JP2005033002A - Radiation detector and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線で撮影された放射線画像を検出する放射線検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射線検出器として、例えば複数のX線検出素子を2次元的に配置した平面状検出器が注目されている。平面状検出器は、X線で撮影したX線画像またはリアルタイムのX線画像をデジタル信号として出力可能である。なお、平面状検出器は、固体検出器であるため、画質性能の向上や安定性の面でも期待されている。
【0003】
平面状検出器は、比較的大きな線量で静止画像を収集する一般撮影用や胸部撮影用のものがすでに開発され、商品化もされている。
【0004】
近い将来、例えば透視線量を用い、毎秒30画面以上のX線動画の検出が可能で、循環器や消化器等の分野に応用した製品の商品化も予測されている。このようなX線動画の検出には、S/Nの改善や、微小信号のリアルタイム処理技術等の開発が求められている。
【0005】
平面状検出器は、大きく分けると直接方式および間接方式の2つがある。
【0006】
直接方式は、a−Se等のX線光導電材料を用いてX線を信号電荷に直接変換し、変換した信号電荷を電荷蓄積用キャパシタに蓄積する方式である。
【0007】
これに対し、間接方式は、シンチレータ材料を用いてX線を可視光に変換し、変換した可視光をa−SiフォトダイオードやCCDで信号電荷に変換し、その信号電荷を電荷蓄積用キャパシタに蓄積する方式である。
【0008】
直接方式において、検出面に2次元に配列された画素毎に、画素部、電荷蓄積部、TFTおよびツェナダイオードを設け、ツェナダイオードによりTFTの入力側に入力される電圧が、TFTを破壊する電圧未満の所定の電圧になった時点で電荷蓄積部に電荷を出力することにより、TFT(読み出しスイッチ)の破壊を防止する検出器が既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−10237号公報(要約書、図1、段落[0038]〜[0048])。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
直接方式の平面状検知器においては、放射線光導電層の特性、すなわち入射した放射線の強度に対する出力信号の強度(入射放射線を信号電荷として出力可能な変換効率)が重要となる。このことから、放射線−信号電荷変換効率を向上させる目的で、放射線光導電層には、例えばPbI2(沃化鉛)やHgI2(沃化水銀)等の金属沃化物または金属ハロゲン化合物系の光導電材料が用いられる。
【0011】
しかし、沃素等のハロゲン元素は、反応性が高いため、放射線光導電層と接触する画素電極中の陽性元素(例えばAlやIn等の金属電極材料やITOのInやSn)と反応して、画素電極が腐食する問題や画素電極と放射線光導電材料の界面状態の変化により、暗電流特性や光導電特性が変化する問題が生じる。
【0012】
また、画素電極に利用される材料(例えばAlやIn等の金属電極材料やITO)と金属沃化物や金属ハロゲン化合物系の光導電材料(例えばPbI2やHgI2等)では、結晶格子間隔が大きく異なるため、界面で格子不整合が発生し、界面の付着強度が得られにくい等の問題がある。
【0013】
この発明の目的は、放射線−電荷変換効率が高く、安定に動作可能なX線平面状検出器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、平面基板上に画素電極とスイッチング素子が一次元もしくは二次元的に複数設けられている回路基板と、この回路基板に接触され、入射放射線をその強度に対応する大きさの電荷に変換する放射線−電荷変換媒体の粒子を含む放射線光導電層と、この放射線光導電層に所定のバイアス電圧を印加可能なバイアス電極とを具備する放射線検出器において、前記放射線光導電層と前記画素電極との間および前記バイアス電極と前記放射線光導電層との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物による中間層が設けられていることを特徴とした放射線検出器である。
【0015】
また本発明は、平面基板上に画素電極とスイッチング素子が一次元もしくは二次元的に複数配列して回路基板を形成する工程と、回路基板上の少なくとも画素電極上に外部から入射した放射線を電気信号に変換する金属沃化物もしくは金属ハロゲン化物を主成分とする放射線光導電層を形成する工程と、放射線光導電層上にバイアス電極を形成する工程と、を具備する放射線検出器の製造方法において、放射線光導電層と画素電極との間およびバイアス電極と放射線光導電層との間に、放射線光導電層の材質との間の結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物による中間層が生成される工程をさらに有することを特徴とする放射線検出器の製造方法である。
【0016】
さらに本発明は、平面基板上に画素電極とスイッチング素子が一次元もしくは二次元的に複数設けられている回路基板と、この回路基板に接触され、入射放射線をその強度に対応する大きさの電荷に変換する放射線−電荷変換媒体の粒子を含む放射線光導電層と、この放射線光導電層に所定のバイアス電圧を印加可能なバイアス電極と、前記放射線光導電層と前記画素電極との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物により形成された第1の中間層と、前記バイアス電極と前記放射線光導電層との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物により形成された第2の中間層と、前記放射線光導電層と前記画素電極との間の前記第1の中間層により定義される前記画素を単位として区分する隔壁と、を有することを特徴とする放射線検出器である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【0018】
なお、本発明においてはX線,γ線,その他各種放射線の場合に適用可能であるが、以下の一実施の形態においては、放射線の中の代表的なX線の場合を例にとり説明する。したがって、実施の形態の「X線」を「放射線」に置き換えることにより、本発明が対象とする他の放射線にも適用可能である。
【0019】
図1に示すように、直接方式のX線平面状検出器101は、アクティブマトリクス基板1上に、入力された放射線(この例ではX線)の強度に対応する大きさの信号電荷を生起可能なX線−信号電荷変換層であるX線光導電層2を有する。なお、図1は、図2を用いて後段に説明するように、m行×n列のマトリクス状に複数の信号電荷検出部と信号取出し素子とが設けられているアクティブマトリクス基板1およびX線光導電層2を、2画素分を切り出した断面を、拡大して示している。
【0020】
図1に示される通り、X線光導電層2上には、X線光導電層2にバイアス電圧を印加することのできるバイアス電極3が設けられている。なお、X線光導電層2とバイアス電極3との間には、X線光導電層2に用いられる材質との間の結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物からなる中間層10が所定の厚さに設けられている。
【0021】
マトリクス基板1は、例えばガラスで構成される支持基板4上であって、X線光導電層2との間に、X線光導電層2により生起された信号電荷をm行×n列に区分された領域毎に独立に取り込む画素電極5、画素電極5により取り込まれた信号電荷が蓄積される電荷蓄積用キャパシタ6、および電荷蓄積用キャパシタ6に蓄積された信号電荷を所定のタイミングで転送するためのスイッチング素子としてのTFT(薄膜トランジスタ)7を有する。なお、電荷蓄積用キャパシタ6およびTFT7のそれぞれにより定義されるm×n個の単位画素とX線光導電層2とは、例えばSiO2(酸化珪素)等で形成される絶縁層8により絶縁されている。
【0022】
個々の画素電極5、電荷蓄積用キャパシタ6およびTFT7は、各画素を区分する隔壁9により、区分されている。また、個々の画素電極5のX線光導電層2と接する側には、X線光導電層2とバイアス電極3との間に設けられた中間層10と同様の材質からなる中間層10が設けられている。隔壁9は、X線光導電層2と画素電極5との間の中間層10を物理的もしくは化学的エッチングあるいはダイシング等により部分的に除去して形成される。また、中間層10は、真空蒸着法もしくはスパッタリング等により形成される。
【0023】
個々の画素電極5は、例えばスルーホール11により、絶縁層8により絶縁されているTFT7のドレイン電極12と接続されている。なお、ドレイン電極12には、電荷蓄積用キャパシタ6の一方の電極となる透明電極13が接続されている。
【0024】
中間層10は、画素電極5およびその周辺領域を単位として隔壁9により区分されることから、画素電極5と接する領域(画素電極領域と示す)と画素電極5と接しない周辺領域(画素電極以外の領域と示す)では、中間層10の膜厚は、
画素電極領域 < 画素電極以外の領域
となる。
【0025】
このことから、画素電極領域と画素電極以外の領域の単位面積当りの抵抗値についても、
画素電極領域 < 画素電極以外の領域
となる。
【0026】
また、中間層10を形成する物質が金属酸化物もしくは金属窒化物であることから、画素電極領域相互間(画素電極間ギャップ)の絶縁抵抗は、
画素電極領域 < 画素電極間ギャップ
となる。
【0027】
このため、画素電極5には、選択的に導電性が与えられる。また、画素電極5以外の領域の中間層10は、アクティブマトリクス基板1の絶縁および保護を兼ねる。
【0028】
なお、中間層10を各画素電極単位に領域を分離する隔壁9は、構造上、隣接画素による影響を軽減させられる可能性が高く、中間層10を各画素電極単位に領域を分離する隔壁構造とすると、従来(隔壁構造ではない場合)に比べて各画素電極部に電界集中が発生するため、隣接画素で生起された光導電電荷が回り込むことにより生じるクロスト−クを抑える効果が発生する可能性が高く、解像度特性も改善される可能性も高くなる。
【0029】
中間層10に利用可能な材質は、X線光導電層2に用いられる材質との間に、好適な組み合わせを有する。例えば、X線光導電層2がPbI2(沃化鉛)により形成される場合には、中間層10は、PbI2との結晶整合性が高く、反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物として、例えば酸化クロム(Cr2O3)等が利用可能である。
【0030】
Cr2O3は、結晶構造がPbI2と同じ六方晶で、結晶格子間隔もPbI2の結晶格子間隔(45.6nm)に近似可能な49.5nmであるから、結晶整合性が高い。なお、Cr2O3は、化学的に安定であるから、PbI2との反応性も低いことが認められる。
【0031】
また、Cr2O3は、バンドギャップが5eV程度であり、酸化アルミ(Al2O3)が9eV程度である絶縁体に比べて低く、体積抵抗率も100kΩcm〜100MΩcm程度である。このため、中間層10を隔壁9により区分した場合には、画素電極部の導電性が選択的に得られると考えられる。すなわち、中間層10を各画素電極単位に領域を分離する隔壁構造としても中間層10を形成する物質が金属酸化物もしくは金属窒化物である事から、画素電極領域相互間(画素電極間ギャップ)の絶縁抵抗が、
画素電極領域 << 画素電極間ギャップ
となるため、隣接画素で生起された光導電電荷の回り込み等の影響が生じず、画素電極部の導電性が選択的に得られる事となる。
【0032】
例えば、画素電極5のサイズを100μm×100μm、画素電極5のピッチを125μm、画素電極5相互間の間隔(画素電極5間ギャップ)を25μm、画素電極領域に対応される(重なる)中間層10の膜厚を10nm、画素電極以外の領域の中間層10の膜厚を1μm、中間層10の体積抵抗率を10MΩcm、中間層10の比誘電率を12とすると、画素電極領域に対応される中間層10の抵抗値が100kΩで、画素電極5間ギャップの抵抗値が25GΩとなり、画素電極部の導電性が選択的に得られることとなる。すなわち、前記隔壁の説明と同様に、画素電極領域相互間(画素電極間ギャップ)の絶縁抵抗が、
画素電極領域 << 画素電極間ギャップ
となるため、隣接画素で生起された光導電電荷の回り込み等の影響が生じず、画素電極部の導電性が選択的に得られる事となる。
【0033】
また、上述した大きさおよび厚さの中間層10の容量成分は106.2pFとなるため、画素電極領域に対応される中間層10の時定数CRは10.62μsとなる。
【0034】
この時定数CRは、毎秒30フレームの動画用途における読み出しレートである33msecに対して十分小さいため、動画用途においても対応可能である。
【0035】
なお、X線光導電膜2に利用可能なPbI2やHgI2あるいはBiI3は、単結晶の状態では良好なX線−光導電電荷変換性能が得られるものの、結晶状態が悪いとその変換効率が低下する。このため、中間層10に利用される材質の結晶格子間隔のずれを、所定の範囲内に抑えることが好ましい。
【0036】
中間層10に利用可能な金属酸化物もしくは金属窒化物としては、X線光導電層2に用いられる金属沃化物もしくは金属ハロゲン化合物の材料が、例えばPbI2である場合には、上述したCr2O3(酸化クロム)に加えて、*AlN(窒化アルミ)、*β−Si3N4(窒化珪素)あるいは*β−Ge3N4(窒化ゲルマニウム)等が利用可能である。なお、「*」を付加した材質は、結晶格子間隔のn倍時{界面において格子不整合の発生しない整数倍(結晶構造が六方晶の場合は、√3の整数倍も含む)}に、X線光導電層2物質との結晶整合性が高い材質である。すなわち、中間層10に、Si3N4を用いる場合、Si3N4の格子間隔は77.5nmであり、PbI2の結晶格子間隔の√3倍に近似可能な格子間隔を有する。
【0037】
また、中間層10に利用可能な金属酸化物もしくは金属窒化物としては、X線光導電層2に用いられる金属沃化物もしくは金属ハロゲン化合物の材料が、例えばHgI2(沃化水銀)である場合には、CoO(一酸化コバルト)、MnO(一酸化マンガン)、FeO(一酸化鉄)あるいはCu2O(一酸化二銅)等が利用可能である。
【0038】
さらに、中間層10に利用可能な金属酸化物もしくは金属窒化物としては、X線光導電層2に用いられる金属沃化物もしくは金属ハロゲン化合物の材料が、BiI3(沃化ビスマス:結晶格子間隔75.1nm)である場合には、*InN(窒化インジウム:結晶格子間隔35.4nm、2倍でBiI3の結晶格子間隔に近似可能な格子間隔となる)あるいは上述のSi3N4等が利用可能である。「*」を付加した材質は、結晶格子間隔のn倍時{界面において格子不整合の発生しない整数倍(結晶構造が六方晶の場合は、√3の整数倍も含む)}に、X線光導電層2物質との結晶整合性が高い材質である。
【0039】
なお、図1に示したX線平面状検出器101は、例えば平面基板(支持基板)4上に画素電極5とスイッチング素子(TFT)7を一次元もしくは二次元的に複数配列して回路基板(マトリクス基板)1を形成する工程と、回路基板1上の少なくとも画素電極5上に外部から入射したX線を電気信号に変換する金属沃化物もしくは金属ハロゲン化物を主成分とするX線光導電層2を形成する工程と、X線光導電層上にバイアス電極3を形成する工程と、X線光導電層2と画素電極5との間およびバイアス電極3とX線光導電層2との間に、X線光導電層2の材質との間の結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物による中間層10が生成される工程と、により容易に形成可能である。
【0040】
図1に示した直接方式のX線平面状検出器のバイアス電極3に所定のバイアス電圧Vbが印加された状態で入射X線Rが照射されると、X線光導電層2で生起された電荷14は、バイアス電極3に印加されているバイアス電圧Vbにより方向づけられる電界により、アクティブマトリクス基板1上の任意の画素電極5に移動され、TFT7のドレイン電極12を経由して、電荷蓄積用キャパシタ6に蓄積される。なお、電荷14は、図1においては、電子eとホール(正孔)hとが、それぞれバイアス電極3と画素電極5に向かう状態として説明されている。
【0041】
電荷蓄積用キャパシタ6に蓄積された電荷14は、図2を用いて以下に説明する信号読み出し部により、所定のタイミングで、図示しない信号(画像)処理部に出力される。
【0042】
図2は、図1に説明した個々の画素から信号電荷を読み出すための信号取出し部を概略的に説明する等価回路である。
【0043】
m×n個の格子状に配列された各TFT7のゲート電極15は、図示しない走査線制御回路と接続されているm本の制御電極16と個々に接続されている。また、TFT7のドレイン電極12は、図示しない読み出し制御回路と接続されているn本の読み出し電極17と個々に接続されている。
【0044】
従って、制御電極16により任意の1行分のゲート電極15にオン信号が入力されて個々のTFTがオンされるまでの間、各画素に設けられている画素電極5を介してキャパシタ6に蓄積された電荷14は、TFT7がオンされることで、読み出し電極17に出力される。
【0045】
以上説明したように、この発明によれば、X線光導電層に金属沃化物もしくは金属ハロゲン化合物系の高感度光導電材料を用いた直接方式のX線平面画像検知器において、画素電極の腐食やX線光導電層と画素電極もしくはX線光導電層とバイアス電極層の界面の付着強度の低下等による特性劣化のないX線平面状検出器が得られる。
【0046】
従って、X線−電荷変換効率が高く、安定に動作可能なX線平面状検出器が得られる。
【0047】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【0048】
また、上述した実施の形態においては縦横の複数の画素が配列されたX線検出器について説明したが、縦横の画素の比率が異なる(例えば、一方の画素が1個の場合等)一見すると線状に構成されたX線検出器にも適用可能である。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、X線光導電膜によるX線−光導電電荷変換の特性が安定化されるので、X線−電荷変換効率が高く、安定に動作可能なX線平面状検出器が得られる。また、個々の画素によりX線が電荷に変換される効率が高められることは、実質的な感度の向上にあたることから、検査対象物(検体)に照射しなければならない放射線量(X線量)を低減でき、特に検体が人体である場合には、被爆量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態が適用可能なX線検出器の一例を説明する概略図。
【図2】図1に示したX線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一例を説明する概略図画素単位部分を説明する概略図。
【符号の説明】
1…アクティブマトリクス基板、2…X線光導電層、3…バイアス電極、4…支持基板、5…画素電極、6…電荷蓄積用キャパシタ、7…薄膜トランジスタ(TFT)、8…絶縁層、9…隔壁、10…中間層、11…スルーホール、12…ドレイン電極、13…透明電極、14…電荷(光導電電荷)、15…ゲート電極、16…制御電極、17…読み出し電極、R…入射X線、e…電子、h…ホール(正孔)、101…X線平面状検出器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detector that detects a radiographic image taken with radiation.
[0002]
[Prior art]
As a radiation detector, for example, a planar detector in which a plurality of X-ray detection elements are two-dimensionally arranged is drawing attention. The planar detector can output an X-ray image taken with X-rays or a real-time X-ray image as a digital signal. Since the flat detector is a solid state detector, it is expected to improve image quality performance and stability.
[0003]
Planar detectors for general radiography and chest radiography that collect still images with relatively large doses have already been developed and commercialized.
[0004]
In the near future, X-ray moving images of 30 screens or more per second can be detected using, for example, fluoroscopic doses, and commercialization of products applied to fields such as circulatory organs and digestive organs is also predicted. For detection of such an X-ray moving image, improvement of S / N, development of a real-time processing technique of minute signals, and the like are required.
[0005]
There are two types of planar detectors: a direct method and an indirect method.
[0006]
The direct method is a method in which an X-ray is directly converted into a signal charge using an X-ray photoconductive material such as a-Se, and the converted signal charge is stored in a charge storage capacitor.
[0007]
On the other hand, the indirect method converts X-rays into visible light using a scintillator material, converts the converted visible light into signal charges with an a-Si photodiode or CCD, and converts the signal charges into a charge storage capacitor. This is an accumulation method.
[0008]
In the direct method, a pixel portion, a charge storage portion, a TFT, and a Zener diode are provided for each pixel that is two-dimensionally arranged on the detection surface, and the voltage input to the TFT input side by the Zener diode is a voltage that destroys the TFT. There has already been proposed a detector that prevents destruction of a TFT (readout switch) by outputting a charge to the charge storage section when a predetermined voltage lower than the predetermined voltage is reached (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-10237 (abstract, FIG. 1, paragraphs [0038] to [0048]).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the direct type planar detector, the characteristics of the radiation photoconductive layer, that is, the intensity of the output signal with respect to the intensity of the incident radiation (conversion efficiency capable of outputting incident radiation as a signal charge) is important. Therefore, the radiation - for the purpose of improving the signal charge conversion efficiency, the radiation photoconductive layer, for example, PbI 2 (iodide lead) and HgI 2 (iodide mercury) or the like of a metal iodide or metal halide-based A photoconductive material is used.
[0011]
However, since halogen elements such as iodine are highly reactive, they react with positive elements in the pixel electrode in contact with the radiation photoconductive layer (for example, metal electrode materials such as Al and In and In and Sn of ITO), Due to the problem that the pixel electrode corrodes and the change in the interface state between the pixel electrode and the radiation photoconductive material, there arises a problem that the dark current characteristics and photoconductive characteristics change.
[0012]
In addition, a material used for the pixel electrode (for example, a metal electrode material such as Al or In or ITO) and a metal iodide or metal halide compound-based photoconductive material (for example, PbI 2 or HgI 2 ) has a crystal lattice spacing. Due to the large difference, there is a problem that lattice mismatch occurs at the interface and it is difficult to obtain adhesion strength at the interface.
[0013]
An object of the present invention is to provide an X-ray planar detector that has high radiation-to-charge conversion efficiency and can operate stably.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a circuit board in which a plurality of pixel electrodes and switching elements are provided one-dimensionally or two-dimensionally on a planar substrate, and is brought into contact with the circuit board to convert incident radiation into a charge having a magnitude corresponding to its intensity. A radiation detector comprising a radiation photoconductive layer containing particles of a radiation-to-charge conversion medium to be converted and a bias electrode capable of applying a predetermined bias voltage to the radiation photoconductive layer, wherein the radiation photoconductive layer and the pixel An intermediate layer made of a metal oxide or metal nitride having high crystal matching with the material forming the radiation photoconductive layer and low reactivity between the electrodes and between the bias electrode and the radiation photoconductive layer It is a radiation detector characterized by being provided.
[0015]
The present invention also includes a step of forming a circuit substrate by arranging a plurality of pixel electrodes and switching elements in a one-dimensional or two-dimensional manner on a planar substrate, and electrically radiating radiation incident from the outside onto at least the pixel electrode on the circuit substrate. In a method of manufacturing a radiation detector, comprising: a step of forming a radiation photoconductive layer mainly composed of a metal iodide or metal halide that converts a signal; and a step of forming a bias electrode on the radiation photoconductive layer. A metal oxide or metal having high crystal matching and low reactivity between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode and between the bias electrode and the radiation photoconductive layer and the material of the radiation photoconductive layer. A method of manufacturing a radiation detector, further comprising the step of generating an intermediate layer made of nitride.
[0016]
Furthermore, the present invention provides a circuit board in which a plurality of pixel electrodes and switching elements are provided one-dimensionally or two-dimensionally on a planar substrate, and a charge of a magnitude corresponding to the intensity of the incident radiation that is in contact with the circuit board. A radiation photoconductive layer containing particles of a radiation-charge conversion medium to be converted into a bias electrode capable of applying a predetermined bias voltage to the radiation photoconductive layer, and between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode, A first intermediate layer formed of a metal oxide or metal nitride having high crystal matching with a substance forming the radiation photoconductive layer and low reactivity; the bias electrode; and the radiation photoconductive layer. A second intermediate layer formed of a metal oxide or a metal nitride having high crystal matching with the substance forming the radiation photoconductive layer and low reactivity, and the radiation photoconductive A partition wall for partitioning the pixel as a unit defined by said first intermediate layer between the pixel electrode and a radiation detector characterized in that it comprises a.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
In the present invention, the present invention can be applied to X-rays, γ-rays, and other various radiations. However, in the following embodiment, a case of representative X-rays in radiation will be described as an example. Therefore, by replacing “X-ray” in the embodiment with “radiation”, the present invention can be applied to other radiation targeted by the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, a direct
[0020]
As shown in FIG. 1, a bias electrode 3 capable of applying a bias voltage to the X-ray photoconductive layer 2 is provided on the X-ray photoconductive layer 2. A metal oxide or a metal nitride having a high crystal matching with the material used for the X-ray photoconductive layer 2 and a low reactivity between the X-ray photoconductive layer 2 and the bias electrode 3. An
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Each
[0024]
Since the
Pixel electrode region <region other than the pixel electrode.
[0025]
From this, the resistance value per unit area of the pixel electrode region and the region other than the pixel electrode is
Pixel electrode region <region other than the pixel electrode.
[0026]
In addition, since the substance forming the
Pixel electrode region <pixel electrode gap.
[0027]
For this reason, the
[0028]
The
[0029]
The material usable for the
[0030]
Since Cr 2 O 3 is a hexagonal crystal having the same crystal structure as PbI 2 and the crystal lattice spacing is 49.5 nm which can be approximated to the crystal lattice spacing (45.6 nm) of PbI 2 , the crystal matching is high. Incidentally, Cr 2 O 3, since it is chemically stable, it is recognized that lower reactivity with PbI 2.
[0031]
Cr 2 O 3 has a band gap of about 5 eV, is lower than an insulator in which aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is about 9 eV, and has a volume resistivity of about 100 kΩcm to 100 MΩcm. For this reason, when the
Since the pixel electrode region is a gap between pixel electrodes, there is no influence of wraparound of photoconductive charges generated in adjacent pixels, and the conductivity of the pixel electrode portion can be selectively obtained.
[0032]
For example, the size of the
Since the pixel electrode region is a gap between pixel electrodes, there is no influence of wraparound of photoconductive charges generated in adjacent pixels, and the conductivity of the pixel electrode portion can be selectively obtained.
[0033]
Further, since the capacitance component of the
[0034]
Since this time constant CR is sufficiently small with respect to 33 msec, which is a reading rate in a moving image application of 30 frames per second, it can be used in a moving image application.
[0035]
PbI 2 , HgI 2, or BiI 3 that can be used for the X-ray photoconductive film 2 can obtain a good X-ray-photoconductive charge conversion performance in a single crystal state, but its conversion efficiency when the crystal state is poor. Decreases. For this reason, it is preferable to suppress the deviation of the crystal lattice spacing of the material used for the
[0036]
As the metal oxide or metal nitride that can be used for the
[0037]
In addition, as a metal oxide or metal nitride usable for the
[0038]
Further, as the metal oxide or metal nitride usable for the
[0039]
The
[0040]
When incident X-rays R are applied to the bias electrode 3 of the direct X-ray planar detector shown in FIG. 1 while a predetermined bias voltage Vb is applied, the X-ray photoconductive layer 2 generates the incident X-rays. The
[0041]
The
[0042]
FIG. 2 is an equivalent circuit schematically illustrating a signal extraction unit for reading out signal charges from the individual pixels illustrated in FIG.
[0043]
The
[0044]
Therefore, accumulation is performed in the capacitor 6 through the
[0045]
As described above, according to the present invention, in a direct X-ray planar image detector using a metal iodide or metal halide high-sensitivity photoconductive material for the X-ray photoconductive layer, the corrosion of the pixel electrode is detected. In addition, an X-ray planar detector can be obtained in which there is no characteristic deterioration due to a decrease in adhesion strength at the interface between the X-ray photoconductive layer and the pixel electrode or the X-ray photoconductive layer and the bias electrode layer.
[0046]
Therefore, an X-ray planar detector with high X-ray-charge conversion efficiency and stable operation can be obtained.
[0047]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention when it is implemented. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as appropriate as possible, and in that case, the effect of the combination can be obtained.
[0048]
In the above-described embodiment, the X-ray detector in which a plurality of vertical and horizontal pixels are arranged has been described. However, the ratio of the vertical and horizontal pixels is different (for example, when one pixel is one). The present invention is also applicable to an X-ray detector configured in a shape.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, the X-ray photoconductive charge conversion characteristic of the X-ray photoconductive film is stabilized, so that an X-ray planar detector having high X-ray-charge conversion efficiency and stable operation can be obtained. It is done. In addition, since the efficiency in which X-rays are converted into electric charges by each pixel is increased, this is a substantial improvement in sensitivity. Therefore, the radiation dose (X-ray dose) that must be applied to the inspection object (specimen) is reduced. In particular, when the specimen is a human body, the amount of exposure can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an X-ray detector to which an embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of an active matrix substrate in the X-ray detector shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記放射線光導電層と前記画素電極との間および前記バイアス電極と前記放射線光導電層との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物による中間層が設けられていることを特徴とした放射線検出器。A circuit board in which a plurality of pixel electrodes and switching elements are provided one-dimensionally or two-dimensionally on a planar substrate, and radiation that is brought into contact with the circuit board and converts incident radiation into charges having a magnitude corresponding to the intensity thereof. In a radiation detector comprising a radiation photoconductive layer containing particles of a charge conversion medium, and a bias electrode capable of applying a predetermined bias voltage to the radiation photoconductive layer,
Metal oxidation between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode, and between the bias electrode and the radiation photoconductive layer, having high crystal matching with the material forming the radiation photoconductive layer and having low reactivity A radiation detector characterized in that an intermediate layer made of metal or metal nitride is provided.
放射線光導電層と画素電極との間およびバイアス電極と放射線光導電層との間に、放射線光導電層の材質との間の結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物による中間層が生成される工程をさらに有することを特徴とする放射線検出器の製造方法。A process of forming a circuit board by arranging a plurality of pixel electrodes and switching elements in a one-dimensional or two-dimensional manner on a planar substrate, and a metal that converts radiation incident from the outside onto at least the pixel electrode on the circuit board into an electrical signal In a method for manufacturing a radiation detector, comprising: a step of forming a radiation photoconductive layer mainly composed of an iodide or a metal halide; and a step of forming a bias electrode on the radiation photoconductive layer.
Metal oxide or metal nitridation with high crystal consistency and low reactivity between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode and between the bias electrode and the radiation photoconductive layer and the material of the radiation photoconductive layer A method of manufacturing a radiation detector, further comprising a step of generating an intermediate layer made of an object.
この回路基板に接触され、入射放射線をその強度に対応する大きさの電荷に変換する放射線−電荷変換媒体の粒子を含む放射線光導電層と、
この放射線光導電層に所定のバイアス電圧を印加可能なバイアス電極と、
前記放射線光導電層と前記画素電極との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物により形成された第1の中間層と、
前記バイアス電極と前記放射線光導電層との間に、前記放射線光導電層を形成する物質と結晶整合性が高く、かつ反応性の少ない金属酸化物もしくは金属窒化物により形成された第2の中間層と、
前記放射線光導電層と前記画素電極との間の前記第1の中間層により定義される前記画素を単位として区分する隔壁と、
を有することを特徴とする放射線検出器。A circuit board in which a plurality of one-dimensional or two-dimensional pixel electrodes and switching elements are provided on a planar substrate;
A radiation photoconductive layer comprising particles of a radiation-to-charge conversion medium that is in contact with the circuit board and converts incident radiation into charges of a magnitude corresponding to its intensity;
A bias electrode capable of applying a predetermined bias voltage to the radiation photoconductive layer;
A first intermediate formed between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode by a metal oxide or metal nitride having high crystal matching with the material forming the radiation photoconductive layer and low reactivity. Layers,
A second intermediate formed between the bias electrode and the radiation photoconductive layer by a metal oxide or metal nitride having high crystal matching with the material forming the radiation photoconductive layer and low reactivity. Layers,
A partition partitioning in units of the pixels defined by the first intermediate layer between the radiation photoconductive layer and the pixel electrode;
A radiation detector comprising:
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