JP2002520576A - 時定数調整型誘電性レイヤを有する直接放射線透過用イメージパネル - Google Patents
時定数調整型誘電性レイヤを有する直接放射線透過用イメージパネルInfo
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Classifications
-
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- H01L27/146—Imager structures
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- H01L27/14676—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
Abstract
(57)【要約】
放射線検出センサ（１０）は電荷蓄積コンデンサ（１４）、電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤ（５０）、放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤ（５２）から構成される。κは誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、誘電性レイヤの比抵抗ρは、時定数τ＝ρκε0が０．０５０から２０秒の間となるように調整されている。放射線感度レイヤは光導電体であり、誘電性レイヤは線形セグメントからなるポリウレタンが好ましい。
Description
【０００１】
本発明は一般的には放射線センサに係り、詳しくは、比抵抗調整型誘電性レイ
ヤを有する複数の放射線センサから構成される放射線検出パネルに関する。
ヤを有する複数の放射線センサから構成される放射線検出パネルに関する。
【０００２】
入射する放射線を、入射する放射線を示す電荷に直接変換する機能を有した放
射線センサは周知である。通常、前述のセンサは、誘電体により底部と中部に分
離された導電性電極により形成される電荷蓄積コンデンサから構成され、構造が
複雑である。一つの電極の上には一つの放射線検出レイヤが配置される。放射線
検出レイヤには光導電性レイヤを使用することができる。センサはさらに、光導
電レイヤの上に誘電性レイヤを配置し、誘電性レイヤの上には頂部電極を配置す
るという構造になっている。導電性電極と光導電性レイヤの間にはしばしば電荷
遮蔽レイヤが配置されている。
射線センサは周知である。通常、前述のセンサは、誘電体により底部と中部に分
離された導電性電極により形成される電荷蓄積コンデンサから構成され、構造が
複雑である。一つの電極の上には一つの放射線検出レイヤが配置される。放射線
検出レイヤには光導電性レイヤを使用することができる。センサはさらに、光導
電レイヤの上に誘電性レイヤを配置し、誘電性レイヤの上には頂部電極を配置す
るという構造になっている。導電性電極と光導電性レイヤの間にはしばしば電荷
遮蔽レイヤが配置されている。
【０００３】 頂部電極と底部コンデンサ板の間には電荷電圧が印加される。
【０００４】 放射線に露光されると、露光されたレベルに比例して、底部および中部電極に
より形成される蓄積コンデンサに電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、通常、
中部電極をアドレス指定して、コンデンサの電荷を電荷集積増幅器などの電荷測
定装置に流して読み出しを行う。
より形成される蓄積コンデンサに電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、通常、
中部電極をアドレス指定して、コンデンサの電荷を電荷集積増幅器などの電荷測
定装置に流して読み出しを行う。
【０００５】 上述のセンサを複数個、縦横に配列して放射線検出パネルを作成することがで
きる。各センサに蓄積された電荷を順番に読み出すことにより、露光された放射
線の量に応じてパネルのそれぞれのエリアに相対的な画像が生成される。この画
像は、放射線を照射する対象を放射線が通過した後、パネルに入射する放射線の
強度を表している。放射線がＸ線の場合、対象は患者であり、画像は、複数の電
荷を取り込んだレントゲン写真となる。レントゲン写真はＣＲＴまたはその他の
表示装置で表示することができる。
きる。各センサに蓄積された電荷を順番に読み出すことにより、露光された放射
線の量に応じてパネルのそれぞれのエリアに相対的な画像が生成される。この画
像は、放射線を照射する対象を放射線が通過した後、パネルに入射する放射線の
強度を表している。放射線がＸ線の場合、対象は患者であり、画像は、複数の電
荷を取り込んだレントゲン写真となる。レントゲン写真はＣＲＴまたはその他の
表示装置で表示することができる。
【０００６】 コンデンサに蓄積された電荷は、コマンドにより中部電極に接続する交換器を
使用して、中部電極から電荷測定装置の入力部に送られて読み出される。実際、
上述の交換器は通常、センサを統合して製造されたＦＥＴトランジスタであり、
センサの中部電極に直接接続したソース電極を有している。ドレイン電極とゲー
トは両方ともセンサの外部から作業することができる。ドレインは電荷集積器に
接続している。電極シグナルがゲートに伝わると、トランジスタは導電状態とな
り、電荷はコンデンサから集積器に流れて検出される。
使用して、中部電極から電荷測定装置の入力部に送られて読み出される。実際、
上述の交換器は通常、センサを統合して製造されたＦＥＴトランジスタであり、
センサの中部電極に直接接続したソース電極を有している。ドレイン電極とゲー
トは両方ともセンサの外部から作業することができる。ドレインは電荷集積器に
接続している。電極シグナルがゲートに伝わると、トランジスタは導電状態とな
り、電荷はコンデンサから集積器に流れて検出される。
【０００７】 上述の技術は従来技術で周知であり、リー他に１９９４年７月７日に発行され
た米国特許第５，３１９，２０６号、およびデニーＬ．リー、ローレンスＫ．チ
ュンとローサーＳ．ジェロミンにより刊行物「プロシーディングスＣＡＲ９５」
で発表された「新しい直接デジタルＸ線検出部の物理学」という題の論文など、
複数の出版物および特許に開示されている。ここでは特許も論文も引例として扱
う。
た米国特許第５，３１９，２０６号、およびデニーＬ．リー、ローレンスＫ．チ
ュンとローサーＳ．ジェロミンにより刊行物「プロシーディングスＣＡＲ９５」
で発表された「新しい直接デジタルＸ線検出部の物理学」という題の論文など、
複数の出版物および特許に開示されている。ここでは特許も論文も引例として扱
う。
【０００８】 上記の簡略化したセンサおよびトランジスタの構造は機能的には十分であるが
、過剰な露光には弱い。ここで「露光」とは、入射する放射線の強度と、放射線
がセンサに照射している時間の積とする。
、過剰な露光には弱い。ここで「露光」とは、入射する放射線の強度と、放射線
がセンサに照射している時間の積とする。
【０００９】 放射線により検出部が露光されると、放射線検出レイヤに電子孔の組が生成さ
れる。電子孔の組は、印加された電荷電圧により生成される電場の影響でそれぞ
れ、頂部電極および中部電極の方向に移動する。電荷が自由に移動可能になると
、中部電極と頂部電極の間に形成されたコンデンサに蓄積される電荷は次第に増
加する。電荷の増加が継続すると、中部電極に印加される電圧も増加し、その結
果、電荷蓄積コンデンサに接続するトランジスタ交換素子が損傷することがある
。放射線検出レイヤと頂部電極の間に挟まれた誘電性レイヤは、電荷が移動しな
いように壁の働きをして、前述の危険を防止する。誘電性レイヤのために放射線
検出レイヤと誘電性レイヤの間の境界面に電荷は蓄積され始める。こうして蓄積
された電荷は、印加された電場に対して第二の電場を生成して電荷の移動を防止
して、中部電極の電圧の上昇を制限する。
れる。電子孔の組は、印加された電荷電圧により生成される電場の影響でそれぞ
れ、頂部電極および中部電極の方向に移動する。電荷が自由に移動可能になると
、中部電極と頂部電極の間に形成されたコンデンサに蓄積される電荷は次第に増
加する。電荷の増加が継続すると、中部電極に印加される電圧も増加し、その結
果、電荷蓄積コンデンサに接続するトランジスタ交換素子が損傷することがある
。放射線検出レイヤと頂部電極の間に挟まれた誘電性レイヤは、電荷が移動しな
いように壁の働きをして、前述の危険を防止する。誘電性レイヤのために放射線
検出レイヤと誘電性レイヤの間の境界面に電荷は蓄積され始める。こうして蓄積
された電荷は、印加された電場に対して第二の電場を生成して電荷の移動を防止
して、中部電極の電圧の上昇を制限する。
【００１０】
以上が過剰な露光の問題に対する解決策であるが、今度は誘電レイヤ／光導電
レイヤ境界面に蓄積される電荷がセンサの露光に影響を与えることになる。
レイヤ境界面に蓄積される電荷がセンサの露光に影響を与えることになる。
【００１１】 上記の余剰の電荷の影響を排除するために通常は、溜まった電荷を消去するス
テップを追加する必要がある。しかしながら追加されるステップは時間を消耗す
るだけでなく、蛍光透視法など継続してリアルタイムに画像処理を行う種類のセ
ンサは使用できなくなる。
テップを追加する必要がある。しかしながら追加されるステップは時間を消耗す
るだけでなく、蛍光透視法など継続してリアルタイムに画像処理を行う種類のセ
ンサは使用できなくなる。
【００１２】 したがって本発明は、上記の余剰の電荷の影響を排除するために一回の露光動
作の期間において過剰な露光による損傷を防止し、リアルタイムの表示を用途と
する場合にも迅速なリスポンスを実現するセンサ、および複数の前記センサから
構成されるパネルを提供する。
作の期間において過剰な露光による損傷を防止し、リアルタイムの表示を用途と
する場合にも迅速なリスポンスを実現するセンサ、および複数の前記センサから
構成されるパネルを提供する。
【００１３】
本発明に係る放射線センサは、前記課題を解決するため、 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、から構成され、ρは比抵抗、κ
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．０５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκ
ε0を有することを特徴としている。
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．０５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκ
ε0を有することを特徴としている。
【００１４】 本発明は、 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、 から構成さる放射線検出センサを作成する方法において、前記方法は、 誘電性レイヤの比抵抗ρを、κは誘電性レイヤの比誘電率定数を表すとして、時
定数τ＝ρκε0が０．０５０から２０秒の間の値になるように調整するステッ
プとから構成されることを特徴としている。
定数τ＝ρκε0が０．０５０から２０秒の間の値になるように調整するステッ
プとから構成されることを特徴としている。
【００１５】 誘電性レイヤは比抵抗ρを上述の値に調整した線形セグメントからなるポリウ
レタンでも可能である。
レタンでも可能である。
【００１６】 最後に、本発明はまた、 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、から構成され、ρは比抵抗、κ
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．０５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκ
ε0を有することを特徴とする放射線検出センサを提供している。
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．０５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκ
ε0を有することを特徴とする放射線検出センサを提供している。
【００１７】 τは約１秒が好ましい。
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】 図１は、本発明に係るセンサ１０の内部構造を示す概略図である。センサは基
質３０の上に構築されている。基質３０は、センサを構成するレイヤおよび回路
を支持するのに十分な機械的強度を有するガラス、セラミックまたはその他の適
当な絶縁性物質でよい。
質３０の上に構築されている。基質３０は、センサを構成するレイヤおよび回路
を支持するのに十分な機械的強度を有するガラス、セラミックまたはその他の適
当な絶縁性物質でよい。
【００２０】 図に示されるように、２つの導電性エレメントが相互に隣接して第一すなわち
底部導電性マイクロプレート３２と、第二導電性マイクロプレート３６を形成し
ている。前述の二枚のマイクロプレートの間には誘電性レイヤ３４が配置されて
、電荷蓄積コンデンサ１４を形成している。導電性エレメントは、インジウムと
スズの酸化物などの導電性物質からなる薄いレイヤ、または５０Ａから１００Ａ
の薄い金属のレイヤでよい。
底部導電性マイクロプレート３２と、第二導電性マイクロプレート３６を形成し
ている。前述の二枚のマイクロプレートの間には誘電性レイヤ３４が配置されて
、電荷蓄積コンデンサ１４を形成している。導電性エレメントは、インジウムと
スズの酸化物などの導電性物質からなる薄いレイヤ、または５０Ａから１００Ａ
の薄い金属のレイヤでよい。
【００２１】 基質３０にはＦＥＴトランジスタ４０も構築されている。前記トランジスタは
ゲート電極４２、通常シリコンからなる半導体４３、通常シリコンレイヤからな
る接触レイヤ４４、ソース電極４６、およびドレイン電極４８から構成される。
ソース電極４６は第二導電性マイクロプレート３６接続しており、ドレイン電極
４８は、ＦＥＴ４０を電荷検出器に接続する接触子に至る導線に接続している。
マイクロプレートの配列に接続するＦＥＴトランジスタの配列を作成する技術は
周知である。（前述のトランジスタの構造および作成方法の詳細はデン・ボーア
他に発行された米国特許第５，６４１，９７４号に開示されている。）
ゲート電極４２、通常シリコンからなる半導体４３、通常シリコンレイヤからな
る接触レイヤ４４、ソース電極４６、およびドレイン電極４８から構成される。
ソース電極４６は第二導電性マイクロプレート３６接続しており、ドレイン電極
４８は、ＦＥＴ４０を電荷検出器に接続する接触子に至る導線に接続している。
マイクロプレートの配列に接続するＦＥＴトランジスタの配列を作成する技術は
周知である。（前述のトランジスタの構造および作成方法の詳細はデン・ボーア
他に発行された米国特許第５，６４１，９７４号に開示されている。）
【００２２】 通常、光導電性レイヤ５０からなり、好ましくは暗黒色の比抵抗を有する放射
線検出レイヤは、前の工程で生成したレイヤの上に付着させる。放射線透過法、
特に医療用においては、入射放射線はＸ線放射線で、放射線検出レイヤはＸ線光
導電体である。光導電性レイヤはアモルファスセレン、ヨウ化鉛、酸化鉛、臭化
タリウム、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、ヨウ化水銀、またはその他の
物質から構成することができる。あるいは取り込んだ放射線がＸ線放射線であっ
たときに光導電性を示すＸ線吸収化合物を含んだ有機物質であってもよい。
線検出レイヤは、前の工程で生成したレイヤの上に付着させる。放射線透過法、
特に医療用においては、入射放射線はＸ線放射線で、放射線検出レイヤはＸ線光
導電体である。光導電性レイヤはアモルファスセレン、ヨウ化鉛、酸化鉛、臭化
タリウム、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、ヨウ化水銀、またはその他の
物質から構成することができる。あるいは取り込んだ放射線がＸ線放射線であっ
たときに光導電性を示すＸ線吸収化合物を含んだ有機物質であってもよい。
【００２３】 本実施例では、上記レイヤは３００から５００マイクロメータの厚さの連続し
たアモルファスセレンとする。
たアモルファスセレンとする。
【００２４】 光導電性レイヤの上には誘電性レイヤ５２が配置され、誘電性レイヤ５２の上
には導電性の頂部電極２０が配置されている。頂部電極２０はインジウムとスズ
の酸化物が好ましく、クロム、アルミニウムなどの他の導電性物質も使用するこ
とができる。頂部電極には、検出することを目的とする放射線に対してほぼ透過
性を有するものを選択する。放射線がＸ線放射線の場合、頂部電極には、該当す
る放射線に対して透過性の高い導電性レイヤが好ましい。
には導電性の頂部電極２０が配置されている。頂部電極２０はインジウムとスズ
の酸化物が好ましく、クロム、アルミニウムなどの他の導電性物質も使用するこ
とができる。頂部電極には、検出することを目的とする放射線に対してほぼ透過
性を有するものを選択する。放射線がＸ線放射線の場合、頂部電極には、該当す
る放射線に対して透過性の高い導電性レイヤが好ましい。
【００２５】 第二マイクロプレートと光導電体の間には薄いレイヤ５４を配置する。薄いレ
イヤ５４には第二マイクロプレートと光導電体の間において正の電荷か、または
負の電荷のどちらか一種類の電荷の通交のみを可能にする単一指向性電荷遮蔽レ
イヤか、あるいはマイクロプレートと光導電体の間で電荷の通交を遮断する絶縁
性レイヤを使用することができる。単一指向性電荷遮断レイヤは当該技術分野で
は周知であり、通常、光導電体に面したマイクロプレートの表面に生成される非
導電性の酸化物を使用している。本発明で引例として参照する、本発明の譲受人
に譲渡された同時係属出願の出願番号０８／９８７，４８５は、単一指向性電荷
遮断レイヤではなく絶縁性レイヤを使用したものを開示している。
イヤ５４には第二マイクロプレートと光導電体の間において正の電荷か、または
負の電荷のどちらか一種類の電荷の通交のみを可能にする単一指向性電荷遮蔽レ
イヤか、あるいはマイクロプレートと光導電体の間で電荷の通交を遮断する絶縁
性レイヤを使用することができる。単一指向性電荷遮断レイヤは当該技術分野で
は周知であり、通常、光導電体に面したマイクロプレートの表面に生成される非
導電性の酸化物を使用している。本発明で引例として参照する、本発明の譲受人
に譲渡された同時係属出願の出願番号０８／９８７，４８５は、単一指向性電荷
遮断レイヤではなく絶縁性レイヤを使用したものを開示している。
【００２６】 センサを生成する技術は、導電性、誘電性および絶縁性物質の代替レイヤに真
空で蒸着することが当該技術分野では周知である。たとえばＲ．Ｃ．ジェーガー
により出版された文献「マイクロエレクトロニクスファブリケーションの紹介」
の第五巻「固形体素子のモジュラー結合」に記載されている。
空で蒸着することが当該技術分野では周知である。たとえばＲ．Ｃ．ジェーガー
により出版された文献「マイクロエレクトロニクスファブリケーションの紹介」
の第五巻「固形体素子のモジュラー結合」に記載されている。
【００２７】 図には示されていないが、プログラム可能な電源がセンサに印加する電荷電圧
を供給している。電源は蓄積コンデンサの頂部電極２０および底部マイクロプレ
ート３２に接続されている。
を供給している。電源は蓄積コンデンサの頂部電極２０および底部マイクロプレ
ート３２に接続されている。
【００２８】 図２に示すように、支持構造体１２には複数のセンサ１０を配置して、放射線
により生成された画像を取り込む機能を有したイメージパネルを提供することが
できる。パネルは、 単一ユニットか、あるいは複数の小型パネルを組み合わせて希望のサイズのもの
を作成できる。リー他に１９９６年１０月８日に発行された特許出願５，３８１
，０１４号には、複数の小型ユニットを使用して大型パネルを作成する技術が開
示されている。
により生成された画像を取り込む機能を有したイメージパネルを提供することが
できる。パネルは、 単一ユニットか、あるいは複数の小型パネルを組み合わせて希望のサイズのもの
を作成できる。リー他に１９９６年１０月８日に発行された特許出願５，３８１
，０１４号には、複数の小型ユニットを使用して大型パネルを作成する技術が開
示されている。
【００２９】 図３に示すように、検出部を含む複数レイヤ構造が、直列に接続された複数の
コンデンサを形成している。検出部が絶縁性レイヤを含む場合、Ｃｄ、Ｃｓｅ、
ＣｉｎおよびＣｓｔの四つの主要コンデンサが直列に接続されている。Ｃｄは頂
部電極２０と放射線検出レイヤ頂部表面５１から形成されるコンデンサで、頂部
電極と放射線検出レイヤを分離する誘電性レイヤ５２を含んでいる。Ｃｓｅは放
射線検出レイヤ５０の頂部表面５１と絶縁性レイヤ５４から形成されるコンデン
サで、Ｃｉｎは放射線検出レイヤ５０と絶縁性レイヤ５４の間の分離面に形成さ
れるコンデンサで、Ｃｓｔは中部マイクロプレート３６および底部マイクロプレ
ート３２から形成されるコンデンサである。
コンデンサを形成している。検出部が絶縁性レイヤを含む場合、Ｃｄ、Ｃｓｅ、
ＣｉｎおよびＣｓｔの四つの主要コンデンサが直列に接続されている。Ｃｄは頂
部電極２０と放射線検出レイヤ頂部表面５１から形成されるコンデンサで、頂部
電極と放射線検出レイヤを分離する誘電性レイヤ５２を含んでいる。Ｃｓｅは放
射線検出レイヤ５０の頂部表面５１と絶縁性レイヤ５４から形成されるコンデン
サで、Ｃｉｎは放射線検出レイヤ５０と絶縁性レイヤ５４の間の分離面に形成さ
れるコンデンサで、Ｃｓｔは中部マイクロプレート３６および底部マイクロプレ
ート３２から形成されるコンデンサである。
【００３０】 リー他の上記論文に開示されているように、初期値として１０Ｖ／ミクロンが
放射線検出レイヤに印加されるようにコンデンサの値は最適化されている。
放射線検出レイヤに印加されるようにコンデンサの値は最適化されている。
【００３１】 図３はセンサを電気的に等価な回路で簡略化して示しており、コンデンサＣｄ
、Ｃｓｅ、ＣｉｎおよびＣｓｔはそれぞれ抵抗Ｒｄ、Ｒｓｅ、ＲｉｎおよびＲｓ
ｔに並列に接続された純粋なコンデンサＣｄ’、Ｃｓｅ’、Ｃｉｎ’およびＣｓ
ｔ’で表されている。本発明の目的から鑑みて重要なコンデンサはコンデンサＣ
ｄである。
、Ｃｓｅ、ＣｉｎおよびＣｓｔはそれぞれ抵抗Ｒｄ、Ｒｓｅ、ＲｉｎおよびＲｓ
ｔに並列に接続された純粋なコンデンサＣｄ’、Ｃｓｅ’、Ｃｉｎ’およびＣｓ
ｔ’で表されている。本発明の目的から鑑みて重要なコンデンサはコンデンサＣ
ｄである。
【００３２】 コンデンサＣｄは抵抗に並列に接続したコンデンサからなる等価回路で表され
ており、時定数τは以下のような関係となる。 （１） τ＝ＲｄＣｄ’ ここで （ａ）Ｒｄ＝ρＬ／Ａ ρはコンデンサの誘電性レイヤ５２の比抵抗、Ａは第二電極の面積、Ｌは誘電性
レイヤの厚さを表す。 （ｂ）Ｃｄ’＝κε0Ａ／Ｌ κは材料の比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとし、 ε0＝８．８５Ｘ１０-14Ｆ／ｃｍ（真空中ではκ＝１）。 （ａ）および（ｂ）を（１）に代入すると、 （２） τ＝ρκε0 となる。
ており、時定数τは以下のような関係となる。 （１） τ＝ＲｄＣｄ’ ここで （ａ）Ｒｄ＝ρＬ／Ａ ρはコンデンサの誘電性レイヤ５２の比抵抗、Ａは第二電極の面積、Ｌは誘電性
レイヤの厚さを表す。 （ｂ）Ｃｄ’＝κε0Ａ／Ｌ κは材料の比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとし、 ε0＝８．８５Ｘ１０-14Ｆ／ｃｍ（真空中ではκ＝１）。 （ａ）および（ｂ）を（１）に代入すると、 （２） τ＝ρκε0 となる。
【００３３】 したがって、誘電性レイヤの時定数は誘電性物質の比抵抗ρにより変化するこ
とがわかる。このため、時定数は誘電体の比抵抗を変化させることにより調整が
可能である。
とがわかる。このため、時定数は誘電体の比抵抗を変化させることにより調整が
可能である。
【００３４】 動作時に放射線が露光すると、放射線検出レイヤに電子孔の組が生成される。
頂部電極に正の電荷電圧が印加されると、電子は光導電体／誘電体の境界面の方
向に浮標して、光導電体／誘電体の境界面に集まり、光導電体と反対の電界を生
成する。この反対の電界は印加された電界とは逆であり、電荷の移動が停止する
まで増加する。
頂部電極に正の電荷電圧が印加されると、電子は光導電体／誘電体の境界面の方
向に浮標して、光導電体／誘電体の境界面に集まり、光導電体と反対の電界を生
成する。この反対の電界は印加された電界とは逆であり、電荷の移動が停止する
まで増加する。
【００３５】 誘電性レイヤと放射線検出レイヤの間の境界面に溜まった電荷はそこに永久に
留まることはなく、最終的には、回路の時定数τにより決定される速度でＲｄＣ
ｄ’回路を介して散逸する。
留まることはなく、最終的には、回路の時定数τにより決定される速度でＲｄＣ
ｄ’回路を介して散逸する。
【００３６】 誘電性物質の比抵抗ρを変化させることにより、τを調整して、放射線検出と
誘電体の間の境界面に蓄積された電荷が散逸する時間も調整することができる。
誘電体の間の境界面に蓄積された電荷が散逸する時間も調整することができる。
【００３７】 すでに述べたように、支持体に配列された複数の放射線検出センサは、画像を
取り込むパネルを生成するために使用される。各検出部はピクセル、または画素
を形成する。まず、頂部電極と底部マイクロプレートの間に電荷電圧を印加して
パネルを帯電させる。次に、画像情報を強度の変化により搬送する放射線にパネ
ルを露光させる。放射線があらかじめ設定された期間の間にパネルに衝突すると
、放射線の強度に応じて電荷が生成され、蓄積コンデンサに蓄積される。適当な
信号処理（リー他に発行された米国特許第５，６４８，６６０号に開示された種
類が好ましい）により、すべての蓄積コンデンサに蓄積された電荷をパネルの検
出部に復元して、可視画像を再構築する。
取り込むパネルを生成するために使用される。各検出部はピクセル、または画素
を形成する。まず、頂部電極と底部マイクロプレートの間に電荷電圧を印加して
パネルを帯電させる。次に、画像情報を強度の変化により搬送する放射線にパネ
ルを露光させる。放射線があらかじめ設定された期間の間にパネルに衝突すると
、放射線の強度に応じて電荷が生成され、蓄積コンデンサに蓄積される。適当な
信号処理（リー他に発行された米国特許第５，６４８，６６０号に開示された種
類が好ましい）により、すべての蓄積コンデンサに蓄積された電荷をパネルの検
出部に復元して、可視画像を再構築する。
【００３８】 放射線医学では、Ｘ線で生成された画像を取り込むイメージパネルについては
、用途とモードがまったく異なるものが二つある。これはいわゆる（ａ）静止画
像を生成するシングルショット映像法と（ｂ）リアルタイムに画像を連続して観
察するリアルタイム連続露光映像法と呼ばれている。
、用途とモードがまったく異なるものが二つある。これはいわゆる（ａ）静止画
像を生成するシングルショット映像法と（ｂ）リアルタイムに画像を連続して観
察するリアルタイム連続露光映像法と呼ばれている。
【００３９】 最初の映像法は一般的に放射線透過法と呼ばれ、一回の露光でレントゲン写真
として知られる静止画像を撮影する。露光は短時間で、一般的には数ミリ秒、時
には０．００２秒であるが、放射線の強度は強い。
として知られる静止画像を撮影する。露光は短時間で、一般的には数ミリ秒、時
には０．００２秒であるが、放射線の強度は強い。
【００４０】 二番目の方法は、連続して画像を取り込んで表示する必要があり、通常はリア
ルタイムで、一般的に蛍光透視法として知られている。この場合、放射線露光時
間は比較的長いが、放射線レベルは低くなる。露光には通常、数分間を要し、パ
ネルから得られる連続する複数の画像をリアルタイムに表示する。画像を１秒間
に３０画像の速度で表示して、動きを目に見えるように表現することができる。
この場合、０．０２０から０．１００のサイクルで各電荷蓄積コンデンサから個
別に読み出し、放電する。
ルタイムで、一般的に蛍光透視法として知られている。この場合、放射線露光時
間は比較的長いが、放射線レベルは低くなる。露光には通常、数分間を要し、パ
ネルから得られる連続する複数の画像をリアルタイムに表示する。画像を１秒間
に３０画像の速度で表示して、動きを目に見えるように表現することができる。
この場合、０．０２０から０．１００のサイクルで各電荷蓄積コンデンサから個
別に読み出し、放電する。
【００４１】 前述のように、レントゲン写真の場合、コンデンサは露光が終了してから放電
を行うため、露光レベルが高くなるとと中部電極の電圧が上昇し、交換素子が損
傷することがある。このため、光導電体と誘電体の間の境界面に電荷を蓄積する
ことを奨励している。こうして光導電体と誘電体の間の境界面に逆バイアスの電
界が生成されると、蓄積コンデンサに蓄積される電荷を制限することになり、交
換素子に過剰な電圧が印加されて交換素子が損傷することを防止する。したがっ
て、静止画像を取り込むパネルでは、誘電性レイヤの時定数τは長い。
を行うため、露光レベルが高くなるとと中部電極の電圧が上昇し、交換素子が損
傷することがある。このため、光導電体と誘電体の間の境界面に電荷を蓄積する
ことを奨励している。こうして光導電体と誘電体の間の境界面に逆バイアスの電
界が生成されると、蓄積コンデンサに蓄積される電荷を制限することになり、交
換素子に過剰な電圧が印加されて交換素子が損傷することを防止する。したがっ
て、静止画像を取り込むパネルでは、誘電性レイヤの時定数τは長い。
【００４２】 一方で、蛍光透視法では、放射線強度は低く、蓄積コンデンサは読み出してい
る間繰り返し放電される。読み出しは数ミリ秒ごとに行われ、電荷の過剰な蓄積
や、交換素子の損傷を防止している。
る間繰り返し放電される。読み出しは数ミリ秒ごとに行われ、電荷の過剰な蓄積
や、交換素子の損傷を防止している。
【００４３】 上述の用途においていずれの場合でも、人為的なものが入らない画像を得るこ
とが望ましい。このためには、続けて画像の露光を行う前に、光導電体と誘電体
の間の境界面に溜まった電荷による逆バイアス電界を完全に消去するか、あるい
は少なくともパネル全面にわたってほぼ均一かつ一定の値にする必要がある。
とが望ましい。このためには、続けて画像の露光を行う前に、光導電体と誘電体
の間の境界面に溜まった電荷による逆バイアス電界を完全に消去するか、あるい
は少なくともパネル全面にわたってほぼ均一かつ一定の値にする必要がある。
【００４４】 これはまた、いったん露光が終わってから、次の露光を開始するまでの間に、
光導電体レイヤと誘電体レイヤの間の境界面の電荷を完全に散逸させるか、ある
いはより現実的には、全面にわたって均一で、しかもほぼ一定のレベルにするこ
とが必要である。
光導電体レイヤと誘電体レイヤの間の境界面の電荷を完全に散逸させるか、ある
いはより現実的には、全面にわたって均一で、しかもほぼ一定のレベルにするこ
とが必要である。
【００４５】 数分間程度の間隔でシングルショット映像を行う放射線透過に使用するパネル
の場合、過剰露光を防止するために、誘電体の時定数は数秒から２０秒とする。
溜まっている電荷は十分な時間間隔をおいて露光を行うと散逸する。十分な時間
間隔をおいて露光を行う場合は、リー他に１９９６年１０月８日に発行された米
国特許第５，５６３，４２１号に開示されているパネルを光で満たす方法など、
他の方法を使用しても、確実に電荷を散逸させて露光の問題を解消することがで
きる。
の場合、過剰露光を防止するために、誘電体の時定数は数秒から２０秒とする。
溜まっている電荷は十分な時間間隔をおいて露光を行うと散逸する。十分な時間
間隔をおいて露光を行う場合は、リー他に１９９６年１０月８日に発行された米
国特許第５，５６３，４２１号に開示されているパネルを光で満たす方法など、
他の方法を使用しても、確実に電荷を散逸させて露光の問題を解消することがで
きる。
【００４６】 蛍光透視法に使用するパネルの場合、読み出しの間に境界面に蓄積された電荷
を完全に散逸するために、時定数は少なくとも数ミリ秒が好ましい。したがって
時定数は５０ミリ秒以下とすることができる。
を完全に散逸するために、時定数は少なくとも数ミリ秒が好ましい。したがって
時定数は５０ミリ秒以下とすることができる。
【００４７】 誘電物質の時定数を約１秒に調整することにより、両方の種類の医療用放射線
透過に使用するパネル、すなわち二つの目的を有したパネルを生成することも可
能である。前述の時定数に設定すると、蛍光透視法に使用する種類のパネルでは
、画像処理を行う期間が長いため、境界面に留まる電荷は早く散逸させることが
できるが、シングルショット映像を行う放射線透過法に使用する種類のパネルで
は、露光時間が短いため、電荷蓄積コンデンサに蓄積される電圧によるトランジ
スタの損傷を防止するために電荷を構築する時間は露光時間と比較すると十分に
長くなる。
透過に使用するパネル、すなわち二つの目的を有したパネルを生成することも可
能である。前述の時定数に設定すると、蛍光透視法に使用する種類のパネルでは
、画像処理を行う期間が長いため、境界面に留まる電荷は早く散逸させることが
できるが、シングルショット映像を行う放射線透過法に使用する種類のパネルで
は、露光時間が短いため、電荷蓄積コンデンサに蓄積される電圧によるトランジ
スタの損傷を防止するために電荷を構築する時間は露光時間と比較すると十分に
長くなる。
【００４８】 本発明に係る誘電性レイヤに使用する誘電性物質は、アランＷ．マクレナーン
、アラン・フーパーおよびリチャードＡ．ペスリックにより１９８９年に出版さ
れた論文「線形セグメントからなるポリウレタン電極ーＩＩ、導電性と関連特性
」に開示されたポリエチレングリコールにより加工された線形セグメントからな
るポリウレタンである。 例： 放射線透過検査および蛍光透視検査の両方に使用可能な、複数の検出部の配列か
ら構成されるパネルは、複数の第一マイクロプレートの配列をガラス基質に付着
させ、ＴＦＴ交換トランジスタを各マイクロプレートの隣接するスペースに構築
する。必要に応じてマイクロプレートの間にリード線を接続して、ＴＦＴのドレ
インとゲートをパネル両側に沿った接続ポイントに接続する。さらに別のリード
線をつなげて、第一マイクロプレートと電気的に接続する。複数の第一マイクロ
プレート、リード線およびＴＦＴの上に誘電性レイヤを配置し、その上に複数の
第二マイクロプレートを配置してＴＦＴモジュールを作成する。中部マイクロプ
レートの上には、単一指向性電荷遮断レイヤとして作用するパシベーションレイ
ヤを生成して、マイクロプレートとマイクロプレートを被覆する光導電性レイヤ
の間で電気的に直接接触することのようにする。
、アラン・フーパーおよびリチャードＡ．ペスリックにより１９８９年に出版さ
れた論文「線形セグメントからなるポリウレタン電極ーＩＩ、導電性と関連特性
」に開示されたポリエチレングリコールにより加工された線形セグメントからな
るポリウレタンである。 例： 放射線透過検査および蛍光透視検査の両方に使用可能な、複数の検出部の配列か
ら構成されるパネルは、複数の第一マイクロプレートの配列をガラス基質に付着
させ、ＴＦＴ交換トランジスタを各マイクロプレートの隣接するスペースに構築
する。必要に応じてマイクロプレートの間にリード線を接続して、ＴＦＴのドレ
インとゲートをパネル両側に沿った接続ポイントに接続する。さらに別のリード
線をつなげて、第一マイクロプレートと電気的に接続する。複数の第一マイクロ
プレート、リード線およびＴＦＴの上に誘電性レイヤを配置し、その上に複数の
第二マイクロプレートを配置してＴＦＴモジュールを作成する。中部マイクロプ
レートの上には、単一指向性電荷遮断レイヤとして作用するパシベーションレイ
ヤを生成して、マイクロプレートとマイクロプレートを被覆する光導電性レイヤ
の間で電気的に直接接触することのようにする。
【００４９】 実際、ＴＦＴモジュールはトランジスタとコンデンサのマイクロファブリケー
ション技術により製造される。前述のマイクロファブリケーション技術は当該技
術分野では周知である。たとえば前述の米国特許第５，６４１，９７４号および
関連する引例に開示されている。
ション技術により製造される。前述のマイクロファブリケーション技術は当該技
術分野では周知である。たとえば前述の米国特許第５，６４１，９７４号および
関連する引例に開示されている。
【００５０】 次に、従来の真空蒸着技術を使用して、セレン光導電体の放射線検出レイヤを
ＴＦＴモジュールに塗布する。
ＴＦＴモジュールに塗布する。
【００５１】 真空蒸着装置および真空蒸着技術は当業者に周知である。真空蒸着装置はたと
えば、刊行物「薄膜および被覆用蒸着技術ハンドブック」に記載されている。セ
レンの物理的真空蒸着についてはたとえばビクスビー、米国特許第２，７５３，
２７８号に記載されている。
えば、刊行物「薄膜および被覆用蒸着技術ハンドブック」に記載されている。セ
レンの物理的真空蒸着についてはたとえばビクスビー、米国特許第２，７５３，
２７８号に記載されている。
【００５２】 次に、ナイフ被覆、浸漬被覆、または回転被覆によりセレン光導電体の上に誘
電性レイヤを被覆する。誘電性物質は、ポリウレタングリコールを加えて比抵抗
ρをρ＝３．７６Ｘ１０12ｏｈｍ・ｃｍに調整した線形ポリウレタンである。κ
＝３、ε0＝８．８５Ｘ１０-14Ｆ／ｃｍで、時定数は約１秒となる。
電性レイヤを被覆する。誘電性物質は、ポリウレタングリコールを加えて比抵抗
ρをρ＝３．７６Ｘ１０12ｏｈｍ・ｃｍに調整した線形ポリウレタンである。κ
＝３、ε0＝８．８５Ｘ１０-14Ｆ／ｃｍで、時定数は約１秒となる。
【００５３】 セレンレイヤの上に４０ミクロンの厚さの誘電性レイヤを被覆する。誘電体の
上に薄い金属のレイヤを塗布することにより、誘電性レイヤの上に頂部導電性電
極を配置して、パネルは完成する。
上に薄い金属のレイヤを塗布することにより、誘電性レイヤの上に頂部導電性電
極を配置して、パネルは完成する。
【００５４】 本発明は上述した実施例に限定されることなく、特許請求範囲に定義した本発
明の精神から逸脱することなく変化可能である。
明の精神から逸脱することなく変化可能である。
【１図】 本発明に係る放射線センサを示す図である。
【２図】 図１に示された種類の複数のセンサから構成されるパネルを示す図である。
【３図】 本発明に係るセンサを電気的に等価な回路に簡略化した図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１１月１日（２０００．１１．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】 図に示されるように、２つの導電性エレメントが相互に隣接して第一すなわち底
部導電性マイクロプレート３２と、第二導電性マイクロプレート３６を形成して
いる。前述の二枚のマイクロプレートの間には誘電性レイヤ３４が配置されて、
電荷蓄積コンデンサ１４を形成している。導電性エレメントは、インジウムとス
ズの酸化物などの導電性物質からなる薄いレイヤ、または５０Ｘ１０-10ｍから
１００Ｘ１０-10ｍの金属の薄いレイヤでよい。
部導電性マイクロプレート３２と、第二導電性マイクロプレート３６を形成して
いる。前述の二枚のマイクロプレートの間には誘電性レイヤ３４が配置されて、
電荷蓄積コンデンサ１４を形成している。導電性エレメントは、インジウムとス
ズの酸化物などの導電性物質からなる薄いレイヤ、または５０Ｘ１０-10ｍから
１００Ｘ１０-10ｍの金属の薄いレイヤでよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】 リー他の上記論文に開示されているように、初期値として１０Ｖ／マイクロメ
ータが放射線検出レイヤに印加されるようにコンデンサの値は最適化されている
。
ータが放射線検出レイヤに印加されるようにコンデンサの値は最適化されている
。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】 コンデンサＣｄは抵抗に並列に接続したコンデンサからなる等価回路で表され
ており、時定数τは以下のような関係となる。 （１） τ＝ＲｄＣｄ’ ここで （ａ）Ｒｄ＝ρＬ／Ａ ρはコンデンサの誘電性レイヤ５２の比抵抗、Ａは第二電極の面積、Ｌは誘電性
レイヤの厚さを表す。 （ｂ）Ｃｄ’＝κε0Ａ／Ｌ κは材料の比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとし、 ε0＝８．８５Ｘ１０-16Ｆ／ｍ（真空中ではκ＝１）。 （ａ）および（ｂ）を（１）に代入すると、 （２） τ＝ρκε0 となる。
ており、時定数τは以下のような関係となる。 （１） τ＝ＲｄＣｄ’ ここで （ａ）Ｒｄ＝ρＬ／Ａ ρはコンデンサの誘電性レイヤ５２の比抵抗、Ａは第二電極の面積、Ｌは誘電性
レイヤの厚さを表す。 （ｂ）Ｃｄ’＝κε0Ａ／Ｌ κは材料の比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとし、 ε0＝８．８５Ｘ１０-16Ｆ／ｍ（真空中ではκ＝１）。 （ａ）および（ｂ）を（１）に代入すると、 （２） τ＝ρκε0 となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５２】 次に、ナイフ被覆、浸漬被覆、または回転被覆によりセレン光導電体の上に誘
電性レイヤを被覆する。誘電性物質は、ポリウレタングリコールを加えて比抵抗
ρをρ＝３．７６Ｘ１０14ｏｈｍ・ｍに調整した線形ポリウレタンである。κ＝
３、ε0＝８．８５Ｘ１０-16Ｆ／ｍで、時定数は約１秒となる。
電性レイヤを被覆する。誘電性物質は、ポリウレタングリコールを加えて比抵抗
ρをρ＝３．７６Ｘ１０14ｏｈｍ・ｍに調整した線形ポリウレタンである。κ＝
３、ε0＝８．８５Ｘ１０-16Ｆ／ｍで、時定数は約１秒となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィス ジェイムス イー． アメリカ合衆国 デラウェア州 19810 ウィルミントン オースティン ロード 26 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG21 JJ05 JJ09 JJ35 LL12 4M118 AA05 AA08 BA05 CA11 CA15 CB05 CB14 FB09 FB13 FB16 GA10 5F088 AA11 AB01 BA02 BB07 DA05 DA13 EA08 HA15 KA03 LA08
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、から構成され、ρは比抵抗、κ
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκε 0 を有することを特徴とする放射線検出センサ。 【請求項２】 放射線検出レイヤは光導電体であることを特徴とする請求項
１に記載の放射線検出センサ。 【請求項３】 放射線検出レイヤはＸ線光導電体であることを特徴とする請
求項１に記載の放射線検出センサ。 【請求項４】 放射線検出レイヤは線形セグメントからなるポリウレタンで
あることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出センサ。 【請求項５】 放射線検出レイヤはポリエチレングリコールを含む線形セグ
メントからなるポリウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の放射線検
出センサ。 【請求項６】 τは約０．０５０秒から２０秒の間の値であることを特徴と
する請求項１に記載の放射線検出センサ。 【請求項７】 τは約１秒の値であることを特徴とする請求項１に記載の放
射線検出センサ。 【請求項８】 放射線検出レイヤはセレンから構成されることを特徴とする
請求項７に記載の放射線検出センサ。 【請求項９】 複数の放射線検出センサから構成される放射線検出パネルに
おいて、各放射線検出センサは、 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、から構成され、ρは比抵抗、κ
は誘電性レイヤの比誘電率定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、
前記誘電性レイヤは０．０５０から２０秒の間で選択された値の時定数τ＝ρκ
ε0を有することを特徴とする放射線検出パネル。 【請求項１０】 放射線感度レイヤは少なくとも前記複数のセンサの一つに
わたって連続して延在するレイヤから構成されることを特徴とする請求項９に記
載の放射線検出パネル。 【請求項１１】 誘電性レイヤはまた、少なくとも前記複数のセンサの一つ
にわたって連続して延在するレイヤから構成されることを特徴とする請求項１０
に記載の放射線検出パネル。 【請求項１２】 τは約０．０５０秒から２０秒の間の値であることを特徴
とする請求項９に記載の放射線検出パネル。 【請求項１３】 τは約１秒の間の値であることを特徴とする請求項９に記
載の放射線検出パネル。 【請求項１４】 ａ）電荷蓄積コンデンサと、 ｂ）前記電荷蓄積コンデンサの上の放射線感度レイヤと、 ｃ）前記放射線感度レイヤの上の誘電性レイヤと、 ｄ）前記誘電性レイヤの上の頂部導電レイヤと、 ｅ）前記電荷蓄積コンデンサに接続した交換器と、から構成さる放射線検出セン
サを作成する方法において、前記方法は、κは誘電性レイヤの比誘電率定数、ε 0 は自由空間における誘電率を表すとして、前記誘電性レイヤの比抵抗ρを、時
定数τ＝ρκε0が０．０５０から２０秒の間の値になるように調整するステッ
プと、 放射線感度レイヤの上に前記調節された比抵抗の誘電性レイヤを被覆するステッ
プから構成されることを特徴とする放射線検出センサを作成する方法。 【請求項１５】 前記誘電性レイヤは線形セグメントからなるポリウレタン
であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。 【請求項１６】 前記誘電性レイヤはエチレングリコールを含む線形セグメ
ントからなるポリウレタンであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。 【請求項１８】 誘電性レイヤの時定数は約０．０５０秒から２０秒の間の
値に調整されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。 【請求項１９】 誘電性レイヤの時定数は約１秒の値に調整されることを特
徴とする請求項１４に記載の方法。 【請求項２０】 誘電性レイヤの比抵抗ρを調整するステップにおいて、κ
は誘電性レイヤの比誘電定数、ε0は自由空間における誘電率を表すとして、時
定数τ＝ρκε0が０．０５０から２０秒の間の値となる比抵抗ρを有する誘電
性物質を選択するステップを有し、特徴とする請求項１４に記載の方法。
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