JP2004006766A - X-ray detector - Google Patents

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JP2004006766A
JP2004006766A JP2003090837A JP2003090837A JP2004006766A JP 2004006766 A JP2004006766 A JP 2004006766A JP 2003090837 A JP2003090837 A JP 2003090837A JP 2003090837 A JP2003090837 A JP 2003090837A JP 2004006766 A JP2004006766 A JP 2004006766A
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ray
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ray detector
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Hiroyuki Aida
會田 博之
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray detector where the deterioration of the characteristics of an X-ray photoconductive film is reduced and an adhesion of a circuit board and the X-ray photoconductive film is improved. <P>SOLUTION: The X-ray detector comprises a plurality of pixel units which have the X-ray photoconductive films 16 converting the X-ray made incident from the outside into signal charges, pixel electrodes 14 to which the signal charges are inputted and switching elements controlling reading of the signal charges accumulated in charge accumulation elements through the pixel electrodes 14 and which are two-dimensionally arranged. The pixel electrodes 14 are made of alloy. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線で撮影されたX線画像を検出するX線検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
医療用診断装置では被写体の撮影にたとえばX線が使用され、被写体を撮影したX線画像の検出にX線検出器が用いられている。X線検出器には、これまで静止画用としてたとえば増感紙やフィルムが利用され、動画用としてたとえばイメージ管が利用されている。
【0003】
近年、新世代のX線検出器として、複数のX線検出素子を2次元的に配置した平面状検出器が注目されている。平面状検出器は、X線で撮影したX線画像あるいはリアルタイムのX線画像をデジタル信号として出力する構成になっている。また、平面状検出器は固体検出器であるため、画質性能の向上や安定性の面でも期待されている。
【0004】
平面状検出器は、比較的大きな線量で静止画像を収集する一般撮影用や胸部撮影用のものがすでに開発され、商品化もされている。
【0005】
近い将来、より一層の高性能化で、たとえば透視線量のもとで毎秒30画面以上のリアルタイムのX線動画の検出が実現し、循環器や消化器などの分野に応用した製品の商品化も予想されている。このようなX線動画の検出には、S/Nの改善や微小信号のリアルタイム処理技術などの開発が求められている。
【0006】
平面状検出器は、大きく分けると直接方式および間接方式の2つがある。
【0007】
直接方式は、a−SeなどのX線光導電材料を用いてX線を信号電荷に直接変換し、変換した信号電荷を電荷蓄積用キャパシターに蓄積する方式である。
【0008】
直接方式において、検出面に2次元に配列された画素毎に、画素部11、電荷蓄積部13、TFT15およびツェナダイオード17を設け、ツェナダイオード17によりTFT15の入力側に入力される電圧が、TFT15を破壊する電圧未満の所定の電圧になった時点で電荷蓄積部13に電荷を出力することにより、TFT(読み出しスイッチ)15の破壊を防止する検出器が既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
これに対し、間接方式は、シンチレータ材料を用いてX線を可視光に変換し、変換した可視光をa−SiフォトダイオードやCCDで信号電荷に変換し、その信号電荷を電荷蓄積用キャパシターに蓄積する方式である。
【0010】
なお、間接方式においては、複数のスイッチング素子402をマトリクス状に設け、個々のスイッチング素子に画素電極503を接続し、各画素電極と接続される各一列のスイッチング素子に駆動信号を送る走査線と各一行のスイッチング素子と接続される信号線とを配置し、各画素電極上に無機半導体粒子を含む感光材料110と有機半導体を含むキャリア輸送材料109からなるX線電荷変換膜403を設けた検出器が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0011】
また、特許文献2に関連するものとして、X線電荷変換膜(109)を、蛍光体(110)と感光体(111)とキャリア輸送材料(112)により構成した例も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0012】
これまで発表されている平面状検出器は、間接方式がその大半を占めている。しかし、高性能化への可能性は、直接方式の方が高いと考えられている。
【0013】
ところで、直接方式には、入射X線を信号電荷に変換するためにX線光導電材料が用いられる。X線光導電材料は、医療用のX線検出器に適用する場合、人体を十分にカバーできる大きさ、たとえば一辺が40cmほどの大きさが求められる。また、X線光導電材料は、通常、信号電荷の蓄積や読み出しを行う電気回路が設けられた回路基板上に均一な厚さの膜に形成される。また、入射するX線を十分に検出するために、重金属で構成された大きな比重を持つ材料を用いた場合でも、数百μmの厚さが必要とされる。
【0014】
X線光導電材料は半導体の一種で、その結晶構造や組成によって特性が大きく変化する可能性があり、一般に、単結晶の状態で最高の特性が得られる。しかし、X線検出器に必要とされる十分な大きさをもつ単結晶材料は得られていない。
【0015】
また直接方式の場合、X線検出器を構成する回路基板は、液晶表示装置の製造プロセスと同様の方法で作られる。たとえば回路基板の表面に画素電極が形成され、その回路基板表面にX線光導電膜が設けられる。なお、X線光導電膜の出力を個々の画素電極に選択的に入力するために、多くの場合、画素電極を取り囲むように、例えば酸化ケイ素(SiO)の絶縁膜が設けられる。
【0016】
画素電極には、アルミニウムやITOなどが使用される。
【0017】
X線光導電膜には、X線を電荷信号に効率よく変換する材料、たとえば沃化鉛(以下PbIという)や沃化ビスマス(以下BiIという)または沃化水銀(以下HgIという)が使用される。
【0018】
したがって、画素電極に用いられるアルミニウムやITOと、X線光導電膜に用いられるPbIやBiIまたはHgIが直接接触する。
【0019】
なお、上記した直接方式のX線検出器においては、上述のPbIやBiIまたはHgIからなるX線光導電膜が、画素電極上に、例えば真空蒸着法などによって、数百μmの厚さに、膜状に形成される。また、X線光導電膜上には、電荷を補給する上部電極がさらに形成される。
【0020】
【特許文献1】
特開平10−10237号公報(要約書、図1、段落[0038]〜[0048])
【0021】
【特許文献2】
特開2001−264443号公報(要約書、図1、図4、段落[0033]〜[0049])
【0022】
【特許文献3】
特開2002−90460号公報(要約書、図1、段落[0023]〜[0048])
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上述したX線検出器においては、信号電荷を蓄積して読み出す電気回路部分が形成された回路基板上にX線光導電膜が形成される。特に、回路基板には、液晶表示装置の製造プロセスを流用したTFTを使用しているため、回路基板表面に露出する部品たとえば画素電極あるいはこの画素電極の周囲に設けられる絶縁層に用いられる物質の結晶格子間隔と、X線光導電膜に用いられるX線光導電物質すなわちPbIやBiIまたはHgIなどの結晶格子間隔とは、大きく相違する。そのため、回路基板上にX線光導電膜を真空蒸着法で形成すると、画素電極や絶縁層とX線光導電膜との結晶の格子間隔および対称性が相違し、X線光導電膜の結晶成長が阻害される。この結果、X線光導電膜の特性が劣化したり、あるいは、両者の界面における付着性が低下してX線光導電膜が剥がれたりする。
【0024】
この発明は、上記した欠点を解決し、X線光導電膜の特性の劣化を少なくし、回路基板とX線光導電膜の付着性を向上させることによる機械的強度の高いX線検出器を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部から入射したX線を信号電荷に変換するX線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子をそれぞれが有し、2次元的に配列された複数の画素単位とを具備したX線検出器において、前記画素電極を合金で形成したことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図1の分解斜視図を参照して説明する。
【0027】
回路基板部11は、ガラスなどで形成された保持基板12および保持基板12上に設けられた電気回路層13、最上面に位置する複数の画素電極14などから構成されている。
【0028】
電気回路層13には、例えば液晶表示装置の画素に類似し、信号電荷の蓄積や読み出しなどを行うTFT構造を含む電気回路が設けられている。
【0029】
画素電極14は、TFT素子のそれぞれに対応された画素ごとに設けられ、縦方向および横方向に2次元的に配置されている。
【0030】
回路基板部11の表面(上部)には、X線を信号電荷に変換するX線光導電部15が積層される。X線光導電部15は、たとえば回路基板部11側に位置するX線光導電膜16と、X線光導電膜16上に位置する上部電極17などから構成されている。
【0031】
上記した構成において、上部電極17を通して、外部からX線光導電膜16に入射したX線18は、X線光導電膜16内部で信号電荷に変換される。
【0032】
X線光導電膜16で生起された信号電荷は、入射したX線18の大きさに対応し、画素電極14を経て、電気回路層13に形成された電荷蓄積素子、たとえばコンデンサ(図2参照)に、画素単位ごとに蓄積される。信号電荷は、その後、画素単位ごとに電気信号として読み出され、X線画像として再生される。
【0033】
次に、電気回路層13に形成される電気回路について、図2の等価回路を参照して説明する。図2において、図1に対応する部分には同じ符号を付して、重複する説明は、一部省略する。
【0034】
回路基板部11には、複数の画素単位21が設けられている。
【0035】
図2に示すように、画素単位2111〜21nmを含む複数の画素単位21は、行方向(図の横方向)および列方向(図の縦方向)に、2次元的に配置されている。また、画素単位21ごとに画素電極14が設けられている。画素電極14は、画素単位21と同数の画素電極1411〜14nmからなる。
【0036】
回路基板部11の一部、たとえば画素単位21の外側に、制御回路22および並列/直列変換回路23が配置されている。
【0037】
それぞれの画素単位21は、たとえば画素単位21nmに示されるように、画素電極14およびスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ(TFT)24、電荷蓄積用のコンデンサ25などから構成されている。
【0038】
TFT24は、ゲート電極Gおよびソース電極S、ドレイン電極Dを有し、TFT24のソース電極Sおよびコンデンサ25は、画素電極14と電気的に接続されている。
【0039】
制御回路22には、複数の制御線26すなわち第1ないし第nのn本の制御線261〜26nが設けられている。各制御線26は、同じ行に位置する画素単位それぞれのTFT24のゲート電極Gに接続されている。たとえば、第1制御線261は、第1行の画素単位2111〜211mを構成する個々のTFT24のゲート電極Gに接続されている。
【0040】
並列/直列変換回路23には、複数の読み出し線27すなわち第1ないし第mのm本の読み出し線271〜27mが接続されている。各読み出し線27は、同じ列に位置する各画素単位21それぞれのTFT24のドレイン電極Dに接続されている。たとえば、第1読み出し線271は、画素単位2111、2121、2131、21n1で定義される各TFT24のドレイン電極Dに接続されている。
【0041】
上記の構成において、制御回路22から制御線261〜26mに対して順にON信号が出力される。たとえば第1制御線261にON信号が出力すると、第1制御線261に接続するTFT24がON状態になる。このとき、TFT24がON状態の各画素単位に蓄積された信号電荷が読み出され、電気信号としてドレイン電極Dに出力される。ドレイン電極Dに出力された電気信号は、読み出し線271〜27mを経て、並列/直列変換回路23に並列に入力される。その後、たとえば並列/直列変換回路23で直列信号に変換され、次の信号処理回路へと送られる。
【0042】
その後、第1制御線261にOFF信号が加えられ、第1制御線261に接続するTFT24がOFFになる。次に、次の第2制御線262にON信号が出力される。このような動作が行ごとに順に行われ、すべての画素単位に蓄積されている信号電荷が電気信号として順に読み出され、1つの画面に対応する電気信号が出力される。
【0043】
次に、図3を参照し、1つの画素単位21部分の断面構造の一例を説明する。
【0044】
図3において、図1および図2に対応する部分には同じ符号を付して重複する説明を一部省略する。
【0045】
回路基板部11は、図1を用いて前に説明した通り、保持基板12および保持基板12上に形成されたTFT構造を含む電気回路層13、回路基板部11表面の大部分を覆うように設けられた画素電極14などを含む。
【0046】
回路基板部11の上部であって、画素電極14を覆う最上部には、X線光導電部15が積層されている。X線光導電部15は、回路基板11側に位置するX線光導電膜16および最上部表面に位置する上部電極17などを含む。
【0047】
X線光導電膜16は、半導体的な性質を持つ重金属材料、たとえばPbIやBiIあるいはHgIなどが、真空蒸着法により、たとえば300μm程度の均一な厚さに形成された薄膜である。
【0048】
動作時には、画素電極14と上部電極17との間に、数百V程度の電圧が印加され、X線光導電膜16内部に電界が形成される。
【0049】
上記した構成においては、X線光導電部15にX線が入射すると、X線がX線光導電膜16内で吸収されることで、そのエネルギーにより、信号電荷たとえば電子と正孔のペアが多数発生する。信号電荷は、X線光導電膜16内部の電界で移動し、電子または正孔の一方が画素電極14に到達し、電気回路層13に設けられたコンデンサ25(図2参照)に蓄積される。
【0050】
コンデンサ(25)に蓄積された信号電荷は、たとえば図2で説明した動作で読み出され電気信号として出力される。
【0051】
図1ないし図3に示したX線検出器を用いてX線画像を検出する場合、X線光導電部15、特にX線光導電膜16の特性が重要になる。
【0052】
X線光導電膜16を形成する半導体材料たとえばPbIやBiIあるいはHgIは、単結晶の状態では良好な性能が得られるものの、結晶状態が悪いと特性が低下する。したがって、PbIやBiIあるいはHgIなどの材料を用いて、回路基板部11上にX線光導電膜16を形成する場合、回路基板部11表面の近傍から結晶性の良い膜を作成することが必要となる。
【0053】
たとえば、回路基板部11表面の大部分を占めている画素電極14の結晶格子とX線光導電膜16の結晶格子が一致しないと、歪みが生じてX線光導電膜16の結晶性が崩れ特性が悪くなる。
【0054】
しかし、PbIやBiIもしくはHgIなどのX線光導電材料に対して、格子不整合率が数%以下、好ましくは1%以下、より好ましくは、0.5%以下であるような、結晶性が類似している純金属は存在しない。なお、画素電極14として、金属以外の物質を使用することも考えられるが、画素電極に求められる導電性の確保が難しくなる。
【0055】
また、X線光導電物質たとえばPbIの結晶格子は6方晶に属している。これと同じ6方晶の結晶格子を持つ金属の中で、その格子間隔がPbIに近いものは見当たらない。しかし、2種類の物質が接する界面の格子不整合を解消するためには、界面を構成するそれぞれの物質表面の結晶配列の対称性および結晶格子間隔を合わせる必要がある。たとえば表面における結晶格子間隔のずれは少なくとも0.5%以内、とくに良好な特性を実現するためには0.1%以内が求められる。
【0056】
ここで、図4を参照して、X線光導電物質と画素電極物質との間の格子不整合を解消する方法について説明する。図4は、金属M面上に鉛原子Pが格子不整合を起こさずに配列されている例を模式的に示している。
【0057】
PbIの結晶格子間隔は、[a=4.56,c=6.98]となっている。
【0058】
鉛原子Pは、実線pで示すように、2次元平面上に6角形の最密配列をもち、その鉛原子Pどうしの間隔は、約45.6μmである。なお、点線mで示されるように、6角形に配列する金属原子Mの表面に、6角形pに配置する鉛原子Pが金属原子Mの配置に対して30度回転した状態で積み重なっている。
【0059】
この場合、金属原子Mの格子間隔がたとえば26.3μmである場合、鉛原子Pの格子間隔は45.6μmであるため、金属原子Mと鉛原子Pとが良好な結晶整合性で積み重なる。この状態は、計算上、鉛原子Pの結晶格子間隔が金属原子Mの格子間隔の√3倍の時に実現し、一般に、金属原子Mの間隔が26.3μmの物質であれば、PbIとの界面で良好な結晶整合性で積み重なることを意味している。
【0060】
ここで、6角形の原子配列をもち、結晶格子間隔が26.3μmに近い金属原子を、その原子間距離を括弧内に示して挙げると、Ni(24.9μm),Cu(25.6μm),Rh(26.9μm),Ir(27.1μm),Pd(27.5μm),Pt(27.7μm),Al(28.6μm)あるいはAg(28.9μm)などがある。
【0061】
これらの金属は、いずれも面心立方結晶を持ち、結晶方向(111)を、金属表面と垂直方向にとると、その表面に6角形の原子配列が発生する。また、Co(25.1μm)やCr(27.2μm)も結晶格子は6方晶であり、結晶方向(0001)を、金属表面と垂直にとると、その表面に6角形の原子配列が発生する。
【0062】
しかし、上記した各金属原子は、いずれもPbIとの結晶格子間隔のずれが2%以上あり、良好な格子整合性が期待できない。
【0063】
そこで、この発明では、たとえば原子間距離が26.3μmよりも短い金属と原子間距離が26.3μmよりも長い金属とを合金として、平均の原子間距離を26.3μmに近づけている。
【0064】
なお、合金化の過程で構成金属どうしの金属間化合物を形成する材料は、金属間距離を単純に26.3μmに近づけることが難しい。そのため、金属間化合物の形成が少なく、かつ、平均原子間距離が26.3μmとなる金属どうしの組み合わせを考えると、Ni−Rh,Ni−Ir,Ni−Pd,Ni−Ag,Cu−IrまたはCo−Crの各合金がある。
【0065】
これらの合金は、単位体積あたりの原子個数を7.77×10−22個/cmにすれば、原子間距離が26.3μmになる。
【0066】
たとえばNi−Pd合金の場合、それぞれの合金割合をほぼ半々にすると、所望の平均原子間距離が得られる。なお、これら合金の平均原子個数は、X線回折分析により容易に測定できる。たとえば、X線回折により得られた基板表面に、垂直方向の面間隔が21.5μmで回折強度が観測された場合、望まれる原子間距離が得られていることになる。
【0067】
上記の説明は、X線光導電材料にPbIを用いた場合であるが、BiIを用いた場合も同様である。
【0068】
BiIは、6方晶で、格子結晶間隔は、(a=75.1μm,c=207.1μm)となっている。すなわち、BiIとの間に、良好な格子整合性が得られる合金として、たとえばNi−Cu、Ni−Rh、Ni−IrあるいはNi−Pdの各合金がある。これらの合金は、たとえば単位体積あたりの原子個数を9.01×−22個/cmにすれば、平均原子間距離が25.0μmになる。
【0069】
この値(25.0μm)は、BiIの結晶格子間隔(75.1μm)のちょうど1/3になっている。この場合も、両者は、原子配列が6角形を基本としているため、良好な格子整合性たとえば金属原子が互いに積み重なる状態が実現される。
【0070】
これら合金の平均原子数は、PbIの場合と同様、X線回折分析により容易に測定できる。たとえばX線回折により得られた基板表面に、垂直方向の面間隔が20.4μmで回折強度が観測された場合、望まれる原子間距離が得られていることになる。
【0071】
したがって、回路基板部の表面に位置する画素電極を上記の各合金を主成分にした材料で形成し、X線光導電体膜をPbIやBiIで形成すれば、画素電極と結晶性のよいX線光導電膜が得られる。
【0072】
次に、図5を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。なお、図5において、図3に対応する部分には同じ符号を付して、重複する説明を一部省略する。
【0073】
図5に示されるX線検出器は、回路基板部11の表面全体たとえば回路基板部11とX線光導電部15との間に、半導体的性質をもつ物質、たとえば高抵抗をもち絶縁性の低い物質からなる半絶縁層51が形成されている。半絶縁層51は、X線光導電膜16がPbIの場合、酸化クロム(CrO)または窒化珪素(SiNx)で形成される。
【0074】
酸化クロムは6方晶で格子間隔が49.5μmAであり、PbIの結晶間隔(45.6μm)に近い格子間隔を有する。また、窒化珪素も6方晶で格子間隔は77.5μmであり、PbIの結晶格子間隔の√3倍に近い格子間隔を有する。
【0075】
したがって、X線光導電膜16と半絶縁層51の材料との結晶間隔が近似し、あるいは、両者の原子どうしが積み重なり、半絶縁層51と結晶性のよいX線光導電膜16が得られる。
【0076】
たとえば、画素電極の周囲に設けられる絶縁層には良好な絶縁性が求められている。しかし、十分な絶縁性能を有し、X線光導電体材料との格子整合性を備えた絶縁材料は限られ、回路基板部の製造プロセスに不都合が生じている。また、画素電極の材料がX線光導電膜との結晶整合性がよい場合でも、X線光導電膜と絶縁材料の関係からその画素電極材料を使用できない場合がある。
【0077】
これに対し、回路基板部11とX線光導電部15との間に半絶縁層51を設けることで、画素電極または絶縁層とX線光導電膜との結晶整合性が必要なくなるため、画素電極や絶縁層の材料の選択の自由度が大きくなる。また、回路基板部に使用されている材料を変更することなく、結晶性の良いX線光導電膜を形成できる利点がある。
【0078】
上記した実施形態では、半絶縁層51に、酸化クロムや窒化珪素等の半絶縁性材料を用いたので、酸化アルミなどのように完全な絶縁体とは異なり、X線光導電膜と画素電極との間の電気的な導通が得られ、X線光導電膜内で発生した信号電荷を支障なく検出できる。また、導電性が高くないため、画素電極間の絶縁も確保され、X線画像の解像度の低下が防止される。
【0079】
たとえば、酸化クロムや窒化珪素は、絶縁性が高いがバンドギャップは5eV程度で、酸化アルミの9eVに比べると格段に低く、半絶縁層の材料として好適である。また、これらの材料は膜の作成時に酸素の量などを調整することによって抵抗率を変化させることができる。そのため、要求される特性に合わせて半絶縁層の抵抗率を適宜調整できる。
【0080】
なお、X線光導電材料としてBiIを用いる場合は、半絶縁層51に、窒化インジウムまたは窒化珪素を用いることができる。これらの材料を用いた場合にも、酸化クロムや窒化珪素とPbIとの組み合わせの場合と同様の効果が得られる。
【0081】
窒化珪素の格子間隔は77.5μmであり、BiIの結晶格子間隔の75.1μmに近い値である。また、窒化インジウムの格子定数は、35.4μmで、その2倍周期の値をとると70.8μmであり、BiIの結晶格子間隔の値に近い値となる。したがって、半絶縁層51上に結晶性の良いX線光導電膜が形成される。
【0082】
半絶縁層51には、HgIを用いることもできる。HgIの結晶構造は正方晶であり、格子間隔は、[a=43.56μm,b=43.56μm,c=122.6μm]である。なお、HgIを薄膜状に真空蒸着する場合には、C軸の方向を基板に垂直にすることで、結晶状態も安定になる。この場合、半絶縁層51との界面には、a軸,b軸からなる正方形の結晶格子が現れ、その結晶格子の一辺の長さは43.56μmとなる。
【0083】
X線光導電膜16に利用可能で、半絶縁層51との間の界面の結晶格子と整合性が得られる結晶格子間隔が43.56μmに近い材質として、一酸化コバルト、一酸化鉄、一酸化マンガン、一酸化二銅あるいは立方晶炭化珪素などがある。
【0084】
上述した材質に関し、結晶系と格子定数およびバンドギャップを示すと、
物質名    結晶系   格子定数    バンドギャップ
一酸化コバルト  立方晶  42.67μm   2.6eV
一酸化鉄     立方晶  43.23μm   2.4eV
一酸化マンガン  立方晶  44.45μm   3.8eV
一酸化二銅    立方晶  42.70μm   2.3eV
立方晶炭化珪素  立方晶  43.57μm   2.4eV
である。
【0085】
なお、上に揚げた材質は、結晶構造が単純な立方晶であるから、結晶性の良い膜が得られる特徴がある。また、結晶格子の値がHgIのa軸,b軸との結晶間隔43.56μmに近く、最大でも2%の差異に収まっているので、これらの材質を半絶縁膜51に用いた場合、さらに積層されるX線光導電膜16の結晶成長を阻害することが無く、かつ、十分な密着性が得られる。また、上述した材質は、バンドギャップが2eVから4eV程度の絶縁体であるから、熱揺らぎなどに起因する漏洩電流が少なく、光抵抗状態を保つことができる。
【0086】
なお、上に揚げた材質は、いずれもその組成を制御することによって、抵抗率の制御が容易で、半絶縁層51に必要とされる導電性と絶縁性を両立させることができる。また、酸化物や炭化物であるから、TFT基板表面の金属物質や絶縁物質などとの付着強度も向上することができる。
【0087】
また、一酸化コバルトおよび一酸化マンガンは、いずれも岩塩型結晶構造を持ち、それぞれの格子定数は、HgIと比較して前者が102%、後者が98%である。従って、一酸化コバルトと一酸化マンガンと概ね1:1で混合した混合物を半絶縁層51として用いることにより、全体を平均した格子定数をHgIに極限まで近づけることが可能となり、更なる特性の向上や付着力の向上を実現することができる。
【0088】
さらに、一酸化鉄および一酸化マンガンの混合物を用いる場合、それぞれの格子定数は、HgIと比較して前者が102%、後者が98%であるから、一酸化コバルトと一酸化マンガンとの混合物を半絶縁層に用いても良好な格子定数が得られる。
【0089】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【0090】
【発明の効果】
本発明によれば、X線光導電膜の特性の劣化を少なくし、回路基板とX線光導電膜の付着性を向上させたX線検出器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。
【図2】本発明の電気回路層に形成された電気回路を説明するための回路構成図である。
【図3】本発明の画素単位部分を説明するための概略の断面図である。
【図4】本発明の画素電極を構成する材料とX線光導電膜を構成する材料との結晶の格子整合性を説明するための説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【符号の説明】
11…回路基板部、12…保持基板、13…電気回路層、14…画素電極、15…X線光導電部、16…X線光導電膜、17…上部電極、18…X線、21…画素単位、22…制御回路、23…並列/直列変換回路、P…鉛原子、M…金属原子。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray detector that detects an X-ray image captured by X-rays.
[0002]
[Prior art]
In a medical diagnostic apparatus, for example, an X-ray is used for imaging a subject, and an X-ray detector is used for detecting an X-ray image of the subject. For example, intensifying screens or films have been used for still images for X-ray detectors, and image tubes have been used for moving images, for example.
[0003]
In recent years, a planar detector in which a plurality of X-ray detection elements are two-dimensionally arranged has attracted attention as a new generation X-ray detector. The planar detector is configured to output an X-ray image captured by X-rays or a real-time X-ray image as a digital signal. Further, since the planar detector is a solid state detector, improvement in image quality performance and stability are expected.
[0004]
Planar detectors for general radiography and chest radiography, which collect still images at a relatively large dose, have already been developed and commercialized.
[0005]
In the near future, even higher performance will enable the real-time detection of X-ray moving images of 30 or more screens per second under a see-through dose, and commercialization of products that are applied to fields such as cardiovascular and digestive organs. Is expected. In order to detect such an X-ray moving image, it is required to improve the S / N and to develop a real-time processing technique for a minute signal.
[0006]
Planar detectors are roughly classified into two types: a direct type and an indirect type.
[0007]
The direct method is a method of directly converting X-rays into signal charges using an X-ray photoconductive material such as a-Se, and storing the converted signal charges in a charge storage capacitor.
[0008]
In the direct method, a pixel unit 11, a charge storage unit 13, a TFT 15 and a Zener diode 17 are provided for each pixel two-dimensionally arranged on the detection surface, and a voltage input to the input side of the TFT 15 by the Zener diode 17 is applied to the TFT 15 There has already been proposed a detector for preventing the TFT (readout switch) 15 from being destroyed by outputting a charge to the charge accumulating section 13 when the voltage becomes a predetermined voltage lower than the voltage at which the TFT is destroyed (for example, Patent Document 1). 1).
[0009]
On the other hand, the indirect method converts X-rays into visible light using a scintillator material, converts the converted visible light into signal charges using an a-Si photodiode or CCD, and transfers the signal charges to a charge storage capacitor. This is an accumulation method.
[0010]
Note that in the indirect method, a plurality of switching elements 402 are provided in a matrix, a pixel electrode 503 is connected to each switching element, and a scanning line that sends a drive signal to each row of switching elements connected to each pixel electrode. A signal line connected to each row of switching elements is arranged, and an X-ray charge conversion film 403 made of a photosensitive material 110 containing inorganic semiconductor particles and a carrier transport material 109 containing an organic semiconductor is provided on each pixel electrode. A vessel has been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0011]
Further, as an example related to Patent Document 2, an example in which the X-ray charge conversion film (109) is configured by a phosphor (110), a photoconductor (111), and a carrier transport material (112) has been proposed (for example, And Patent Document 3).
[0012]
Most of the planar detectors that have been announced so far are indirect systems. However, it is considered that the direct method has a higher possibility for higher performance.
[0013]
Incidentally, in the direct method, an X-ray photoconductive material is used to convert incident X-rays into signal charges. When applied to a medical X-ray detector, the X-ray photoconductive material is required to have a size enough to cover a human body, for example, a size of about 40 cm on a side. The X-ray photoconductive material is usually formed in a film having a uniform thickness on a circuit board provided with an electric circuit for storing and reading signal charges. Further, in order to sufficiently detect incident X-rays, a thickness of several hundred μm is required even when a material made of heavy metal and having a large specific gravity is used.
[0014]
An X-ray photoconductive material is a kind of semiconductor, and its properties may vary greatly depending on its crystal structure and composition. In general, the best properties are obtained in a single crystal state. However, a single crystal material having a sufficient size required for an X-ray detector has not been obtained.
[0015]
In the case of the direct method, the circuit board constituting the X-ray detector is manufactured by the same method as the manufacturing process of the liquid crystal display device. For example, a pixel electrode is formed on a surface of a circuit board, and an X-ray photoconductive film is provided on the surface of the circuit board. In order to selectively input the output of the X-ray photoconductive film to each pixel electrode, in many cases, for example, silicon oxide (SiO 2) is used to surround the pixel electrode.2) Is provided.
[0016]
Aluminum or ITO is used for the pixel electrode.
[0017]
The X-ray photoconductive film is made of a material that efficiently converts X-rays into charge signals, for example, lead iodide (hereinafter PbI).2Bismuth iodide (hereinafter referred to as BiI)3Or HgI2Is used.
[0018]
Therefore, aluminum or ITO used for the pixel electrode and PbI used for the X-ray photoconductive film are used.2And BiI3Or HgI2Comes in direct contact.
[0019]
In the direct X-ray detector described above, the aforementioned PbI2And BiI3Or HgI2Is formed in a film shape on the pixel electrode to a thickness of several hundred μm by, for example, a vacuum evaporation method. Further, an upper electrode for replenishing charges is further formed on the X-ray photoconductive film.
[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-10-10237 (abstract, FIG. 1, paragraphs [0038] to [0048])
[0021]
[Patent Document 2]
JP 2001-264443 A (abstract, FIGS. 1 and 4, paragraphs [0033] to [0049])
[0022]
[Patent Document 3]
JP-A-2002-90460 (abstract, FIG. 1, paragraphs [0023] to [0048])
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described X-ray detector, an X-ray photoconductive film is formed on a circuit board on which an electric circuit portion for storing and reading signal charges is formed. In particular, since the circuit board uses a TFT obtained by diverting the manufacturing process of the liquid crystal display device, a component exposed on the surface of the circuit board, such as a pixel electrode or a substance used for an insulating layer provided around the pixel electrode, is used. The crystal lattice spacing and the X-ray photoconductive material used for the X-ray photoconductive film, ie, PbI2And BiI3Or HgI2It greatly differs from the crystal lattice spacing such as. Therefore, when an X-ray photoconductive film is formed on a circuit substrate by a vacuum deposition method, the lattice spacing and symmetry of the crystal between the pixel electrode or the insulating layer and the X-ray photoconductive film are different, and the crystal of the X-ray photoconductive film is different. Growth is inhibited. As a result, the properties of the X-ray photoconductive film are deteriorated, or the adhesion at the interface between the two is reduced, and the X-ray photoconductive film is peeled off.
[0024]
The present invention solves the above-mentioned drawbacks, reduces the deterioration of the characteristics of the X-ray photoconductive film, and improves the adhesion between the circuit board and the X-ray photoconductive film. The purpose is to provide.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an X-ray photoconductive film that converts an X-ray incident from the outside into a signal charge, a pixel electrode to which the signal charge is input, and reading of the signal charge stored in a charge storage element via the pixel electrode. In the X-ray detector, each of which has a switching element for controlling the pixel electrode and a plurality of pixel units arranged two-dimensionally, the pixel electrode is formed of an alloy.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to an exploded perspective view of FIG.
[0027]
The circuit board section 11 includes a holding substrate 12 made of glass or the like, an electric circuit layer 13 provided on the holding substrate 12, a plurality of pixel electrodes 14 located on the uppermost surface, and the like.
[0028]
The electric circuit layer 13 is provided with an electric circuit including a TFT structure similar to, for example, a pixel of a liquid crystal display device and accumulating and reading signal charges.
[0029]
The pixel electrode 14 is provided for each pixel corresponding to each of the TFT elements, and is two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions.
[0030]
An X-ray photoconductive portion 15 for converting X-rays into signal charges is laminated on the surface (upper portion) of the circuit board portion 11. The X-ray photoconductive portion 15 includes, for example, an X-ray photoconductive film 16 located on the circuit board portion 11 side, an upper electrode 17 located on the X-ray photoconductive film 16, and the like.
[0031]
In the above configuration, the X-rays 18 incident on the X-ray photoconductive film 16 from the outside through the upper electrode 17 are converted into signal charges inside the X-ray photoconductive film 16.
[0032]
The signal charge generated in the X-ray photoconductive film 16 corresponds to the size of the incident X-ray 18, passes through the pixel electrode 14, and is formed on the electric circuit layer 13 through a charge storage element, for example, a capacitor (see FIG. 2). ) Is stored for each pixel. Thereafter, the signal charges are read out as electric signals for each pixel unit and reproduced as an X-ray image.
[0033]
Next, an electric circuit formed in the electric circuit layer 13 will be described with reference to an equivalent circuit in FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be partially omitted.
[0034]
The circuit board unit 11 is provided with a plurality of pixel units 21.
[0035]
As shown in FIG. 2, the plurality of pixel units 21 including the pixel units 2111 to 21 nm are two-dimensionally arranged in a row direction (horizontal direction in the drawing) and a column direction (vertical direction in the drawing). Further, a pixel electrode 14 is provided for each pixel unit 21. The pixel electrode 14 is composed of the same number of pixel electrodes 1411 to 14 nm as the pixel unit 21.
[0036]
A control circuit 22 and a parallel / serial conversion circuit 23 are arranged on a part of the circuit board unit 11, for example, outside the pixel unit 21.
[0037]
Each pixel unit 21 includes, for example, a pixel electrode 14, a thin film transistor (TFT) 24 functioning as a switching element, a capacitor 25 for charge storage, and the like as shown in the pixel unit 21 nm.
[0038]
The TFT 24 has a gate electrode G, a source electrode S, and a drain electrode D. The source electrode S and the capacitor 25 of the TFT 24 are electrically connected to the pixel electrode 14.
[0039]
The control circuit 22 is provided with a plurality of control lines 26, that is, first to n-th control lines 261 to 26n. Each control line 26 is connected to the gate electrode G of the TFT 24 of each pixel unit located in the same row. For example, the first control line 261 is connected to the gate electrodes G of the individual TFTs 24 forming the pixel units 2111 to 211m of the first row.
[0040]
The parallel / serial conversion circuit 23 is connected to a plurality of read lines 27, that is, first to m-th m read lines 271 to 27m. Each readout line 27 is connected to the drain electrode D of the TFT 24 of each pixel unit 21 located in the same column. For example, the first read line 271 is connected to the drain electrode D of each TFT 24 defined by the pixel units 2111, 2121, 2131, and 21n1.
[0041]
In the above configuration, an ON signal is sequentially output from the control circuit 22 to the control lines 261 to 26m. For example, when an ON signal is output to the first control line 261, the TFT 24 connected to the first control line 261 is turned on. At this time, the signal charges stored in each pixel unit in which the TFT 24 is ON are read out and output to the drain electrode D as an electric signal. The electric signal output to the drain electrode D is input in parallel to the parallel / serial conversion circuit 23 via the read lines 271 to 27m. After that, the signal is converted into a serial signal by the parallel / serial conversion circuit 23 and sent to the next signal processing circuit.
[0042]
Thereafter, an OFF signal is applied to the first control line 261 to turn off the TFT 24 connected to the first control line 261. Next, an ON signal is output to the next second control line 262. Such an operation is sequentially performed for each row, the signal charges stored in all the pixel units are sequentially read as electric signals, and electric signals corresponding to one screen are output.
[0043]
Next, an example of a sectional structure of one pixel unit 21 will be described with reference to FIG.
[0044]
In FIG. 3, portions corresponding to FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description will be partially omitted.
[0045]
As described above with reference to FIG. 1, the circuit board unit 11 covers the holding substrate 12 and the electric circuit layer 13 including the TFT structure formed on the holding substrate 12, and covers most of the surface of the circuit board unit 11. And a pixel electrode 14 provided.
[0046]
An X-ray photoconductive portion 15 is laminated on the upper portion of the circuit board portion 11 covering the pixel electrode 14. The X-ray photoconductive portion 15 includes an X-ray photoconductive film 16 located on the circuit board 11 side, an upper electrode 17 located on the uppermost surface, and the like.
[0047]
The X-ray photoconductive film 16 is made of a heavy metal material having semiconductor properties, for example, PbI2And BiI3Or HgI2And the like are thin films formed to a uniform thickness of, for example, about 300 μm by a vacuum evaporation method.
[0048]
During operation, a voltage of about several hundred volts is applied between the pixel electrode 14 and the upper electrode 17, and an electric field is formed inside the X-ray photoconductive film 16.
[0049]
In the above-described configuration, when X-rays enter the X-ray photoconductive portion 15, the X-rays are absorbed in the X-ray photoconductive film 16, so that signal energy, for example, a pair of electrons and holes is generated by the energy. Many occur. The signal charges move due to the electric field inside the X-ray photoconductive film 16, and one of the electrons and the holes reaches the pixel electrode 14 and is stored in the capacitor 25 (see FIG. 2) provided in the electric circuit layer 13. .
[0050]
The signal charge stored in the capacitor (25) is read out by the operation described with reference to FIG. 2, for example, and is output as an electric signal.
[0051]
When an X-ray image is detected using the X-ray detector shown in FIGS. 1 to 3, the characteristics of the X-ray photoconductive portion 15, particularly, the properties of the X-ray photoconductive film 16 become important.
[0052]
A semiconductor material for forming the X-ray photoconductive film 16 such as PbI2And BiI3Or HgI2Although good performance can be obtained in the state of a single crystal, the characteristics deteriorate when the crystal state is poor. Therefore, PbI2And BiI3Or HgI2When the X-ray photoconductive film 16 is formed on the circuit board portion 11 using a material such as the above, it is necessary to form a film having good crystallinity from the vicinity of the surface of the circuit board portion 11.
[0053]
For example, if the crystal lattice of the pixel electrode 14 occupying most of the surface of the circuit board portion 11 and the crystal lattice of the X-ray photoconductive film 16 do not match, distortion occurs and the crystallinity of the X-ray photoconductive film 16 is broken. The characteristics deteriorate.
[0054]
However, PbI2And BiI3Or HgI2Pure metals having similar crystallinity such that the lattice mismatch rate is several percent or less, preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less with respect to X-ray photoconductive materials such as not exist. Although it is conceivable to use a substance other than a metal as the pixel electrode 14, it is difficult to secure the conductivity required for the pixel electrode.
[0055]
Also, an X-ray photoconductive material such as PbI2Has a hexagonal crystal lattice. Among metals having the same hexagonal crystal lattice, the lattice spacing is PbI2Nothing close to is found. However, in order to eliminate the lattice mismatch at the interface where two types of materials are in contact, it is necessary to match the symmetry of the crystal arrangement and the crystal lattice spacing on the surfaces of the respective materials constituting the interface. For example, the deviation of the crystal lattice spacing on the surface must be at least 0.5% or less, and in particular 0.1% or less to achieve good characteristics.
[0056]
Here, a method for eliminating lattice mismatch between the X-ray photoconductive material and the pixel electrode material will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows an example in which lead atoms P are arranged on the metal M surface without causing lattice mismatch.
[0057]
PbI2Is [a = 4.56, c = 6.98].
[0058]
The lead atoms P have a hexagonal close-packed arrangement on a two-dimensional plane as shown by a solid line p, and the interval between the lead atoms P is about 45.6 μm. In addition, as shown by the dotted line m, the lead atoms P arranged in the hexagon p are stacked on the surface of the metal atoms M arranged in the hexagon while being rotated by 30 degrees with respect to the arrangement of the metal atoms M.
[0059]
In this case, when the lattice spacing of metal atoms M is, for example, 26.3 μm, the lattice spacing of lead atoms P is 45.6 μm, so that metal atoms M and lead atoms P are stacked with good crystal matching. This state is realized by calculation when the crystal lattice spacing of the lead atom P is √3 times the lattice spacing of the metal atom M. In general, if a substance having a metal atom M spacing of 26.3 μm, PbI2Means that the layers are stacked with good crystal consistency at the interface with.
[0060]
Here, a metal atom having a hexagonal atomic arrangement and a crystal lattice spacing close to 26.3 μm is represented by Ni (24.9 μm), Cu (25.6 μm) if the distance between the atoms is shown in parentheses. , Rh (26.9 μm), Ir (27.1 μm), Pd (27.5 μm), Pt (27.7 μm), Al (28.6 μm) or Ag (28.9 μm).
[0061]
Each of these metals has a face-centered cubic crystal. When the crystal direction (111) is taken in a direction perpendicular to the metal surface, a hexagonal atomic arrangement is generated on the surface. Also, Co (25.1 μm) and Cr (27.2 μm) have a hexagonal crystal lattice. If the crystal direction (0001) is perpendicular to the metal surface, a hexagonal atomic arrangement is generated on the surface. I do.
[0062]
However, each of the above metal atoms is PbI22% or more of the crystal lattice spacing between them, and good lattice matching cannot be expected.
[0063]
Therefore, in the present invention, for example, a metal whose interatomic distance is shorter than 26.3 μm and a metal whose interatomic distance is longer than 26.3 μm are alloyed to make the average interatomic distance close to 26.3 μm.
[0064]
It is difficult to simply make the intermetallic distance close to 26.3 μm for a material forming an intermetallic compound between constituent metals in the process of alloying. Therefore, considering combinations of metals in which the formation of intermetallic compounds is small and the average interatomic distance is 26.3 μm, Ni-Rh, Ni-Ir, Ni-Pd, Ni-Ag, Cu-Ir or There are Co-Cr alloys.
[0065]
These alloys have an atomic number per unit volume of 7.77 × 10-22Pieces / cm3Then, the interatomic distance becomes 26.3 μm.
[0066]
For example, in the case of a Ni-Pd alloy, a desired average interatomic distance can be obtained by making each alloy ratio approximately half. The average number of atoms of these alloys can be easily measured by X-ray diffraction analysis. For example, when the diffraction intensity is observed on the substrate surface obtained by X-ray diffraction at a vertical plane spacing of 21.5 μm, a desired interatomic distance is obtained.
[0067]
The above explanation describes that PbI2Is used, but BiI3The same applies to the case of using.
[0068]
BiI3Is hexagonal and the lattice spacing is (a = 75.1 μm, c = 207.1 μm). That is, BiI3For example, alloys that can obtain good lattice matching include Ni-Cu, Ni-Rh, Ni-Ir, and Ni-Pd alloys. These alloys have, for example, an atomic number per unit volume of 9.01 ×-22Pieces / cm3, The average interatomic distance becomes 25.0 μm.
[0069]
This value (25.0 μm) is3Is just 1 / of the crystal lattice spacing of (75.1 μm). Also in this case, since both have an atomic arrangement based on a hexagon, good lattice matching, for example, a state in which metal atoms are stacked on each other is realized.
[0070]
The average number of atoms in these alloys is PbI2As in the case of the above, it can be easily measured by X-ray diffraction analysis. For example, when diffraction intensity is observed on the substrate surface obtained by X-ray diffraction at a vertical plane spacing of 20.4 μm, a desired interatomic distance is obtained.
[0071]
Therefore, the pixel electrode located on the surface of the circuit board portion is formed of a material containing the above alloys as main components, and the X-ray photoconductor film is formed of PbI.2And BiI3In this case, an X-ray photoconductive film having good crystallinity with the pixel electrode can be obtained.
[0072]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, portions corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be partially omitted.
[0073]
The X-ray detector shown in FIG. 5 includes a substance having a semiconductor property, for example, a material having a high resistance and an insulating property between the entire surface of the circuit board section 11, for example, between the circuit board section 11 and the X-ray photoconductive section 15. A semi-insulating layer 51 made of a low material is formed. In the semi-insulating layer 51, the X-ray photoconductive film 16 is made of PbI.2In the case of chromium oxide (CrO2) Or silicon nitride (SiNx).
[0074]
Chromium oxide is hexagonal and has a lattice spacing of 49.5 μmA, and PbI2Has a lattice spacing close to the crystal spacing of (45.6 μm). Silicon nitride is also hexagonal and has a lattice spacing of 77.5 μm.2Has a lattice spacing close to √3 times the crystal lattice spacing of
[0075]
Therefore, the crystal spacing between the X-ray photoconductive film 16 and the material of the semi-insulating layer 51 is close to each other, or the atoms of both are stacked, and the X-ray photoconductive film 16 having good crystallinity with the semi-insulating layer 51 is obtained. .
[0076]
For example, an insulating layer provided around a pixel electrode is required to have good insulating properties. However, insulating materials having sufficient insulating performance and having lattice matching with the X-ray photoconductor material are limited, which causes inconvenience in a circuit board manufacturing process. Further, even when the material of the pixel electrode has good crystal matching with the X-ray photoconductive film, the pixel electrode material may not be used due to the relationship between the X-ray photoconductive film and the insulating material.
[0077]
On the other hand, the provision of the semi-insulating layer 51 between the circuit board unit 11 and the X-ray photoconductive unit 15 eliminates the need for crystal matching between the pixel electrode or the insulating layer and the X-ray photoconductive film. The degree of freedom in selecting materials for electrodes and insulating layers is increased. In addition, there is an advantage that an X-ray photoconductive film having good crystallinity can be formed without changing the material used for the circuit board portion.
[0078]
In the above embodiment, since the semi-insulating layer 51 is made of a semi-insulating material such as chromium oxide or silicon nitride, it is different from a perfect insulator such as aluminum oxide or the like. And electrical continuity between the signal charges and the signal charges generated in the X-ray photoconductive film can be detected without any trouble. Further, since the conductivity is not high, insulation between the pixel electrodes is also ensured, and a decrease in resolution of the X-ray image is prevented.
[0079]
For example, chromium oxide and silicon nitride have high insulation properties, but have a band gap of about 5 eV, which is much lower than 9 eV of aluminum oxide, and are suitable as a material for the semi-insulating layer. In addition, these materials can change the resistivity by adjusting the amount of oxygen or the like at the time of forming the film. Therefore, the resistivity of the semi-insulating layer can be appropriately adjusted according to the required characteristics.
[0080]
Note that BiI is used as an X-ray photoconductive material.3In the case where is used, indium nitride or silicon nitride can be used for the semi-insulating layer 51. Even when these materials are used, chromium oxide or silicon nitride and PbI2The same effect as in the case of the combination is obtained.
[0081]
The lattice spacing of silicon nitride is 77.5 μm, and BiI3Is a value close to the crystal lattice spacing of 75.1 μm. The lattice constant of indium nitride is 35.4 μm, which is 70.8 μm when a value of twice its period is obtained.3Is close to the value of the crystal lattice spacing. Therefore, an X-ray photoconductive film having good crystallinity is formed on the semi-insulating layer 51.
[0082]
The semi-insulating layer 51 has HgI2Can also be used. HgI2Has a tetragonal crystal structure, and the lattice spacing is [a = 43.56 μm, b = 43.56 μm, c = 122.6 μm]. In addition, HgI2In the case where is vacuum-deposited in the form of a thin film, the crystal state is stabilized by setting the direction of the C axis perpendicular to the substrate. In this case, a square crystal lattice including the a-axis and the b-axis appears at the interface with the semi-insulating layer 51, and the length of one side of the crystal lattice is 43.56 μm.
[0083]
As a material that can be used for the X-ray photoconductive film 16 and has a crystal lattice spacing close to 43.56 μm for obtaining consistency with the crystal lattice at the interface with the semi-insulating layer 51, cobalt monoxide, iron monoxide, Manganese oxide, cupric oxide, cubic silicon carbide, and the like are given.
[0084]
Regarding the above-mentioned materials, the crystal system, the lattice constant and the band gap are indicated.
Substance Crystal system Lattice constant Band gap
Cobalt monoxide {cubic} 42.67 μm 2.6 eV
Iron monoxide {cubic} 43.23 μm 2.4 eV
Manganese monoxide {cubic} 44.45 μm 3.8 eV
Dicopper monoxide {cubic} 42.70 μm 2.3 eV
Cubic silicon carbide {cubic} 43.57 μm @ 2.4 eV
It is.
[0085]
Note that the material raised above has a feature that a film with good crystallinity can be obtained because the material has a simple cubic crystal structure. Also, the value of the crystal lattice is HgI2The crystal spacing between the a-axis and the b-axis is close to 43.56 μm, and the difference is at most 2%. Therefore, when these materials are used for the semi-insulating film 51, the X-ray photoconductive film to be further laminated is In addition, sufficient adhesion can be obtained without inhibiting the crystal growth of No. 16. In addition, since the above-described material is an insulator having a band gap of about 2 eV to 4 eV, a leakage current due to thermal fluctuation or the like is small, and a light resistance state can be maintained.
[0086]
By controlling the composition of any of the above-listed materials, the resistivity can be easily controlled, and both the conductivity and the insulation required for the semi-insulating layer 51 can be achieved. In addition, since they are oxides or carbides, the adhesion strength of the TFT substrate surface to a metal substance, an insulating substance, or the like can be improved.
[0087]
Cobalt monoxide and manganese monoxide both have a rock salt type crystal structure, and their lattice constants are HgI2The former is 102% and the latter is 98%. Therefore, by using a mixture of cobalt monoxide and manganese monoxide in a ratio of about 1: 1 as the semi-insulating layer 51, the average lattice constant of the whole is HgI.2, It is possible to further improve the characteristics and the adhesive force.
[0088]
Further, when a mixture of iron monoxide and manganese monoxide is used, the respective lattice constants are HgI2Since the former is 102% and the latter is 98%, a good lattice constant can be obtained even if a mixture of cobalt monoxide and manganese monoxide is used for the semi-insulating layer.
[0089]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made at the stage of implementation without departing from the scope of the invention. In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible. In that case, the effects of the combinations are obtained.
[0090]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the deterioration of the characteristic of an X-ray photoconductive film is reduced, and the X-ray detector which improved the adhesiveness of a circuit board and an X-ray photoconductive film can be implement | achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram for explaining an electric circuit formed in an electric circuit layer of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a pixel unit according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining lattice matching of crystals between a material forming a pixel electrode and a material forming an X-ray photoconductive film according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Circuit board part, 12 ... Holding board, 13 ... Electric circuit layer, 14 ... Pixel electrode, 15 ... X-ray photoconductive part, 16 ... X-ray photoconductive film, 17 ... Upper electrode, 18 ... X-ray, 21 ... Pixel unit, 22: control circuit, 23: parallel / serial conversion circuit, P: lead atom, M: metal atom.

Claims (9)

外部から入射したX線を信号電荷に変換するX線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子をそれぞれが有し、2次元的に配列された複数の画素単位とを具備したX線検出器において、前記画素電極を合金で形成したことを特徴とするX線検出器。An X-ray photoconductive film for converting X-rays incident from the outside into signal charges, a pixel electrode to which the signal charges are input, and switching for controlling reading of the signal charges stored in the charge storage element via the pixel electrodes What is claimed is: 1. An X-ray detector, comprising: a plurality of pixel units, each of which has an element, wherein the pixel electrode is formed of an alloy. X線光導電膜が沃化鉛を主成分とし、合金が、ニッケルとロジウムの合金およびニッケルとイリジウムの合金、ニッケルとパラジウムの合金、ニッケルと銀の合金、銅とイリジウムの合金、コバルトとクロムの合金のいずれか1つを主成分とする請求項1記載のX線検出器。The X-ray photoconductive film mainly contains lead iodide, and the alloy is an alloy of nickel and rhodium and an alloy of nickel and iridium, an alloy of nickel and palladium, an alloy of nickel and silver, an alloy of copper and iridium, and an alloy of cobalt and chromium. 2. The X-ray detector according to claim 1, wherein any one of the alloys described above is used as a main component. X線光導電膜が沃化ビスマスを主成分とし、合金が、ニッケルと銅の合金およびニッケルとロジウムの合金、ニッケルとイリジウムの合金、ニッケルとパラジウムの合金のいずれか1つを主成分とする請求項1記載のX線検出器。The X-ray photoconductive film is mainly composed of bismuth iodide, and the alloy is mainly composed of one of an alloy of nickel and copper, an alloy of nickel and rhodium, an alloy of nickel and iridium, and an alloy of nickel and palladium. The X-ray detector according to claim 1. 外部から入射したX線を信号電荷に変換するX線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子を有する複数の画素単位が設けられた回路基板部とを具備したX線検出器において、前記X線光導電膜と前記回路基板部との間に半絶縁膜を設けたことを特徴とするX線検出器。An X-ray photoconductive film for converting X-rays incident from the outside into signal charges, a pixel electrode to which the signal charges are input, and switching for controlling reading of the signal charges stored in the charge storage element via the pixel electrodes An X-ray detector including a circuit board portion provided with a plurality of pixel units having elements, wherein a semi-insulating film is provided between the X-ray photoconductive film and the circuit board portion. X-ray detector. X線光導電膜が沃化鉛を主成分とし、半絶縁膜が酸化クロムまたは窒化珪素を主成分とする請求項4記載のX線検出器。5. The X-ray detector according to claim 4, wherein the X-ray photoconductive film contains lead iodide as a main component, and the semi-insulating film contains chromium oxide or silicon nitride as a main component. X線光導電膜が沃化ビスマスを主成分とし、半絶縁膜が窒化インジウムまたは窒化珪素を主成分とする請求項4記載のX線検出器。5. The X-ray detector according to claim 4, wherein the X-ray photoconductive film contains bismuth iodide as a main component, and the semi-insulating film contains indium nitride or silicon nitride as a main component. X線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化コバルト、一酸化鉄、一酸化マンガン、一酸化二銅あるいは立方晶炭化珪素のいずれかを主成分とする請求項4記載のX線検出器。5. The X-ray photoconductive film comprising mercury iodide as a main component, and the semi-insulating film containing any one of cobalt monoxide, iron monoxide, manganese monoxide, cupric oxide and cubic silicon carbide as a main component. The X-ray detector according to any one of the preceding claims. X線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化コバルトと一酸化マンガンの混合物である請求項7記載のX線検出器。The X-ray detector according to claim 7, wherein the X-ray photoconductive film contains mercury iodide as a main component, and the semi-insulating film is a mixture of cobalt monoxide and manganese monoxide. X線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化鉄と一酸化マンガンの混合物である請求項7記載のX線検出器。The X-ray detector according to claim 7, wherein the X-ray light guide film contains mercury iodide as a main component, and the semi-insulating film is a mixture of iron monoxide and manganese monoxide.
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