JP2006332111A - 放射線画像検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線の照射を受けて電荷を発生して蓄積することにより放射線画像を記録し、読取光の照射により放射線画像の読取りが行われる放射線画像検出器であって、読取光を透過する第１の線状電極および読取光を遮光する第２の線状電極とが交互に配列された放射線画像検出器において、読取効率の向上を図る。
【解決手段】 第２の線状電極５ｄの長さ方向に延びる側端面５ｅ上に、読取光を遮光する線状遮光絶縁体６を設け、線状遮光絶縁体６を、第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｄとの間隔Ｗａよりも小さい幅Ｗを有するものとし、第１の線状電極５ａのエッジ近傍の読取用光導電層４において十分に放電させるとともに、第２の線状電極５ｄのエッジ近傍の読取用光導電層４における放電を防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて放射線画像を記録し、読取光により走査されて放射線画像に応じた信号が読み出される放射線画像検出器に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。

そして、上記のような放射線画像検出器としては、たとえば、特許文献１には、放射線を透過する第１の電極層、放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層、潜像電荷に対しては絶縁体として作用し、かつ潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層、および読取光を透過する線状に延びる透明線状電極と読取光を遮光する線状に延びる遮光線状電極とが平行に交互に配列された第２の電極層をこの順に積層してなる放射線画像検出器が提案されている。

上記のように構成された放射線画像検出器により放射線画像の記録を行う際には、まず、第１の電極層に負の高電圧が印加された状態で、被写体を透過した放射線が第１の電極層側から照射される。上記のようにして照射された放射線は、第１の電極層を透過し、記録用光導電層に照射され、記録用光導電層の放射線の照射された部分において電荷対が発生し、この電荷対のうち正の電荷は負に帯電した第１の電極層に向かって移動し、第１の電極層における負の電荷と結合して消滅する。一方、上記ようにして発生した電荷対のうち負の電荷は正に帯電した第２の電極層に向かって移動するが、上記のように電荷輸送層は負の電荷に対しては絶縁体として作用するため、上記負の電荷は記録用光導電層と電荷輸送層との界面である蓄電部に蓄積され、この蓄電部への負電荷の蓄積により放射線画像の記録が行われる。

そして、上記のようにして記録された放射線画像を放射線画像検出器から読み取る際には、まず、読取光が第２の電極層側から照射される。照射された読取光は、第２の電極層における透明線状電極を透過し、読取用光導電層に照射され、読取用光導電層において電荷対が発生する。そして、読取用光導電層において発生した電荷対のうち正の電荷が蓄電部に蓄積された負電荷と結合するとともに、負の電荷が透明線状電極に帯電した正の電荷と結合することにより、透明線状電極に接続された電流検出アンプにより電流が検出され、その電流が電圧に変換されて画像信号として出力される。

上記のような読取光を遮光する遮光線状電極を備えた放射線画像検出器によれば、読取時に、遮光線状電極に対応する読取用光導電層の部位への読取光の照射を妨げることができ、潜像電荷を蓄積する蓄電部と遮光線状電極との間での放電を妨げることができるので。その結果、遮光線状電極を設けない場合と比較すると透明線状電極近傍の読取用光導電層における放電を相対的に増加させることができる。したがって、透明線状電極によって放射線画像検出器から外部に取り出し得る信号電荷の量を、遮光線状電極を設けない場合と比較すると相対的に増加させることができ、読取効率を向上させることができる。

ここで、上記のような遮光線状電極を構成する方法として、たとえば、特許文献２には、図９（Ａ）に示すように、透明な線状電極４５ｂの読取光が照射される面側に、読取光を遮光する遮光膜４５ｃを設ける方法が提案されている。なお、図９（Ａ）に示す放射線画像検出器４０は、第１の電極層４１、記録用光導電層４２、電荷輸送層４３、読取用光導電層４４、第２の電極層４５およびガラス基板４７をこの順に積層してなるものであり、第２の電極層４５は、読取光を透過する透明線状電極４５ａと、読取光を透過する線状電極４５ｂおよび遮光膜４５ｃからなる遮光線状電極とから構成されている。また、透明線状電極４５ａおよび線状電極４５ｂと遮光膜４５ｃとの間には絶縁層４８が形成されている。

特開２０００−２８４０５６号公報 特開２００３−０３１８３６号公報 特開２００３−２１８３３５号公報

しかしながら、特許文献２の放射線画像検出器４０においては、図９（Ａ）に示すように、上記遮光膜４５ｃが、透明線状電極４５ａの端面まで設けられているため、透明線状電極４５ａのエッジ近傍の読取用光導電層４４において、十分に放電させることができず、その分読取効率が低下してしまう。

また、特許文献３においても、図９（Ｂ）に示すように、透明な線状電極５５ｂ，６５ｂの読取光が照射される面側に、読取光を遮光する遮光膜５５ｃを設けて遮光線状電極を構成する方法が提案されている。

しかしながら、特許文献３の放射線画像検出器５０おいては、図９（Ｂ）に示すように、上記遮光膜５５ｃが、線状電極５５ｂ，６５ｂの端面までしか設けられていないため、線状電極５５ｂのエッジ近傍の読取用光導電層５４において放電が生じてしまい、その分読取効率が低下してしまう。なお、図９（Ｂ）に示す放射線画像検出器５０は、第１の電極層５１、記録用光導電層５２、電荷輸送層５３、読取用光導電層５４、第２の電極層５５およびガラス基板５７をこの順に積層してなるものであり、第２の電極層５５は、読取光を透過する透明線状電極５５ａと、読取光を透過する線状電極５５ｂおよび遮光膜５５ｃからなる遮光線状電極とから構成されている。

本発明は、上記事情に鑑み、上記のような読取光を遮光する遮光線状電極を備えた放射線画像検出器において、読取効率の向上を図ることができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。

本発明の放射線画像検出器は、放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生し、その発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光の照射により電荷を発生する光導電層と、読取光を透過する複数の第１の線状電極と読取光を遮光する第２の線状電極とが所定の間隔を空けて平行に交互に配列された電極層とをこの順に積層してなる放射線画像検出器において、第２の線状電極の長さ方向に延びる側端面上に、読取光を遮光する線状遮光絶縁体が設けられており、線状遮光絶縁体が、第１の線状電極と第２の線状電極との間隔よりも小さい幅を有するものであることを特徴とする。

また、上記本発明の放射線画像検出器においては、光導電層を、電荷蓄積層に残留した残留電荷を消去するための消去光の照射により電荷を発生するものとし、線状遮光絶縁体を、消去光を透過するものとすることができる。

本発明の放射線画像検出器によれば、第２の線状電極の長さ方向に延びる側端面上に、読取光を遮光する線状遮光絶縁体を設け、線状遮光絶縁体を、第１の線状電極と第２の線状電極との間隔よりも小さい幅を有するものとしたので、第１の線状電極のエッジ近傍の光導電層において十分に放電させることができるとともに、第２の線状電極のエッジ近傍の光導電層における放電を防止することができ、読取効率の向上を図ることができる。

また、上記のような放射線画像検出器においては、放射線画像の読取りが行われた後、蓄電部に残存した残留電荷の消去が行われる。具体的には、第２の電極層側から消去光が照射され、その消去光の照射によって光導電層において電荷が発生し、その電荷のうち一方の極性の電荷が蓄電部に残存した残留電荷と結合することによって消去が行われる。

したがって、上記線状遮光絶縁体を、上記消去光を透過するものとした場合には、線状遮光絶縁体によって消去光が遮られることなく、適切な消去処理を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の一実施形態について説明する。図１は本放射線画像検出器の斜視図、図２は図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図である。

本放射線画像検出器１０は、図１および図２に示すように、放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層１、第１の電極層１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層２、記録用光導電層２において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層４、および読取光を透過する複数の第１の線状電極５ａと該第１の線状電極５ａの間にそれぞれ設けられた、読取光を遮光する複数の第２の線状電極５ｄを有する第２の電極層５をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層２と電荷輸送層３との間には、記録用光導電層２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部７が形成されている。なお、上記各層は、ガラス基板上に第２の電極層５から順に形成されるものであるが、図１および図２においては、ガラス基板を省略している。

第１の電極層１としては、放射線を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ₂）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。

第２の電極層５は、上記のように第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｄとを有するものであるが、第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｄとは、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。

第１の線状電極５ａは読取光および後述する消去光を透過するとともに、導電性を有する材料から形成されている。上記のような材料であれば如何なるものでもよいが、たとえば、第１の電極層１と同様に、ＩＴＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｒなどの金属を用いて読取光および消去光を透過する程度の厚さ（たとえば、１０ｎｍ程度）で形成するようにしてもよい。

第２の線状電極５ｄは、透明線状電極５ｂと該透明線状電極５ｂの上面と側端面とを覆うように設けられた遮光膜５ｃとから形成されている。透明線状電極５ｂは、たとえば、上記第１の線状電極５ａと同様に、ＩＴＯやＩＤＩＸＯを用いて形成するようにすればよい。また、遮光膜５ｃは、たとえば、ＮｉやＡｕのメッキにより形成するようにすればよい。また、本放射線画像検出器１０のように、透明線状電極５ｂを遮光膜５ｃで被覆して第２の線状電極５ｄを構成するのではなく、ＡｌやＣｒなどの読取光を遮光する材料を用いて、読取光を遮光するのに十分な厚さで第２の線状電極５ｄを形成するようにしてもよい。

そして、本放射線画像検出器においては、第２の線状電極５ｄの長さ方向に延びる側端５ｅ上に、読取光を遮光する線状遮光絶縁体６が設けられている。線状遮光絶縁体６は第２の線状電極５ｄに沿って設けられている。そして、線状遮光絶縁体６は、読取光を遮光するとともに、消去光を透過し、絶縁性を有する材料から形成されている。上記のような材料であれば如何なるものでもよいが、たとえば、読取光が青色光であり、その波長が４００ｎｍ〜４８０ｎｍであり、消去光が赤色光であり、その波長が５８０ｎｍ〜７００ｎｍである場合には、青色と補色の関係となる赤色の絶縁材料を利用することができる。そのような材料としては、たとえば、ジアミノアニトラキノニルレッドをアクリル樹脂に分散させたものなどがある。読取光として青色光を用いた場合における、線状遮光絶縁体５ｃに用いられる材料の光の透過率の望ましい特性を図８に示す。また、読取光が赤色光であり、その波長が５８０ｎｍ〜７００ｎｍであり、消去光が青色光であり、その波長が４００ｎｍ〜４８０ｎｍである場合には、青色と補色の関係となる赤色の絶縁材料を利用することができる。そのような材料としては、銅フタロシアニンをアクリル樹脂に分散させたものなどがある。つまり、線状遮光絶縁体６の材料としては、上記のようなものに限らず、読取光の波長に対して補色の関係となる色であるとともに、消去光と同じ色の絶縁材料を利用することができる。

また、線状遮光絶縁体６は、第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｄとの間隔Ｗａよりも小さい幅Ｗを有するものである。なお、第１の線状電極５ａと線状遮光絶縁体６との間隔Ｗｂは、読取光の波長よりも大きいことが望ましく、より望ましくは２．５μｍ程度である。また、線状遮光絶縁体の幅Ｗは、読取光の波長以上の大きさであることが望ましく、たとえば、読取光が青色光である場合には、上記幅Ｗは２μｍ〜３μｍ程度とすることが好ましく、より好ましくは２．５μｍ程度である。つまり、読取光の波長の５倍程度とすることが望ましい。

記録用光導電層２は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは５００μｍ程度が適切である。

電荷輸送層３としては、たとえば、放射線画像の記録の際に第１の電極層１に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい程良く（例えば１０^２以上、望ましくは１０^３以上）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。

読取用光導電層４としては、読取光および消去光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、例えば、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）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは０．１〜１μｍ程度が適切である。

次に、本放射線画像検出器の作用について説明する。

まず、図３（Ａ）に示すように、放射線画像検出器１０の第１の電極層１に高電圧源２０により負の電圧を印加した状態において、放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器１０の第１の電極層１側から照射される。

そして、放射線画像検出器１０に照射された放射線は、第１の電極層１を透過し、記録用光導電層２に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層２において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層１に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として記録用光導電層２と電荷輸送層３との界面に形成される蓄電部７に蓄積されて放射線画像が記録される（図３（Ｂ）参照）。

そして、次に、図４に示すように、第１の電極層１が接地された状態において、第２の電極層５側から読取光Ｌ１が照射され、読取光Ｌ１は第１の線状電極５ａを透過して読取用光導電層４に照射される。読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層４において発生した正の電荷が蓄電部７における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が第２の電極層５の第１の線状電極５ａに帯電した正の電荷と結合する。

そして、上記のような負の電荷と正の電荷との結合によってチャージアンプ３０に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出され、放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

ここで、本放射線画像検出１０においては、線状遮光絶縁体６を上記のように形成するようにしたので、第１の線状電極５ａの端部近傍の読取用光導電層４への読取光の照射を妨げることなく、第１の線状電極５ａの端部近傍の読取用光導電層４に十分に読取光を照射することができ、これにより読取用光導電層４において十分に放電させることができるので、読取効率の向上を図ることができる。

また、第２の線状電極５ｄの端部近傍の読取用光導電層４へ読取光が照射されるのを妨げることができ、これにより第２の線状電極５ｄの端部近傍の読取用光導電層４での放電を妨げることができるので、読取効率の向上を図ることができる。

そして、上記のように放射線画像の読取りが終わった後、放射線画像検出器１０の蓄電部７に残留した残留電荷を消去するための消去光Ｌ２が放射線画像検出器１０に照射される。消去光Ｌ２は、図５に示すように、放射線画像検出器１０の第２の電極層５側から照射され、第２の電極層５の第１の線状電極５ａおよび線状遮光絶縁体６を透過して読取用光導電層４に照射される。そして、この消去光Ｌ２の照射により読取用光導電層４において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は電荷輸送層３を通過して蓄電部７に残留した残留電荷と結合して消滅し、負の電荷は第２の線状電極５ｄに帯電した正の電荷と結合して消滅する。

ここで、本放射線画像検出器１０においては、上記のように線状遮光絶縁体６を、消去光を透過する材料によって形成するようにしたので上記のように残留電荷を適切に消去することができる。なお、本放射線画像検出器１０においては、上記のように線状遮光絶縁体６を、消去光を透過する材料によって形成するようにしたが、消去処理を行わない場合などにおいては、必ずしも消去光を透過する材料で形成しなくてもよい。

また、本放射線画像検出器１０のように、第２の線状電極５ｄの上面には、線状遮光絶縁体６を含め、その他の絶縁体を設けないことが望ましい。第２の線状電極５ｄの上面に上記のような絶縁体が存在すると、その絶縁体の表面に電荷が残留し、この残留電荷が次の放射線画像の読取りの際に残像として現れるからである。

また、本放射線画像検出器１０のように第２の線状電極５ｄおよび線状遮光絶縁体６を形成する方法としては、たとえば、図６（Ａ）に示すように、まず、ガラス基板８上に、ＩＴＯなどからなる第１の線状電極５ａおよび透明線状電極５ｂを形成し、その後、透明線状電極５ｂを湿式方法などによりメッキして遮光膜５ｃを設け、その遮光膜５ｃを線状遮光絶縁体６の材料で被覆して被覆膜９を形成した後、その被覆膜９を、図６（Ｂ）に示すように、遮光膜５ｃが現れるまで研磨するようにすればよい。なお、上記研磨は、遮光膜５ｃが現れる時点まで行うようにしてもよいし、その後、線状遮光絶縁体６および遮光膜５ｃが所望の厚さになる時点まで行うようにしてもよい。

また、本放射線画像検出器１０の第１の線状電極５ａの上面に、図７に示すように、読取光を遮光する良導電性の材料から形成されたバス電極５ｆを設けるようにしてもよい。上記バス電極５ｆの材料としては、たとえば、ＡｌやＡｇやＣｕなどを利用することができる。上記のようにバス電極５ｆを設けることにより第１の線状電極５ａの線抵抗を下げることができ、熱雑音によるノイズを低減することができ、読み取られる放射線画像の画質の向上を図ることができる。なお、上記バス電極５ｆは、第１の線状電極５ａの側端部近傍での放電を妨げないように、図７に示すように、第１の線状電極５ａの長さ方向に延びる側端部を除く、上面中央部に設けるようにする必要がある。また、上記のようにバス電極５ｆを設ける場合には、図６（Ａ）に示す遮光膜８を形成する工程において、遮光膜８とともに形成するようにすればよい。

また、上記実施形態は、放射線の照射を受けてその放射線を直接電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる直接変換方式の放射斜線画像検出器に本発明を適用したものであるが、これに限らず、たとえば、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる間接変換方式の放射線画像検出器に本発明を適用するようにしてもよい。

また、本発明の放射線画像検出器における放射線画像検出器の層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。

本発明の放射線画像検出器の一実施形態の概略構成図 図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図 図１に示す放射線画像検出器への放射線画像の記録の作用を説明するための図 図１に示す放射線画像検出器からの放射線画像の読取りの作用を説明するための図 図１に示す放射線画像検出器における残留電荷の消去の作用を説明するための図 本発明の放射線画像検出器における線状遮光絶縁体の形成方法を説明するための図 本発明の放射線画像検出器のその他の実施形態を示す図 線状遮光絶縁体に用いられる材料の光の透過率の一例を示す図 従来の放射線画像検出器の構成を示す図

符号の説明

１ 第１の電極層
２ 記録用光導電層
３ 電荷輸送層
４ 読取用光導電層
５ 第２の電極層
５ａ 第１の線状電極
５ｂ 透明線状電極
５ｃ 遮光膜
５ｄ 第２の線状電極
６ 線状遮光絶縁体
７ 蓄電部
１０ 放射線画像検出器
３０ チャージアンプ

Claims (2)

1. 放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生し、該発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光の照射により電荷を発生する光導電層と、前記読取光を透過する複数の第１の線状電極と前記読取光を遮光する第２の線状電極とが所定の間隔を空けて平行に交互に配列された電極層とをこの順に積層してなる放射線画像検出器において、
   前記第２の線状電極の長さ方向に延びる側端面上に、前記読取光を遮光する線状遮光絶縁体が設けられており、
   前記線状遮光絶縁体が、前記第１の線状電極と前記第２の線状電極との間隔よりも小さい幅を有するものであることを特徴とする放射線画像検出器。
2. 前記光導電層が、前記電荷蓄積層に残留した残留電荷を消去するための消去光の照射により電荷を発生するものであり、
   前記線状遮光絶縁体が、前記消去光を透過するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。

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