JP2006332112A - 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とともに残留電荷を適切に消去する。
【解決手段】 第２の線状電極５ｂの側端部５ｃに、読取光を遮光する線状遮光絶縁体６を設け、第２の線状電極５ｂの側端面５ｄからの線状遮光絶縁体６の幅Ｗａを、第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｂとの間隔Ｗｂよりも小さくする。さらに、上記線状遮光絶縁体６を設ける箇所を上記側端部６のみにするとともに、線状遮光絶縁体６近傍の読取用光導電層４と第２の線状電極５ｂとを電気的に接続する第３の線状電極７を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放射線画像を把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８（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８（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８（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８（Ｂ），（Ｃ）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、６５ｃ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５０，６０においては、図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、上記遮光膜５５ｃ，６５ｃが、線状電極５５ｂ，６５ｂの端面までしか設けられしていないため、線状電極５５ｂ、６５ｂのエッジ近傍の読取用光導電層５４，６４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８（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。また、図８（Ｃ）に示す放射線画像検出器６０は、第１の電極層６１、記録用光導電層６２、電荷輸送層６３、読収用光導電層６４、第２の電極層６５およびガラス基板６７をこの順に積層してなるものであり、第２の電極層６５は、読取光を透過する透明線状電極６５ａと、読取光を透過する線状電極６５ｂおよび遮光膜６５ｃからなる遮光線状電極とから構成されている。そして、さらに、透明線状電極６５ａと遮光線状電極との間に、絶縁層６８が設けられている。

一方、上記のような放射線画像検出器においては、上記のようにして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読取用光導電用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。

しかしながら、たとえば、図８（Ｃ）に示す放射線画像検出器６０のように、遮光線状電極の表面に絶縁層６８を設けるようにしたのでは、上記のような消去光の照射により発生した電荷のうちの他方の極性の電荷が、図８（Ｃ）に示すように、絶縁層６８上に残ってしまい、この電荷が次の放射線画像の記録および読取りにおいて残像として現れてしまう。

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とともに、上記のような残像の発生を防止す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部のみに、読取光を遮光する線状遮光絶縁体が設けられているとともに、線状遮光絶縁体近傍の光導電層と第２の線状電極とを電気的に接続する第３の線状電極が、第２の線状電極および線状遮光絶縁体上に沿って設けられており、第２の線状電極の長さ方向に延びる側端面からの線状遮光絶縁体の幅が、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。

また、第３の線状電極を、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部に、読取光を遮光する線状遮光絶縁体を設け、第２の線状電極の長さ方向に延びる側端面からの線状遮光絶縁体の幅を、第１の線状電極と第２の線状電極との間隔よりも小さくするようにしたので、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竜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。そして、さらに、上記線状遮光絶縁体を設ける箇所を上記側端部のみにするとともに、線状遮光絶緑体近傍の光導電層と第２の線状電極とを電気的に接続する第３の線状電極を第２の線状電極および線状遮光絶縁体上に沿って設けるようにしたので、第３の線状電極近傍の光導電層において消去光の照射による放電を生じさせることができ、これにより残留電荷を適切に消去することができる。

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５ｂ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８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５ｂ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５ｂ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などの金層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５ｂは、読取光を遮光するとともに、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、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を形成するようにすればよい。

そして、本放射線画像検出器１０においては、第２の線状電極５ｂの長さ方向に延びる側端部５ｃに読取光を遮光する線状遮光絶縁体６が設けされている。線状遮光絶縁体６は第２の線状電極５ｂに沿って設けられている。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７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、その第２の線状電極５ｂの長さ方向に延びる側端面５ｄからの幅Ｗａが、第１の線状電極５ａと第２の線状電極５ｂとの間隔Ｗｂよりも小さくなるように形成されている。なお、第１の線状電極５ａと線状遮光絶縁体６との間隔Ｗｃ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、上記幅Ｗａ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Ｗａ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。

さらに、本放射線画像検出器１０においては、線状遮光絶縁体６近傍の読取用光導電層４と第２の線状電極５ｂとを電気的に接続する、第２の線状電極５ｂ上に沿って設けられた第３の線状電極７を備えている。第３の線状電極７は、線状遮光絶縁体６の上面と第２の線状電極５ｂの上面とを跨ぐようにして設けられている。また、第３の線状電極７は、導電性を有するものであれば如何なる材料で形成するようにしてもよいが、第１の線状電極５ａと同じ材料で形成することが望ましい。上記のようにすれば、たとえば、ガラス基板上に第２の線状電極５ｂを形成し、遮光線状絶縁体６を形成した後、第３の線状電極７と第１の線状電極５ａとを同じ工程で形成するようにすることができる。また、第３の線状電極７は消去光を透過する材料で形成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’−ジフコニル−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、金層フクロシアニン、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、その彼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ブ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５ｂ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５ｂ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の照射により第３の線状電極７近傍の読取用光導電層４において放電が生じて電荷対が発生し、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３の線状電極７に帯電した正の電荷と結合して消滅する。

本放射線画像検出器１０によれば、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とともに、第３の線状電極７を設けるようにしたので、第３の線状電極７近傍の読取用光導電層４において消去光の照射による放電を生じさせることができ、これにより残留電荷を適切に消去することができる。また、第３の線状電極７を、消去光を透過する材料で形成するようにすれば、より効率的に消去処理を行うことができる。

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の第１の線状電極５ａは、図６に示すように、読取光を遮光する遮光線状電極５ｅと、遮光線状電極５ｅの上面および側面を被覆する被覆膜５ｆとから構成するようにしてもよい。被覆膜５ｆは、読取光を透過する材料、たとえば、ＩＴＯやＩＤＩＸＯを用いて形成するようにすればよい。上記のようにして第１の線状電極５ａを構成するようにした場合には、たとえば、遮光線状電極５ｅの材料として、ＡｌやＡｇやＣｕなどの材料を用いるようにすれば、ＩＴＯやＩＤＩＸＯなどの読取光を透過する材料のみから第１の線状電極５ａを形成した場合と比較すると第１の線状電極の抵抗値を下げることができ、これにより熱雑音を低減させることができるので読み取った放射線画像の画質を向上させることができる。なお、上記のように第１の線状電極５ａを構成する場合には、遮光線状電極５ｅと第２の線状電極５ｂとを同じ材料で形成するようにすることが望ましい。また、第３の線状電極７と被覆膜５ｆとを同じ材料で形成するようにすることが望ましい。上記のようにすれば遮光線状電極５ｅと第２の線状電極５ｂとを同じ工程で構成するようにすることができ、また、第３の線状電極７と被覆膜５ｆとを同じ工程で構成することができる。

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 第２の線状電極
６ 線状遮光絶縁体
７ 第３の線状電極
８ 蓄電部
１０ 放射線画像検出器
３０ チャージアンプ

Claims (3)

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部のみに、前記読取光を遮光する線状遮光絶縁体が設けられているとともに、該線状遮光絶縁体近傍の前記光導電層と前記第２の線状電極とを電気的に接続する第３の線状電極が、前記第２の線状電極および前記線状遮光絶縁体上に沿って設けられており、
   前記第２の線状電極の長さ方句に延びる側端面からの前記線状遮光絶縁体の幅が、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。
3. 前記第３の線状電極が、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２記載の放射線画像検出器。

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