JP2004184218A - 放射線検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は使用環境が変化した場合でも、TFTの温度に関わらず転送効率ばらつきの少ない放射線検出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の放射線検出装置は、ゲート駆動装置にTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、使用直前にTFT近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とVgの関係から、適切なVgを選択することを特徴とする放射線検出装置である。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明の放射線検出装置は、ゲート駆動装置にTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、使用直前にTFT近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とVgの関係から、適切なVgを選択することを特徴とする放射線検出装置である。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換装置及び放射線検出装置に関するものである。
【0002】
なお、本明細書では、可視光等の電磁波やX線、α線、β線、γ線なども、放射線に含まれるものとする。
【0003】
【従来の技術】
従来この種の代表的な放射線検出装置としては、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置がある。
【0004】
従来の放射線検出装置の立体図を図4に、等価回路図を図5に、また薄膜トランジスタ(TFT)を有する絶縁基板の平面図を図6に示す。P11〜P45は光電変換素子などの半導体変換素子、T11〜T45は薄膜トランジスタ(TFT)であり、それぞれ画素を構成している。なお、ここでは画素エリアに4×5画素を示しているが、実際には例えば1000×2000画素が絶縁基板に配置されている。
【0005】
図示するように、光電変換素子P11〜P45は共通のバイアス線Vs1〜4に接続されており、読み出し装置から一定バイアスが印加されている。各TFTのゲート電極は、共通のゲート線Vg1〜Vg5に接続されており、ゲート駆動装置からTFTのゲートのON、OFFを制御する。
【0006】
又、各TFTのソース若しくはドレイン電極は、共通の信号線Sig1〜Sig4に接続されており、Sig1〜Sig4は、読み出し装置に接続されている。被検体に向けて曝射されたX線は、被検体により減衰を受けて透過し、図示しない蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置により印加されるゲート駆動パルスによりTFTを介して信号線に転送され、読み出し装置により外部に読み出される。その後、共通のバイアス線により、光電変換素子で発生し転送されきれなかった電荷が除去され、この動作をリフレッシュと呼ぶ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
TFTを用いた液晶パネルの製造技術の発展や、光電変換素子を有するエリアセンサーの各分野への利用(例えばX線撮像装置)の進展により、その使用環境は様々である。例えばX線撮像装置では、病院内での使用だけでなく、移動検診車への設置も行われている。
【0008】
しかしながら、使用環境によりTFTが配置された基板の温度は変化し、TFTの移動度μは図7のような変化を示すが、従来の構成ではTFTのゲート駆動電圧Vgは一定であったため、使用環境の温度が変化するとTFTの転送効率も変化していた。
【0009】
そこで、本発明は使用環境が変化した場合でも、TFTの転送効率ばらつきの少ない放射線検出装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するための手段として、放射線検出装置の使用直前にTFT近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とVgの関係から、適切なVgを選択することを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例とともに図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】
〔実施形態1〕
以下本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を図面を用いて説明する。図1は本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を説明する立体図及び平面図、図2は基板温度とVgの関係を示す図である。
【0013】
本実施形態の放射線検出装置は、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図5、図6のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図1のように光センサー(絶縁基板)の裏面には熱伝対が設置されている。この熱伝対は温度モニターに接続されており、熱伝対1〜5の平均値を温度測定の結果として、TFTのゲート駆動電圧Vgが以下のように決定される。
【0014】
TFTの飽和ドレイン電流Idは、ゲート駆動電圧Vg、しきい値電圧Vth、チャネル幅W、チャネル長L、単位面積当たりの容量C、移動度μとすると、
Id=(1/2)×(W/L)×C×μ×(Vg−Vth)2
となることから、基板温度によらず一定のIdを得る(転送効率を一定にする)ためには、μの変化に応じてVgを変更すれば良い。よって図7からIdが一定になるようにVgを算出すると、図2のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が10℃になった場合には、図7からμが0.19cm2/V*sec程度になるため、25℃時と同様の転送効率にするためには、Vth=2Vとすると、図2のようにVgを12Vから14.4Vに変更すれば良い。
【0015】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる。
【0016】
〔実施形態2〕
以下本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を図面を用いて説明する。図3は本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を説明する立体図である。
【0017】
本実施形態の放射線検出装置は、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図5、図6のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図3のように光センサー(絶縁基板)の裏面にはAl基板が設置されている。ここで、絶縁基板の熱伝導率をTa=1.1(W/m℃),膜厚をDa=1×10−3(m)とすると、Ta×Da=1.1×10−3(W/℃)である。よって、絶縁基板の温度を測定するためには、T×D>>1.1×10−3(W/℃)であるような材料を絶縁基板全面に接触させて設置するのが望ましい。そこで、本実施形態では熱伝導率をTb=237(W/m℃),膜厚をDa=1×10−3(m)のAl基板を設置した。このAl基板は温度モニターに接続されており、温度測定の結果からTFTのゲート駆動電圧Vgが以下のように決定される。
【0018】
TFTの飽和ドレイン電流Idは、ゲート駆動電圧Vg、しきい値電圧Vth、チャネル幅W、チャネル長L、単位面積当たりの容量C、移動度μとすると、
Id=(1/2)×(W/L)×C×μ×(Vg−Vth)2
となることから、基板温度によらず一定のIdを得る(転送効率を一定にする)ためには、μの変化に応じてVgを変更すれば良い。よって図7からIdが一定になるようにVgを算出すると、図2のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が40℃になった場合には、図7からμが0.40cm2/V*sec程度になるため、25℃時と同様の転送効率にするためには、Vth=2Vとすると、図2のようにVgを12Vから10.6Vに変更すれば良い。
【0019】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる。
【0020】
ここでは、基板温度測定ようにAl基板を用いたが、例えばPbを適切な厚みで用いれば、絶縁基板の裏面方向への放射線の入射を防止できるため、更に良い。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係わる放射線検出装置は、TFT近傍の温度を測定し、前もって決めておいた温度とゲート駆動電圧Vgの関係から適切なVgを選択することにより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる効果をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を説明する立体図及び平面図。
【図2】本発明の放射線検出装置の第1、第2の実施形態を説明する基板温度とTFTの駆動電圧Vgの関係を示す図。
【図3】本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を説明する立体図。
【図4】従来の放射線検出装置の立体図。
【図5】従来の放射線検出装置の等価回路図。
【図6】従来の放射線検出装置の平面図。
【図7】従来の放射線検出装置の基板温度とTFTの移動度μの関係を示す図。
【符号の説明】
C11〜P45 コンデンサー
P11〜P45 光電変換素子(ここではフォトダイオード)
T11〜T45 薄膜トランジスタ(TFT)
TFT 薄膜トランジスタ
Ton TFTのON時間
Sig線 信号線
Sig1〜4 共通の信号線
Vg線 ゲート線
Vg1〜4 共通のゲート線
Vs線 バイアス線
Vs1〜4 共通バイアス線
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換装置及び放射線検出装置に関するものである。
【0002】
なお、本明細書では、可視光等の電磁波やX線、α線、β線、γ線なども、放射線に含まれるものとする。
【0003】
【従来の技術】
従来この種の代表的な放射線検出装置としては、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置がある。
【0004】
従来の放射線検出装置の立体図を図4に、等価回路図を図5に、また薄膜トランジスタ(TFT)を有する絶縁基板の平面図を図6に示す。P11〜P45は光電変換素子などの半導体変換素子、T11〜T45は薄膜トランジスタ(TFT)であり、それぞれ画素を構成している。なお、ここでは画素エリアに4×5画素を示しているが、実際には例えば1000×2000画素が絶縁基板に配置されている。
【0005】
図示するように、光電変換素子P11〜P45は共通のバイアス線Vs1〜4に接続されており、読み出し装置から一定バイアスが印加されている。各TFTのゲート電極は、共通のゲート線Vg1〜Vg5に接続されており、ゲート駆動装置からTFTのゲートのON、OFFを制御する。
【0006】
又、各TFTのソース若しくはドレイン電極は、共通の信号線Sig1〜Sig4に接続されており、Sig1〜Sig4は、読み出し装置に接続されている。被検体に向けて曝射されたX線は、被検体により減衰を受けて透過し、図示しない蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置により印加されるゲート駆動パルスによりTFTを介して信号線に転送され、読み出し装置により外部に読み出される。その後、共通のバイアス線により、光電変換素子で発生し転送されきれなかった電荷が除去され、この動作をリフレッシュと呼ぶ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
TFTを用いた液晶パネルの製造技術の発展や、光電変換素子を有するエリアセンサーの各分野への利用(例えばX線撮像装置)の進展により、その使用環境は様々である。例えばX線撮像装置では、病院内での使用だけでなく、移動検診車への設置も行われている。
【0008】
しかしながら、使用環境によりTFTが配置された基板の温度は変化し、TFTの移動度μは図7のような変化を示すが、従来の構成ではTFTのゲート駆動電圧Vgは一定であったため、使用環境の温度が変化するとTFTの転送効率も変化していた。
【0009】
そこで、本発明は使用環境が変化した場合でも、TFTの転送効率ばらつきの少ない放射線検出装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するための手段として、放射線検出装置の使用直前にTFT近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とVgの関係から、適切なVgを選択することを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例とともに図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】
〔実施形態1〕
以下本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を図面を用いて説明する。図1は本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を説明する立体図及び平面図、図2は基板温度とVgの関係を示す図である。
【0013】
本実施形態の放射線検出装置は、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図5、図6のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図1のように光センサー(絶縁基板)の裏面には熱伝対が設置されている。この熱伝対は温度モニターに接続されており、熱伝対1〜5の平均値を温度測定の結果として、TFTのゲート駆動電圧Vgが以下のように決定される。
【0014】
TFTの飽和ドレイン電流Idは、ゲート駆動電圧Vg、しきい値電圧Vth、チャネル幅W、チャネル長L、単位面積当たりの容量C、移動度μとすると、
Id=(1/2)×(W/L)×C×μ×(Vg−Vth)2
となることから、基板温度によらず一定のIdを得る(転送効率を一定にする)ためには、μの変化に応じてVgを変更すれば良い。よって図7からIdが一定になるようにVgを算出すると、図2のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が10℃になった場合には、図7からμが0.19cm2/V*sec程度になるため、25℃時と同様の転送効率にするためには、Vth=2Vとすると、図2のようにVgを12Vから14.4Vに変更すれば良い。
【0015】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる。
【0016】
〔実施形態2〕
以下本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を図面を用いて説明する。図3は本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を説明する立体図である。
【0017】
本実施形態の放射線検出装置は、MIS型光電変換素子とスイッチTFTとから構成されたMIS−TFT構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図5、図6のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はTFTのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図3のように光センサー(絶縁基板)の裏面にはAl基板が設置されている。ここで、絶縁基板の熱伝導率をTa=1.1(W/m℃),膜厚をDa=1×10−3(m)とすると、Ta×Da=1.1×10−3(W/℃)である。よって、絶縁基板の温度を測定するためには、T×D>>1.1×10−3(W/℃)であるような材料を絶縁基板全面に接触させて設置するのが望ましい。そこで、本実施形態では熱伝導率をTb=237(W/m℃),膜厚をDa=1×10−3(m)のAl基板を設置した。このAl基板は温度モニターに接続されており、温度測定の結果からTFTのゲート駆動電圧Vgが以下のように決定される。
【0018】
TFTの飽和ドレイン電流Idは、ゲート駆動電圧Vg、しきい値電圧Vth、チャネル幅W、チャネル長L、単位面積当たりの容量C、移動度μとすると、
Id=(1/2)×(W/L)×C×μ×(Vg−Vth)2
となることから、基板温度によらず一定のIdを得る(転送効率を一定にする)ためには、μの変化に応じてVgを変更すれば良い。よって図7からIdが一定になるようにVgを算出すると、図2のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が40℃になった場合には、図7からμが0.40cm2/V*sec程度になるため、25℃時と同様の転送効率にするためには、Vth=2Vとすると、図2のようにVgを12Vから10.6Vに変更すれば良い。
【0019】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる。
【0020】
ここでは、基板温度測定ようにAl基板を用いたが、例えばPbを適切な厚みで用いれば、絶縁基板の裏面方向への放射線の入射を防止できるため、更に良い。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係わる放射線検出装置は、TFT近傍の温度を測定し、前もって決めておいた温度とゲート駆動電圧Vgの関係から適切なVgを選択することにより、使用環境による基板の温度変化に対するTFTの転送効率のばらつきを低減できる効果をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放射線検出装置の第1の実施形態を説明する立体図及び平面図。
【図2】本発明の放射線検出装置の第1、第2の実施形態を説明する基板温度とTFTの駆動電圧Vgの関係を示す図。
【図3】本発明の放射線検出装置の第2の実施形態を説明する立体図。
【図4】従来の放射線検出装置の立体図。
【図5】従来の放射線検出装置の等価回路図。
【図6】従来の放射線検出装置の平面図。
【図7】従来の放射線検出装置の基板温度とTFTの移動度μの関係を示す図。
【符号の説明】
C11〜P45 コンデンサー
P11〜P45 光電変換素子(ここではフォトダイオード)
T11〜T45 薄膜トランジスタ(TFT)
TFT 薄膜トランジスタ
Ton TFTのON時間
Sig線 信号線
Sig1〜4 共通の信号線
Vg線 ゲート線
Vg1〜4 共通のゲート線
Vs線 バイアス線
Vs1〜4 共通バイアス線
Claims (8)
- 一つの絶縁基板上に、放射線を電荷に変換する複数個の半導体変換素子と、スイッチ素子と、前記半導体変換素子に一定バイアスを印加するバイアス線(Vs線)と、前記スイッチ素子に駆動信号を供給する駆動線(Vg線)と、前記半導体変換素子にて変換された電荷を読み出す信号線(Sig線)とを有する放射線検出装置において、前記スイッチ素子の駆動電圧を変更する機能を有することを特徴とする放射線検出装置。
- 前記放射線検出装置において、TFTを有する絶縁基板温度に応じた前記スイッチ素子の駆動電圧を印加することを特徴とする請求項1記載の放射線検出装置。
- 前記放射線検出装置の温度を、TFTを有する基板の裏面に配置した材料を介して基板温度を測定することを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の放射線検出装置。
- 前記TFTを有する基板の裏面に配置した材料の熱伝導率をT(W/m℃),膜厚をD(m)とすると、T×D>1×10−3(W/℃)であることを特徴とする請求項3記載の放射線検出装置。
- 前記放射線検出装置において、前記TFTを有する基板の裏面に配置した材料がAl,Mg,Fe,Cu,Si,Pbのいずれかを含むことを特徴とする請求項3、4記載の放射線検出装置。
- 入射した電磁波の波長を変換して出射する波長変換体を備え、この変換後の波長の電磁波を前記半導体変換素子にて電荷に変換することを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の放射線検出装置。
- 共通電極と、放射線を電荷に変換するエネルギー変換体と、この変換された電荷を収集する複数の電極と、この収集された電荷を蓄積する容量素子と、この蓄積された電荷を読み出すためのトランジスタと、前記蓄積された電荷を読み出すための信号線と、前記トランジスタに接続されたゲート線とを有することを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の放射線検出装置。
- 前記エネルギー変換体は、アモルファスセレン、GaAsからなることを特徴とする請求項7記載の放射線検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002351198A JP2004184218A (ja) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | 放射線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002351198A JP2004184218A (ja) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | 放射線検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004184218A true JP2004184218A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=32753174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002351198A Withdrawn JP2004184218A (ja) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | 放射線検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004184218A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100343695C (zh) * | 2004-07-23 | 2007-10-17 | 达尔特株式会社 | X射线数字化检测仪 |
WO2013125325A1 (ja) * | 2012-02-23 | 2013-08-29 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム |
-
2002
- 2002-12-03 JP JP2002351198A patent/JP2004184218A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100343695C (zh) * | 2004-07-23 | 2007-10-17 | 达尔特株式会社 | X射线数字化检测仪 |
WO2013125325A1 (ja) * | 2012-02-23 | 2013-08-29 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、放射線画像撮影装置の制御方法、及び放射線画像撮影装置の制御プログラム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060207 |