が実装された基板102を備える放射線検出ユニット100が提案されている(特許文献1参照。)。   Since annihilation gamma rays are emitted from the subject in a random direction, a large number of semiconductor detection elements are arranged in the semiconductor detector to improve the detection efficiency (ratio of the number of detected gamma rays to the number of annihilation gamma rays generated). Is done. For example, as shown in FIG. 1, a semiconductor detection element 103 in which anodes and cathodes are alternately stacked on semiconductor crystals and semiconductor devices 104 and 105 that perform signal processing are mounted in a housing 101. A radiation detection unit 100 having a substrate 102 has been proposed (see Patent Document 1).

半導体結晶体には、ガンマ線の入射により生成された電子正孔対をアノードおよびカソードにそれぞれ集めるためバイアス電圧が印加される。バイアス電圧は、短時間で効率良く電子正孔対を集めるため、極めて高い電圧に設定される。例えば、上記特許文献1ではバイアス電圧は300Vに設定されている。
特開2005−128000号公報
A bias voltage is applied to the semiconductor crystal to collect electron-hole pairs generated by the incidence of gamma rays at the anode and the cathode, respectively. The bias voltage is set to an extremely high voltage in order to efficiently collect electron-hole pairs in a short time. For example, in Patent Document 1, the bias voltage is set to 300V.
JP 2005-128000 A

ところで、半導体検出素子にバイアス電圧を供給するために、通常、ワイヤ配線や金属板が用いられている。これらの場合、検出基板を積層して高密度に半導体検出素子を配置しようとすると、ワイヤ配線や金属板と、配線基板とを電気的に絶縁する絶縁部材を設ける必要がある。ワイヤ配線や金属板に加え絶縁部材が占めるスペースが必要になるため、半導体検出素子を高密度に配置し難くなるという問題がある。半導体検出素子間に過度の隙間が生じるとその隙間を抜けるガンマ線の割合が多くなり検出効率が低下する。   Incidentally, in order to supply a bias voltage to the semiconductor detection element, wire wiring or a metal plate is usually used. In these cases, in order to stack the detection substrates and arrange the semiconductor detection elements at a high density, it is necessary to provide an insulating member that electrically insulates the wire wiring and the metal plate from the wiring substrate. Since a space occupied by the insulating member in addition to the wire wiring and the metal plate is required, there is a problem that it is difficult to arrange the semiconductor detection elements at high density. If an excessive gap is generated between the semiconductor detection elements, the ratio of gamma rays that pass through the gap increases, and the detection efficiency decreases.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、複数の検出基板を高密度に積層可能な放射線検出ユニット、およびこれを用いた放射線検査装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiation detection unit capable of stacking a plurality of detection substrates at high density, and a radiation inspection apparatus using the radiation detection unit. is there.

本発明の一観点によれば、配線基板と、該配線基板の上面に固着された放射線を検出する半導体検出素子と、該配線基板の上面に固着されたスペーサと、該半導体検出素子にバイアス電圧を供給するバイアス電圧印加用配線部と、を有する検出基板と、前記検出基板が複数積層された積層体を固定する固定手段と、を備え、前記半導体検出素子は、半導体結晶体と、該半導体結晶体の上面にバイアス電圧を印加する第1の電極部と、該半導体結晶体の下面に信号を取出す第2の電極部とを有し、前記バイアス電圧印加用配線部は、フィルム状の可撓性支持部材と、該可撓性支持部材の下面に、第1の電極部と電気的に接続されたパッド電極および配線からなる配線層を有し、前記半導体検出素子とその上側の検出基板の配線基板との間に設けられてなることを特徴とする放射線検出器が提供される。   According to one aspect of the present invention, a wiring board, a semiconductor detection element that detects radiation fixed to the upper surface of the wiring board, a spacer fixed to the upper surface of the wiring board, and a bias voltage applied to the semiconductor detection element A detection substrate having a bias voltage application wiring portion for supplying a plurality of the detection substrates, and a fixing means for fixing a stacked body in which a plurality of the detection substrates are stacked. The semiconductor detection element includes a semiconductor crystal and the semiconductor A first electrode portion for applying a bias voltage to the upper surface of the crystal body; and a second electrode portion for extracting a signal to the lower surface of the semiconductor crystal body. A flexible support member, and a wiring layer comprising a pad electrode and a wiring electrically connected to the first electrode portion on a lower surface of the flexible support member, the semiconductor detection element and an upper detection substrate Provided between the wiring board Is the radiation detector, characterized by comprising is provided.

本発明によれば、バイアス電圧印加用配線部は、フィルム状の可撓性支持部材とその下面に形成されたパッド電極および配線からなる配線層から構成される。したがって、バイアス電圧印加用配線部が占める高さを低減でき、検出基板を高密度に積層できる。その結果、半導体検出素子間の隙間が低減され、検出効率が向上する。さらに、可撓性支持部材は、配線層とその上側の検出基板とを電気的に絶縁する機能も合わせもつので、新たな絶縁部材を必要とせず、この点においても検出基板を高密度に積層できる。   According to the present invention, the bias voltage applying wiring portion is composed of a wiring layer composed of a film-like flexible support member, a pad electrode formed on the lower surface thereof, and wiring. Therefore, the height occupied by the bias voltage application wiring portion can be reduced, and the detection substrates can be stacked with high density. As a result, the gap between the semiconductor detection elements is reduced, and the detection efficiency is improved. Furthermore, since the flexible support member also has a function of electrically insulating the wiring layer and the upper detection substrate, a new insulating member is not required. it can.

また、前記スペーサは、その上面の横方向の内側に上面よりも低い段差部を有し、上下に隣接する前記検出基板同士が、下側のスペーサの上面と、上側のスペーサの下面とが接触して積層されてなり、前記バイアス電圧印加用配線部が、段差部と、その上側の検出基板の配線基板との間に収容されてなる構成としてもよい。これにより、バイアス電圧印加用配線部がスペーサの段差部上の空間に収容されるので、いっそう高密度に積層できる。   In addition, the spacer has a step portion that is lower than the upper surface on the inner side in the lateral direction of the upper surface, and the detection substrates adjacent to each other are in contact with the upper surface of the lower spacer and the lower surface of the upper spacer. The bias voltage applying wiring portion may be housed between the stepped portion and the wiring substrate of the detection substrate on the upper side. As a result, the bias voltage applying wiring portion is accommodated in the space above the step portion of the spacer, so that the layers can be stacked with higher density.

本発明の他の観点によれば、放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する上記いずれかの放射線検出ユニットと、前記放射線検出ユニットに接続される検出回路ユニットと、前記検出回路ユニットから取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, any one of the above radiation detection units for detecting radiation generated from a subject containing a radioisotope, a detection circuit unit connected to the radiation detection unit, and the detection circuit unit There is provided a radiation inspection apparatus comprising: information processing means for acquiring distribution information of the radioisotope in a subject based on detection information including an incident time and an incident position of radiation acquired from the above.

本発明によれば、放射線検出ユニットの複数の半導体検出素子が互いに高密度に配置されているので検出効率が向上し、短時間で精密な検査が可能となる。   According to the present invention, since the plurality of semiconductor detection elements of the radiation detection unit are arranged at high density with each other, the detection efficiency is improved, and a precise inspection can be performed in a short time.

本発明によれば、複数の検出基板を高密度に積層でき、複数の半導体検出素子が高密度に配置された放射線検出ユニット、およびこれを用いた放射線検査装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a radiation detection unit in which a plurality of detection substrates can be stacked at a high density, and a plurality of semiconductor detection elements are arranged at a high density, and a radiation inspection apparatus using the radiation detection unit.

以下、図面を参照しつつ実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明の実施の形態に係るPET装置の構成を示すブロック図である。図2を参照するに、PET装置10は、被検体Sの周囲に配置され、ガンマ線を検出する検出器11と、検出器11からの検出データを処理し、得られた被検体Sの体内のポジトロン核種RIの位置の画像データを再生成する情報処理部12と、画像データを表示等する表示部13と、被検体Sや検出器11の移動等の制御を行う制御部14と、情報処理部12や制御部14に指示を送る端末や画像データを出力するプリンタ等からなる入出力部15等から構成される。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the PET apparatus according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the PET apparatus 10 is disposed around the subject S, detects a gamma ray, and processes detection data from the detector 11. An information processing unit 12 that regenerates image data at the position of the positron nuclide RI, a display unit 13 that displays image data, a control unit 14 that controls movement of the subject S and the detector 11, and the information processing The input / output unit 15 includes a terminal that sends instructions to the unit 12 and the control unit 14, a printer that outputs image data, and the like.

検出器111〜118は、被検体Sの周囲に360度に亘って配置される。ここで、被検体Sの体軸方向をZ軸方向(Zおよび−Z方向)とする。検出器11は、被検体Sに対して相対的にZ軸方向に移動可能としてもよい。なお、図2においてPET装置10は8個の検出器111〜118が示されているがこれらの数は一例過ぎず、検出器111〜118の数は適宜選択される。 The detectors 11 1 to 11 8 are arranged around the subject S over 360 degrees. Here, the body axis direction of the subject S is defined as the Z-axis direction (Z and −Z directions). The detector 11 may be movable relative to the subject S in the Z-axis direction. In FIG. 2, the PET apparatus 10 shows eight detectors 11 1 to 11 8, but these numbers are merely an example, and the number of the detectors 11 1 to 11 8 is appropriately selected.

検出器11は半導体検出ユニット20と検出回路ユニット16からなる。予め被検体Sにはポジトロン核種RIで標識化された検査用薬剤が導入されている。半導体検出ユニット20は、ガンマ線の入射面が被検体Sに面するように配置されている。   The detector 11 includes a semiconductor detection unit 20 and a detection circuit unit 16. A test agent labeled with a positron nuclide RI in advance is introduced into the subject S. The semiconductor detection unit 20 is arranged so that the incident surface of gamma rays faces the subject S.

ポジトロン核種RIから生じた陽電子の消滅の際に、2つのガンマ線γa、γbが同時に発生する。2つのガンマ線γa、γbは、互いに略180度をなして放出されるので、被検体Sを挟んで対向する検出器11の半導体検出ユニット20の半導体検出素子(図4に示す符号25)に入射する。ガンマ線γa、γbが入射した半導体検出ユニット20の各々は、ガンマ線γa、γbの入射により生じる電気信号(検出信号)を検出回路ユニット16に送出する。 When the positron generated from the positron nuclide RI disappears, two gamma rays γ a and γ b are generated simultaneously. Since the two gamma rays γ a and γ b are emitted at an angle of about 180 degrees, the semiconductor detection element (reference numeral 25 shown in FIG. 4) of the semiconductor detection unit 20 of the detector 11 facing the subject S is sandwiched. Is incident on. Each of the semiconductor detection unit 20 gamma gamma a, is gamma b incident sends gamma gamma a, electrical signals generated by the incidence of the gamma b (detection signal) to the detection circuit unit 16.

検出回路ユニット16は、検出回路(不図示)備え、半導体検出ユニット20から供給される検出信号に基づいて、ガンマ線γa、γbが検出素子に入射した時刻(入射時刻)を決定する。さらに、検出回路ユニット16は、入射時刻および入射位置情報(ガンマ線を検出した素子の識別番号等)等の検出データを情報処理部12に送出する。検出回路ユニット16の検出回路は、アナログ回路とデジタル回路の混載回路から構成される。 The detection circuit unit 16 includes a detection circuit (not shown), and determines the time (incident time) when the gamma rays γ a and γ b are incident on the detection element based on the detection signal supplied from the semiconductor detection unit 20. Furthermore, the detection circuit unit 16 sends detection data such as the incident time and incident position information (such as the identification number of the element that detected the gamma ray) to the information processing unit 12. The detection circuit of the detection circuit unit 16 includes a mixed circuit of an analog circuit and a digital circuit.

情報処理部12では、検出データに基づいてコインシデンス検出および画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。コインシデンス検出は、入射時刻が略一致する2つ以上の検出データがある場合、それらの検出データを有効と判定し、コインシデンス情報とする。また、コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻が一致しない検出データを無効と判定し破棄する。そして、コインシデンス情報と、コインシデンス情報に含まれる検出素子番号等と、これに対応する検出素子の位置情報等から所定の画像再生成アルゴリズム(例えば、期待値最大化(Expectation Maximization)法)に基づいて画像データを再生成する。表示部13は、入出力部15の要求に応じて再生成された画像データを表示する。   The information processing unit 12 performs coincidence detection and image data regeneration using an image regeneration algorithm based on the detection data. In the coincidence detection, when there are two or more pieces of detection data whose incident times substantially coincide with each other, it is determined that these pieces of detection data are valid and used as coincidence information. In the coincidence detection, detection data whose gamma ray incident times do not match is determined to be invalid and discarded. Then, based on the coincidence information, the detection element number included in the coincidence information, the position information of the detection element corresponding to the coincidence information, and the like, based on a predetermined image regeneration algorithm (for example, expectation maximization (Expectation Maximization method)) Regenerate the image data. The display unit 13 displays the image data regenerated in response to a request from the input / output unit 15.

以上の構成および動作により、PET装置10は、被検体Sの体内に選択的に位置するポジトロン核種RIからのガンマ線を検出し、ポジトロン核種RIの分布状態の画像データを再構成する。   With the above configuration and operation, the PET apparatus 10 detects gamma rays from the positron nuclide RI selectively located in the body of the subject S, and reconstructs image data of the distribution state of the positron nuclide RI.

図3は、本発明の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図、図4は、第1の実施の形態の検出基板の分解斜視図である。なお、図3は、ガンマ線が入射する方向、すなわち半導体検出ユニットの正面側から見た図である。   FIG. 3 is a perspective view of the semiconductor detection unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the detection substrate of the first embodiment. FIG. 3 is a view as seen from the direction in which gamma rays are incident, that is, from the front side of the semiconductor detection unit.

図3および図4を参照するに、半導体検出ユニット20は、支持台21上に、複数の検出基板22が積層された積層体からなり、積層体は4個のボルト23aおよびナット23bからなる固定部材23により固定されている。図4では一例として検出基板22が16個の場合を示している。検出基板22は、配線基板24、2つの半導体検出素子25、コネクタ26、スペーサ28、およびバイアス電圧印加用配線部29等から構成されている。検出基板22は、上下の検出基板22のそれぞれのスペーサ28が互いに接触して積層されている。すなわち、下側のスペーサ28の上面28aと上側のスペーサ28の下面28cとが接触し、スペーサ28によって上下方向の検出基板22の位置が規定されている。   Referring to FIGS. 3 and 4, the semiconductor detection unit 20 is composed of a laminated body in which a plurality of detection substrates 22 are laminated on a support base 21, and the laminated body is a fixed body composed of four bolts 23a and nuts 23b. It is fixed by the member 23. FIG. 4 shows a case where there are 16 detection substrates 22 as an example. The detection board 22 includes a wiring board 24, two semiconductor detection elements 25, a connector 26, a spacer 28, a bias voltage application wiring portion 29, and the like. The detection substrate 22 is laminated such that the spacers 28 of the upper and lower detection substrates 22 are in contact with each other. That is, the upper surface 28 a of the lower spacer 28 and the lower surface 28 c of the upper spacer 28 are in contact with each other, and the position of the detection substrate 22 in the vertical direction is defined by the spacer 28.

図5は、配線基板の平面図である。図5を図3および図4と共に参照するに、配線基板24には、ガラスエポキシ基板や、ポリイミド基板、ガラス基板およびアルミナ基板等のセラミック基板等を用いることができる。配線基板24の表面には検出信号の取出し用のパッド電極24bと、パッド電極24bとコネクタ26とを接続する配線パターン24aが形成されている。パッド電極24bは、後述する半導体検出素子25の第2電極部の導電膜と同数形成されている。配線基板24は、配線パターン24aがその表面に形成されている以外に、配線基板24中に形成されている、いわゆる多層積層配線基板である。なお、配線基板24は、単層配線基板でもよい。   FIG. 5 is a plan view of the wiring board. Referring to FIG. 5 together with FIGS. 3 and 4, the wiring substrate 24 may be a glass epoxy substrate, a ceramic substrate such as a polyimide substrate, a glass substrate, and an alumina substrate. On the surface of the wiring substrate 24, a pad electrode 24b for taking out a detection signal and a wiring pattern 24a for connecting the pad electrode 24b and the connector 26 are formed. The pad electrode 24b is formed in the same number as the conductive film of the second electrode portion of the semiconductor detection element 25 described later. The wiring board 24 is a so-called multilayer laminated wiring board formed in the wiring board 24 in addition to the wiring pattern 24a formed on the surface thereof. The wiring board 24 may be a single layer wiring board.

また、配線基板24にはバイアス電圧印加用の配線が形成されていないので、配線パターン24aを例えば配線基板24の幅方向(X軸方向)の中央から略線対称に配置できる。このため、配線パターン24aの非対称な配置に起因する配線基板24の反りや撓み等を低減でき、過度の反りや撓みによって生じる、半導体結晶素子25が配線基板24から剥離するような深刻な障害を回避できる。   In addition, since the wiring for applying bias voltage is not formed on the wiring board 24, the wiring pattern 24a can be arranged substantially line-symmetrically from the center in the width direction (X-axis direction) of the wiring board 24, for example. For this reason, it is possible to reduce warping or bending of the wiring board 24 due to the asymmetrical arrangement of the wiring pattern 24a, and to prevent a serious obstacle such as peeling of the semiconductor crystal element 25 from the wiring board 24 caused by excessive warping or bending. Can be avoided.

コネクタ26は、そのタイプは特に限定されず、例えばフレキシブルプリント配線板(FPC)等が接続可能なフラットケーブル用コネクタを用いることができる。   The type of the connector 26 is not particularly limited. For example, a flat cable connector to which a flexible printed wiring board (FPC) or the like can be connected can be used.

図6は、図3に示す半導体検出ユニットのA−A線断面図であり、配線層31のパッド電極31aを通る断面図である。なお、図6は、2個の検出基板の断面のみを示し、他は検出基板を省略している。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor detection unit shown in FIG. 3 taken along the line AA, and is a cross-sectional view passing through the pad electrode 31 a of the wiring layer 31. FIG. 6 shows only a cross section of two detection boards, and the other detection boards are omitted.

図6を図3および図4と共に参照するに、半導体検出素子25は、下面に溝部33aが形成された略平板状の半導体結晶体33と、半導体結晶体33の上面に形成された第1電極部34と、半導体結晶体33の下面に形成された第2電極部35等からなる。   Referring to FIG. 6 together with FIG. 3 and FIG. 4, the semiconductor detection element 25 includes a substantially flat semiconductor crystal 33 having a groove 33 a formed on the lower surface, and a first electrode formed on the upper surface of the semiconductor crystal 33. Part 34 and a second electrode part 35 formed on the lower surface of the semiconductor crystal 33.

半導体結晶体33は、その材料としては、例えば、エネルギーが511keVのガンマ線に有感なテルル化カドミウム(CdTe)、Cd1-xZnxTe(CZT)、臭化タリウム(TlBr)、シリコンなどが挙げられる。また、これらの材料には導電性等を制御するためのドーパントが含まれていてもよい。シリコンはCdTeよりも機械的強度が高いので加工中に結晶欠陥が生じにくいので好ましい。半導体結晶体33は、半導体の結晶成長法であるブリッジマン法や、移動加熱法を用いて半導体結晶を形成し、所定の結晶方位に平板状に切出して得られる。 The material of the semiconductor crystal 33 is, for example, cadmium telluride (CdTe), Cd 1-x Zn x Te (CZT), thallium bromide (TlBr), silicon, etc. sensitive to gamma rays with energy of 511 keV. Can be mentioned. Moreover, the dopant for controlling electroconductivity etc. may be contained in these materials. Silicon is preferable because it has a higher mechanical strength than CdTe, and crystal defects are less likely to occur during processing. The semiconductor crystal 33 is obtained by forming a semiconductor crystal using a Bridgeman method, which is a semiconductor crystal growth method, or a moving heating method, and cutting it into a flat plate shape with a predetermined crystal orientation.

また、半導体結晶体33の下面には、幅方向(X軸方向)に等間隔に離隔され、奥行き方向(Y軸方向)に延在する複数の溝部33aが形成されている。半導体結晶体33を溝部33aによって幅方向に分割することで、ガンマ線の幅方向の入射位置をより正確に検出できるようになる。   In addition, a plurality of groove portions 33a are formed on the lower surface of the semiconductor crystal 33 so as to be spaced apart at equal intervals in the width direction (X-axis direction) and extend in the depth direction (Y-axis direction). By dividing the semiconductor crystal body 33 in the width direction by the groove 33a, the incident position of the gamma ray in the width direction can be detected more accurately.

第1電極部34は、半導体結晶体33の上面を略覆う導電膜からなる。第1電極部34には負のバイアス電圧Vbが印加され、カソードとなっている。半導体結晶体33がCdTeからなる場合は第1電極部34には、例えばPt膜が用いられる。第1電極部34は、バイアス電圧印加用配線部29の配線層31のパッド電極31aと導電性接着層38により電気的に接続されている。バイアス電圧Vbは、直流電圧で例えば−60V〜−1000Vに設定される。   The first electrode portion 34 is made of a conductive film that substantially covers the upper surface of the semiconductor crystal 33. A negative bias voltage Vb is applied to the first electrode portion 34 to serve as a cathode. In the case where the semiconductor crystal 33 is made of CdTe, for example, a Pt film is used for the first electrode portion 34. The first electrode portion 34 is electrically connected to the pad electrode 31 a of the wiring layer 31 of the bias voltage applying wiring portion 29 by the conductive adhesive layer 38. The bias voltage Vb is a DC voltage and is set to, for example, −60V to −1000V.

第2電極部35は、半導体結晶体33の下面に、溝部33aと溝部33aとの間の凸部の表面に、X軸方向には所定の幅で、隣接する電極とは互いに離隔され、Y軸方向に延在する複数の導電膜からなる。半導体結晶体33がCdTeからなる場合は、第2電極部35は例えばAu(金)膜からなり、半導体結晶体33の第2電極部35側にはIn(インジウム)が注入・拡散される。これにより第2電極部35とCdTeとの間にショットキー接合が形成される。第2電極部35の各々の導電膜は配線基板24に設けられたパッド電極24bに導電性ペーストや異方性導電接着剤等の導電性接着層36により固着されている。   The second electrode portion 35 is formed on the lower surface of the semiconductor crystal body 33, on the surface of the convex portion between the groove portion 33a and the groove portion 33a, with a predetermined width in the X-axis direction and separated from adjacent electrodes. It consists of a plurality of conductive films extending in the axial direction. When the semiconductor crystal 33 is made of CdTe, the second electrode portion 35 is made of, for example, an Au (gold) film, and In (indium) is implanted and diffused on the second electrode portion 35 side of the semiconductor crystal 33. As a result, a Schottky junction is formed between the second electrode portion 35 and CdTe. Each conductive film of the second electrode portion 35 is fixed to a pad electrode 24b provided on the wiring substrate 24 by a conductive adhesive layer 36 such as a conductive paste or an anisotropic conductive adhesive.

パッド電極24bは配線パターン(図5に示す符号“24a”)およびコネクタ26を介して、図示されない検出回路ユニットの検出回路に接続される。検出回路では、抵抗を介して接地されるので、第2電極部35はアノードとなる。なお、第2電極部35の導電膜には接続される回路を一つのみ示し他を省略している。   The pad electrode 24b is connected to a detection circuit of a detection circuit unit (not shown) via a wiring pattern (reference numeral “24a” shown in FIG. 5) and the connector 26. In the detection circuit, since it is grounded via a resistor, the second electrode portion 35 becomes an anode. Note that only one circuit connected to the conductive film of the second electrode portion 35 is shown and the others are omitted.

次に半導体検出素子25の動作を説明する。半導体結晶体33にガンマ線が入射すると、確率的に電子正孔対が生成される。半導体結晶体33には、第2電極部35から第1電極部34の方向に電界が印加されているので正孔は第1電極部34に引きつけられ、電子は第2電極部35に引きつけられ出力信号(検出信号)が検出回路ユニットの検出回路に送出される。   Next, the operation of the semiconductor detection element 25 will be described. When gamma rays are incident on the semiconductor crystal 33, electron-hole pairs are generated stochastically. Since an electric field is applied to the semiconductor crystal body 33 in the direction from the second electrode portion 35 to the first electrode portion 34, holes are attracted to the first electrode portion 34 and electrons are attracted to the second electrode portion 35. An output signal (detection signal) is sent to the detection circuit of the detection circuit unit.

スペーサ28は、X軸方向に延在する平板状の基部28Aと、基部28AのX軸方向の両側部にY軸方向の紙面手前側(ガンマ線の入射方向)に延在する一対の腕部28Bを有する。スペーサ28には、基部28Aと一対の腕部28Bにより三方が囲まれ、ガンマ線入射側が開放されたスペースが形成される。このスペースには、スペーサ28が配線基板24に固着された2つの半導体検出素子25が収容される。半導体検出素子25とスペーサ28との互いの接触が回避される。これにより、半導体検出素子25とスペーサ28とが互いに接触する場合よりも互いの位置決めがし易くなる。   The spacer 28 includes a flat base portion 28A extending in the X-axis direction, and a pair of arm portions 28B extending on the front side in the Y-axis direction (the incidence direction of gamma rays) on both sides in the X-axis direction of the base portion 28A. Have The spacer 28 is surrounded by a base portion 28A and a pair of arm portions 28B to form a space where the gamma ray incident side is open. In this space, two semiconductor detection elements 25 having the spacers 28 fixed to the wiring board 24 are accommodated. Contact between the semiconductor detection element 25 and the spacer 28 is avoided. Thereby, it becomes easier to position each other than the case where the semiconductor detection element 25 and the spacer 28 contact each other.

また、スペーサ28は下面28cが平坦になっている。スペーサ28には、下面28cを基準とした場合、最も高い面である上面28aと、上面28aよりも低い段差部28bが設けられている。上面28aは平坦であり、上面28aと下面28cとにより検出基板22の上下方向の位置が規定される。また、下面28cには、配線基板24の上面と接着層41を介して接着されている。下面28cは平坦であるので、配線基板24の上面の上下方向の位置を正確に決められる。   The spacer 28 has a flat bottom surface 28c. When the lower surface 28c is used as a reference, the spacer 28 is provided with an upper surface 28a which is the highest surface and a stepped portion 28b which is lower than the upper surface 28a. The upper surface 28a is flat, and the position of the detection substrate 22 in the vertical direction is defined by the upper surface 28a and the lower surface 28c. Further, the lower surface 28 c is bonded to the upper surface of the wiring board 24 through an adhesive layer 41. Since the lower surface 28c is flat, the vertical position of the upper surface of the wiring board 24 can be determined accurately.

段差部28bは、上面28aのX軸方向内側に設けられ、スペーサ28のY軸方向に延在している。図6に示すように、段差部28b上にはバイアス電圧印加用配線部29が収容されると共に、その上に積層される検出基板22の配線基板24が収容され、バイアス電圧印加用配線部29は上側の配線基板24との接触が回避される。これにより、スペーサ28の厚さだけで検出基板22の上下方向(Z軸方向)の位置が決まるので、半導体検出素子25の上下方向の位置決めが容易になり、その結果、精度良く半導体検出素子25を配置できる。   The stepped portion 28 b is provided on the inner side in the X-axis direction of the upper surface 28 a and extends in the Y-axis direction of the spacer 28. As shown in FIG. 6, the bias voltage applying wiring portion 29 is accommodated on the step portion 28 b, and the wiring substrate 24 of the detection substrate 22 stacked thereon is accommodated, and the bias voltage applying wiring portion 29 is accommodated. The contact with the upper wiring board 24 is avoided. As a result, since the position of the detection substrate 22 in the vertical direction (Z-axis direction) is determined only by the thickness of the spacer 28, the semiconductor detection element 25 can be easily positioned in the vertical direction. Can be placed.

また、スペーサ28には厚さ方向に貫通する開口部28−1〜28−3が設けられている。開口部28−1は、スペーサ28のX軸方向の両側にそれぞれ2つが設けられている。開口部28−1は、半導体検出ユニット20を固定するためのボルト23aの軸が挿入されるが、その内径(直径)はボルトの軸の直径よりも大きく設定されている。なお、開口部28−1はX軸方向両側部にそれぞれ2個形成されているが、1個でもよく3個以上でもよい。また、開口部28−2,28−3は、例えば、図4に示す配線基板24とスペーサ28とを固着するための接着剤を導入するために設けられている。開口部28−2,28−3は、その数に特に制限はなく、第1の実施の形態では、設けなくともよい。   Further, the spacer 28 is provided with openings 28-1 to 28-3 penetrating in the thickness direction. Two openings 28-1 are provided on each side of the spacer 28 in the X-axis direction. In the opening 28-1, the shaft of the bolt 23a for fixing the semiconductor detection unit 20 is inserted, and the inner diameter (diameter) thereof is set larger than the diameter of the bolt shaft. Two openings 28-1 are formed on both sides in the X-axis direction, but may be one or three or more. The openings 28-2 and 28-3 are provided, for example, for introducing an adhesive for fixing the wiring board 24 and the spacer 28 shown in FIG. The number of the openings 28-2 and 28-3 is not particularly limited, and may not be provided in the first embodiment.

また、スペーサ28は、半導体検出ユニット20の固定の際の上下方向の締め付け力により変形しない程度の弾性率を有する材料であれば特に制限はないが、例えば、金属(合金)およびセラミック材料等から選択される。スペーサ28は、とりわけセラミック材料からなることが好ましい。スペーサ28は、セラミック材料を用いる場合、鋳型により成型し上面28aおよび下面28cが研磨加工により精度良く形成される。セラミック材料では研磨加工により平坦性良く、かつ極めて高い寸法精度が得られるため、スペーサ28は良好な寸法精度が得られる。なお、段差部28bは上面28aや下面28cよりも比較的研磨加工し難いが、段差部28bの平坦性や寸法は上面28aや下面28cよりも精度が悪くてもよいため、スペーサ28が製造し易いという利点がある。   The spacer 28 is not particularly limited as long as the spacer 28 is a material having a modulus of elasticity that does not deform due to a vertical tightening force when the semiconductor detection unit 20 is fixed. For example, the spacer 28 is made of metal (alloy), ceramic material, or the like. Selected. The spacer 28 is particularly preferably made of a ceramic material. When a ceramic material is used for the spacer 28, the spacer 28 is molded by a mold, and the upper surface 28a and the lower surface 28c are formed with high precision by polishing. Since the ceramic material has good flatness and extremely high dimensional accuracy by polishing, the spacer 28 has good dimensional accuracy. The step portion 28b is relatively harder to polish than the upper surface 28a and the lower surface 28c, but the flatness and dimensions of the step portion 28b may be less accurate than the upper surface 28a and the lower surface 28c. There is an advantage that it is easy.

図7は、バイアス電圧印加用配線部の平面図、図8は、図3に示す半導体検出ユニットのB−B線断面図である。なお、図7では、配線層31は実線で示しているが、ベースフィルム30の下側に形成されている。また、図8は、図3に示す配線層31に沿った断面図である。   FIG. 7 is a plan view of the bias voltage applying wiring portion, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor detection unit shown in FIG. In FIG. 7, the wiring layer 31 is indicated by a solid line, but is formed below the base film 30. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the wiring layer 31 shown in FIG.

図7および図8を図4および図6と共に参照するに、バイアス電圧印加用配線部29は、ベースフィルム30と、ベースフィルム30の下面に形成されたパッド電極31a、31cおよびパッド電極31aと31cとを接続する配線31bからなる配線層31から構成される。   Referring to FIGS. 7 and 8 together with FIGS. 4 and 6, the bias voltage applying wiring portion 29 includes a base film 30, pad electrodes 31a and 31c formed on the lower surface of the base film 30, and pad electrodes 31a and 31c. The wiring layer 31 includes a wiring 31b that connects the two.

ベースフィルム30は、可撓性樹脂材料、例えばポリイミドやポリエステルからなり、耐熱性が優れる点でポリイミドが好適である。なお、ベースフィルム30は、単層でも多層積層体のいずれでもよい。   The base film 30 is made of a flexible resin material, for example, polyimide or polyester, and polyimide is preferable in terms of excellent heat resistance. The base film 30 may be either a single layer or a multilayer laminate.

パッド電極31aは、ベースフィルム30の下面に、2つの半導体検出素子25の第1電極部34のそれぞれに対応する位置に形成されている。   The pad electrode 31 a is formed on the lower surface of the base film 30 at a position corresponding to each of the first electrode portions 34 of the two semiconductor detection elements 25.

また、パッド電極31cはパッド電極31aと配線31bにより電気的に接続され、パッド電極31aの他端に、開口部31c−1と共に形成されている。パッド電極31cは、配線基板24よりも外側に延出した位置に設けられており、バイアス電圧が供給されるバイアス端子42(例えば、棒状のステアタイト等の絶縁材中を金属材料からなる貫通端子が形成された端子)が接続される。バイアス端子42は、そのねじ部(例えば“おねじ”)がパッド電極31cの開口部31c−1に挿入され、その上のバイアス端子42のねじ部(例えば“めねじ”)と螺合することで、バイアス端子42とパッド電極31cとが圧接され、電気的に接続される。バイアス端子42により上下の検出基板22のパッド電極31cをそれぞれ接続することで、半導体検出ユニット20の総てのパッド電極31cを一本に連なったバイアス端子42により電気的に接続される。このように、多数の検出基板22にバイアス電圧を簡単な構造で容易に供給できる。また、バイアス端子42を検出信号が伝送されるコネクタ26から離隔することで、コネクタ26の耐圧設計が容易になる。   The pad electrode 31c is electrically connected to the pad electrode 31a by the wiring 31b, and is formed at the other end of the pad electrode 31a together with the opening 31c-1. The pad electrode 31c is provided at a position extending outward from the wiring substrate 24, and a bias terminal 42 to which a bias voltage is supplied (for example, a penetrating terminal made of a metal material in an insulating material such as a rod-shaped steatite). Are connected). The screw terminal (for example, “male thread”) of the bias terminal 42 is inserted into the opening 31c-1 of the pad electrode 31c, and is screwed with the screw part (for example, “female thread”) of the bias terminal 42 thereon. Thus, the bias terminal 42 and the pad electrode 31c are pressed and electrically connected. By connecting the pad electrodes 31 c of the upper and lower detection substrates 22 with the bias terminal 42, all the pad electrodes 31 c of the semiconductor detection unit 20 are electrically connected with a single bias terminal 42. In this way, the bias voltage can be easily supplied to a large number of detection substrates 22 with a simple structure. Further, by separating the bias terminal 42 from the connector 26 to which the detection signal is transmitted, the withstand voltage design of the connector 26 is facilitated.

パッド電極31a,31cおよび配線31bは電気めっきあるいは無電解めっき等によるCu膜からなり、パッド電極31a,31cはさらにCu膜の表面を覆うAu膜が形成される。   The pad electrodes 31a and 31c and the wiring 31b are made of a Cu film by electroplating or electroless plating, and the pad electrodes 31a and 31c are further formed with an Au film covering the surface of the Cu film.

配線層31は、パッド電極31a,31c以外の表面、すなわち配線31bの表面にはレジスト材等の絶縁層39が形成されている。絶縁層39によりバイアス電圧用配線層31がパッド電極31a以外の部分で第1電極部34やスペーサ28に電気的に接触することが回避される。   In the wiring layer 31, an insulating layer 39 such as a resist material is formed on the surface other than the pad electrodes 31a and 31c, that is, on the surface of the wiring 31b. The insulating layer 39 prevents the bias voltage wiring layer 31 from being in electrical contact with the first electrode portion 34 and the spacer 28 at portions other than the pad electrode 31a.

また、配線層31には、上述したように、−60V〜−1000Vのバイアス電圧が印加されるが、ベースフィルム30により、その上側の配線基板24と配線層31とが電気的に絶縁される。すなわち、ベースフィルム30は、薄膜の配線層31の支持部材として機能すると共に、上側の配線基板24との絶縁部材としても機能する。これにより、少ないスペースでバイアス電圧印加用配線部29を設けることができるので検出基板22の高密度積層が可能となる。   Further, as described above, a bias voltage of −60 V to −1000 V is applied to the wiring layer 31, but the upper wiring substrate 24 and the wiring layer 31 are electrically insulated by the base film 30. . That is, the base film 30 functions as a support member for the thin wiring layer 31 and also functions as an insulating member for the upper wiring substrate 24. Thereby, since the bias voltage applying wiring portion 29 can be provided in a small space, the detection substrate 22 can be stacked at a high density.

また、ベースフィルム30はその厚さが例えば25μm〜50μmで、パッド電極31a,31cおよび配線31bの厚さが例えば18μm、絶縁層39の厚さが例えば20μmである。したがって、バイアス電圧印加用配線部29の総厚は63μm〜88μm程度であるので、スペーサ28の段差部28bを例えば0.3mmに設定することで、段差部28bに十分に収容可能である。   The base film 30 has a thickness of, for example, 25 μm to 50 μm, the pad electrodes 31a and 31c and the wiring 31b have a thickness of, for example, 18 μm, and the insulating layer 39 has a thickness of, for example, 20 μm. Therefore, since the total thickness of the bias voltage applying wiring portion 29 is about 63 μm to 88 μm, the stepped portion 28 b of the spacer 28 can be sufficiently accommodated in the stepped portion 28 b by setting it to 0.3 mm, for example.

さらに、配線層31は、配線基板24に形成された配線パターン24aから離隔して配置されている。これにより、配線基板24内の絶縁対策が容易になる。   Further, the wiring layer 31 is arranged separately from the wiring pattern 24 a formed on the wiring board 24. This facilitates insulation measures in the wiring board 24.

なお、バイアス電圧印加用配線部29は、半導体検出ユニット20を組み立てる際に、スペーサ28の段差部28bのX軸方向両側の側壁に規制されてX軸方向の位置決めがされる。さらにY軸方向の位置決めをするために、ベースフィルム30に例えば直径0.5mmの位置決め用孔30−1を設けてもよい。スペーサ28に予め基準マークを形成し、この位置決め用孔30−1の位置を基準マークに合わせることで、Y軸方向の位置決めが容易となる。   When the semiconductor detection unit 20 is assembled, the bias voltage application wiring portion 29 is regulated by the side walls on both sides in the X-axis direction of the step portion 28b of the spacer 28 and positioned in the X-axis direction. Further, for positioning in the Y-axis direction, the base film 30 may be provided with positioning holes 30-1 having a diameter of 0.5 mm, for example. By previously forming a reference mark on the spacer 28 and aligning the position of the positioning hole 30-1 with the reference mark, positioning in the Y-axis direction becomes easy.

なお、先の図4を参照するに、検出基板22は、半導体検出素子25とスペーサ28とが所定の位置関係となるように配置・固着されている。所定の位置関係とは、例えば、半導体検出素子25の外形と、スペーサ28の腕部28Bの側面との位置関係である。このように設定することでX−Y平面上での半導体検出素子25とスペーサ28との位置関係が決まる。   As shown in FIG. 4, the detection substrate 22 is disposed and fixed so that the semiconductor detection element 25 and the spacer 28 are in a predetermined positional relationship. The predetermined positional relationship is, for example, the positional relationship between the outer shape of the semiconductor detection element 25 and the side surface of the arm portion 28B of the spacer 28. With this setting, the positional relationship between the semiconductor detection element 25 and the spacer 28 on the XY plane is determined.

第1の実施の形態によれば、バイアス電圧印加用配線部29は、ベースフィルム30とその下面に形成されたパッド電極31a,31cおよび配線31bからなる配線層31から構成される。バイアス電圧印加用配線部29は、従来よりも薄く形成できるため、バイアス電圧印加用配線部29が占める高さを低減でき、検出基板22を高密度に積層できる。その結果、半導体検出素子25間の隙間が低減され、検出効率が向上する。さらに、半導体検出ユニット20の高さを低減でき、小型化できるという利点もある。   According to the first embodiment, the bias voltage applying wiring portion 29 is configured by the base film 30 and the wiring layer 31 including the pad electrodes 31a and 31c and the wiring 31b formed on the lower surface thereof. Since the bias voltage applying wiring portion 29 can be formed thinner than the conventional one, the height occupied by the bias voltage applying wiring portion 29 can be reduced, and the detection substrate 22 can be stacked at a high density. As a result, the gap between the semiconductor detection elements 25 is reduced, and the detection efficiency is improved. Furthermore, there is an advantage that the height of the semiconductor detection unit 20 can be reduced and the size can be reduced.

なお、図6に示す半導体検出素子25は、その半導体結晶体33が第2電極部35側に溝部33aが形成されているが、半導体結晶体33を平坦面として、その表面に第2電極部35を設けてもよい。また、さらに、半導体結晶体33の代わりに多数の針状の直方体の半導体結晶体を貼り合わせた集合体を用いてもよい。これらの半導体結晶体については、次に説明する第2の実施の形態においても同様である。   In the semiconductor detecting element 25 shown in FIG. 6, the semiconductor crystal 33 has a groove 33a formed on the second electrode portion 35 side. The semiconductor crystal 33 is a flat surface, and the second electrode portion is formed on the surface thereof. 35 may be provided. Furthermore, instead of the semiconductor crystal 33, an aggregate in which a large number of needle-shaped rectangular semiconductor crystals are bonded together may be used. These semiconductor crystal bodies are the same in the second embodiment described below.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係るPET装置は、第1の実施の形態に係るPET装置の変形例であり、半導体検出ユニットのバイアス電圧供給用の配線構造が異なる以外は、図3等に示す半導体検出ユニットと同様に構成されている。
(Second Embodiment)
The PET apparatus according to the second embodiment of the present invention is a modification of the PET apparatus according to the first embodiment, except that the wiring structure for supplying the bias voltage of the semiconductor detection unit is different, such as FIG. It is comprised similarly to the semiconductor detection unit shown in FIG.

図9は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図、図10は、第2の実施の形態に係る検出基板の分解斜視図、図11は、図9に示す半導体検出ユニットのC−C線断面図である。   FIG. 9 is a perspective view of a semiconductor detection unit according to the second embodiment of the present invention, FIG. 10 is an exploded perspective view of a detection substrate according to the second embodiment, and FIG. 11 is a semiconductor shown in FIG. It is CC sectional view taken on the line of a detection unit.

図9〜図11を参照するに、半導体検出ユニット50は、バイアス電圧供給用の配線構造が、バイアス電圧印加用配線部59と、配線基板24上に形成されたバイアス電源接続用電極55と、バイアス電圧印加用配線部59とバイアス電源接続用電極55とを電気的に接続する、スペーサ28の開口部28−1に設けられた接続端子56等からなる。   Referring to FIGS. 9 to 11, the semiconductor detection unit 50 includes a bias voltage supply wiring structure 59, a bias voltage application wiring portion 59, a bias power connection electrode 55 formed on the wiring substrate 24, and It comprises a connection terminal 56 and the like provided in the opening 28-1 of the spacer 28, which electrically connects the bias voltage application wiring portion 59 and the bias power supply connection electrode 55.

バイアス電圧印加用配線部59は、先の図7に示したバイアス電圧印加用配線部29と略同様に構成されるが、ベースフィルム30が略矩形であり、パッド電極51cが、スペーサ28の開口部28−1に対応する位置に形成されている。   The bias voltage applying wiring portion 59 is configured in substantially the same manner as the bias voltage applying wiring portion 29 shown in FIG. 7, but the base film 30 is substantially rectangular, the pad electrode 51 c is the opening of the spacer 28. It is formed at a position corresponding to the portion 28-1.

また、配線基板24の表面には、スペーサ28の開口部28−1に対応する位置から奥行き方向(Y軸方向)の端部に亘ってバイアス電源接続用電極55が形成されている。バイアス電源接続用電極55には、バイアス電圧が外部の直流電源から供給される。   A bias power supply connection electrode 55 is formed on the surface of the wiring board 24 from the position corresponding to the opening 28-1 of the spacer 28 to the end in the depth direction (Y-axis direction). A bias voltage is supplied to the bias power connection electrode 55 from an external DC power source.

接続端子56は例えば円筒状の金属材料からなる。接続端子56は、スペーサ28の開口部28−1に挿入され、配線層51のパッド電極51cとバイアス電源接続用電極55との間に、例えば銀ペースト等の導電性接着剤からなる導電性接着層38によりそれぞれ接続される。以上説明したバイアス電圧供給用の配線構造により、半導体検出素子25の第1電極部34にバイアス電圧が供給される。   The connection terminal 56 is made of, for example, a cylindrical metal material. The connection terminal 56 is inserted into the opening 28-1 of the spacer 28, and a conductive adhesive made of a conductive adhesive such as a silver paste is provided between the pad electrode 51c of the wiring layer 51 and the bias power connection electrode 55. Each is connected by a layer 38. With the bias voltage supply wiring structure described above, a bias voltage is supplied to the first electrode portion 34 of the semiconductor detection element 25.

第2の実施の形態によれば、半導体検出素子25に第1の実施の形態と異なる配線構造で略同様の効果を奏する半導体検出ユニット50を提供できる。   According to the second embodiment, it is possible to provide the semiconductor detection unit 50 that has substantially the same effect as the semiconductor detection element 25 with a wiring structure different from that of the first embodiment.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims.・ Change is possible.

例えば、上述した実施の形態では、PET装置を例に説明したが、本発明は、SPECT(単一光子放射形コンピュータ断層撮影)装置に適用できる。   For example, in the above-described embodiment, the PET apparatus has been described as an example, but the present invention can be applied to a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) apparatus.

従来の放射線検出ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the conventional radiation detection unit. 本発明の第1の実施の形態に係るPET装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the PET apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor detection unit which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態の検出基板の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the detection board of a 1st embodiment. 配線基板の平面図である。It is a top view of a wiring board. 図3に示す半導体検出ユニットのA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the semiconductor detection unit shown in FIG. バイアス電圧印加用配線部の平面図である。It is a top view of the wiring part for bias voltage application. 図3に示す半導体検出ユニットのB−B線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor detection unit shown in FIG. 3 taken along the line BB. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体検出ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor detection unit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施の形態に係る検出基板の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the detection board concerning a 2nd embodiment. 図9に示す半導体検出ユニットのC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of the semiconductor detection unit shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 PET装置
11,111〜118 検出器
12 情報処理部
13 表示部
14 制御部
15 入出力部
16 検出回路ユニット
20,50 半導体検出ユニット
21 支持台
22,52 検出基板
23 固定部材
24 配線基板
24a 配線パターン
24b,31a,31c,51c パッド電極
25 半導体検出素子
26 コネクタ
28 スペーサ
28A 基部
28B 腕部
28a 上面
28b 段差部
28c 下面
29,59 バイアス電圧印加用配線部
30 ベースフィルム
30−1 位置決め用孔
31,51 配線層
31b 配線
33 半導体結晶体
34 第1電極部
35 第2電極部
36,38 導電性接着層
39 絶縁層
41 接着層
42 バイアス端子
55 バイアス電源接続用電極
56 接続端子
10 PET device 11, 11 1 to 11 8 detector 12 information processing unit 13 display unit 14 control unit 15 input unit 16 detector unit 20, 50 semiconductor detection unit 21 supporting stand 22 and 52 detect the substrate 23 fixing member 24 wiring board 24a wiring pattern 24b, 31a, 31c, 51c pad electrode 25 semiconductor detection element 26 connector 28 spacer 28A base 28B arm part 28a upper surface 28b stepped part 28c lower surface 29, 59 bias voltage applying wiring part 30 base film 30-1 positioning hole 31, 51 Wiring layer 31b Wiring 33 Semiconductor crystal 34 First electrode part 35 Second electrode part 36, 38 Conductive adhesive layer 39 Insulating layer 41 Adhesive layer 42 Bias terminal 55 Bias power supply electrode 56 Connecting terminal

Claims (7)

配線基板と、該配線基板の上面に固着された放射線を検出する半導体検出素子と、該配線基板の上面に固着されたスペーサと、該半導体検出素子にバイアス電圧を供給するバイアス電圧印加用配線部と、を有する検出基板と、
前記検出基板が複数積層された積層体を固定する固定手段と、を備え、
前記半導体検出素子は、半導体結晶体と、該半導体結晶体の上面にバイアス電圧を印加する第1の電極部と、該半導体結晶体の下面に信号を取出す第2の電極部とを有し、
前記バイアス電圧印加用配線部は、フィルム状の可撓性支持部材と、該可撓性支持部材の下面に、第1の電極部と電気的に接続されたパッド電極および配線からなる配線層を有し、前記半導体検出素子とその上側の検出基板の配線基板との間に設けられてなることを特徴とする放射線検出器。
A wiring board; a semiconductor detection element for detecting radiation fixed to the upper surface of the wiring board; a spacer fixed to the upper surface of the wiring board; and a bias voltage applying wiring section for supplying a bias voltage to the semiconductor detection element. And a detection substrate having,
Fixing means for fixing a laminate in which a plurality of the detection substrates are laminated, and
The semiconductor detection element includes a semiconductor crystal body, a first electrode portion that applies a bias voltage to the upper surface of the semiconductor crystal body, and a second electrode portion that extracts a signal on the lower surface of the semiconductor crystal body,
The bias voltage applying wiring portion includes a film-like flexible support member, and a wiring layer including a pad electrode and wiring electrically connected to the first electrode portion on a lower surface of the flexible support member. And a radiation detector, which is provided between the semiconductor detection element and a wiring board of a detection board above the semiconductor detection element.
前記スペーサは、その上面の横方向の内側に上面よりも低い段差部を有し、
上下に隣接する前記検出基板同士が、下側のスペーサの上面と、上側のスペーサの下面とが接触して積層されてなり、
前記バイアス電圧印加用配線部が、段差部と、その上側の検出基板の配線基板との間に収容されてなることを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
The spacer has a step portion that is lower than the upper surface on the inner side in the horizontal direction of the upper surface,
The detection substrates adjacent to each other vertically are laminated such that the upper surface of the lower spacer and the lower surface of the upper spacer are in contact with each other,
2. The radiation detector according to claim 1, wherein the bias voltage applying wiring portion is accommodated between the step portion and the wiring substrate of the detection substrate above the step portion.
前記バイアス電圧印加用配線部は、バイアス電圧が供給される側が検出基板から外側に延出してなることを特徴とする請求項1または2記載の放射線検出器。   The radiation detector according to claim 1, wherein the bias voltage applying wiring portion has a bias voltage supply side extending outward from the detection substrate. 前記配線基板は、その上面にバイアス電圧が供給されるバイアス電源接続用パッド電極が形成されてなり、
前記バイアス電圧印加用配線部の配線層とバイアス電源接続用パッド電極とを接続する接続端子をさらに有することを特徴とする請求項1または2記載の放射線検出器。
The wiring board is formed with a bias power connection pad electrode to which a bias voltage is supplied on an upper surface thereof,
The radiation detector according to claim 1, further comprising a connection terminal that connects a wiring layer of the bias voltage application wiring portion and a pad electrode for connecting a bias power source.
前記スペーサは、その段差部に厚さ方向に貫通すると共に配線基板の表面を露出させる開口部を有し、
前記接続端子は円筒状の金属部材からなり開口部中に配置されてなることを特徴とする請求項4記載の放射線検出器。
The spacer has an opening that penetrates the stepped portion in the thickness direction and exposes the surface of the wiring board,
The radiation detector according to claim 4, wherein the connection terminal is made of a cylindrical metal member and disposed in the opening.
前記スペーサはセラミック材料からなることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の放射線検出ユニット。   The radiation detection unit according to claim 1, wherein the spacer is made of a ceramic material. 放射性同位元素を含む被検体から発生する放射線を検出する請求項1〜6のうちいずれか一項記載の放射線検出ユニットと、
前記放射線検出ユニットに接続される検出回路ユニットと、
前記検出回路ユニットから取得した放射線の入射時刻および入射位置を含む検出情報に基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置。
The radiation detection unit according to any one of claims 1 to 6, which detects radiation generated from a subject containing a radioisotope,
A detection circuit unit connected to the radiation detection unit;
A radiation examination apparatus comprising: information processing means for acquiring distribution information of the radioisotope in a subject based on detection information including an incident time and an incident position of radiation acquired from the detection circuit unit.
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