JP2004235579A - 放射線画像検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速読取、読取回路の簡素化が可能で、しかも取扱が容易である。
【解決手段】入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1層と、前記第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する第2層と、前記第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3層と、前記第1層から前記第3層を保持する第4層を備え、前記第3層から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する放射線画像検出器において、前記第3層がポリシリコン半導体で形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1層と、前記第1層から出力された光を電気エネルギーに変換する第2層と、前記第2層で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3層と、前記第1層から前記第3層を保持する第4層を備え、前記第3層から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する放射線画像検出器において、前記第3層がポリシリコン半導体で形成されている。
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線画像検出器に関し、特に医療におけるX線画像診断のX線画像検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の放射線画像検出器は、蛍光増感紙とX線フィルムとを組み合わせたスクリ―ン・フィルムシステム(SFシステム)がX線画像形成に用いられてきている。しかし、SFシステムでは、水を用いる現像処理が必要であって、更にその現像液や定着液が廃液として生じ、これは環境上好ましいものではない。また、SFシステムはアナログ画像であり、デジタルネットワークシステムを利用する遠隔診断などには、この画像のデジタルネットなどの作業が必要となる。
【0003】
近年X線画像撮影においては、SFシステムに代わってコンピューテッドラジオグラフィ(CR)やフラットパネルX線ディテクタ(FPD)(例えば特許文献1)など、X線画像のデジタル電気信号を取り出してX線画像を得るシステムが登場している。
【0004】
このシステムでは、従来のSFシステムのようにX線フィルムを用いないので、現像処理などの煩雑なプロセスがなく、迅速に陰極管(CRT)上や液晶表示パネルなどのモニター画面にX線画像を描くことができるので、迅速性が要求される医用現場では有用である。
【0005】
この医用X線画像検出は、胸部や腹部など診断対象全体をカバーする一定以上の大きさが必要でありかつ患部を明瞭に描写する必要がある。すなわち通常14インチ×17インチまたは17インチ×17インチサイズの大きさの画像検出器が医療用に用いられる。さらに、愚部を明瞭に描写する必要があるために、デジタル画像を構成する画像要素である画素のサイズは25μmから200μmが必要である。このとき画素サイズが25μmのとき17インチ角の画像検出器の場合、約3×108個の画素数となり、また200μmの場合は約5×106個の画素数となる。特に、医療現場では、このように非常に多くの画素情報を短時間に読出す必要がある。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−347330号公報(第1〜第14頁、図1〜図13)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のFPDでは、画像検出のスイッチング素子のTFT部分にアモルファスシリコン半導体が使用されていた。この場合、半導体の電荷担体の移動度が十分ではなく、読取時間がかかると同時に画素駆動回路をX線受光面の周りに配置するため、必要以上の大きなサイズとなっていた。
【0008】
一方、画質を決める大きな要素としては、放射線画像検出器のX線吸収量が大きな要因である。しかしながら従来の放射線画像検出器に用いられてきた蛍光体は不定形な形状で、平均粒径は5ミクロンを越えるものであった。このような蛍光体では、高い密度で蛍光体を充填できず、X線吸収率を十分高めることができず、X線画質の向上は望めない。
【0009】
また、医療現場では、患者が動けない場合が多く、ベッドサイドでX線写真撮影をする必要があり、その取り扱い性についても向上が望まれている。
【0010】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、高速読取、読取回路の簡素化が可能で、しかも取扱が容易な放射線画像検出器を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【0012】
請求項1に記載の発明は、入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1の構成要素と、前記第1の構成要素から出力された光を電気エネルギーに変換する第2の構成要素と、前記第2の構成要素で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3の構成要素と、前記第1の構成要素から前記第3の構成要素を保持する第4の構成要素を備え、
前記第3の構成要素から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する放射線画像検出器において、
前記第3の構成要素はポリシリコン半導体を含んで形成されていることを特徴とする放射線画像検出器である。
【0013】
この請求項1に記載の発明によれば、第3の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されていることで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0014】
請求項2に記載の発明は、前記出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像検出器である。
【0015】
この請求項2に記載の発明によれば、出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることで、高精度、高感度の読み取りが可能である。
【0016】
請求項3に記載の発明は、前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が30〜600MHz、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が10〜1000μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像検出器である。
【0017】
この請求項3に記載の発明によれば、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0018】
請求項4に記載の発明は、前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が100〜600MHz、移動度μが200〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像検出器である。
【0019】
この請求項4に記載の発明によれば、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、より一層の構成要素高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0020】
請求項5に記載の発明は、前記第2の構成要素を、光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0021】
この請求項5に記載の発明によれば、第2の構成要素を光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成することで、塗布での作製が可能になるので安価に製造できる。
【0022】
請求項6に記載の発明は、前記有機化合物が、有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることを特徴とする請求項5に記載の放射線画像検出器である。
【0023】
この請求項6に記載の発明によれば、有機化合物が有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることで、高感度である。
【0024】
請求項7に記載の発明は、前記第2の構成要素を、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであるポリシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0025】
この請求項7に記載の発明によれば、第2の構成要素はポリシリコン半導体をを含んで形成することで、より一層高速読取が可能である。
【0026】
請求項8に記載の発明は、前記第2の構成要素を、アモルファスシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0027】
この請求項8に記載の発明によれば、第2の構成要素をアモルファスシリコン半導体を含んで形成することで、第2の構成要素の結晶化が不要であり、製造工程が簡素化できる。
【0028】
請求項9に記載の発明は、前記第1の構成要素を、CsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0029】
「M1」はY、Nb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素
「M2」はY、Nb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素
この請求項9に記載の発明によれば、第1の構成要素をCsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0030】
請求項10に記載の発明は、前記第1の構成要素を、(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0031】
この請求項10に記載の発明によれば、第1の構成要素を(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0032】
請求項11に記載の発明は、前記第4の構成要素が、厚さ0.1mm〜10mm、板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmのガラス基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0033】
この請求項11に記載の発明によれば、第4の構成要素が所定のガラス基板であることで、センサとして各画素のばらつきがなくなる。
【0034】
請求項12に記載の発明は、前記第4の構成要素が、樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0035】
この請求項12に記載の発明によれば、第4の構成要素が樹脂であることで、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0036】
請求項13に記載の発明は、前記第4の構成要素が、ガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0037】
この請求項13に記載の発明によれば、第4の構成要素がガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることで、ガラス上で作製するので高温プロセスでも製造可能、主なる基板は樹脂を使用するので、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0038】
請求項14に記載の発明は、可搬構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0039】
この請求項14に記載の発明によれば、可搬構造で取扱が容易である。
【0040】
請求項15に記載の発明は、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0041】
この請求項15に記載の発明によれば、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることで、携帯ができ、取扱が容易である。
【0042】
請求項16に記載の発明は、前記画像信号を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0043】
この請求項16に記載の発明によれば、画像信号を記憶する記憶手段を備えることで、画像の保存が可能である。
【0044】
請求項17に記載の発明は、前記記憶手段は脱着可能であることを特徴とする請求項16に記載の放射線画像検出器である。
【0045】
この請求項17に記載の発明によれば、記憶手段は脱着可能であることで、大量の画像保存が可能である。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の放射線画像検出器の実施の形態を図面に基づいて説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。
【0047】
図1は放射線画像検出器の斜視図、図2は放射線画像検出器の基本構成を示す図である。
【0048】
この実施の形態の放射線画像検出器1は、フラットパネルX線ディテクタ(FPD)であり、すなわち入射電磁波を吸収してその電磁波より波長の長い電磁波を発光する第1の構成要素10、第1の構成要素10から発光する電磁波を電気エネルギー(電荷)に変換する素子からなる第2の構成要素11、第2の構成要素11の電気エネルギー(電荷)を検出器外へ取り出すためのスイッチング素子で構成される第3の構成要素12、そして第1から第3の構成要素を保持する第4の構成要素13、検出器駆動のための電気を供給する第5の構成要素14、そして得られた入射電磁波の電気信号をカード状の信号蓄積手段あるいは導電コードによって取り出す第6の構成要素15からなる。
【0049】
このように、第1の構成要素10が入射した放射線の強度に応じた発光を行ない、第2の構成要素11が第1の構成要素から出力された光を電気エネルギー(電荷)に変換し、第3の構成要素12が第2の構成要素で得られた電気エネルギー(電荷)の蓄積及び該蓄積された電気エネルギー(電荷)に基づく信号の出力を行ない、第4の構成要素13が第1の構成要素から第3の構成要素を保持し、第3の構成要素から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する。
【0050】
また、第5の構成要素14が駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を構成し、携帯ができ、取扱が容易である。また、第6の構成要素15が画像信号を記憶する記憶手段を構成し、この記憶手段は脱着可能であり、大量の画像保存が可能である。
【0051】
この放射線画像検出器1は平板型であって、これらの要素が一体化して可搬構造であり、取り扱い性が優れている。
【0052】
第1の構成要素10に入射する電磁波は波長がlオームストロング(1×10−10m)程度のいわゆるX線であって、人体や船舶そして航空機の部材を透過する電磁波である。この電磁波は一般に固定陽極あるいは回転陽極X線管で得られるもので、陽極の負荷電圧は10kVから300kVである。特に、医療用に用いられる場合は20kVから150kVが用いられる。そしてこの入射電磁波が第1の構成要素10に照射されたあとに発生する電磁波の波長は300nm(3×10−7m)から800nm(8×10−7m)であって、いわゆる可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波である。
【0053】
この第1の構成要素10の主たる成分は蛍光体であって、一般に総称してシンチレータともよばれる。この第1の構成要素に使用されるシンチレータの蛍光体は、CawO4、CaWO4:Pb、MgWOなどのタングステン酸塩系蛍光体、Y2O2S:Tb、Gd2O2S:Tb、La2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希士類酸硫化物系蛍光体、YPO4:Tb、GdPO4:Tb、LaPO4:Tbなどのテルビウム賦活希士類酸硫化物系蛍光体、LaOBr:Tb、LaOBr:Tb,Tm、LaOCl:Tb、LaOCl:Tb,Tm、GdOBr:Tb、GdOBr:Tb,Tm、GdOCl:Tb、GdOCl:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Tm、LaOCl:Tmなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Gd、LuOCl:Gdなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、GdOBr:Ce、GdOCl:Ce、(Gd,Y)OBr:Ce、(Gd,Y)OCl:Ceなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化合物系蛍光体、BaSO4:Pb、BaSO4:Eu2+、(Ba,Sr)SO4:Eu2+などの硫酸バリウムウム系蛍光体、Ba3(PO4)2:Eu2+、(Ba2PO4)2:Eu2+、Sr3(PO4)2:Eu2+、(Sr2PO4)2:Eu2+などの2価のユーロピウム賦舌アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、BaFCl:Eu2+、BaFBr:Eu2+、BaFCl:Eu2+,Tb、BaFCl:Eu2+,Tb、BaF2・BaCl・KCl:Eu2+、(Ba,Mg)F2・BaCl2・KCl:Eu2+などの2価のユーロピウム賦活アルカリ土3類金属弗ハロゲン化物系蛍光体、Csl:Na、Csl:Tl、NaI、KI:Tlなどの化物系蛍光体、Zns:Ag、(Zn,Cd)S:Ag、(Zn,Cd)S:Cu、(Zn,Cd)S:Cu,Agなどの硫化系蛍光体、HfP2O7、HfP2O7:Cu、Hf3(PO4)4などの燐酸ハフニウム系蛍光体、YTaO4、YTaO4:Tm、YTaO4:Nb、(Y,Sl)TaO4:Nb、LuTaO4、LuTaO4:Tm、LuTaO4:Nb、(Lu,Sr)TaO4:Nb、GdTaO4:Tm、Mg4Ta2O9:Nb、Gd2O3・Ta2O5・B2O3:Tbなどのタンタル酸塩系蛍光体、他に、Gd2O2S:Eu3+、(La,Gd,Lu)2Si2O7:Eu、ZnSiO4:Mn、Sr2P2O7:Euなどを用いることができる。
【0054】
また、蛍光体は、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いることができ、「M1」はY、Nb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素、「M2」はY、Nb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素である。
【0055】
また、蛍光体は、(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成してもよい。
【0056】
特に、これら蛍光体の粒子は球状の形態が好ましく、平均粒径が1〜5μmで、発光波長ピークは500〜7000mmが好ましい。この蛍光体粒子を分散させる媒体は、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエンーアクリロニトリル、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレンーブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノーノル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂らがあげられる。中でもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することは好ましい。
【0057】
前記バインダー中に分散される蛍光体の含有量は90〜99%である。この発明で用いられる蛍光体層の厚さは20ミクロンから1mmであって、好ましくは50μmから300μmである。
【0058】
第2の構成要素11は、いくつかの層を合わせて構成され、この第2の構成要素11の光電変換機能は、有機化合物あるいはポリシリコン又はアモルファスシリコンを含んで形成された電荷発生層が有する。この発明で使用する有機化合物は、いわゆる有機EL素子の構成を適用することができ、有磯EL素子はその構成材料が低分子系のものでも高分子系のもの(ライトエミッティングポリマーとも言う)でもよい。光電変換可能な材料としては、π共役系高分子材料や低分子系有機EL素子に使用される発光材料等が挙げられる。例えば、ポリ(2−メトキシ、5−(2’エチルヘキシロキシ)−p−フェニレンビニレン)、そしてポリ(3−アルディオフェン)、などがある。
【0059】
また、「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第190頁〜第203頁に記載されている化合物や、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・テイー・エス社発行)」の第81頁〜第99頁に記載されている化合物などが挙げられる。前記低分子系有機EL素子に使用される発光材料としては、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線線(1998年11月30日エヌ・テイー・エス社発行)」の第36頁〜第56頁に記載されている化合物や、「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第148頁〜第172頁に記載されている化合物等が挙げられる。この発明において、光電変換可能な材料として特に好ましいものはπ共役系高分子化合物である。
【0060】
図3は放射線画像検出器の第2の構成要素の光電変換機能を示す図であり、第1の構成要素10の放射線照射面側とは逆の面側に、第1の構成要素10から出力された電磁波(光)を電気エネルギーに変換する第2の構成要素11が形成される。この第2の構成要素11には、第1の構成要素10側から、隔膜112a、透明電極膜112b、正孔伝導層112c、電荷発生層112d、電子伝導層112e、導電層112fが設けられている。ここで、電荷発生層112dは、光電変換可能な即ち電磁波(光)によって電子や正孔を発生し得る有機化合物を含有するものであり、光電変換を行うために、いくつかの機能分離された層を有することが好ましい。
【0061】
隔膜112aは、第1の構成要素10と他の層を分離するための物であり、例えば、Oxi−nitrideなどが用いられる。透明電極膜112bは、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料を用いて形成される。この透明電極膜112bの形成では、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて薄膜を形成できる。また、フォトリングラフィー法で所望の形状のパターンを形成しても良く、或いは高いパターン精度を必要としない場合(100μm以上程度)は、電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成しても良い。この透明電極は透過率を10%より大きくすることが望ましく、又シート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には透明電極がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には、透明電極の形成に時間を要してしまうからである。
【0062】
電荷発生層112dでは、第1の構成要素10から出力された電磁波(光)によって電子と正孔を発生される。ここで発生した正孔は正孔伝導層112cに集められ、電子は電子伝導層112cに集められる。
【0063】
この発明における電荷発生層112dに、さらにその変換効率や電極へのキャリア受け渡し効率を向上させるために添加剤を添加してもよい。また、添加剤を別の層として設けた電子伝導層112e、そして正孔伝導層112cを形成する。澗添加剤としては、有機EL素子で使用される、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料等を適用することができる。その具体例としては、例えば卜リアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体(例えば卜リス(8−キノリノラート)アルミニウム(Alq3、トリス(5,7−ジクロロー8−キノリトラート)アルミニウム、卜リス(5,7−ジブロモー8−キノリラート)アルミニウム、卜リス(2−メチル8−キノリラート)アルミニウム、卜リス(5−メチル8−キノリラート)アルミニウム、ビス(8−キノリラート)亜鉛(Znq2)など)である。
【0064】
導電層112fは、例えばクロム等で生成されている。また、一般の金属電極若しくは前記透明電極の中から選択可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/イノジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(ALuO2)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。この導電層112fは、これらの電極物質を原料として、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて生成できる。
【0065】
また、導電層112fのシート抵抗は数100Ω/cm2以下が好ましく、膜厚は通常10μm〜1μm、好ましくは50μm〜100μmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には導電層がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には導電層の形成に時間を要してしまうからである。
【0066】
この第2の構成要素11を構成するπ共役系高分子化合物を用いる電子伝導層112e、電荷発生層112d、そして正孔伝導112cには、複数のπ共役高分子間でのキャリア授受やキャリアトラップの目的で、フラ―レンやカーボンナノチューブのような立体的なπ電子雲を有する化合物を添加することがこのましい。これらの化合物は、例えばフラーレンC−60,フラーレンC−70,フラーレンC−76,フラーレンC−78,フラーレンC−84,フラーレンC−240,フラーレンC−540,ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブMultiWalled Nanotube)、単層ナノチューブ(SingleWalled Nanotubeであり、さらに、前記フラーレンや前記カーボンナノチューブは溶剤への相溶性を付与する目的で置換基を導入してもよい。
【0067】
この発明のいくつかの層を合わせて構成される第2の構成要素は、光電変換機能を有するポリシリコンを含んで構成されることが、好ましい態様である。すなわち、移動度μ=100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が1〜l000μmであることを特徴とするポリシリコン半導体を含んでいることが好ましい。この多結晶シリコン結晶は、アモルファスシリコンを一度溶融し、そして冷却をして結晶化するアニ−リング法を用いて得ることができる。このとき、冷却する方向で垂直方向でも横方向でもとくに問題ない。さらに、冷却方向が異なるアニーリングを繰り返して、構成する結晶の大きさをコントロールすることは、好ましい態様である。
【0068】
この発明では、上記いくつかの層を合わせて構成される第2の構成要素11で発生せしめた電荷を、第2の構成要素11を挟む導電性物質により、コンデンサ機能をもたせて、電荷を保持することが好ましい。第2の構成要素11の光電変換機能とシンチレータの間には、いわゆる透明電極膜で覆うことが好ましく、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。実際には基板上に、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この透明電極は透過率を10%より大きくすることが望ましく、またシート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
【0069】
また、一般の金属電極もしくは透明電極の中から選択可能であるが、仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウムーカリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀化合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(A12O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。この電極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜lμm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
【0070】
また、この第2の構成要素11及び第3の構成要素12は、図4に示すように構成される。第2の構成要素11の放射線照射面側とは逆の面側には、第2の構成要素11で得られた電気エネルギーの蓄積及び蓄積された電気エネルギーに基づき信号の出力を行う第3の構成要素12が形成されている。第3の構成要素12は、第2の構成要素11で生成された電気エネルギーを画素毎に備えるコンデンサ121と、蓄えられた電気エネルギーを信号として出力するためのスイッチング素子であるトランジスタ122を用いて構成されている。なお、第3の構成要素12は、スイッチング素子を用いるものに限られるものではなく、例えば蓄えられた電気エネルギーのエネルギーレベルに応じた信号を生成して出力する構成とすることもできる。
【0071】
スイッチング素子であるトランジスタ122には、第2の構成要素11で生成された電気エネルギーを蓄積すると共に、コンデンサ121の一方の電極となる収集電極120が接続されている。このコンデンサ121には第2の構成要素11で生成された電気エネルギーが蓄積されるとともに、この蓄積された電気エネルギーはトランジスタ122を駆動することで読み出される。すなわちスイッチング素子を駆動することで放射線画像を画素毎の信号を生成することができる。なお、トランジスタ122は、ゲート電極122a、ソース電極122b、ドレイン電極122c、ポリシリコン等を用いた半導体層122d、絶縁層122eで構成されている。
【0072】
第2の構成要素11の隔膜112aとしては、電極部分であることから特に暗抵抗値が高いものが望ましく、アモルファスセレン、酸化鉛、硫化カドミウム、ヨウ化第2水銀、または光導電性を示す有機材料(X線吸収コンパウンドが添加された光伝導性ポリマを含む)などが用いられ、特にアモルファスセレンが望ましい。
【0073】
この発明の第3の構成要素12は、画素サイズ25〜200μm、フィルファクターが60〜950%、クロック周波数が30〜600MHz、移動度μ=l00〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が10〜1000μmであり、好ましくはクロック周波数が100〜600MHz、移動度μ=200〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであることを特徴とするポリシリコン半導体を含んで形成することが好まし態様である。
【0074】
この多結晶シリコン結晶は、アモルファスシリコンを一度溶融し、そして冷却をして結晶化するアニ−リング法を用いて得ることができる。このとき、冷却する方向で垂直方向でも横方向でもとくに問題ない。さらに、冷却方向が異なるアニ−リングを繰り返して、構成する結晶の大きさをコントロールすることは、好ましい態様である。
【0075】
この発明の第4の構成要素13は、厚さ0.1mm〜10mm、板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmであるガラス基板であることが好ましい。ガラスの厚さは一定強度をもたせるために0.1mm〜10mmが好ましいが、厚すぎると重量がかさみ、薄すぎると強度が不足する。特に1mm以下のとき1樹脂層を貼り合わせて強度を保つことが好ましい。また、この発明の第4の構成要素は、精密な配線に支障をきたさないように、その平滑性が十分に高いことがこのましい。すなわち板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmであるガラス基板であることが好ましい。これは、ガラス板製造を鉛フローティング法や、さらに表面を研磨することで達成することができる。この発明の第4の構成要素は樹脂基板のみを用いることは好ましい態様である。上記のガラス強度補完のための樹脂と同じ組成の樹脂を用いることができる。すなわち、光透過性プラスチックフィルムであり、光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PCセルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。さらにこれらのプラスチックフィルムには、卜リオクチレホスフェートやジブチルレフタレート等の可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系等の公知の紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシラン等の無機高分子の原料を添加し、化学触媒や、光等のエネルギーを付与することにより高分子化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いることもできる。
【0076】
この発明の放射線画像検出システムを用いて医用画像を得る方法を、図5に示す。X線管50から放射されるX線が、被与体(医療施設では例えば患者)51を通過して、この発明である一体化した放射線画像検出器1に入射する。この放射線画像検出器1から、撮影された被写体の画像情報が電気信号として取り出される。これは一旦カード等の画像信号を記憶する記憶手段にこの情報を蓄積した上で、この情報を蓄積しカード自身を放射線画像検出器1からはずして、画像信号受取部60で画像信号を読み取る。あるいは、直接に放射線画像検出器1から画像信号受取部60に導線を直結し、放射線画像検出器1で得られた画像情報を、画像信号受取部60に送ることができる。
【0077】
この発明の放射線画像検出器1に、本体外部から電気が供給される場合は電源コードであり、そしてこの電源コードとともに、画像信号を外部に送るコードをFPDに接合することは好ましい態様である。また、この発明においては駆動電源はFPD本体に電池として内蔵することができる。マンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などいずれの電池を用いることができる。充電型電池を用いて適宜充電して用いることは好ましい態様である。このように、放射線画像検出器1に駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備える。
【0078】
また、電池の形態として平板状の形態はもっとも好ましい態様である。さらに本体に取り外し可能な画像信号蓄積機能を付加し、撮影後に適宜画像信号を取り出すものである。とくに第5の構成要素が電池等でコードを有しない場合にもっとも好ましい実施態様である。
【0079】
この発明における放射線画像検出器1は可搬性をもたすことは好ましい態様である。外部からの衝撃に耐えかつ重量ができるだけ軽い素材、すなわちアルミニウムあるいはその合金を素材として外形を構成することは好ましい態様である。このときX線が入射する面においてはその面をカーボン繊維などX線を透過し易い非金属を用い、そしてX線の入射とは逆の背面においてはFPD本体をX線が透過することを防ぐ目的やあるいは、本体を構成する素材がX線を吸収することで生ずる2次X線から影響を防ぐために、鉛板などX線を効果的に吸収する素材を用いることは好ましい態様である。
【0080】
また、構成要素1から構成要素4までを、空気中の水分影響などを与えないために密封をすることもできる。
【0081】
この発明の平板型の放射線画像検出器1で得られた画像信号は、画像処理部61で画像処理が行なわれる。基本的なシェーディング補正やゲイン補正、階調補正、エッジ強調処理、ダイナミックレンジ圧縮など必要に応じて任意に画像処理を施すことが可能である。また、画像情報の蓄積や転送を容易に行なうために、画像圧縮処理を行なうことができる。画像処理を行なった画像はいったんモニタ62に写し出されるが、この画像をもとに、上記画像処理や拡大、縮小などの処理を任意に行なうことができる。また、モニタ画面より、撮影部位を予め指定しておき、その部位に適切な画像処理を自動的に行なうことができる。また、患者情報などを入力し、画像情報に付け加えることができる。また、画像保存を行なうかどうか、外部モニタへの情報送付の指示等も情報入力手段63で行なうことができる。また、X線CT画像やMRI画像、そのほか患者医療情報をモニタ62に表示するように、情報入力手段63で行なうことができる。この情報入力手段63は一般的なキーボード、マウス、ポインターなどが使用される。モニタ62は陰極管あるいは液晶表示手段が用いられ、またプロジェクターやその他の表示手段を用いることは差し支えない。モニタ62で画像診断された画像情報は、必要に応じてプリンタ64で画像を書き出すことができる。モニタ62では、単に画像の確認のみで、プリンタ64で描き出した画像で画像診断することもできる。プリンタ64は銀塩写真フィルムを用いて水系の現像処理を行なって銀画像としてX線情報を描き出すことができる。また画像信号をレーザー書き込みをした上で、加熱によって画像を得るいわゆるフォトサーマルプリンタを用いることができる。あるいは画像信号にしたがって熱量を制御して画像を描くサーマル方式のプリンタを用いることができる。また画像情報にもとづき、ベースに着弾するインク量を制御して画像を描くいわゆるインクジェットプリンタを使用することができる。得られた画像の電気信号を用いて、Computer−AidedDiagnosis(CAD)65を使用して、診断性の向上を図ることができる。得られたX線画像情報は、電気信号として保存し、また必要に応じて適宜読み出すことができる。この画像情報保存手段66は磁気的、ホログラム素子、穿孔、色素分布変化等、とくにその技術を特定するものではない。
【0082】
画像情報信号はいわゆるLANやPACS、そしてWWWなどのネットワーク67に接続し、病院施設内のほかの部署あるいは遠隔地に画像情報を送付することができる。また別途、CRや他のFPDから得られた画像情報、X線CT70やMRI71、CR,FPD72、外部モニタ73、外部画像保存手段74、そして他の検査情報をネットワークを経由してえることができ、これらの情報は、この発明の放射線画像検出器1で得られた画像と比較検討するためにモニタに表示したり、またプリンタで書き出すことができる。また、ネットワークにのせられた画像情報は、外部の電気信号蓄積手段で電気信号として画像保存することができる。
【0083】
このように、この実施の形態の放射線画像検出器1は、入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1の構成要素と、第1の構成要素から出力された光を電気エネルギーに変換する第2の構成要素と、第2の構成要素で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3の構成要素と、第1の構成要素から前記第3の構成要素を保持する第4の構成要素を備えており、図6(a)に示すように、第3の構成要素をポリシリコン半導体80を含んで形成することで、読取回路81が、従来の図6(b)に示すように、第3の構成要素をアモルファスシリコン半導体90で形成した場合の読取回路91と比較して、簡素化が可能である。
【0084】
【発明の効果】
前記したように、請求項1に記載の発明では、第3の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されていることで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0085】
請求項2に記載の発明では、出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることで、高精度、高感度の読み取りが可能である。
【0086】
請求項3に記載の発明では、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0087】
請求項4に記載の発明では、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、より一層高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0088】
請求項5に記載の発明では、第2の構成要素を光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成することで、塗布での作製が可能になるので安価に製造できる。
【0089】
請求項6に記載の発明では、有機化合物が有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることで、高感度である。
【0090】
請求項7に記載の発明では、第2の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されることで、より一層高速読取が可能である。
【0091】
請求項8に記載の発明では、第2の構成要素をアモルファスシリコン半導体を含んで形成することで、第2の構成要素の結晶化が不要であり、製造工程が簡素化できる。
【0092】
請求項9に記載の発明では、第1の構成要素をCsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0093】
請求項10に記載の発明では、第1の構成要素を(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0094】
請求項11に記載の発明では、第4の構成要素が所定のガラス基板であることで、センサとして各画素のばらつきがなくなる。
【0095】
請求項12に記載の発明では、第4の構成要素が樹脂であることで、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0096】
請求項13に記載の発明では、第4の構成要素がガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることで、ガラス上で作製するので高温プロセスでも製造可能で、主なる基板は樹脂を使用するので、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0097】
請求項14に記載の発明では、可搬構造で取扱が容易である。
【0098】
請求項15に記載の発明では、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることで、携帯ができ、取扱が容易である。
【0099】
請求項16に記載の発明では、画像信号を記憶する記憶手段を備えることで、画像の保存が可能である。
【0100】
請求項17に記載の発明では、記憶手段は脱着可能であることで、大量の画像保存が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】放射線画像検出器の斜視図である。
【図2】放射線画像検出器の基本構成を示す図である。
【図3】放射線画像検出器の第2の構成要素の光電変換機能を示す図である。
【図4】放射線画像検出器の第2の構成要素及び第3の構成要素を示す図である。
【図5】放射線画像検出システムを用いて医用画像を得る方法を示す図である。
【図6】この発明と従来の読取回路の構成を比較する図である。
【符号の説明】
1 放射線画像検出器
10 第1の構成要素
11 第2の構成要素
12 第3の構成要素
13 第4の構成要素
14 第5の構成要素
15 第6の構成要素
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線画像検出器に関し、特に医療におけるX線画像診断のX線画像検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の放射線画像検出器は、蛍光増感紙とX線フィルムとを組み合わせたスクリ―ン・フィルムシステム(SFシステム)がX線画像形成に用いられてきている。しかし、SFシステムでは、水を用いる現像処理が必要であって、更にその現像液や定着液が廃液として生じ、これは環境上好ましいものではない。また、SFシステムはアナログ画像であり、デジタルネットワークシステムを利用する遠隔診断などには、この画像のデジタルネットなどの作業が必要となる。
【0003】
近年X線画像撮影においては、SFシステムに代わってコンピューテッドラジオグラフィ(CR)やフラットパネルX線ディテクタ(FPD)(例えば特許文献1)など、X線画像のデジタル電気信号を取り出してX線画像を得るシステムが登場している。
【0004】
このシステムでは、従来のSFシステムのようにX線フィルムを用いないので、現像処理などの煩雑なプロセスがなく、迅速に陰極管(CRT)上や液晶表示パネルなどのモニター画面にX線画像を描くことができるので、迅速性が要求される医用現場では有用である。
【0005】
この医用X線画像検出は、胸部や腹部など診断対象全体をカバーする一定以上の大きさが必要でありかつ患部を明瞭に描写する必要がある。すなわち通常14インチ×17インチまたは17インチ×17インチサイズの大きさの画像検出器が医療用に用いられる。さらに、愚部を明瞭に描写する必要があるために、デジタル画像を構成する画像要素である画素のサイズは25μmから200μmが必要である。このとき画素サイズが25μmのとき17インチ角の画像検出器の場合、約3×108個の画素数となり、また200μmの場合は約5×106個の画素数となる。特に、医療現場では、このように非常に多くの画素情報を短時間に読出す必要がある。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−347330号公報(第1〜第14頁、図1〜図13)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のFPDでは、画像検出のスイッチング素子のTFT部分にアモルファスシリコン半導体が使用されていた。この場合、半導体の電荷担体の移動度が十分ではなく、読取時間がかかると同時に画素駆動回路をX線受光面の周りに配置するため、必要以上の大きなサイズとなっていた。
【0008】
一方、画質を決める大きな要素としては、放射線画像検出器のX線吸収量が大きな要因である。しかしながら従来の放射線画像検出器に用いられてきた蛍光体は不定形な形状で、平均粒径は5ミクロンを越えるものであった。このような蛍光体では、高い密度で蛍光体を充填できず、X線吸収率を十分高めることができず、X線画質の向上は望めない。
【0009】
また、医療現場では、患者が動けない場合が多く、ベッドサイドでX線写真撮影をする必要があり、その取り扱い性についても向上が望まれている。
【0010】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、高速読取、読取回路の簡素化が可能で、しかも取扱が容易な放射線画像検出器を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【0012】
請求項1に記載の発明は、入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1の構成要素と、前記第1の構成要素から出力された光を電気エネルギーに変換する第2の構成要素と、前記第2の構成要素で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3の構成要素と、前記第1の構成要素から前記第3の構成要素を保持する第4の構成要素を備え、
前記第3の構成要素から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する放射線画像検出器において、
前記第3の構成要素はポリシリコン半導体を含んで形成されていることを特徴とする放射線画像検出器である。
【0013】
この請求項1に記載の発明によれば、第3の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されていることで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0014】
請求項2に記載の発明は、前記出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像検出器である。
【0015】
この請求項2に記載の発明によれば、出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることで、高精度、高感度の読み取りが可能である。
【0016】
請求項3に記載の発明は、前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が30〜600MHz、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が10〜1000μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像検出器である。
【0017】
この請求項3に記載の発明によれば、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0018】
請求項4に記載の発明は、前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が100〜600MHz、移動度μが200〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像検出器である。
【0019】
この請求項4に記載の発明によれば、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、より一層の構成要素高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0020】
請求項5に記載の発明は、前記第2の構成要素を、光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0021】
この請求項5に記載の発明によれば、第2の構成要素を光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成することで、塗布での作製が可能になるので安価に製造できる。
【0022】
請求項6に記載の発明は、前記有機化合物が、有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることを特徴とする請求項5に記載の放射線画像検出器である。
【0023】
この請求項6に記載の発明によれば、有機化合物が有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることで、高感度である。
【0024】
請求項7に記載の発明は、前記第2の構成要素を、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであるポリシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0025】
この請求項7に記載の発明によれば、第2の構成要素はポリシリコン半導体をを含んで形成することで、より一層高速読取が可能である。
【0026】
請求項8に記載の発明は、前記第2の構成要素を、アモルファスシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0027】
この請求項8に記載の発明によれば、第2の構成要素をアモルファスシリコン半導体を含んで形成することで、第2の構成要素の結晶化が不要であり、製造工程が簡素化できる。
【0028】
請求項9に記載の発明は、前記第1の構成要素を、CsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0029】
「M1」はY、Nb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素
「M2」はY、Nb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素
この請求項9に記載の発明によれば、第1の構成要素をCsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0030】
請求項10に記載の発明は、前記第1の構成要素を、(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0031】
この請求項10に記載の発明によれば、第1の構成要素を(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0032】
請求項11に記載の発明は、前記第4の構成要素が、厚さ0.1mm〜10mm、板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmのガラス基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0033】
この請求項11に記載の発明によれば、第4の構成要素が所定のガラス基板であることで、センサとして各画素のばらつきがなくなる。
【0034】
請求項12に記載の発明は、前記第4の構成要素が、樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0035】
この請求項12に記載の発明によれば、第4の構成要素が樹脂であることで、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0036】
請求項13に記載の発明は、前記第4の構成要素が、ガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0037】
この請求項13に記載の発明によれば、第4の構成要素がガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることで、ガラス上で作製するので高温プロセスでも製造可能、主なる基板は樹脂を使用するので、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0038】
請求項14に記載の発明は、可搬構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0039】
この請求項14に記載の発明によれば、可搬構造で取扱が容易である。
【0040】
請求項15に記載の発明は、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0041】
この請求項15に記載の発明によれば、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることで、携帯ができ、取扱が容易である。
【0042】
請求項16に記載の発明は、前記画像信号を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の放射線画像検出器である。
【0043】
この請求項16に記載の発明によれば、画像信号を記憶する記憶手段を備えることで、画像の保存が可能である。
【0044】
請求項17に記載の発明は、前記記憶手段は脱着可能であることを特徴とする請求項16に記載の放射線画像検出器である。
【0045】
この請求項17に記載の発明によれば、記憶手段は脱着可能であることで、大量の画像保存が可能である。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の放射線画像検出器の実施の形態を図面に基づいて説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。
【0047】
図1は放射線画像検出器の斜視図、図2は放射線画像検出器の基本構成を示す図である。
【0048】
この実施の形態の放射線画像検出器1は、フラットパネルX線ディテクタ(FPD)であり、すなわち入射電磁波を吸収してその電磁波より波長の長い電磁波を発光する第1の構成要素10、第1の構成要素10から発光する電磁波を電気エネルギー(電荷)に変換する素子からなる第2の構成要素11、第2の構成要素11の電気エネルギー(電荷)を検出器外へ取り出すためのスイッチング素子で構成される第3の構成要素12、そして第1から第3の構成要素を保持する第4の構成要素13、検出器駆動のための電気を供給する第5の構成要素14、そして得られた入射電磁波の電気信号をカード状の信号蓄積手段あるいは導電コードによって取り出す第6の構成要素15からなる。
【0049】
このように、第1の構成要素10が入射した放射線の強度に応じた発光を行ない、第2の構成要素11が第1の構成要素から出力された光を電気エネルギー(電荷)に変換し、第3の構成要素12が第2の構成要素で得られた電気エネルギー(電荷)の蓄積及び該蓄積された電気エネルギー(電荷)に基づく信号の出力を行ない、第4の構成要素13が第1の構成要素から第3の構成要素を保持し、第3の構成要素から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する。
【0050】
また、第5の構成要素14が駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を構成し、携帯ができ、取扱が容易である。また、第6の構成要素15が画像信号を記憶する記憶手段を構成し、この記憶手段は脱着可能であり、大量の画像保存が可能である。
【0051】
この放射線画像検出器1は平板型であって、これらの要素が一体化して可搬構造であり、取り扱い性が優れている。
【0052】
第1の構成要素10に入射する電磁波は波長がlオームストロング(1×10−10m)程度のいわゆるX線であって、人体や船舶そして航空機の部材を透過する電磁波である。この電磁波は一般に固定陽極あるいは回転陽極X線管で得られるもので、陽極の負荷電圧は10kVから300kVである。特に、医療用に用いられる場合は20kVから150kVが用いられる。そしてこの入射電磁波が第1の構成要素10に照射されたあとに発生する電磁波の波長は300nm(3×10−7m)から800nm(8×10−7m)であって、いわゆる可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波である。
【0053】
この第1の構成要素10の主たる成分は蛍光体であって、一般に総称してシンチレータともよばれる。この第1の構成要素に使用されるシンチレータの蛍光体は、CawO4、CaWO4:Pb、MgWOなどのタングステン酸塩系蛍光体、Y2O2S:Tb、Gd2O2S:Tb、La2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb、(Y,Gd)2O2S:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希士類酸硫化物系蛍光体、YPO4:Tb、GdPO4:Tb、LaPO4:Tbなどのテルビウム賦活希士類酸硫化物系蛍光体、LaOBr:Tb、LaOBr:Tb,Tm、LaOCl:Tb、LaOCl:Tb,Tm、GdOBr:Tb、GdOBr:Tb,Tm、GdOCl:Tb、GdOCl:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Tm、LaOCl:Tmなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Gd、LuOCl:Gdなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、GdOBr:Ce、GdOCl:Ce、(Gd,Y)OBr:Ce、(Gd,Y)OCl:Ceなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化合物系蛍光体、BaSO4:Pb、BaSO4:Eu2+、(Ba,Sr)SO4:Eu2+などの硫酸バリウムウム系蛍光体、Ba3(PO4)2:Eu2+、(Ba2PO4)2:Eu2+、Sr3(PO4)2:Eu2+、(Sr2PO4)2:Eu2+などの2価のユーロピウム賦舌アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、BaFCl:Eu2+、BaFBr:Eu2+、BaFCl:Eu2+,Tb、BaFCl:Eu2+,Tb、BaF2・BaCl・KCl:Eu2+、(Ba,Mg)F2・BaCl2・KCl:Eu2+などの2価のユーロピウム賦活アルカリ土3類金属弗ハロゲン化物系蛍光体、Csl:Na、Csl:Tl、NaI、KI:Tlなどの化物系蛍光体、Zns:Ag、(Zn,Cd)S:Ag、(Zn,Cd)S:Cu、(Zn,Cd)S:Cu,Agなどの硫化系蛍光体、HfP2O7、HfP2O7:Cu、Hf3(PO4)4などの燐酸ハフニウム系蛍光体、YTaO4、YTaO4:Tm、YTaO4:Nb、(Y,Sl)TaO4:Nb、LuTaO4、LuTaO4:Tm、LuTaO4:Nb、(Lu,Sr)TaO4:Nb、GdTaO4:Tm、Mg4Ta2O9:Nb、Gd2O3・Ta2O5・B2O3:Tbなどのタンタル酸塩系蛍光体、他に、Gd2O2S:Eu3+、(La,Gd,Lu)2Si2O7:Eu、ZnSiO4:Mn、Sr2P2O7:Euなどを用いることができる。
【0054】
また、蛍光体は、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いることができ、「M1」はY、Nb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素、「M2」はY、Nb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素である。
【0055】
また、蛍光体は、(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成してもよい。
【0056】
特に、これら蛍光体の粒子は球状の形態が好ましく、平均粒径が1〜5μmで、発光波長ピークは500〜7000mmが好ましい。この蛍光体粒子を分散させる媒体は、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエンーアクリロニトリル、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレンーブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノーノル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂らがあげられる。中でもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することは好ましい。
【0057】
前記バインダー中に分散される蛍光体の含有量は90〜99%である。この発明で用いられる蛍光体層の厚さは20ミクロンから1mmであって、好ましくは50μmから300μmである。
【0058】
第2の構成要素11は、いくつかの層を合わせて構成され、この第2の構成要素11の光電変換機能は、有機化合物あるいはポリシリコン又はアモルファスシリコンを含んで形成された電荷発生層が有する。この発明で使用する有機化合物は、いわゆる有機EL素子の構成を適用することができ、有磯EL素子はその構成材料が低分子系のものでも高分子系のもの(ライトエミッティングポリマーとも言う)でもよい。光電変換可能な材料としては、π共役系高分子材料や低分子系有機EL素子に使用される発光材料等が挙げられる。例えば、ポリ(2−メトキシ、5−(2’エチルヘキシロキシ)−p−フェニレンビニレン)、そしてポリ(3−アルディオフェン)、などがある。
【0059】
また、「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第190頁〜第203頁に記載されている化合物や、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・テイー・エス社発行)」の第81頁〜第99頁に記載されている化合物などが挙げられる。前記低分子系有機EL素子に使用される発光材料としては、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線線(1998年11月30日エヌ・テイー・エス社発行)」の第36頁〜第56頁に記載されている化合物や、「有機EL材料とディスプレイ(2001年2月28日株式会社シー・エム・シー発行)」の第148頁〜第172頁に記載されている化合物等が挙げられる。この発明において、光電変換可能な材料として特に好ましいものはπ共役系高分子化合物である。
【0060】
図3は放射線画像検出器の第2の構成要素の光電変換機能を示す図であり、第1の構成要素10の放射線照射面側とは逆の面側に、第1の構成要素10から出力された電磁波(光)を電気エネルギーに変換する第2の構成要素11が形成される。この第2の構成要素11には、第1の構成要素10側から、隔膜112a、透明電極膜112b、正孔伝導層112c、電荷発生層112d、電子伝導層112e、導電層112fが設けられている。ここで、電荷発生層112dは、光電変換可能な即ち電磁波(光)によって電子や正孔を発生し得る有機化合物を含有するものであり、光電変換を行うために、いくつかの機能分離された層を有することが好ましい。
【0061】
隔膜112aは、第1の構成要素10と他の層を分離するための物であり、例えば、Oxi−nitrideなどが用いられる。透明電極膜112bは、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料を用いて形成される。この透明電極膜112bの形成では、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて薄膜を形成できる。また、フォトリングラフィー法で所望の形状のパターンを形成しても良く、或いは高いパターン精度を必要としない場合(100μm以上程度)は、電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成しても良い。この透明電極は透過率を10%より大きくすることが望ましく、又シート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には透明電極がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には、透明電極の形成に時間を要してしまうからである。
【0062】
電荷発生層112dでは、第1の構成要素10から出力された電磁波(光)によって電子と正孔を発生される。ここで発生した正孔は正孔伝導層112cに集められ、電子は電子伝導層112cに集められる。
【0063】
この発明における電荷発生層112dに、さらにその変換効率や電極へのキャリア受け渡し効率を向上させるために添加剤を添加してもよい。また、添加剤を別の層として設けた電子伝導層112e、そして正孔伝導層112cを形成する。澗添加剤としては、有機EL素子で使用される、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料等を適用することができる。その具体例としては、例えば卜リアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体(例えば卜リス(8−キノリノラート)アルミニウム(Alq3、トリス(5,7−ジクロロー8−キノリトラート)アルミニウム、卜リス(5,7−ジブロモー8−キノリラート)アルミニウム、卜リス(2−メチル8−キノリラート)アルミニウム、卜リス(5−メチル8−キノリラート)アルミニウム、ビス(8−キノリラート)亜鉛(Znq2)など)である。
【0064】
導電層112fは、例えばクロム等で生成されている。また、一般の金属電極若しくは前記透明電極の中から選択可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/イノジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(ALuO2)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。この導電層112fは、これらの電極物質を原料として、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて生成できる。
【0065】
また、導電層112fのシート抵抗は数100Ω/cm2以下が好ましく、膜厚は通常10μm〜1μm、好ましくは50μm〜100μmの範囲で選ばれる。膜厚が薄い場合には導電層がアイランド状になってしまうからであり、膜厚が厚い場合には導電層の形成に時間を要してしまうからである。
【0066】
この第2の構成要素11を構成するπ共役系高分子化合物を用いる電子伝導層112e、電荷発生層112d、そして正孔伝導112cには、複数のπ共役高分子間でのキャリア授受やキャリアトラップの目的で、フラ―レンやカーボンナノチューブのような立体的なπ電子雲を有する化合物を添加することがこのましい。これらの化合物は、例えばフラーレンC−60,フラーレンC−70,フラーレンC−76,フラーレンC−78,フラーレンC−84,フラーレンC−240,フラーレンC−540,ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブMultiWalled Nanotube)、単層ナノチューブ(SingleWalled Nanotubeであり、さらに、前記フラーレンや前記カーボンナノチューブは溶剤への相溶性を付与する目的で置換基を導入してもよい。
【0067】
この発明のいくつかの層を合わせて構成される第2の構成要素は、光電変換機能を有するポリシリコンを含んで構成されることが、好ましい態様である。すなわち、移動度μ=100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が1〜l000μmであることを特徴とするポリシリコン半導体を含んでいることが好ましい。この多結晶シリコン結晶は、アモルファスシリコンを一度溶融し、そして冷却をして結晶化するアニ−リング法を用いて得ることができる。このとき、冷却する方向で垂直方向でも横方向でもとくに問題ない。さらに、冷却方向が異なるアニーリングを繰り返して、構成する結晶の大きさをコントロールすることは、好ましい態様である。
【0068】
この発明では、上記いくつかの層を合わせて構成される第2の構成要素11で発生せしめた電荷を、第2の構成要素11を挟む導電性物質により、コンデンサ機能をもたせて、電荷を保持することが好ましい。第2の構成要素11の光電変換機能とシンチレータの間には、いわゆる透明電極膜で覆うことが好ましく、例えばインジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。実際には基板上に、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この透明電極は透過率を10%より大きくすることが望ましく、またシート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
【0069】
また、一般の金属電極もしくは透明電極の中から選択可能であるが、仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウムーカリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀化合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(A12O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。この電極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜lμm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
【0070】
また、この第2の構成要素11及び第3の構成要素12は、図4に示すように構成される。第2の構成要素11の放射線照射面側とは逆の面側には、第2の構成要素11で得られた電気エネルギーの蓄積及び蓄積された電気エネルギーに基づき信号の出力を行う第3の構成要素12が形成されている。第3の構成要素12は、第2の構成要素11で生成された電気エネルギーを画素毎に備えるコンデンサ121と、蓄えられた電気エネルギーを信号として出力するためのスイッチング素子であるトランジスタ122を用いて構成されている。なお、第3の構成要素12は、スイッチング素子を用いるものに限られるものではなく、例えば蓄えられた電気エネルギーのエネルギーレベルに応じた信号を生成して出力する構成とすることもできる。
【0071】
スイッチング素子であるトランジスタ122には、第2の構成要素11で生成された電気エネルギーを蓄積すると共に、コンデンサ121の一方の電極となる収集電極120が接続されている。このコンデンサ121には第2の構成要素11で生成された電気エネルギーが蓄積されるとともに、この蓄積された電気エネルギーはトランジスタ122を駆動することで読み出される。すなわちスイッチング素子を駆動することで放射線画像を画素毎の信号を生成することができる。なお、トランジスタ122は、ゲート電極122a、ソース電極122b、ドレイン電極122c、ポリシリコン等を用いた半導体層122d、絶縁層122eで構成されている。
【0072】
第2の構成要素11の隔膜112aとしては、電極部分であることから特に暗抵抗値が高いものが望ましく、アモルファスセレン、酸化鉛、硫化カドミウム、ヨウ化第2水銀、または光導電性を示す有機材料(X線吸収コンパウンドが添加された光伝導性ポリマを含む)などが用いられ、特にアモルファスセレンが望ましい。
【0073】
この発明の第3の構成要素12は、画素サイズ25〜200μm、フィルファクターが60〜950%、クロック周波数が30〜600MHz、移動度μ=l00〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が10〜1000μmであり、好ましくはクロック周波数が100〜600MHz、移動度μ=200〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであることを特徴とするポリシリコン半導体を含んで形成することが好まし態様である。
【0074】
この多結晶シリコン結晶は、アモルファスシリコンを一度溶融し、そして冷却をして結晶化するアニ−リング法を用いて得ることができる。このとき、冷却する方向で垂直方向でも横方向でもとくに問題ない。さらに、冷却方向が異なるアニ−リングを繰り返して、構成する結晶の大きさをコントロールすることは、好ましい態様である。
【0075】
この発明の第4の構成要素13は、厚さ0.1mm〜10mm、板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmであるガラス基板であることが好ましい。ガラスの厚さは一定強度をもたせるために0.1mm〜10mmが好ましいが、厚すぎると重量がかさみ、薄すぎると強度が不足する。特に1mm以下のとき1樹脂層を貼り合わせて強度を保つことが好ましい。また、この発明の第4の構成要素は、精密な配線に支障をきたさないように、その平滑性が十分に高いことがこのましい。すなわち板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmであるガラス基板であることが好ましい。これは、ガラス板製造を鉛フローティング法や、さらに表面を研磨することで達成することができる。この発明の第4の構成要素は樹脂基板のみを用いることは好ましい態様である。上記のガラス強度補完のための樹脂と同じ組成の樹脂を用いることができる。すなわち、光透過性プラスチックフィルムであり、光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PCセルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。さらにこれらのプラスチックフィルムには、卜リオクチレホスフェートやジブチルレフタレート等の可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系等の公知の紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシラン等の無機高分子の原料を添加し、化学触媒や、光等のエネルギーを付与することにより高分子化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いることもできる。
【0076】
この発明の放射線画像検出システムを用いて医用画像を得る方法を、図5に示す。X線管50から放射されるX線が、被与体(医療施設では例えば患者)51を通過して、この発明である一体化した放射線画像検出器1に入射する。この放射線画像検出器1から、撮影された被写体の画像情報が電気信号として取り出される。これは一旦カード等の画像信号を記憶する記憶手段にこの情報を蓄積した上で、この情報を蓄積しカード自身を放射線画像検出器1からはずして、画像信号受取部60で画像信号を読み取る。あるいは、直接に放射線画像検出器1から画像信号受取部60に導線を直結し、放射線画像検出器1で得られた画像情報を、画像信号受取部60に送ることができる。
【0077】
この発明の放射線画像検出器1に、本体外部から電気が供給される場合は電源コードであり、そしてこの電源コードとともに、画像信号を外部に送るコードをFPDに接合することは好ましい態様である。また、この発明においては駆動電源はFPD本体に電池として内蔵することができる。マンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などいずれの電池を用いることができる。充電型電池を用いて適宜充電して用いることは好ましい態様である。このように、放射線画像検出器1に駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備える。
【0078】
また、電池の形態として平板状の形態はもっとも好ましい態様である。さらに本体に取り外し可能な画像信号蓄積機能を付加し、撮影後に適宜画像信号を取り出すものである。とくに第5の構成要素が電池等でコードを有しない場合にもっとも好ましい実施態様である。
【0079】
この発明における放射線画像検出器1は可搬性をもたすことは好ましい態様である。外部からの衝撃に耐えかつ重量ができるだけ軽い素材、すなわちアルミニウムあるいはその合金を素材として外形を構成することは好ましい態様である。このときX線が入射する面においてはその面をカーボン繊維などX線を透過し易い非金属を用い、そしてX線の入射とは逆の背面においてはFPD本体をX線が透過することを防ぐ目的やあるいは、本体を構成する素材がX線を吸収することで生ずる2次X線から影響を防ぐために、鉛板などX線を効果的に吸収する素材を用いることは好ましい態様である。
【0080】
また、構成要素1から構成要素4までを、空気中の水分影響などを与えないために密封をすることもできる。
【0081】
この発明の平板型の放射線画像検出器1で得られた画像信号は、画像処理部61で画像処理が行なわれる。基本的なシェーディング補正やゲイン補正、階調補正、エッジ強調処理、ダイナミックレンジ圧縮など必要に応じて任意に画像処理を施すことが可能である。また、画像情報の蓄積や転送を容易に行なうために、画像圧縮処理を行なうことができる。画像処理を行なった画像はいったんモニタ62に写し出されるが、この画像をもとに、上記画像処理や拡大、縮小などの処理を任意に行なうことができる。また、モニタ画面より、撮影部位を予め指定しておき、その部位に適切な画像処理を自動的に行なうことができる。また、患者情報などを入力し、画像情報に付け加えることができる。また、画像保存を行なうかどうか、外部モニタへの情報送付の指示等も情報入力手段63で行なうことができる。また、X線CT画像やMRI画像、そのほか患者医療情報をモニタ62に表示するように、情報入力手段63で行なうことができる。この情報入力手段63は一般的なキーボード、マウス、ポインターなどが使用される。モニタ62は陰極管あるいは液晶表示手段が用いられ、またプロジェクターやその他の表示手段を用いることは差し支えない。モニタ62で画像診断された画像情報は、必要に応じてプリンタ64で画像を書き出すことができる。モニタ62では、単に画像の確認のみで、プリンタ64で描き出した画像で画像診断することもできる。プリンタ64は銀塩写真フィルムを用いて水系の現像処理を行なって銀画像としてX線情報を描き出すことができる。また画像信号をレーザー書き込みをした上で、加熱によって画像を得るいわゆるフォトサーマルプリンタを用いることができる。あるいは画像信号にしたがって熱量を制御して画像を描くサーマル方式のプリンタを用いることができる。また画像情報にもとづき、ベースに着弾するインク量を制御して画像を描くいわゆるインクジェットプリンタを使用することができる。得られた画像の電気信号を用いて、Computer−AidedDiagnosis(CAD)65を使用して、診断性の向上を図ることができる。得られたX線画像情報は、電気信号として保存し、また必要に応じて適宜読み出すことができる。この画像情報保存手段66は磁気的、ホログラム素子、穿孔、色素分布変化等、とくにその技術を特定するものではない。
【0082】
画像情報信号はいわゆるLANやPACS、そしてWWWなどのネットワーク67に接続し、病院施設内のほかの部署あるいは遠隔地に画像情報を送付することができる。また別途、CRや他のFPDから得られた画像情報、X線CT70やMRI71、CR,FPD72、外部モニタ73、外部画像保存手段74、そして他の検査情報をネットワークを経由してえることができ、これらの情報は、この発明の放射線画像検出器1で得られた画像と比較検討するためにモニタに表示したり、またプリンタで書き出すことができる。また、ネットワークにのせられた画像情報は、外部の電気信号蓄積手段で電気信号として画像保存することができる。
【0083】
このように、この実施の形態の放射線画像検出器1は、入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1の構成要素と、第1の構成要素から出力された光を電気エネルギーに変換する第2の構成要素と、第2の構成要素で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3の構成要素と、第1の構成要素から前記第3の構成要素を保持する第4の構成要素を備えており、図6(a)に示すように、第3の構成要素をポリシリコン半導体80を含んで形成することで、読取回路81が、従来の図6(b)に示すように、第3の構成要素をアモルファスシリコン半導体90で形成した場合の読取回路91と比較して、簡素化が可能である。
【0084】
【発明の効果】
前記したように、請求項1に記載の発明では、第3の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されていることで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0085】
請求項2に記載の発明では、出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることで、高精度、高感度の読み取りが可能である。
【0086】
請求項3に記載の発明では、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0087】
請求項4に記載の発明では、ポリシリコン半導体のクロック周波数、移動度μ、長辺平均結晶粒径を規定することで、より一層高速読取が可能で、かつ読取回路の簡素化が可能である。
【0088】
請求項5に記載の発明では、第2の構成要素を光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成することで、塗布での作製が可能になるので安価に製造できる。
【0089】
請求項6に記載の発明では、有機化合物が有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることで、高感度である。
【0090】
請求項7に記載の発明では、第2の構成要素がポリシリコン半導体を含んで形成されることで、より一層高速読取が可能である。
【0091】
請求項8に記載の発明では、第2の構成要素をアモルファスシリコン半導体を含んで形成することで、第2の構成要素の結晶化が不要であり、製造工程が簡素化できる。
【0092】
請求項9に記載の発明では、第1の構成要素をCsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0093】
請求項10に記載の発明では、第1の構成要素を(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成することで、鮮鋭性、粒状性がある高画質の画像を得ることができる。
【0094】
請求項11に記載の発明では、第4の構成要素が所定のガラス基板であることで、センサとして各画素のばらつきがなくなる。
【0095】
請求項12に記載の発明では、第4の構成要素が樹脂であることで、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0096】
請求項13に記載の発明では、第4の構成要素がガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることで、ガラス上で作製するので高温プロセスでも製造可能で、主なる基板は樹脂を使用するので、軽量化でき、しかも耐衝撃性がある。
【0097】
請求項14に記載の発明では、可搬構造で取扱が容易である。
【0098】
請求項15に記載の発明では、駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることで、携帯ができ、取扱が容易である。
【0099】
請求項16に記載の発明では、画像信号を記憶する記憶手段を備えることで、画像の保存が可能である。
【0100】
請求項17に記載の発明では、記憶手段は脱着可能であることで、大量の画像保存が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】放射線画像検出器の斜視図である。
【図2】放射線画像検出器の基本構成を示す図である。
【図3】放射線画像検出器の第2の構成要素の光電変換機能を示す図である。
【図4】放射線画像検出器の第2の構成要素及び第3の構成要素を示す図である。
【図5】放射線画像検出システムを用いて医用画像を得る方法を示す図である。
【図6】この発明と従来の読取回路の構成を比較する図である。
【符号の説明】
1 放射線画像検出器
10 第1の構成要素
11 第2の構成要素
12 第3の構成要素
13 第4の構成要素
14 第5の構成要素
15 第6の構成要素
Claims (17)
- 入射した放射線の強度に応じた発光を行なう第1の構成要素と、前記第1の構成要素から出力された光を電気エネルギーに変換する第2の構成要素と、前記第2の構成要素で得られた電気エネルギーの蓄積及び該蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行なう第3の構成要素と、前記第1の構成要素から前記第3の構成要素を保持する第4の構成要素を備え、
前記第3の構成要素から出力された信号に基づいて、入射した放射線の画像信号を出力する放射線画像検出器において、
前記第3の構成要素はポリシリコン半導体を含んで形成されていることを特徴とする放射線画像検出器。 - 前記出力する各画素の画素サイズが25〜200μm、フィルファクターが60〜95%であることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像検出器。
- 前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が30〜600MHz、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が10〜1000μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像検出器。
- 前記ポリシリコン半導体は、クロック周波数が100〜600MHz、移動度μが200〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像検出器。
- 前記第2の構成要素を、光電変換可能な有機化合物を含有するものを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記有機化合物が、有機伝導高分子と、フラーレンまたはカーボンナノチューブを含有するものからなることを特徴とする請求項5に記載の放射線画像検出器。
- 前記第2の構成要素を、移動度μが100〜400cm2/Vs、長辺平均結晶粒径が100〜1000μmであるポリシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記第2の構成要素を、アモルファスシリコン半導体を含んで形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記第1の構成要素を、CsI:Tl、Gd2O2S:Tb、(Gd,M1,Eu)2O3、(Gd,M2,Tb)2O3のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
「M1」はY、Nb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素
「M2」はY、Nb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの少なくとも一つ以上の希土類元素 - 前記第1の構成要素を、(Gd,Y,Eu)203、(Gd,Y,Tb)203、のいずれかを用いて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記第4の構成要素が、厚さ0.1mm〜10mm、板厚偏差0.009〜0.004mm/150mmのガラス基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記第4の構成要素が、樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記第4の構成要素が、ガラスと樹脂が貼り合わされて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 可搬構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 駆動させるために必要な電力を供給する電力供給手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記画像信号を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の放射線画像検出器。
- 前記記憶手段は脱着可能であることを特徴とする請求項16に記載の放射線画像検出器。
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