JP2007150278A - Radiation image taking panel and photoconductive layer forming the same - 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 photoconductive layer constituting the radiation imaging panel.
従来より、医療用X線撮影において、被験者の受ける被曝線量の減少、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 a subject and improve diagnostic performance, and this photoconductive layer is formed by X-rays. 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(a−Se)、PbO、PbI2、HgI2、BiI3、Cd(Zn)Teなどの材料が使用されている。 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, materials such as amorphous selenium (a-Se), PbO, PbI 2 , HgI 2 , BiI 3 , and Cd (Zn) Te are used for the photoconductive layer.
上記アモルファスセレンは、真空蒸着法等の薄膜形成技術を利用して容易に大面積化に対応が可能であるが、アモルファスゆえの構造欠陥を多く含む傾向があるため、感度が劣化しやすい。そこで、性能を改善するために、適量の不純物を添加(ドーピング)することが一般的に行われており、例えば、特許文献1にはアルカリ金属がドーピングされたアモルファスセレンを利用した光導電層が記載されている。
The amorphous selenium can easily cope with an increase in area by using a thin film forming technique such as a vacuum vapor deposition method, but sensitivity tends to deteriorate because it tends to include many structural defects due to amorphous. Therefore, in order to improve performance, it is generally performed to add (doping) an appropriate amount of impurities. For example,
一方、AsのようなV族元素を、結晶化防止や電子輸送性改良の目的で添加することが非特許文献1に記載されている。また、特許文献2には、セレン中の不純物について記載されている。
しかし、上記特許文献1に記載されているようなアルカリ金属がドーピングされたアモルファスセレンは局所的な結晶化が起こるため、これを光導電層に使用すると経時による画像欠陥が起こりやすい。
However, since amorphous selenium doped with an alkali metal as described in
なお、非特許文献1に記載されているAsの含有量は0.数%で、本発明の数10モルppmより二桁高いレベルである上、結晶化防止のためのAs添加による、正孔走行性悪化を改良する目的で、塩素を数10重量ppm併用する技術であって、本発明の一価金属との併用とは異なるものである。
It should be noted that the content of As described in
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、結晶化の問題を解決して、電子走行性を改良し、経時による画像欠陥の増加を抑制することが可能な光導電層、およびこの光導電層を備えた放射線撮像パネルを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, a photoconductive layer capable of solving the problem of crystallization, improving electron transit, and suppressing an increase in image defects over time, and the photoconductive An object of the present invention is to provide a radiation imaging panel having a layer.
本発明の光導電層は、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光導電層であって、該光導電層が、一価金属を0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金を用いて形成されたことを特徴とするものである。 The photoconductive layer of the present invention is a photoconductive layer constituting a radiation imaging panel that records radiation image information as an electrostatic latent image, and the photoconductive layer contains 0.1 to 1000 mol ppm of monovalent metal and It is formed by using a selenium alloy containing 0.1 to 4000 mol ppm of group V element.
一価金属とは、アルカリ金属(Li,Na,K,Rb,Cs)やTl、Ag、Cu等であり、V族元素とは、N,P,As,Sb,Biである。また、セレン合金とはセレンとセレン以外の他の元素の合金であることを意味する。 Monovalent metals are alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs), Tl, Ag, Cu, etc., and group V elements are N, P, As, Sb, Bi. The selenium alloy means an alloy of selenium and other elements other than selenium.
前記一価金属はNaであって、該Naの含有量は0.2〜300モルppmであることが好ましい。前記V族元素はSbであって、該Sbの含有量は0.15〜20モルppmであることが、あるいはAsであって、該Asの含有量は1.5〜4000モルppmであることが好ましい。 The monovalent metal is Na, and the content of Na is preferably 0.2 to 300 mol ppm. The group V element is Sb, and the Sb content is 0.15 to 20 mol ppm, or As, and the As content is 1.5 to 4000 mol ppm. Is preferred.
本発明の放射線撮像パネルは、放射線画像情報を静電潜像として記録する、一価金属0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金を用いて形成された光導電層を備えたことを特徴とするものである。 The radiation imaging panel of the present invention is formed by using a selenium alloy containing 0.1 to 1000 mol ppm of a monovalent metal and 0.1 to 4000 mol ppm of a group V element that records radiation image information as an electrostatic latent image. The photoconductive layer is provided.
なお、実際の光導電層の一価金属の含有量は、使用した原材料より二桁程度含有量が下がり、また、V族元素の光導電層中の含有量は、V族では、1000モルppm程度になると、分留効果で、半分から一桁程度下がることになる。従って、本発明の光導電層は、一価金属を0.001〜10モルppmおよびV族元素を0.1〜2000モルppm含有するセレン合金からなる。 In addition, the content of the monovalent metal in the actual photoconductive layer is about two orders of magnitude lower than the raw materials used, and the content of the V group element in the photoconductive layer is 1000 mol ppm in the V group. If it becomes about, it will drop about half to one digit by the fractional effect. Therefore, the photoconductive layer of the present invention comprises a selenium alloy containing 0.001 to 10 mol ppm of monovalent metal and 0.1 to 2000 mol ppm of group V element.
本発明の光導電層は、一価金属を0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金を用いて形成されたので、局所的な結晶化が起こりにくく、電子走行性が改良されて、経時による局所的な結晶化進行に伴う画像欠陥の増加を抑制することが可能である。 Since the photoconductive layer of the present invention is formed using a selenium alloy containing 0.1 to 1000 mol ppm of monovalent metal and 0.1 to 4000 mol ppm of group V element, local crystallization occurs. It is difficult to improve the electron mobility, and it is possible to suppress an increase in image defects due to local crystallization progress over time.
特に、一価金属をNa、そのNaの含有量を0.2〜300モルppm、またはV族元素をSb、そのSbの含有量を0.15〜20モルppm、あるいはV族元素をAs、そのAsの含有量を1.5〜4000モルppmとすることにより、経時による局所的な結晶化進行に伴う画像欠陥の増加を抑制することができる。 In particular, the monovalent metal is Na, the Na content is 0.2 to 300 mol ppm, or the V group element is Sb, the Sb content is 0.15 to 20 mol ppm, or the V group element is As, By setting the As content to 1.5 to 4000 mol ppm, it is possible to suppress an increase in image defects accompanying local crystallization progress with time.
本発明の光導電層は、一価金属を0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有する含有するセレン合金を用いて形成されたことを特徴とする。一価金属が0.1モルppmよりも少ない場合、V族元素が0.1ppmよりも少ない場合には、結晶化を充分に抑制することができない。一方、一価金属が1000モルppm以上になるとV族元素を含んでいても結晶化しやすくなったり、暗電流が増大する。また、V族元素が4000モルppm以上になると、分留等により再現性のある光導電層の形成が難しくなる。 The photoconductive layer of the present invention is formed using a selenium alloy containing 0.1 to 1000 mol ppm of a monovalent metal and 0.1 to 4000 mol ppm of a group V element. When the monovalent metal is less than 0.1 mol ppm, the crystallization cannot be sufficiently suppressed when the group V element is less than 0.1 ppm. On the other hand, when the monovalent metal is 1000 mol ppm or more, it becomes easy to crystallize even if it contains a group V element, or dark current increases. On the other hand, when the group V element is 4000 mol ppm or more, it becomes difficult to form a reproducible photoconductive layer by fractional distillation or the like.
Seに一価金属およびV族元素を含有した膜を形成するには、Seに一価金属およびV族元素を反応させたセレン合金を公知の蒸着装置により基板に蒸着する方法等によって作製することができる。 In order to form a film containing a monovalent metal and a group V element in Se, a selenium alloy obtained by reacting a monovalent metal and a group V element with Se is deposited on a substrate by a known deposition apparatus. Can do.
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:Tl、Gd2O2S:Tb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、本発明の光導電層は前者の直接変換方式にも、間接変換型の光-電子変換層にも用いることができる。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。 The radiation imaging panel includes a direct conversion system that directly converts radiation into electric charge and accumulates the charge, and once converts the radiation into light by a scintillator such as CsI: Tl, Gd 2 O 2 S: Tb, and the light is a− Although there is an indirect conversion method in which charges are converted into charges by a Si photodiode, the photoconductive layer of the present invention can be used for the former direct conversion method or an indirect conversion type photo-electron conversion layer. In addition to X-rays, γ rays, α rays, etc. can be used as radiation.
また、本発明の光導電層は、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、また、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 of the present invention is read by a radiation image detector using a semiconductor material that generates a charge by irradiation of light, so-called optical reading method, and also accumulates the charge generated by irradiation of radiation, The accumulated electric charge can be used in a method (hereinafter referred to as a TFT method) in which an electrical switch such as a thin film transistor (TFT) is turned on and off pixel by pixel.
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1は本発明の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. 1 is a sectional view showing an embodiment of a radiation imaging panel having a photoconductive layer according to 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1、この導電層1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2、導電層1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3、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光導電層4、電磁波L2に対して透過性を有する第2の導電層5を積層してなるものである。
The
ここで、導電層1および5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)、より具体的には、多結晶ITO(In2O3:Sn)、アモルファスITO(In2O3:Sn)、アモルファスIZO(In2O3:Zn)、ATO(SnO2:Sb)、FTO(SnO2:F)、AZO(ZnO:Al)、GZO(ZnO:Ga)、金、銀、白金、アルミニウム、インジウム等の薄膜、10〜1000nm程度のサイズからなる貴金属(白金、金、銀)の分散物の塗布膜等が好ましい。
Here, as the
電荷輸送層3としては、導電層1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、ポリビニルアルコール)分散物,As2Se3、Sb2S3、シリコンオイル、Clを10〜200ppmドープしたa−Se等の半導体物質、ポリカーボネートが適当である。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3と読取光導電層4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。
As the
読取光導電層4には、a−Se,Clを10〜200ppmドープしたa−Se、Asを5〜200ppmをドープしたa−Se、Se−Te,Se−As−Te,As2Se3、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)、Bi12MO20 (M:Ti、Si、Ge)、Bi4M3O12 (M:Ti、Si、Ge)、Bi2O3、BiMO4(M:Nb、Ta、V)、Bi2WO6、Bi24B2O39、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe,MNbO3(M:Li、Na、K)、PbO,HgI2、PbI2 ,CdS、CdSe、CdTe、BiI3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。また、一価金属を0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金も好ましく用いることができる。
The reading
記録用放射線導電層2には、本発明の光導電層を使用する。すなわち、本発明の光導電層は記録用放射線導電層である。一価金属は、一価金属のカルコゲナイド化合物で添加することが好ましい。Naの場合は、好ましくは、Na2Seで添加されるが、Na2S、Na2Teとして添加されてもよい。また、Na2SeO3、NaOH、NaClも使用することができる。Asは、As2Se3、As単体、Asがドープされたセレンとして、Sbは、Sb2Se3、Sb単体として、Biは、Bi2Se3、Bi単体として添加されることが好ましいが、各々の硫化物、テルル化物であってもよい。
For the recording radiation
なお、第1の導電層と記録用放射線導電層2との間に、電子注入阻止層があってもよい。電子注入阻止層としては、硫化アンチモン、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)が用いられる。また、読取光導電層4と第2の導電層5の間に、正孔注入阻止層があってもよい。正孔注入阻止層としては、酸化セリウム、硫化アンチモン、硫化亜鉛が用いられる。
An electron injection blocking layer may be provided between the first conductive layer and 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2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. 2 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1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5、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5は、特開2001−337171号や特開2001−160922号記載の構造のものであってもよい。
The
導電層1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はレーザ光やLED、有機EL、無機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は直線状に収束された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3)を参照しながら説明する。図2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1と導電層5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1に、正の電荷を導電層5に帯電させる(図3(A)参照)。これにより、放射線撮像パネル10には導電層1と5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 configuration will be described with reference to a charge model (FIG. 3). In FIG. 2, 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1をも透過する。放射線導電層2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3(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2中に生じた正電荷は放射線導電層2中を導電層1に向かって高速に移動し、導電層1と放射線導電層2との界面で導電層1に帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する(図3(C),(D)を参照)。一方、放射線導電層2中に生じた負電荷は放射線導電層2中を電荷輸送層3に向かって移動する。電荷輸送層3は導電層1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2中を移動してきた負電荷は放射線導電層2と電荷輸送層3との界面で停止し、この界面に蓄積されることになる(図3(C),(D)を参照)。蓄積される電荷量は放射線導電層2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の遮断部9bを透過しないから、放射線撮像パネル10の遮断部9bの下部にあたる部分は何ら変化を生じない( 図3(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2と電荷輸送層3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 blocking
次に静電潜像読取過程について電荷モデル(図4)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1および5を同電位に帯電させて電荷の再配列を行った後に(図4(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. 4). 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5側に走査露光すると、読取光L2は導電層5を透過し、この透過した読取光L2が照射された光導電層4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2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4(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3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4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3の中を急速に移動し、放射線導電層2と電荷輸送層3との界面で蓄積電荷と電荷再結合し消滅する(図4(C)参照)。一方、光導電層4に生じた負電荷は導電層5の正電荷と電荷再結合し消滅する(図4(C)参照)。光導電層4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2と電荷輸送層3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4(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5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6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は本発明の光導電層である。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。正孔注入阻止層としては、酸化セリウム、硫化アンチモン、硫化亜鉛、電子注入阻止層としては、硫化アンチモン、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)が用いられる。
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7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。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6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7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。
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実施例を示す。
The radiation detection operation by the radiation imaging apparatus in which the
Examples of the photoconductive layer constituting the radiation imaging panel of the present invention are shown below.
(実施例1〜10、比較例2〜6)
アモルファスIZO層が設けられた5cm角ガラス基板に櫛型電極を作製し、真空蒸着装置を用いて、高純度セレン(6Nスーパー:大阪アサヒメタル工場製)を、ルツボ温度300℃、真空度0.0001Paの条件で、基板温度65度、蒸着速度1μm/minの条件で、10μm膜厚のSe膜を蒸着し、さらに、As2Se3(フルウチ化学製6N)をルツボ温度460℃にして0.2μm積層した。さらに、上記高純度セレンにSb2Se3、Na2Seを添加して、石英管中に充填し、真空にして、封入して、550℃で反応させ、表1に示す組成のSe合金を作製した。このセレン合金を、蒸着速度1μm/minの条件で基板温度を55℃に変更し、200μmの蒸着膜を積層した。金を上部電極として、60nmの厚みでスパッタしてデバイスを作製した。
(Examples 1-10, Comparative Examples 2-6)
A comb-shaped electrode was prepared on a 5 cm square glass substrate provided with an amorphous IZO layer, and a high-purity selenium (6N Super: manufactured by Osaka Asahi Metal Factory) was applied at a crucible temperature of 300 ° C. and a degree of vacuum of 0. A Se film having a film thickness of 10 μm was deposited under the conditions of a substrate temperature of 65 ° C. and a deposition rate of 1 μm / min under the condition of 0001 Pa, and further, As 2 Se 3 (6N manufactured by Furuuchi Chemical Co.) was set to a crucible temperature of 460 ° C. 2 μm was laminated. Further, Sb 2 Se 3 and Na 2 Se are added to the high-purity selenium, filled in a quartz tube, evacuated, sealed, reacted at 550 ° C., and an Se alloy having the composition shown in Table 1 is obtained. Produced. A substrate temperature of this selenium alloy was changed to 55 ° C. under a deposition rate of 1 μm / min, and a 200 μm deposited film was laminated. A device was fabricated by sputtering with a thickness of 60 nm using gold as the upper electrode.
(実施例11〜20、比較例7〜11)
実施例1に記載したSb2Se3をAs2Se3に替えた以外は実施例1に記載した方法と同様にして表1に示す組成のセレン合金を用いたデバイスを作製した。
(Examples 11 to 20, Comparative Examples 7 to 11)
A device using a selenium alloy having the composition shown in Table 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Sb 2 Se 3 described in Example 1 was replaced with As 2 Se 3 .
(比較例1)
上記高純度セレンにNaおよびSbをドープすることなく実施例1に記載した方法と同様にしてデバイスを作製した。
(Comparative Example 1)
A device was fabricated in the same manner as described in Example 1 without doping Na and Sb into the high-purity selenium.
(電荷収集量および画像欠陥)
電荷収集量は、特開2004−147255号に記載の画像読取装置を用いて測定した。画像欠陥は、同じ読取装置を用いて、放射線または光を照射しない条件で信号を二次元画像として出力し、10μm以上の斑点を計数し、その後、40℃ドライの条件で2週間経時させ、同様に斑点を計数して、経時前と経時後の画像欠陥数比を算出した。
(Charge collection amount and image defects)
The charge collection amount was measured using an image reading apparatus described in JP-A-2004-147255. For image defects, using the same reading device, the signal is output as a two-dimensional image under the condition of not irradiating radiation or light, the spots of 10 μm or more are counted, and after that, they are aged for 2 weeks under the condition of 40 ° C. dry. Spots were counted and the ratio of the number of image defects before and after aging was calculated.
(デバイスの原材料の分析)
原材料の分析は、グロー放電質量分析(GDMS)で行った。セレン中の元素濃度は、セレン1モルに対するモル分率をppmで表した。なお、比較例1の6Nスーパーのセレンは、測定限界以下で、Na濃度、Sb濃度、As濃度は各々が、0.03モルppm未満、0.006モルppm未満、1モルppm未満であった。
結果を表1に示す。なお、電荷収集量および画像欠陥数比はともに比較例1の相対値として示した。
The raw materials were analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS). As for the element concentration in selenium, the mole fraction relative to 1 mol of selenium was expressed in ppm. In addition, the 6N super selenium of Comparative Example 1 was below the measurement limit, and the Na concentration, Sb concentration, and As concentration were less than 0.03 mol ppm, less than 0.006 mol ppm, and less than 1 mol ppm, respectively. .
The results are shown in Table 1. The charge collection amount and the image defect number ratio are both shown as relative values in Comparative Example 1.
表1から明らかなように、実施例1〜20のデバイスは、原材料として一価金属を0.1〜1000モルppm、V族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金を用いて形成されているので、一価金属およびV族元素を含まない比較例1のデバイスに比べて、電荷収集量が高く、経時による画像欠陥の増加を抑制することができた。また、一価金属の含有量が0.1モルppm未満の比較例2に比べて電荷収集量を高く、V族元素の含有量が0.1モルppm未満の比較例3、4および7のデバイスに比べて、経時による画像欠陥の増加を格段に抑制することができた。比較例5、6より、Naが1000モルppm以上になると、V族元素のSbを添加しても経時による画像欠陥の増加抑制は功を奏しない。 As is apparent from Table 1, the devices of Examples 1 to 20 were formed using a selenium alloy containing 0.1 to 1000 mol ppm of monovalent metal and 0.1 to 4000 mol ppm of group V element as raw materials. Therefore, compared with the device of Comparative Example 1 that does not contain a monovalent metal and a group V element, the charge collection amount was high, and an increase in image defects over time could be suppressed. In addition, the charge collection amount is higher than that of Comparative Example 2 in which the content of monovalent metal is less than 0.1 mol ppm, and those of Comparative Examples 3, 4, and 7 in which the content of Group V element is less than 0.1 mol ppm. Compared with devices, the increase in image defects over time could be significantly suppressed. From Comparative Examples 5 and 6, when Na is 1000 mol ppm or more, even if the V group element Sb is added, the suppression of the increase in image defects over time does not work.
Asを4000モルppm以下含有するセレン合金を用いて作製されたデバイスは、電荷収集量良好で、経時による画像欠陥の増加はなかった。 A device manufactured using a selenium alloy containing As of 4000 mol ppm or less had a good charge collection amount, and there was no increase in image defects over time.
(デバイス蒸着膜の分析)
比較例1のデバイスと実施例2のデバイスにおける蒸着膜中の元素濃度を測定するために、アモルファスIZO層と櫛型電極が設けられた5cm角ガラス基板とともにシリコンウェファーを用意して同時に、比較例1と実施例6の条件で蒸着を行った。シリコン基板上のセレン合金膜の全量を硝酸で溶解し、その溶液のセレン量は、ICP発光で定量し、Na量は、黒鉛型の原子吸収分光法で定量し、Sb量およびAs量は、ICP−MS法で定量した。各々の元素のセレンに対する濃度を求めた。この際、表層のNaの汚染の影響を取り除くために水洗を二回行い、セレン層に組み込まれていないNa,Kなどを除去し、さらに、ICP分析では、殆どセレンが検出できない程度の0.1nm以下のエッチングを二回行った。
(Analysis of device deposition film)
In order to measure the element concentration in the deposited film in the device of Comparative Example 1 and the device of Example 2, a silicon wafer was prepared together with a 5 cm square glass substrate provided with an amorphous IZO layer and a comb-shaped electrode. Deposition was performed under the conditions of 1 and Example 6. The total amount of the selenium alloy film on the silicon substrate is dissolved with nitric acid, the amount of selenium in the solution is quantified by ICP emission, the amount of Na is quantified by graphite-type atomic absorption spectroscopy, and the amount of Sb and As is Quantified by ICP-MS method. The concentration of each element with respect to selenium was determined. At this time, in order to remove the influence of Na contamination on the surface layer, washing with water was performed twice to remove Na, K, etc. not incorporated in the selenium layer. Etching of 1 nm or less was performed twice.
セレン層の上に、セレン以外の無機層や有機層が付設されている場合は、セレン層を結晶化させて体積変化する場合の歪み応力による剥離、冷却することでの膨脹率差による剥離などの操作をおこなうことにより、基板に付着しているセレン層もしくは、単独のセレン層を得ることができる。 When an inorganic layer or organic layer other than selenium is attached on the selenium layer, peeling due to strain stress when the selenium layer is crystallized to change the volume, peeling due to a difference in expansion rate by cooling, etc. By performing this operation, a selenium layer adhering to the substrate or a single selenium layer can be obtained.
比較例1のデバイスのNa量は0.02モルppm未満で、Sb量は0.07モルppm未満の検出限界未満であった。一方、実施例2のデバイスのNa量は、0.03モルppmで、Sb量は0.2モルppmであった。Naは、蒸着時には、セレン中に組み込まれにくく、Sbも、蒸着膜の濃度は、原材料の濃度より低下する傾向にあることがわかる。また、実施例14、実施例20のデバイスのNa濃度は、0.03モルppmで、実施例14、実施例20のAs濃度は、45ppm、980ppmであった。このことから、As濃度増加とともに蒸着膜の濃度は、原材料の濃度よりも低下する傾向にあることがわかる。 The Na amount of the device of Comparative Example 1 was less than 0.02 mol ppm, and the Sb amount was less than the detection limit of less than 0.07 mol ppm. On the other hand, the Na amount of the device of Example 2 was 0.03 mol ppm, and the Sb amount was 0.2 mol ppm. It can be seen that Na is difficult to be incorporated into selenium during vapor deposition, and Sb also has a tendency that the concentration of the deposited film tends to be lower than the concentration of the raw material. Further, the Na concentration of the devices of Examples 14 and 20 was 0.03 mol ppm, and the As concentrations of Examples 14 and 20 were 45 ppm and 980 ppm. This shows that the concentration of the deposited film tends to be lower than the concentration of the raw material as the As concentration increases.
以上のように、本発明の光導電層は、一価金属を0.1〜1000モルppmおよびV族元素を0.1〜4000モルppm含有するセレン合金を用いて形成されているので、局所的な結晶化を防止することができ、従って、キャリア走行性が改良され、経時による画像欠陥の増加を抑制することが可能なものとすることができる。 As described above, since the photoconductive layer of the present invention is formed using a selenium alloy containing 0.1 to 1000 mol ppm of a monovalent metal and 0.1 to 4000 mol ppm of a group V element, Crystallization can be prevented, and therefore, the carrier running property can be improved, and an increase in image defects over time can be suppressed.
1 導電層
2 記録用放射線導電層
3 電荷輸送層
4 読取光導電層
5 導電層
10 放射線撮像パネル
DESCRIPTION OF
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JP2006292117A JP2007150278A (en) | 2005-11-01 | 2006-10-27 | Radiation image taking panel and photoconductive layer forming the same |
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JP2009099933A (en) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Fujifilm Corp | Radiograph detector |
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