专利名称：X射线摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测入射至固体摄像元件的X射线并获取X射线像的X射线摄像装置。
背景技术：
X射线直接检测型的CCD (Charge Coupled Device)是在CCD的检测像素直接捕捉 X射线的光子而获取X射线像，从而获得入射X射线的位置信息、能量信息、时间信息等的X 射线检测器。这样的X射线直接检测型的CCD (以下称为X射线CCD)等的固体摄像元件由于具有优良的位置分辨率以及能量分辨率，因此作为例如在X射线天体观测卫星的标准的 X射线检测器而使用(关于X射线检测器，例如参照专利文献1 3)。专利文献专利文献1 日本特开2001-249184号公报专利文献2 日本特开2008-107203号公报专利文献3 日本特开平06-302795号公报

发明内容
发明所要解决的问题上述的X射线CXD具有基本上与一般的CXD相同的结构。因此，X射线CXD的各检测像素不仅对成为检测对象的X射线，而且对紫外光、可见光、红外光等的波长比X射线长的光(噪声光)具有检测灵敏度。在以X射线直接检测为目的的摄像元件中，这样的长波长(低能量)的噪声光的检测会成为X射线检测的S/N特性的劣化等的原因。为了抑制这样的噪声光的检测，使用以下方法对于X射线C⑶等的摄像元件设置在聚酰亚胺膜上蒸镀铝而形成的称为OBF(Optical Blocking Filter、光遮蔽滤光片)的薄膜，由此构成X射线摄像装置(X射线摄像机)。这样的OBF被安装于例如X射线集束用的 X射线镜与摄像元件之间。然而，这样的构成中，由于需要用于在X射线摄像装置的内部安装OBF的空间，因而使装置大型化。另外，为了使经由OBF入射的X射线透射至摄像元件，有必要使OBF的膜厚变薄，从而存在包含OBF的摄像装置在构造上变得脆弱的问题。另外，如上所述，在将摄像装置搭载于X射线天体观测卫星等的情况下，以在释放至宇宙空间后不会因差压而使 OBF破损的方式设置专用的排气阀等，从而使装置结构复杂化。另外，随着这样的装置结构的复杂化，搭载于观测卫星的X射线摄像装置的运用上的风险也会增加。本发明是为了解决以上的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种可以适当地抑制噪声光的检测的影响的X射线摄像装置。解决问题的技术手段为了达成这样的目的，本发明的X射线摄像装置的特征在于，具备(1)背面入射型的固体摄像元件，在一个面侧设置有一维或二维排列有检测入射的X射线的多个检测像素的X射线检测部，另一个面成为X射线入射面；以及(2)遮蔽层，设置于固体摄像元件的 X射线入射面上，用于波长比成为检测对象的X射线长的光的遮蔽，(3)遮蔽层具有直接设置于X射线入射面上的第1铝层、设置于第1铝层上的第2铝层、以及设置于第1铝层和第 2铝层之间且用于紫外光的遮蔽的紫外光遮蔽层。在上述的X射线摄像装置中，作为X射线直接检测型的摄像元件，使用背面入射型的固体摄像元件。而且，对于波长比X射线长的噪声光，作为在摄像元件的X射线入射面上直接形成遮蔽层的构成。根据这样的构成，可以实现包含摄像元件和遮蔽机构的X射线摄像装置整体的小型化、结构的简单化。另外，由于摄像元件与遮蔽层一体化，因而摄像装置在构造上不会变得脆弱。另外，上述的摄像装置中，作为在摄像元件的入射面上形成用于可见光以及红外光的遮蔽的第1铝层并且在其上还设置紫外光遮蔽层的构成。由此，对于包含紫外光、可见光以及红外光的噪声光的波长范围整体可以获得充分的遮蔽效果。另外，在紫外光遮蔽层的外侧，还设置有第2铝层。由此，可以抑制因原子状氧造成的紫外光遮蔽层的侵蚀等，从而可以保护紫外光遮蔽层。根据以上所述，实现了可以适当地抑制X射线检测中的噪声光的检测的影响的X射线摄像装置。发明的效果根据本发明的X射线摄像装置，作为X射线直接检测型的摄像元件，使用背面入射型的固体摄像元件，在摄像元件的X射线入射面上直接形成遮蔽层，并且对于遮蔽层，作为从X射线入射面侧起至少包含第1铝层、紫外光遮蔽层、第2铝层的3层的遮蔽层的构成， 从而可以适当地抑制X射线检测中的噪声光的检测的影响。


图1是显示X射线摄像装置的基本构成的立体图。图2是显示X射线摄像装置的第1实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。图3是显示图2所示的X射线摄像装置的变形例的上面图。图4是显示X射线摄像装置的第2实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。图5是显示图4所示的X射线摄像装置的变形例的上面图。图6是显示X射线摄像装置的第3实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。图7是显示图6所示的X射线摄像装置的变形例的上面图。图8是显示X射线摄像装置的第4实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。图9是显示图8所示的X射线摄像装置的变形例的上面图。符号的说明1、1A、1B、1C、1D…X射线摄像装置、10…固体摄像元件(X射线CCD)、1L···表面、 12…X射线入射面、13…表面电极、15…X射线检测部、16…电荷传送部、20···遮蔽层、21… 第1铝层、22···第2铝层、23···导通部、25···紫外光遮蔽层(聚酰亚胺层)、沈…开口部、27···树脂导通部、28···阶差部、29···导通金属线、30···树脂导通部。
具体实施例方式以下，与附图一起，对本发明的X射线摄像装置的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在附图的说明中，对相同的要素附加相同的符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸比率未必与说明的一致。图1是概略地显示本发明的X射线摄像装置的基本构成的立体图。图1所示的X 射线摄像装置1被构成为具备固体摄像元件10以及遮蔽层20。用于X射线的检测的固体摄像元件10是直接检测不经由闪烁器等入射的X射线而获取X射线像的X射线直接检测型的摄像元件，可以使用例如上述的X射线(XD。固体摄像元件10为背面入射型的摄像元件，在其一个面(表面)11侧形成有一维或二维排列有检测X射线的多个检测像素的X射线检测部(受光部)。另外，该表面11的相反侧的另一个面(背面)12成为入射检测对象的X射线的X射线入射面。对于这样的摄像元件10，在其X射线入射面12上形成有用于波长比成为检测对象的X射线长(低能量)的光的遮蔽的遮蔽层20。利用该遮蔽层20，可以遮蔽从X射线入射面12侧入射至摄像元件10的包含紫外光、可见光以及红外光的噪声光。具体而言，遮蔽层20由直接设置于摄像元件10的入射面12上的第1铝层21、设置于第1铝层21上(对于第1铝层21而言，入射面12的相反侧)的第2铝层22以及设置于第1、第2铝层21、22之间的紫外光遮蔽层25构成。该遮蔽层20中，第1铝层21用于入射至摄像元件10的噪声光中的可见光以及红外光的遮蔽。另外，紫外光遮蔽层25用于噪声光中的紫外光的遮蔽。另外，第2铝层22与第1铝层21 —起用于可见光以及红外光的遮蔽。另外，该第2铝层22成为遮蔽层20的最外层(暴露面)，起到作为相对于内侧的紫外光遮蔽层25等的保护层的作用。另外，在隔着紫外光遮蔽层25而层叠的第1铝层21与第2铝层22之间，设置有将其电连接的导通部23。还有，关于该导通部23的构成，具体如后面所述。作为紫外光遮蔽层25，具体而言，可以使用例如聚酰亚胺层。另外，关于构成遮蔽层20的各层的厚度，作为其一个例子，可以使用将第1铝层21的厚度设为 IOOnm ( 1000A)、将作为紫外光遮蔽层25的聚酰亚胺层的厚度设为IOOnm ( 1000 A)、将第2铝层22的厚度设为40nm (400 Α)的构成。对本发明的X射线摄像装置的效果进行说明。在图1所示的X射线摄像装置1中，作为X射线直接检测型的摄像元件，使用背面入射型的固体摄像元件10。而且，对于波长比检测对象的X射线长的噪声光，不是与摄像装置1分开设置OBF等的遮蔽机构，而是作为在摄像元件10的X射线入射面12上直接形成遮蔽层20的构成。根据这样的构成，可以实现包含摄像元件10以及遮蔽层20的X射线摄像装置1的整体的小型化、结构的简单化。另外，通过使摄像元件10与遮蔽层20 —体化， 从而可以防止摄像装置1在结构上变得脆弱。另外，背面入射型的摄像元件10中，由于在X射线入射面12上未形成有吸收紫外光的电极等，因而形成于表面11侧的X射线检测部的各像素对于包含紫外光、可见光以及红外光的波长范围的噪声光，具有检测灵敏度。另外，在X射线入射面12上仅设置由铝形成的遮蔽层的构成中，可以遮蔽可见光以及红外光，但对于紫外光无法获得充分的遮蔽效果。相对于此，图1的X射线摄像装置1中，作为在摄像元件10的入射面12上形成用于可见光以及红外光的遮蔽的第1铝层21并且在其上还设置紫外光遮蔽层25的构成。 由此，对于包含紫外光、可见光以及红外光的噪声光的波长范围整体可以获得充分的遮蔽效果。在此，一般而言，紫外光的波长范围为IOnm 400nm、可见光的波长范围为400nm 750nm、红外光的波长范围为750nm 100 μ m左右。另外，在紫外光遮蔽层25的外侧，还设置有第2铝层22。利用这样的第2铝层22， 即使在第1铝层21上有针孔等的情况下，也可以使第1、第2铝层21、22相配合而获得充分的可见光以及红外光的遮蔽效果。另外，第2铝层22也具有抑制对固体摄像元件10的因辐射等所造成的热的流入的功能。另外，在将这样的X射线摄像装置搭载于观测卫星等而在宇宙空间中使用的情况下，因存在于其旋转轨道上的原子状氧等而造成的紫外光遮蔽层(例如聚酰亚胺层)的侵蚀成为问题。相对于此，根据上述的在紫外光遮蔽层25的外侧设置第2铝层22的构成，能够抑制因原子状氧等所造成的紫外光遮蔽层25的侵蚀。根据以上所述，根据上述构成，实现了能够适当地抑制X射线检测中的噪声光的检测的影响的X射线摄像装置1。在此，在遮蔽层20中，关于设置于第1、第2铝层21、22之间的紫外光遮蔽层25， 具体而言，如上所述，优选为使用由聚酰亚胺层构成的遮蔽层。根据这样的聚酰亚胺层，对于入射至摄像元件10的紫外光可以获得充分的遮蔽效果。另外，关于紫外光遮蔽层25的材料，通常不限于聚酰亚胺，可以使用例如特氟隆 (Teflon)(注册商标)、PET等的有机类材料、或者碳、铍等的原子序号较小的材料。关于这样的紫外光遮蔽层25的材料，优选为考虑在实际的摄像装置1中欲截止的紫外光的波长 (能量)、检测对象的X射线的能量等的具体条件而进行选择。另外，在上述构成的遮蔽层20中，第2铝层22优选为成为遮蔽层20的最外层。由此，可以可靠地抑制因上述的原子状氧等所造成的遮蔽层(例如聚酰亚胺层)的侵蚀。另外，关于构成遮蔽层20的各层的厚度的范围，优选为例如将第1、第2铝层21、 22的厚度分别设为IOOnm以下，将聚酰亚胺的紫外光遮蔽层25的厚度设为50nm以上300nm 以下。但是，关于这样的遮蔽层20的具体的构成条件，由于因摄像装置1的使用环境、X射线的检测条件等，X射线和噪声光的强度、波长分布等不同，因而有必要考虑到遮蔽层20的各层的最佳膜厚等根据这些条件而变化。另外，如图1所模式地显示的那样，优选为对于上述的具有层叠结构的遮蔽层20， 设置有电连接第1铝层21与第2铝层22的导通部23。由此，可以防止位于外侧的第2铝层22的带电，从而可以使摄像元件10稳定地动作。在该情况下，优选为相对于固体摄像元件10，导通部23被设置于除了对应于X射线检测部的区域以外的区域内(从X射线入射方向看时脱离X射线检测部的区域内)。通过这样设定设置导通部23的位置，从而可以防止由在第1、第2铝层21、22之间形成导通部 23而引起的对于X射线检测部的紫外光的遮蔽效果的降低，并可以在由多个检测像素构成的X射线检测部的整体可靠地遮蔽噪声光。与其具体的实施方式一起，进一步对本发明的X射线摄像装置的构成进行说明。 还有，在以下的各图中，在显示从X射线摄像装置的X射线入射方向看时的构成的上面图中，为了便于观察图，对相当于导通部23的部份附加斜线进行表示。图2是显示X射线摄像装置的第1实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。在此，图2(b)显示沿着图2(a)所示的I-I线的剖面图。本实施方式的X射线摄像装置IA被构成为具备固体摄像元件10以及遮蔽层20。另外，遮蔽层20由第1铝层21、 紫外光遮蔽层25以及第2铝层22构成。在摄像元件10的表面(图中的下面)11侧，设置有在其规定范围内二维排列有多个检测像素的矩形的X射线检测部15。另外，在X射线检测部15的一边侧(图中的右边侧)，设置有用于传送、输出通过在检测部15的各像素检测X射线而生成的电荷的电荷传送部16。另外，如图2(b)所模式地显示的那样，在摄像元件10的表面11上形成有为了实现作为摄像元件10(例如CCD)的功能所需要的表面电极13等的各要素。在本实施方式的X射线摄像装置IA中，在位于除了对应于摄像元件10的X射线检测部15的区域以外的区域内的遮蔽层20中，即在图2(a)所示的具体例中，在位于由X 射线检测部15的右边与摄像元件10的右边夹持的区域内的遮蔽层20中，沿着摄像元件10 的右边延伸的开口部沈被设置于紫外光遮蔽层25。而且，通过用铝填充该开口部沈从而构成电连接铝层21、22的导通部23。根据这样的构成，可以一边由遮蔽层20确保对于X射线检测部15整体的噪声光的遮蔽效果，一边由导通部23使铝层21、22导通，从而可以适当地防止第2铝层22的带电。图3显示图2所示的X射线摄像装置的变形例，如图3所示，关于紫外光遮蔽层25 的开口部沈以及导通部23的构成，具体而言，可以使用各种的构成。在图3(a)所示的构成中，在位于由检测部15的右边与摄像元件10的右边夹持的区域、由检测部15的左边与摄像元件10的左边夹持的区域、由检测部15的上边与摄像元件10的上边夹持的区域、以及由检测部15的下边与摄像元件10的下边夹持的区域内的遮蔽层20中，分别在紫外光遮蔽层25中设置有开口部沈，通过用铝填充这些开口部沈从而构成导通部23。另外，在图 3 (b)所示的构成中，在位于上述的区域内的遮蔽层20中，设置有以包围检测部15的方式一体化的开口部沈，通过用铝填充该开口部沈从而构成导通部23。图4是显示X射线摄像装置的第2实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。在此，图4(b)显示沿着图4(a)所示的II-II线的剖面图。本实施方式的X射线摄像装置IB被构成为具备固体摄像元件10以及遮蔽层20。关于摄像元件10的构成以及遮蔽层20的基本的层叠结构，与图2所示的X射线摄像装置IA相同。在本实施方式的X射线摄像装置IB中，在包含铝层21、22以及紫外光遮蔽层25 的遮蔽层20的右侧的侧面上，设置有由导电性树脂构成且起到作为导通部23的作用的树脂导通部27。根据这样的构成，也可以由树脂导通部27使铝层21、22导通，从而可以适当地防止第2铝层22的带电。图5显示图4所示的X射线摄像装置的变形例，如图5所示，关于由树脂导通部27 所形成的导通部23的构成，具体而言，可以使用各种的构成。在图5(a)所示的构成中，在遮蔽层20的右侧的侧面上、左侧的侧面上、上侧的侧面上、以及下侧的侧面上，分别设置有起到作为导通部23的作用的树脂导通部27。另外，在图5(b)所示的构成中，在上述的侧面上，设置有以包围遮蔽层20的方式一体化的起到作为导通部23的作用的树脂导通部27。图6是显示X射线摄像装置的第3实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。在此，图6(b)显示沿着图6(a)所示的III-III线的剖面图。本实施方式的X射线摄像装置IC被构成为具备固体摄像元件10以及遮蔽层20。关于摄像元件10的构成以及遮蔽层20的基本的层叠结构，与图2所示的X射线摄像装置IA相同。本实施方式的X射线摄像装置IC中，在位于面向摄像元件10的右边的区域内的遮蔽层20中，设置有未形成紫外光遮蔽层25以及第2铝层22而露出第1铝层21的阶差部(第1铝层露出部)28。而且，在该阶差部观，利用导通金属线四而电连接铝层21、22 从而构成导通部23。根据这样的构成，也可以利用阶差部观以及导通金属线四而使铝层 21,22导通，从而可以适当地防止第2铝层22的带电。图7显示图6所示的X射线摄像装置的变形例，如图7所示，关于遮蔽层20的阶差部观以及导通金属线四的构成，具体而言，可以使用各种的构成。在图7(a)所示的构成中，在位于面向摄像元件10的右边的区域、面向左边的区域、面向上边的区域、以及面向下边的区域内的遮蔽层20中，分别设置有阶差部观，在这些阶差部观中利用导通金属线 29电连接铝层21、22从而构成导通部23。另外，在图7(b)所示的构成中，在位于上述的区域内的遮蔽层20中，设置有以包围检测部15的方式一体化的阶差部观，在该阶差部观中利用导通金属线四电连接铝层21、22从而构成导通部23。图8是显示X射线摄像装置的第4实施方式的构成的(a)上面图、以及(b)侧面剖面图。在此，图8(b)显示沿着图8(a)所示的IV-IV线的剖面图。本实施方式的X射线摄像装置ID被构成为具备固体摄像元件10以及遮蔽层20。关于摄像元件10的构成以及遮蔽层20的基本的层叠结构，与图2所示的X射线摄像装置IA相同。本实施方式的X射线摄像装置ID中，在位于面向摄像元件10的右边的区域内的遮蔽层20中，设置有未形成紫外光遮蔽层25以及第2铝层22而露出第1铝层21的阶差部(第1铝层露出部)28。而且，在该阶差部28上，利用树脂导通部30电连接铝层21、22 从而构成导通部23。根据这样的构成，也可以利用阶差部观以及树脂导通部30而使铝层 21,22导通，从而可以适当地防止第2铝层22的带电。图9显示图8所示的X射线摄像装置的变形例，如图9所示，关于遮蔽层20的阶差部观以及树脂导通部30的构成，具体而言，可以使用各种的构成。在图9(a)所示的构成中，在位于面向摄像元件10的右边的区域、面向左边的区域、面向上边的区域、以及面向下边的区域内的遮蔽层20中，分别设置有阶差部观，在这些阶差部观中利用树脂导通部 30电连接铝层21、22从而构成导通部23。另外，在图9(b)所示的构成中，在位于上述的区域内的遮蔽层20中，设置有以包围检测部15的方式一体化的阶差部观，在该阶差部观中利用树脂导通部30电连接铝层21、22从而构成导通部23。本发明的X射线摄像装置并不限定于上述实施方式以及构成例，可以进行各种变形。例如，在上述实施方式中，作为在第1、第2铝层21、22之间仅设置1层的紫外光遮蔽层 25的构成，但是，也可以作为在铝层21、22之间设置包含紫外光遮蔽层25的多层的构成。 另外，在上述实施方式中，将第2铝层22作为遮蔽层20的最外层，但是，也可以在铝层22 的外侧还设置追加的层，将其作为最外层。上述实施方式的X射线摄像装置中，使用如下构成，具备(1)背面入射型的固体摄像元件，在一个面侧设置有排列有检测入射的X射线的多个检测像素的X射线检测部，另一个面成为X射线入射面；以及(2)遮蔽层，设置于固体摄像元件的X射线入射面上，用于波长比成为检测对象的X射线长的光的遮蔽，(3)遮蔽层具有直接设置于X射线入射面上的第1铝层、设置于第1铝层上的第2铝层、以及设置于第1铝层和第2铝层之间且用于紫外光的遮蔽的紫外光遮蔽层。在此，关于设置于第1、第2铝层之间的紫外光遮蔽层，具体而言，优选为使用由聚酰亚胺层构成的遮蔽层。根据将这样的聚酰亚胺用作材料的遮蔽层，对于入射至摄像元件的紫外光可以获得充分的遮蔽效果。另外，在上述构成的遮蔽层中，优选为第2铝层成为遮蔽层的最外层。由此，可以可靠地抑制因上述的原子状氧造成的遮蔽层(例如聚酰亚胺层)的侵蚀等。另外，优选为对于上述构成的遮蔽层设置有电连接第1铝层与第2铝层的导通部。 由此，可以防止位于外侧的第2铝层的带电，从而可以使摄像元件稳定地动作。在该情况下，优选为上述导通部相对于固体摄像元件，被设置于除了对应于X射线检测部的区域以外的区域内(从X射线入射方向看时脱离X射线检测部的区域内)。由此，可以防止由在第1、第2铝层之间形成导通部而引起的对于X射线检测部的紫外光的遮蔽效果的降低。产业上的可利用性本发明可以作为能够适当地抑制X射线检测中的噪声光的检测的影响的X射线摄像装置而进行利用。
权利要求
1.一种X射线摄像装置，其特征在于， 所述X射线摄像装置具备背面入射型的固体摄像元件，在一个面侧设置有排列有检测入射的X射线的多个检测像素的X射线检测部，另一个面成为X射线入射面；以及遮蔽层，设置于所述固体摄像元件的所述X射线入射面上，且用于波长比成为检测对象的X射线长的光的遮蔽， 所述遮蔽层具有直接设置于所述X射线入射面上的第1铝层； 设置于所述第1铝层上的第2铝层；以及设置于所述第1铝层以及所述第2铝层之间且用于紫外光的遮蔽的紫外光遮蔽层。
2.如权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述紫外光遮蔽层由聚酰亚胺层构成。
3.如权利要求1或2所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述第2铝层成为所述遮蔽层的最外层。
4.如权利要求1 3中的任一项所述的X射线摄像装置，其特征在于， 设置有电连接所述第1铝层与所述第2铝层的导通部。
5.如权利要求4所述的X射线摄像装置，其特征在于，相对于所述固体摄像元件，所述导通部被设置于除了对应于所述X射线检测部的区域以外的区域内。
全文摘要
由在一个面(11)侧设置有排列有检测入射的X射线的多个检测像素的X射线检测部且另一个面(12)成为X射线入射面的背面入射型的固体摄像元件(10)以及设置于摄像元件(10)的入射面(12)上且用于波长比成为检测对象的X射线长的光的遮蔽的遮蔽层(20)构成X射线摄像装置(1)。遮蔽层(20)具有直接设置于入射面(12)上的第1铝层(21)、设置于第1铝层(21)上的第2铝层(22)、以及设置于第1、第2铝层(21、22)之间且用于紫外光的遮蔽的紫外光遮蔽层(25)。由此，实现了可以抑制X射线检测中的噪声光的检测的影响的X射线摄像装置。
文档编号G01T1/24GK102282480SQ201080004505
公开日2011年12月14日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年3月25日
发明者堂谷忠靖, 常深博, 幸村孝由, 村松雅治, 米田康人, 铃木久则, 高木慎一郎, 鹤刚 申请人:浜松光子学株式会社