JP2007170954A

JP2007170954A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2007170954A
Application number: JP2005368300A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 健治高橋
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】放射線検出器の、蛍光体の発光スペクトルと光導電層の分光感度とのマッチングが良好なものとする。
【解決手段】照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層３からなる光変換部と、この光変換部からの可視光を電荷に変換してこの電荷を蓄積する光導電層１２と、この光導電層に蓄積した電荷を読み取るセンサー部からなる放射線検出器において、蛍光体層３が、Ｔｂ付活量が０．０５〜１モル％であるＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ（ＬｎはＧｄ，ＬｕまたはＹのいずれか、またはこれらの混合物である）蛍光体からなり、光導電層１２がａ−Ｓｅからなるものにする。
【選択図】図２

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検出器に関し、詳しくは、シンチレータと光検出器との組合せを利用する放射線検出器に関するものである。

医療診断を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して電気信号に変換する放射線検出器（半導体を主要部とするもの）を使用した放射線画像検出装置が知られている。放射線検出器としては、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、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式から、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と、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）に大別される。

上記間接変換方式の放射線検出器として、シンチレータに緑白色乃至は緑色発光を呈するＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）を用い、光導電層としてａ−Ｓｅを用いたものが知られている（特許文献１）。また、ａ―Ｓｅを光導電層として用いた場合に、良好な分光感度を示すシンチレータとして、青色発光を呈するＣｓＩ：Ｎａを組合せたものも知られている（特許文献２、特許文献３）。

ところで、ＰＩＮタイプＳｉフォトダイオードでの検出では、上記のＧｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂの光出力の最適値はＴｂ付活量が４重量％のところにあり、１重量％での光出力はピーク値の４０％に低下することが非特許文献１に記載されている。また、非特許文献２には、Ｔｂ付活量によって、短波長側の発光ピークの相対値が強くなることが記載されている。
特開２０００−１３７０８０号公報特開２０００−３４６９５１号公報特開２０００−０３５４８０号公報 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 546, 2005, 242-246 Mat.Res.Bull.Vol.14,pp.1403-1409.1979

特許文献１に記載されているシンチレータとａ―Ｓｅの組合せでは分光感度が低いという問題がある。また、特許文献２あるいは３に記載されているＣｓＩ：Ｎａは潮解性が強いために耐湿性が極めて悪いという問題がある。本出願人は鋭意検討の結果、光導電層としてａ―Ｓｅ、蛍光体としてＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ（ＬｎはＧｄ，ＬｕまたはＹのいずれか、またはこれらの混合物である）蛍光体を組み合わせた放射線検出器において、良好な分光感度を示すＴｂの付活量を見いだし本発明に至った。

すなわち、本発明は光導電層がａ−Ｓｅからなる放射線検出器において、蛍光体の発光スペクトルと光導電層との分光感度のマッチングが良好であって、高い耐湿性を有する放射線検出器を提供することを目的とするものである。

本発明の放射線検出器は、照射された放射線を該放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、前記蛍光体層が、Ｔｂ付活量が０．０５〜１モル％であるＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ（ＬｎはＧｄ，ＬｕまたはＹのいずれか、またはこれらの混合物である。以下、この記載は省略する。）蛍光体からなり、前記光導電層がａ−Ｓｅからなることを特徴とするものである。
前記Ｔｂ付活量は、０．１〜０．９モル％であることが好ましい。

本発明の放射線検出器は、照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、蛍光体層が、Ｔｂ付活量が０．０５〜１モル％であるＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ蛍光体からなり、光導電層がａ−Ｓｅからなるので、蛍光体の発光スペクトルと光導電層との分光感度のマッチングが極めて良好な放射線検出器とすることができる。

以下、図面を用いて本発明の放射線検出器を説明する。図１は本発明の放射線検出器の概略構成図を示す部分拡大図である。図１に示すように、放射線検出器１は支持体21上に、固体光検出器２およびシンチレータ３が積層されて構成され、固体光検出器２は、光導電層12を含む光導電部10と薄膜トランジスタ層20とが形成されてなるものである。薄膜トランジスタ層20は、所望の画素ピッチで二次元状に配置された多数のトランジスタ20ａが作りこまれた層である。１つのトランジスタ20ａとそれに対応する光導電部10の部分により１つの固体検出素子が構成され、すなわち、固体検出器２は二次元状に配置された多数の固体検出素子から構成されている。

シンチレータ３は、照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部であって、Ｔｂ付活量が０．０５〜１モル％、より好ましくはＴｂ付活量が０．１〜０．９モル％のＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ蛍光体からなる。シンチレータ３は、上記蛍光体とこれを分散状態で含有支持する結合剤とからなる粒子分散膜から構成されていてもよいし（塗布法）、上記蛍光体またはその原料を焼結させたセラミックスであってもよい。シンチレータの層厚は５０〜３００μｍ程度が好ましい。

図２は固体検出器２の１つの固体検出素子を拡大して示すものである。既述の通り、固体検出器２は光導電部10と薄膜トランジスタ層20（以下、ＴＦＴ層20という。）とから構成されている。ＴＦＴ層20の各ＴＦＴ20ａの構成は、図２に示すように、基板21上に形成された半導体膜（アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ層）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ層）、有機半導体、アモルファス酸化物半導体膜（ａ−ＩｎＧａＺｎＯ₄層）など）22を挟んで、ソース電極およびドレイン電極23および24、ゲート絶縁膜25を介したゲート電極26が形成されてなるものである。電極23、24および26は、いずれも金属や透明酸化物などの導電材料から構成されている。

基板21としてはガラス、アルミニウム、セラミックス、などが用いられるが、支持体として必要な強度を保持する樹脂シートであっても良い。

光導電部10は、光を受けて導電性を呈する、すなわち光電変換を行う光導電層12と、この光導電層12を挟んで配置される透明電極11および電極13からなる。なお、本実施形態の固体検出器２は、光導電部10で発生した電荷を蓄積する蓄電部15を備えており、この蓄電部15に蓄積された電荷をTFTにより取り出すものである。なお、蓄電部15は電極24と電極14およびこの電極間に挟まれた絶縁層25から構成される。

光導電層12はａ−Ｓｅからなる。光導電層は、蒸着法によって光導電層を連続的に形成することによりＴＦＴ上に光導電層を積層することができる。光導電層の層厚は、０．１〜１００μｍ程度であることが好ましい。光導電層が厚くなるとそれ自体のＸ線吸収も画像形成に関与することになり、蛍光体層によるＸ線吸収と併せて画像形成を行うハイブリッド型といえるものになる。

続いて、本発明の放射線検出器１を用いた放射線画像撮影について簡単に説明する。
被写体を透過したＸ線が放射線検出器１に照射されると、放射線検出器１に照射されたＸ線はシンチレータ３において可視光に変換される。シンチレータ３では吸収したＸ線の線量に応じた量の可視光を発光する。この可視光は光導電層10において光電変換され、発光強度に応じ蓄電部15に電荷が蓄積される。その後この電荷が読み出され、電気信号としての画像信号が出力され、出力された画像信号は情報処理手段に入力されて所定の画像処理等がなされ、処理がなされた処理済画像信号は再生手段に入力されて被写体の放射線画像が可視像として再生される。

上記実施形態においては、固体検出器として、光導電層とＴＦＴ層との配置が、光導電層が放射線照射面側となる配置で構成したものについて説明したが、逆に放射線照射面側にＴＦＴ層を配置した構成としてもよい。

なお、上記ではＴＦＴ方式の放射線検出器について説明したが、本発明のシンチレータと光導電層との組合せは、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利用することが可能である。

本発明の放射線検出器の概略構成図を示す部分拡大図固体検出器の１つ素子を表す部分拡大図

符号の説明

１放射線検出器
２固体光検出器
３シンチレータ
10 光導電部
11 透明電極
12 光導電層
13,14 電極
15 畜電部
20 薄膜トランジスタ層
20ａ薄膜トランジスタ
21 基板
22 半導体膜

Claims

照射された放射線を該放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、前記蛍光体層が、Ｔｂ付活量が０．０５〜１モル％であるＬｎ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ（ＬｎはＧｄ，ＬｕまたはＹのいずれか、またはこれらの混合物である）蛍光体からなり、前記光導電層がａ−Ｓｅからなることを特徴とする放射線検出器。
前記Ｔｂ付活量が０．１〜０．９モル％であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。