JP2000214296A

JP2000214296A - 放射線検出器、及びその配列を含む画像検出パネル

Info

Publication number: JP2000214296A
Application number: JP11016070A
Authority: JP
Inventors: L Y Lee Denny; エル．ワイ．リーデニー; K Chun Lawrence; ケイ．チュンローレンス; S Jeromin Roser; エス．ジェロミンローザー
Original assignee: Direct Radiography Corp
Current assignee: Direct Radiography Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ノイズに対するシグナルの割合を改良した放
射線検出器及びその配列を含む画像検出パネルを提供す
る。【解決手段】上面と下面を有する誘電基板と、その上
面に並置されたスイッチ素子及び電荷蓄積コンデンサ
と、その上に絶縁層と、その上に光伝導層と、及びその
上に上部電極と、を備える放射線検出器を提供する。前
記電荷蓄積コンデンサは参照電極と、第一誘電層と、及
び前記スイッチ素子に接続されると共に前記誘電基板と
反対の面に上面を持つコレクタ電極と、を有している。
さらに、前記絶縁層が、前記コレクタ電極と前記光伝導
層との間の電荷移動を阻害する程度の十分な厚さを有し
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用の画像に関
し、特に、ディジタル放射線写真法に用いられる放射線
検出器、及びその配列を含むディジタル画像検出パネル
に関する。

【従来の技術】従来のフィルムスクリーンによるエック
ス線写真法は約１世紀の間用いられてきたが、まだ多く
の欠陥がある。フィルムスクリーンシステムで用いられ
る露光の範囲は限られているため、フィルムが露光され
すぎたり、露光が足りなかったりしていた。フィルムの
露光表示寛容度及びコントラストも限られていた。また
化学処理が必要なため、不便なだけでなく画像処理に時
間がかかっていた。

【０００２】しかし、ディジタル放射線写真法によって
従来のフィルムスクリーンによる問題点が解決された。
ディジタル放射線写真法によると、様々なウィンドウの
大きさで様々なコントラストのディジタル画像を表示で
きるため、フィルムスクリーンを用いた場合の制限を取
り除け、優れた画像が得られる。画像がディジタル形式
で得られるので、ソフトウェアによる操作によって強調
されたり、解析のために遠隔地に転送したり、ディジタ
ル形式での保存が容易である。化学処理も必要ではな
い。

【０００３】このディジタル放射線写真法のシステム
は、一般的にエックス線に感応するリン光体、増感剤又
は光伝導性素材等の固体状態の素子を用いてエックス線
のパターンを捕捉し、ミクロ電子工学装置を用いてエッ
クス線パターンを電気信号に変換するように開発されて
きた。これらのシステムはエックス線パターンを電気信
号の配列に変換し、その電気信号によってエックス線写
真画像を可視表示することができる。このようなシステ
ムは例えば、ジェロミンの米国特許番号５，１６８，１
６０、リーの米国特許番号５，３１９，２０６、リーの
米国特許番号５，３３１，１７９、ジェロミンの米国特
許番号５，３８１，０１４、リーの米国特許番号５，５
６３，４２１、リーの米国特許番号５，６４８，６６０
及びリーの米国特許番号５，６５２，４３０に述べられ
ている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のシステムにおいては、ノイズに対するシグナルの割合
について考慮しなければならない。ノイズに対するシグ
ナルの割合が増加すると、より鮮明な画像が得られ、患
者への投与量が少なくて済む。そのため、ノイズに対す
るシグナルの割合を改良したシステムの開発が必要であ
る。

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、エックス線のパターンを捕捉
する放射線検出器であって、上面と下面を有する誘電基
板と、前記誘電基板の上面にスイッチ素子と、電荷蓄積
コンデンサと、前記コレクタ電極の上面に絶縁層と、前
記絶縁層の上に光伝導層と、及び前記光伝導層の上に上
部誘電層と、前記上部誘電層の上に上部電極と、を備え
る放射線検出器を提供する。前記電荷蓄積コンデンサ
は、前記誘電基板の上面に、参照電極と、第一誘電層
と、及び前記スイッチ素子に接続されると共に前記誘電
基板と反対の面に上面を持つコレクタ電極と、をこの順
で有する。また前記絶縁層が、前記コレクタ電極と前記
光伝導層との間の電荷移動を阻害する程度の十分な厚さ
を有すことを特徴とする。

【０００４】この構成によれば、光伝導層の両側面はそ
れぞれ、絶縁層及び上部誘電層に接しており、どの導電
性材料とも直接は接続されていないことから、非常に高
い電界下においても光伝導層に電荷が注ぎ込まれない。
このため、通常検出器の放射線検出効率を低下させる電
気ノイズが最少に押さえられる。

【０００５】請求項２記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項１記載の放射線検出器において、前記
絶縁層が、前記コレクタ電極と同一の広がりを有すこと
を特徴とする。

【０００６】請求項３記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項１記載の放射線検出器において、前記
絶縁層及び前記第三誘電層が、前記光伝導層と同一の広
がりを有すことを特徴とする。

【０００７】請求項４記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項１記載の放射線検出器において、前記
放射線検出器がさらに、前記絶縁層と前記コレクタ電極
の上面との間にブロック層を有すことを特徴とする。

【０００８】請求項５記載の発明は、上記課題解を解決
するため、複数の放射線検出器の配列を有する画像検出
パネルであって、前記放射線検出器がそれぞれ、上面と
下面を有する誘電基板と、前記誘電基板の上面にスイッ
チ素子と、電荷蓄積コンデンサと、前記コレクタ電極の
上面に絶縁層と、前記絶縁層の上に光伝導層と、及び前
記光伝導層の上に上部誘電層と、前記上部誘電層の上に
上部電極と、を備える画像検出パネルを提供する。前記
各放射線検出器の前記電荷蓄積コンデンサは、前記誘電
基板の上面に、参照電極と、第一誘電層と、及び前記ス
イッチ素子に接続されると共に前記誘電基板と反対の面
に上面を持つコレクタ電極と、をこの順で有する。また
前記各放射線検出器の前記絶縁層が、前記コレクタ電極
と前記光伝導層との間の電荷移動を阻害する程度の十分
な厚さを有すことを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、各放射線検出器の光伝
導層の両側面はそれぞれ、絶縁層及び上部誘電層に接し
ており、どの導電性材料とも直接は接続されていないこ
とから、非常に高い電界下においても光伝導層に電荷が
注ぎ込まれない。このため、通常検出器の放射線検出効
率を低下させる電気ノイズが最少に押さえられる。

【００１０】請求項６記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項５記載の画像検出パネルにおいて、前
記各放射線検出器の前記絶縁層が前記コレクタ電極と同
一の広がりを有すことを特徴とする。

【００１１】請求項７記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項５記載の画像検出パネルにおいて、前
記各放射線検出器の前記絶縁層及び前記第三誘電層が、
前記光伝導層と同一の広がりを有すことを特徴とする。

【００１２】請求項８記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項７記載の画像検出パネルにおいて、前
記各放射線検出器の前記絶縁層が二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）であり、約２０ｎｍ〜１００ｎｍの間の厚さを有
すことを特徴とする。

【００１３】請求項９記載の発明は、上記課題解を解決
するため、請求項７記載の画像検出パネルにおいて、前
記各放射線検出器がさらに、前記絶縁層と前記コレクタ
電極の上面との間にブロック層を有すことを特徴とす
る。

【００１４】請求項１０記載の発明は、上記課題解を解
決するため、請求項６記載の画像検出パネルにおいて、
前記複数の放射線検出器の配列が、複数のより小さい放
射線検出器の配列の集合体を含むことを特徴とする。

【００１５】請求項１１記載の発明は、上記課題解を解
決するため、請求項１０記載の画像検出パネルにおい
て、前記絶縁層が前記複数のより小さい検出器の配列の
集合体全体に渡って連続的に形成されていることを特徴
とする。

【発明の実施の形態】以下に図面に基づいて、本発明の
詳細な説明を示すが、本発明は以下の実施例により限定
されるものではない。

【００１６】図１は本発明に係る放射線検出器１０の断
面立体図である。図１に示したように、放射線検出器１
０は、誘電基板１２と、その上にスイッチ素子１８及び
第一電極１４を有している。放射線検出器１０はさらに
第一電極１４の上に第一誘電層２８、その上に第二電極
３０、さらにその上に第三電極３４を有している。放射
線検出器１０はさらに第三電極３４の上に第二誘電層４
０を有し、その上に光伝導層４２、さらにその上に第三
誘電層４４、その上に上部電極４６を有する。

【００１７】放射線検出器１０の各構成層はその取り扱
いを容易にするため、典型的にはガラス製で十分な厚さ
を有する誘電基板１２上に形成される。誘電基板１２は
上面と下面を有しており、その上面に第一電極（参照電
極）１４を有している。

【００１８】また、誘電基板１２の上面に、第一電極１
４と並列してスイッチ素子１８が置かれている。スイッ
チ素子１８は典型的には電界効果トランジスタ（Ｆｉｅ
ｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であっ
て、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチ素子１８の詳
細は図１に示されているようであり、スイッチ素子１８
は、好ましくは誘電基板１２上にゲート電極２０を有し
ている。ゲート電極２０の上には誘電素材２１があり、
その上にはアモルファスシリコン又はカドミニウムセレ
ナイド等の半導体２２が形成されている。半導体２２に
はソース電極２４とドレイン電極２６とが接続されてお
り、スイッチ素子１８を構成している。

【００１９】図２は本発明に係る画像検出パネルの上面
図である。画像検出パネルは、縦方向及び横方向に配列
された複数の放射線検出器１０を有している。

【００２０】図２に示したように、第一電極１４は一般
的には四角形でその一角が切断されており、空間１６を
与えている。この空間１６に、スイッチ素子１８が置か
れている。

【００２１】一方、図１に示されているように、第一電
極１４の上には第一誘電層２８があり、その上には第一
電極１４と平行で同一の広がりを有する第二電極３０が
形成されている。

【００２２】また、スイッチ素子１８の上に誘電層３２
がある。第二電極３０と誘電層３２の上に第三電極３４
が形成されている。第三電極３４は第二電極３０よりも
大きく、スイッチ素子１８上の誘電層３２の上に延在し
ている。つまり、第三電極３４は、第二電極３０と平行
であり、図２に示した空間１６上に延在している。第三
電極３４は第二電極３０と電気的に接続しており、第二
電極３０と第三電極３４とを合わせてコレクタ電極３６
を形成している。

【００２３】以上の第一電極１４と、第一誘電層２８と
及びコレクタ電極３６とで電荷蓄積コンデンサ３８を形
成している。スイッチ素子１８のドレイン電極２６は、
コレクタ電極３６の第二電極３０と電気的に接続されて
いる。スイッチ素子１８は放射線検出器１０の電荷蓄積
コンデンサ３８と、放射線検出器１０の配列の外部にあ
る積分増幅器（図示していない）とを接続して、外部か
らの命令によって入切断するスイッチとして機能する。

【００２４】次に、コレクタ電極３６の上に第二誘電層
４０（絶縁層）が形成されている。この第二誘電層４０
を形成する絶縁素材は多数知られており、例えば、シリ
コンニトリド（ＳｉＮ_x）、シリコンオキシニトリド
（ＳｉＮ_xＯ_y）及びシリコンジオキシド（ＳｉＯ₂）等
がある。第二誘電層４０は、典型的には約２０ｎｍから
１００ｎｍの厚さを有しており、好ましくは５０ｎｍか
ら８０ｎｍの厚さを有している。第二誘電層４０は公知
の被覆方法、例えばスパッタリング法又は電子ビーム真
空蒸着法等によって被覆される。

【００２５】第二誘電層４０はコレクタ電極３６の第三
電極３４と同一の大きさであるか、又は第三電極３４よ
りも大きい。画像検出パネルが複数の放射線検出器１０
の配列を有している場合、第二誘電層４０は全ての放射
線検出器１０上に延在する連続した一つの層であること
が好ましい。

【００２６】第二誘電層４０の上には光伝導層４２が被
覆されている。光伝導層４２は第二誘電層４０と同一の
大きさである。光伝導層４２として用いられる材料の特
性は、必要とされるエックス線吸収効率、電荷発生効率
及び電荷移動特性によって決定される。アモルファスセ
レニウム及び様々なセレニウム合金、例えば０．１〜
０．５重量％のひ素を含むセレニウム−ひ素合金等が光
伝導層４２の素材として好ましい。

【００２７】例えば乳房レントゲン撮影法においては、
光伝導層４２としてのセレニウム層は典型的に、約１０
０μｍから１５０μｍの厚さである。胸部エックス線撮
影法においては、セレニウム層は典型的に約４５０μｍ
から約５００μｍの厚さである。光伝導層４２は従来の
公知技術である真空めっき技術を用いて被覆される。真
空蒸着技術については例えば、アール・エフ・バンシャ
編の「フィルム及びコーティングのための付着法入門第
２版」（ノイス出版社、パークリッジ，ニュージャージ
ー、１９９８年）に記載されている。物理真空めっき法
については例えば、米国特許番号２，７５３，２７８に
記載されている。

【００２８】光伝導層４２は、第二誘電層４０によって
コレクタ電極３６から隔てられているため、従来の放射
線検出器とは異なり、コレクタ電極３６上に直接積層さ
れていない。

【００２９】光伝導層４２の上には第三誘電層（上部誘
電層）４４が形成されている。第三誘電層４４はラミネ
ーション及びＵＶ硬化接着剤によって又は湿式被覆法、
例えばスピン、ディップ又はブレード被覆等によって形
成されている。第三誘電層４４は好ましくは１０ｎｍよ
り厚い厚さを有している。１０μｍ以上の厚さを有する
ポリエチレンテレフタレートフィルムがラミネーション
プロセスに用いられることが適切である。

【００３０】あるいは、ポリメチルメタクリレート等の
アクリレートポリマー、又は溶媒に溶解可能なポリイミ
ド等の多くの誘電素材が用いられ、湿式ブレード被覆法
によって第三誘電層４４として適用される。また、スペ
シャルティ・コーティング・システム社によって市販さ
れているポリマー素材である、パリレン（Ｐａｒｙｌｅ
ｎｅ）が、第三誘電層４４として用いられ、真空蒸着法
によって被覆され得る。

【００３１】次に、第三誘電層４４の上に、上部電極４
６が形成されている。上部電極４６は、導電性材料、例
えばインジウム−スズ酸化物、クロム、アルミニウム、
金、銅又はその他のあらゆる導電性材料であって画像を
形成するために用いられる放射線を透過させる導電性材
料の薄層である。上部電極４６は公知の真空蒸着技術、
例えばスパッタリング又は電子ビーム熱蒸発によって形
成される。上部電極４６としてのクロム金属の層は例え
ば１５ｎｍの厚さのものが用いられる。

【００３２】以上のように、本発明に係る放射線検出器
１０においては、光伝導層４２は第二誘電層４０及び第
三誘電層４４とそれぞれ下側と上側で接しているため、
結果的に、導電性材料と直接接していない。また、光伝
導層４２以外の全ての層は実質的に放射線を透過させる
ものである。

【００３３】図示していないが、コレクタ電極３６の表
面上には金属の酸化物であるブロック層が形成されてい
てもよい。このようなブロック層はしばしば、意図的に
コレクタ電極３６上に形成される。この層について、ブ
ロック層という言葉がよく用いられるため誤解を生ずる
ことがあるが、この層はコレクタ電極３６と光伝導層４
２との間の電荷移動を直接阻害するのではなく、コレク
タ電極３６と光伝導層４２との間の電荷の流れを制御す
るよう機能し、一般的にはある特定の電荷がある特定の
方向に移動するのを阻害するのである。

【００３４】このようなブロック層は光伝導層４２から
電荷蓄積コンデンサ３８を隔離してその間に電荷移動が
起こらないようにするものではない。しかし、本発明に
おいては、このようなブロック層がコレクタ電極３６の
上に意図的に形成され、又は電極の素材によってはその
コレクタ電極の表面の金属酸化によって自動的に形成さ
れていることが望ましい。コレクタ電極としてアルミニ
ウムが用いられている場合は自動的にブロック層が形成
される。

【００３５】図３に、各放射線検出器１０の電荷等価図
を示している。図３では各層を、連続して接続された４
つのコンデンサで表している。

【００３６】Ｃ１は上部電極４６、第三誘電層４４及び
第三誘電層４４と接している光伝導層４２の上部表面に
よって形成されている。Ｃ２は光伝導層４２によって形
成されている。Ｃ３は第二誘電層４０と接している光伝
導層４２の下部表面と電極３４によって形成されてい
る。Ｃ４はコレクタ電極３６である第二電極３０、第一
誘電層２８及び第一電極１４によって形成されている。

【００３７】上述したスイッチ素子１８としてのトラン
ジスタ及び上記コンデンサの生成方法についての技術は
公知であり、例えば、アール・シー・ジェイガー著の
「ミクロ電子工学構造入門第５版」（アディソン−ウェ
スレー、１９９８年）及びボーア等による米国特許番号
５，６４１，９７４に述べられている。

【００３８】また、第二誘電層４０の厚さは２つの要素
によって制御される。まず第二誘電層４０は、電界を加
えた状態で、トンネル効果によって光伝導層４２とコン
デンサＣ４のコレクタ電極３６との間を正電荷及び負電
荷が通過しない程度の厚さを有していなければならな
い。次に第二誘電層４０は、コンデンサＣ３に発生する
電圧がコンデンサＣ３とＣ４の間に発生する電圧の全量
に対して大きい比率を有するほど厚すぎてはならない。
第二誘電層４０の厚さは上記の要素を考慮して決定され
る。

【００３９】以下に、本発明に係る放射線検出器１０及
びその配列を有する放射線検出パネルの作用について説
明する。

【００４０】露光に先立って、放射線検出器１０にバイ
アス電界を与えるために第一電極１４と上部電極４６と
の間に高圧直流電圧を加えておく。

【００４１】直流電圧は徐々に所定の値に達するように
加えられ、所定値に達したらそのまま一定に保つ。好ま
しくは、このステップにおいてスイッチ素子１８のスイ
ッチが入れられており、コレクタ電極３６は接地されて
いる。結果として、加えられた直流電圧は、図３に示し
たコンデンサＣ１、Ｃ２及びＣ３に蓄えられる。各コン
デンサＣ１、Ｃ２及びＣ３における電荷の大きさは各コ
ンデンサの静電容量に反比例した大きさとなる。Ｃ４が
スイッチ素子１８を通じて接地されている場合にはＣ４
には電荷が発生しない。

【００４２】加えられる直流電圧が一定値に達すると、
スイッチ素子１８のスイッチが切断される。次に、放射
線検出器１０は一定の時間エックス線に露光される。エ
ックス線は光伝導層４２に吸収され、自由電子と自由ホ
ールのペアを生成する。上部電極４６に加えられた直流
電圧が第一電極１４に対して正であったら自由電子は上
部電極４６方向へ移動し、第三誘電層４４と光伝導層４
２の上部表面との間の境界に捕捉される。同様に、自由
ホールは、コレクタ電極３６方向へ移動し、光伝導層４
２の下部表面と第二誘電層４０との間の境界に捕捉され
る。

【００４３】この境界に捕捉された自由ホールによる正
電荷は第二誘電層４０とコレクタ電極３６の間の境界に
負電荷を引き起こし、そのためバランスを保つようにコ
ンデンサＣ４に正電荷が引き起こされる。

【００４４】光伝導層４２がコレクタ電極３６上に直接
形成されている従来の放射線検出器と異なり、光伝導層
４２とコレクタ電極３６との間に第二誘電層４０がある
ため、電子であってもホールであっても電荷は光伝導層
４２からコレクタ電極３６へ、又はコレクタ電極３６か
ら光伝導層４２へ、流れない。

【００４５】放射線への露光の結果、放射線検出器１０
はコンデンサＣ４に電荷を発生させ、ここでの大きさは
受光した露光量に比例する。また、露光量は放射線検出
器１０に与えられる放射線の強度とそのような放射線が
放射線検出器１０に与えられる時間の積によって決ま
る。

【００４６】光伝導層４２の両側面はどの導電性材料と
も直接は接続されていないことから、非常に高い電界下
でも光伝導層４２には電荷は注ぎ込まれない。これによ
って通常検出器の放射線検出効率を低下させる電気ノイ
ズが最少に押さえられる。

【００４７】放射線への露光を停止すると、光伝導層４
２には新たな電荷は発生しない。スイッチ素子１８のス
イッチが入れられ、Ｃ４の電荷が図示していない外部の
積分増幅器に移動して検出される。

【００４８】複数の放射線検出器１０の配列を有す画像
検出パネルの場合、各放射線検出器１０は投射される放
射線によって表される画像に対応する、完成した画像を
捕捉する。これらの各放射線検出器１０は公知の技術に
よって連続してサンプリングされる。典型的には、各放
射線検出器１０は完成画像の画素に対応する。リー等に
よる米国特許番号５，６４８，６６０に、シグナル／ノ
イズ特性が改良された画像のサンプリング方法について
開示されている。

【００４９】次の画像の露光に先立って、放射線検出器
１０の第二誘電層４０と光伝導層４２との間の境界及び
第三誘電層４４と光伝導層４２との間の境界に捕捉され
た電荷は中和しておかなればならない。この電荷の中和
は、上部電極４６を第一電極１４にショートさせ、同時
に放射線検出器１０に両側から可視放射線を所定時間の
間浴びせることによって行われる。この方法はリー等の
１９９６年１０月８日に発行された米国特許番号５，５
６３，４２１に開示されている。これによって自由電荷
が大量に発生し、互いに、及び第二及び第三誘電層４
０、４４と光伝導層４２との間の境界に捕捉された電荷
を打ち消し合う。よって、パネルは新しい画像の露光が
行える状態になる。

【００５０】エックス線写真への応用例として、約１４
×１７インチの大きさである、大きいサイズの画像が望
まれる。このような大きいサイズの画像検出パネル（以
下「大パネル」と言う。）を形成するために、商業的に
は、２つ以上の複数の放射線検出器１０を含む小さい画
像検出パネル（以下「小パネル」という。）を結合する
ことが有益である。このような結合は、以下の２通りの
方法によって行える。

【００５１】第一の方法を図４に示す。図４は小パネル
５１、５２が基板５０上で結合したものを示している。
小パネル５１及び５２は、それぞれ複数の放射線検出器
を有しているが、図４には小パネル５１の一番端の放射
線検出器１０と、小パネル５２の放射線検出器１０’の
みが示されている。小パネル５１及び５２の側端は、グ
ラインディング及びポリッシングによってかなり正確に
準備され、各小パネル５１、５２においてそれぞれ、少
なくとも一つの側端に視覚的に平坦で、実質的に直角な
表面を与える。ここでは、小パネル５１の側端５３及び
小パネル５２の側端５４が結合箇所として準備されてい
る。パネルの側端を磨くための装置についてはぺロット
の米国特許番号５，６５８，１８６に開示されている。

【００５２】小パネル５１及び５２は、それぞれ側端５
３及び５４が隣接するように基板５０上に形成され、接
着剤５５によって接着されて大パネルを形成する。

【００５３】第二の方法は図５に示している。この方法
では、まず基板６０上で、部分的に完成した複数の小パ
ネルを結合する。この部分的に完成した小パネルとは、
誘電基板１２の上に、スイッチ素子１８とコンデンサＣ
４（第一電極１４、誘電層２８及び電極３０と３４を合
わせたコレクタ電極３６）のみを有しており、その他の
残りの層は有していないものである。これらの各小パネ
ルの少なくとも一つの側端はグラインディング及びポリ
ッシングして準備される。その後、各小パネルは基板６
０の上面に、各小パネルの誘電基板１２の下面が接する
よう並置される。各小パネルは、それらの上面が互いに
平坦になるように並置される。

【００５４】上記のように各小パネルが並置された後、
全ての小パネル上に渡って、第二誘電層４０’、光伝導
層４２”、第三誘電層４４’及び上部電極層４６’がこ
の順で形成される。

【００５５】上記の２つの方法にはそれぞれ利点があ
る。完成したパネルを結合した図４の大パネルの場合
は、故障した部位を含む小パネルを取り替えることによ
って故障部分を取り替えることができる。連続した第二
誘電層４０’と光伝導層４２”を有する図５のパネルの
場合は、小パネル間の隙間６２が図４の小パネル間の隙
間５６よりも小さくなる。

【００５６】第二誘電層は、図１に示したようにコレク
タ電極３６上のみに配置されてもよく、図４及び図５に
示したように光伝導層と実質的に同一で、小パネルの範
囲に渡って連続した層であってもよい。また、第二誘電
層は、図４に示したように各小パネルの範囲内で放射線
検出器上に延在し、小パネル間の隙間に橋掛けされてい
なくてもよく、図５に示したように小パネル間の隙間上
に渡って大パネルの範囲に渡って全体的に延在していて
もよい。コンデンサＣ４と光伝導層４２の間に直接の電
荷移動が起こらないように、２つの層を隔離することが
重要である。

【００５７】次に、本発明の工業的応用について説明す
る。

【００５８】本発明は、工業的には、ディジタル放射線
写真術に有用なエックス線画像捕捉パネルを提供するた
めに用いられる。使用に際しては、エックス線照射源か
らエックス線が照射される。医療診断画像においては患
者である被写体がエックス線の照射光路に配置される。
被写体の様々な部位によってエックス線の吸光度が異な
り、それによって被写体を通過するエックス線は強度変
調されてエックス線画像を作り出す。

【００５９】パネルが強度変調されたエックス線に露出
されると、エックス線画像はパネルの各画素によって捕
捉されて蓄積される。パネル画像中の各画素の電荷の大
きさが、コンピュータによって読み取られ保存される。
コンピュータによって読み取られたデータはエックス線
写真を形成するために再構築され、フィルター化又はコ
ントラスト等の画像処理をされ、エックス線写真による
判断を容易にする。

【００６０】コンピュータディスプレイの各画素の位置
はパネル中の各放射線検出器の幾何学的位置に対応し、
パネルに露出されたエックス線の強度変調を示す画像を
生成する。この画像はすぐに見られるようＣＲＴ上に表
示されてもよく、紙などに印刷してもよい。また、コン
ピュータによって読み取られたデータはコンピュータ又
は長期保存可能なメモリに保存されてもよい。遠隔地で
見るために電子転送されてもよい。

【００６１】以上述べてきたように、本発明の技術の利
点を有する技術におけるこのような手法は、様々な変更
も可能である。これらの変更は請求項で示されたような
本発明の範囲内で示されたように解釈されるものであ
る。

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、エックス
線のパターンを捕捉する放射線検出器であって、上面と
下面を有する誘電基板と、誘電基板の上面にスイッチ素
子と、電荷蓄積コンデンサと、コレクタ電極の上面に絶
縁層と、絶縁層の上に光伝導層と、及び光伝導層の上に
上部誘電層と、上部誘電層の上に上部電極と、を備える
放射線検出器が提供される。電荷蓄積コンデンサは、誘
電基板の上面に、参照電極と、第一誘電層と、及びスイ
ッチ素子に接続されると共に誘電基板と反対の面に上面
を持つコレクタ電極と、をこの順で有する。また絶縁層
が、コレクタ電極と光伝導層との間の電荷移動を阻害す
る程度の十分な厚さを有すことを特徴とする。

【００６２】この構成によれば、光伝導層の両側面はそ
れぞれ、絶縁層及び上部誘電層に接しており、どの導電
性材料とも直接は接続されていないことから、非常に高
い電界下においても光伝導層に電荷が注ぎ込まれない。
このため、通常検出器の放射線検出効率を低下させる電
気ノイズが最少に押さえられる。

【００６３】請求項２記載の発明によれば、絶縁層が、
コレクタ電極と同一の広がりを有するので、光伝導層と
コレクタ電極が確実に絶縁層によって隔てられ、電気ノ
イズの発生が押えられる。

【００６４】請求項３記載の発明によれば、絶縁層及び
第三誘電層が、光伝導層と同一の広がりを有すので、光
伝導層が導電性材料と接さず、電気ノイズの発生が押え
られる。

【００６５】請求項４記載の発明によれば、放射線検出
器がさらに、絶縁層とコレクタ電極の上面との間にブロ
ック層を有すので、光伝導層とコレクタ電極の間の電荷
の流れが制御される。

【００６６】請求項５記載の発明によれば、複数の放射
線検出器の配列を有する画像検出パネルであって、放射
線検出器がそれぞれ、上面と下面を有する誘電基板と、
誘電基板の上面にスイッチ素子と、電荷蓄積コンデンサ
と、コレクタ電極の上面に絶縁層と、絶縁層の上に光伝
導層と、及び光伝導層の上に上部誘電層と、上部誘電層
の上に上部電極と、を備える画像検出パネルが提供され
る。各放射線検出器の電荷蓄積コンデンサは、誘電基板
の上面に、参照電極と、第一誘電層と、及びスイッチ素
子に接続されると共に誘電基板と反対の面に上面を持つ
コレクタ電極と、をこの順で有する。また各放射線検出
器の絶縁層が、コレクタ電極と光伝導層との間の電荷移
動を阻害する程度の十分な厚さを有すことを特徴とす
る。

【００６７】この構成によれば、各放射線検出器の光伝
導層の両側面はそれぞれ、絶縁層及び上部誘電層に接し
ており、どの導電性材料とも直接は接続されていないこ
とから、非常に高い電界下においても光伝導層に電荷が
注ぎ込まれない。このため、通常検出器の放射線検出効
率を低下させる電気ノイズが最少に押さえられる。

【００６８】請求項６記載の発明によれば、各放射線検
出器の絶縁層がコレクタ電極と同一の広がりを有すの
で、光伝導層とコレクタ電極が確実に絶縁層によって隔
てられ、電気ノイズの発生が押えられる。

【００６９】請求項７記載の発明によれば、各放射線検
出器の絶縁層及び第三誘電層が、光伝導層と同一の広が
りを有すので、光伝導層が導電性材料と接さず、電気ノ
イズの発生が押えられる。

【００７０】請求項８記載の発明によれば、各放射線検
出器の絶縁層が二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）であり、約
２０ｎｍ〜１００ｎｍの間の厚さを有すので、絶縁層が
コレクタ電極と光伝導層との間の電荷移動を阻害して電
気ノイズの発生が押えられる。

【００７１】請求項９記載の発明によれば、各放射線検
出器がさらに、絶縁層とコレクタ電極の上面との間にブ
ロック層を有すので、光伝導層とコレクタ電極の間の電
荷の流れが制御される。

【００７２】請求項１０記載の発明によれば、複数の放
射線検出器の配列が、複数のより小さい放射線検出器の
配列の集合体を含むので、大きいサイズの画像検出パネ
ルを形成することができる。

【００７３】請求項１１記載の発明によれば、絶縁層が
複数のより小さい検出器の配列の集合体全体に渡って連
続的に形成されているため、より小さい検出器の配列の
集合体間の隙間が微小である大きいサイズの画像検出パ
ネルを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線検出器の立面断面図であ
る。

【図２】本発明に係る複数の放射線検出器が配列して集
合した画像パネルの上面図である。

【図３】本発明に係る各放射線検出器の電気的等価図で
ある。

【図４】本発明によって形成されるより大きい画像パネ
ルを形成する、２つのより小さいパネルの隣接する部位
を示す一実施例の立面断面図である。

【図５】本発明によって形成されるより大きい画像パネ
ルを形成する、２つのより小さいパネルの隣接する部位
を示す他の実施例の立面断面図である。

【符号の説明】

１０放射線検出器１２誘電基板１４第一電極（参照電極、電荷蓄積コンデンサ）１８スイッチ素子２０ゲート電極２１誘電素材２２半導体２４ソース電極２６ドレイン電極２８第一誘電層（電荷蓄積コンデンサ）３０第二電極（コレクタ電極、電荷蓄積コンデンサ）３２誘電層３４第三電極（コレクタ電極、電荷蓄積コンデンサ）４０第二誘電層（絶縁層）４２光伝導層４４第三誘電層（上部電極）４６上部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599011540 ＧｌａｓｇｏｗＢｕｓｉｎｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｔｙＢｕｉｌｄｉｎｇ 600 −Ｂｏｘ 6101 ＮｅｗａｒｋＤＥ 19714−6101 Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者デニーエル．ワイ．リーアメリカ合衆国ペンシルバニア州 19382 ウェストチェスターセーバーロード 1009 (72)発明者ローレンスケイ．チュンアメリカ合衆国ペンシルバニア州 19312 バーウィングリーンヒルサークル 1520 (72)発明者ローザーエス．ジェロミンアメリカ合衆国デラウェア州 19711 ニューアークブランチロード 912

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エックス線のパターンを捕捉する放射線検
出器であって、上面と下面を有する誘電基板と、前記誘電基板の上面にスイッチ素子と、前記誘電基板の上面に、参照電極と、第一誘電層と、及
び前記スイッチ素子に接続されると共に前記誘電基板と
反対の面に上面を持つコレクタ電極と、をこの順で有す
る電荷蓄積コンデンサと、前記コレクタ電極の上面に絶縁層と、前記絶縁層の上に光伝導層と、前記光伝導層の上に上部誘電層と、及び前記上部誘電層
の上に上部電極と、を備え、前記絶縁層が、前記コレクタ電極と前記光伝導層との間
の電荷移動を阻害する程度の十分な厚さを有すことを特
徴とする放射線検出器。
【請求項２】前記絶縁層が、前記コレクタ電極と同一の
広がりを有すことを特徴とする請求項１記載の放射線検
出器。
【請求項３】前記絶縁層及び前記第三誘電層が、前記光
伝導層と同一の広がりを有すことを特徴とする請求項１
記載の放射線検出器。
【請求項４】前記放射線検出器がさらに、前記絶縁層と
前記コレクタ電極の上面との間にブロック層を有すこと
を特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項５】複数の放射線検出器の配列を有する画像検
出パネルであって、前記放射線検出器がそれぞれ、上面と下面を有する誘電基板と、前記誘電基板の上面にスイッチ素子と、前記誘電基板の上面に、参照電極と、第一誘電層と、及
び前記スイッチ素子に接続されると共に前記誘電基板と
反対の面に上面を持つコレクタ電極と、をこの順で有す
る電荷蓄積コンデンサと、前記コレクタ電極の上面に絶縁層と、前記絶縁層の上に光伝導層と、前記光伝導層の上に上部誘電層と、及び前記上部誘電層
の上に上部電極と、を備え、前記各放射線検出器の前記絶縁層が、前記コレクタ電極
と前記光伝導層との間の電荷移動を阻害する程度の十分
な厚さを有すことを特徴とする画像検出パネル。
【請求項６】前記各放射線検出器の前記絶縁層が前記コ
レクタ電極と同一の広がりを有すことを特徴とする請求
項５記載の画像検出パネル。
【請求項７】前記各放射線検出器の前記絶縁層及び前記
第三誘電層が、前記光伝導層と同一の広がりを有すこと
を特徴とする請求項５記載の画像検出パネル。
【請求項８】前記各放射線検出器の前記絶縁層が二酸化
シリコン（ＳｉＯ₂）であり、約２０ｎｍ〜１００ｎｍ
の間の厚さを有すことを特徴とする請求項７記載の画像
検出パネル。
【請求項９】前記各放射線検出器がさらに、前記絶縁層
と前記コレクタ電極の上面との間にブロック層を有すこ
とを特徴とする請求項７記載の画像検出パネル。
【請求項１０】前記複数の放射線検出器の配列が、複数
のより小さい放射線検出器の配列の集合体を含むことを
特徴とする請求項６記載の画像検出パネル。
【請求項１１】前記絶縁層が前記複数のより小さい検出
器の配列の集合体全体に渡って連続的に形成されている
ことを特徴とする請求項１０記載の画像検出パネル。