JP2006124272A - Process for producing photo-conductor layer for constituting radiation imaging panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線などの放射線撮像装置に適用して好適な放射線撮像パネルに関し、詳しくは、放射線撮像パネルを構成する光導電層の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging panel suitable for application to a radiation imaging apparatus such as an X-ray, and more particularly to a method for producing a photoconductive layer constituting the radiation imaging panel.
従来より、医療用X線撮影において、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上等のために、X線に感応する光導電層を感光体として用い、この光導電層にX線により形成された静電潜像を、光或いは多数の電極で読み取って記録するX線撮像パネルが知られている。これらは、周知の撮影法であるTV撮像管による間接撮影法と比較して高解像度である点で優れている。 Conventionally, in medical X-ray photography, a photoconductive layer sensitive to X-rays has been used as a photoconductor to reduce the exposure dose received by subjects and improve diagnostic performance. An X-ray imaging panel that reads and records a recorded electrostatic latent image with light or multiple electrodes is known. These are superior in that the resolution is higher than the indirect photographing method using a TV image pickup tube which is a well-known photographing method.
上述したX線撮像パネルは、この撮像パネル内に設けられた電荷生成層にX線を照射することによって、X線エネルギーに相当する電荷を生成し、生成した電荷を電気信号として読み出すようにしたものであって、上記光導電層は電荷生成層として機能する。従来より、この光導電層としてはアモルファスセレンが使用されているが、アモルファスセレンは一般にX線吸収率が低いために光導電層の厚みを厚く(例えば500μm以上)形成する必要がある。 The X-ray imaging panel described above generates charges corresponding to X-ray energy by irradiating the charge generation layer provided in the imaging panel with X-rays, and reads the generated charges as an electrical signal. The photoconductive layer functions as a charge generation layer. Conventionally, amorphous selenium has been used as the photoconductive layer. However, since amorphous selenium generally has a low X-ray absorption rate, the photoconductive layer needs to be formed thick (for example, 500 μm or more).
しかし、膜厚を厚くすると電荷収集効率が低下するので、光導電層に高電圧を印加する必要があるが、そうすると暗電流による電荷が発生しやすく、低線量域でのコントラストを低下させ、デバイス劣化を引き起こすという問題がある。また、セレンの厚さ方向の変動に起因するノイズ(ストラクチャノイズ)を拾いやすいという問題がある。さらに、光導電層は通常蒸着法によって形成されるため、上述したような厚みとなるまで光導電層を成長させるには相当な時間がかかり、またその管理も大変である。このことは結局のところ製造コストの上昇となり、X線撮像パネルのコストアップを招来することになる。 However, as the film thickness increases, the charge collection efficiency decreases, so it is necessary to apply a high voltage to the photoconductive layer, but this tends to generate charges due to dark current, reducing the contrast in the low-dose region, and the device There is a problem of causing deterioration. There is also a problem that it is easy to pick up noise (structure noise) caused by fluctuations in the thickness direction of selenium. Furthermore, since the photoconductive layer is usually formed by vapor deposition, it takes a considerable amount of time to grow the photoconductive layer until the thickness becomes as described above, and its management is difficult. This eventually increases the manufacturing cost, leading to an increase in the cost of the X-ray imaging panel.
このような問題からセレン以外の光導電層の材料が検討されている。例えば、特許文献1および2には、光導電層を構成する物質として、組成式BixMOy(ただし、MはGe,Si,Ti中の少なくとも1種であり、xは10≦x≦14の条件を満たす数であり、yは上記Mおよびxにより化学量論的な酸素原子数を表す。)で表される酸化ビスマス系複合酸化物が記載されている。この酸化ビスマス系複合酸化物によればX線の電荷変換効率を改善することが期待できる。
Because of these problems, materials for photoconductive layers other than selenium have been studied. For example, in
しかし、上記特許文献1および2では、この光導電層の形成方法としてビスマスおよび金属のアルコキシドを加水分解して得られたゾル若しくはゲルを焼結処理し、これを分散、塗布することによって形成しており、塗布によって形成することができる光導電層の光導電物質の充填率には限界がある。加えて、塗布形成される光導電層ではバインダーによる発生電荷の移動阻止効果が大きく、電気ノイズが大きくなるため、画像の粒状性が悪くなるという問題がある。
However, in
一方、固相法によってBi12MO20焼結体を製造する方法が非特許文献1および2に記載されている。焼結によって得られるBi12MO20焼結体は塗布によって形成するものに比較して緻密な構造であるため、光導電層の光導電物質の充填率を上げることができるので、感度を向上することができると考えられる。しかしながら、上記非特許文献1および2に記載されている方法では、塗布形成に比較して充填率は上がるものの、期待されるほどの感度の向上は望めない。
On the other hand,
ところで、セラミックの分野においては、酸化物の酸化状態が酸素分圧で決定すること、その雰囲気の酸素濃度はCOガスとCO2ガスの比率で決まることが知られている(非特許文献3)。また、非特許文献3には積層セラミックコンデンサーの焼結工程において、主成分としてN2ガスを含み、H2、H2O、CO2、COのうち少なくとも1種のガスによって酸素分圧をコントロールする方法が記載されている。
本発明者は、Bi12MO20焼結体を製造する際の条件を検討することによって、電荷の移動を妨げるような欠陥がないBi12MO20焼結体を得、これを光導電層に用いることにより、感度の高い放射線撮像パネルを得ることができると考え、本発明に至った。 The present inventor obtained a Bi 12 MO 20 sintered body free from defects that hinders the movement of charges by examining the conditions for manufacturing the Bi 12 MO 20 sintered body, and this was used as a photoconductive layer. It was considered that a radiation imaging panel with high sensitivity could be obtained by using it, and the present invention was achieved.
すなわち、本発明は酸化ビスマス系複合酸化物からなる光導電層の新規な製造方法を提供することを目的とするものである。 That is, an object of the present invention is to provide a novel method for producing a photoconductive layer comprising a bismuth oxide-based composite oxide.
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体(ただし、MはGe,Si,Ti中の少なくとも1種である。以下、この記載は省略する。)からなる光導電層の第一の製造方法は、前記Bi12MO20焼結体の焼結を不活性ガス雰囲気で行うことを特徴とするものである。 Bi 12 MO 20 sintered body (provided that M is at least one of Ge, Si, and Ti, which constitutes a radiation imaging panel that records radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image. Is omitted)), the Bi 12 MO 20 sintered body is sintered in an inert gas atmosphere.
前記不活性ガスとは、N2ガスあるいは希ガス(ヘリウム、アルゴン)を意味し、特に希ガスであることが好ましい。不活性ガス雰囲気とは、N2ガス、希ガスあるいはN2ガスと希ガスの混合ガスからなる雰囲気であって、Bi12MO20焼結体を製造する際の焼結反応において結晶欠陥を起こさない範囲であれば、例えば酸素等のその他の大気中のガスが含まれていてもよいことを意味する。特に、前記不活性ガス雰囲気中の酸素分圧が1×10-5Pa〜20Paの範囲であることが好ましい。前記焼結は金属マッフルを使用した焼結炉で行ってもよい。ここで、マッフルとは焼結を行う空間を耐火性が高くかつ熱伝導率の高い材料にて遮蔽する器具を意味し、本発明においては、その材料に金属を用いた金属マッフルを焼結において用いることが好ましい。 The inert gas means N 2 gas or a rare gas (helium, argon), and is preferably a rare gas. The inert gas atmosphere is an atmosphere composed of N 2 gas, rare gas, or a mixed gas of N 2 gas and rare gas, and causes crystal defects in the sintering reaction when the Bi 12 MO 20 sintered body is manufactured. If it is within the range, it means that other atmospheric gases such as oxygen may be included. In particular, the oxygen partial pressure in the inert gas atmosphere is preferably in the range of 1 × 10 −5 Pa to 20 Pa. The sintering may be performed in a sintering furnace using a metal muffle. Here, muffle means a device that shields a space for sintering with a material having high fire resistance and high thermal conductivity. In the present invention, a metal muffle using a metal for the material is sintered. It is preferable to use it.
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体からなる光導電層の第二の製造方法は、前記Bi12MO20焼結体の焼結を、焼結温度が800℃〜900℃、酸素分圧PO2(Pa)が10-3≦PO2≦10-1である雰囲気下で行うことを特徴とするものである。 A second method for producing a photoconductive layer made of a Bi 12 MO 20 sintered body, which constitutes a radiation imaging panel that records the radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image, is the Bi 12 MO 20 sintered body. Sintering is performed in an atmosphere where the sintering temperature is 800 ° C. to 900 ° C. and the oxygen partial pressure P O2 (Pa) is 10 −3 ≦ P O2 ≦ 10 −1 .
前記焼結は、一酸化炭素分圧PCOと二酸化炭素分圧PCO2との比が10-6≦PCO/PCO2≦10-4である雰囲気下で行うことがより好ましい。 More preferably, the sintering is performed in an atmosphere where the ratio of the carbon monoxide partial pressure PCO and the carbon dioxide partial pressure PCO2 is 10 −6 ≦ PCO / PCO2 ≦ 10 −4 .
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体からなる光導電層の第一の製造方法は、Bi12MO20焼結体の焼結を不活性ガス雰囲気で行うため、従来の焼結によって得られるBi12MO20焼結体に比べて結晶欠陥が少なく、従って、これを光導電層に用いることにより、感度の高い放射線撮像パネルを得ることが可能となる。 The first method for producing a photoconductive layer made of a Bi 12 MO 20 sintered body, which constitutes a radiation imaging panel for recording radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image, is a method of firing a Bi 12 MO 20 sintered body. Since the sintering is performed in an inert gas atmosphere, there are fewer crystal defects than the Bi 12 MO 20 sintered body obtained by the conventional sintering. Therefore, by using this for the photoconductive layer, a highly sensitive radiation imaging panel Can be obtained.
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体からなる光導電層の第二の製造方法は、Bi12MO20焼結体の焼結を、焼結温度が800℃〜900℃、酸素分圧PO2(Pa)が10-3≦PO2≦10-1である雰囲気下で行うため、従来の焼結によって得られるBi12MO20焼結体に比べて結晶欠陥が少なく、従って、これを光導電層に用いることにより、感度の高い放射線撮像パネルを得ることが可能となる。 A second method for producing a photoconductive layer made of a Bi 12 MO 20 sintered body, which constitutes a radiation imaging panel that records the radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image, is a method of firing a Bi 12 MO 20 sintered body. Since the sintering is performed in an atmosphere where the sintering temperature is 800 ° C. to 900 ° C. and the oxygen partial pressure P O2 (Pa) is 10 −3 ≦ P O2 ≦ 10 −1 , Bi 12 MO obtained by conventional sintering is used. Compared with 20 sintered bodies, there are fewer crystal defects. Therefore, by using this for the photoconductive layer, a highly sensitive radiation imaging panel can be obtained.
なお、焼結を、一酸化炭素分圧PCOと二酸化炭素分圧PCO2との比が10-6≦PCO/PCO2≦10-4である雰囲気下で行うと、Bi3+→Bi5+の酸化をより抑制することが可能となり、結晶欠陥の少ないBi12MO20焼結体を製造することができる。 When sintering is performed in an atmosphere where the ratio of carbon monoxide partial pressure PCO and carbon dioxide partial pressure PCO2 is 10 −6 ≦ PCO / PCO2 ≦ 10 −4 , Bi 3+ → Bi It becomes possible to further suppress the oxidation of 5+ , and a Bi 12 MO 20 sintered body with few crystal defects can be manufactured.
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体からなる光導電層の第一の製造方法は、Bi12MO20焼結体の焼結を不活性ガス雰囲気で行うことを特徴とする。図1に、本発明のBi12MO20焼結体を製造するための装置の概略断面図を示す。 The first method for producing a photoconductive layer made of a Bi 12 MO 20 sintered body, which constitutes a radiation imaging panel for recording radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image, is a method of firing a Bi 12 MO 20 sintered body. The crystallization is performed in an inert gas atmosphere. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an apparatus for producing the Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention.
図1に示す装置は、Bi12MO20成型体1を載置するセッター2を備えた焼結炉3と、焼結炉3の上下に設けられたヒーター4と、焼結炉3内に大気または不活性ガスを送り込むための流路8と、焼結炉3内の大気または不活性ガスを排気するための流路9とからなり、流路8の焼結炉3と繋がっている反対側には三方弁5が設けられ、三方弁5には大気を送り込むための流路6と、不活性ガスを送り込むための流路7とが接続されてなる。焼結炉3は金属マッフルを使用した焼結炉であることが好ましい。金属マッフルを使用した焼結炉を用いると、より酸素分圧を低くすることができる。特に、不活性ガス中に不純物として含まれる微量の酸素分圧の下限である、10-3Paの酸素分圧の実現が困難である場合には、金属マッフルを用いた焼結炉を使用することで、この下限近くの酸素分圧が容易に実現できる。
The apparatus shown in FIG. 1 includes a sintering furnace 3 provided with a
成型体1はBi12MO20焼結体の焼結前の平板状の成形体であって(これが焼結された後に光導電層となるものである)、酸化ビスマスと、酸化ケイ素または酸化ゲルマニウムまたは酸化チタンの粉末を混合した後に、仮焼成して得られたBi12MO20の粉末を、プレス成形法、ドクターブレード法等の成形法により成形して得られるものである。
Molded
成型体を焼結する手順を図1を用いて説明する。成型体1をセッター2に載置した後、流路6と流路8が繋がるように三方弁5を操作して焼結炉3内に大気を送り込み、ヒーター4によって炉内の温度を上げて成型体1のバインダーを分解又は燃焼させる。脱バインダー後、流路9から大気を排出するとともに、流路7と流路8が繋がるように三方弁5を操作して焼結炉3内に不活性ガスを送り込む。焼結炉3内を不活性ガス雰囲気としたら、ヒーター4によって炉内の温度をさらに上げて成型体1を焼結する。
The procedure for sintering the molded body will be described with reference to FIG. After the molded
焼結温度は、被焼成体の種類、セッターの種類、被焼成体とセッターの組合せ等によって異なるため一概には言えないが、800℃〜900℃であることが好ましい。また、脱バインダーを行う温度は、200〜700℃であることが好ましい。 The sintering temperature varies depending on the type of the body to be fired, the type of setter, the combination of the body to be fired and the setter, and the like, but cannot generally be said, but is preferably 800 ° C to 900 ° C. Moreover, it is preferable that the temperature which performs a binder removal is 200-700 degreeC.
焼結を行う時に酸素濃度が高すぎると、Bi12MO20中のBiがBi3+→Bi5+に酸化されて、Bi12MO20に結晶欠陥が生じるため、これを放射線撮像パネルを構成する光導電層とした場合には、光電子、光正孔などのキャリアの移動が阻害されて感度が低下する。一方、酸素濃度が低すぎても、Bi12MO20中のBiがBi3+→Biに還元されて、Bi12MO20に結晶欠陥が生じるため、これを放射線撮像パネルを構成する光導電層とした場合には、光電子、光正孔などのキャリアの移動が阻害されて感度が低下する。本発明のBi12MO20焼結体からなる光導電層の製造方法では、Bi12MO20焼結体の焼結を不活性ガス雰囲気で行うことによってBi3+→Bi5+の酸化を抑制することが可能になるとともに、Bi3+→Biの還元をも抑制することが可能となり、結晶欠陥の少ないBi12MO20焼結体を製造することができ、このため感度の高い光導電層を得ることが可能となる。 If the oxygen concentration is too high during sintering, Bi in Bi 12 MO 20 is oxidized from Bi 3+ → Bi 5+ and crystal defects occur in Bi 12 MO 20 , which constitutes a radiation imaging panel. When the photoconductive layer is used, the movement of carriers such as photoelectrons and photoholes is hindered and the sensitivity is lowered. On the other hand, even if the oxygen concentration is too low, Bi in Bi 12 MO 20 is reduced to Bi 3+ → Bi to produce crystal defects in Bi 12 MO 20 , which is used as a photoconductive layer constituting the radiation imaging panel. In this case, the movement of carriers such as photoelectrons and photoholes is hindered and the sensitivity is lowered. In the manufacturing method of the photoconductive layer formed of Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention, inhibiting the oxidation of Bi 3+ → Bi 5+ by performing sintering of the Bi 12 MO 20 sintered body in an inert gas atmosphere Bi 3+ → Bi reduction can be suppressed, and a Bi 12 MO 20 sintered body with few crystal defects can be manufactured. Therefore, a highly sensitive photoconductive layer can be produced. Can be obtained.
特に、不活性ガス中の酸素分圧が1×10-5Pa〜20Paの範囲であると、Bi3+→Bi5+の酸化およびBi3+→Biの還元を効果的に抑制することが可能となり、感度の高い光導電層(焼結体)を得ることができる。 In particular, when the oxygen partial pressure in the inert gas is in the range of 1 × 10 −5 Pa to 20 Pa, it is possible to effectively suppress the oxidation of Bi 3+ → Bi 5+ and the reduction of Bi 3+ → Bi. And a highly sensitive photoconductive layer (sintered body) can be obtained.
本発明の放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する、Bi12MO20焼結体からなる光導電層の第二の製造方法は、Bi12MO20焼結体の焼結を、焼結温度が800℃〜900℃、酸素分圧PO2(Pa)が10-3≦PO2≦10-1である雰囲気下で行うことを特徴とする。図2に、本発明のBi12MO20焼結体を製造するための装置の概略断面図を示す。 A second method for producing a photoconductive layer made of a Bi 12 MO 20 sintered body, which constitutes a radiation imaging panel that records the radiation image information of the present invention as an electrostatic latent image, is a method of firing a Bi 12 MO 20 sintered body. The crystallization is performed in an atmosphere where the sintering temperature is 800 ° C. to 900 ° C. and the oxygen partial pressure P O2 (Pa) is 10 −3 ≦ P O2 ≦ 10 −1 . FIG. 2 shows a schematic sectional view of an apparatus for producing the Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention.
図2に示す装置は、Bi12MO20成型体21を載置するセッター22を備えた焼結炉23と、焼結炉23の上下に設けられたヒーター24と、焼結炉23内に空気、不活性ガス、CO2ガスおよびCOガスを送り込むための流路28と、焼結炉23内の空気または不活性ガス等を排気するための流路29とからなり、流路28の焼結炉23と繋がっている反対側には、空気、不活性ガス(ここではAr)、CO2ガスおよびCOガスを送り込むガス供給器が接続されている。
The apparatus shown in FIG. 2 includes a
成型体21はBi12MO20焼結体の焼結前の平板状の成形体であって(これが焼結された後に光導電層となるものである)、酸化ビスマスと、酸化ケイ素または酸化ゲルマニウムまたは酸化チタンの粉末を混合した後に、仮焼成して得られたBi12MO20の粉末を、プレス成形法、ドクターブレード法等の成形法により成形して得られるものである。
The molded
成型体を焼結する手順を図2を用いて説明する。成型体21をセッター22に載置した後、流路28から焼結炉23内に空気を供給し、ヒーター24によって炉内の温度を上げて成型体21を乾燥させバインダーを蒸発させる。脱バインダー後、流路29から空気を排出するとともに、Ar、CO2ガスおよびCOガスを送り込むガス供給器の弁を開いて、流路28から焼結炉23内にAr、CO2ガスおよびCOガスを供給する。なお、ガス供給器はマスフロメーターにより流量が制御できるように構成されてなり、複数のガスは、流路28に設けられたガス混合器(図示せず)を経て焼結炉23内に供給される。
The procedure for sintering the molded body will be described with reference to FIG. After the molded
焼結炉23内をAr、CO2ガスおよびCOガスからなる混合ガス雰囲気としたら、流路29を閉じ、ヒーター24によって炉内の温度をさらに上げて焼結温度800℃〜900℃で成型体21を焼結する。脱バインダーを行う温度は、被焼成体の種類、セッターの種類、被焼成体とセッターの組合せ等によって異なるため一概には言えないが、200〜700℃であることが好ましい。
When the inside of the
焼結を行う時に酸素分圧が高すぎると、Bi12MO20中のBiがBi3+→Bi5+に酸化されて、Bi12MO20に結晶欠陥が生じるため、これを放射線撮像パネルを構成する光導電層とした場合には、反射率が低くなって感度が低下する。一方、酸素分圧が低すぎても、Bi12MO20中のBiがBi3+→Biに還元されて、Bi12MO20に結晶欠陥が生じるため、これを放射線撮像パネルを構成する光導電層とした場合には感度が低下する。本発明のBi12MO20焼結体からなる光導電層の製造方法では、酸素分圧PO2が10-8≦PO2≦10-6である雰囲気下で行うことによって、Bi3+→Bi5+の酸化を抑制することが可能になるとともに、Bi3+→Biの還元をも抑制することが可能となり、結晶欠陥の少ないBi12MO20焼結体を製造することができる。 If the oxygen partial pressure is too high during sintering, Bi in Bi 12 MO 20 is oxidized from Bi 3+ to Bi 5+ , and crystal defects are generated in Bi 12 MO 20. When the photoconductive layer is formed, the reflectance is lowered and the sensitivity is lowered. On the other hand, even if the oxygen partial pressure is too low, Bi in Bi 12 MO 20 is reduced to Bi 3+ → Bi and crystal defects are generated in Bi 12 MO 20 , which is used as a photoconductivity constituting the radiation imaging panel. In the case of a layer, the sensitivity is lowered. In the method for producing a photoconductive layer comprising the Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention, Bi 3+ → Bi is carried out in an atmosphere where the oxygen partial pressure P O2 is 10 −8 ≦ P O2 ≦ 10 −6. It becomes possible to suppress the oxidation of 5+ and to suppress the reduction of Bi 3+ → Bi, and it is possible to produce a Bi 12 MO 20 sintered body with few crystal defects.
また、焼結を、一酸化炭素分圧PCOと二酸化炭素分圧PCO2との比が10-6≦PCO/PCO2≦10-4である雰囲気下で行うことによって、CO+1/2O2→CO2の反応により酸素分圧を制御することが容易となる。このため、よりBi3+→Bi5+の酸化を抑制することが可能となり、結晶欠陥の少ないBi12MO20焼結体を製造することができる。 Further, the sintering is performed in an atmosphere in which the ratio of the carbon monoxide partial pressure PCO and the carbon dioxide partial pressure PCO2 is 10 −6 ≦ PCO / PCO2 ≦ 10 −4 , whereby CO + ½O 2 → The oxygen partial pressure can be easily controlled by the reaction of CO 2 . For this reason, it becomes possible to further suppress the oxidation of Bi 3+ → Bi 5+ , and a Bi 12 MO 20 sintered body with few crystal defects can be manufactured.
続いて本発明の第一及び第二の製造方法によって得られたBi12MO20焼結体を用いて製造される放射線撮像パネルについて説明する。放射線撮像パネルには、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度CsIなどのシンチレータで光に変換し、その光をa−Siフォトダイオードで電荷に変換し蓄積する間接変換方式があるが、本発明の製造方法によって製造される光導電層は前者の直接変換方式に用いるものである。なお、放射線としてはX線の他、γ線、α線などについて使用することが可能である。 Subsequently, a radiation imaging panel manufactured using the Bi 12 MO 20 sintered body obtained by the first and second manufacturing methods of the present invention will be described. In the radiation imaging panel, a direct conversion method in which radiation is directly converted into charges and stored, and radiation is converted into light once by a scintillator such as CsI, and the light is converted into charges by an a-Si photodiode and stored. Although there is an indirect conversion method, the photoconductive layer manufactured by the manufacturing method of the present invention is used for the former direct conversion method. In addition to X-rays, γ rays, α rays, etc. can be used as radiation.
また、本発明の製造方法によって製造される光導電層は、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器により読み取る、いわゆる光読取方式にも、放射線の照射により発生した電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)などの電気的スイッチを1画素ずつON・OFFすることにより読み取る方式(以下、TFT方式という)にも用いることができる。 In addition, the photoconductive layer manufactured by the manufacturing method of the present invention can be read by a radiation image detector using a semiconductor material that generates a charge when irradiated with light. Can be used for a method (hereinafter referred to as TFT method) in which the accumulated charge is read by turning on and off an electrical switch such as a thin film transistor (TFT) one pixel at a time.
まず、前者の光読取方式に用いられる放射線撮像パネルを例にとって説明する。図3は本発明の製造方法により製造される光導電層を有する放射線撮像パネルの一実施の形態を示す断面図を示すものである。 First, a radiation imaging panel used for the former optical reading method will be described as an example. FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a radiation imaging panel having a photoconductive layer manufactured by the manufacturing method of the present invention.
この放射線撮像パネル10は、後述する記録用の放射線L1に対して透過性を有する第1の導電層11、この導電層11を透過した放射線L1の照射を受けることにより導電性を呈する記録用放射線導電層12、導電層11に帯電される電荷(潜像極性電荷;例えば負電荷)に対しては略絶縁体として作用し、かつ、電荷と逆極性の電荷(輸送極性電荷;上述の例においては正電荷)に対しては略導電体として作用する電荷輸送層13、後述する読取用の読取光L2の照射を受けることにより導電性を呈する読取用光導電層14、読取光L2に対して透過性を有する第2の導電層15を、この順に積層してなるものである。
The
ここで、導電層11および15としては、例えば、透明ガラス板上に導電性物質を一様に塗布したもの(ネサ皮膜等)が適当である。電荷輸送層13としては、導電層11に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きい程良く、ポリN−ビニルカルバゾール(PVK)、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン(TPD)やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはTPDのポリマー(ポリカーボネート、ポリスチレン、PVK)分散物,Clを10〜200ppmドープしたa−Se等の半導体物質が適当である。特に、有機系化合物(PVK,TPD、ディスコティック液晶等)は光不感性を有するため好ましく、また、誘電率が一般に小さいため電荷輸送層13と読取用光導電層14の容量が小さくなり読み取り時の信号取り出し効率を大きくすることができる。
Here, as the
読取用光導電層14には、a−Se,Se−Te,Se−As−Te,無金属フタロシアニン,金属フタロシアニン,MgPc( Magnesium phtalocyanine),VoPc(phaseII of Vanadyl phthalocyanine),CuPc(Cupper phtalocyanine)等のうち少なくとも1つを主成分とする光導電性物質が好適である。
The reading
記録用放射線導電層12には、本発明の製造方法によって製造されるBi12MO20焼結膜からなる光導電層を使用する。すなわち、本発明の製造方法によって製造される光導電層は、記録用放射線導電層である。
As the recording radiation
続いて、静電潜像を読み取るために光を用いる方式について簡単に説明する。図4は放射線撮像パネル10を用いた記録読取システム(静電潜像記録装置と静電潜像読取装置を一体にしたもの)の概略構成図を示すものである。この記録読取システムは、放射線撮像パネル10、記録用照射手段90、電源50、電流検出手段70、読取用露光手段92並びに接続手段S1、S2とからなり、静電潜像記録装置部分は放射線撮像パネル10、電源50、記録用照射手段90、接続手段S1とからなり、静電潜像読取装置部分は放射線撮像パネル10、電流検出手段70、接続手段S2とからなる。
Next, a system that uses light to read an electrostatic latent image will be briefly described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a recording / reading system using the radiation imaging panel 10 (integrated electrostatic latent image recording device and electrostatic latent image reading device). This recording / reading system comprises a
放射線撮像パネル10の導電層11は接続手段S1を介して電源50の負極に接続されるとともに、接続手段S2の一端にも接続されている。接続手段S2の他端の一方は電流検出手段70に接続され、放射線撮像パネル10の導電層15、電源50の正極並びに接続手段S2の他端の他方は接地されている。電流検出手段70はオペアンプからなる検出アンプ70aと帰還抵抗70b とからなり、いわゆる電流電圧変換回路を構成している。
The
導電層11の上面には被写体9が配設されており、被写体9は放射線L1に対して透過性を有する部分9aと透過性を有しない遮断部(遮光部)9bが存在する。記録用照射手段90は放射線L1を被写体9に一様に曝射するものであり、読取用露光手段92は赤外線レーザ光やLED、EL等の読取光L2を図3中の矢印方向へ走査露光するものであり、読取光L2は細径に収束されたビーム形状をしていることが望ましい。
A subject 9 is disposed on the upper surface of the
以下、上記構成の記録読取システムにおける静電潜像記録過程について電荷モデル(図5)を参照しながら説明する。図4において接続手段S2を開放状態(接地、電流検出手段70の何れにも接続させない)にして、接続手段S1をオンし導電層11と導電層15との間に電源50による直流電圧Edを印加し、電源50から負の電荷を導電層11に、正の電荷を導電層15に帯電させる(図5(A)参照)。これにより、放射線撮像パネル10には導電層11と15との間に平行な電場が形成される。
Hereinafter, an electrostatic latent image recording process in the recording / reading system having the above-described configuration will be described with reference to a charge model (FIG. 5). In FIG. 4, the connection means S2 is opened (not connected to either the ground or current detection means 70), the connection means S1 is turned on, and the DC voltage Ed from the
次に記録用照射手段90から放射線L1を被写体9に向けて一様に曝射する。放射線L1は被写体9の透過部9aを透過し、さらに導電層11をも透過する。放射線導電層12はこの透過した放射線L1を受け導電性を呈するようになる。これは放射線L1の線量に応じて可変の抵抗値を示す可変抵抗器として作用することで理解され、抵抗値は放射線L1によって電子(負電荷)とホール(正電荷)の電荷対が生じることに依存し、被写体9を透過した放射線L1の線量が少なければ大きな抵抗値を示すものである(図5(B)参照)。なお、放射線L1によって生成される負電荷(−)および正電荷(+)を、図面上では−または+を○で囲んで表している。
Next, the radiation L1 is uniformly irradiated toward the subject 9 from the recording irradiation means 90. The radiation L1 passes through the
放射線導電層12中に生じた正電荷は放射線導電層12中を導電層11に向かって高速に移動し、導電層11と放射線導電層12との界面で導電層11に帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する(図5(C),(D)を参照)。一方、放射線導電層12中に生じた負電荷は放射線導電層12中を電荷転送層13に向かって移動する。電荷転送層13は導電層11に帯電した電荷と同じ極性の電荷(本例では負電荷)に対して絶縁体として作用するものであるから、放射線導電層12中を移動してきた負電荷は放射線導電層12と電荷転送層13との界面で停止し、この界面に蓄積されることになる(図5(C),(D)を参照)。蓄積される電荷量は放射線導電層12中に生じる負電荷の量、即ち、放射線L1の被写体9を透過した線量によって定まるものである。
The positive charge generated in the radiation
一方、放射線L1は被写体9の遮光部9bを透過しないから、放射線撮像パネル10の遮光部9bの下部にあたる部分は何ら変化を生じない( 図5(B)〜(D)を参照)。このようにして、被写体9に放射線L1を曝射することにより、被写体像に応じた電荷を放射線導電層12と電荷転送層13との界面に蓄積することができるようになる。なお、この蓄積せしめられた電荷による被写体像を静電潜像という。
On the other hand, since the radiation L1 does not pass through the
次に静電潜像読取過程について電荷モデル(図6)を参照しつつ説明する。接続手段S1を開放し電源供給を停止すると共に、S2を一旦接地側に接続し、静電潜像が記録された放射線撮像パネル10の導電層11および15を同電位に帯電させて電荷の再配列を行った後に(図6(A)参照)、接続手段S2を電流検出手段70側に接続する。
Next, an electrostatic latent image reading process will be described with reference to a charge model (FIG. 6). The connection means S1 is opened to stop the power supply, and S2 is temporarily connected to the ground side, and the
読取用露光手段92により読取光L2を放射線撮像パネル10の導電層15側に走査露光すると、読取光L2は導電層15を透過し、この透過した読取光L2が照射された光導電層14は走査露光に応じて導電性を呈するようになる。これは上記放射線導電層12が放射線L1の照射を受けて正負の電荷対が生じることにより導電性を呈するのと同様に、読取光L2の照射を受けて正負の電荷対が生じることに依存するものである(図6(B)参照)。なお、記録過程と同様に、読取光L2によって生成される負電荷(−)および正電荷(+)を、図面上では−または+を○で囲んで表している。
When the reading light L2 is scanned and exposed to the
電荷輸送層13は正電荷に対しては導電体として作用するものであるから、光導電層14に生じた正電荷は蓄積電荷に引きつけられるように電荷輸送層13の中を急速に移動し、放射線導電層12と電荷輸送層13との界面で蓄積電荷と電荷再結合し消滅する(図6(C)参照)。一方、光導電層14に生じた負電荷は導電層15の正電荷と電荷再結合し消滅する(図6(C)参照)。光導電層14は読取光L2により十分な光量でもって走査露光されており、放射線導電層12と電荷輸送層13との界面に蓄積されている蓄積電荷、即ち静電潜像が全て電荷再結合により消滅せしめられる。このように、放射線撮像パネル10に蓄積されていた電荷が消滅するということは、放射線撮像パネル10に電荷の移動による電流Iが流れたことを意味するものであり、この状態は放射線撮像パネル10を電流量が蓄積電荷量に依存する電流源で表した図6(D)のような等価回路でもって示すことができる。
Since the
このように、読取光L2を走査露光しながら、放射線撮像パネル10から流れ出す電流を検出することにより、走査露光された各部(画素に対応する)の蓄積電荷量を順次読み取ることができ、これにより静電潜像を読み取ることができる。なお、本放射線検出部動作については特開2000-105297号等に記載されている。
In this way, by detecting the current flowing out from the
次に、後者のTFT方式の放射線撮像パネルについて説明する。この放射線撮像パネルは、図7に示すように放射線検出部100とアクティブマトリックスアレイ基板(以下AMA基板)200が接合された構造となっている。図8に示すように放射線検出部100は大きく分けて放射線入射側から順に、バイアス電圧印加用の共通電極103と、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する光導電層104と、キャリア収集用の検出電極107とが積層形成された構成となっている。共通電極の上層には放射線検出部支持体102を有していてもよい。
Next, the latter TFT type radiation imaging panel will be described. This radiation imaging panel has a structure in which a
光導電層104は本発明の製造方法によって製造されるものである。共通電極103や検出電極107は、例えばITO(インジウム錫酸化物)や、AuあるいはPtなどの導電材料からなる。バイアス電圧の極性に応じて、正孔注入阻止層、電子注入阻止層が共通電極103や検出電極107に付設されていてもよい。
The
AMA基板200の各部の構成について簡単に説明する。AMA基板200は図9に示すように、画素相当分の放射線検出部105の各々に対して電荷蓄積容量であるコンデンサ210とスイッチング素子としてTFT220とが各1個ずつ設けられている。支持体102においては、必要画素に応じて縦1000〜3000×横1000〜3000程度のマトリックス構成で画素相当分の放射線検出部105が2次元配列されており、また、AMA基板200においても、画素数と同じ数のコンデンサ210およびTFT220が、同様のマトリックス構成で2次元配列されている。光導電層で発生した電荷はコンデンサ210に蓄積され、光読取方式に対応して静電潜像となる。本発明のTFT方式においては、放射線で発生した静電潜像は電荷蓄積容量に保持される。
The configuration of each part of the
AMA基板200におけるコンデンサ210およびTFT220の具体的構成は、図8に示す通りである。すなわち、AMA基板支持体230は絶縁体であり、その表面に形成されたコンデンサ210の接地側電極210aとTFT220のゲート電極220aの上に絶縁膜240を介してコンデンサ210の接続側電極210bとTFT220のソース電極220bおよびドレイン電極220cが積層形成されているのに加え、最表面側が保護用の絶縁膜250で覆われた状態となっている。また接続側電極210bとソース電極220bはひとつに繋がっており同時形成されている。コンデンサ210の容量絶縁膜およびTFT220のゲート絶縁膜の両方を構成している絶縁膜240としては、例えば、プラズマSiN膜が用いられる。このAMA基板200は、液晶表示用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る。
Specific configurations of the
続いて放射線検出部100とAMA基板200の接合について説明する。検出電極107とコンデンサ210の接続側電極210bを位置合わせした状態で、両基板100、200を銀粒子などの導電性粒子を含み厚み方向のみに導電性を有する異方導電性フィルム(ACF)を間にして加熱・加圧接着して貼り合わせることで、両基板100、200が機械的に合体されると同時に、検出電極107と接続側電極210bが介在導体部140によって電気的に接続される。
Subsequently, the joining of the
さらに、AMA基板200には、読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とが設けられている。読み出し駆動回路260は、図9に示すように、列が同一のTFT220のドレイン電極を結ぶ縦(Y)方向の読み出し配線(読み出しアドレス線)280に接続されており、ゲート駆動回路270は行が同一のTFT220のゲート電極を結ぶ横(X)方向の読み出し線(ゲートアドレス線)290に接続されている。なお、図示しないが、読み出し駆動回路260内では、1本の読み出し配線280に対してプリアンプ(電荷−電圧変換器)が1個それぞれ接続されている。このように、AMA基板200には、読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とが接続されている。ただし、AMA基板200内に読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とを一体成型し、集積化を図ったものも用いられる。
Further, the
なお、上述の放射線検出器100とAMA基板200とを接合合体させた放射線撮像装置による放射線検出動作については例えば特開平11-287862号などに記載されている。
The radiation detection operation by the radiation imaging apparatus in which the
以下に本発明の放射線撮像パネルを構成する光導電層の第一の製造方法を実施例Iに、第二の製造方法を実施例IIに示す。 The first manufacturing method of the photoconductive layer constituting the radiation imaging panel of the present invention is shown in Example I, and the second manufacturing method is shown in Example II.
[実施例I]
(実施例1)
酸化ビスマス(Bi2O3)粉末と酸化チタン(TiO2)粉末をモル比6:1となるように配合し、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中でボールミル混合を行った。これを回収して乾燥した後、800℃で8時間の仮焼成を行って酸化ビスマスと酸化チタンの固相反応によりBi12TiO20粉末を得た。このBi12TiO20粉末を乳鉢で粗く粉砕して粒径を150μm以下とした後、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中、ボールミルで粉砕、分散を行った。なお、この際に分散を促進する分散剤として0.4wt%のポリビニルブチラール(PVB)を添加した。続いて、バインダとして3.7wt%のPVBと可塑剤として0.8wt%のフタル酸ジオクチルを加えた後、さらにボールミルで粉砕、分散を続け、シート成型用のスラリーを調整した。回収したスラリーは真空脱泡処理により脱泡と濃縮を行い粘度を60ポイズに調整した。
[Example I]
Example 1
Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) powder and titanium oxide (TiO 2 ) powder were blended in a molar ratio of 6: 1 and ball mill mixed in ethanol using zirconium oxide balls. This was recovered and dried, and then calcined at 800 ° C. for 8 hours to obtain Bi 12 TiO 20 powder by a solid phase reaction between bismuth oxide and titanium oxide. This Bi 12 TiO 20 powder was roughly pulverized in a mortar to a particle size of 150 μm or less, and then pulverized and dispersed in ethanol using a zirconium oxide ball in ethanol. At this time, 0.4 wt% polyvinyl butyral (PVB) was added as a dispersant for promoting dispersion. Subsequently, 3.7 wt% PVB as a binder and 0.8 wt% dioctyl phthalate as a plasticizer were added, and then pulverized and dispersed with a ball mill to prepare a slurry for sheet molding. The recovered slurry was defoamed and concentrated by vacuum defoaming to adjust the viscosity to 60 poise.
粘度調整を行ったスラリーはコーターを用いて離型剤の付いたフィルムベース上に塗布しシート状に成型した。成型体は室温に24時間放置して乾燥させた後、フィルムベースから剥離した。剥離した成型体を、石英管使用の管状焼結炉(光洋サーモ製EPKR-18K)内のセッター(サファイア)上に置き、大気中470℃で脱バインダー処理を行った。続いて、窒素を毎分500cc送り込む窒素雰囲気下(この際の酸素分圧は10Paであった)において、焼結温度800℃で焼結を行いBi12TiO20焼結体を得た。なお、炉内の酸素分圧は、ジルコニア型の酸素濃度計を設置して測定した。 The slurry whose viscosity was adjusted was applied on a film base with a release agent using a coater and molded into a sheet. The molded body was left to dry at room temperature for 24 hours, and then peeled off from the film base. The peeled molded body was placed on a setter (sapphire) in a tubular sintering furnace (EPKR-18K manufactured by Koyo Thermo Co., Ltd.) using a quartz tube, and the binder was removed at 470 ° C. in the atmosphere. Subsequently, sintering was performed at a sintering temperature of 800 ° C. in a nitrogen atmosphere in which nitrogen was fed at 500 cc / min (the oxygen partial pressure was 10 Pa at this time) to obtain a Bi 12 TiO 20 sintered body. The oxygen partial pressure in the furnace was measured by installing a zirconia oxygen concentration meter.
(実施例2)
アルゴン雰囲気(500cc/分フロー)下(この際の酸素分圧は10Paであった)で焼結を行った以外は全て実施例1と同様にしてBi12TiO20焼結体を得た。
(Example 2)
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that sintering was performed under an argon atmosphere (500 cc / min flow) (the oxygen partial pressure at this time was 10 Pa).
(実施例3)
ヘリウム雰囲気(500cc/分フロー)下(この際の酸素分圧は10Paであった)で焼結を行った以外は全て実施例1と同様にしてBi12TiO20焼結体を得た。
(Example 3)
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that sintering was performed under a helium atmosphere (500 cc / min flow) (the oxygen partial pressure at this time was 10 Pa).
(実施例4)
原料のTiO2粉末の代わりにSiO2粉末を用いた以外は全て実施例1と同様にしてBi12SiO20焼結体を得た。
Example 4
A Bi 12 SiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that SiO 2 powder was used instead of the raw material TiO 2 powder.
(実施例5)
原料のTiO2粉末の代わりにSiO2粉末を用いた以外は全て実施例2と同様にしてBi12SiO20焼結体を得た。
(Example 5)
A Bi 12 SiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 2 except that SiO 2 powder was used instead of the raw material TiO 2 powder.
(実施例6)
原料のTiO2粉末の代わりにGeO2粉末を用いた以外は全て実施例1と同様にしてBi12GeO20焼結体を得た。
(Example 6)
A Bi 12 GeO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that GeO 2 powder was used instead of the raw material TiO 2 powder.
(実施例7)
実施例1において焼結炉に金属マッフルを使用したBOX型の電気炉(光洋サーモ製:UBF-VP)を用いた以外は、実施例1と同様にしてBi12TiO20焼結体を得た。なお、酸素分圧は5×10-3Paであった。
(Example 7)
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1, except that a BOX type electric furnace (manufactured by Koyo Thermo: UBF-VP) using a metal muffle as the sintering furnace in Example 1 was used. . The oxygen partial pressure was 5 × 10 −3 Pa.
(実施例8)
酸素10ppm混合アルゴンガスを用いた以外は、実施例7と同様にして、Bi12TiO20焼結体を得た。酸素分圧は0.3Paであった。
(Example 8)
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 7 except that 10 ppm oxygen mixed argon gas was used. The oxygen partial pressure was 0.3 Pa.
(実施例9)
酸素100ppm混合アルゴンガスを用いた以外は、実施例7と同様にして、Bi12TiO20焼結体を得た。酸素分圧は5Paであった。
Example 9
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 7 except that 100 ppm oxygen mixed argon gas was used. The oxygen partial pressure was 5 Pa.
(実施例10)
原料のTiO2をSiO2に変えた以外は、すべて実施例7と同様にして、Bi12SiO20焼結体を得た。酸素分圧は5×10-3Paであった。
(Example 10)
A Bi 12 SiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 7 except that the raw material TiO 2 was changed to SiO 2 . The oxygen partial pressure was 5 × 10 −3 Pa.
(実施例11)
原料のTiO2をGeO2に変えた以外は、すべて実施例7と同様にして、Bi12GeO20焼結体を得た。酸素分圧が5×10-3Paであった。
(Example 11)
A Bi 12 GeO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 7 except that the raw material TiO 2 was changed to GeO 2 . The oxygen partial pressure was 5 × 10 −3 Pa.
(比較例1)
大気中(500cc/分フロー、酸素分圧が2×104Pa)下で焼結を行った以外は全て実施例1と同様にしてBi12TiO20焼結体を得た。
(Comparative Example 1)
A Bi 12 TiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that sintering was performed in the atmosphere (500 cc / min flow, oxygen partial pressure was 2 × 10 4 Pa).
(比較例2)
大気中(500cc/分フロー、酸素分圧が2×104Pa)下で焼結を行った以外は全て実施例4と同様にしてBi12SiO20焼結体を得た。
(Comparative Example 2)
A Bi 12 SiO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 4 except that sintering was performed in the atmosphere (500 cc / min flow, oxygen
(比較例3)
大気中(500cc/分フロー、酸素分圧が2×104Pa)下で焼結を行った以外は全て実施例6と同様にしてBi12GeO20焼結体を得た。
(Comparative Example 3)
A Bi 12 GeO 20 sintered body was obtained in the same manner as in Example 6 except that the sintering was performed in the atmosphere (500 cc / min flow, oxygen
実施例1〜11および比較例1〜3で得られた焼結体を藤倉化成製導電性ペーストドータイトを用いてAl基板に接合し、上部電極として金を60nmの厚みでスパッタした。これに、X線光電流信号を電圧80kVの条件で、10mRのX線を0.1秒間照射し、電圧を印加した条件(印可電圧は電場2.5V/μmに相当するように印可)で生じたパルス上の光電流を電流増幅器で電圧に変換し、デジタルオシロスコープで測定した。得られた電流・時間カーブより、X線照射時間の範囲において積分し、発生荷電量として感度を測定した。 The sintered bodies obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3 were bonded to an Al substrate using a conductive paste dotite manufactured by Fujikura Kasei, and gold was sputtered to a thickness of 60 nm as an upper electrode. This is a pulse generated under the condition that X-ray photocurrent signal is irradiated at a voltage of 80kV, 10mR of X-ray is irradiated for 0.1 seconds, and voltage is applied (applied voltage is equivalent to an electric field of 2.5V / μm). The above photocurrent was converted to voltage with a current amplifier and measured with a digital oscilloscope. From the obtained current / time curve, integration was performed in the range of the X-ray irradiation time, and the sensitivity was measured as the amount of generated charge.
表1に実施例1〜11および比較例1〜3をまとめたもの、及びそれぞれの焼結体の感度を示す。感度は、実施例1〜3は比較例1の相対値として、実施例4および5は比較例2の相対値として、実施例6は比較例3の相対値として、実施例7〜9は比較例1の相対値として、実施例10は比較例2の相対値として、実施例11は比較例3の相対値として表した。
表1から明らかなように、大気中で焼結を行った場合に比較して、不活性ガス雰囲気下で焼結を行った場合には、2〜9倍も高い感度が得られるBi12MO20焼結体を得ることができた。また、マッフル炉を用いた焼結炉を用いた実施例7〜11では、酸素分圧を5×10-3Paまで下げることが可能となり、著しく感度が上昇した。 As is apparent from Table 1, Bi 12 MO that can obtain 2 to 9 times higher sensitivity when sintering is performed in an inert gas atmosphere than when sintering is performed in the air. 20 sintered bodies could be obtained. In Examples 7 to 11 using a sintering furnace using a muffle furnace, the oxygen partial pressure can be lowered to 5 × 10 −3 Pa, and the sensitivity is remarkably increased.
以上のように、本発明のBi12MO20焼結体の第一の製造方法は、Bi12MO20焼結体の焼結を不活性ガス雰囲気で行うため、従来の大気中で行う焼結によって得られるBi12MO20焼結体に比べて結晶欠陥が少なく、従って、これを光導電層に用いることにより、感度の高い放射線撮像パネルを得ることが可能となる。 As described above, the first method for producing a Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention performs sintering in a conventional atmosphere because the Bi 12 MO 20 sintered body is sintered in an inert gas atmosphere. As compared with the Bi 12 MO 20 sintered body obtained by the above, there are few crystal defects. Therefore, by using this for the photoconductive layer, a highly sensitive radiation imaging panel can be obtained.
[実施例II]
(Bi12SiO20焼結体の作製)
酸化ビスマス(Bi2O3)粉末と酸化ケイ素(SiO2)粉末をモル比6:1となるように配合し、ボールミルを用いて粉砕と混合を行った後、白金ルツボに充填し、大気下のマッルル炉内において800℃の温度で8時間加熱した。粉末X線解析により得られた粉末がBi12SiO20粉末であることを確認した。続いて、Bi12SiO20粉末を乳鉢で粉砕し、粉砕したBi12SiO20粉末80g、エタノール100ml、ポリビニルブチラール3.65gおよびトリオクチルフォスフェート0.7gをボールミルを用いて混合し、減圧下においてエタノールの一部を留去して粘稠な分散液を得た。これをポリエチレンテレフタレートのシート上に乾燥膜厚が600μmとなるように塗布し、セラミック形成用のグリーンシートを作製した。
Example II
(Preparation of Bi 12 SiO 20 sintered body)
A bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) powder and a silicon oxide (SiO 2 ) powder are mixed at a molar ratio of 6: 1, pulverized and mixed using a ball mill, and then filled into a platinum crucible. In a mullle furnace at 800 ° C. for 8 hours. It was confirmed that the powder obtained by powder X-ray analysis was Bi 12 SiO 20 powder. Subsequently, Bi 12 SiO 20 powder was pulverized in a mortar, and 80 g of pulverized Bi 12 SiO 20 powder, 100 ml of ethanol, 3.65 g of polyvinyl butyral and 0.7 g of trioctyl phosphate were mixed using a ball mill. A part was distilled off to obtain a viscous dispersion. This was coated on a polyethylene terephthalate sheet so as to have a dry film thickness of 600 μm to produce a green sheet for ceramic formation.
作製したグリーンシートを5cm角にカットしたものを図2に示すセッター22に載置し、空気を導入して600℃で6時間加熱乾燥した。その後、表2に示すA〜Gの所定のガスを焼結炉(光洋サーモ製KTF433)内に200ml/分で導入し、844℃で6時間焼成を行いBi12SiO20焼結体を得た。
The produced green sheet was cut into a 5 cm square and placed on a
なお、複数のガスはマスフロメーターにより流量を制御し、ガス混合器を経て焼結炉内に供給した。炉内の酸素分圧は排気流路29にジルコニア型の酸素濃度計を設置して測定した。
(Bi12GeO20焼結体の作製)
酸化ケイ素粉末の代わりに酸化ゲルマニウム(GeO2)粉末を用いた以外は実施例1と同様にしてグリーンシートを作製し、表1に示すAおよびDの雰囲気下、焼結温度885℃で焼結を行ってBi12GeO20焼結体を得た。
(Preparation of Bi 12 GeO 20 sintered body)
A green sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that germanium oxide (GeO 2 ) powder was used instead of silicon oxide powder, and sintered at a sintering temperature of 885 ° C. in the atmospheres A and D shown in Table 1. To obtain a Bi 12 GeO 20 sintered body.
(Bi12TiO20焼結体の作製)
酸化ケイ素粉末の代わりに酸化チタン(TiO2)粉末を用いた以外は実施例1と同様にしてグリーンシートを作製し、表1に示すAおよびFの雰囲気下、焼結温度800℃で焼結を行ってBi12TiO20焼結体を得た。
(Preparation of Bi 12 TiO 20 sintered body)
A green sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that titanium oxide (TiO 2 ) powder was used instead of silicon oxide powder, and sintered at a sintering temperature of 800 ° C. in the atmosphere of A and F shown in Table 1. To obtain a Bi 12 TiO 20 sintered body.
上記で得られたセラミック板状の焼結体の両面に金電極を蒸着により取り付け、これに1kVの電圧を印加した状態で医用タングステン管球より70kVで発生させたX線を0.1秒間照射し、この際の過度電流により発生した電荷量を求め、この電荷量を吸収線量で割ることで感度を求めた。酸素分圧、焼成で得られた焼結体の色および相対感度を表3に示す。相対感度はそれぞれの焼結体においてAの雰囲気下で得られたものの感度を1とした相対感度である。
表3から明らかなように、本発明のBi12MO20焼結体の第二の製造方法(表3に示す、試料番号4〜6,9および11)は、酸素分圧PO2(Pa)が10-3≦PO2≦10-1である雰囲気下で焼成を行っているため、空気下で行う場合に比較して感度が約3〜4倍近く向上した。これは、結晶欠陥が少ないBi12MO20焼結体を製造することができたためと推測される。 As is apparent from Table 3, the second method for producing the Bi 12 MO 20 sintered body of the present invention (sample numbers 4 to 6, 9 and 11 shown in Table 3) is based on the oxygen partial pressure P O2 (Pa). Since the firing is performed in an atmosphere where 10 −3 ≦ P O2 ≦ 10 −1 , the sensitivity is improved by about 3 to 4 times compared to the case where the firing is performed in the air. This is presumably because a Bi 12 MO 20 sintered body with few crystal defects could be produced.
特に、上記焼結は、一酸化炭素分圧PCOと二酸化炭素分圧PCO2との比が
0.001%/10(10-6)≦PCO/PCO2≦0.1%/10(10-4)
である雰囲気下で行われているため、2CO+O2→CO2の反応により酸素分圧を制御することが容易となり、より結晶欠陥の少ないBi12MO20焼結体を製造することができた。
In particular, in the above sintering, the ratio of carbon monoxide partial pressure PCO and carbon dioxide partial pressure PCO2 is
0.001% / 10 (10 -6 ) ≤ PCO / PCO2 ≤ 0.1% / 10 (10 -4 )
Therefore, it was easy to control the oxygen partial pressure by the reaction of 2CO + O 2 → CO 2 , and a Bi 12 MO 20 sintered body with fewer crystal defects could be produced.
1 被焼成体(成形体)
2 セッター
3 焼結炉
4 ヒーター
5 三方弁
6,7,8,9 流路
21 被焼成体(成形体)
22 セッター
23 焼結炉
24 ヒーター
28,29 流路
10 放射線撮像パネル
11 導電層
12 記録用放射線導電層
13 電荷輸送層
14 記録用光導電層
15 導電層
70 電流検出手段
1 To-be-fired body (molded body)
2 Setter 3 Sintering furnace 4
6,7,8,9 flow path
21 To-be-fired body (molded body)
22 Setter
23 Sintering furnace
24 heater
28,29 flow path
10 Radiation imaging panel
11 Conductive layer
12 Radiation conductive layer for recording
13 Charge transport layer
14 Photoconductive layer for recording
15 Conductive layer
70 Current detection means
Claims (6)
10-6≦PCO/PCO2≦10-4
である雰囲気下で行うことを特徴とする光導電層の製造方法。 Further, the ratio of carbon monoxide partial pressure PCO and carbon dioxide partial pressure PCO2
10 -6 ≦ P CO / P CO 2 ≦ 10 -4
A method for producing a photoconductive layer, which is performed in an atmosphere as described above.
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