JP2005129709A - ２次元放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線検出信号を増幅する多数の検出信号増幅器のうちの不良品を速やかに見つけ出す。
【解決手段】 この発明の放射線検出器であるＦＰＤは、データ線（信号取り出し用共通配線）６から取り出される放射線検出信号を増幅する各検出信号増幅器８を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段としての開閉スイッチ１３が配備されていて、開閉スイッチ１３をＯＦＦにすることで多数の検出信号増幅器８のうちの不良か否かを検査する検出信号増幅器８への駆動電力の供給を停止することにより電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されることを確認するだけで、検査対象の検出信号増幅器８が不良品であることが直ちに判るので、多数の検出信号増幅器８のうちの不良品を速やかに見つけ出すことができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、放射線検出信号を増幅する検出信号増幅器を幾つも備えているフラットパネル型放射線検出器等の２次元放射線検出器に係り、特に検出信号増幅器のうちの不良品を見つけ出すための技術に関する。

近年、医用Ｘ線透視撮影装置のＸ線検出器等として用いられるフラットパネル型放射線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記）は、図６および図７に示すように、放射線変換膜５１の放射線入射面とは反対面である裏面の側に多数の収集電極５２が縦と横の電極配列ラインに沿って２次元状マトリックス配置されているとともに、各収集電極５２毎に放射線検出信号取り出し用のスイッチング素子５３が配設されており、さらに横の電極配列ライン毎に各ライン内のスイッチング素子５３の開閉制御を行うのに共用される開閉制御用共通配線（すなわちゲート線）５４が配備されているとともに縦の電極配列ライン毎に各ライン内のスイッチング素子５３経由で放射線検出信号を取り出すのに共用される信号取り出し用共通配線（すなわちデータ線）５５が配備されている。

そして、従来のＦＰＤにおいて放射線（例えばＸ線）の検出を行う場合は、放射線の入射に伴って放射線変換膜５１で発生するアナログの放射線検出信号は収集電極５２毎に電荷のかたちでコンデンサ５６に蓄積される。開閉制御用共通配線５４を通して行われるスイッチング素子５３の開閉制御にしたがってコンデンサ５６に蓄積された電荷が放射線検出信号として信号取り出し用共通配線５５を経て取り出される。この放射線検出信号は後段の検出信号増幅器（アンプ）５７で増幅されてから、さらにＡ／Ｄ変換器５８でディジタル化された後、マルチプレクサ５９から外部へ出力される。

ＦＰＤが医用Ｘ線透視撮影装置のＸ線検出器として装備されている場合であれば、ＦＰＤの後段で放射線検出信号にしたがってＸ線透視画像が作成表示される。したがって、ＦＰＤでは２次元状マトリックス配置の各収集電極５２毎にＸ線検出素子が１個設置されていることになり、各収集電極５２それぞれはＸ線透視画像の各画素に対応する電極（画素電極）ということになる（特許文献１および特許文献２参照）。
特開２００１−１０８７５２号公報（第４頁の図１） 特開２００２−２６７６２２号公報（第５頁の図３）

しかしながら、このような構成を有する従来のＦＰＤの場合、検出信号増幅器のうちの不良品を速やかに見つけ出すことが難しいという問題がある。

信号取り出し用共通配線５５の本数と同じ非常に多数の検出信号増幅器のうちある１個の検出信号増幅器が不良であるだけでも、検出信号増幅器５７と回路駆動用電源（図示省略）とを接続する電源配線を介して他の不良でない検出信号増幅器５７やＡ／Ｄ変換器５８なども適正に動作しなくなり、見かけ上、ＦＰＤ全体が動作不良となってしまうことがある。Ｘ線透視撮影装置の場合であれば、Ｘ線透視画像の全面が一様に真っ白あるいは真っ黒の画像となり、多数の検出信号増幅器５７の中の不良増幅器を特定する手がかりが全くつかめず、不良の検出信号増幅器５７を速やかに見つけ出すことが難しいのである。

使用中に検出信号増幅器５７が壊れて不良品になってＦＰＤ全体が見掛け上で動作不良となる事態が使用段階でも起こる。ＦＰＤの使用段階において、不良の検出信号増幅器５７が速やかに見つけ出せないと、ＦＰＤの修理に手間がかかる。

未使用の検出信号増幅器５７でも時として不良品のことがあり、ＦＰＤ全体が見掛け上で動作不良となる事態は製造段階でも起こる。ＦＰＤの製造段階において、不良の検出信号増幅器５７が速やかに見つけ出せないとＦＰＤの生産効率が低下する。

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、放射線検出信号を増幅する幾つもの検出信号増幅器のうちの不良品を速やかに見つけ出すことができる２次元放射線検出器を提供することを目的とする。

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に記載の発明に係る２次元放射線検出器は、放射線変換膜の一方の表面側に多数の収集電極が縦と横の電極配列ラインに沿って２次元状マトリックス配置されているとともに各収集電極毎に放射線検出信号取り出し用のスイッチング素子が配設されており、縦と横の電極配列ラインの一方のライン毎に各ライン内のスイッチング素子の開閉制御を行うのに共用される開閉制御用共通配線が配備されているとともに縦と横の電極配列ラインの他方のライン毎に各ライン内のスイッチング素子経由で放射線検出信号を取り出すのに共用される信号取り出し用共通配線が配備されていて、信号取り出し用共通配線から取り出される放射線検出信号を増幅する検出信号増幅器が検出信号取り出し用配線の後に接続されているのに加え、各検出信号増幅器を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段が配備されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明の２次元放射線検出器において、放射線の検出が行われる場合、放射線の入射に伴って放射線変換膜に生じる放射線検出信号は、放射線変換膜の一方の表面側に２次元状マトリックス配置されている各収集電極毎に配設されている放射線検出信号取り出し用のスイッチング素子が、開閉制御用共通配線を通じて開閉制御されるのにしたがって、スイッチング素子経由で信号取り出し用共通配線から取り出され、信号取り出し用共通配線の後に接続されている検出信号増幅器によって増幅される。

そして、請求項１の発明の２次元放射線検出器において、ＦＰＤが動作不良となった時に不良の検出信号増幅器を見つけ出す場合は、増幅器切り離し手段によって、幾つもの検出信号増幅器のうち不良か否かを検査する検出信号増幅器を電気回路的に切り離す。検査対象の検出信号増幅器を切り離したことによって、ＦＰＤの動作不良が改善されたならば、検査対象の検出信号増幅器は不良品である可能性が極めて高い。特に検査対象の検出信号増幅器を切り離した時に、検査対象の検出信号増幅器の電気回路的な切り離しで当然起こる動作不良を除いてＦＰＤの動作不良が解消されたならば、ＦＰＤの動作不良は切り離された検査対象の検出信号増幅器の不良が原因で起こっていたことになるので、検査対象の検出信号増幅器は不良品であると判る。

検査対象の検出信号増幅器の電気回路的な切り離しによって、ＦＰＤの動作不良が解消されない時は、ＦＰＤの動作不良が解消されるまで増幅器切り離し手段によって次々と別の検出信号増幅器を電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されるかどうかを調べる操作を繰り返す。

すなわち、請求項１の発明の２次元放射線検出器の場合、放射線検出信号を増幅する各検出信号増幅器を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段が配備されていて、この増幅器切り離し手段によって幾つもの検出信号増幅器のうちの不良か否かを検査する検出信号増幅器を電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されることを確認するだけで、検査対象の検出信号増幅器が不良品であることが直ちに判るのである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の２次元放射線検出器において、増幅器切り離し手段は、検出信号増幅器と回路駆動用電源の間にそれぞれ介在する開閉スイッチを検出信号増幅器毎に備えていて、各開閉スイッチの切り換え操作で検出信号増幅器と回路駆動用電源との接続が断たれるのに伴って検出信号増幅器が電気回路的に切り離されるものである。

［作用・効果］請求項２の発明の２次元放射線検出器の場合、増幅器切り離し手段の開閉スイッチの切り換え操作によって検出信号増幅器と回路駆動用電源との接続を断つことで、検出信号増幅器への駆動用電力の供給が止まって検出信号増幅器が電気回路的に切り離されるので、増幅器切り離し手段による検出信号増幅器の電気回路的な切り離しが極めて容易に行える。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の２次元放射線検出器において、１本の信号取り出し用共通配線毎に専用の検出信号増幅器が接続されているものである。

［作用・効果］請求項３の発明の２次元放射線検出器の場合、各信号取り出し用共通配線から取り出される放射線検出信号は、各信号取り出し用共通配線毎に配備されている専用の検出信号増幅器で速やかに増幅される。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の２次元放射線検出器において、放射線変換膜が入射放射線を直に放射線検出信号としての電気信号に変換する放射線感応膜であるとともに、放射線感応膜にバイアス電圧を印加するための共通電極が設けられているものである。

［作用・効果］請求項４の発明の２次元放射線検出器の場合、放射線感応膜によって入射放射線が直に放射線検出信号としての電気信号に変換される。

この発明の２次元放射線検出器の場合、放射線検出信号を増幅する各検出信号増幅器を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段が配備されていて、この増幅器切り離し手段によって幾つもの検出信号増幅器のうちの不良か否かを検査する検出信号増幅器を電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されることを確認するだけで、検査対象の検出信号増幅器が不良品であることが直ちに判る。

よって、この発明の２次元放射線検出器によれば、放射線検出信号を増幅する幾つもの検出信号増幅器のうちの不良品を速やかに見つけ出すことができる。

この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明の放射線検出器の実施例に係るフラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）の要部構成をセンサ部分は断面図的に表して示すブロック図、図２はＦＰＤの要部構成をセンサ部分は平面図的に表して示すブロック図である。

実施例のＦＰＤの場合、入射放射線を直に放射線検出信号としての電気信号に変換する放射線感応膜（放射線変換膜）１を備えていて、直接変換タイプの検出器となっており、放射線感応膜１の放射線入射面である表面の側（他方の表面側）には、図１に示すように、放射線感応膜１にバイアス電圧を印加する為の共通電極２が配置されており、放射線感応膜１の放射線入射面とは反対面である裏面の側（一方の表面側）には、図２に示すように、多数の収集電極３が縦と横の電極配列ラインに沿って２次元状マトリックス配置されている。

１本の電極配列ラインにおける収集電極３の個数は、特定の数に限られるものではないが、縦と横の各電極配列ライン１本について、例えば１０００〜１５００程度が例示される。また、放射線感応膜１の種類としては、特定の種類に限られるものではないが、高純度ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）膜のような放射線感応半導体膜が例示される。

なお、実施例のＦＰＤは、共通電極２に印加する（数ｋＶ〜十数ｋＶ程度の高電圧の）バイアス電圧を発生する高電圧電源は内蔵してはおらず、バイアス電圧は外部に設けられた高電圧電源から供給される。

さらに、実施例のＦＰＤでは、各収集電極３毎に放射線検出信号取り出し用のスイッチング素子である薄膜型電界効果トランジスタ（以下、適宜「ＴＦＴ」と略記）４が配設されており、横の電極配列ライン毎に各ライン内のＴＦＴ４の開閉制御を行うのに共用されるゲート線（開閉制御用共通配線）５が配備されているとともに縦と横の電極配列ラインの他方のライン毎に各ライン内のＴＦＴ４経由で放射線検出信号を取り出すのに共用されるデータ線（信号取り出し用共通配線）６が配備されている。各ゲート線５は、ＴＦＴ４のゲートに放射線検出信号取り出し時にＯＮ信号（オン信号）を与えるゲートドライバ７に接続されている。

データ線６の後には、１本のデータ線６毎に放射線検出信号を増幅する専用の検出信号増幅器８と検出信号増幅器８の出力をディジタル化するＡ／Ｄ変換器９とが接続されているとともに、各Ａ／Ｄ変換器９の後に各Ａ／Ｄ変換器９のディジタル信号を順番に取り込んで時系列化して送り出すマルチプレクサ１０が接続されている。

ゲートドライバー７、検出信号増幅器８、Ａ／Ｄ変換器９およびマルチプレクサ１０は共通の回路駆動用電源１１から（数Ｖ〜十数Ｖ程度の低電圧の）駆動用電力の供給を受けるが、回路駆動用電源１１は実施例のＦＰＤに内蔵されてはおらず、実施例のＦＰＤは放射線検出信号の取り出し回路を駆動するのに必要な駆動用電力の供給を外部から受ける構成となっている。

そして、実施例のＦＰＤで放射線（例えばＸ線）の検出を行う場合は、放射線の入射に伴って放射線感応膜１で発生するアナログの放射線検出信号は収集電極３毎に電荷のかたちでコンデンサ１２に蓄積される。

一方、放射線検出信号の取り出しタイミングが到来する毎に各ゲート線５には順番にゲートドライバー７からＯＮ信号（オン信号）が出力される。

他方、ＯＮ信号が出力されたゲート線５に接続されている各ＴＦＴ４のゲートにはＯＮ信号が同時に印加されるので、一斉にソース・ドレイン間が導通してスイッチ開の状態となるとともに、スイッチ開の状態となった各ＴＦＴ４のドレインが接続されている各データ線６にコンデンサ１２に蓄積された電荷が放射線検出信号としてそれぞれ送り出される。

実施例のＦＰＤの場合、放射線検出信号は、各データ線６毎に配備されている専用の検出信号増幅器８で速やかに増幅されてから、専用のＡ／Ｄ変換器９で速やかにディジタル化されマルチプレクサ１０から外部へ出力される。

ＦＰＤが医用Ｘ線透視撮影装置のＸ線検出器に装備されている場合であれば、ＦＰＤの後段で放射線検出信号にしたがってＸ線透視画像が作成表示される。したがって、ＦＰＤでは２次元状マトリックス配置の各収集電極３毎にＸ線検出素子が１個設置されていることになり、各収集電極３それぞれはＸ線透視画像の各画素に対応する電極（画素電極）ということになる。また、ゲートドライバー７からＯＮ信号の出力タイミングとマルチプレクサ１０の信号取り込みタイミングは各画素の番地と対応するかたちで設定される。

さらに、実施例のＦＰＤは、検出信号増幅器８を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段が配備されていることを構成上の顕著な特徴とする。すなわち、図１および図２に示すように、各検出信号増幅器８毎に検出信号増幅器８と回路駆動用電源１１の間にそれぞれ介在する開閉スイッチ１３が検出信号増幅器８毎に設置されていて、開閉スイッチ１３の切り換え操作で開閉スイッチ１３が閉止状態（ＯＦＦ）となることにより検出信号増幅器８と回路駆動用電源１１との接続が断たれるのに伴って検出信号増幅器８が電気回路的に切り離される構成となっている。

つまり、駆動電力を供給する電源配線１４に介在する開閉スイッチ１３をＯＦＦにすることで検出信号増幅器８と回路駆動用電源１１との接続が断たれると検出信号増幅器８に駆動用電力が供給されなくなり、検出信号増幅器８が動作停止状態となって検出信号増幅器８は電気回路的に切り離される。

なお、開閉スイッチ１３は検出信号増幅器８と同じ数だけあるが、極小型スイッチが幾つも連接されているディプスイッチを利用する等して多数の開閉スイッチ１３を支障なく設置することができる。

この増幅器切り離し手段は、平常時には用いられるものではなく、以下に述べるように、多数の検出信号増幅器８のうちの不良品を見つけ出す時に用いられる。

ＦＰＤの使用段階で検出信号増幅器８が何らかの原因で不良になると、不良の検出信号増幅器８を見つけ出して良品と交換する等しなければならない。ＦＰＤの製造段階でも最初から不良の検出信号増幅器８があれば、出来上がったＦＰＤが正常に動作しないから、不良の検出信号増幅器８を見つけ出して良品と交換する等しなければならない。ただ、非常に多数の検出信号増幅器８のうちある１個の検出信号増幅器が不良になっただけでも電源配線１４を介して他の不良でない検出信号増幅器８やＡ／Ｄ変換器回路９なども適正に動作しなくなり、見かけ上、ＦＰＤ全体が動作不良となり、多数の検出信号増幅器８の中のどれが不良品であるか検討がつけにくいこともある。

実施例のＦＰＤにおいて、例えばＦＰＤ全体が動作不良となった場合、図３に示すように、多数の検出信号増幅器８のうち不良か否かを検査する１個の検出信号増幅器８の開閉スイッチ１３をＯＦＦにして検査対象の検出信号増幅器８を電気回路的に切り離す。そして、検査対象の検出信号増幅器８を切り離したことによって、ＦＰＤの動作不良が改善されたならば、検査対象の検出信号増幅器は不良品である可能性が極めて高い。特に検査対象の検出信号増幅器８を切り離した時に、検査対象の検出信号増幅器８の電気回路的な切り離しで当然起こる動作不良を除いてＦＰＤの動作不良が解消されたならば、ＦＰＤの動作不良は切り離された検査対象の検出信号増幅器の不良が原因で起こっていたことになるので、検査対象の検出信号増幅器８は不良品であると判る。

もし検査対象の検出信号増幅器８の電気回路的な切り離しによって、ＦＰＤの動作不良が改善されない時は、ＦＰＤの動作不良が改善されるまで次々と開閉スイッチ１３をＯＦＦにして他の検出信号増幅器８を電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されるかどうかを調べる操作を繰り返す。

なお、検査対象の検出信号増幅器８は、動作不良の状況を観察し不良の可能性が高いと睨んだものを選んだり、不良の可能性とは無関係に単に配列の順序に従って選んだりする。

また、検査対象の検出信号増幅器８の電気回路的な切り離しを繰り返し行う場合、ＦＰＤの動作不良状況などに応じて、図４に示すように、先の検出信号増幅器８の開閉スイッチ１３をＯＦＦにしたままで先の検出信号増幅器８も電気回路的に切り離した状態で次の検出信号増幅器８を電気回路的に切り離す場合もあるし、図５に示すように、先の検出信号増幅器８の開閉スイッチ１３をＯＮに戻し先の検出信号増幅器８は電気回路的に接続された状態に復帰させてから次の検出信号増幅器８だけを電気回路的に切り離す場合もある。

以上に延べたように、実施例のＦＰＤの場合、放射線検出信号を増幅する各検出信号増幅器８を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段としての開閉スイッチ１３が配備されていて、開閉スイッチ１３の切り換え操作によって多数の検出信号増幅器８のうちの不良か否かを検査する検出信号増幅器８を電気回路的に切り離し、ＦＰＤの動作不良が改善されることを確認するだけで、検査対象の検出信号増幅器８が不良品であることが直ちに判る。

よって、実施例のＦＰＤによれば、放射線検出信号を増幅する多数の検出信号増幅器８のうちの不良品を速やかに見つけ出すことができる。

加えて、実施例のＦＰＤの場合、開閉スイッチ１３の切り換え操作によって検出信号増幅器８と回路駆動用電源１１との接続を断つことで、検出信号増幅器８が電気回路的に切り離されるので、検査対象の検出信号増幅器８の電気回路的な切り離しを極めて容易に行うことができる。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、下記のように変形実施することも可能である。

（１）実施例のＦＰＤの場合、入射放射線が直に放射線検出信号としての電気信号に変換される直接変換型であったが、放射線変換膜が入射放射線を光に変換するシンチレータ層と光を電気信号に変換する光電変換層とからなり、入射放射線が先ず光に変換されてから放射線検出信号としての電気信号に変換される間接変換型である他は実施例と実質的に同一の構成のＦＰＤも、変形実施例として挙げられる。

（２）実施例のＦＰＤでは、１本のデータ線６毎に専用の検出信号増幅器８およびＡ／Ｄ変換器９が配備されていたが、検出信号増幅器８やＡ／Ｄ変換器９は何本かのデータ線６毎に１個配備されていて、各検出信号増幅器８やＡ／Ｄ変換器９が担当する複数本のデータ線６の放射線検出信号を順に時分割的に処理するようであってもよい。

（３）実施例のＦＰＤの場合、バイアス電圧発生用の高電圧電源および回路駆動用電源１１が内蔵されていない構成であったが、バイアス電圧を発生する高電圧電源や回路駆動用電源１１の一方あるいは両方が内蔵されているＦＰＤであってもよい。

（４）実施例のＦＰＤは、実施例で例示したＸ線透視撮影装置に利用されるのに留まらず、医療用や工業用あるいは原子力用の各種放射線撮像装置などに広く利用することができる。

（５）実施例では、放射線検出器がＦＰＤであったが、この発明はＦＰＤ以外の放射線検出器にも適用できる。

実施例のＦＰＤの要部構成をセンサ部分は断面図的に表して示すブロック図である。 実施例のＦＰＤの要部構成をセンサ部分は平面図的に表して示すブロック図である。 実施例のＦＰＤにおける検出信号増幅器の電気回路的な切り離し状態の一例を示すブロック図である。 実施例のＦＰＤにおける検出信号増幅器の電気回路的な切り離し状態の他の例を示すブロック図である。 実施例のＦＰＤにおける検出信号増幅器の電気回路的な切り離し状態の他の例を示すブロック図である。 従来のＦＰＤの前段を中心とした構成を示す部分ブロック図である。 従来のＦＰＤの後段を中心とした構成を示す部分ブロック図である。

符号の説明

１ … 放射線感応膜（放射線変換膜）
２ … 共通電極
３ … 収集電極
４ … ＴＦＴ（スイッチング素子）
５ … ゲ―ト線（開閉制御用共通配線）
６ … デ―タ線（信号取り出し用共通配線）
８ … 検出信号増幅器
１１ … 回路駆動用電源
１３ … 開閉スイッチ

Claims (4)

1. 放射線変換膜の一方の表面側に多数の収集電極が縦と横の電極配列ラインに沿って２次元状マトリックス配置されているとともに各収集電極毎に放射線検出信号取り出し用のスイッチング素子が配設されており、縦と横の電極配列ラインの一方のライン毎に各ライン内のスイッチング素子の開閉制御を行うのに共用される開閉制御用共通配線が配備されているとともに縦と横の電極配列ラインの他方のライン毎に各ライン内のスイッチング素子経由で放射線検出信号を取り出すのに共用される信号取り出し用共通配線が配備されていて、信号取り出し用共通配線から取り出される放射線検出信号を増幅する検出信号増幅器が検出信号取り出し用配線の後に接続されているのに加え、各検出信号増幅器を個別に電気回路的に切り離す増幅器切り離し手段が配備されていることを特徴とする２次元放射線検出器。
2. 請求項１に記載の２次元放射線検出器において、増幅器切り離し手段は、検出信号増幅器と回路駆動用電源の間にそれぞれ介在する開閉スイッチを検出信号増幅器毎に備えていて、各開閉スイッチの切り換え操作で検出信号増幅器と回路駆動用電源との接続が断たれるのに伴って検出信号増幅器が電気回路的に切り離される２次元放射線検出器。
3. 請求項１または２に記載の２次元放射線検出器において、１本の信号取り出し用共通配線毎に専用の検出信号増幅器が接続されている２次元放射線検出器。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の２次元放射線検出器において、放射線変換膜が入射放射線を直に放射線検出信号としての電気信号に変換する放射線感応膜であるとともに、放射線感応膜にバイアス電圧を印加するための共通電極が設けられている２次元放射線検出器。
   

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