JP2006080206A - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】寿命の長いX線検出器を提供する。
【解決手段】ヨウ化鉛を用いたX線光導電膜5の表面に、鉛を用いたバイアス電極層6を形成する。バイアス電極層6の鉛が腐食した場合、X線光導電膜5内のヨウ化鉛が分解され、乖離したヨウ素原子とバイアス電極層6中の鉛原子とが化合してヨウ化鉛となる。反応前後での物質の変化が無いからエネルギ状態に変化が無く、腐食反応は極めて起こりにくい。バイアス電極層6中の元素がX線光導電膜5中に微量に拡散しても、X線光導電膜5のヨウ化鉛中にバイアス電極層6の鉛が拡散するに過ぎない。不純物として悪影響を及ぼさず、X線検出器1の性能が低下しない。
【選択図】図1
【解決手段】ヨウ化鉛を用いたX線光導電膜5の表面に、鉛を用いたバイアス電極層6を形成する。バイアス電極層6の鉛が腐食した場合、X線光導電膜5内のヨウ化鉛が分解され、乖離したヨウ素原子とバイアス電極層6中の鉛原子とが化合してヨウ化鉛となる。反応前後での物質の変化が無いからエネルギ状態に変化が無く、腐食反応は極めて起こりにくい。バイアス電極層6中の元素がX線光導電膜5中に微量に拡散しても、X線光導電膜5のヨウ化鉛中にバイアス電極層6の鉛が拡散するに過ぎない。不純物として悪影響を及ぼさず、X線検出器1の性能が低下しない。
【選択図】図1
Description
本発明は、画素電極および放射線光導電層を備えた放射線検出器に関する。
新世代のX線診断用画像検出器としてアクティブマトリックス型の平面検出器が大きな注目を集めている。この平面検出器において、照射されたX線を検出することにより、X線撮影像またはリアルタイムのX線画像がデジタル信号として出力される。また、この平面検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きい。
実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で、静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下で毎秒コマ以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、S/Nの改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。
そして、この種の平面検出器としては、大きく分けて直接方式と間接方式との二通りの方式がある。直接方式は、入射X線をa−SeなどのX線光導電体層によって直接電荷信号に変換し、この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。
さらに、この直接方式のX線検出器としては、保持基板上にマトリクス状に配列された画素毎に、電荷蓄積用キャパシタ、スイッチング素子、フォトダイオードおよび画素電極のそれぞれが設けられたTFT回路基板を備えており、このTFT回路基板上にX線光導電層が積層された構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
一方、間接方式のX線検出器は、シンチレータ層により入射X線を受けて、一旦可視光に変換してから、この可視光をa−Siフォトダイオードや、CCDにより信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導かせている。
そして、上記直接方式のX線検出器においては、入射X線を電荷信号に変換するためにX線光導電体層として半導体の一種であるX線光導電材料が用いられる。そして、このX線検出器は、医療用のX線検出器に適用する場合、人体を十分にカバーできるだけの大きさ、例えば一辺が40cmほどの大きさが求められる。
このとき、直接方式のX線検出器を実現しようとした場合には、このX線検出器のX線光導電体層以上の大きさを有するTFT回路基板上に、このX線光導電体層を均一に形成しなければならない。また、この直接方式のX線検出器にて入射X線を十分に検出するためには、重金属で構成された大きな比重を有する材料を用いても数百μmの厚みのX線光導電体層が必要である。
つまり、このX線光導電体層に用いられているX線光導電材料は、半導体の一種であるので、結晶構造や組成によって特性が大きく変化する可能性があり、一般に、単結晶の状態で最高の特性が得られる。しかし、X線検出器に必要とされる十分な大きさをもつ半導体単結晶材料は得られていない。そこで、直接方式のX線検出器を実現するためには、TFT回路基板上にX線光導電材料を直接形成する必要がある。
また、直接方式のX線検出器の場合、このX線検出器を構成するTFT回路基板は、液晶表示装置の製造プロセスと同様の方法で製造される。このため、X線光導電体層上に直接接触して形成される画素電極には、アルミニウムやITOなどが用いられ、この画素電極を取り囲むように、例えば酸化ケイ素(SiO2)の絶縁膜がX線光導電体層に接触させた構造となっている。
なお、上記直接方式のX線検出器においては、TFT回路基板上にX線光導電体層が形成されている。このとき、通常数百μmにもなるX線光導電体層を形成するために真空蒸着法が用いられ、X線を効率良く電荷信号に変換する特性を有するヨウ化鉛(PbI2)やヨウ化水銀(HgI2)、ヨウ化ビスマス(BiI3)、ヨウ化インジウム(InI)、臭化タリウム(TlBr)などのX線光導電物質を膜状に形成してX線光導電体層とされている。さらに、このX線光導電体層上に、このX線光導電体層に対して電荷を補強する上部電極としてのバイアス電極層が形成されている。
特開平10−10237号公報(第4−6頁、図1および図2)
上述したように、上記直接方式のX線検出器では、液晶表示装置の製造プロセスを用いて製造されたTFT回路基板上にX線光導電層を形成させている。そして、このX線光導電層は、半導体の一種であるが、通常のシリコンやガリウムヒ素などの半導体とは異なり、X線を効率良く吸収するために重金属で構成されており、さらに十分な性能を出すためにこれらの沃化物が主に用いられている。代表的なものとしては、ヨウ化鉛やヨウ化水銀などの物質をX線光導電層の主成分としている。これらのX線光導電層は、シリコンやゲルマニウムなどの通常の半導体とは異なり、イオンとしての性質が結晶中に強く働いている。そのため、シリコンやゲルマニウムなどの通常の半導体では容易な導電性の制御、例えばN型導電性あるいはP型導電性が容易ではない。
また、入射X線が微弱なエネルギであるため、この入射X線を検出するX線光導電体層としては、高感度で低ノイズであることが極めて重要な性能とされている。しかしながら、一般的な低ノイズの半導体を実現する手法であるPN接合が容易ではないから、これら重金属ハロゲン化物を用いたX線検出器を実用化することは容易でない。さらに、重金属ハロゲン化物の多くは腐食性が非常に強く、これら重金属ハロゲン化物を電極として用いた場合には、これら電極が腐食しやすくX線検出器としての性能が大きく損なわれるので、このX線検出器の寿命が短いという問題を有している。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、寿命の長い放射線検出器を提供することを目的とする。
本発明は、画素電極を備えた回路基板と、この回路基板の前記画素電極上に設けられ入射する放射線を電気信号に変換する放射線光導電層と、この放射線光導電層上に前記画素電極に対向して設けられた電極層とを具備した放射線検出器であって、前記放射線光導電層は、ヨウ化金属あるいは臭化金属を含有し、前記画素電極あるいは電極層は、前記放射線光導電層に含有されているヨウ化金属あるいは臭化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有したものである。
そして、ヨウ化金属あるいは臭化金属のいずれかを含有する放射線光導電層とする。また、この放射線光導電層に含有されているヨウ化金属あるいは臭化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有する電極層あるいは画素電極とした。この結果、これら電極層あるいは画素電極が腐食した場合であっても、放射線光導電層内のヨウ化金属あるいは臭化金属が分解され、この分解されたヨウ化金属あるいは臭化金属と腐食した電極層あるいは画素電極とによって同様のヨウ化金属あるいは臭化金属が化合されるので、これら放射線光導電層と電極層あるいは画素電極との間での腐食が起こり難くなるから、放射線検出器の寿命が長くなる。
本発明によれば、電極層あるいは画素電極が腐食しても、放射線光導電層内のヨウ化金属あるいは臭化金属が分解され、この分解されたヨウ化金属あるいは臭化金属と腐食した電極層あるいは画素電極とによって同様のヨウ化金属あるいは臭化金属が化合されるので、これら放射線光導電層と電極層あるいは画素電極との間での腐食を起こり難くできるから、放射線検出器の寿命を長くできる。
以下、本発明の放射線検出器の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
図1ないし図3において、1は放射線検出器としてのX線検出器で、このX線検出器1は、直接方式のX線平面画像検知器である。そして、このX線検出器1は、図2に示すように、マトリクス状に配列された複数の画素2を有する光電変換基板としてのTFT回路基板3を備えている。
そして、このTFT回路基板3の一主面である表面上には、放射線光導電体層としてのX線光導電体層4が積層されて設けられている。このX線光導電体層4は、図示しない被写体を透過し外部から入射する放射線としてのX線Lを電気信号に変換する。そして、このX線光導電体層4は、pn接合状態であり、TFT回路基板3の表面に接している。よって、このX線光導電体層4は、TFT回路基板3上に直接接触されて形成されている。
ここで、このX線光導電体層4は、放射線光導電層としてのX線光導電膜5を備えている。このX線光導電膜5は、ヨウ化金属であるヨウ化鉛(PbI2)を主成分として含有した材料が用いられて構成されている。具体的に、このX線光導電膜5は、TFT回路基板3上に重金属であり半導体の一種である半導体的な性質を有するX線光導電物質、例えばヨウ化鉛を厚さ300μmほど真空蒸着させることによって形成されている。
さらに、このX線光導電膜5の一主面である表面上には、上部電極としてのバイアス電極層6が積層されて設けられている。このバイアス電極層6は、TFT回路基板3上の各画素電極13に対向して設けられており、X線光導電膜5の表面全域に面一に形成されている。ここで、このバイアス電極層6は、X線光導電膜5に主成分として含有されているヨウ化鉛中の金属元素成分と同じ元素である鉛(Pb)を主成分として含有した材料が用いられて構成されている。具体的に、このバイアス電極層6は、実際には純粋な鉛にて構成されている。
そして、TFT回路基板3は、図3に示すように、矩形平板状の透光性を有するガラスなどで形成された絶縁基板としての平面基板である保持基板11を備えている。この保持基板11の一主面である表面上には、TFT回路層12と下部電極としての画素電極13とが各画素2毎に形成されている。このとき、これら画素電極13は、島状に形成されており、保持基板11上のTFT回路層12上において各画素2に対応するようにマトリクス状に積層されて設けられている。さらに、これら画素電極13は、TFT回路基板3の最表面の大部分を覆うように配置されている。
ここで、これら画素電極13は、バイアス電極層6と同様に、X線光導電膜5に主成分として含有されているヨウ化鉛中の鉛を主成分として含有した材料が用いられて構成されている。すなわち、この画素電極13もまた、実際には純粋な鉛にて構成されている。
さらに、TFT回路層12は、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)14と、コンデンサである電荷蓄積用キャパシタ15を備えている。そして、画素電極13、薄膜トランジスタ14および電荷蓄積用キャパシタ15のそれぞれは、保持基板11上の各画素2毎に形成されている。すなわち、これら画素電極13、薄膜トランジスタ14および電荷蓄積用キャパシタ15のそれぞれは、これらを1組とした格子状の配列を有しており、各組がX線画像の画素2に対応するように二次元的に複数配列されて構成されている。
また、保持基板11上には、この保持基板11の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極16が配線されている。これら複数の制御電極16は、保持基板11上の各画素2間に位置し、この保持基板11の列方向に離間されて設けられている。そして、これら制御電極16には、薄膜トランジスタ14のゲート電極17が電気的に接続されている。
さらに、保持基板11上には、この保持基板11の列方向に沿った複数の読み出し電極18が配線されている。これら複数の読み出し電極18は、保持基板11上の各画素2間に位置し、この保持基板11の行方向に離間されて設けられている。そして、これら複数の読み出し電極18には、薄膜トランジスタ14のソース電極19が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ14のドレイン電極20は、電荷蓄積用キャパシタ15および画素電極13のそれぞれに電気的に接続されている。
次に、上記第一実施の形態のX線検出器の作用について説明する。
まず、X線検出器1のX線光導電膜5中に外部からX線Lが入射すると、このX線光導電膜5内へと入射した入射X線Lは、このX線光導電膜5内で吸収されて励起される。
そして、この入射X線L自体のエネルギによって、X線光導電膜5の内部に電子eと正孔hとのペアが多数発生する。
このとき、バイアス電極層6と画素電極13との間に数百Vの電圧が印加されてバイアス電界を形成したことにより、X線光導電膜5内に発生した光導電電荷Qがバイアス電界によって移動する。
すると、電子eあるいは正孔hのいずれかが光導電電荷Qとして画素電極13へと移動して到達する。
この後、これら各画素電極13へと移動して流入した光導電電荷Qは、これら各画素電極13に接続された薄膜トランジスタ14のゲート電極17が駆動状態、すなわちオン状態となるまで、これら各画素電極13に接続された電荷蓄積用キャパシタ15へと移動して保持されて蓄積される。
このとき、制御電極16の一つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極16に接続された横一行の薄膜トランジスタ14がオン状態となる。
そして、このオン状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ14に接続された電荷蓄積用キャパシタ15に蓄積された光導電電荷Qが読み出し電極18へと出力される。
この結果、X線画像の特定の行の画素に対応する信号が出力されるため、オンする制御電極16の駆動を順々に変えて制御することにより、全てのX線画像の画素2に対応する信号を出力でき、この出力信号をデジタル画像信号に変換することによって、外部にX線画像として出力できる。
次に、上記一実施の形態のX線検出器の製造装置について説明する。
図4において、31はX線検出器の製造装置としての真空蒸着装置31で、この真空蒸着装置31には、内部にTFT回路基板3が設置されるチャンバ32を備えている。このチャンバ32は、このチャンバ32内の雰囲気を外部とは異なる雰囲気、すなわち真空にする。そして、このチャンバ32には、このチャンバ32内を真空にする真空ポンプ33が取り付けられている。この真空ポンプ33は、チャンバ32の内部を真空排気させる。
さらに、このチャンバ32の内部には、このチャンバ32の内部に設置されるTFT回路基板3の裏面に対向する基板加熱装置34が取り付けられている。この基板加熱装置34は、チャンバ32内に設置されたTFT回路基板3を所定の温度に加熱する。また、このチャンバ32内には、基板加熱装置34に対向して設置されたヨウ化鉛蒸発源35が設置されている。このヨウ化鉛蒸発源35は、チャンバ32内に設置されたTFT回路基板3の表面に対向するように構成されている。
ここで、このヨウ化鉛蒸発源35は、このヨウ化鉛蒸発源35を400℃前後に加熱することで、このヨウ化鉛蒸発源35の内部のヨウ化鉛が気化してチャンバ32内にヨウ化鉛を放出させ、このチャンバ32内に設置させたTFT回路基板3の表面にヨウ化鉛を付着させて、このTFT回路基板3の表面にヨウ化鉛を主成分とするX線光導電膜5を形成させる。
次に、上記一実施の形態のX線検出器の製造方法について説明する。
まず、保持基板11上の各画素2に薄膜トランジスタ14、電荷蓄積用キャパシタ15および画素電極13のそれぞれを設けてTFT回路基板3を形成する。なお、このTFT回路基板3は、一般的な液晶表示装置を製造する際に用いられる製造プロセスである製造工程を用いて製造する。
この後、図4に示す真空蒸着装置31の内部にTFT回路基板3を設置する。そして、この真空蒸着装置31のチャンバ32内を、真空ポンプ33を用いて十分に真空排気する。
そして、このチャンバ32内の十分な真空度を達成できた段階で、基板加熱装置34を用いてTFT回路基板3を所定の温度に加熱する。
この状態で、ヨウ化鉛蒸発源35を400℃前後に加熱して、このヨウ化鉛蒸発源35内のヨウ化鉛を気化させて、チャンバ32内にヨウ化鉛分子を放出させる。
このとき、このチャンバ32内に放出されたヨウ化鉛分子の一部が、TFT回路基板3の表面に付着して、このTFT回路基板3の表面にヨウ化鉛を主成分とするX線光導電膜5が形成される。
そして、このヨウ化鉛蒸発源35の加熱を継続させて、TFT回路基板3の表面に所定の厚さのX線光導電膜5が形成された段階で、このヨウ化鉛蒸発源35の加熱を停止して、チャンバ32内へのヨウ化鉛分子の放出を終了させる。
さらに、スパッタ蒸着などの一般的な金属薄膜作成技術を用いて鉛薄膜層24の表面にバイアス電極層6を形成して、X線光導電体層4を形成する。
上述したように、上記一実施の形態によれば、直接方式のX線検出器1においてX線画像を検出する際に重要となるのは、このX線検出器1のX線光導電体層4の特性である。このX線光導電体層4のX線光導電膜5として用いられるヨウ化鉛(PbI2)を代表とする重金属沃化物は、半導体の一種であり、これら半導体において重要な特性である導電型の制御によって、これら半導体の性質が大きく左右される。
そして、直接方式のX線検出器1に用いられるX線光導電膜5においては、入射X線Lにより発生した電子eと正孔hとのペアを効率良く外部に運び出すために外部からバイアス電界を加える必要がある。ところが、この外部からのバイアス電界によってX線光導電膜5に接するバイアス電極層6や画素電極13から不要な電流が流れ込んでX線画像信号に加わることにより、X線光導電膜5での信号のSN比が劣化してしまう。このX線光導電膜5での信号のSN比の劣化は、X線光導電膜5と、このX線光導電膜5に接する画素電極13およびバイアス電極層6とのそれぞれの物理的性質である仕事関数の大小によって大きく変化する。
一方、従来から用いられている通常のX線検出器1のX線光導電膜5は、ヨウ化鉛(PbI2)やヨウ化水銀(HgI2)を代表とする重金属ハロゲン化物にて構成されている。ここで、これら重金属ハロゲン化物から構成されているX線光導電膜5は、結晶内部のイオン性が強く、通常では真性半導体としての性質を有している。さらに、これら重金属ハロゲン化物から構成されているX線光導電膜5は、強い腐食性を有しているから、このX線光導電膜5に接する画素電極13およびバイアス電極層6には耐腐食性の高い物質が使用されることが多い。
特に、バイアス電極層6は、X線光導電膜5および大気のそれぞれに接しているので、大気中の水分などによって腐食が進みやすい。したがって、このバイアス電極層6に耐腐食性の高い白金(Pt)などが使されることが多い。すなわち、一般的に耐腐食性の高い金属は、仕事関数が高いからである。そして、図6に示すように、バイアス電極層6とX線光導電膜5との仕事関数の差によって、バイアス電極層6に接するX線光導電膜5付近のバンドギャップが上方に大きく変形してしまう。
この場合、X線検出器1の内部にX線Lが入射した場合には、この入射X線LがX線光導電膜5の内部でエネルギを開放し、そのエネルギを得て電子eと正孔hとが発生する。
このとき、入射X線LによりX線光導電膜5内に発生した電子eは、導電帯のエネルギレベル43まで引き上げられた後、バイアス電界に引き寄せられてバイアス電極層6へと到達する。同様に、入射X線LによりX線光導電膜5内に発生した正孔hは、荷電子帯のエネルギレベル44まで引き下げられ、バイアス電界によって画素電極13へと到達して、外部に信号として取り出される。
すなわち、これら電子eと正孔hとは、バイアス電極層6と画素電極13との間に印加される印加電圧41にて形成されるバイアス電界によって電子eがバイアス電極層6側に向かって移動し、正孔hが画素電極13側に向かって移動する。
このとき、バイアス電極層6側へ向かう電子eは、このバイアス電極層6近傍に発生したバンドギャップの曲がりであるポケット部42に滞留し易い。したがって、これら電子eがバイアス電極層6近傍に発生したポケット部42に長時間滞留することによって、X線検出器1から出力されるX線画像信号に時間的な遅れが発生する。この時間的な遅れによって残像と呼ばれる現象が観測される。
ここで、この発生するX線画像の残像は、X線検出器1を用いて医療用X線画像を診断する上で大きな問題になる。すなわち、X線画像診断において、動きの激しい心臓の動画像撮影やカテーテル治療は重要な応用分野だからである。しかしながら、真性半導体としての性質が強くpn制御による導電性の制御が困難な重金属ハロゲン化物半導体をX線光導電膜5に用いただけでは、通常のpn接合による改善が難しいのが現状である。
そして、バイアス電極層6近傍に発生するバンドギャップの曲がり、すなわちこのバンドギャップの変形は、X線光導電膜5の仕事関数の値と、バイアス電極層6の仕事関数の値とによって大きく変化する。ここで、このX線光導電膜5を真性のヨウ化鉛にて構成した場合には、仕事関数が約4.7eVとなる。これに対し、このX線光導電膜5を耐腐食性の高い白金にて構成した場合には、仕事関数が5.3eVとなる。さらに、このX線光導電膜5を耐腐食性の高いパラジウム(Pd)にて構成した場合には、仕事関数が4.8eVとなる。したがって、耐腐食性の高い白金やパラジウムにて構成したX線光導電膜5は、ヨウ化鉛にて構成したX線光導電膜5より仕事関数が大きい。このため、これら白金やパラジウムなどの耐腐食性の高い金属をバイアス電極層6として用いた場合には、図6に示すようなバンドギャップ構造となるから、電子eの滞留が発生してしまい、X線画像信号の残像を防止できない。
また、画素電極13とバイアス電極層6との間に印加される印加電圧41の極性を変更した場合には、電子eおよび正孔hそれぞれの進行方向が逆転し、バイアス電極層6付近での電子eの滞留が起こらないが、この場合にはバイアス電界によってX線光導電膜5中のハロゲン原子が画素電極13側に移動することによるTFT回路基板3内部へのダメージが心配される。このTFT回路基板3内部へのダメージを防止するには、画素電極13に耐腐食性の高い金属を用いる必要があるが、薄膜トランジスタ14を製造するプロセスにて製造される画素電極13の材料を変更することは、大きなコストが掛かってしまう。
上述のように、X線検出器1として大きな性能低下につながる残像を防止するには、バイアス電極層6の材質を仕事関数の低い金属に変更すれば良い。しかしながら、仕事関数が低い金属は、一般的に腐食しやすい。一例として、アルカリ金属は仕事関数が1.8eV〜2.3eV程度で、アルカリ土類金属は仕事関数が2.3eV〜3.6eV程度で、希土類金属は仕事関数が2.5eV〜3.3eVであるから、仕事関数の値が低い。しかしながら、活性度が高くヨウ化鉛のようなハロゲン化物と接するとすぐに腐食してしまうためバイアス電極層6として用いることはできない。また、腐食性が高くても、バイアス電極層6はX線光導電膜5の表面に接した状態で用いられるため、このバイアス電極層6の成分がX線光導電膜5中に拡散する可能性がある。この場合、このバイアス電極層6に使用した元素が、X線光導電膜5の内部で不純物として作用してしまい、半導体としてのX線光導電膜5の性能を低下させてしまう。
この結果、一般的に腐食性の高さと仕事関数の高さに相関関係があるため、極限まで耐腐食性を低くした金属をバイアス電極層6に用いることで、残像の少ないX線画像が得られるX線検出器1にできる。このとき、このX線検出器1のX線光導電膜5を構成する化合物の金属元素成分と同じ元素で構成されたバイアス電極層6を用いるのが最良である。
よって、このX線検出器1のX線光導電膜5内部のバンドギャップ構造を制御できるから、結果として、X線画像信号の品質を劣化させる残像成分を低減でき、高品質のX線画像のX線検出器1が得られる。言い換えると、X線検出器1の重要な性能である低ノイズの画像を実現しつつ腐食を防止することで、寿命の長いX線検出器1を実現できる。
例えば、X線光導電膜5としてヨウ化鉛(PbI2)を用いた場合には、バイアス電極層6として鉛(Pb)を用いると良い。また、X線光導電膜5としてヨウ化水銀(HgI2)を用いた場合には、バイアス電極層6として水銀(Hg)を用いると良い。さらに、X線光導電膜5としてヨウ化ビスマス(BiI3)を用いた場合には、バイアス電極層6としてビスマス(Bi)を用いると良い。また、X線光導電膜5としてヨウ化インジウム(InI)を用いた場合には、バイアス電極層6としてインジウム(In)を用いると良い。さらに、X線光導電膜5として臭化金属である臭化タリウム(TlBr)を用いた場合には、バイアス電極層6としてタリウム(Tl)を用いると良い。
これらのうち、ヨウ化鉛を例として、ヨウ化鉛を用いたX線光導電膜5の表面に、鉛をバイアス電極層6として使用した場合を説明する。具体的に、バイアス電極層6の鉛が腐食したと仮定した場合、X線光導電膜5内のヨウ化鉛が分解され、乖離したヨウ素原子(I)とバイアス電極層6中の鉛原子(Pb)とが化合してヨウ化鉛(PbI2)が生成される。このときの反応式は、PbI2+Pb→Pb+I2+Pb→Pb+PbI2となる。
したがって、この反応前後での物質の変化が無いことから、エネルギ状態に変化が無い。これに対して、腐食は、腐食前後でエネルギが必要だが、上述の反応式ではエネルギが変化しないから平衡状態であり、腐食反応は極めて起こりにくい。この結果、鉛をバイアス電極層6として用いることによって、極めて腐食に強い状態にできる。
一方、鉛より耐腐食性の高い金属を用いた場合には、仕事関数の値が高くなり残像の原因となる。逆に、鉛より仕事関数の低い金属を用いれば残像はさらに改善されるが、この場合には耐腐食性が鉛より劣るため腐食反応が進行してしまう。また、バイアス電極層6を構成する元素がX線光導電膜5中に微量に拡散しても、このX線光導電膜5の成分であるヨウ化鉛中にバイアス電極層6の成分である鉛が拡散することに過ぎない。したがって、バイアス電極層6の成分がX線光導電膜5の成分と同じ構成元素であることから不純物として悪影響を及ぼしたり、X線検出器1の性能を低下させたりするおそれがない。
すなわち、図5に示すように、X線光導電膜5を構成するヨウ化鉛の仕事関数は4.7eVで、バイアス電極層6を構成する鉛の仕事関数は4.0eVである。したがって、図6に示す従来のX線検出器1の場合とは仕事関数の大小関係が逆転し、バイアス電極層6近傍に存在したバンドギャップの曲がりによるポケット部42が発生せず、逆に下に曲がったバンドギャップ状態を実現できる。一般的に、半導体であるX線光導電膜5と金属電極であるバイアス電極層6との接合面は、バンドギャップ状態が乱れやすくキャリアが界面付近に滞留しやすい。
このとき、図5に示すように、X線光導電膜5内部で発生した電子がバイアス電極層6方向に向かうけれども、このバイアス電極層6付近のバンドギャップが下向きに曲がっていることによって、この領域で電子eが加速されるから、残像の原因となる電子eの滞留が極めて起こりにくくなる。
なお、X線光導電膜5としてヨウ化水銀(HgI2)を用いバイアス電極層6として水銀(Hg)を用いた場合や、X線光導電膜5としてヨウ化インジウム(InI)を用いバイアス電極層6としてインジウム(In)を用いた場合、X線光導電膜5としてヨウ化ビスマス(BiI3)を用いバイアス電極層6としてビスマス(Bi)を用いた場合、X線光導電膜5として臭化タリウム(TlBr)を用いバイアス電極層6としてタリウム(Tl)を用いた場合であっても、X線光導電膜5としてヨウ化鉛(PbI2)を用いバイアス電極層6として鉛(Pb)を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
このとき、バイアス電極層6として水銀(Hg)を用いる場合には、水銀は常温で液体であるから、使用が容易ではない。したがって、この水銀を他の固体金属と合金化させて水銀合金とすることによって容易に固体化できるから、この水銀合金のバイアス電極層6とすると良い。
さらに、バイアス電極層6だけでなく、X線光導電膜5としてヨウ化鉛(PbI2)を用いた場合に画素電極13として鉛(Pb)を用い、X線光導電膜5としてヨウ化水銀(HgI2)を用いた場合に画素電極13として水銀(Hg)を用い、X線光導電膜5としてヨウ化インジウム(InI)を用いた場合に画素電極13としてインジウム(In)を用い、X線光導電膜5としてヨウ化ビスマス(BiI3)を用いた場合に画素電極13としてビスマス(Bi)を用い、X線光導電膜5として臭化タリウム(TlBr)を用いた場合に画素電極13としてタリウム(Tl)を用いても、これら画素電極13とバイアス電極層6との間に印加される印加電圧41にて形成されるバイアス電界の方向を逆転することによって、同様の作用効果を得ることができる。
したがって、これらヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ヨウ化インジウム、ヨウ化ビスマスおよび臭化タリウム以外であっても、これらと同様の作用効果を有するヨウ化金属および臭化金属などの金属化合物であっても、この金属化合物にてX線光導電膜5を構成するとともに、この金属化合物中の金属元素成分と同じ元素にてバイアス電極層6あるいは画素電極13を構成することによって、対応させて用いることができる。
また、X線Lを検出するX線検出器1について説明したが、例えばγ線などのX線L以外の各種の放射線を検出する放射線検出器であっても対応させて用いることができる。さらに、TFT回路基板3の保持基板11上に、薄膜トランジスタ14および画素電極13が形成された画素2を二次元的にマトリクス状に形成したが、これら画素2を保持基板11上に一次元的に設けてもよい。
1 放射線検出器としてのX線検出器
3 回路基板としてのTFT回路基板
5 放射線光導電層としてのX線光導電膜
6 電極層としてのバイアス電極層
13 画素電極
L 放射線としてのX線
3 回路基板としてのTFT回路基板
5 放射線光導電層としてのX線光導電膜
6 電極層としてのバイアス電極層
13 画素電極
L 放射線としてのX線
Claims (8)
- 画素電極を備えた回路基板と、この回路基板の前記画素電極上に設けられ入射する放射線を電気信号に変換する放射線光導電層と、この放射線光導電層上に前記画素電極に対向して設けられた電極層とを具備した放射線検出器であって、
前記放射線光導電層は、ヨウ化金属を含有し、
前記電極層は、前記放射線光導電層に含有されているヨウ化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした放射線検出器。 - 画素電極は、放射線光導電層に含有されているヨウ化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした請求項1記載の放射線検出器。 - 画素電極を備えた回路基板と、この回路基板の前記画素電極上に設けられ入射する放射線を電気信号に変換する放射線光導電層と、この放射線光導電層上に前記画素電極に対向して設けられた電極層とを具備した放射線検出器であって、
前記放射線光導電層は、ヨウ化金属を含有し、
前記画素電極は、前記放射線光導電層に含有されているヨウ化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした放射線検出器。 - ヨウ化金属は、ヨウ化鉛(PbI2)、ヨウ化水銀(HgI2)、ヨウ化インジウム(InI)およびヨウ化ビスマス(BiI3)のいずれかであり、
このヨウ化金属中の金属元素成分と同じ元素は、鉛(Pb)、水銀(Hg)、インジウム(In)、ビスマス(Bi)のいずれかである
ことを特徴とした請求項1ないし3いずれか記載の放射線検出器。 - 画素電極を備えた回路基板と、この回路基板の前記画素電極上に設けられ入射する放射線を電気信号に変換する放射線光導電層と、この放射線光導電層上に前記画素電極に対向して設けられた電極層とを具備した放射線検出器であって、
前記放射線光導電層は、臭化金属を含有し、
前記電極層は、前記放射線光導電層に含有されている臭化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした放射線検出器。 - 画素電極は、放射線光導電層に含有されている臭化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした請求項5記載の放射線検出器。 - 画素電極を備えた回路基板と、この回路基板の前記画素電極上に設けられ入射する放射線を電気信号に変換する放射線光導電層と、この放射線光導電層上に前記画素電極に対向して設けられた電極層とを具備した放射線検出器であって、
前記放射線光導電層は、臭化金属を含有し、
前記画素電極は、前記放射線光導電層に含有されている臭化金属中の金属元素成分と同じ元素を含有した
ことを特徴とした放射線検出器。 - 臭化金属は、臭化タリウム(TlBr)で、
この臭化金属中の金属元素成分と同じ元素は、タリウム(Tl)である
ことを特徴とした請求項5ないし7いずれか記載の放射線検出器。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009156800A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Tohoku Univ | 放射線検出器及びこれを備えた装置 |
JP2010093071A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器および核医学診断装置 |
JP2018009801A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
JP2018021937A (ja) * | 2017-11-08 | 2018-02-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
CN108735830A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-02 | 成都信息工程大学 | 基于肖特基电极和碘化铅的自驱动辐射探测器及制备方法 |
-
2004
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Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009156800A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Tohoku Univ | 放射線検出器及びこれを備えた装置 |
JP2010093071A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器および核医学診断装置 |
EP3907767A1 (en) | 2016-07-11 | 2021-11-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Radiation detector |
EP3675184A1 (en) | 2016-07-11 | 2020-07-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Radiation detector |
EP4213225A1 (en) | 2016-07-11 | 2023-07-19 | Hamamatsu Photonics K. K. | Method for manufacturing a radiation detector |
CN107850683A (zh) * | 2016-07-11 | 2018-03-27 | 浜松光子学株式会社 | 放射线检测器 |
KR101886596B1 (ko) | 2016-07-11 | 2018-08-07 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 방사선 검출기 |
US11555934B2 (en) | 2016-07-11 | 2023-01-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Radiation detector |
CN110133707A (zh) * | 2016-07-11 | 2019-08-16 | 浜松光子学株式会社 | 放射线检测器 |
WO2018012209A1 (ja) | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
US10782427B2 (en) | 2016-07-11 | 2020-09-22 | Hamamatsu Photonix K.K. | Radiation detector having an alloyed electrode |
US10859717B2 (en) | 2016-07-11 | 2020-12-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Radiation detector |
JP2018009801A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
US11307315B2 (en) | 2016-07-11 | 2022-04-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Radiation detector |
JP2018021937A (ja) * | 2017-11-08 | 2018-02-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
CN108735830A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-02 | 成都信息工程大学 | 基于肖特基电极和碘化铅的自驱动辐射探测器及制备方法 |
CN108735830B (zh) * | 2018-07-18 | 2024-01-30 | 成都信息工程大学 | 基于肖特基电极和碘化铅的自驱动辐射探测器及制备方法 |
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