JP2004179266A - Radiation picture detector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療における放射線画像診断の産業分野に関する。特に診断目的に用いる放射線画像を得るための高画質で耐久性の良い放射線画像検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル技術の進展に伴い、放射線画像検出器の分野においてもアナログ技術からディジタル技術への移行が急速に行われている。この放射線画像検出器では、例えばコンピュテッドラジオグラフィ(CR)がディジタルの放射線画像検出器として一般に用いられている。
【0003】
このコンピュテッドラジオグラフィは、蛍光体が塗布されたイメージングプレートという媒体に、一旦放射線画像情報を記録し、その後イメージングプレートにレーザ光を当てて記録されている情報を読み取って放射線画像の画像信号を得るものである。このようなイメージングプレートでは、湿気が進入して蛍光体層に悪影響を与えることがないように耐湿用保護膜を形成することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−148343号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンピュテッドラジオグラフィは、蛍光増感紙と放射線写真フィルムとを組み合わせた所謂スクリーンフィルムシステム(SFシステム)ほどの画質は得られていない。また、レーザ光を当てて記録されている情報を読み取る必要があるので速やかに放射線画像を見ることはできない。
【0006】
また、コンピュテッドラジオグラフィのようにレーザ光を当てて記録されている情報を読み取らなくとも、高画質の放射線画像を得ることができるフラットパネルディテクタ(FPD)が実用化されている。このフラットパネルディテクタでは、入射された放射線の強度に応じて生じた発光を電気エネルギーに変換する光電変換層が有機物で構成される。また、光電変換層で生成された電気エネルギーを電気信号に変換して出力するためのTFT(Thin Film Transistor)等も、無機物であるアモルファスシリコンに替えて有機物を用いることで、無機物を用いる場合に比べて低温でフラットパネルディテクタ形成できる。このため、基板を厚いガラス板から樹脂基板に変更することが可能となり、軽量で強度の強いフラットパネルディテクタを実現することができる。
【0007】
しかしながら、樹脂基板は、酸素や水分の遮蔽能力が高くない。このため、樹脂基板を透過した酸素や水分によって、有機物で形成した光電変換層やTFT等の劣化を招き、十分な耐久性を得ることが難しくなってしまう。
そこで、この発明では、耐久性が良好であるとともに、高画質で安価な放射線画像検出器を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放射線画像検出器は、入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、前記第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する有機化合物で形成した第2層と、前記第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を画素単位で行う第3層と、前記第1層から第3層を保持する第4層を備える放射線画像検出器において、前記第4層は、酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて形成したものである。
【0009】
この発明においては、入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する有機化合物で形成した第2層と、第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を画素単位で行う第3層と、第1層から第3層を保持する保持する第4層を用いて放射線画像検出器を構成する際に、第4層は酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて形成される。例えば酸素透過率が0.1cc/m2・day・atm以下である樹脂基板や、水分透過率が0.1g/m2・day以下である樹脂基板を用いて形成される。また、第4層が遮蔽膜と検出素子層が形成される樹脂基板とを張り合わせた部材が用いられて、酸素透過率が0.1cc/m2・day・atm以下、水分透過率が0.1g/m2・day以下とされる。また、第4層が樹脂基板と樹脂基板よりも硬くて薄く検出素子層が形成される非樹脂基板とを張り合わせた部材や、第4層が樹脂基板と樹脂基板よりも硬くて薄く検出素子層が形成される非樹脂基板と遮蔽膜が用いられて、酸素透過率が0.1cc/m2・day・atm以下、水分透過率が0.1g/m2・day以下とされる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の一形態について図を用いて詳細に説明する。図1は、放射線画像検出器を用いたシステムの一例を示している。図1において、放射線発生器10から放射された放射線は、被写体(医療施設では例えば患者)15を通して放射線画像検出器20に照射される。放射線画像検出器20では、照射された放射線の強度に基づいて画像信号DFEを生成する。この生成された画像信号DFEは、放射線画像検出器20に接続されている画像処理部51によって読み出される。あるいは放射線画像検出器20に装着された例えば半導体メモリカード等の携帯可能な記録媒体に蓄積されたのち、この記録媒体が放射線画像検出器20から取り外されて画像処理部51に装着されることにより、画像処理部51に供給される。
【0011】
画像処理部51では、放射線画像検出器20で生成された画像信号DFEに対してシェーディング補正やゲイン補正、階調補正、エッジ強調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理などを施して、診断等に適した画像信号となるように処理を行う。また画像処理部51には、陰極管や液晶表示素子あるいはプロジェクタ等を用いて構成された画像表示部52が接続されており、この画像処理部51では、画像処理中の画像信号や画像処理完了後の画像信号に基づく画像が表示される。
【0012】
また、画像処理部51では、画像の拡大や縮小を行うとともに画像信号の蓄積や転送を容易とするために画像信号の圧縮や伸長処理も行う。このため、画像表示部52に表示されている画像を拡大したり縮小することで、撮影部位の確認や処理状態を容易に行うことができる。また、表示された画像や表示された画像の領域を指定させて、指定された画像や指定された領域に対して適切な画像処理を自動的に行うことも可能となる。
【0013】
また、画像処理部51には、キーボード、マウス、ポインターなどを用いて構成された情報入力部53が接続されており、この情報入力部53によって患者情報などを入力し、付加情報を画像信号に付け加えることができる。また画像処理の指定や画像信号の保存や読み出し、ネットワークを介した画像信号の送受信を行う際の指示等も情報入力部53から行われる。
【0014】
画像処理部51には、さらに画像出力部54や画像保存部55及びコンピュータ支援画像自動診断部(CAD)56が接続されている。
【0015】
画像出力部54では、記録紙やフイルム等に放射線画像を表示させて出力する。例えば、銀塩写真フィルムを用いるものとして、画像信号に基づき露光を行う。この露光された銀塩写真フィルムの現像処理を行うことで放射線画像を銀画像として描き出して出力する。また、記録紙に放射線画像を印刷して出力する場合には、画像信号に基づいてインクに圧力をかけて細いノズルの先端からインクを記録紙にふきつけて印刷するインクジェットプリンタ、画像信号に基づいてインクを溶融あるいは昇華させて記録紙に画像を転写するサーマルプリンタ、画像信号に基づきレーザ光で感光体上を走査して、感光体上に付着したトナーを紙に転写してから熱と圧力で定着させることにより記録紙に画像を形成するレーザプリンタ等を用いて画像出力部54を構成する。
【0016】
画像保存部55では、放射線画像の画像信号を必要に応じて適宜読み出すことができるように保存する。この画像保存部55は、例えば磁気的、ホログラム素子、穿孔、色素分布変化等を利用して画像信号を保存する。
【0017】
CAD56は、撮影された放射線画像のコンピュータ処理やコンピュータ解析を行い、診断に必要な情報を医師に提供することで病変の見落としがないように診断支援を行う。またコンピュータ処理やコンピュータ解析結果に基づいて、診断を自動的に行う。
【0018】
放射線画像の画像信号は、上述の画像出力部54や画像保存部55及びCAD56だけでなく、いわゆるLANやインターネット及びPACS(医療画像ネットワーク)等のネットワーク60を介して、病院施設内のほかの部署あるいは遠隔地にも送付することができる。また、このネットワークを介して、CT61やMRI62から得られた画像信号あるいはCRや他のFPD63から得られた画像信号、及びその他の検査情報等も送付可能とされており、放射線画像検出器20で得られた放射線画像と比較検討するため、ネットワーク60を介して送付されてきた画像信号や検査情報等を画像表示部52で表示したり画像出力部54から出力させることも行われる。また、送付されてきた画像信号や検査情報等を画像保存部55に保存させることもできる。また、放射線画像検出器20で得られた放射線画像の画像信号等を外部画像保存装置64に保存させるものとしたり、外部画像表示装置65の画面上に、放射線画像検出器20で得られた放射線画像を表示することも行われる。
【0019】
次に、放射線画像検出器20の構造の一例を図2に示す。放射線画像検出器20には、撮像パネル21、放射線画像検出器20の動作を制御する制御回路30、書き換え可能な読み出し専用メモリ(例えばフラッシュメモリ)等を用いて撮像パネル21から出力された画像信号を記憶するメモリ部31、放射線画像検出器20の動作を切り換えるための操作部32、放射線画像の撮影準備の完了やメモリ部31に所定量の画像信号が書き込まれたことを示す表示部33、撮像パネル21を駆動して画像信号を得るために必要とされる電力を供給する電源部34、放射線画像検出器20と画像処理部51間で通信を行うための通信用のコネクタ35が設けられており、これらは携行可能な筐体40内に収納されている。また、撮像パネル21は、照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを読み出す走査駆動回路25や、蓄積された電気エネルギーを画像信号として出力する信号選択回路27を有している。なお、筐体40の内部や走査駆動回路25、信号選択回路27、制御回路30、メモリ部31等は、図示しない放射線遮蔽部材で覆われており、筐体40の内部で放射線の散乱を生じたり、各回路に放射線が照射されることが防止される。
【0020】
また筐体40としては、外部からの衝撃に耐えることができるとともに、容易に持ち運びができるよう重量ができるだけ軽い素材、すなわちアルミニウムあるいはその合金を素材で外形を構成することは好ましい態様である。筐体40の放射線入射面側は、放射線を透過し易い非金属例えばカーボン繊維などを用いて構成する。また、放射線入射面とは逆である背面側においては、放射線が放射線画像検出器20を透過してしまうことを防ぐ目的、あるいは放射線画像検出器20を構成する素材が放射線を吸収することで生ずる2次放射線からの影響を防ぐために、放射線を効果的に吸収する材料、例えば鉛板などを用いることは好ましい実施態様である。
【0021】
図3は撮像パネル21の構成を示しており、撮像パネル21には照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを読み出すための収集電極220が2次元配置されており、この収集電極220がコンデンサ221の一方の電極とされて、電気エネルギーがコンデンサ221に蓄えられる。ここで、1つの収集電極220は放射線画像の1画素に対応するものである。
【0022】
画素間には走査線223−1〜223−mと信号線224−1〜224−nが例えば直交するように配設される。コンデンサ221−(1,1)には、シリコン積層構造あるいは有機半導体で構成されたトランジスタ222−(1,1)が接続されている。このトランジスタ222−(1,1)は、例えば電界効果トランジスタであり、ドレイン電極あるいはソース電極が収集電極220−(1,1)に接続されるとともに、ゲート電極は走査線223−1と接続される。ドレイン電極が収集電極220−(1,1)に接続されるときにはソース電極が信号線224−1と接続され、ソース電極が収集電極220−(1,1)に接続されるときにはドレイン電極が信号線224−1と接続される。また、他の画素の収集電極220やコンデンサ221及びトランジスタ222も同様に走査線223や信号線224が接続される。
【0023】
図4は、撮像パネル21の一部断面図を示しており、撮像パネル21は、入射された放射線の強度に応じて発光を行う第1層211、第1層から出力された電磁波(光)を電気エネルギーに変換する第2層212、第2層212で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行う第3層213を積層して、入射した放射線の強度に応じた信号を画素単位で出力する検出素子層210を構成し、この検出素子層210は、第4層214上に形成する。
【0024】
第1層211には、例えば波長が1Å(1×10−10m)程度であって、人体や船舶そして航空機の部材等を透過する電磁波である所謂X線が照射される。このX線は、放射線発生器10から出力されるものであり、放射線発生器10は、一般に固定陽極あるいは回転陽極X線管が用いられる。
【0025】
第1層211は、蛍光体を主たる成分とするものであり、入射した放射線に基づいて、波長が300nmから800nmの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波(光)を出力する。なお、第1層211は、一般的にシンチレータ層と呼ばれている。
【0026】
この第1層211で用いられる蛍光体は、CaWO4、CaWO4:Pb、MgWOなどのタングステン酸塩系蛍光体、Y2O2S:Tb、Gd2O2S:Tb、La2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類酸硫化物系蛍光体、YPO4:Tb、GdPO4:Tb、LaPO4:Tbなどのテルビウム賦活希土類燐酸塩系蛍光体、LaOBr:Tb、LaOBr:Tb,Tm、LaOCl:Tb、LaOCl:Tb,Tm、GdOBr:Tb、GdOBr:Tb,Tm、GdOCl:Tb、GdOCl:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Tm、LaOCl:Tmなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Gd、LuOCl:Gdなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、GdOBr:Ce、GdOCl:Ce、(Gd,Y)OBr:Ce、(Gd,Y)OCl:Ceなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、BaSO4:Pb、BaSO4:Eu2+、(Ba,Sr)SO4:Eu2+などの硫酸バリウム系蛍光体、Ba3(PO4)2:Eu2+、(Ba2PO4)2:Eu2+、Sr3(PO4)2:Eu2+、(Sr2PO4)2:Eu2+などの2価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、BaFCl:Eu2+、BaFBr:Eu2+、BaFCl:Eu2+,Tb、BaFCl:Eu2+,Tb、BaF2・BaCl2・KCl:Eu2+、(Ba,Mg)F2・BaCl2・KCl:Eu2+などの2価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体、CsI:Na、CsI:Tl、NaI、KI:Tlなどの沃化物系蛍光体、ZnS:Ag、(Zn,Cd)S:Ag、(Zn,Cd)S:Cu、(Zn,Cd)S:Cu,Agなどの硫化物系蛍光体、HfP2O7、HfP2O7:Cu、Hf3(PO4)4などの燐酸ハフニウム系蛍光体、YTaO4、YTaO4:Tm、YTaO4:Nb、(Y,Sr)TaO4:Nb、LuTaO4、LuTaO4:Tm、LuTaO4:Nb、(Lu,Sr)TaO4:Nb、GdTaO4:Tm、Mg4Ta2O9:Nb、Gd2O3・Ta2O5・B2O3:Tbなどのタンタル酸塩系蛍光体、他に、Gd2O2S:Eu3+、(La,Gd,Lu)2Si2O7:Eu、ZnSiO4:Mn、Sr2P2O7:Eu、などを用いることができる。
【0027】
さらに、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3を用いることができる。ここで「M1」は、イットリウムY、ニオブNb、テルビウムTb、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、エルビウムEr、ツリウムTm、イッテルビウムYbの少なくとも一つ以上の希土類元素である。また、「M2」は、イットリウムY、ニオブNb、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、エルビウムEr、ツリウムTm、イッテルビウムYbの少なくとも一つ以上の希土類元素である。この場合、Gdの含有量は70〜98%、蛍光体粒子の結晶子サイズは10〜100nm、蛍光体粒子の粒子サイズは0.1〜5μmが好ましい。
【0028】
上述の蛍光体では、特に放射線吸収及び発光効率が高い(発光量が多い)セシウムアイオダイドCsI:Tl、ガドリニウムオキシサルファイドGd2O2S:Tb、あるいは(Gd,Y,Eu)2O3、(Gd,Y,Tb)2O3が好ましく、これらを用いることで、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。
【0029】
また、セシウムアイオダイドCsI:Tlについては、柱状結晶構造のシンチレータ層を形成することが可能である。この場合、柱状結晶では光ガイド効果、すなわち結晶内での発光が柱状結晶の側面より外に放射されてしまうことを少なくできる効果を得られるので、鮮鋭性の低下を抑制することが可能であり、蛍光体層膜厚を厚くすることにより放射線吸収が増加し粒状性を向上できる。
【0030】
なお、本発明に用いられる蛍光体はこれらに限定されるものではなく、放射線の照射によって可視又は紫外または赤外領域などの、受光素子が感度を持つ領域の電磁波を出力する蛍光体であれば良い。また、本発明で用いられる蛍光体粒子の直径は7μm以下、好ましくは4μm以下である。蛍光体粒子の直径が小さいほどシンチレータ層内での光の散乱を防ぐことが可能となり、高い鮮鋭度を得られるからである。そして、この蛍光体粒子は以下のようなバインダーに分散される。例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等があげられる。中でもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。このような好ましいバインダーを用いることで、蛍光体の分散性を高め、蛍光体の充填率を高くすることが可能となり、粒状性の向上に寄与するからである。
【0031】
上記バインダー中に分散される蛍光体の重量含有量は90〜99%である。また本発明で用いられる第1層の厚さは、放射線画像の粒状性と鮮鋭性とのバランスから決定されるものであり、第1層が厚いと粒状性は良くなるが鮮鋭性は悪くなり、第1層が薄いと鮮鋭性は良くなるが粒状性は悪くなることから、例えば20μmから1mmとする。また、良好な粒状性と鮮鋭性を得るために好ましくは50μmから300μmとする。
【0032】
第2層212は、第1層211の放射線照射面側とは逆の面側に形成される。この第2層212は、第1層211側から、隔膜212a、透明電極膜212b、正孔伝導層212c、電荷発生層212d、電子伝導層212e、導電層212fが設けられている。ここで、電荷発生層212dは、光電変換可能な即ち電磁波(光)によって電子や正孔を発生し得る有機化合物を含有するものであり、光電変換を円滑に行うために、いくつかの機能分離された層を有することが好ましく、例えば図4に示すように第2層が構成される。
【0033】
隔膜212aは、第1層211と他の層を分離するためのものであり、例えばOxi−nitrideなどが用いられる。透明電極膜212bは、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料を用いて形成される。この透明電極膜212bの形成では、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて薄膜を形成できる。また、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいは高いパターン精度を必要としない場合(100μm以上程度)は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この透明電極は透過率を10%より大きくすることが望ましく、またシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には透明電極がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には透明電極の形成に時間を要してしまうからである。
【0034】
電荷発生層212dでは、第1層211から出力された電磁波(光)によって電子と正孔を発生される。ここで発生した正孔は透明電極膜212b側に集められ、電子は導電層212f側に集められる。なお、電荷発生層212dでの変換効率や電極へのキャリア受け渡し効率を向上させるため、図4に示すように電荷発生層212dの透明電極膜212b側に正孔伝導層212cを形成するとともに、電荷発生層212dの導電層212f側に電子伝導層212eを形成する。なお、本構造において、正孔伝導層212cと電子伝導層212eは必ずしも必須なものではない。
【0035】
電荷発生層212dは、いわゆる有機EL素子の構成を適用することができ、前記有機EL素子はその構成材料が低分子系のものでも高分子系のもの(ライトエミッティングポリマーとも言う)でもよい。本発明の電荷発生層212dで用いる光電変換可能な材料としては、導電性高分子材料(π共役系高分子材料やシリコン系高分子材料など)や低分子系有機EL素子に使用される発光材料等が挙げられる。例えば導電性高分子材料としては、ポリ(2−メトキシ、5−(2’エチルヘキシロキシ)−p−フェニレンビニレン)そしてポリ(3−アルキルチオフェン)、などがある。また「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第190頁〜第203頁に記載されている化合物や、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第81頁〜第99頁に記載されている化合物などが挙げられる。前記低分子系有機EL素子に使用される発光材料としては、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第36頁〜第56頁に記載されている化合物や、「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第148頁〜第172頁に記載されている化合物等が挙げられる。本発明において、光電変換可能な有機化合物として特に好ましいものは導電性高分子化合物であり、最も好ましいものはπ共役系高分子化合物である。
【0036】
導電層212fは、例えばクロムなどで生成されている。また、一般の金属電極若しくは前記透明電極の中から選択可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類全属などが挙げられる。この導電層212fは、これらの電極物質を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて生成できる。また、導電層212fのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1μm、好ましくは50nm〜500nmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には導電層がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には導電層の形成に時間を要してしまうからである。
【0037】
第3層は、第2層212の放射線照射面側とは逆の面側に形成されている。第3層213は、第2層212で生成された電気エネルギーを画素毎に蓄えるコンデンサ221と、蓄えられた電気エネルギーを信号として出力するためのスイッチング素子であるトランジスタ222を用いて構成されている。なお第3層は、スイッチング素子を用いるものに限られるものではなく、例えば蓄えられた電気エネルギーのエネルギーレベルに応じた信号を生成して出力する構成とすることもできる。
【0038】
スイッチング素子であるトランジスタ222には、図3及び図4に示すように、第2層212で生成された電気エネルギーを蓄積するとともに、コンデンサ221の一方の電極となる収集電極220が接続されている。このコンデンサ221には第2層212で生成された電気エネルギーが蓄積されるとともに、この蓄積された電気エネルギーはトランジスタ222を駆動することで読み出される。すなわちスイッチング素子を駆動することで放射線画像を画素毎の信号を生成することができる。なお、図4において、トランジスタ222は、ゲート電極222a、ソース電極222b、ドレイン電極222c、有機半導体層222d、絶縁層222eで構成されている。またコンデンサ221は、収集電極220と電極221aの間に絶縁層222eを介在させることで構成される。さらに、トランジスタ222を保護するための絶縁層222fが設けられている。
【0039】
有機半導体層222dを形成する化合物は、単結晶材科でもアモルファス材料でもよく、低分子でも高分子でもよいが、特に好ましいものとしては、ペンタセンやトリフェニレン、アントラセン等に代表される縮環系芳香族炭化水素化合物の単結晶や、前記π共役系高分子が挙げられる。また、ゲート電極222aやソース電極222bおよびドレイン電極222cは、金属でも導電性無機化合物でも導電性有機化合物でも何れでもよいが、作製の容易さの観点から導電性有機化合物であることが好ましく、その代表例としては、前記π共役系高分子化合物にルイス酸(塩化鉄、塩化アルミニウム、臭化アンチモン等)やハロゲン(ヨウ素や臭素など)、スルホン酸塩(ポリスチレンスルホン酸のナトリウム塩(PSS)、p−トルエンスルホン酸カリウム等)などをドープしたものが挙げられ、具体的にはPEDOTにPSSを添加した導電性高分子が代表例として挙げられる。
【0040】
検出素子層210を保持する第4層214は、酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて形成して、酸素透過率を0.1cc/m2・day・atm以下、好ましくは0.01cc/m2・day・atm、さらに好ましくは0.001cc/m2・day・atm以下、水分透過率を0.1g/m2・day以下、好ましくは0.01g/m2・day・atm以下、さらに好ましくは0.001g/m2・day・atm以下とする。例えば、上述の酸素透過率や水分透過率を満たす樹脂基板や遮蔽膜あるいは非樹脂基板を用いて構成する。あるいは、樹脂基板と遮蔽膜や非樹脂基板を貼り合わせて、上述の酸素透過率や水分透過率を満たすものとする。
【0041】
ここで、酸素や水分に対する遮蔽率の高い樹脂基板214aを用いて第4層214を形成する場合、樹脂基板214aとしては、特開2002−55246号公報「耐熱プラスチック光ファイバユニット」に示されているように、酸素遮断能力の優れたエチレン・ビニルアルコール共重合体を用いる。エチレン・ビニルアルコール共重合体としては、エチレンの共重合比率が20〜47モル%のものが好ましく、さらには、25〜32モル%のものが望ましい。当該共重合体においては、エチレン比率が低いほど酸素遮蔽能力が高いが、融点が高くなり、成形中に熱分解を生じるなどの加工性に問題を生じやすくなるため、上記範囲のものが好ましい。
【0042】
また、第4層214は、図5Aに示すように、樹脂基板214bに遮蔽膜214cを形成したものを用いることもできる。この場合、樹脂基板214bとしてはプラスチックフィルム、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【0043】
さらに、これらのプラスチックフィルムには、トリオクチルホスフェートやジブチルフタレート等の可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系等の公知の紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシラン等の無機高分子の原料を添加し、化学触媒や熱、光等のエネルギーを付与することにより高分子量化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いることもできる。なお、樹脂基板214bとして、上述の酸素や水分に対する遮蔽率の高い樹脂基板214aを用いるものとしても良い。
【0044】
遮蔽膜214cとしては、例えば特開昭63−257630公報「ガスバリア性の優れた透明プラスチックフィルム」に示されているように、マグネシウム酸化物の薄膜層を用いる。このマグネシウム酸化物の薄膜層は、酸化マグネシウムを用いて、真空蒸着法やスパッタリング法あるいはイオンプレーティング法のいずれかの方法により形成できる。
【0045】
また、特開平5−101886号公報「電界発光素子の保護」に示されているプラズマ重合膜やポリパラキシレン、特開平8−222368号公報「有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法並びにその製造装置」に示されているポリ尿素保護膜を遮蔽膜214cとして用いることもできる。
【0046】
プラズマ重合膜は、従来知られている任意のモノマーガスを使用し得る。例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、アセチレン、メチルアセチレン等の炭化水素モノマーの他、テトラメトキシシラン等のケイ素系モノマー、テトラフルオロエチレン等のフッ化水素系モノマー、メチルメタアクリレート等を挙げることができる。
【0047】
ポリパラキシリレン、特にp−キシリレン重合膜又は塩素化p−キシリレン重合膜はガス及び水蒸気透過性が極めて低く、不純物の混入が抑制でき、ピンホールの少ない、均一な膜を成膜できるので好ましい。しかしこのものはそのままでは接着性が極めて低いのでプラズマ処理、及び(又は)プラズマ重合膜と併用するとよい。このようなキシレン樹脂は米国ユニオン・カーバイド社よりパリレンN(ポリp−キシリレン)、パリレンC(ポリモノクロクロロp−キシリレン)、パリレンD(ポリジクロロp−キシリレン)等があるがガス透過性が低いので特にパリレンCが好ましい。ポリp−キシリレン等の膜は2量体のガスを減圧下に熱分解することにより得られる。
【0048】
ポリ尿素保護膜は、真空中でポリ尿素膜の原料モノマーY、Z(原料Yはジアミンモノマー、原料モノマーZはジイソシアナートモノマー)を赤外線ヒーターで所定温度に加熱して蒸発させることにより樹脂基板上にポリ尿素膜を形成する。このポリ尿素膜は低分子量のオリゴマー膜であるため、紫外線を照射して架橋し、高分子化させてポリ尿素保護膜とする。
【0049】
また、特開平8−281861号公報「ガスバリヤー性フィルム」に示されているガスバリヤー性フィルムを遮蔽膜214cとすることもできる。このガスバリヤー性フィルムは、少なくとも有機珪素化合物と酸素とを原料としたプラズマ化学蒸着法で形成した珪素酸化物層と、少なくともポリシラザンを含む液体を塗布後加熱処理して得られる珪素酸化物層とを積層してなるものである。
【0050】
また、特開2001−343633号公報「液晶セル基板とその製造方法および液晶表示装置」に示されている有機ガスバリア層を遮蔽膜214cとして用いることができる。この有機ガスバリア層は、ポリビニルアルコール及びその部分ケン化物、エチレン・ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系ポリマーや、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン等の酸素透過が小さい材料を用いて形成されるが、高ガスバリア性の点よりビニルアルコール系ポリマーが特に好ましい。有機ガスバリア層の形成は、キャスティング方式やスピンコート方式等の適宜な塗工方法により前記有機ガスバリア層に用いるポリマー溶液を樹脂基板上に展開し、熱硬化することにより行うことができる。
【0051】
さらに、特開2002−117973号公報「有機電界発光素子及びその製造装置」に示されているように、ヘテロ環式化合物の重合体を含む有機保護膜、あるいは有機保護膜と無機保護膜が積層された保護膜を遮蔽膜214cとして用いることができる。
【0052】
有機保護膜は、フラン、ピロール、チオフェンなどの五員環化合物の1種類を材料として形成した重合膜、あるいは複数種類を材料として形成した共重合膜であり、プラズマ重合、電解重合及び熱重合などによって形成できる。
【0053】
有機保護膜と無機保護膜を積層する場合、無機保護膜としては、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、DLC膜(ダイアモンド状カーボン膜)、アモルファスカーボン膜、酸化アルミニウム膜、アモルファスシリコン膜等を用いる。この無機保護膜は、プラズマCVD装置の他にCVD装置、真空蒸着装置、スパッタ装置、ALE装置等を用いることで形成できる。
【0054】
また、特開2002−190384号公報「電界発光素子」に示されているように、樹脂基板214bに樹脂材料を塗布したり、金属酸化物を蒸着、スパッタ等によって積層させたり、熱分解し易い有機金属材料を塗布した後加熱することによって金属酸化物を積層させることにより遮蔽膜214cを設けるものとしても良い。ここで酸素透過率を低下させる目的で用いられる樹脂材料としては、ポリビニルアルコール、サランなどが挙げられる。同様の目的で用いられる金属酸化物としては、二酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素意、酸化アルミニウムなどが挙げられる。同様の目的で用いられる有機金属材料としては、金属アルコラートが挙げられる。_ さらに、樹脂基板214bと遮蔽膜214cを交互に積層して第4層214を構成することもできる。例えば、特公昭59−47996号公報「多層積層フィルム」に示されているように、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化合物からなる層とポリアミドからなる層を交互に積層して多層化することにより支持体を形成することもできる。
【0055】
なお、上述の遮蔽膜214cに用いた材料で基板を構成して、この基板を樹脂基板214aとして用いるものとしても良いことは勿論である。
【0056】
このように構成された第4層214では、上述の酸素透過率や水分透過率を満たすように、樹脂基板214aの基板厚さや遮蔽膜214cの膜厚を調整する。
【0057】
ところで、図5Aでは、遮蔽膜214cを樹脂基板214bの検出素子層210側とは逆側の面に設けることで、樹脂基板214aを介して水分等が検出素子層210側に入り込んでしまうことを防止するものであるが、遮蔽膜214cを検出素子層210と樹脂基板214bとの間に介在されるように設けるものとしても良い。この場合、樹脂基板214bに含まれていた水分等が検出素子層210側に入り込んでしまうことを防止できる。
【0058】
第4層214は、図5Bに示すように、遮蔽膜214cに変えて樹脂基板よりも硬くて薄い非樹脂基板214dを用いるものとしても良い。この非樹脂基板214dは、酸素透過率や水分透過率が低いガラス板やアルミニウム等の金属あるいはその酸化物で構成された基板や膜、セラミック等を用いるものとする。このように、非樹脂基板214dを用いて、第4層214での酸素透過率や水分透過率を低いものとする。なお、非樹脂基板214dとして樹脂基板214bよりも検出素子層210の形成が容易な素材を用いるものとすれば、放射線画像検出器を容易に作製できる。
【0059】
さらに、第4層214は、図5Cに示すように樹脂基板214bを遮蔽膜214cと非樹脂基板214dとで挟むように形成するものとしても良い。このように構成すれば、樹脂基板214aを介して水分等が検出素子層210側に入り込んでしまうことを防止できるとともに、予め樹脂基板214bに水分等が含まれていても、この水分等が検出素子層210側に入り込んでしまうことを防止できる。なお、図5Cに示すように、非樹脂基板214d側に検出素子層210を形成すれば、上述したように非樹脂基板214dとして樹脂基板214bよりも検出素子層210の形成が容易な素材を用いることで、放射線画像検出器を容易に作製できる。なお、図示せずも樹脂基板214bの両面側に遮蔽膜214cを設けるものとしたり、樹脂基板214bの両面側に非樹脂基板214dを設けて、第4層214の酸素透過率や水分透過率を低いものとしても良い。
【0060】
このように構成した撮像パネル21を用いる際に、第4層214の検出素子層側の面とは反対面側に、電源部34例えばマンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などの一次電池、充電可能な二次電池を設けるものとしても良い。この電池の形態としては、放射線画像検出器を薄型化できるように平板状の形態が好ましい。
【0061】
撮像パネル21では、信号線224−1〜224−nに、例えばドレイン電極が接続された初期化用のトランジスタ232−1〜232−nが設けられている。このトランジスタ232−1〜232−nのソース電極は接地されている。また、ゲート電極はリセット線231と接続される。
【0062】
撮像パネル21の走査線223−1〜223−mとリセット線231は、図3に示すように走査駆動回路25と接続されている。走査駆動回路25から走査線223−1〜223−mのうちの1つ走査線223−p(pは1〜mのいずれかの値)に読出信号RSが供給されると、この走査線223−pに接続されたトランジスタ222−(p,1)〜222−(p,n)がオン状態とされて、コンデンサ221−(p,1)〜221−(p,n)に蓄積された電気エネルギーが信号線224−1〜224−nにそれぞれ読み出される。信号線224−1〜224−nは、信号選択回路27の信号変換器271−1〜271−nに接続されており、信号変換器271−1〜271−nでは信号線224−1〜224−n上に読み出された電気エネルギー量に比例する電圧信号SV−1〜SV−nを生成する。この信号変換器271−1〜271−nから出力された電圧信号SV−1〜SV−nはレジスタ272に供給される。
【0063】
レジスタ272では、供給された電圧信号が順次選択されて、A/D変換器273で(例えば、12ビットないし14ビットの)1つの走査線に対するディジタルの画像信号とされ、制御回路30は、走査線223−1〜223−m各々に、走査駆動回路25を介して読出信号RSを供給して画像走査を行い、走査線毎のディジタル画像信号を取り込んで、放射線画像の画像信号の生成を行う。この画像信号は制御回路30に供給される。なお、走査駆動回路25からリセット信号RTをリセット線231に供給してトランジスタ232−1〜232−nをオン状態とするとともに、走査線223−1〜223−mに読出信号RSを供給してトランジスタ222−(1,1)〜222−(m,n)をオン状態とすると、コンデンサ221−(1,1)〜221−(m,n)に蓄えられた電気エネルギーがトランジスタ232−1〜232−nを介して放出して、撮像パネル21の初期化を行うことができる。
【0064】
制御回路30にはメモリ部31や操作部32が接続されており、操作部32からの操作信号PSに基づいて放射線画像検出器20の動作が制御される。操作部32は複数のスイッチが設けられており、操作部32からのスイッチ操作に応じた操作信号PSに基づき、撮像パネル21の初期化や放射線画像の画像信号の生成が行われる。また放射線画像の画像信号の生成は、放射線発生器10から放射線照射終了信号がコネクタ35を介して供給されたときに行うものとすることもできる。さらに、生成した画像信号をメモリ部31に記憶させる処理等も行う。
【0065】
画像信号が書き込まれるメモリ部31は、放射線画像検出器20に対して着脱可能な構成とすれば、放射線画像の撮影後に放射線画像検出器20を持ち運ばなくとも、容易に放射線画像を得ることができる。すなわち、放射線画像の撮影後にメモリ部31を放射線画像検出器20から取り外して画像処理部51に装着すれば、簡単に放射線画像の画像信号を画像処理部51に供給することができるので、放射線画像検出器20を持ち運ばなくとも画像表示部52で放射線画像を表示させたり、画像出力部54から放射線画像を出力させることができる。
【0066】
このように、上述の実施の形態では、酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて第4層を形成したことにより、樹脂基板を用いてフラットパネルディテクタを形成したときに酸素や水分を十分に遮蔽することができる。このため、樹脂基板を透過した酸素や水分によって、有機物で形成した光電変換層やTFT等の劣化を招くことがなく、十分な耐久性を得ることができる。
【0067】
【発明の効果】
この発明においては、入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する有機化合物で形成した第2層と、第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を画素単位で行う第3層と、第1層から第3層を保持する第4層を備える放射線画像検出器において、第4層は、酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて形成される。このため、第4層を透過する酸素や水分を減少させることができるので、酸素や水分による劣化を防止して、耐久性が良好であるとともに高画質で安価な放射線画像検出器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】放射線画像検出器を用いたシステムの一例を示す図である。
【図2】放射線画像検出器の構造の一例を示す図である。
【図3】放射線画像検出器の回路構成を示す図である。
【図4】撮像パネルの一部断面図である。
【図5】第4層の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 放射線発生器
20 放射線画像検出器
21 撮像パネル
25 走査駆動回路
27 信号選択回路
30 制御回路
31 メモリ部
32 操作部
33 表示部
34 電源部
35 コネクタ
40 筐体
51 画像処理部
52 画像表示部
53 情報入力部
54 画像出力部
55 画像保存部
210 検出素子層
211 第1層
212 第2層
212b 透明電極膜
212d 電荷発生層
212f 導電層
213 第3層
214 第4層
214a 樹脂基板
214b 樹脂基板
214c 遮蔽膜
214d 非樹脂基板
220 収集電極
221 コンデンサ
222,232 トランジスタ
223 走査線
224 信号線
231 リセット線
271 信号変換器
272 レジスタ
273 A/D変換器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to the industrial field of radiation imaging in medicine. In particular, the present invention relates to a high-quality and durable radiation image detector for obtaining a radiation image used for diagnostic purposes.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of digital technology, the transition from analog technology to digital technology is also rapidly occurring in the field of radiation image detectors. In this radiation image detector, for example, computed radiography (CR) is generally used as a digital radiation image detector.
[0003]
In this computed radiography, radiation image information is temporarily recorded on a medium called an imaging plate coated with a phosphor, and then the information is read by irradiating a laser beam to the imaging plate and the image signal of the radiation image is read. Gain. In such an imaging plate, a moisture-resistant protective film is formed so that moisture does not enter and adversely affect the phosphor layer (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-148343
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the computed radiography does not have the image quality of a so-called screen film system (SF system) combining a fluorescent intensifying screen and a radiographic film. In addition, since it is necessary to read recorded information by irradiating a laser beam, it is not possible to quickly see a radiation image.
[0006]
Further, a flat panel detector (FPD) that can obtain a high-quality radiation image without reading information recorded by irradiating a laser beam like a computerized radiography has been put to practical use. In this flat panel detector, a photoelectric conversion layer that converts light emission generated according to the intensity of incident radiation into electric energy is formed of an organic material. In addition, a TFT (Thin Film Transistor) for converting electric energy generated in the photoelectric conversion layer into an electric signal and outputting the electric signal is also used when an inorganic substance is used by using an organic substance instead of amorphous silicon which is an inorganic substance. Flat panel detectors can be formed at lower temperatures. For this reason, the substrate can be changed from a thick glass plate to a resin substrate, and a lightweight and strong flat panel detector can be realized.
[0007]
However, the resin substrate does not have a high ability to shield oxygen and moisture. For this reason, the photoelectric conversion layer formed of an organic substance, the TFT, and the like are deteriorated by oxygen and moisture transmitted through the resin substrate, and it becomes difficult to obtain sufficient durability.
In view of the above, the present invention provides a radiation image detector which is excellent in durability, high in quality and inexpensive.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A radiation image detector according to the present invention includes a first layer that emits light in accordance with the intensity of incident radiation, and a second layer that is formed of an organic compound that converts light output from the first layer into electric energy. A third layer for storing the electric energy obtained in the second layer and outputting a signal based on the stored electric energy in pixel units, and a fourth layer for holding the first to third layers. In the radiation image detector provided, the fourth layer is formed using a member having a high shielding rate against oxygen and moisture.
[0009]
In the present invention, a first layer that emits light in accordance with the intensity of incident radiation, a second layer formed of an organic compound that converts light output from the first layer into electric energy, and a second layer are provided. A radiation image detector using a third layer that stores the stored electric energy and outputs a signal based on the stored electric energy in pixel units and a fourth layer that holds the first to third layers In forming the fourth layer, the fourth layer is formed using a member having a high shielding rate against oxygen and moisture. For example, it is formed using a resin substrate having an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2 · day · atm or less, or a resin substrate having a moisture permeability of 0.1 g / m 2 · day or less. Further, the fourth layer is used is member by bonding a resin substrate having the shielding film and the detecting element layer is formed, oxygen permeability 0.1cc /
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a system using a radiation image detector. In FIG. 1, radiation emitted from a radiation generator 10 is applied to a radiation image detector 20 through a subject (eg, a patient in a medical facility) 15. The radiation image detector 20 generates an image signal DFE based on the intensity of the irradiated radiation. The generated image signal DFE is read by the
[0011]
The
[0012]
Further, the
[0013]
Further, an
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The image signal of the radiation image is transmitted not only to the
[0019]
Next, an example of the structure of the radiation image detector 20 is shown in FIG. The radiation image detector 20 includes an imaging panel 21, a
[0020]
In addition, it is preferable that the outer shape of the housing 40 be made of a material that can withstand an external impact and that is as light as possible so as to be easily carried, that is, aluminum or an alloy thereof. The radiation incident surface side of the housing 40 is formed using a nonmetal, such as carbon fiber, which easily transmits radiation. In addition, on the back side opposite to the radiation incident surface, it is generated for the purpose of preventing radiation from transmitting through the radiation image detector 20 or by absorbing the radiation by the material constituting the radiation image detector 20. It is a preferred embodiment to use a material that effectively absorbs radiation, such as a lead plate, in order to prevent the influence from secondary radiation.
[0021]
FIG. 3 shows the configuration of the image pickup panel 21. The image pickup panel 21 has two-dimensionally arranged collecting
[0022]
The scanning lines 223-1 to 223-m and the signal lines 224-1 to 224-n are arranged between the pixels so as to be orthogonal to each other. A transistor 222- (1,1) formed of a silicon laminated structure or an organic semiconductor is connected to the capacitor 221- (1,1). The transistor 222- (1,1) is, for example, a field-effect transistor. The drain electrode or the source electrode is connected to the collection electrode 220- (1,1), and the gate electrode is connected to the scanning line 223-1. You. When the drain electrode is connected to the collection electrode 220- (1,1), the source electrode is connected to the signal line 224-1. When the source electrode is connected to the collection electrode 220- (1,1), the drain electrode is connected to the signal line. Connected to line 224-1. In addition, the scanning line 223 and the signal line 224 are connected to the collecting
[0023]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the imaging panel 21. The imaging panel 21 includes a first layer 211 that emits light according to the intensity of incident radiation, and an electromagnetic wave (light) output from the first layer. Is converted into electric energy, and a third layer 213 that stores the electric energy obtained by the second layer 212 and outputs a signal based on the stored electric energy is laminated, and the intensity of the incident radiation is stacked. Is formed on the
[0024]
The first layer 211 is irradiated with, for example, so-called X-rays having a wavelength of about 1Å (1 × 10 −10 m) and being electromagnetic waves that pass through a human body, a ship, members of an aircraft, and the like. The X-rays are output from the radiation generator 10, and the radiation generator 10 generally uses a fixed anode or a rotating anode X-ray tube.
[0025]
The first layer 211 has a phosphor as a main component, and has an electromagnetic wave having a wavelength of 300 nm to 800 nm based on incident radiation, that is, an electromagnetic wave (light) ranging from ultraviolet light to infrared light with a focus on visible light. Is output. Note that the first layer 211 is generally called a scintillator layer.
[0026]
The phosphor used in the first layer 211 is a tungstate phosphor such as CaWO 4 , CaWO 4 : Pb, MgWO, Y 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Tb, La 2 O 2 S: Tb, (Y, Gd ) 2 O 2 S: Tb, (Y, Gd) 2 O 2 S: Tb, terbium activated rare earth oxysulfide phosphors such as Tm, YPO 4: Tb, GdPO 4: Tb , Terbium-activated rare earth phosphors such as LaPO 4 : Tb, LaOBr: Tb, LaOBr: Tb, Tm, LaOCl: Tb, LaOCl: Tb, Tm, GdOBr: Tb, GdOBr: Tb, Tm, GdOCl: Tb GdOCl: Terbium-activated rare earth oxyhalide-based phosphors such as Tb and Tm, LaOBr: Tm and thulium-activated rare earth oxy such as LaOCl: Tm Rhodium-based phosphors, gadolinium-activated rare earth oxyhalide-based phosphors such as LaOBr: Gd, LuOCl: Gd, GdOBr: Ce, GdOCl: Ce, (Gd, Y) OBr: Ce, (Gd, Y) OCl: Ce Barium sulfate-based phosphors such as cerium-activated rare earth oxyhalide-based phosphors such as BaSO 4 : Pb, BaSO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr) SO 4 : Eu 2+ , and Ba 3 (PO 4 ) 2 : Eu 2+ , (Ba 2 PO 4 ) 2 : Eu 2+ , Sr 3 (PO 4 ) 2 : Eu 2+ , (Sr 2 PO 4 ) 2 : Eu 2+ divalent europium-activated alkaline earth metal phosphate-based phosphor , BaFCl: Eu 2+, BaFBr: Eu 2+, BaFCl: Eu 2+, Tb, BaFCl: Eu 2+, Tb, BaF 2 BaCl 2 · KCl: Eu 2+, (Ba, Mg) F 2 ·
[0027]
Further, (Gd, M1, Eu) 2 O 3 and (Gd, M2, Tb) 2 O 3 can be used. Here, “M1” is at least one or more rare earth elements of yttrium Y, niobium Nb, terbium Tb, dysprosium Dy, holmium Ho, erbium Er, thulium Tm, and ytterbium Yb. “M2” is at least one or more rare earth elements of yttrium Y, niobium Nb, dysprosium Dy, holmium Ho, erbium Er, thulium Tm, and ytterbium Yb. In this case, the content of Gd is preferably 70 to 98%, the crystallite size of the phosphor particles is preferably 10 to 100 nm, and the particle size of the phosphor particles is preferably 0.1 to 5 μm.
[0028]
In the above-mentioned phosphor, cesium iodide CsI: Tl, gadolinium oxysulfide Gd 2 O 2 S: Tb, or (Gd, Y, Eu) 2 O 3 , which has particularly high radiation absorption and luminous efficiency (large luminous amount), (Gd, Y, Tb) 2 O 3 is preferable, and by using these, a high-quality image with low noise can be obtained.
[0029]
Further, for cesium iodide CsI: Tl, a scintillator layer having a columnar crystal structure can be formed. In this case, in the columnar crystal, a light guiding effect, that is, an effect of reducing emission of light emitted in the crystal from the side surface of the columnar crystal can be obtained, so that a decrease in sharpness can be suppressed. By increasing the thickness of the phosphor layer, the radiation absorption is increased and the graininess can be improved.
[0030]
Note that the phosphor used in the present invention is not limited to these, and any phosphor that emits electromagnetic waves in a region where the light receiving element has sensitivity, such as a visible, ultraviolet, or infrared region, upon irradiation with radiation. good. The diameter of the phosphor particles used in the present invention is 7 μm or less, preferably 4 μm or less. This is because the smaller the diameter of the phosphor particles, the more the light can be scattered in the scintillator layer, and a higher sharpness can be obtained. The phosphor particles are dispersed in the following binder. For example, polyurethane, vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, polyamide resin, polyvinyl butyral, cellulose derivative, styrene-butadiene copolymer, various synthetic rubber resins, phenolic resin, Epoxy resins, urea resins, melanin resins, phenoxy resins, silicone resins, acrylic resins, urea-formamide resins, and the like. Among them, it is preferable to use polyurethane, polyester, vinyl chloride copolymer, polyvinyl butyral, and nitrocellulose. By using such a preferable binder, the dispersibility of the phosphor can be increased, and the filling rate of the phosphor can be increased, which contributes to the improvement of the granularity.
[0031]
The weight content of the phosphor dispersed in the binder is 90 to 99%. The thickness of the first layer used in the present invention is determined by the balance between the granularity and sharpness of the radiographic image. The thicker the first layer, the better the granularity but the worse the sharpness. When the first layer is thin, the sharpness is improved but the granularity is deteriorated. In order to obtain good granularity and sharpness, the thickness is preferably 50 μm to 300 μm.
[0032]
The second layer 212 is formed on the surface of the first layer 211 opposite to the radiation irradiation surface. The second layer 212 is provided with a diaphragm 212a, a transparent electrode film 212b, a hole conduction layer 212c, a charge generation layer 212d, an electron conduction layer 212e, and a conductive layer 212f from the first layer 211 side. Here, the charge generation layer 212d contains an organic compound capable of performing photoelectric conversion, that is, an organic compound capable of generating electrons and holes by electromagnetic waves (light). Preferably, the second layer is formed as shown in FIG.
[0033]
The diaphragm 212a is for separating the first layer 211 from other layers, and for example, Oxi-nitride or the like is used. The transparent electrode film 212b is formed using a conductive transparent material such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO. In the formation of the transparent electrode film 212b, a thin film can be formed by using a method such as evaporation or sputtering. In addition, a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when high pattern accuracy is not required (about 100 μm or more), a mask having a desired shape is used during vapor deposition or sputtering of the electrode material. A pattern may be formed. This transparent electrode desirably has a transmittance of more than 10% and a sheet resistance of preferably several hundreds Ω / □ or less. Further, although the thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 nm to 200 nm. This is because when the film thickness is small, the transparent electrode becomes an island shape, and when the film thickness is large, it takes time to form the transparent electrode.
[0034]
In the charge generation layer 212d, electrons and holes are generated by the electromagnetic wave (light) output from the first layer 211. The holes generated here are collected on the transparent electrode film 212b side, and the electrons are collected on the conductive layer 212f side. In order to improve the conversion efficiency of the charge generation layer 212d and the efficiency of carrier transfer to the electrode, a hole conduction layer 212c is formed on the charge generation layer 212d on the transparent electrode film 212b side as shown in FIG. The electron conductive layer 212e is formed on the conductive layer 212f side of the generating layer 212d. Note that, in the present structure, the hole conduction layer 212c and the electron conduction layer 212e are not necessarily essential.
[0035]
For the charge generation layer 212d, a configuration of a so-called organic EL element can be applied, and the organic EL element may be a low molecular weight type or a high molecular weight type (also referred to as a light emitting polymer). Examples of the photoelectrically convertible material used in the charge generation layer 212d of the present invention include a conductive polymer material (such as a π-conjugated polymer material and a silicon-based polymer material) and a light-emitting material used in a low-molecular organic EL device. And the like. For example, examples of the conductive polymer material include poly (2-methoxy, 5- (2′ethylhexyloxy) -p-phenylenevinylene), and poly (3-alkylthiophene). Further, compounds described on pages 190 to 203 of “Organic EL Materials and Displays (published by CMC Co., Ltd. on February 28, 2001)”, and “Organic EL Devices and Their Forefront of Industrialization ( On November 81, 1998 (published by NTT Corporation) on pages 81 to 99. Examples of the light-emitting material used in the low-molecular-weight organic EL device include, for example, “Organic EL Devices and the Forefront of Their Industrialization (NTS, November 30, 1998)”, pp. 36-56. And the compounds described on pages 148 to 172 of "Organic EL Materials and Displays (published by CMC Co., Ltd. on February 28, 2001)". . In the present invention, a particularly preferred organic compound capable of photoelectric conversion is a conductive polymer compound, and the most preferred is a π-conjugated polymer compound.
[0036]
The conductive layer 212f is made of, for example, chromium. In addition, although it is possible to select from a general metal electrode or the transparent electrode, in order to obtain good characteristics, a metal, an alloy, an electrically conductive compound having a small work function (4.5 eV or less) and a mixture thereof are used. It is preferable to use an electrode material. Specific examples of such an electrode material include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, all rare earths, and the like. The conductive layer 212f can be formed by using such an electrode material as a raw material by a method such as vapor deposition or sputtering. Further, the sheet resistance of the conductive layer 212f is preferably several hundreds Ω / □ or less, and the film thickness is generally selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 50 nm to 500 nm. This is because if the film thickness is small, the conductive layer becomes an island shape, and if the film thickness is large, it takes time to form the conductive layer.
[0037]
The third layer is formed on the surface of the second layer 212 opposite to the radiation irradiation surface. The third layer 213 includes a
[0038]
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, a collecting
[0039]
The compound forming the
[0040]
The
[0041]
Here, when the
[0042]
As the
[0043]
Further, a plasticizer such as trioctyl phosphate or dibutyl phthalate may be added to these plastic films, or a known ultraviolet absorber such as benzotriazole or benzophenone may be added. In addition, a resin prepared by applying a so-called organic-inorganic polymer hybrid method, in which a raw material of an inorganic polymer such as tetraethoxysilane is added, and a high molecular weight is obtained by applying energy such as a chemical catalyst, heat, and light. It can also be used as a raw material. Note that, as the
[0044]
As the shielding film 214c, for example, a thin film layer of magnesium oxide is used as disclosed in JP-A-63-257630 “Transparent plastic film having excellent gas barrier properties”. This thin film layer of magnesium oxide can be formed using magnesium oxide by any one of a vacuum deposition method, a sputtering method, and an ion plating method.
[0045]
Also, a plasma polymerized film and polyparaxylene described in JP-A-5-101886, "Protection of an electroluminescent element", and JP-A-8-222368, "Organic electroluminescent element, method for producing the same, and apparatus for producing the same" Can be used as the shielding film 214c.
[0046]
For the plasma polymerized film, any conventionally known monomer gas can be used. For example, in addition to hydrocarbon monomers such as methane, ethane, propane, butane, pentane, ethylene, propylene, butene, butadiene, acetylene, and methylacetylene, silicon monomers such as tetramethoxysilane, and hydrogen fluoride monomers such as tetrafluoroethylene And methyl methacrylate.
[0047]
Polyparaxylylene, particularly a p-xylylene polymerized film or a chlorinated p-xylylene polymerized film is preferable because it has extremely low gas and water vapor permeability, can suppress contamination of impurities, and can form a uniform film with few pinholes. . However, this material has extremely low adhesiveness as it is, so it is preferable to use it together with a plasma treatment and / or a plasma polymerized film. Such xylene resins include Parylene N (poly p-xylylene), Parylene C (polymonochloro p-xylylene), Parylene D (polydichloro p-xylylene), etc., from Union Carbide, USA, but have low gas permeability. Therefore, parylene C is particularly preferable. A film of poly-p-xylylene or the like can be obtained by thermally decomposing a dimer gas under reduced pressure.
[0048]
The polyurea protective film is formed by heating and evaporating the raw material monomers Y and Z of the polyurea film (the raw material Y is a diamine monomer and the raw material monomer Z is a diisocyanate monomer) to a predetermined temperature with an infrared heater in a vacuum. A polyurea film is formed thereon. Since this polyurea film is a low molecular weight oligomer film, it is cross-linked by irradiating ultraviolet rays and polymerized to form a polyurea protective film.
[0049]
Further, a gas barrier film described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-281861 “Gas barrier film” may be used as the shielding film 214c. This gas barrier film has a silicon oxide layer formed by a plasma chemical vapor deposition method using at least an organic silicon compound and oxygen as raw materials, and a silicon oxide layer obtained by applying a liquid containing at least polysilazane and then performing a heat treatment. Are laminated.
[0050]
Further, an organic gas barrier layer described in JP-A-2001-343633, “Liquid Crystal Cell Substrate, Manufacturing Method Thereof, and Liquid Crystal Display Device” can be used as the shielding film 214c. This organic gas barrier layer is formed using a material having a low oxygen permeability such as polyvinyl alcohol and a partially saponified product thereof, a vinyl alcohol-based polymer such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and polyacrylonitrile and polyvinylidene chloride. Vinyl alcohol-based polymers are particularly preferred from the viewpoint of high gas barrier properties. The organic gas barrier layer can be formed by spreading a polymer solution used for the organic gas barrier layer on a resin substrate by a suitable coating method such as a casting method or a spin coating method, and thermally curing the polymer solution.
[0051]
Further, as disclosed in JP-A-2002-117977, “Organic electroluminescent device and its manufacturing apparatus”, an organic protective film containing a polymer of a heterocyclic compound, or an organic protective film and an inorganic protective film are laminated. The protected film thus formed can be used as the shielding film 214c.
[0052]
The organic protective film is a polymer film formed using one kind of a five-membered ring compound such as furan, pyrrole or thiophene as a material, or a copolymer film formed using plural kinds of materials, such as plasma polymerization, electrolytic polymerization, and thermal polymerization. Can be formed by
[0053]
When an organic protective film and an inorganic protective film are stacked, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a DLC film (diamond-like carbon film), an amorphous carbon film, an aluminum oxide film, and an amorphous silicon film are used as the inorganic protective film. A film or the like is used. This inorganic protective film can be formed by using a CVD apparatus, a vacuum evaporation apparatus, a sputtering apparatus, an ALE apparatus, or the like in addition to the plasma CVD apparatus.
[0054]
In addition, as described in JP-A-2002-190384, “Electroluminescent device”, a resin material is applied to the
[0055]
It is needless to say that a substrate may be formed of the material used for the above-described shielding film 214c, and this substrate may be used as the resin substrate 214a.
[0056]
In the
[0057]
By the way, in FIG. 5A, by providing the shielding film 214c on the surface of the
[0058]
As shown in FIG. 5B, the
[0059]
Further, the
[0060]
When the imaging panel 21 configured as described above is used, the
[0061]
In the imaging panel 21, for example, transistors 232-1 to 232-n for initialization to which drain electrodes are connected are provided on the signal lines 224-1 to 224-n. The source electrodes of the transistors 232-1 to 232-n are grounded. The gate electrode is connected to the
[0062]
The scanning lines 223-1 to 223-m and the
[0063]
In the register 272, the supplied voltage signals are sequentially selected and converted into digital image signals for one scanning line (for example, 12 bits to 14 bits) by the A /
[0064]
The
[0065]
If the memory unit 31 to which the image signal is written is configured to be detachable from the radiation image detector 20, it is possible to easily obtain the radiation image without carrying the radiation image detector 20 after capturing the radiation image. it can. That is, if the memory unit 31 is detached from the radiation image detector 20 and attached to the
[0066]
As described above, in the above-described embodiment, since the fourth layer is formed using a member having a high shielding rate against oxygen and moisture, when the flat panel detector is formed using the resin substrate, sufficient oxygen and moisture can be obtained. Can be shielded. For this reason, sufficient durability can be obtained without causing deterioration of the photoelectric conversion layer, the TFT, and the like formed of an organic substance due to oxygen or moisture transmitted through the resin substrate.
[0067]
【The invention's effect】
In the present invention, a first layer that emits light in accordance with the intensity of incident radiation, a second layer formed of an organic compound that converts light output from the first layer into electric energy, and a second layer are provided. In a radiation image detector including a third layer for storing the stored electric energy and outputting a signal based on the stored electric energy in pixel units, and a fourth layer for holding the first to third layers, The four layers are formed using members having a high shielding rate against oxygen and moisture. Therefore, the amount of oxygen and moisture passing through the fourth layer can be reduced, so that deterioration due to oxygen and moisture can be prevented, and a radiation image detector that has good durability, high image quality, and low cost can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system using a radiation image detector.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the structure of a radiation image detector.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a radiation image detector.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the imaging panel.
FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the fourth layer.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 radiation generator 20 radiation image detector 21
Claims (25)
前記第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する有機化合物で形成した第2層と、
前記第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を画素単位で行う第3層と、
前記第1層から第3層を保持する第4層を備える放射線画像検出器において、
前記第4層は、酸素や水分に対する遮蔽率の高い部材を用いて形成した
ことを特徴とする放射線画像検出器。A first layer that emits light in accordance with the intensity of the incident radiation;
A second layer formed of an organic compound that converts light output from the first layer into electric energy;
A third layer for storing the electric energy obtained in the second layer and outputting a signal based on the stored electric energy for each pixel;
A radiation image detector including a fourth layer holding the first to third layers,
The said 4th layer was formed using the member with a high shielding rate with respect to oxygen and moisture, The radiographic image detector characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 1, wherein the fourth layer is formed using a resin substrate having an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 1, wherein the fourth layer is formed using a resin substrate having a moisture permeability of 0.1 g / m 2 · day or less.
ことを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 1, wherein the fourth layer uses a member in which the resin substrate and a shielding film are bonded.
ことを特徴とする請求項4記載の放射線画像検出器。5. The radiation image detector according to claim 4, wherein the oxygen permeability of the shielding film is 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項4記載の放射線画像検出器。Radiation image detector according to claim 4, wherein the moisture permeability of the shielding film is not more than 0.1g / m 2 · day.
ことを特徴とする請求項4記載の放射線画像検出器。5. The radiation image detector according to claim 4, wherein the member formed by laminating the resin substrate and the shielding film has an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項4記載の放射線画像検出器。Radiation image detector according to claim 4, wherein the moisture permeability of the member by bonding the resin substrate and the shielding film is equal to or less than 0.1g / m 2 · day.
ことを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 1, wherein the fourth layer uses a member in which a resin substrate and a non-resin substrate that is harder and thinner than the resin substrate are bonded.
ことを特徴とする請求項9記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 9, wherein the non-resin substrate has an oxygen transmission rate of 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項9記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 9, wherein the non-resin substrate has a moisture permeability of 0.1 g / m 2 · day or less.
ことを特徴とする請求項9記載の放射線画像検出器。10. The radiation image detector according to claim 9, wherein an oxygen permeability of the member in which the resin substrate and the non-resin substrate are bonded is 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項9記載の放射線画像検出器。Radiation image detector of claim 9, wherein the moisture permeability of the member by bonding the resin substrate and the non-resinous substrate is not more than 0.1g / m 2 · day.
ことを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 1, wherein the fourth layer uses a member in which a resin substrate, a shielding film, and a non-resin substrate that is harder and thinner than the resin substrate are bonded.
ことを特徴とする請求項14記載の放射線画像検出器。15. The radiation image detector according to claim 14, wherein the oxygen permeability of the shielding film is 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項14記載の放射線画像検出器。Radiation image detector according to claim 14, wherein the moisture permeability of the shielding film is not more than 0.1g / m 2 · day.
ことを特徴とする請求項14記載の放射線画像検出器。15. The radiation image detector according to claim 14, wherein an oxygen transmission rate of a member in which the resin substrate, the shielding film, and the non-resin substrate are bonded is 0.1 cc / m 2 · day · atm or less.
ことを特徴とする請求項14記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 14, wherein a moisture permeability of a member in which the resin substrate, the shielding film, and the non-resin substrate are bonded is 0.1 g / m 2 · day or less.
ことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の放射線画像検出器。The first layer, CsI: Tl, Gd 2 O 2 S: Tb, (Gd, M1, Eu) 2 O 3, formed using any of (Gd, M2, Tb) 2 O 3 ( Note, “M1” is at least one or more rare earth elements of Y, Nb, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, and “M2” is at least one or more of Y, Nb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb. Rare earth element)
The radiation image detector according to any one of claims 1 to 18, wherein:
ことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれかに記載の放射線画像検出器。20. The radiation image detector according to claim 1, wherein the third layer is formed of an organic semiconductor.
ことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれかに記載の放射線画像検出器。20. The radiation image detector according to claim 1, wherein the third layer is formed using a divided silicon laminated structure element.
ことを特徴とする請求項1から請求項21のいずれかに記載の放射線画像検出器。22. The radiation image detector according to claim 1, wherein the radiation image detector is housed in a portable housing.
ことを特徴とする請求項22に記載の放射線画像検出器。23. The radiation image detector according to claim 22, further comprising a power supply unit that supplies electric power required to drive the radiation image detector.
ことを特徴とする請求項22のいずれかに記載の放射線画像検出器。23. The radiation image detector according to claim 22, further comprising storage means for storing the image signal.
ことを特徴とする請求項24に記載の放射線画像検出器。The radiation image detector according to claim 24, wherein the storage unit is detachable.
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