JP2005012049A - 放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造効率および検出特性を向上させた放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】導電性を有する支持基板４を用いることにより、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができるので、共通電極を設ける必要がなくなる。その結果、製造工程を減らし、製造効率の向上を図ることができる。また、導電性を有する支持基板４は電気抵抗が十分に低いので、バイアス電圧の変動を抑制することができる。その結果、雑音を減らし、結果Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が高いものとなり、さらに、優れた時間応答性を得ることができる。したがって、検出特性の向上を図ることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】導電性を有する支持基板４を用いることにより、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができるので、共通電極を設ける必要がなくなる。その結果、製造工程を減らし、製造効率の向上を図ることができる。また、導電性を有する支持基板４は電気抵抗が十分に低いので、バイアス電圧の変動を抑制することができる。その結果、雑音を減らし、結果Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が高いものとなり、さらに、優れた時間応答性を得ることができる。したがって、検出特性の向上を図ることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、産業用または医療用の放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置に係り、特に、放射線検出器の検出特性および製造効率の向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用又は医療用の放射線検出器として高感度放射線検出器が開発されている。放射線検出器を構成する支持基板の材料としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などの絶縁体を用いており、感応半導体膜としては、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の結晶が用いられている。また、検出対象の放射線の入射によって感応半導体膜で生成したキャリア（電子、正孔）を蓄積および読み出すための蓄積・読み出し用の素子が検出素子の二次元アレイ配列に対応する配列で設けられており、生成キャリアの素子別収集が行われる構成となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４２２５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、支持基板が絶縁体である場合においては、支持基板と感応半導体膜との間に共通電極およびその共通電極にバイアス電圧を供給するために微細加工などによる配線を行う必要がある。つまり、共通電極の膜厚は薄いので、側面からバイアス電圧を供給するための配線加工をすることは困難である。具体的な加工としては、支持基板の一部を切り取って共通電極に配線接続をしたり、スルーホールによって電気的接続をとったりしている。したがって、製造工程が煩雑になるといった不都合が生じている。また、この共通電極の膜厚は薄いので、電気抵抗が大きくなり、検出器のバイアス電圧の変動を生じさせ、放射線検出器の感度を低下させるという問題がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製造効率および検出特性の向上を図ることができる放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、導電性を有する支持基板と、前記支持基板に積層形成されるとともに検出対象に感応してキャリア（電子、正孔）を生成する感応半導体膜と、前記感応半導体膜で生成されたキャリアをキャリア蓄積・読み出し用の素子を備えた読み出し手段とからなることを特徴とするものである。
【０００７】
（作用・効果）請求項１に記載の発明によれば、支持基板が導電性を有するので、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができる。つまり、共通電極を設ける必要がないので製造工程を減らし、製造効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、導電性を有する支持基板は電気抵抗が十分に低いので、バイアス電圧の変動を抑制することができる。その結果、雑音を減らすことがきてＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が高いものとなり、さらに、優れた時間応答性を得ることができる。したがって、検出特性の向上を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の放射線検出器において、前記支持基板がグラファイトであることを特徴とするものである。
【００１０】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によれば、グラファイトは、放射線の透過率が高いので放射線が透過するときの吸収、散乱を少なくすることができる。したがって、感応半導体膜へ入射する放射線（信号）が増えてキャリア生成の効率が向上するので、Ｓ／Ｎ比が高く、良好な検出特性を得ることができる。
【００１１】
また、グラファイトは、熱伝導率が高いので成膜時の膜厚・膜質が均一となる。また、感応半導体膜であるＣｄＴｅ膜、ＺｎＴｅ膜、または、これらの混合結晶膜との熱膨張係数に対するグラファイトの熱膨張係数を略一致とさせることができる。その結果、支持基板上に感応半導体膜を成膜すると、熱膨張係数の差異によって発生する基板の反り、クラック、および剥離を防ぐことができる。したがって、容易に大面積の放射線検出器を製造できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、前記感応半導体膜がＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）または、これらの混合結晶からなることを特徴とするものである。
【００１３】
（作用・効果）請求項３に記載の発明によれば、感応半導体膜のイオン化エネルギーが小さく、膜厚を厚く形成することができるので、キャリア生成能力が高く高感度の放射線検出器が得られる。また、膜の反り、クラック、および剥離の発生を防ぐことができるので、容易に大面積の放射線検出器を製造できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の放射線検出器において、前記支持基板と、前記感応半導体膜の間、または、前記感応半導体膜と前記読み出し手段の間の少なくともいずれか一方に、感応半導体膜へのキャリアの注入を阻止するためのキャリア阻止層を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
（作用・効果）請求項４に記載の発明によれば、キャリア阻止層を備えることにより、感度に寄与しない漏れキャリアが感応半導体膜へ注入することを阻止し、リーク電流が抑制される。その結果、検出特性の向上を図ることができる。例えば、阻止層が正孔阻止層の場合では、感応半導体膜で生成される輸送特性に優れた電子を主キャリアとして動作させることができる、その結果、優れた時間応答性を得ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器を備えた放射線撮像装置において、前記放射線検出器から出力される信号を記憶する記憶手段と、前記記憶された信号に基づいて一次元または二次元の画像データを作成する演算処理手段と、前記演算処理手段によって作成された一次元または二次元画像を出力表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、放射線を検出した放射線検出器から出力される信号が記憶手段に記憶される。この記憶された信号は演算処理手段によって適時に読み出され、種々の演算処理が施されて一次元または二次元の画像データに加工・作成される。この作成された一次元または二次元の画像データは、表示手段に二次元画像として出力表示される。つまり、上述の放射線検出器を用いることによって、空間分解能の高い一次元または二次元画像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は、第１実施例に係る放射線検出器の構成を示す断面図、図２は、第１実施例に係る放射線検出器の等価回路の概要を示す回路図、図３は、第１実施例に係る放射線検出器の検出素子１個当たりの構成を示す断面図である。
【００１９】
第１実施例の放射線検出器１は、放射線を検出する検出側基板２と、生成キャリアの蓄積・読み出しを行う読み出し側基板（アクティブマトリックス基板）３とが接合されて構成されている。
【００２０】
検出側基板２は入射した検出対象の放射線によってキャリア（電子、正孔）を生成し、その生成キャリアを素子別に収集した上で取り出すよう構成されている。以下、第１実施例に係る放射線検出器１の各部の構成を具体的に説明する。
【００２１】
検出側基板２は、図１に示すように、検出対象の放射線入射側から順に、支持基板４と、キャリア阻止層である電子阻止層５と、検出対象の放射線に感応してキャリアを生成する感応半導体膜６と、キャリア阻止層である正孔阻止層７と、画素電極８とから構成されている。
【００２２】
支持基板４は、本実施例では、導電性を有するカーボンからなるグラファイトにより形成されている。本実施例では、その厚みを２ｍｍとしている。また、支持基板４の熱膨張係数は、その裏面（図１では下側）に積層形成されている部材の熱膨張係数と略一致することが好ましい。
【００２３】
すなわち、両部材の熱膨張係数が近似することにより、支持基板４とその裏面に積層形成された部材の熱膨張係数の大きな差異により発生する支持基板４の反りを防ぐことができ、ひいては、画素電極８の剥離などを防ぐことができる。例えば、後述する感応半導体膜６の材料がＣｄＴｅである場合は、支持基板４の熱膨張係数を５ｐｐｍ／ｄｅｇに、ＺｎＴｅでは８ｐｐｍ／ｄｅｇに、ＣｄＺｎＴｅではＺｎ濃度に応じて５〜８ｐｐｍ／ｄｅｇの範囲で調節し、それぞれの場合において両部材の熱膨張係数を略一致させている。
【００２４】
電子阻止層５は、ＺｎＴｅ、Ｓｂ２Ｓ３（硫化アンチモン）などのＰ型半導体を昇華法、蒸着もしくはスパッタ法、化学析出法、電析法などによって形成される。
【００２５】
感応半導体膜６は、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ ｓｙｓｔｅｍ）や近接昇華法あるいは粉末焼成法等で形成されたテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｅＴｅ）のいずれか、もしくはこれらの混合結晶により形成された膜である。本実施例では、数十〜数百ｋｅＶのエネルギーの放射線検出器として使用するために、厚みが数百μｍのＺｎ（亜鉛）を数〜数十ｍｏｌ％含んだＣｄＺｎＴｅ膜を近接昇華法で形成される。
【００２６】
正孔阻止層７は、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＯ、（酸化亜鉛）、Ｓｂ２Ｓ３などの高抵抗Ｎ型半導体を昇華法、蒸着もしくはスパッタ法、化学析出法、電析法などによって形成される。
【００２７】
次に、読み出し側基板３は、図２に示すように、検出素子１０の各々に対して電荷蓄積容量素子としてのコンデンサ１１と、読み出し用の素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２とが各１個ずつ設けられている。
【００２８】
なお、図２は、説明の便宜上、縦３×横３の（画素）マトリックス構成で合計９個分のマトリックス構成が示されているだけであるが、本実施例の場合、検出側基板２においては、必要画素数に応じて縦１０００〜３０００×横１０００〜３０００のマトリックス構成で検出素子１０が２次元アレイ配列されている。読み出し側基板３においては、画素数と同数のコンデンサ１１および薄膜トランジスタ１２が同様のマトリックス構成で２次元アレイ配列されている。
【００２９】
図１に示す読み出し側基板３における一点鎖線で囲んだ１ａ部分のコンデンサ１１および薄膜トランジスタ１２の具体的構成は、図３に示す通りである。すなわち、絶縁基板（回路基板）１８の表面に形成されたコンデンサ１１の接地側電極１１ａと薄膜トランジスタ１２のゲート電極１２ａの上に絶縁膜１９を介してコンデンサ１１の接続側電極１１ｂと薄膜トランジスタ１２のソース電極１２ｂおよびドレイン電極１２ｃが積層形成されている。また、最表面側が接続側電極１１ｂを除いて絶縁膜１９で覆われた状態となっている。また接続側電極１１ｂとソース電極１２ｂはひとつに繋がっており同時形成されている。さらに、コンデンサ１１の容量絶縁膜および薄膜トランジスタ１２のゲート絶縁膜の両方を構成している絶縁膜１９には、例えばプラズマＳｉＮ膜が用いられる。
【００３０】
なお、この読み出し側基板３は液晶表示用アクティブマトリックス基板の作製に用いられるような薄膜形成技術や微細加工技術を用いて製造されている。
【００３１】
さらに、図２示すように、読み出し側基板３は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いて、読み出し駆動用回路としてのプリアンプ（電荷−電圧変換器）群１３およびマルチプレクサ１４とゲートドライバ１５に接続されている。これら読み出し駆動用回路はシリコン半導体等のＩＣ（集積回路）が用いられる。
プリアンプ群１３は、列が同一の薄膜トランジスタ１２のドレイン電極を結ぶ横（Ｙ）方向の読出し配線（読み出しアドレス線）１６に接続されており、ゲートドライバ１５は行が同一の薄膜トランジスタ１２のゲート電極を結ぶ横（Ｘ）方向の読出し配線（ゲートアドレス線）１７に接続されている。なお、プリアンプ群１３の内では、１本の読出し配線１６に対してプリアンプが１個それぞれ接続されている。また、各読み出し駆動用回路は異方導電性フィルム（ＡＣＦ）等を介して読出し配線１６，１７に接続されている。
【００３２】
このように読み出し側基板３にあっては、読み出し駆動用回路を外部に設置し、電気的に接続される構成となっている。しかし、ポリシリコンＴＦＴ作製技術を用いて、読み出し駆動用回路の全部または一部を読み出し側基板３に一体的に設置し、さらに高集積化、高機能化を図ることも可能である。
【００３３】
続いて、上述の構成を有する第１実施例の放射線検出器１による放射線の検出動作について説明する。
【００３４】
検出対象の放射線が支持基板４の上側から感応半導体膜６に入射するのに伴って感応半導体膜６ではキャリアを生成する。感応半導体膜６には、グラファイト支持基板１より、放射線照射によって発生したキャリアを効率よく画素電極８に収集するためのバイアス電圧（本実施例では、−０．１〜１Ｖ／μｍの負バイアス）が印加される。次の読み出しタイミングが来るまでは薄膜トランジスタ１２がオフ（遮断）となっているので、生成キャリアはコンデンサ１１に電荷として蓄積され続ける。
【００３５】
また、読み出し側基板３のマルチプレクサ１４およびゲートドライバ１５へは信号読み出し用の走査信号が送り込まれることになる。各検出素子１０の特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子１０に順番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０２３）に基づいて行われるので、取り出し用の走査信号は、それぞれＸ方向アドレスまたはＹ方向アドレスを指定する信号となる。
【００３６】
Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ１５からＸ方向の読出し配線１７に読み出し用の電圧が印加されるのに伴い、各検出素子１０が行単位で選択される。そして、Ｘ方向の走査信号に従ってマルチプレクサ１４が切替えられることにより、選択された行・列に合致する検出素子（画素）１０に対応する薄膜トランジスタ１２がオン（導通）となると同時にコンデンサ１１に蓄積された電荷が、プリアンプ群１３およびマルチプレクサ１４を順に経由して検出信号（画素信号）として読み出される。
【００３７】
このようにして読み出された検出信号は、適当な画像処理が施された後、ＣＲＴや液晶あるいはＰＤＰ等の表示装置（モニタ）に送られて二次元画像として表示させることができる。
【００３８】
次に、上述の放射線検出器１は、次のようにして製造される。
検出側基板２は、その放射線の入射方向とは反対側の支持基板４の表面から電子阻止層５、感応半導体膜６、正孔阻止層７の順に、昇華法、蒸着法あるいはスパッタリング法による成膜形成により作製される。
【００３９】
作製された検出側基板２は、読み出し側基板３との位置合せを行った後に、両基板２，３を異方導電性フィルム（ＡＣＦ）や異方導電性ペースト（ＡＣＰ）あるいはドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）などを用いて貼り合わせることで両基板２、３が機械的に一体構成とされている。このように貼り合わされた両基板２、３は、正孔阻止層７と接続側電極１１ｂとが、図３に示すように、介在する画素電極８、導体部２０で電気的に接続される。
【００４０】
以上のように構成された、放射線検出器１によれば、共通電極を設ける必要がないので、製造効率が向上する。また、支持基板４と感応半導体膜６の熱膨張係数が略一致されるので、膜のそり、クラック、剥離の発生を防ぎ、容易に大画面の放射線検出器を製造できる。
【００４１】
また、グラファイトの支持基板４により、放射線が透過するときの吸収、散乱を少なくすることができるので、Ｓ／Ｎ比が高く、良好な検出特性を得ることができる。
【００４２】
また、電子阻止層５、および正孔阻止層７により、感度に寄与しない漏れキャリアが感応半導体膜６へ注入することを阻止し、リーク電流が抑制される。その結果、検出特性の向上を図ることができる。また、正孔阻止層７では、感応半導体膜で生成される輸送特性に優れた電子をキャリアとして動作させることができる、その結果、優れた時間応答性をえることができる。
【００４３】
＜第２実施例＞
本実施例では、上述の第１実施例の放射線検出器を用いた放射線像撮像装置について説明する。
【００４４】
図４は、第２実施例の放射線撮像装置の概略を示した全体構成のブロック図である。以下、図４に基づいて具体的な構成について説明する。なお、放射線を検出する放射線検出器１の構成等については上述しているので、ここでの具体的な説明は省略する。
【００４５】
本実施例の放射線撮像装置は、被検体Ｍに放射線としてのＸ線を照射するＸ線管２１と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出する放射線検出器１とが、天板Ｂの上に載置された被検体Ｍを挟んで対向配置されているとともに、放射線検出器１の後段の制御系側において、被検体ＭへのＸ線照射に伴って放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号にしたがって被検体Ｍの二次元画像が得られるように構成されている。
【００４６】
Ｘ線照射用のＸ線管２１は、照射制御部２２のコントロールにより管電圧・管電流などの設定照射条件にしたがってＸ線を被検体Ｍに照射されるように構成されている。
【００４７】
放射線検出器１は、被検体Ｍからの透過Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力する。
【００４８】
この放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号は、被検体ＭによるＸ線の減衰度に対応した信号強度を有しており、一旦、データ収集部２３に記憶されて、Ａ／Ｄ変換器２４を介してデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された検出信号は、演算処理部２６の検出信号メモリ２７に記憶されるようになっている。なお、検出信号メモリ２７は、本発明の記憶手段に相当する。
【００４９】
被検体移動用の天板Ｂは、天板駆動部２５のコントロールにより、例えば、被検体Ｍを載せた状態で天板の長手方向に対して前後左右に移動させられるように構成されている。
【００５０】
本実施例装置の制御系側には、Ｘ線照射に伴って放射線検出器１から出力されるデジタル信号に基づいて必要な各種信号処理を実行する演算処理部２６と、必要な信号処理により得られた二次元のＸ線画像を表示するためのモニタ３２などを備えている。なお、演算処理部２６は本発明の演算処理手段に、モニタ３２は本発明の表示手段に相当する。
【００５１】
演算処理部２６は、さらに、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を記憶する検出信号メモリ２７と、検出信号メモリ２７に記憶されているデータを逐次に読み出して種々の信号処理を実行して鮮明な二次元画像のデータを作成する画像補正処理部２８と、その画像補正処理部２８で処理された出力用の画像データを記憶する画像メモリ２９とを備えている。
【００５２】
画像補正処理部２８で実行される処理としては、例えば、エッジ強調やフィルタリングあるいはデジタルサブトラクション（ＤＳＡ）などの二次元のＸ線画像作成処理を実行するとともに、Ｘ線検出信号の信号強度のバラツキを解消する補正演算処理などを実行するように構成されている。
【００５３】
なお、撮影制御部３０は、操作部３１による指示・数値データ等の入力操作や撮影の進行状況に応じて必要な命令やデータを各部へ適時に送出する制御を実行するように構成されており、撮影制御部３０の制御によって実施例装置全体が正常に作動する。
【００５４】
すなわち、上述の構成を有する放射線撮像装置は、以下のように動作する。
先ず、Ｘ線管２１から照射されて被検体Ｍを透過した透過Ｘ線を放射線検出器１が検出するとともに、放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号が逐次にデータ収集部２２に記憶される。この記憶されたＸ線検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換された後に、演算処理部２６の検出信号メモリ２７に記憶されてゆく。
【００５５】
検出信号メモリ２７に記憶された信号群は、適時に画像補正処理部２８によって読み出されて各種補正処理を施されて二次元の出力用の画像データになる。作成された画像データは、画像メモリ２９に記憶される。この記憶された画像データは、オペレータによって操作された操作部３１からの指令に基づいて二次元のＸ線画像としてモニタ３２に表示される。なお、二次元のＸ線画像の出力としては、モニタ３２と併用して、例えば、フィルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器などを別途備えてもよい。
【００５６】
上述のように、第１実施例に記載の放射線検出器１を用いて放射線撮像装置を構成することによって、空間分解能が高い良好な二次元のＸ線画像を得ることができる。
【００５７】
なお、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００５８】
（１）上記各実施例では、読み出し側基板３はアクティブマトリックス基板であったが、この発明の装置の場合、スイッチング素子を１個備えた構成の放射線検出器であってもよいし、一次元アレイ配列のスイッチングマトリックス基板の構成であってもよい。
【００５９】
（２）上記各実施例では、支持基板４と感応半導体膜６の間に電子阻止層５を、感応半導体膜６と画素電極８の間に正孔阻止層７を備えた構成であったが、この発明の装置の場合、電子阻止層５また正孔阻止層７のいずれか一方を含む構成であってもよい。
【００６０】
（３）上記実施例では、正孔阻止層７が感応半導体膜６を略全面を覆うように積層形成されているが、この発明の装置の場合、画素電極８に対応して正孔阻止層７が分割された状態で二次元アレイ配列された構成のものであってもよい。
【００６１】
（４）上記第２実施例では、二次元の画像を出力表示する構成のものであったが、１次元の画像を出力表示する構成のものであってもよい。
【００６２】
（５）この発明の検出対象の放射線としてＸ線が例示されていたが、この発明が検出対象とする放射線は、Ｘ線に限らず例えばガンマー線であってもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、支持基板が導電性を有するので、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができ、共通電極を設ける必要がなく構成を簡素化することができる、結果、製造効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る放射線検出器の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】放射線検出器の等価回路の概要を示す回路図である。
【図３】放射線検出器の検出素子１個当たりの構成を示す断面図である。
【図４】第２実施例に係る放射線撮像装置の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ …放射線検出器
２ …検出側基板
３ …読み出し側基板
４ …支持基板
５ …電子阻止層
６ …感応半導体膜
７ …正孔阻止層
８ …画素電極
１０ …検出素子
１１ …コンデンサ
１２ …薄膜トランジスタ
２１ …Ｘ線管
２６ …演算処理部
【発明の属する技術分野】
この発明は、産業用または医療用の放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置に係り、特に、放射線検出器の検出特性および製造効率の向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用又は医療用の放射線検出器として高感度放射線検出器が開発されている。放射線検出器を構成する支持基板の材料としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などの絶縁体を用いており、感応半導体膜としては、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の結晶が用いられている。また、検出対象の放射線の入射によって感応半導体膜で生成したキャリア（電子、正孔）を蓄積および読み出すための蓄積・読み出し用の素子が検出素子の二次元アレイ配列に対応する配列で設けられており、生成キャリアの素子別収集が行われる構成となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４２２５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、支持基板が絶縁体である場合においては、支持基板と感応半導体膜との間に共通電極およびその共通電極にバイアス電圧を供給するために微細加工などによる配線を行う必要がある。つまり、共通電極の膜厚は薄いので、側面からバイアス電圧を供給するための配線加工をすることは困難である。具体的な加工としては、支持基板の一部を切り取って共通電極に配線接続をしたり、スルーホールによって電気的接続をとったりしている。したがって、製造工程が煩雑になるといった不都合が生じている。また、この共通電極の膜厚は薄いので、電気抵抗が大きくなり、検出器のバイアス電圧の変動を生じさせ、放射線検出器の感度を低下させるという問題がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製造効率および検出特性の向上を図ることができる放射線検出器およびそれを備えた放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、導電性を有する支持基板と、前記支持基板に積層形成されるとともに検出対象に感応してキャリア（電子、正孔）を生成する感応半導体膜と、前記感応半導体膜で生成されたキャリアをキャリア蓄積・読み出し用の素子を備えた読み出し手段とからなることを特徴とするものである。
【０００７】
（作用・効果）請求項１に記載の発明によれば、支持基板が導電性を有するので、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができる。つまり、共通電極を設ける必要がないので製造工程を減らし、製造効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、導電性を有する支持基板は電気抵抗が十分に低いので、バイアス電圧の変動を抑制することができる。その結果、雑音を減らすことがきてＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が高いものとなり、さらに、優れた時間応答性を得ることができる。したがって、検出特性の向上を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の放射線検出器において、前記支持基板がグラファイトであることを特徴とするものである。
【００１０】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によれば、グラファイトは、放射線の透過率が高いので放射線が透過するときの吸収、散乱を少なくすることができる。したがって、感応半導体膜へ入射する放射線（信号）が増えてキャリア生成の効率が向上するので、Ｓ／Ｎ比が高く、良好な検出特性を得ることができる。
【００１１】
また、グラファイトは、熱伝導率が高いので成膜時の膜厚・膜質が均一となる。また、感応半導体膜であるＣｄＴｅ膜、ＺｎＴｅ膜、または、これらの混合結晶膜との熱膨張係数に対するグラファイトの熱膨張係数を略一致とさせることができる。その結果、支持基板上に感応半導体膜を成膜すると、熱膨張係数の差異によって発生する基板の反り、クラック、および剥離を防ぐことができる。したがって、容易に大面積の放射線検出器を製造できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、前記感応半導体膜がＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）または、これらの混合結晶からなることを特徴とするものである。
【００１３】
（作用・効果）請求項３に記載の発明によれば、感応半導体膜のイオン化エネルギーが小さく、膜厚を厚く形成することができるので、キャリア生成能力が高く高感度の放射線検出器が得られる。また、膜の反り、クラック、および剥離の発生を防ぐことができるので、容易に大面積の放射線検出器を製造できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の放射線検出器において、前記支持基板と、前記感応半導体膜の間、または、前記感応半導体膜と前記読み出し手段の間の少なくともいずれか一方に、感応半導体膜へのキャリアの注入を阻止するためのキャリア阻止層を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
（作用・効果）請求項４に記載の発明によれば、キャリア阻止層を備えることにより、感度に寄与しない漏れキャリアが感応半導体膜へ注入することを阻止し、リーク電流が抑制される。その結果、検出特性の向上を図ることができる。例えば、阻止層が正孔阻止層の場合では、感応半導体膜で生成される輸送特性に優れた電子を主キャリアとして動作させることができる、その結果、優れた時間応答性を得ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器を備えた放射線撮像装置において、前記放射線検出器から出力される信号を記憶する記憶手段と、前記記憶された信号に基づいて一次元または二次元の画像データを作成する演算処理手段と、前記演算処理手段によって作成された一次元または二次元画像を出力表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、放射線を検出した放射線検出器から出力される信号が記憶手段に記憶される。この記憶された信号は演算処理手段によって適時に読み出され、種々の演算処理が施されて一次元または二次元の画像データに加工・作成される。この作成された一次元または二次元の画像データは、表示手段に二次元画像として出力表示される。つまり、上述の放射線検出器を用いることによって、空間分解能の高い一次元または二次元画像を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は、第１実施例に係る放射線検出器の構成を示す断面図、図２は、第１実施例に係る放射線検出器の等価回路の概要を示す回路図、図３は、第１実施例に係る放射線検出器の検出素子１個当たりの構成を示す断面図である。
【００１９】
第１実施例の放射線検出器１は、放射線を検出する検出側基板２と、生成キャリアの蓄積・読み出しを行う読み出し側基板（アクティブマトリックス基板）３とが接合されて構成されている。
【００２０】
検出側基板２は入射した検出対象の放射線によってキャリア（電子、正孔）を生成し、その生成キャリアを素子別に収集した上で取り出すよう構成されている。以下、第１実施例に係る放射線検出器１の各部の構成を具体的に説明する。
【００２１】
検出側基板２は、図１に示すように、検出対象の放射線入射側から順に、支持基板４と、キャリア阻止層である電子阻止層５と、検出対象の放射線に感応してキャリアを生成する感応半導体膜６と、キャリア阻止層である正孔阻止層７と、画素電極８とから構成されている。
【００２２】
支持基板４は、本実施例では、導電性を有するカーボンからなるグラファイトにより形成されている。本実施例では、その厚みを２ｍｍとしている。また、支持基板４の熱膨張係数は、その裏面（図１では下側）に積層形成されている部材の熱膨張係数と略一致することが好ましい。
【００２３】
すなわち、両部材の熱膨張係数が近似することにより、支持基板４とその裏面に積層形成された部材の熱膨張係数の大きな差異により発生する支持基板４の反りを防ぐことができ、ひいては、画素電極８の剥離などを防ぐことができる。例えば、後述する感応半導体膜６の材料がＣｄＴｅである場合は、支持基板４の熱膨張係数を５ｐｐｍ／ｄｅｇに、ＺｎＴｅでは８ｐｐｍ／ｄｅｇに、ＣｄＺｎＴｅではＺｎ濃度に応じて５〜８ｐｐｍ／ｄｅｇの範囲で調節し、それぞれの場合において両部材の熱膨張係数を略一致させている。
【００２４】
電子阻止層５は、ＺｎＴｅ、Ｓｂ２Ｓ３（硫化アンチモン）などのＰ型半導体を昇華法、蒸着もしくはスパッタ法、化学析出法、電析法などによって形成される。
【００２５】
感応半導体膜６は、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ ｓｙｓｔｅｍ）や近接昇華法あるいは粉末焼成法等で形成されたテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｅＴｅ）のいずれか、もしくはこれらの混合結晶により形成された膜である。本実施例では、数十〜数百ｋｅＶのエネルギーの放射線検出器として使用するために、厚みが数百μｍのＺｎ（亜鉛）を数〜数十ｍｏｌ％含んだＣｄＺｎＴｅ膜を近接昇華法で形成される。
【００２６】
正孔阻止層７は、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＯ、（酸化亜鉛）、Ｓｂ２Ｓ３などの高抵抗Ｎ型半導体を昇華法、蒸着もしくはスパッタ法、化学析出法、電析法などによって形成される。
【００２７】
次に、読み出し側基板３は、図２に示すように、検出素子１０の各々に対して電荷蓄積容量素子としてのコンデンサ１１と、読み出し用の素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２とが各１個ずつ設けられている。
【００２８】
なお、図２は、説明の便宜上、縦３×横３の（画素）マトリックス構成で合計９個分のマトリックス構成が示されているだけであるが、本実施例の場合、検出側基板２においては、必要画素数に応じて縦１０００〜３０００×横１０００〜３０００のマトリックス構成で検出素子１０が２次元アレイ配列されている。読み出し側基板３においては、画素数と同数のコンデンサ１１および薄膜トランジスタ１２が同様のマトリックス構成で２次元アレイ配列されている。
【００２９】
図１に示す読み出し側基板３における一点鎖線で囲んだ１ａ部分のコンデンサ１１および薄膜トランジスタ１２の具体的構成は、図３に示す通りである。すなわち、絶縁基板（回路基板）１８の表面に形成されたコンデンサ１１の接地側電極１１ａと薄膜トランジスタ１２のゲート電極１２ａの上に絶縁膜１９を介してコンデンサ１１の接続側電極１１ｂと薄膜トランジスタ１２のソース電極１２ｂおよびドレイン電極１２ｃが積層形成されている。また、最表面側が接続側電極１１ｂを除いて絶縁膜１９で覆われた状態となっている。また接続側電極１１ｂとソース電極１２ｂはひとつに繋がっており同時形成されている。さらに、コンデンサ１１の容量絶縁膜および薄膜トランジスタ１２のゲート絶縁膜の両方を構成している絶縁膜１９には、例えばプラズマＳｉＮ膜が用いられる。
【００３０】
なお、この読み出し側基板３は液晶表示用アクティブマトリックス基板の作製に用いられるような薄膜形成技術や微細加工技術を用いて製造されている。
【００３１】
さらに、図２示すように、読み出し側基板３は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いて、読み出し駆動用回路としてのプリアンプ（電荷−電圧変換器）群１３およびマルチプレクサ１４とゲートドライバ１５に接続されている。これら読み出し駆動用回路はシリコン半導体等のＩＣ（集積回路）が用いられる。
プリアンプ群１３は、列が同一の薄膜トランジスタ１２のドレイン電極を結ぶ横（Ｙ）方向の読出し配線（読み出しアドレス線）１６に接続されており、ゲートドライバ１５は行が同一の薄膜トランジスタ１２のゲート電極を結ぶ横（Ｘ）方向の読出し配線（ゲートアドレス線）１７に接続されている。なお、プリアンプ群１３の内では、１本の読出し配線１６に対してプリアンプが１個それぞれ接続されている。また、各読み出し駆動用回路は異方導電性フィルム（ＡＣＦ）等を介して読出し配線１６，１７に接続されている。
【００３２】
このように読み出し側基板３にあっては、読み出し駆動用回路を外部に設置し、電気的に接続される構成となっている。しかし、ポリシリコンＴＦＴ作製技術を用いて、読み出し駆動用回路の全部または一部を読み出し側基板３に一体的に設置し、さらに高集積化、高機能化を図ることも可能である。
【００３３】
続いて、上述の構成を有する第１実施例の放射線検出器１による放射線の検出動作について説明する。
【００３４】
検出対象の放射線が支持基板４の上側から感応半導体膜６に入射するのに伴って感応半導体膜６ではキャリアを生成する。感応半導体膜６には、グラファイト支持基板１より、放射線照射によって発生したキャリアを効率よく画素電極８に収集するためのバイアス電圧（本実施例では、−０．１〜１Ｖ／μｍの負バイアス）が印加される。次の読み出しタイミングが来るまでは薄膜トランジスタ１２がオフ（遮断）となっているので、生成キャリアはコンデンサ１１に電荷として蓄積され続ける。
【００３５】
また、読み出し側基板３のマルチプレクサ１４およびゲートドライバ１５へは信号読み出し用の走査信号が送り込まれることになる。各検出素子１０の特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子１０に順番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０２３）に基づいて行われるので、取り出し用の走査信号は、それぞれＸ方向アドレスまたはＹ方向アドレスを指定する信号となる。
【００３６】
Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ１５からＸ方向の読出し配線１７に読み出し用の電圧が印加されるのに伴い、各検出素子１０が行単位で選択される。そして、Ｘ方向の走査信号に従ってマルチプレクサ１４が切替えられることにより、選択された行・列に合致する検出素子（画素）１０に対応する薄膜トランジスタ１２がオン（導通）となると同時にコンデンサ１１に蓄積された電荷が、プリアンプ群１３およびマルチプレクサ１４を順に経由して検出信号（画素信号）として読み出される。
【００３７】
このようにして読み出された検出信号は、適当な画像処理が施された後、ＣＲＴや液晶あるいはＰＤＰ等の表示装置（モニタ）に送られて二次元画像として表示させることができる。
【００３８】
次に、上述の放射線検出器１は、次のようにして製造される。
検出側基板２は、その放射線の入射方向とは反対側の支持基板４の表面から電子阻止層５、感応半導体膜６、正孔阻止層７の順に、昇華法、蒸着法あるいはスパッタリング法による成膜形成により作製される。
【００３９】
作製された検出側基板２は、読み出し側基板３との位置合せを行った後に、両基板２，３を異方導電性フィルム（ＡＣＦ）や異方導電性ペースト（ＡＣＰ）あるいはドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）などを用いて貼り合わせることで両基板２、３が機械的に一体構成とされている。このように貼り合わされた両基板２、３は、正孔阻止層７と接続側電極１１ｂとが、図３に示すように、介在する画素電極８、導体部２０で電気的に接続される。
【００４０】
以上のように構成された、放射線検出器１によれば、共通電極を設ける必要がないので、製造効率が向上する。また、支持基板４と感応半導体膜６の熱膨張係数が略一致されるので、膜のそり、クラック、剥離の発生を防ぎ、容易に大画面の放射線検出器を製造できる。
【００４１】
また、グラファイトの支持基板４により、放射線が透過するときの吸収、散乱を少なくすることができるので、Ｓ／Ｎ比が高く、良好な検出特性を得ることができる。
【００４２】
また、電子阻止層５、および正孔阻止層７により、感度に寄与しない漏れキャリアが感応半導体膜６へ注入することを阻止し、リーク電流が抑制される。その結果、検出特性の向上を図ることができる。また、正孔阻止層７では、感応半導体膜で生成される輸送特性に優れた電子をキャリアとして動作させることができる、その結果、優れた時間応答性をえることができる。
【００４３】
＜第２実施例＞
本実施例では、上述の第１実施例の放射線検出器を用いた放射線像撮像装置について説明する。
【００４４】
図４は、第２実施例の放射線撮像装置の概略を示した全体構成のブロック図である。以下、図４に基づいて具体的な構成について説明する。なお、放射線を検出する放射線検出器１の構成等については上述しているので、ここでの具体的な説明は省略する。
【００４５】
本実施例の放射線撮像装置は、被検体Ｍに放射線としてのＸ線を照射するＸ線管２１と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出する放射線検出器１とが、天板Ｂの上に載置された被検体Ｍを挟んで対向配置されているとともに、放射線検出器１の後段の制御系側において、被検体ＭへのＸ線照射に伴って放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号にしたがって被検体Ｍの二次元画像が得られるように構成されている。
【００４６】
Ｘ線照射用のＸ線管２１は、照射制御部２２のコントロールにより管電圧・管電流などの設定照射条件にしたがってＸ線を被検体Ｍに照射されるように構成されている。
【００４７】
放射線検出器１は、被検体Ｍからの透過Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力する。
【００４８】
この放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号は、被検体ＭによるＸ線の減衰度に対応した信号強度を有しており、一旦、データ収集部２３に記憶されて、Ａ／Ｄ変換器２４を介してデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された検出信号は、演算処理部２６の検出信号メモリ２７に記憶されるようになっている。なお、検出信号メモリ２７は、本発明の記憶手段に相当する。
【００４９】
被検体移動用の天板Ｂは、天板駆動部２５のコントロールにより、例えば、被検体Ｍを載せた状態で天板の長手方向に対して前後左右に移動させられるように構成されている。
【００５０】
本実施例装置の制御系側には、Ｘ線照射に伴って放射線検出器１から出力されるデジタル信号に基づいて必要な各種信号処理を実行する演算処理部２６と、必要な信号処理により得られた二次元のＸ線画像を表示するためのモニタ３２などを備えている。なお、演算処理部２６は本発明の演算処理手段に、モニタ３２は本発明の表示手段に相当する。
【００５１】
演算処理部２６は、さらに、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を記憶する検出信号メモリ２７と、検出信号メモリ２７に記憶されているデータを逐次に読み出して種々の信号処理を実行して鮮明な二次元画像のデータを作成する画像補正処理部２８と、その画像補正処理部２８で処理された出力用の画像データを記憶する画像メモリ２９とを備えている。
【００５２】
画像補正処理部２８で実行される処理としては、例えば、エッジ強調やフィルタリングあるいはデジタルサブトラクション（ＤＳＡ）などの二次元のＸ線画像作成処理を実行するとともに、Ｘ線検出信号の信号強度のバラツキを解消する補正演算処理などを実行するように構成されている。
【００５３】
なお、撮影制御部３０は、操作部３１による指示・数値データ等の入力操作や撮影の進行状況に応じて必要な命令やデータを各部へ適時に送出する制御を実行するように構成されており、撮影制御部３０の制御によって実施例装置全体が正常に作動する。
【００５４】
すなわち、上述の構成を有する放射線撮像装置は、以下のように動作する。
先ず、Ｘ線管２１から照射されて被検体Ｍを透過した透過Ｘ線を放射線検出器１が検出するとともに、放射線検出器１から出力されるＸ線検出信号が逐次にデータ収集部２２に記憶される。この記憶されたＸ線検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換された後に、演算処理部２６の検出信号メモリ２７に記憶されてゆく。
【００５５】
検出信号メモリ２７に記憶された信号群は、適時に画像補正処理部２８によって読み出されて各種補正処理を施されて二次元の出力用の画像データになる。作成された画像データは、画像メモリ２９に記憶される。この記憶された画像データは、オペレータによって操作された操作部３１からの指令に基づいて二次元のＸ線画像としてモニタ３２に表示される。なお、二次元のＸ線画像の出力としては、モニタ３２と併用して、例えば、フィルムに焼き付けて画像写真として出力する画像焼付け器などを別途備えてもよい。
【００５６】
上述のように、第１実施例に記載の放射線検出器１を用いて放射線撮像装置を構成することによって、空間分解能が高い良好な二次元のＸ線画像を得ることができる。
【００５７】
なお、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００５８】
（１）上記各実施例では、読み出し側基板３はアクティブマトリックス基板であったが、この発明の装置の場合、スイッチング素子を１個備えた構成の放射線検出器であってもよいし、一次元アレイ配列のスイッチングマトリックス基板の構成であってもよい。
【００５９】
（２）上記各実施例では、支持基板４と感応半導体膜６の間に電子阻止層５を、感応半導体膜６と画素電極８の間に正孔阻止層７を備えた構成であったが、この発明の装置の場合、電子阻止層５また正孔阻止層７のいずれか一方を含む構成であってもよい。
【００６０】
（３）上記実施例では、正孔阻止層７が感応半導体膜６を略全面を覆うように積層形成されているが、この発明の装置の場合、画素電極８に対応して正孔阻止層７が分割された状態で二次元アレイ配列された構成のものであってもよい。
【００６１】
（４）上記第２実施例では、二次元の画像を出力表示する構成のものであったが、１次元の画像を出力表示する構成のものであってもよい。
【００６２】
（５）この発明の検出対象の放射線としてＸ線が例示されていたが、この発明が検出対象とする放射線は、Ｘ線に限らず例えばガンマー線であってもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、支持基板が導電性を有するので、支持基板に直接バイアス電圧を供給することができ、共通電極を設ける必要がなく構成を簡素化することができる、結果、製造効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る放射線検出器の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】放射線検出器の等価回路の概要を示す回路図である。
【図３】放射線検出器の検出素子１個当たりの構成を示す断面図である。
【図４】第２実施例に係る放射線撮像装置の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ …放射線検出器
２ …検出側基板
３ …読み出し側基板
４ …支持基板
５ …電子阻止層
６ …感応半導体膜
７ …正孔阻止層
８ …画素電極
１０ …検出素子
１１ …コンデンサ
１２ …薄膜トランジスタ
２１ …Ｘ線管
２６ …演算処理部
Claims (5)
- 導電性を有する支持基板と、前記支持基板に積層形成されるとともに検出対象に感応してキャリア（電子、正孔）を生成する感応半導体膜と、前記感応半導体膜で生成されたキャリアをキャリア蓄積・読み出し用の素子を備えた読み出し手段とからなることを特徴とする放射線検出器。
- 請求項１に記載の放射線検出器において、前記支持基板がグラファイトであることを特徴とする放射線検出器。
- 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、前記感応半導体膜がＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）または、これらの混合結晶からなることを特徴とする放射線検出器。
- 請求項３に記載の放射線検出器において、前記支持基板と、前記感応半導体膜の間、または、前記感応半導体膜と前記読み出し手段の間の少なくともいずれか一方に、感応半導体膜へのキャリアの注入を阻止するためのキャリア阻止層を備えたことを特徴とする放射線検出器。
- 請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線検出器を備えた放射線撮像装置において、前記放射線検出器から出力される信号を記憶する記憶手段と、前記記憶された信号に基づいて一次元または二次元の画像データを作成する演算処理手段と、前記演算処理手段によって作成された一次元または二次元画像を出力表示する表示手段とを備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006263452A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-10-05 | Hologic Inc | トモシンセシス及び静的イメージング用の非晶質セレンフラットパネルｘ線イメージャ |
| JP2007151724A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Shimadzu Corp | Ｘ線診断装置 |
| JP2007235039A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Shimadzu Corp | 放射線検出器の製造方法 |
| JP2009033701A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-02-12 | Fujifilm Corp | 画像検出装置および画像検出器の駆動方法 |
| JP2009158509A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujifilm Corp | 放射線画像検出器 |
| JP2009186268A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Fujifilm Corp | 画像検出装置 |
| JP2011091175A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像撮影装置 |
| WO2013088625A1 (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法 |
| JP5621919B2 (ja) * | 2011-04-01 | 2014-11-12 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法および放射線検出器 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7884438B2 (en) * | 2005-07-29 | 2011-02-08 | Varian Medical Systems, Inc. | Megavoltage imaging with a photoconductor based sensor |
| 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 |
| KR101820843B1 (ko) * | 2011-02-18 | 2018-01-22 | 삼성전자주식회사 | 확산방지막을 구비한 엑스선 검출기 |
| US10050076B2 (en) * | 2014-10-07 | 2018-08-14 | Terapede Systems Inc. | 3D high resolution X-ray sensor with integrated scintillator grid |
| US20160099281A1 (en) * | 2014-10-07 | 2016-04-07 | Terapede Systems Inc. | 3d high resolution x-ray sensor with integrated scintillator grid |
| EP3232229A1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-18 | Nokia Technologies Oy | Apparatus for sensing radiation |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2433871A1 (fr) * | 1978-08-18 | 1980-03-14 | Hitachi Ltd | Dispositif de formation d'image a semi-conducteur |
| US4243885A (en) * | 1979-09-25 | 1981-01-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Cadmium telluride photovoltaic radiation detector |
| JPS5670673A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Hitachi Ltd | Photoelectric converter |
| US5101255A (en) * | 1987-01-14 | 1992-03-31 | Sachio Ishioka | Amorphous photoelectric conversion device with avalanche |
| DE3850157T2 (de) * | 1987-03-23 | 1995-02-09 | Hitachi Ltd | Photoelektrische Umwandlungsanordnung. |
| US5017989A (en) * | 1989-12-06 | 1991-05-21 | Xerox Corporation | Solid state radiation sensor array panel |
| US5313066A (en) * | 1992-05-20 | 1994-05-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Electronic method and apparatus for acquiring an X-ray image |
| DE4227096A1 (de) * | 1992-08-17 | 1994-02-24 | Philips Patentverwaltung | Röntgenbilddetektor |
| US5319206A (en) * | 1992-12-16 | 1994-06-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for acquiring an X-ray image using a solid state device |
| US5661309A (en) * | 1992-12-23 | 1997-08-26 | Sterling Diagnostic Imaging, Inc. | Electronic cassette for recording X-ray images |
| JP3066944B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-07-17 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、その駆動方法及びそれを有するシステム |
| JPH0998970A (ja) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Canon Inc | Ｘ線撮像装置 |
| CA2184667C (en) * | 1996-09-03 | 2000-06-20 | Bradley Trent Polischuk | Multilayer plate for x-ray imaging and method of producing same |
| JPH11183626A (ja) | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Shimadzu Corp | 放射線検出素子アレイ |
| KR100581102B1 (ko) * | 1998-06-18 | 2006-05-16 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 신틸레이터 패널 및 방사선 이미지 센서 |
| JP3789646B2 (ja) * | 1998-06-19 | 2006-06-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線イメージセンサ |
| CA2241779C (en) * | 1998-06-26 | 2010-02-09 | Ftni Inc. | Indirect x-ray image detector for radiology |
| JP3597392B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2004-12-08 | シャープ株式会社 | 二次元画像検出器 |
| US6483099B1 (en) * | 1998-08-14 | 2002-11-19 | Dupont Displays, Inc. | Organic diodes with switchable photosensitivity |
| IL126018A0 (en) * | 1998-09-01 | 1999-05-09 | Edge Medical Devices Ltd | X-ray imaging system |
| JP3430040B2 (ja) * | 1998-11-19 | 2003-07-28 | シャープ株式会社 | 二次元画像検出器およびその製造方法 |
| JP3436196B2 (ja) * | 1999-09-06 | 2003-08-11 | 株式会社島津製作所 | ２次元アレイ型検出装置 |
| JP3469143B2 (ja) * | 1999-11-02 | 2003-11-25 | シャープ株式会社 | アクティブマトリクス基板及びそれを備えた二次元画像検出器 |
| JP2001210855A (ja) * | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Sharp Corp | 二次元画像検出器 |
| JP4547760B2 (ja) * | 2000-02-28 | 2010-09-22 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器および放射線撮像装置 |
| JP2001242256A (ja) | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Shimadzu Corp | 放射線検出器およびアレイ型放射線検出器および二次元放射線撮像装置 |
| US6590224B2 (en) * | 2000-03-22 | 2003-07-08 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Image storage medium and method of manufacturing the same |
| JP2002246582A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-08-30 | Canon Inc | 放射線検出装置、その製造方法及びシステム |
| JP2002162474A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Sharp Corp | 電磁波検出器およびその製造方法 |
| JP4004761B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2007-11-07 | シャープ株式会社 | フラットパネル型イメージセンサ |
| JP3588053B2 (ja) * | 2001-02-07 | 2004-11-10 | シャープ株式会社 | 電磁波検出器 |
| US6791091B2 (en) * | 2001-06-19 | 2004-09-14 | Brian Rodricks | Wide dynamic range digital imaging system and method |
| US6510195B1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-21 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Solid state x-radiation detector modules and mosaics thereof, and an imaging method and apparatus employing the same |
| CA2363663C (en) * | 2001-11-22 | 2004-10-19 | Ftni Inc. | Direct conversion flat panel x-ray detector with automatic cancellation of ghost images |
| US6562127B1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-05-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of making mosaic array of thin semiconductor material of large substrates |
| US6933505B2 (en) * | 2002-03-13 | 2005-08-23 | Oy Ajat Ltd | Low temperature, bump-bonded radiation imaging device |
| JP4269653B2 (ja) * | 2002-11-20 | 2009-05-27 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法 |
| JP4269859B2 (ja) * | 2003-09-10 | 2009-05-27 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器 |
| US7129498B2 (en) * | 2003-09-23 | 2006-10-31 | General Electric Company | Compact structural CT detector module |
| JP2005101193A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Shimadzu Corp | 放射線検出器 |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003176041A patent/JP2005012049A/ja active Pending
-
2004
- 2004-05-07 US US10/841,364 patent/US7420178B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006263452A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-10-05 | Hologic Inc | トモシンセシス及び静的イメージング用の非晶質セレンフラットパネルｘ線イメージャ |
| JP2007151724A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Shimadzu Corp | Ｘ線診断装置 |
| JP4702018B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2011-06-15 | 株式会社島津製作所 | Ｘ線診断装置 |
| JP2007235039A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Shimadzu Corp | 放射線検出器の製造方法 |
| JP2009033701A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-02-12 | Fujifilm Corp | 画像検出装置および画像検出器の駆動方法 |
| JP2009158509A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujifilm Corp | 放射線画像検出器 |
| JP2009186268A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Fujifilm Corp | 画像検出装置 |
| JP2011091175A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像撮影装置 |
| JP5621919B2 (ja) * | 2011-04-01 | 2014-11-12 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法および放射線検出器 |
| KR101540527B1 (ko) * | 2011-04-01 | 2015-07-29 | 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼 | 방사선 검출기의 제조 방법 및 방사선 검출기 |
| WO2013088625A1 (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法 |
| JPWO2013088625A1 (ja) * | 2011-12-16 | 2015-04-27 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器の製造方法 |
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