EP0834774A2 - Röntgenaufnahme-Anordnung mit einem Photoleiter - Google Patents

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EP0834774A2
EP0834774A2 EP97202960A EP97202960A EP0834774A2 EP 0834774 A2 EP0834774 A2 EP 0834774A2 EP 97202960 A EP97202960 A EP 97202960A EP 97202960 A EP97202960 A EP 97202960A EP 0834774 A2 EP0834774 A2 EP 0834774A2
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EP
European Patent Office
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photoconductor
substrate
layer
ray
arrangement according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97202960A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0834774A3 (de
Inventor
Andreas Dr. Brauers
Ulrich Dr. Schiebel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Corporate Intellectual Property GmbH, Philips Patentverwaltung GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV, Philips Electronics NV filed Critical Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Publication of EP0834774A2 publication Critical patent/EP0834774A2/de
Publication of EP0834774A3 publication Critical patent/EP0834774A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02—Charge-receiving layers
    • G03G5/04—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082—Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/14—Inert intermediate or cover layers for charge-receiving layers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for generating X-rays by means of an X-ray image converter which at least contains the X-rays partially absorbing photoconductor on a substrate acting as an electrode comprises means for charging the photoconductor with a certain polarity, so that in the photoconductor an electric field with a defined direction is produced.
  • the invention also relates to an X-ray recording device with a such arrangement.
  • An ideal photoconductor is an insulator if it is not exposed to light. Only during an exposure or an irradiation with X-rays, it becomes conductive and the more, the higher the radiation intensity. So that will at the irradiated areas the charge density generated by a previous charge reduced according to the dose there. That way generated two-dimensional charge pattern on the surface of the photoconductor corresponds essentially to the spatial distribution of the X-ray dose ("latent image” or "charge image”) is converted into electrical by a readout unit Signals implemented that are amplified, filtered, digitized and stored can. The signals are then accessible to digital image processing.
  • the object of the present invention is the memory effect itself to reduce. This object is achieved in that between the substrate and the photoconductor and / or on the side facing away from the substrate of the photoconductor a trapping layer to reduce the outside in the Injected charge carrier is provided.
  • the invention is based on the knowledge that a significant cause for the Memory effect can be seen in the charge carrier streams, that from the outside or from the interfaces are injected into the photoconductor. Through the trapping layer (s) the number of charge carriers injected into the photoconductor and thus the Memory effect reduced. On the defects, which according to EP-A-0342760 The capture layers, on the other hand, have no memory effect immediate influence.
  • the requirements for the trapping layer depend on the polarity with which the Photoconductor is charged. If the substrate is negative, it must be between an electron trapping layer and / or on the substrate and the photoconductor a hole trapping layer facing away from the substrate of the photoconductor be provided. If, however, the substrate is positive, then there must be between the substrate and a hole trapping layer and / or on the substrate from the photoconductor an electron capture layer may be provided on the opposite side.
  • the invention is for only one polarity is charged (preferred for a selenium photoconductor a positive charge) and the invention improves the properties of the Photoconductor at this polarity of the charge.
  • Capture layers have one for the charge carriers of one type (e.g. electrons) low electrical conductivity compared to the photoconductor, while for Charge carriers of the opposite type (holes) have a high conductivity. According to a development of the invention, this behavior can be achieved achieve that the material of the trapping layer differs from the material of the photoconductor differs by doping with an additive, which results in the trapping layer Defect spots for capturing the injected charge carriers arise.
  • one type e.g. electrons
  • a preferred development of the invention provides that on the photoconductor facing away from the capture layer, a layer is provided which is essential less thickness, but has the same material composition as the Photoconductor. This layer acts as a buffer layer that the layers with imaging function from the interfaces - in particular to the substrate.
  • a passivation layer is located on the side of the photoconductor facing away from the substrate.
  • Such a passivation layer forms mechanical and chemical protection for the surface of the photoconductor and also reduces the number of Charge carriers that can penetrate the photoconductor.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the photoconductor predominantly consists of selenium that the substrate consists of aluminum, which on its Photoconductor facing surface is oxidized, and that the means for charging the Photoconductors are designed so that the potential on the surface facing away from the substrate Side is positive in terms of the potential of the substrate. If the photoconductor instead being charged to a negative potential would become an essential one result in less favorable behavior.
  • Another embodiment of the invention provides that the photoconductor predominantly made of lead oxide, that the substrate consists of aluminum, which on its Photoconductor facing surface is oxidized, and that the means for charging the Photoconductors are designed so that the potential on the surface facing away from the substrate Side is negative with respect to the potential of the substrate.
  • Selenium photoconductors are the more favorable results with a lead oxide photoconductor reached when charging to a negative potential.
  • the electron trapping layer Selenium contains a chlorine doping of less than 1000 ppm having.
  • the hole trapping layer Selenium which contains a sodium or hydrogen doping of has less than 2000 ppm.
  • An embodiment of the invention suitable for a lead oxide photoconductor provides that the trapping layers lead oxide with more or less oxygen atoms than Contain lead atoms. with an excess of oxygen, such a layer Capture electrons and holes if there is an oxygen deficit.
  • the arrangement according to the invention is preferably in an X-ray recording device applicable.
  • This is based on an X-ray recording device with a X-ray emitter for generating X-rays, an X-ray image converter, of the one at least partially absorbing the x-ray radiation a substrate acting as an electrode, means for charging the photoconductor with a single polarity, so that an electric field with in the photoconductor a defined direction is generated, and a read-out unit for reading out the in the X-ray image converter the charge pattern generated by the X-ray radiation; the reduction of the memory effect results from the fact that between the Substrate and the photoconductor and / or on the side facing away from the substrate Photoconductor a trapping layer to reduce the outside in the photoconductor injected charge carrier is provided.
  • Figure 1 shows part of an X-ray imaging device in which the invention is applicable in a schematic representation.
  • an X-ray image converter referred to, the from a cylinder jacket - or drum-shaped support body 11 Comprises aluminum, on the outer surface of which a coating 10 is applied, which includes a photoconductor.
  • the carrier body 11 acting as a substrate is connected to a DC voltage source 5 connected, which has a negative DC voltage of e.g. - 1.5 kV supplies.
  • the X-ray image converter 1 Before an X-ray is taken, the X-ray image converter 1 is connected to the photoconductor evenly to a defined potential, e.g. 0 volts, charged with a motor 8 ensures that the carrier body 11 rotates about its longitudinal axis 12 so that even charging results.
  • the charging takes place by means of a Charging device comprising a corona unit 3 and a DC voltage generator 9 or comprises a power supply unit which supplies a DC voltage for the corona unit 3.
  • the corona unit 3 extends perpendicular to the plane of the drawing, ie parallel to the Axis of rotation 12 of the support body 11 over its entire length. It includes one grounded housing 3a with a U-shaped cross section, the open side of which Photoconductor is directed.
  • a wire 3b is located in the housing 3a
  • a grid is expediently between this wire and the photoconductor is provided, which is also grounded.
  • the wire lies during charging 3b at a positive voltage of e.g. 4kV. This results in the wire around a highly inhomogeneous electric field that leads to gas discharge. At In the gas discharge, the air molecules in the vicinity of the wire 3b are ionized. The positive charge carriers generated thereby pass through the mesh of the mentioned grid through to the surface of the X-ray image converter with the And charge the photoconductor. If this is the potential of the grounded housing 3a has reached, practically no further positive charge carriers reach the Photoconductor.
  • the carrier body 11 stands still and becomes on it exposed to the side facing the X-ray emitter 2, which increases the conductivity of the photoconductor, so that its surface changes depending on the intensity of the X-rays discharge and a corresponding charge pattern is created.
  • This readout unit also extends parallel to the axis 12 of the X-ray image converter and contains a number of distributed in this direction Influence probes, the electrical corresponding to the charge density on the surface Generate signals.
  • this mechanical-capacitive scanning or reading the charge pattern is also read out using a TFT matrix (cf. US Pat 5,396,072) or by means of laser scanning.
  • the invention is also applicable to an X-ray image converter with a different shape Carrier body applicable e.g. a flat support body. That is why the FIGS. 2a..4b, which represent the layer sequence of the coating 10, of one flat carrier body or substrate 11.
  • the substrate 11 can be made of Aluminum with an oxide layer 110 or consist of a glass body, the with a metal, e.g. Aluminum, or coated with indium tin oxide.
  • a selenium photoconductor layer 101 is provided, which has an addition of 0.5 Contains weight percent arsenic to prevent recrystallization.
  • the Photoconductor layer 101 has a thickness between 100 and 1000 ⁇ m, e.g. 500 ⁇ m.
  • the photoconductor layer 101 On on its side facing away from the substrate 11 is the photoconductor layer 101 with a Passivation layer 102 covered, the mechanical and chemical protection of the Serves photoconductor surface and which e.g. from an organic varnish or parapoly-xylyl can exist.
  • the substrate 11 is on its side facing the photoconductor 101 with a Provided oxide layer 110 which e.g. can be produced by wet chemistry.
  • the Passivation layer 102 and oxide layer 110 ideally prevent this Penetration of holes or electrons in the photoconductor layer 101 In practice, however, it cannot be avoided that a stream of charge carriers, e.g. of electrons is injected from the substrate 11 into the photoconductor 101. This is caused by space charges created under X-rays (charged defects in the vicinity of the interface), which results in an annoying memory effect.
  • an electron trapping layer 103 is suppressed. It can be a Act selenium layer with a thickness between 0.1 and 50 microns, the one Chlorine doping from 1 to 1000 ppm (the thinner the layer, the higher should be the endowment).
  • the doping results in the trapping layer 103 defects at which electrons attach, so that the electrical Conductivity for electrons or the mobility of the electrons is reduced, while the electrical conductivity for holes or the mobility of the holes is increased.
  • FIG. 2b shows an embodiment analogous to FIG. 2a, but as a photoconductor a lead oxide layer 101 'is provided, which can have a smaller thickness as the selenium layer 101 in Figure 2a, e.g. 50 to 500 ⁇ m, because the lead oxide X-rays are more strongly absorbed than selenium.
  • the substrate 11 can in turn be made of Aluminum with an oxide layer 110 or consist of a glass body, the with a metal, e.g. Aluminum, or coated with indium tin oxide.
  • the outer surface of the passivation layer 102 (which is the same Have thickness and can be made of the same material as the layer 102 in the embodiment according to FIG. 2a) does not charge positively but negatively, see above that the substrate potential is positive. This will be with an arrangement 1 achieved in that the aluminum support 11 to a positive DC voltage is connected.
  • Such a layer can have a thickness of 0.1 to 50 Have ⁇ m and consist of selenium which is doped with 1 to 2000 ppm sodium or from a layer of lead oxide doped with hydrogen or a layer of lead oxide, compared to the stoichiometric ratio of lead and oxygen Has an oxygen deficit, i.e. contains fewer oxygen atoms than lead atoms.
  • the embodiment shown in Figure 3a differs from that Embodiment according to Figure 2a in that between the substrate 11 and the Electron capture layer 103 is provided a layer 104 that is up to a thickness can be 50 ⁇ m and made of the same material as the photoconductor 101.
  • This additional layer 104 acts as a buffer layer, which layers 103, 101 with an imaging function from the substrate-selenium interface, which is always somewhat disturbed separated.
  • the layer sequence shown in FIG. 3b differs from that Layer sequence according to Figure 2b in that between the hole trapping layer 103 'and the substrate a layer 104' of lead oxide up to 50 ⁇ m thick (in stoichiometric ratio) is provided, whereby the hole current generated by the Subtrat is injected into the photoconductor 101, is further reduced.
  • the layer sequence according to FIG. 4a differs from that according to FIG. 3a in that a between the passivation layer 102 and the photoconductor 101 between 0.1 and 20 ⁇ m thick layer adjoining the passivation layer 102 105 made of the same material as the photoconductor 101 and a hole trapping layer 106 is provided, which is adjacent to the photoconductor.
  • This layer can have a thickness of 0.1 to 50 ⁇ m and selenium with a doping of 1 up to 2000 ppm sodium. As a result, the injected into the photoconductor 101 Hole current reduced.
  • the layer sequence according to FIG. 4b differs from that according to Figure 3b in that between the passivation layer 102 and the photoconductor layer a up to 20 ⁇ m thick layer 105 'of (stoichiometric) lead oxide and an electron trapping layer 106 'is provided which has a thickness between 0.1 and 50 ⁇ m from 1 to 100 ppm chlorine-doped selenium or from one Lead oxide layer with an excess of oxygen can exist.
  • the layers 103 and 104 or 103 'and 104' are also omitted.

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Abstract

Bei einer Anordnung zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen mittels eines Röntgenbildwandlers, der einen Photoleiter zur Umsetzung der Röntgenstrahlung in ein Ladungsmuster aufweist, läßt sich der Memory-Effekt durch eine Einfangschicht auf wenigsten einer der beiden Seiten des Photoleiters reduzieren, die den Strom derjenigen Ladungsträger verringert, die von dieser Seite in den Photoleiter injiziert werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen mittels eines Röntgenbildwandlers, der einen die Röntgenstrahlung wenigstens teilweise absorbierenden Photoleiter auf einem als Elektrode wirksamen Substrat umfaßt, mit Mitteln zum Aufladen des Photoleiters mit einer bestimmten Polarität, so daß in dem Photoleiter ein elektrisches Feld mit einer definierten Richtung erzeugt wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Röntgenaufnahmegerät mit einer solchen Anordnung.
Ein idealer Photoleiter ist ein Isolator, wenn er nicht belichtet wird. Lediglich während einer Belichtung bzw. einer Bestrahlung mit Röntgenstrahlen wird er leitfähig und zwar um so mehr, je höher die Bestrahlungsintensität ist. Damit wird an den bestrahlten Stellen die durch eine vorherige Aufladung erzeugte Ladungsdichte entsprechend der dort auftreffenden Dosis verringert. Das auf diese Weise auf der Oberfläche des Photoleiters erzeugte zweidimensionale Ladungsmuster, das im wesentlichen der räumlichen Verteilung der Röntgenstrahlungsdosis entspricht ("latentes Bild" oder "Ladungsbild"), wird von einer Ausleseeinheit in elektrische Signale umgesetzt, die verstärkt, gefiltert, digitalisiert und gespeichert werden können. Die Signale sind dann der digitalen Bildverarbeitung zugänglich.
Aus der EP-A 0342760 ist es bekannt, daß als Folge von Defektstellen in dem Photoleiter der sogenannte Memory-Effekt auftreten kann. Die Defektstellen haben zur Folge, daß in ihrer Umgebung nach der Bestrahlung noch eine gewisse Leitfähigkeit erhalten bleibt, was dazu führt, daß bei der nächsten Röntgenaufnahme Strukturen der vorangehenden Röntgenaufnahme als Artefakt im Bild erscheinen. Der Memory-Effekt ist um so ausgeprägter, je höher die Dosis bei der vorangegangenen Aufnahme war. Er macht sich daher nur bei Röntgenaufnahmen bemerkbar; bei einer Röntgendurchleuchtung, bei der - pro Einzelbild - eine wesentlich geringere Röntgendosis erzeugt wird, macht er sich nicht störend bemerkbar. Bei der bekannten Anordnung werden die durch den Memory-Effekt verursachten Artefakte durch eine Software-Korrektur beseitigt bzw. reduziert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, den Memory-Effekt selbst zu reduzieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Substrat und dem Photoleiter und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Einfangschicht zum Reduzieren der von außen in den Photoleiter injizierten Ladungsträger vorgesehen ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine signifikante Ursache für den Memory-Effekt in den Ladungsträgerströmen zu sehen ist, die von außen bzw. von den Grenzflächen in den Photoleiter injiziert werden. Durch die Einfangschicht(en) wird die Zahl der in den Photoleiter injizierten Ladungsträger und damit der Memory-Effekt reduziert. Auf die Defektstellen, die gemäß der EP-A-0342760 den Memory-Effekt hervorrufen können, haben die Einfangschichten hingegen keinen unmittelbaren Einfluß.
Die Anforderungen an die Einfangschicht hängen von der Polarität ab, mit der der Photoleiter aufgeladen wird. Wenn das Substrat dabei negativ ist, muß zwischen dem Substrat und dem Photoleiter eine Elektronen-Einfangschicht und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Löcher-Einfangschicht vorgesehen sein. Ist hingegen das Substrat positiv, dann muß zwischen dem Substrat und dem Photoleiter eine Löcher-Einfangschicht und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite eine Elektronen-Einfangschicht vorgesehen sein.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß aus der US-PS 5,436,101 bereits ein Röntgenbildwandler mit einem Selen-Photoleiter bekannt ist, der beiderseits des Photoleiters mit einer Löcher-Einfangschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung (mit 0,1-33 Gewichtsprozent Arsen) versehen ist. Damit soll es möglich sein, den Photoleiter sowohl bei positiver Aufladung (wobei das Substrat negativ ist) als auch bei negativer Aufladung (mit positivem Substrat) zu betreiben. Durch die beiden Schichten ergibt sich eine Verbesserung für eine negative Aufladung des Photoleiters, sodaß sich der Photoleiter dabei ähnlich verhält wie bei einer positiven Aufladung. Für eine positive Aufladung des Photoleiters ergibt sich keine Verbesserung der Eigenschaften des Photoleiters bzw. es resultiert sogar eine Einschränkung seine Dynamikbereiches. - Bei der Erfindung ist demgegenüber für die Aufladung nur eine Polarität vorgesehen (bei einem Selen-Photoleiter bevorzugt eine positive Aufladung) und die Erfindung verbessert die Eigenschaften des Photoleiters bei dieser Polarität der Aufladung.
Weiterhin sei erwähnt, daß aus der EP-A 0 588 397 ein für Röntgendurchleuchtungen vorgesehener Röntgenbilddetektor bekannt ist, der eine Sensormatrix aufweist, deren Sensorelemente die Ladungsträger aus dem darüber liegenden Bereich eines Photoleiters erfassen. Zur Reduzierung der den Durchleuchtungsbetrieb störenden Dunkelentladungsraten sind dabei beiderseits des aus Selen bestehenden Photoleiters Selenschichten mit einem Dotierungszusatz vorgesehen, so daß die eine Schicht Löcher und die andere Elektronen einfängt.
Einfangschichten haben für die Ladungsträger der einen Art (z.B. Elektronen) eine im Vergleich zum Photoleiter geringe elektrische Leitfähigkeit, während sie für Ladungsträger des entgegengesetzten Typs (Löcher) eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. Dieses Verhalten läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß das Material der Einfangschicht sich vom Material des Photoleiters durch eine Dotierung mit einem Zusatzstoff unterscheidet, wodurch in der Einfangschicht Defektstellen zum Einfangen der injizierten Ladungsträger entstehen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß auf der vom Photoleiter abgewandten Seite der Einfangschicht eine Schicht vorgesehen ist, die eine wesentlich geringere Dicke, aber die gleiche stoffliche Zusammensetzung hat wie der Photoleiter. Diese Schicht wirkt als Pufferschicht, die die Schichten mit bildgebender Funktion von den Grenzflächen - insbesondere zum Substrat - trennt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Passivierungssschicht befindet. Eine solche Passivierungsschicht bildet einen mechanischen und chemischen Schutz für die Oberfläche des Photoleiters und reduziert außerdem auch die Zahl der Ladungsträger, die in den Photoleiter eindringen können.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Photoleiter überwiegend aus Selen besteht, daß das Substrat aus Aluminium besteht, das auf seiner dem Photoleiter zugewandten Fläche oxidiert ist, und daß die Mittel zum Aufladen des Photoleiters so gestaltet sind, daß das Potential an der dem Substrat abgewandten Seite positiv in Bezug auf das Potential des Substrates ist. Wenn der Photoleiter stattdessen auf ein negatives Potential aufgeladen würde, würde sich ein wesentlich ungünstigeres Verhalten ergeben.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Photoleiter überwiegend aus Bleioxid besteht, daß das Substrat aus Aluminium besteht, das auf seiner dem Photoleiter zugewandten Fläche oxidiert ist, und daß die Mittel zum Aufladen des Photoleiters so gestaltet sind, daß das Potential an der dem Substrat abgewandten Seite negativ in Bezug auf das Potential des Substrates ist. Im Gegensatz zu einem Selen-Photoleiter werden bei einem Bleioxid-Photoleiter die günstigeren Ergebnisse bei einer Aufladung auf ein negatives Potential erreicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Elektronen-Einfangschicht Selen enthält, das eine Chlor-Dotierung von weniger als 1000 ppm aufweist. Im Gegensatz dazu ist nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zum Einfangen positiver Ladungsträger (Löcher) vorgesehen, daß die Löcher-Einfangschicht Selen enthält, das eine Natrium- oder eine Wasserstoff-Dotierung von weniger als 2000 ppm aufweist.
Eine für einen Bleioxid-Photoleiter geeignete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Einfangschichten Bleioxid mit mehr bzw weniger Sauerstoff-Atomen als Blei-Atomen enthalten. bei einem Sauerstoffüberschuß kann eine derartige Schicht Elektronen einfangen und bei einem Sauerstoffdefizit Löcher.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorzugsweise bei einem Röntgenaufnahmegerät anwendbar. Dabei wird ausgegangen von einem Röntgen-Aufnahmegerät mit einem Röntgenstrahler zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einem Röntgenbildwandler, der einen die Röntgenstrahlung wenigstens teilweise absorbierenden Photoleiter auf einem als Elektrode wirksamen Substrat umfaßt, Mitteln zum Aufladen des Photoleiters mit einer einzigen Polarität, so daß in dem Photoleiter ein elektrisches Feld mit einer definierten Richtung erzeugt wird, und eine Ausleseeinheit zum Auslesen des in dem Röntgenbildwandler durch die Röntgenstrahlung erzeugten Ladungsmusters; die Reduzierung des Memory-Effektes ergibt sich dabei dadurch, daß zwischen dem Substrat und dem Photoleiter und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Einfangschicht zum Reduzieren der von außen in den Photoleiter injizierten Ladungsträger vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig 1
Ein Röntgengerät, bei dem die Erfindung anwendbar ist in schematischer Darstellung.
Fig 2a u. b
ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig 3a u. b
ein zweites Ausführungsbeispiel und
Fig 4a u. b
ein drittes Ausführungsbeispiel
- jeweils für einen Selen- bzw. einen Bleioxiddetektor.
Figur 1 zeigt einen Teil eines Röntgenaufnahmegeräts, in dem die Erfindung anwendbar ist in schematischer Darstellung. Mit 1 ist dabei ein Röntgenbildwandler bezeichnet, der einen zylindermantel - bzw. trommelförmigen Trägerkörper 11 aus Aluminium umfaßt, auf dessen Außenfläche eine Beschichtung 10 aufgebracht ist, die unter anderem einen Photoleiter umfaßt.
Der als Substrat wirksame Trägerkörper 11 ist an eine Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen, die eine gegenüber Erdpotential negative Gleichspannung von z.B. - 1,5 kV liefert.
Vor einer Röntgenaufnahme wird der Röntgenbildwandler 1 mit dem Photoleiter gleichmäßig auf ein definiertes Potential, z.B. 0 Volt, aufgeladen, wobei ein Motor 8 dafür sorgt, daß der Trägerkörper 11 um seine Längsachse 12 rotiert, so daß sich eine gleichmäßige Aufladung ergibt. Die Aufladung erfolgt mittels einer Aufladeeinrichtung, die eine Koronaeinheit 3 und einen Gleichspannungserzeuger 9 bzw. ein Netzteil umfaßt, das eine Gleichspannung für die Koronaeinheit 3 liefert. Die Koronaeinheit 3 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene, also parallel zur Drehachse 12 des Trägerkörpers 11 über dessen gesamte Länge. Sie umfaßt ein geerdetes Gehäuse 3a mit einem U-förmigen Querschnitt, dessen offene Seite zum Photoleiter hin gerichtet ist. In dem Gehäuse 3a befindet sich ein Draht 3b, wobei zwischen diesem Draht und dem Photoleiter zweckmäßigerweise ein Gitter vorgesehen ist, das ebenfalls geerdet ist. Während einer Aufladung liegt der Draht 3b an einer positiven Spannung von z.B. 4kV. Dadurch ergibt sich um den Draht herum ein stark inhomogenes elektrisches Feld, das zu einer Gasentladung führt. Bei der Gasentladung werden die Luftmoleküle in der Nähe des Drahtes 3b ionisiert. Die dabei erzeugten positiven Ladungsträger gelangen durch die Maschen des erwähnten Gitters hindurch auf die Oberfläche des Röntgenbildwandlers mit dem Photoleiter und laden diesen auf. Wenn dieser das Potential des geerdeten Gehäuses 3a erreicht hat, gelangen praktisch keine weiteren positiven Ladungsträger mehr zum Photoleiter.
Während einer Röntgenaufnahme steht der Trägerkörper 11 still und wird auf seiner dem Röntgenstrahler 2 zugewandten Seite belichtet, wodurch sich die Leitfähigkeit des Photoleiters erhöht, so daß sich dessen Oberfläche je nach Intensität der Röntgenstrahlung entlädt und ein entsprechendes Ladungsmuster entsteht.
Nach einer Röntgenaufnahme wird das durch die Röntgenbelichtung auf der Oberfläche des Photoleiters erzeugte Ladungsmuster mittels einer Ausleseeinheit 4 ausgelesen. Diese Ausleseeinheit erstreckt sich ebenfalls parallel zur Achse 12 des Röntgenbildwandlers und enthält in dieser Richtung verteilt eine Anzahl von Influenzsonden, die der Ladungsdichte auf der Oberfläche entsprechende elektrische Signale erzeugen. Anstelle dieser mechanisch-kapazitiven Abtastung bzw. Auslesung des Ladungsmusters ist auch eine Auslesung mittels einer TFT-Matrix (vgl US-PS 5,396,072) oder mitttels Laser-Abtastung möglich.
Die Erfindung ist auch bei einem Röntgenbildwandler mit einem anders geformten Trägerkörper anwendbar z.B. einem ebenen Trägerkörper. Deshalb wird bei den Figuren 2a..4b, die die Schichtenfolge der Beschichtung 10 darstellen, von einem ebenen Trägerkörper bzw. Substrat 11 ausgegangen. Das Substrat 11 kann aus Aluminium mit einer Oxidschicht 110 bestehen oder aber aus einem Glaskörper, der mit einem Metall, z.B. Aluminium, oder mit Indiumzinnoxid beschichtet ist. Dabei ist eine Photoleiterschicht 101 aus Selen vorgesehen, die einen Zusatz von 0,5 Gewichtsprozent Arsen enthält, um einer Rekristallisation vorzubeugen. Die Photoleiterschicht 101 hat eine Dicke zwischen 100 und 1000 µm, z.B. 500 µm. Auf ihrer vom Substrat 11 abgewandten Seite ist die Photoleiterschicht 101 mit einer Passivierungsschicht 102 bedeckt, die dem mechanischen und chemischen Schutz der Photoleiteroberfläche dient und die z.B. aus einem organischen Lack oder Parapoly-Xylyl bestehen kann.
Das Substrat 11 ist auf seiner dem Photoleiter 101 zugewandten Seite mit einer Oxidschicht 110 versehen, die z.B. naßchemisch hergestellt werden kann. Die Passivierungsschicht 102 und die Oxidschicht 110 verhindern im Idealfall das Eindringen von Löchern bzw. Elektronen in die Photoleiterschicht 101. In der Praxis läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß ein Strom von Ladungsträgern, z.B. von Elektronen, aus dem Substrat 11 in den Photoleiter 101 injiziert wird. Dieser wird durch unter Röntgenstrahlung entstehende Raumladungen (geladene Störstellen in Interface-Nähe) noch verstärkt, wodurch sich ein störender Memory-Effekt ergibt.
Dieser Zustrom von Elektronen aus dem Substrat 11 wird erfindungsgemäß mit einer Elektronen-Einfangschicht 103 unterdrückt. Dabei kann es sich um eine Selenschicht mit einer Dicke zwischen 0,1 und 50 µm handeln, die eine Chlordotierung von 1 bis 1000 ppm aufweist (je dünner die Schicht ist, desto höher sollte die Dotierung sein). Durch die Dotierung ergeben sich in der Einfangschicht 103 Defektstellen, an denen sich Elektronen anlagern, so daß die elektrische Leitfähigkeit für Elektronen bzw. die Beweglichkeit der Elektronen reduziert wird, während die elektrische Leitfähigkeit für Löcher bzw. die Beweglichkeit der Löcher erhöht wird.
Figur 2b zeigt eine zu Figur 2a analoge Ausführungsform, wobei jedoch als Photoleiter eine Bleioxidschicht 101' vorgesehen ist, die eine geringere Dicke haben kann als die Selenschicht 101 bei Figur 2a, z.B. 50 bis 500 µm, weil Bleioxid die Röntgenstrahlung stärker absorbiert als Selen. Das Substrat 11 kann wiederum aus Aluminium mit einer Oxidschicht 110 bestehen oder aber aus einem Glaskörper, der mit einem Metall, z.B. Aluminium, oder mit Indiumzinnoxid beschichtet ist. Dabei empfiehlt sich jedoch, die Außenfläche der Passivierungsschicht 102 (die die gleiche Dicke haben und aus dem gleichen Material bestehen kann wie die Schicht 102 bei der Ausführungsform nach Figur 2a) nicht positiv aufzuladen sondern negativ, so daß das Substratpotential demgegenüber positiv ist. Dies wird bei einer Anordnung gemäß Figur 1 dadurch erreicht, daß der Aluminiumträger 11 an eine positive Gleichspannung angeschlossen wird.
Wegen dieser anderen Polarität der Aufladung können aus dem Substrat 11 in den Photoleiter 101' allenfalls Löcher injiziert werden. Infolgedessen muß die Einfangschicht 103' zwischen Substrat und Photoleiter bei Figur 2b als Löcher-Einfangschicht wirksam sein. Eine solche Schicht kann eine Dicke von 0,1 bis 50 µm haben und aus Selen bestehen, das mit 1 bis 2000 ppm Natrium dotiert ist oder aus einer Bleioxidschicht, die mit Wasserstoff dotiert ist oder eine Bleioxidschicht, die gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis von Blei und Sauerstoff ein Sauerstoffdefizit aufweist, d.h. weniger Sauerstoffatome enthält als Bleiatome.
Die in Figur 3a dargestellt Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 2a dadurch, daß zwischen dem Substrat 11 und der Elektronen-Einfangschicht 103 eine Schicht 104 vorgesehen ist, die eine Dicke bis zu 50µm aufweisen kann und aus demselben Material besteht wie der Photoleiter 101. Diese zusätzliche Schicht 104 wirkt als Pufferschicht, die die Schichten 103, 101 mit bildgebender Funktion von der immer etwas gestörten Grenzfläche Substrat-Selen separiert.
Analog dazu unterscheidet sich die in Figur 3b dargestellte Schichtenfolge von der Schichtenfolge nach Figur 2b dadurch, daß zwischen der Löcher-Einfangschicht 103' und dem Substrat eine bis 50µm dicke Schicht 104' aus Bleioxid (in stöchiometrischen Verhältnis) vorgesehen ist, wodurch der Löcherstrom, der vom Subtrat in den Photoleiter 101 injiziert wird, noch weiter reduziert wird.
Die Schichtenfolge nach Figur 4a unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 3a dadurch, daß zwischen der Passivierungschicht 102 und dem Photoleiter 101 eine zwischen 0,1 und 20 µm dicke, an die Passivierungsschicht 102 angrenzende Schicht 105 aus dem gleichen Material wie der Photoleiter 101 sowie eine Löcher-Einfangschicht 106 vorgesehen ist, die an den Photoleiter angrenzt. Diese Schicht kann eine Dicke von 0,1 bis 50 µm haben und aus Selen mit einer Dotierung von 1 bis 2000 ppm Natrium bestehen. Dadurch wird der in den Photoleiter 101 injizierte Löcherstrom reduziert.
Analog dazu unterscheidet sich die Schichtenfolge nach Figur 4b von derjenigen nach Figur 3b dadurch, daß zwischen der Passivierungsschicht 102 und der Photoleiterschicht eine bis 20 µm dicke Schicht 105' aus (stöchiometrischen) Bleioxid und eine Elektronen-Einfangschicht 106' vorgesehen ist, die bei einer Dicke zwischen 0,1 und 50 µm aus mit 1 bis 100 ppm chlordotierten Selen oder aber aus einer Bleioxidschicht mit einem Überschuß an Sauerstoff bestehen kann.
Wenn der Ladungsträgerstrom, der vom Substrat 11 her in den Photoleiter 101 eindringt, klein im Vergleich zu dem Ladungsträgerstrom ist, der von der gegenüberliegenden Seite in den Photoleiter 101 injiziert wird, können die Schichten 103 und 104 bzw 103' und 104' auch entfallen.

Claims (10)

  1. Anordnung zur Erzeugung von Röntgenaufnähmen mittels eines Röntgenbildwandlers (1), der einen die Röntgenstrahlung wenigstens teilweise absorbierenden Photoleiter (101) auf einem als Elektrode wirksamen Substrat (11) umfaßt, mit Mitteln (3) zum Aufladen des Photoleiters mit einer bestimmten Polarität, sodaß in dem Photoleiter ein elektrisches Feld mit einer definierten Richtung erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (11) und dem Photoleiter und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters (101) eine Einfangschicht (103; 106) zum Reduzieren der von außen in den Photoleiter injizierten Ladungsträger vorgesehen ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Einfangschicht (103; 106) sich vom Material des Photoleiters (101) durch eine Dotierung mit einem Zusatzstoff unterscheidet, wodurch in der Einfangschicht Defektstellen zum Einfangen der injizierten Ladungsträger entstehen.
  3. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Photoleiter (101) abgewandten Seite der Einfangschicht eine Schicht (104, 105) vorgesehen ist, die eine wesentlich geringere Dicke, aber die gleiche stoffliche Zusammensetzung hat wie der Photoleiter (101).
  4. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Passivierungssschicht (102) befindet.
  5. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter (101) überwiegend aus Selen besteht, daß das Substrat (11) aus Aluminium besteht, das auf seiner dem Photoleiter zugewandten Fläche (110) oxidiert ist, und daß die Mittel zum Aufladen (3) des Photoleiters so gestaltet sind, daß das Potential an der dem Substrat abgewandten Seite positiv in Bezug auf das Potential des Substrates (11) ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter (101) überwiegend aus Bleioxid besteht, daß das Substrat (11) aus Aluminium besteht, das auf seiner dem Photoleiter zugewandten Fläche oxidiert ist, und daß die Mittel (3) zum Aufladen des Photoleiters so gestaltet sind, daß das Potential an der dem Substrat abgewandten Seite negativ in Bezug auf das Potential des Substrates ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen-Einfangschicht (103, 105') Selen enthält, das eine Chlor-Dotierung oder eine Sauerstoff-Dotierung von weniger als 1000 ppm aufweist.
  8. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher-Einfangschicht (105, 103') Selen enthält, das eine Natrium- oder eine Wasserstoff-Dotierung von weniger als 2000 ppm aufweist.
  9. Anordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einfangschichten Bleioxid mit mehr bzw weniger Sauerstoff-Atomen als Blei-Atomen enthalten.
  10. Röntgen-Aufnahmegerät mit einem Röntgenstrahler (2) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einem Röntgenbildwandler (1), der einen die Röntgenstrahlung wenigstens teilweise absorbierenden Photoleiter (101) auf einem als Elektrode wirksamen Substrat (11) umfaßt, Mittel (3) zum Aufladen des Photoleiters mit einer einzigen Polarität, sodaß in dem Photoleiter ein elektrisches Feld mit einer definierten Richtung erzeugt wird, und eine Ausleseeinheit (4) zum Auslesen des in dem Röntgenbildwandler durch die Röntgenstrahlung erzeugten Ladungsmusters,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (11) und dem Photoleiter und/oder auf der vom Substrat abgewandten Seite des Photoleiters eine Einfangschicht (103, 105) zum Reduzieren der von außen in den Photoleiter injizierten Ladungsträger vorgesehen ist.
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