JP2004537651A - デジタルx線撮影のためのヨウ化第2水銀多結晶フィルムを製造するための方法及び装置 - Google Patents

デジタルx線撮影のためのヨウ化第2水銀多結晶フィルムを製造するための方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004537651A
JP2004537651A JP2003517933A JP2003517933A JP2004537651A JP 2004537651 A JP2004537651 A JP 2004537651A JP 2003517933 A JP2003517933 A JP 2003517933A JP 2003517933 A JP2003517933 A JP 2003517933A JP 2004537651 A JP2004537651 A JP 2004537651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
polycrystalline film
source material
temperature
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003517933A
Other languages
English (en)
Inventor
エス. イワンツィク,ジャン
イー. パット,ブラッドリー
Original Assignee
フォトン イメージング,インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フォトン イメージング,インコーポレイティド filed Critical フォトン イメージング,インコーポレイティド
Publication of JP2004537651A publication Critical patent/JP2004537651A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14676X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0694Halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/115Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/30Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32Transforming X-rays

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

熱蒸発システム(100)の中で、放射線を直接検出する能力をもつ多結晶フィルムを製造するための方法が提供されている。原料物質(112)が、コンテナの中に置かれ、該コンテナは、その中に真空を作り出すべく、排気される。該原料物質(112)は、基板(114)上への被着を目的として原料物質を蒸発させるべく加熱される。前記多結晶フィルムは、放射線を検出するべく被着された形態のままで使用される。

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタルX線撮影、特にデジタルX線撮影の利用分野(アプリケーション)のためのヨウ化第2水銀(HgI2)多結晶フィルムを製造するための方法及び装置に関する。
【0002】
(連邦政府による協賛を受けた研究開発の記載)
本発明は、国立保健機関からの政府支援を受けて(認可番号1R43GM62069)行なわれたものである。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【0003】
従来、X線画像形成を行なうためには、写真フィルムが使用されてきた。写真フィルム技術は、優れた空間分解能(50μm以上)及び非常に大きいアクティブ領域という利点を有している。しかしながら写真フィルムの使用には、低いX線検出効率、非線形性そして緩慢な画像検索プロセスを含めた数多くの欠点がある。
【0004】
かくして、現在、医療、科学及び産業の利用分野のためのデジタルX線撮影検出器を開発することに対する関心が増々高まりつつある。デジタルX線撮影検出器の利用分野としては、医療診断の利用分野、材料の非破壊的評価、生物学的及びその他の材料サンプルのX線回折及び天文学的観察が含まれる。例えば、一部の概算によると、医療分野だけで、年間1000人の人口につき600枚以上のX線画像が生成され、その大部分がデジタルX線撮影技術を用いて実施できるものである、ということがわかっている。
【0005】
放射線学におけるデジタル技術は、標準的に、従来のX線フィルムアナログ方法に比べていくつかの利点を有する。これらの利点には、同等の画像について低減された放射線線量、便利な画像獲得及び検索(フィルム現像の時間及び費用を回避する)、デジタル画像処理(画像の強調)、コンピュータで支援された診断及び容易な画像記憶及び伝送が含まれる。さらに、実時間画像を提供する能力は、一部の利用分野においては有利である。
【0006】
近年、アモルファスシリコン(a−Si:H)トランジスタアドレス指定型アレイ(アモルファスシリコンアレイ)が、広面積フラットパネル画像形成のための有力な技術となってきている。ピッチが127μmで単一基板上に最高2304×3200画素(29.2×40.6cm2)を有する画像形成装置が生産されてきており、いくつかの会社がアモルファスシリコンアレイの商業的生産を開始した。面積は比較的小さいが空間分解能の高いX線画像形成装置も又、単結晶シリコンCMOS読出し技術を用いて生産される。X線に対する感度はアモルファスシリコンアレイ又はCMOS読出し装置のいずれかにリンスクリーンを結合することによって得られる。CsI:Tlも使用されたけれども、標準的には、Gd22S:Tbリンがアモルファスシリコンアレイベースの画像形成装置上に被着される。
【0007】
リンを用いた検出器は、標準的に一つの画像を達成するためにプロセスの組合せを必要とする間接的検出器として特徴づけすることができる。第1に、リンによる可視光光子内へのX線エネルギーの伝達が達成されなくてはならず、その後、感光性読出しアレイを用いて光を電気信号に変換しなければならない。
【0008】
間接的検出は、写真フィルムを用いた従来のアナログ技術に比べ一つの改善でありうるが、このアプローチには、リンの中の光の伝播に起因して空間分解能に制限があること及びエネルギー伝達効率が低いことを含めた欠陥がある可能性がある。低いエネルギー伝達は、可視光光子を作り出し収集するプロセスの効率が悪いことに起因する。光の伝播の増加は、X線を阻止する上でのより良い効率を達成するためのリンの厚みの増大の結果である。光の伝播の増加は、X線が低いエネルギーを有しかつ/又はCsIシンチレータが薄い層をもつ場合にカラム状構造をもつ特別に成長させたCsIシンチレータを使用することによって改善することができる。しかしながら、アスペクト比(カラムの長さと直径の比)が(例えばX線エネルギーの増大を補償するべく)増大した時点で直ちに、シンチレータカラム内の集光は減少し、さらにエネルギー伝達効率を低下させる。
【0009】
従って、広範囲のX線強度全体にわたる効率の良いエネルギー検出ならびにリンベースのデジタルX線検出器に比べて改善された空間分解能を提供できるデジタルX線検出器を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【0010】
本発明に従った一実施例においては、熱蒸発システム内で多結晶フィルムを製造するための方法が提供される。該多結晶フィルムは、放射線を直接検出する能力をもつ。該方法には、コンテナ内に原料物質を入れる段階、該コンテナ内で真空を作り出すべく該コンテナを排気する段階、及び該原料物質を加熱しそれを蒸発させる段階であって、その蒸発した原料物質が基板上に被着(デポジット)させられる段階、が含まれている。該多結晶フィルムは、放射線を検出するために被着された形態のままで使用される。
【0011】
本発明に従ったもう一つの実施例においては、多結晶フィルムを製造するための熱蒸発システムが提供される。該多結晶フィルムは、放射線を直接検出する能力をもつ。該システムには、内部に真空を作り出しかつ内部に配置された原料物質を加熱するように適合されたコンテナ、該コンテナの少なくとも一部分をとり囲み、該原料物質を蒸発させるべく該コンテナを加熱する能力をもつ炉、蒸発した原料物質が該多結晶フィルムの成長を目的としてその上に被着されている基板を保持するための基板ホルダー、及び該多結晶フィルムの成長速度を制御するべく該原料物質及び基板をそれぞれの予め定められた温度範囲に維持するための温度制御システムが含まれている。
【0012】
本発明に従ったさらにもう一つの実施例においては、X線撮影システムが提供される。該X線撮影システムは、読出し基板上の昇華を介して製造された多結晶フィルムを含む、放射線を受取り対応する電気信号を生成する能力をもつアレイ検出器であって、該多結晶フィルムが前記読出し基板上で成長させられた後被着された形態のままで使用されるアレイ検出器、及び電気信号から表示可能な画像を生成するべく該アレイ検出器に結合された画像プロセッサを含んでいる。
【0013】
本発明のこれらの及びその他の形態は、以下で簡単に説明する添付図面と合わせて以下の詳細な説明を参照することによって理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明に従った一実施例においては、多結晶フィルムベースのデジタルX線検出器を製造するための方法及び装置が提供されている。高い空間分解能でX線画像を効率良く検出するために、多結晶フィルムベースのデジタルX線検出器が使用される。
【0015】
多結晶フィルムは、シリコン及びアルミナといったような基板上での原料物質の昇華を介して成長させられる。使用される原料物質は、粉末形状で高度に精製されたHgI2でありうる。その他のタイプの多結晶フィルムを生産するための原料物質として、ヨウ化鉛(PbI2)といったようなその他の金属ヨウ化物を使用することもできる。ガラスアンプル内の原料物質は、熱蒸発システムの炉を用いて基板上に蒸発させられる。該基板は、その上に製造されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ又はCMOS(相補型金属酸化物半導体)アレイを伴うアモルファスシリコンを含み得る。これらのアレイは、リンスクリーンを用いることなくX線を直接検出するために、デジタルX線検出器内で多結晶フィルムを使用する場合に、読出しアレイとして使用可能である。
【0016】
成長した層の厚み、粒度、及び結晶化度は、特定の再現可能な形でTsource,Tsubstrate,原料−基板距離及び成長速度といったような成長パラメータを調整することにより、成長後に層を熱処理(例えば焼結)する必要なく、広範囲にわたり制御された形で調節可能である。かくして、放射線を検出するために「被着された通りの」形で多結晶フィルムを使用することができる。これらのフィルムから作られた検出器は、標準的に、およそ数pA/cm2から数百pA/cm2(ピコアンペア/cm2)までの暗電流密度及びおよそ1010〜1014オーム−cmの見かけの抵抗率を示す。X線感度結果はまた、これらの検出器が優れた性能をもつことを示している。例えば、低い暗電流、優れた感度及びX線に対する応答の線形性は、デジタルX線画像形成システム内でHgI2多結晶層を使用することを可能にしている。
【0017】
間接的検出に付随する欠点は、本発明に従った一実施形態において直接変換検出器を使用することによって最小限におさえるか又は無くすることができる。高原子数(高Z)及び高密度半導体材料の薄い多結晶フィルムは、入射X線放射を有効に吸収し、それを、付随する読出しアレイによって読取ることのできる電気信号へと直接変換することができる。
【0018】
X線から電気信号へのエネルギー伝達の効率は、基本的な内在する物理的過程に起因して、リンを用いた間接的検出の場合よりも直接的検出のアプローチにおいて一ケタ大きいものであり得る。すなわち、半導体検出器内で電子ホール対を作り出すための平均エネルギーは、標準的に、シンチレーションアプローチを通して同じ信号を生成するのに必要な対応するエネルギーよりも一ケタ小さい。この結果、直接的検出器アプローチについて同じ入射X線事象のための信号はより大きいものとなる。
【0019】
直接的検出器アプローチは、間接的検出器が60〜80パーセントといった高いDQEを達成できるという事実にもかかわらず、検出量子効率(DQE)を著しく改善することができる。DQE値は通常、入射X線光子の非常に高い強度について見積られる(光子制限されたケース)。DQEは、検出器と相互作用する光子の数の関数であり、より低いX線強度で著しく降下する。DQEは、入射X線強度の全範囲についてその他の技術に比べ多結晶半導体コンバータの場合に改善するが、DQEは、より低いX線強度で最も大きく改善する。より効率の良いエネルギー変換及びより良い信号対読出し雑音比により、直接的検出はより一層優れた検出方法を結果としてもたらすことができる。
【0020】
より低い強度での改善されたDQEは、測定の動的時間相(dynamic temporal aspect)がより短かい測定時間に有利に作用する蛍光透視といったような利用分野にとって重要でありうる。直接的検出器についてのもう一つの重要な考慮事項は、X線によって生成された電荷が側方に分散せず(拡散に起因する無視できる分散は除く)、その代りに適用された電界ラインに沿って移動するということにある。間接的シンチレータアプローチにおける光の分散は、空間分解能の劣化をひき起こす周知の要因である。かくして、直接的アプローチは、間接的アプローチに比べ優れた空間分解能を提供する。それはまた、検出器内の側方分散に起因する分解能の損失が全く無いより厚みの大きい、より効率の高い検出器の製造を可能にする。
【0021】
この利用分野のためには、臭化タリウム(TIBr)、アモルファスセレニウム(a−Se)、ヨウ化鉛(PbI2)、テルル化亜鉛カドミウム(CdZnTe)及びヨウ化第2水銀(HgI2)を含めたいくつかの高Zアモルファス及び多結晶半導体材料を使用することができる。これらのうち、その材料の基本的特性に起因して、X線コンバータのためには、HgI2多結晶フィルムを使用するべきである。
【0022】
HgI2は、高いX線阻止力と電子ホール対生成に必要とされる平均エネルギーが低いことに起因する最も効率の良いエネルギー伝達、低い暗電流及び適切な表面不動態化(passivation)を伴う優れた長期安定性を提供することができる。電子及びホールについての移動度寿命積を含めた残りのパラメータは、候補材料全てのうちで最も高いものに入る。さらに、HgI2は、昇華プロセス中にその化学量論的組成を変えることなく低温熱蒸発により容易に被着(デポジット)可能である。
【0023】
基板上で多結晶フィルムが成長させられる前に、成長プロセスが可能なかぎり純粋な原料物質を使用できるように、原料物質を精製しなければならない。例えば、本発明に従った一実施例においては、約10(百万分の10部分)(PPM)未満の主要活性汚染物質の不純物濃度をもつヨウ化第2水銀(HgI2)粉末を用いて、多結晶フィルムが成長させられる。この実施形態においては、多結晶フィルムの成長のために用いられるHgI2を精製するために、例えば塩化第2水銀(HgCl2)及びヨウ化カリウム(KI)といったようなそれぞれ水銀及びヨウ素を含む出発化合物を高度に精製すべきである。
【0024】
その後、高度に精製された出発化合物(例えばHgCl2及びKI)を用いてHgI2を合成しなければならない。その他の実施形態においては、HgCl2及びKI以外の原料化合物を精製し、その後HgI2を合成するのに使用することができる。HgI2の調製のためのプロセス例は、本明細書に参考としてその内容が全て取り入れられているN.L. Skinner et al.「結晶成長のためのヨウ化第2水銀の調製と評価」Nucl. Instr.&Meth. A283 (1989) p119-122の中で開示されている。
【0025】
次いでHgI2は、本明細書に参考としてその内容が全て取り入れられているH.A. Lamonds,「サンタバーバラにおけるヨウ化第2水銀開発プログラムのレビュー」Nucl. Instr.&Meth. 213 (1983) p5〜12の中で開示されている「4XMS」プロセスを通して精製することができる。「4XMS」精製プロセスには、連続排気の下でのHgI2真空昇華が含まれ、その後、HgI2が溶融され次に冷却された時点での溶融HgI2内の不純物の熱崩壊及び合体が含まれ、そして最終的に閉鎖システム内での真空下のフィルタ昇華が含まれている。例えば、フィルタ昇華は、排気され密閉されたガラス管内でのセラミックフリットを介してのものでありうる。
【0026】
異なる材料が異なる温度で蒸発することから、蒸発段階の間にHgI2と不純物の間の分離が起こる。例えば、HgI2は、このケースにおいて大部分の不純物よりも低い温度で蒸発する。さらに、一部の不純物は、合体してHgI2より大きい粒子を形成し、従って、これらはセラミックフリットを通してそれを行なわない。
【0027】
その他の実施形態では、原料化合物及び合成HgI2を精製するために、当業者にとって既知のその他のプロセスを使用することができる。さらにその他の実施形態においては、基板上の多結晶フィルムを製造するために、例えばヨウ化鉛PbI2又はその他の適切な高Zアモルファス及び/又は多結晶半導体材料といったようなその他の金属ヨウ化物を使用することができる。各々のケースにおいて、高度に精製された化学量論分子が形成され、次に昇華させられて基板上に多結晶フィルムを成長させる。
【0028】
図1は、熱蒸発方法を用いた本発明に従った一実施例において、例えばHgI2多結晶フィルムといったような多結晶フィルムを成長させるために使用可能である熱蒸発システム100の概略図である。熱蒸発システム100は、基板114上に多結晶フィルムを成長させるために昇華を通した蒸発のため原料物質112(例えばHgI2粉末)を加熱するのに用いられる炉102を含んでいる。パイレックス(登録商標)ガラスで作ることのできるアンプル(ベルジャー)106を用いて、粉末形態であるべき原料物質112を収納する。
【0029】
原料物質112を投入した後でかつ成長プロセスが起こる前に、アンプルに真空118が適用される。炉は、予め定められた温度範囲内で温度制御されていなければならない。成長プロセスに先立ち、そしてこのプロセスの間、アンプル106は、その中で真空が維持されるように密閉される。密閉されたアンプル106は、例えば有機ベースの(炭素ベース)及び金属ベースの材料といったような望ましくない不純物を含有していてはならない。
【0030】
基板114は、シリコン、アルミナ、ガラス又はその他の適切な材料から製造でき、X線で生成される信号の電子的読出しのための回路を収納することができる。アルミナ基板が用いられる場合、それは、金属コンタクトを提供するべくパラジウムで薄くコーティングされ得る。さらなる実施形態においては、コンタクト及びHgI2は、それらの間の電流の流れを制御しそれらの間の化学反応を防止するべく「パリレン」といったような絶縁体材料の薄層でコンタクトをコーティングすることによって、それらの間に形成された遮断バリアを有することができる。一つの実施例においては、前記絶縁体層は、コンタクトを含む基板全体にわたり被着(デポジット)される。
【0031】
アンプル106は、その開口部が、基板114を保持するのに用いられる基板ホルダー−冷却器104をとり囲むような形で取付けられるべきである。基板とインタフェースをなす基板ホルダー−冷却器104の表面は、例えばテフロンTMから成ることができる。テフロンTMは、101West 10th St., Wilmington, DE19898に事業所をもつデラウェア州の法人であるE.I. du Pont de Nemours and Companyの登録商標である。断面116は、上面ホルダ110と突き当たるアンプル106の開口部にある基板ホルダー−冷却器104により所定の位置に保持された基板114を例示している。例えば、上面ホルダー110はステンレス鋼で作ることができる。
【0032】
基板ホルダー−冷却器104の温度を制御することにより基板114の温度を予め定められた温度となるか又は予め定められた温度範囲内になるように制御するには、基板温度制御装置122を使用すべきである。基板114の温度を監視するためには、デジタル温度計120を使用することができ、これは、基板温度制御装置122に対するフィードバック制御能力を提供できる。上面ホルダー110は、炉102全体にわたり基板ホルダー−冷却器104を保持し、絶縁体108は、ステンレス鋼ホルダー110を実質的に炉102から絶縁した状態に保つ。
【0033】
本発明に従ったもう一つの実施例においては、成長アンプル106の外側に、付加的な加熱要素128が位置づけされている。加熱要素は、成長アンプル106内部で固定された3次元温度プロフィールを制御し維持するために、炉の中及び/又はアンプル106上のさまざまな点に設置された熱電対127及び抵抗性デバイス分離要素126を有することができる。
【0034】
熱電対スイッチを使用して、温度を監視すべく異なる熱電対の間で切換えを行なうことができる。各々が炉内のさまざまな場所で異なる熱電対温度を測定するための多数のデジタル温度計が存在する一つの実施形態においては、熱電対スイッチ124は必要でないかもしれない。
【0035】
この実施形態及びその他の実施形態においては、多結晶フィルム(例えばHgI2フィルム)を製造するプロセスは、図1の熱蒸発システム内での蒸発プロセスを通したフィルムの成長時点で完了する、ということを指摘しておくべきである。換言すると、本発明のこれらの実施形態においては、単一で、コヒーレントで、連続的コヒーレントなフィルムを形成するための熱処理(例えば焼結)といったような多結晶フィルム上のさらなる被着(デポジット)後の処理は、X線感知性デジタル検出器を生成するために全く必要とされないか又は使用されない。その他の実施形態においては、さらなる絶縁及び周囲温度及び環境制御機構を使用することができる。
【0036】
フィルム成長の準備として、多結晶フィルムに対する後部電気コンタクトとして役立つように、基板の片面上にパラジウムの薄層をコーティングすることができる。例えばアモルファスシリコン上のTFTアレイ又はCMOSアレイといったような、読出しアレイ上に多結晶フィルムが成長させられる実施形態においては、これらの読出しアレイが標準的にすでに金属(例えばパラジウム(Pd)、インジウムスズ酸化物(ITO)又はチタンタングステン(TiW))コンタクトをそなえていることから、パラジウムコーティングは必要でないかもしれない。いくつかの実施形態においては、コンタクト及びHgI2は、電流の流れを制御しコンタクトからHgI2を部分的にアイソレートするべく「パリレン」といったような絶縁体材料の薄層でコンタクトをコーティングすることによって、それらの間に形成された遮断バリアを有することができる。一つの実施例においては、前記絶縁体層は、コンタクトを含む基板全体にわたり被着される。
【0037】
準備された(例えばパラジウムでコーティングされた)基板は、図1の横断面図116に見られるように基板ホルダー−冷却器104内に取付けられる。成長アンプルとも呼ぶことのできるアンプル106は、原料物質112(例えば粉末形態の高純度グレードのヨウ化第2水銀(HgI2))の投入を受け、例えば10-5〜10-7トール、そしてより特定的には5×10-5と5×10-6トールの間にまで排気されるべきである。
【0038】
原料物質を投入するに先立ち、成長アンプルは、王水又はその他の適切な洗剤で洗浄され、蒸留水で洗い流され、次に300℃で12時間焼成されなくてはならない。この焼成は、アンプル内に残っている水分及び/又はその他の不純物を除去するはずである。その他の実施形態においては、焼成に用いられる時間数及び温度は異なるものでありうる。例えば、焼成時間数は、焼成に使用される温度に反比例してよい。
【0039】
アンプル106(原料物質112を投入した後)は、抵抗炉とも呼ばれる炉102の内部に設置されなくてはならず、基板が、別途制御される温度Tsubstrateになるように(炉102及び原料物質112との関係において)冷却されている間、Tsourceに維持されなくてはならない。
【0040】
フィルムの成長速度を調整しフィルム成長条件を改善するべく、Tsource,Tsubstrate,原料−基板距離及び真空を含めたいくつかの結晶成長パラメータを調整することができる。例えば、温度及び距離範囲は、Tsourceについては100℃〜220℃の間、Tsubstrateについては10℃〜130℃の間、そして原料−基板距離については7cm〜15cmの間であり得る。成長時間は、排気後のアンプル内圧力及びTsourceに応じて、25〜120分の範囲内であってよい。
【0041】
本発明に従った一実施例における成長のための原料温度及び基板温度の範囲は、以下の通りである。すなわち原料温度Tsourceの範囲は、120℃〜160℃である。さらに温度が高くなれば、成長速度はより高くなるかもしれないが、高温でフィルムは内部応力を示し、これが接着欠陥をひき起こす可能性がある。基板温度Tsubstrateの範囲は20℃〜85℃である。これらの条件は、約2〜5μm/分という適正な成長速度を結果としてもたらすはずである。
【0042】
90℃より高い基板温度は、不完全なフィルム被着(デポジション)を生成し、フィルムの不均質な成長を結果としてもたらす可能性がある。さらに、フィルムの均等な成長のためには、基板全体を通して実質的に均等な温度を維持しなくてはならない。その他の実施形態においては、付加的な加熱要素、熱電対及び制御機構を用いて三次元体積全体にわたり、精確な温度を達成し維持することが可能である。
【0043】
ここで、100℃よりも実質的に高い基板温度Tsubstrateが基板上のTFTアレイに不利な影響を及ぼす可能性があるということを指摘しておくべきである。さらに、HgI2は、例えば金(Au)又はアルミニウム(Al)といったいくつかの材料がフィルム成長プロセス中に不純物としてか又は読出しアレイ内のいずれかで存在している場合に、それらと望ましくない化学反応を起こす可能性があるということも指摘しておくべきである。例えば、パラジウム、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム酸化物及びスズ酸化物といったような材料は、標準的にHgI2と反応せず、読出しアレイ上で使用することができる。
【0044】
本発明に従った一実施例においては、フィルム厚さ、粒度及びテクスチャーといったような生成されたHgI2多結晶フィルムの物理的特性を制御し検証することが可能である。その他の実施形態においては、フィルムのその他の特性をも制御し検証することができる。この実施形態においては、粒度及び均質性については光学顕微鏡により、結晶化度については粉末X線回折により、又、厚み測定については放射線透過により、フィルムを特徴づけすることができる。
【0045】
デジタルカメラを備えた高性能顕微鏡を用いて光学顕微鏡検査を実施することができる。例えば、使用される高性能顕微鏡は、OlympusTMBH2−UMA顕微鏡であってよく、使用されるデジタルカメラはKodakTM DC120デジタルカメラであってよい。OlympusTMは、日本国(東京都)渋谷区幡ヶ谷2丁目に事業所をもつ日本の株式会社であるオリンパス光学の登録商標である。KodakTMは、343State Street, Rochester, New Yorkにその事業所をもつニュージャージー州の法人であるEastman Kodak Companyの登録商標である。
【0046】
光学顕微鏡検査から、各々の個々の粒子が標準的に単結晶を含む多数の粒子で多結晶フィルムが作られていることがわかる。粒度(ave±σ)が、多数の多結晶フィルムについて測定されてきた。測定された粒度は、成長パラメータに応じて(11±5)から(160±90)μmの範囲内にあり、基板が冷たければ冷たいほど小さい粒度が結果としてもたらされる。その他の実施形態においては、粒度は、原料−基板温度勾配、真空、及び原料対基板の距離を調整することにより制御可能である。
【0047】
光学顕微鏡検査による特徴づけを通して、HgI2層の粒度は、例えば図2に例示されているように基板温度を選択することによって1実施例において11μmから160μmまで制御可能かつ反復可能な形で調節可能であることが見極められた。図2は、Tが(Kelvin×10-3)単位で表わされた基板温度であるものとして、μm単位の粒度の自然対数(ln)対1/Tのグラフ150を例示している。
【0048】
11μmという粒度が、アモルファスシリコン基板上に形成されうるTFTアレイ上に被着された多結晶フィルムにとって適切であり、数多くの医療分野においてデジタルX線撮影のための適切な空間分解能を提供しうる。数多くのそして場合によっては全ての読出し画素を網羅する大きい単結晶又は非常に小さい粒子(読出しピッチより1以上小さいファクター、及び読出しピッチより2以上小さいファクターでありうる)のいずれかが、画素化された読出しに対する整合のために最も適したものでありうるものの、デジタルX線検出器の空間分解能は、粒度ならびに例えばTFTアレイといったような読出しアレイのピッチにより左右されうる。例えば、TFTアレイは、使用される製造技術及びプロセス、及びTFTアレイの標的である利用分野(アプリケーション)に応じて数ミクロンから数百ミクロンまでの範囲のその他のピッチを有しうるにせよ、標準的なTFTアレイは、127μmのピッチを有していてよい。
【0049】
図3は、粉末サンプルについてのX線回折図160及び多結晶フィルムについてのX線回折図162、164及び166を例示している。X線回折図162、164及び166は、それぞれ10℃、17℃、85℃の基板温度で成長させられたフィルムを表わしている。X線粉末回折は、例えばSiemensTM回折計といったような回折計を用いて、成長したフィルムについて実施することができる。SiemensTMというのは、Wittelsbacherplatz 2 Munich, Germanyに事業所をもつドイツの法人であるSiemens Aktiengesellschaftの登録商標である。
【0050】
各フィルムについて、異なるスペクトル内のピークを測定する、結晶の配向を測定する[Σ(001)/Σ(hkl)]に従ってテクスチャーを推定することができる。図4では、この関係が、(フィルム成長中の)基板温度に対してプロットされ、基板に対し垂直なC軸をもつ結晶の好ましい配向と基板の温度の間の相関関係を導き出すことができる。C軸が基板に対して垂直である状態の好ましい配向の増大が、温度の上昇に伴って観察される。例えば、図3中の(002)ピークを参照のこと。(ランダムである)粉末についてのテクスチャー値を図4に見られるように基準として使用可能である。図4を見ればわかるように、フィルムの結晶学的配向及びテクスチャーは、基板温度を選択することによって、さらに良い値に向かって調整可能である。
【0051】
図5は、例えば多結晶HgI2フィルムといったような多結晶フィルムの厚みを測定するためのセットアップを例示している。フィルム厚みは、高度に視準された(Φ=0.5mm)241Amソース(60keV)184を用いた放射線透過法を介して図5のセットアップを使用することにより決定することができる。上記の241Amソース184は、コリメータ182によって視準されなくてはならない。HgI2多結晶フィルム186を通されたガンマ線は、光電子増倍管(PMT)190に結合された1″×1″のCsI(Na)シンチレーション結晶188を用いて検出されるべきであり、その後この光電子増倍管の信号は、結果としてのエネルギースペクトルを記録できる多チャンネル分析装置(MCA)194にさらに接続可能となるような形で適切に信号を条件づけする前置増幅器(プリアンプ)192を用いて処理される。
【0052】
層内のガンマ線の減衰は、その上にHgI2が全く被着されていない類似の、ただし裸の基板を通して透過された同じフォトピークウインドウ内の計数された整数から、その上にHgI2が被着された層を有する基板を通って透過された60keVのフォトピーク内の計数された整数を減算することによって得ることができる。
【0053】
HgI2内で60keVでの線形減衰係数の周知の値を使用することにより、フィルムの厚みを決定することができる。また、成長した層の表面全体の上のさまざまな場所でいくつかの視準された測定を行なうことにより、その均質性を測定することも可能である。成長した層の厚みは、50〜150μmの成長条件に応じて変動する可能性があり、層内の厚みの均質性(±σ/平均%)は、4in2の領域全体にわたり+/−2%未満でありうる。
【0054】
図6は、99%の阻止(stopping)のために必要とされるHgI2の厚み対エネルギーの関係(実線)及び500μmHgI2フィルムについての阻止百分率(percentage stopping)対エネルギーの関係(破線)を例示している。図6(実線)は、X線エネルギーの関数としてのHgI2内の99%阻止に必要とされるフィルム厚(μm)を示している。最高50keVまで99%阻止するためには、150μmのフィルム厚で充分である。実際、X線マンモグラフィエネルギー(MoアノードX線管については17keV、AgアノードX線管については21keV)では、50μmの薄いフィルムでさえ、99%より多くのX線を阻止することができる。しかしながら、100keVの範囲内のX線エネルギーについて高い効率を得るためには(150μmは100〜150keVの領域内で70%〜35%の間の減衰を提供する)、より厚い層が好ましい。
【0055】
例えば、マンモグラフィにおいて胸部の画像を撮影するためには、20〜50μmのフィルム厚が、適切なX線エネルギーを検出するのに充分でありうる。しかしながら、X線撮影において身体の画像を撮影する場合、100keVの範囲内のX線エネルギーを使用することができ、フィルムは数百μmの厚みを有する必要があるかもしれない。
【0056】
例えば10-4〜10-6トールそしてより特定的には10-5トールの真空下で、例えばEdwards Vaccum Coating Unit(E306A型)といったような真空コーティングユニットを用いて、熱蒸発によりHgI2フィルム上にパラジウムフロントコンタクトを被着させることができる。
【0057】
いくつかのフィルム上に、2種類以上のコンタクトを被着させることができる。まず最初に、フィルム領域の全て又は一部分をカバーするより大きいコンタクトを、フィルムの均質性及びX線応答を調査するために被着させることができる。受容可能な応答を検証した後、数平方ミクロンから数mm2までのサイズを各々有するアレイコンタクトを被着させて、さらにフィルム均質性及び画像能力を調査することができる。TFT、CMOS又はその他のかかる技術を用いて、読出しを達成することができる。
【0058】
HgI2多結晶検出器は、暗電流、抵抗率、移動度、移動度−寿命及びX線に対する応答の感度及び線形性といったような基本的な電気特性を測定することによって特徴づけされ得る。暗電流は、前方(入口)電極及び後方電極の間にバイアス電圧を印加することによって、全ての成長したフィルムについて印加電圧の関数として測定可能である。測定は、例えばKeithleyTM 487型でありうるPico電流計及びDC電圧電源を用いて実施できる、KeithleyTMは、12415Euclid Ave., Cleveland, OHに事業所を有するオハイオ州の法人であるKeithley Instruments, Inc.の登録商標である。
【0059】
図7は、いくつかの代表的フィルムのための1×1cm2の検出器についての暗電流密度対検出器バイアスのグラフを示している。図7から、フィルムの暗電流はおよそ数pA/cm2であり、フィルムの見かけの固有抵抗(抵抗率)範囲が1×1014〜6×1014オーム−cmであることがわかる。3つのフィルムについて得られたフィルム暗電流は、当業者によって以前に報告された暗電流値よりもほぼ3ケタ優れた(低い)ものである。さらに、見かけの固有抵抗は、報告されたデータよりも高い(2×1012オーム−cm)。これは、本発明に従った多結晶フィルムの出発物質(原料物質)および調製として、高度に精製されたHgI2の使用に起因していると思われる。
【0060】
荷電キャリアの移動度は、204Tlソースからのベータ粒子を用いてHgI2フィルムを照射することによって測定可能である。高速前置増幅器に対して画素電極を接続することができ、フィルム内のベータ粒子の相互作用の結果得られるパルスは、例えばTektronixTM TDS380型、400MHzでありうるデジタルオシロスコープ上に表示され記録され得る。TektronixTMというのは、14200SW KARL BRAUN DRIVE(50-LAW)、Beaverton, OR97077に事業所をもつオレゴン州の法人であるTektronix, Inc.の登録商標である。荷電キャリアの移動度は、Lを層の厚み、Vをバイアス電圧、そしてTを立上り時間としてμ=L2/TVに従って計算可能である。
【0061】
図8は、デジタルオシロスコープによって収集された高速立上り時間の前置増幅器(電子収集)からの電圧パルスである、この測定セットアップ内における捕捉されたパルスの一例を示している。波形は、HgI2層内の電子の生成及び移動に対応し、ここから、16cm2/Vsの移動度を得ることができる。これは、特に当業者にとって既知のHgI2単結晶について得られた電子移動度(2.1cm2/Vs≦μe≦125cm2/Vs)と比べた場合に、多結晶フィルムについての優れた電荷移動値である。
【0062】
電荷キャリアの移動度−寿命積は、
Q/Q0=(μτE/L)(1−exp(−L/μτE))
により与えれるHecht関係式を利用し、同じベータ粒子線源(ソース)測定を用いて計算することができる。なお式中、Qは収集された電荷であり、Q0は最初に生成された電荷であり、Eは電界(フィルム厚Lでバイアス電圧を除したもの)である。Q0は、信号がもはや増大しない高いバイアス電圧での漸近的値を求めることによって実験的に決定できる。Hecht関係式に測定データをあてはめることにより、6×10-5cm2/Vの移動度−寿命値を計算することができ、この値は、当業者が認識するように、HgI2単結晶で得られる値ならびにその他のHgI2層で得られる値(4×10-5cm2/V,6.8×10-5cm2/V)に類似しているかもしれない。
【0063】
X線に対する多結晶HgI2検出器の応答は、管電圧(例えば10〜150kVの範囲内)の関数として及び検出器の印加されたバイアスの関数として、X線発生器からのX線に対する応答(検出器電流)を測定することによって決定可能である。応答の線形性は、X線管電流の関数として測定を行なうことによってX線照射線量の関数として特徴づけすることができる。照射線量率は、例えばRAD CHECKTM Plus,06−526型といったような較正済みカメラを用いて較正され得る。RAD−CHECKTMは、1505Jefferson Ave., Toledo OH43697に事業所をもつオハイオ州の法人であるVictoreen, Inc.の登録商標である。
【0064】
図9は、代表的フィルムサンプルについてのX線応答線形性を示す。検出器に衝突するX線は、1.7mmのアルミニウムプレートフィルタを用いて予めろ波される。検出器電流は次に、例えば、Keithley 487型といったようなピコ電流計を用いて測定可能である。
【0065】
図10は、いくつかの代表的検出器についてのX線感度対照射線量の関係を示す。照射線量率に伴うX線応答の均等性は非常に優れており、数多くの検出器について反復可能である。測定された感度値は、ヨウ化第2水銀フィルム及び当業者にとって既知のその他の材料(PbI2及びa−Se)のそれらと非常によく匹敵する。
【0066】
図11は、本発明に従った一実施例が適用されうるデジタルX線撮影システム300のブロック図である。デジタルX線撮影システム300は、放射線検出器302及び画像プロセッサ308を含んでいる。画像プロセッサ308は、処理されたX線撮影画像を表示するための表示装置(ディスプレイ)310に結合されうる。例えば、デジタルX線撮影システム300は、X線画像形成の利用分野に対して使用可能である。
【0067】
放射線検出器302は、アレイ検出器304及び1つ以上の前置増幅器(プリアンプ)306を含む。アレイ検出器304は、X線撮影画像のための電気信号を生成するべく放射線を直接検出するため、本発明の実施例に従って製造されたHgI2 多結晶フィルムを含むことができる。電気信号は、前置増幅器306により処理され得、表示可能な画像を生成するべくさらに処理されるために画像プロセッサ308に印加され得る。
【0068】
図12は、本発明の1実施例に従って製造されたHgI2 多結晶フィルムを用いて製造可能なアレイ検出器340を例示している。例えばHgI2 多結晶フィルムは、X線を直接検出する能力をもち得る。アレイ検出器320は、アレイ検出器340の拡大図である。アレイ検出器320は、列(コラム)電極322、ガードリング324、HgI2 多結晶フィルム326、行(ロウ)電極328及びセラミック基板330を内含する。セラミック基板330は、例えば、アルミナ又はその他の任意の適切なセラミック基板で作られていてよく、実際にはプリント回路板に取付けることができる。
【0069】
列及び行電極は、フォトリソグラフィック技術を用いることによって製造可能である。電極は、また、例えば物理的マスクを通してHgI2 多結晶フィルム上にPd(パラジウム)コンタクトを蒸発させることによっても製造可能である。図12に例示されているように、検出器アレイ320は、前面側に行電極、そして背面側に列電極を伴ったクロスグリッドアレイ形態で構築することができる。
【0070】
図13は、本発明に従った一実施例が適用されうるデジタルX線撮影システム350のブロック図である。デジタルX線撮影システム350は、放射線検出器352及び画像プロセッサ360を内含している。例えば、デジタルX線撮影システム350は、X線画像形成の利用分野のために使用することができる。
【0071】
放射線検出器352は、アレイ検出器354を含み、このアレイ検出器は、本発明の実施例に従って製造されたHgI2 多結晶フィルムを内含し、図12のアレイ検出器320の構成を有していてよい。アレイ検出器354は、行及び列電極を内含し、行側多チャンネル前置増幅器356及び列側多チャンネル前置増幅器358にそれぞれ結合されている。前置増幅器356及び358は、電荷感知型前置増幅器でありうる。
【0072】
前置増幅器356及び358の出力は、事象の発生を表示するデジタル信号の生成のため画像プロセッサ360内の整形用増幅器362及びデジタル信号発生器363に結合されている。整形用増幅器362の出力はまた、対応するデジタル信号を生成するべくADC(アナログ−デジタル変換器)364に提供される。一致論理及びエンコーダ365が、デジタル信号発生器363及びADC364からの出力を相関し、かつ相関された出力を符号化することにより、表示可能な画像を生成する。画像処理を制御するためには、コンピュータ366を使用することができ、画像は、表示装置(ディスプレイ)368上に表示され得る。
【0073】
図14は、本発明に従った一実施例が適用されうるアモルファスシリコンのTFT(薄膜トランジスタ)読出し装置406を利用したデジタルX線撮影システム400のブロック図である。
【0074】
HgI2 多結晶フィルムで形成された放射線検出器404がTFT読出し装置406上に被着(デポジット)される。X線発生器402がX線放射線を生成し、これは検査中の物体403によって減衰される。検出器404で得られた結果としての画像は、TFT読出し装置406及び付随する電子部品の助けを借りて読出される。
【0075】
読出し電子部品としては、以下のコンポーネント、すなわち、増幅器412、マルチプレクサ414、ゲートドライバ408、デジタルシーケンサ410、及びA/Dコンバータ416が含まれる。画像はホストコンピュータ418内で表示され記憶される。
【0076】
実施例でのデジタルX線撮影システム400においては、TFT読出し装置406上に複数の読出し電極を形成することができる。さらに、多結晶フィルム上に単一の電極を形成することもできる。第1及び第2の電極の間にバイアス電圧が印加される場合、それは、多結晶フィルム内に電界を作り出し、この電界は、X線放射に応答した信号形成を容易にする。その他の実施形態においては、多結晶フィルム上に複数の電極を形成することができる。デジタルX線撮影システム400はまた、各々が読出し電極の一つからの信号を処理する能力をもつ複数の前置増幅器をも含むことができる。
【0077】
もう一つの実施例でのデジタルX線撮影システム400においては、TFT読出し装置406上に複数の読出し電極を形成することができる。第1の電極がその上に形成されているTFT読出し装置の表面上に絶縁体材料を被着させることによって、読出し基板上に、絶縁体材料の薄層をコーティングすることができる。この絶縁体材料の薄層は、電流の流れを制御し、第1の電極から多結晶フィルムを化学的にアイソレートするために、第1の電極と多結晶フィルムの間の遮断バリアを形成する。
【0078】
当業者であれば、本発明の思想又は不可欠の特徴から逸脱することなくその他の特定的形態で本発明を実施できるということを認識するだろう。従って、上述した記述は、あらゆる面において、制限的なものではなく例示的なものであるとみなされる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって表示されており、その等価物の意味及び範囲内に入るすべての変更は、その中に包含されるべく意図されている。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明に従った一実施形態においてHgI2多結晶フィルムを製造するのに使用できる熱蒸発システムの概略図である。
【図2】本発明に従った一実施形態における熱蒸発によって成長させられた多結晶HgI2フィルムについての基板温度と粒度の間の相関関係を例示するグラフである。
【図3】本発明に従った一実施形態における異なる基板温度で成長させられたフィルムについてのX線回折図である。
【図4】本発明に従った一実施形態における基板温度の関数としての多結晶HgI2フィルムのテクスチャーを例示するグラフである。
【図5】本発明に従った一実施形態における多結晶HgI2フィルムの厚みを測定するためのセットアップを例示する図である。
【図6】X線エネルギーの99%の阻止に必要とされるHgI2の厚みと500μmのHgI2フィルムについての阻止百分率を例示するグラフである。
【図7】いくつかの検出器及びフィルムについての暗電流密度対検出器バイアスの関係を例示するグラフである。
【図8】デジタルオシロスコープによって収集された通りの高速立上り時間型前置増幅器で測定した本発明に従った一実施形態における多結晶HgI2フィルムからの電圧パルスを例示するグラフである。
【図9】X線管における異なるkVについてのX線応答線形性を例示するグラフである。
【図10】本発明に従った一実施形態におけるX線感度測定を例示するグラフである。
【図11】本発明に従った一実施例が適用されうる、デジタルX線撮影システムのブロック図である。
【図12】図11のデジタルX線撮影システムの詳細なブロック図である。
【図13】本発明に従った一実施例が適用されうる、デジタルX線撮影システムのブロック図である。
【図14】本発明に従った一実施例が適用されうる、アモルファスシリコンTFT読出し装置を伴うデジタルX線撮影システムのブロック図である。

Claims (30)

  1. 熱蒸発システム内で多結晶フィルムを製造する方法であって、該多結晶フィルムが放射線を直接検出する能力をもち、
    コンテナ内に原料物質を入れる段階、
    コンテナ内に真空を作り出すべくコンテナの排気を行う段階、及び
    原料物質を加熱しそれを蒸発させる段階であって、蒸発した原料物質が基板上に被着させられる段階、
    を含んで成り、ここに前記多結晶フィルムは、放射線を検出するために被着された形態のままで使用される方法。
  2. 前記コンテナ内に入れる前に前記原料物質を精製する段階をさらに含んで成る、請求項1に記載の方法。
  3. 前記の精製段階には、4XMS精製を介した精製段階が含まれている、請求項2に記載の方法。
  4. 前記の精製段階には、
    真空内で原料物質を昇華させ、かくして原料物質から不純物を除去する段階、
    原料物質を溶融させ、かくして原料物質から残りの不純物を分離する段階、
    溶融した原料物質を冷却する段階、
    冷却した原料物質を昇華させる段階、及び
    昇華した原料物質をセラミックフリットに通し、不純物は通さない段階、
    が含まれている、請求項2に記載の方法。
  5. 前記原料物質がヨウ化第2水銀(HgI2)を含んで成る、請求項1に記載の方法。
  6. 出発化合物から前記原料物質を合成する段階をさらに含んで成り、該出発化合物が、該原料物質の合成に先立ち精製されている、請求項1に記載の方法。
  7. 前記出発化合物が塩化第2水銀(HgCl2)及びヨウ化カリウム(KI)を含んで成る、請求項6に記載の方法。
  8. 予め定められた範囲内で前記基板の温度を制御する段階をさらに含んで成る、請求項1に記載の方法。
  9. 前記基板に対する予め定められた温度範囲が20℃〜85℃の間である、請求項8に記載の方法。
  10. 前記基板の温度を制御する段階には、該基板を通して実質的に均等な温度を維持する段階が含まれている、請求項8に記載の方法。
  11. 前記の加熱段階には、原料物質の温度を予め定められた範囲内に維持する段階が含まれている、請求項1に記載の方法。
  12. 前記原料物質に対する予め定められた温度範囲が、120℃〜160℃の間にある、請求項11に記載の方法。
  13. 前記の排気段階には、コンテナを10-5トール〜10-7トールの間にまで排気する段階が含まれている、請求項1に記載の方法。
  14. 前記基板が、シリコン、ガラス及びアルミナから成るグループの中から選択された材料で製造されている、請求項1に記載の方法。
  15. 前記基板上には、電子的読出し回路が形成されている、請求項1に記載の方法。
  16. 前記電子的読出し回路が、TFT及びCMOS技術から成るグループの中から選択された技術に基づいている、請求項15に記載の方法。
  17. 前記多結晶フィルムが、X線を電気信号に変換することによってX線を直接検出する能力をもつ、請求項1に記載の方法。
  18. 多結晶フィルムを製造するための熱蒸発システムであって、該多結晶フィルムが放射線を直接検出する能力をもち、
    内部に真空を作り出しかつ内部に配置された原料物質を加熱するように適合されたコンテナ、
    該コンテナの少なくとも一部分をとり囲み、前記原料物質を蒸発させるべく前記コンテナを加熱する能力をもつ炉、
    前記の蒸発した原料物質が前記多結晶フィルムの成長のためにその上に被着されている基板を保持するための基板ホルダー、及び
    前記多結晶フィルムの成長速度を制御するべく前記原料物質及び基板をそれぞれの予め定められた温度範囲に維持し、かくして、前記多結晶フィルムを放射線検出器内で利用できるようにするための、温度制御システム、
    を有して成る熱蒸発システム。
  19. 前記温度制御システムが、
    炉内温度を測定するための少なくとも一つの熱電対、
    前記コンテナの周囲温度を制御する能力をもつ加熱要素、及び
    前記基板の温度を制御する能力をもつ冷却器、
    を含んで成る、請求項18に記載の熱蒸発システム。
  20. 測定された温度に応答して前記加熱要素及び冷却器を制御するための温度制御装置をさらに含んで成る、請求項19に記載の熱蒸発システム。
  21. 前記コンテナ内に真空を維持するための真空システムをさらに含んで成る、請求項18に記載の熱蒸発システム。
  22. 読出し基板上の昇華を介して製造された多結晶フィルムを含む、放射線を受取り対応する電気信号を生成する能力をもつアレイ検出器であって、該多結晶フィルムが前記読出し基板上で成長させられた後被着された形態のままで使用されるアレイ検出器、及び
    該電気信号から表示可能な画像を生成するべく前記アレイ検出器に結合された画像プロセッサ、
    を有して成るX線撮影システム。
  23. 前記読出し基板上に形成された複数の第1の電極、及び
    前記多結晶フィルム上に形成された第2の電極、
    をさらに含んで成り、
    前記第1及び第2の電極の間に印加されたバイアス電圧が、前記多結晶フィルム内に電界を作り出し、この電界がX線放射に応答した信号形成を容易にする、請求項22に記載のX線撮影システム。
  24. 前記の基板上に形成された複数の第1の電極及び前記多結晶フィルム上に形成された複数の第2の電極をさらに含んで成り、前記の第1及び第2の電極が互いに対し垂直に配置されている、請求項22に記載のX線撮影システム。
  25. 前記読出し基板上に形成された複数の第1の電極、及び
    前記第1の電極がその上に形成されている前記読出し基板の表面上に被着させることによって前記読出し基板上にコーティングされた絶縁体材料の薄層、
    をさらに含んで成り、
    前記絶縁体材料の薄層が、電流の流れを制御し前記第1の電極から前記多結晶フィルムを化学的にアイソレートするべく前記第1の電極と前記多結晶フィルムの間に遮断バリアを形成する、請求項22に記載のX線撮影システム。
  26. 各々が前記第1の電極の一つからの信号を処理する能力をもつ複数の前置増幅器をさらに含んで成る、請求項23に記載のX線撮影システム。
  27. 各々が前記の第1及び第2の電極の一つからの信号を処理する能力をもつ複数の前置増幅器をさらに含んで成る、請求項22に記載のX線撮影システム。
  28. 前記画像プロセッサが、電気信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器を含んで成る、請求項22に記載のX線撮影システム。
  29. 表示可能な画像を表示する能力をもつ表示装置をさらに含んで成る、請求項22に記載のX線撮影システム。
  30. 前記放射線がX線を含んで成る、請求項22に記載のX線撮影システム。
JP2003517933A 2001-07-30 2002-07-30 デジタルx線撮影のためのヨウ化第2水銀多結晶フィルムを製造するための方法及び装置 Pending JP2004537651A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30896701P 2001-07-30 2001-07-30
US10/158,494 US7186985B2 (en) 2001-07-30 2002-05-30 Method and apparatus for fabricating mercuric iodide polycrystalline films for digital radiography
PCT/US2002/024112 WO2003012855A1 (en) 2001-07-30 2002-07-30 Method and apparatus for fabricating mercuric iodide polycrystalline films for digital radiography

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004537651A true JP2004537651A (ja) 2004-12-16

Family

ID=26855084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003517933A Pending JP2004537651A (ja) 2001-07-30 2002-07-30 デジタルx線撮影のためのヨウ化第2水銀多結晶フィルムを製造するための方法及び装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7186985B2 (ja)
EP (1) EP1421613A4 (ja)
JP (1) JP2004537651A (ja)
CA (1) CA2454446A1 (ja)
IL (1) IL160013A0 (ja)
WO (1) WO2003012855A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102965617A (zh) * 2012-11-20 2013-03-13 上海大学 超声波辅助下油浴真空物理气相沉积多晶碘化汞厚膜的装置和方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL151634A0 (en) * 2002-09-05 2003-04-10 Real Time Radiography Ltd Direct detection of high energy single photons
US20050160979A1 (en) * 2004-01-26 2005-07-28 Real-Time Radiography Ltd. Method and apparatus for applying a polycrystalline film to a substrate
DK3079023T3 (da) 2007-10-30 2019-12-09 Univ New York Sporing og karakteriseing af partikler med holografisk videomikroskop
US9316578B2 (en) 2008-10-30 2016-04-19 New York University Automated real-time particle characterization and three-dimensional velocimetry with holographic video microscopy
KR101654140B1 (ko) 2010-03-30 2016-09-09 삼성전자주식회사 산화물 반도체 트랜지스터를 구비한 엑스선 검출기
KR101678671B1 (ko) 2010-04-01 2016-11-22 삼성전자주식회사 이중 포토컨덕터를 구비한 엑스선 검출기
DE102010021172B4 (de) 2010-05-21 2013-04-18 Siemens Aktiengesellschaft Strahlenwandler mit einer direkt konvertierenden Halbleiterschicht und Verfahren zur Herstellung eines solchen Strahlenwandlers
FR2961911A1 (fr) * 2010-06-29 2011-12-30 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection de rayonnement et procede de fabrication
KR101820843B1 (ko) 2011-02-18 2018-01-22 삼성전자주식회사 확산방지막을 구비한 엑스선 검출기
EP3105638B1 (en) 2014-02-12 2020-07-22 New York University Fast feature identification for holographic tracking and characterization of colloidal particles
WO2016077472A1 (en) 2014-11-12 2016-05-19 New York University Colloidal fingerprints for soft materials using total holographic characterization
KR102579248B1 (ko) 2015-09-18 2023-09-15 뉴욕 유니버시티 정밀 슬러리 내 대형 불순물 입자의 홀로그래픽 검출 및 특성화
US11385157B2 (en) 2016-02-08 2022-07-12 New York University Holographic characterization of protein aggregates
US10670677B2 (en) 2016-04-22 2020-06-02 New York University Multi-slice acceleration for magnetic resonance fingerprinting
US10571415B2 (en) 2016-08-02 2020-02-25 Rolls-Royce Corporation Methods and apparatuses for evaluating ceramic matrix composite components
US11543338B2 (en) 2019-10-25 2023-01-03 New York University Holographic characterization of irregular particles
US11948302B2 (en) 2020-03-09 2024-04-02 New York University Automated holographic video microscopy assay

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL49800A (en) 1975-07-01 1979-11-30 Us Energy Purification of hgl2 for growth of nuclear detector quality crystals
US4030964A (en) 1976-04-29 1977-06-21 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Temperature cycling vapor deposition HgI2 crystal growth
FR2541668B1 (fr) 1983-02-28 1985-06-07 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'iodure mercurique alpha de haute purete destine a etre utilise comme source de matiere premiere pour la croissance de monocristaux pour la detection nucleaire
US5204140A (en) 1986-03-24 1993-04-20 Ensci, Inc. Process for coating a substrate with tin oxide
US4780174A (en) * 1986-12-05 1988-10-25 Lan Shan Ming Dislocation-free epitaxial growth in radio-frequency heating reactor
JPH02284638A (ja) 1989-04-26 1990-11-22 Tadahiro Omi 高性能プロセスガス供給装置
JP3172627B2 (ja) 1992-09-03 2001-06-04 東京エレクトロン株式会社 真空形成方法および真空形成装置
US5892227A (en) * 1994-09-29 1999-04-06 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Radiation detection system and processes for preparing the same
KR100383867B1 (ko) 1994-09-29 2003-07-07 디렉트 (디지털 이미징 리드아웃) 방사선검출시스템및그의제조방법
JPH11183626A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Shimadzu Corp 放射線検出素子アレイ
JPH11218857A (ja) 1998-01-30 1999-08-10 Konica Corp X線撮像装置
JPH11354516A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Sony Corp シリコン酸化膜形成装置及びシリコン酸化膜形成方法
JP3865187B2 (ja) 1998-11-10 2007-01-10 シャープ株式会社 置換フェニルエチレン前駆体およびその合成方法
US6855859B2 (en) * 1999-03-31 2005-02-15 The Babcock & Wilcox Company Method for controlling elemental mercury emissions
WO2002067014A1 (en) 2001-02-18 2002-08-29 Real-Time Radiography Ltd. Wide band gap semiconductor composite detector plates for x-ray digital radiography
IL143851A0 (en) 2001-06-19 2002-04-21 Real Time Radiography Ltd Systems for detection, imaging and absorption of high energy radiation
IL143853A0 (en) 2001-06-19 2002-04-21 Real Time Radiography Ltd Laminated radiation detector and process for its fabrication

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102965617A (zh) * 2012-11-20 2013-03-13 上海大学 超声波辅助下油浴真空物理气相沉积多晶碘化汞厚膜的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003012855A1 (en) 2003-02-13
EP1421613A1 (en) 2004-05-26
US20030021382A1 (en) 2003-01-30
WO2003012855A8 (en) 2003-09-18
IL160013A0 (en) 2004-06-20
US7186985B2 (en) 2007-03-06
CA2454446A1 (en) 2003-02-13
EP1421613A4 (en) 2007-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7186985B2 (en) Method and apparatus for fabricating mercuric iodide polycrystalline films for digital radiography
Simon et al. Analysis of lead oxide (PbO) layers for direct conversion X-ray detection
Shah et al. X-ray imaging with PbI2-based a-Si: H flat panel detectors
Churilov et al. Thallium bromide nuclear radiation detector development
Lee et al. Synchrotron applications of an amorphous silicon flat-panel detector
US7723692B2 (en) Solid state radiation sensor and manufacturing method of the same
Simon et al. PbO as direct conversion x-ray detector material
Gokhale et al. Growth, fabrication, and testing of bismuth tri-iodide semiconductor radiation detectors
Iwanczyk et al. Mercuric iodide polycrystalline films
AU699690C (en) A radiation detection system and processes for preparing the same
Iwanczyk et al. HgI/sub 2/polycrystalline films for digital X-ray imagers
Schieber et al. Radiological x-ray response of polycrystalline mercuric-iodide detectors
Hartsough et al. Imaging performance of mercuric iodide polycrystalline films
Shah et al. Lead iodide films for X-ray imaging
Zentai et al. Improved properties of PbI2 x-ray imagers with tighter process control and using positive bias voltage
Shah et al. Characterization of X-ray Imaging properties of PbI2 Films
Fornaro et al. Comparison between sublimation and evaporation as process for growing lead iodide polycrystalline films
Chaudhuri et al. Room-temperature radiation detectors based on large-volume CdZnTe single crystals
Zentai et al. Large-area mercuric iodide x-ray imager
Hartsough et al. Polycrystalline mercuric iodide films on CMOS readout arrays
Zentai et al. Large area mercuric iodide thick film X-ray detectors for fluoroscopic (on-line) imaging
Jean et al. New cesium iodide-selenium x-ray detector structure for digital radiography and fluoroscopy
Fornaro et al. Polycrystalline lead iodide films: optical, electrical and X-ray counting characterization
Sajjad Room temperature semiconductor radiation detectors based on CdZnTe and CdZnTeSe
Kanai Shah et al. Lead iodide films for x-ray imaging

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061017

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20070116

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20070123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070821

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080617