JP2007201218A

JP2007201218A - 放射線画像検出器、放射線画像記録装置および放射線画像読取装置

Info

Publication number: JP2007201218A
Application number: JP2006018507A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shiyouji; たか志荘司
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】放射線画像検出器のデバイス構造をより簡単にし、製作を容易にする。
【解決手段】放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の導電層と、第１の導電層を透過した前記記録用の電磁波および読取用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、画素状導体が２次元状に多数配列されるとともに、画素状導体の列に対応して第１の線状電極が多数配列された第２の導電層と、絶縁層と、第２の線状電極が多数配列された第３の導電層とをこの順に積層した構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線画像を記録する放射線画像検出器、この放射線画像検出器に放射線画像を記録する放射線画像記録装置および放射線画像の記録された放射線画像検出器から放射線画像を読み取る放射線画像読取装置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、一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、か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、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。
特開２０００−２８４０５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放射線画像検出器は、記録用光導電層、電荷輸送層および読取用光導電層の３層を積層する必要があるため、その構造が複雑で製作の難易度も非常に高い。

また、特許文献１においては、放射線画像検出器から読み取られる放射線画像信号のＳ
／Ｎを向上させるため、読取用光導電層上に画素状導体を形成することが提案されているが、特に読取用光導電層をａ−Ｓｅで形成するような場合には、プロセス上、上記のような画素状導体を形成することが難しい。

本発明は、上記の事情に鑑み、簡単なデバイス構造であって、高いＳ／Ｎの放射線画像信号を取得することができる放射線画像検出器並びに、この放射線画像検出器に放射線画像を記録する放射線画像記録装置および放射線画像の記録された放射線画像検出器から放射線画像を読み取る放射線画像読取装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像検出器は、放射線画像を記録する放射線画像検出器であって、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の導電層と、第１の導電層を透過した前記記録用の電磁波および読取用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、画素状導体が２次元状に多数配列されるとともに、画素状導体の列に対応して第１の線状電極が多数配列された第２の導電層と、絶縁層と、第２の線状電極が多数配列された第３の導電層とをこの順にして積層してな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、第１の線状電極を、画素状導体を取り囲むように形成するようにすることができる。

また、第２の線状電極を、読取用の電磁波を遮断するものとすることができる。

また、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて記録の電磁波としての可視光を発する蛍光体層を第１の導電層側に設けるようにすることができる。

本発明の放射線画像記録装置は、上記本発明の放射線画像検出器に放射線画像を記録する放射線画像記録装置において、第１の導電層と第１の線状電極および第２の線状電極との間に所定の直流電圧を印加する電源と、記録用の電磁波を第１の導電層側に照射する記録用電磁波照射手段とを有し、記録用の電磁波の照射により、第１の導電層に帯電される電荷と同じ極性の電荷を画素状導体に蓄積させることにより放射線画像を記録することを特徴とする。

また、上記本発明の放射線画像記録装置においては、電源を、第１の線状電極の電位が、第１の導電層の電位と第２の線状電極の電位との間の電位となるように第１の導電層と第１の線状電極および第２の線状電極との間に直流電圧を印加するものとすることができる。

本発明の放射線画像読取装置は、放射線画像が予め記録された上記本発明の放射線画像検出器の第３の導電層側に読取用の電磁波を照射する読取用電磁波照射手段と、読取用の電磁波の照射により、放射線画像に応じて放射線画像検出器から流れ出す電流を第１の線状電極および第２の線状電極を介して検出する電流検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の放射線画像検出器によれば、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の導電層と、第１の導電層を透過した前記記録用の電磁波および読取用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、画素状導体が２次元状に多数配列されるとともに、画素状導体の列に対応して第１の線状電極が多数配列された第２の導電層と、絶縁層と、第２の線状電極が多数配列された第３の導電層とをこの順に積層した構造としたので、従来の放射線画像検出器よりも簡単なデバイス構造とすることができ、その製作を容易にすることができるとともに、高いＳ／Ｎの放射線画像信号を取得することができる。

また、上記本発明の放射線画像検出器において、第１の線状電極を、画素状導体を取り囲むように形成するようにした場合には、放射線画像の読取りの際、隣接画素への放電がなくなり、高い鮮鋭度を実現することができる。

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、本実施形態の放射線画像検出器の断面図、図２は図１に示す放射線画像検出器の上面図である。

本実施形態の放射線画像検出器は、図１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の導電層１１と、第１の導電層を透過した放射線および後述する読取光の照射を受けて電荷を発生する光導電層１２と、第１の線状電極１３と画素状導体２４とが交互に多数配列された第２の導電層１５と、絶縁層１６と、第２の線状電極１７ａが多数配列された第３の導電層１７と、ガラス基板１８とをこの順にして積層してなるものである。

第１の導電層１１は、平面電極であり、たとえば、ＡｕやＩｎなどから形成される。その厚さは５０ｎｍ−１００ｎｍであることが望ましい。

光導電層１２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１００−２０００μｍ程度が適切である。

第２の電極層１５の画素状導体１４は、図２に示すように、２次元状に多数配列されている。そして、第１の線状電極１３が、画素状導体１４の列の間に、画素状導体１４を取り囲むように形成されている。なお、図２においては、第１の導電層１１および光導電層１２を図示省略してある。

画素状導体１４および第１の線状電極１３は、たとえば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明電極材料またはクロム、モリブデン、アルミ合金等から形成される。そして、画素状導体１４の大きさは、たとえば、１２０μｍ×１３５μｍ程度である。また、第１の線状電極の幅は、たとえば、５μｍ程度である。画素状導体１４と第１の線状電極の厚さは、たとえば、１００−２００ｎｍ程度である。

絶縁層１６は、たとえば、アクリルなどの樹脂により形成され、その厚さは１−３μｍ程度である。

第３の導電層１７の第２の線状電極１７ａは、図２に示すように、それぞれ画素状導体１４の列に対向する位置に配置されている。そして、第２の線状電極１７ａは、たとえば、クロム、モリブデン、アルミ合金等の金属またはＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ_２などの酸化物により形成される。そして、その幅は、たとえば、５０μｍ程度で形成され、１５０μｍ程度のピッチで配列される。また、その厚さは、たとえば、１００−２００ｎｍ程度である。

次に、上記実施形態の放射線画像検出器を用いた放射線画像記録読取装置について説明する。まず、放射線画像記録読取装置による放射線画像検出器への放射線画像の記録について説明する。

まず、図３（Ａ）に示すように、電源２０により第１の導電層１１に負の高電圧を印加するとともに、図示省略した放射線源から放射線Ｌ１を射出させ、被写体１を通過した放射線Ｌ１を第１の導電層１１側から照射する。なお、被写体１は、放射線を透過する透過部１ａと放射線を遮断する遮断部１ｂとから構成されており、透過部１ａを透過した放射線が照射される。また、このとき第１の線状電極１３と第２の線状電極１７ａとは、電源２０のＧＮＤに接続されており、上記電圧印加に応じて第１の線状電極１３と第２の線状電極１７ａに正の電荷が帯電し、第１の導電層１１と第１の線状電極１３および第２の線状電極１７ａとの間に電場が形成される。

そして、第１の導電層１１側から照射された放射線は、第１の導電層１１を透過し、光導電層１２に照射される。光導電層１２への放射線の照射により、図３（Ａ）に示すように、光導電層１２において正孔電子対が発生し、そのうちの正孔は第１の導電層１１へ向かって移動し、第１の導電層１１に帯電された負の電荷と結合して消滅する。なお、図３（Ａ）においては、正孔を＋を丸で囲んで表し、電子を−を丸で囲んで表している。

一方、光導電層１２において発生した電子は、光導電層１２内に形成された電場により、第１の線状電極１３および画素状導体１４へ向かって移動する。そして、一部の電子が画素状導体１４に蓄積され、残りの電子が第１の線状電極１３に帯電された正の電荷と結合して消滅する。画素状導体１４に蓄積される電荷量は光導電層１２中に生じる負電荷の量、すなわち、放射線Ｌ１の被写体１を透過した量によって定まるものである。

上記のようにして画素状電極１４に被写体１を透過した放射線量に応じた量の電荷を蓄積することによって被写体１の放射線画像を記録することができる。

なお、上記説明においては、第１の線状電極１３と第２の線状電極１７ａとを、電源２０のＧＮＤに接続するようにしたが、これに限らず、第１の線状電極１３の電位が、第１の導電層１１の電位と第２の線状電極１７ａの電位との間の電位となるように第１の導電層１１と第１の線状電極１３および第２の線状電極１７ａ間に電圧を印加するようにしてもよい。具体的には、たとえば、第１の導電層１１に−２ｋＶの電圧を印加するとともに、第１の線状電極１３に−１００Ｖの電圧を印加し、第２の線状電極１７ａをＧＮＤに接続するようにしてもよい。上記のように第１の線状電極１３に電圧印加することにより、第１の線状電極１３に帯電した電荷と結合して消滅する電子の割合を少なくすることができ、その結果、より多くの電子を画素状導体１４に蓄積するようにすることができ、放射線画像信号のＳ／Ｎを高くすることができる。

次に、放射線画像記録読取装置による放射線画像検出器からの放射線画像の読取りについて説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、第１の導電層１１と第１の線状電極１３および第２の線状電極１７ａとが短絡され、画素状導体１４に蓄積された潜像電荷（電子）に対して、第１の導電層１１、第１の線状電極１３および第２の線状電極１７ａに正孔が再配列される。

そして、次に、図４（Ｂ）に示すように、第１の線状電極１３と第２の線状電極１７ａおよび第１の導電層１１との間に電流検出アンプ４０が接続されるとともに、第３の導電層１７側から読取光照射手段３０により読取光Ｌ２が照射される。読取光照射手段３０は線状光源であり、第１の線状電極１３および第２の線状電極１７ａの長さ方向に移動することによってライン状の読取光Ｌ２により放射線画像検出器を走査する。また、読取光としてはバンドギャップ光（４７０ｎｍの青色光）が照射される。

上記のようにして読取光照射手段３０によって照射された読取光Ｌ２は、光導電層１２に照射され、画素状導体１４と第１の線状電極１３との間に形成された電場により、光導電層１２において正孔電子対が発生する。そして、そのうち正孔は画素状導体１４に蓄積された電子と結合して消滅し、電子は第１の線状電極１３に帯電した正孔と結合する。上記のようにして放電させることにより、第２の線状電極１７ａおよび第１の導電層１１に誘起された電荷が電流検出アンプ４０により検出され、放射線画像信号として取得される。

なお、上記実施形態の放射線画像検出器１０においては、第１の線状電極１３を、画素状導体１４の周囲を取り囲むように形成するようにしたが、必ずしも、画素状導体１４の周囲の全てを取り囲む必要はなく、図５に示すように、画素状導体１４の周囲の一部には第１の線状電極１３を設けないようにしてもよい。

また、上記実施形態の放射線画像検出器１０においては、画素状導体１４に蓄積される潜像電荷が、画質のＳ／Ｎを決定する一要因であるため、プロセス上可能な範囲で画素状導体の面積を極力大きくすることが望ましい。たとえば、図２に示す１画素の面積の７０％以上であることが望ましい。

また、第２の線状電極１７ａは、読取光に対して光不透過性であることが望ましい。第２の線状電極１７ａが読取光に対して光透過性であると、その上空（画素状導体１４が設けられていない隙間部分）で正孔電子対が発生し、光導電層１２と絶縁層１６との界面に電荷がトラップされて残像になるが、上記のように読取光に対して光不透過性とすれば、上記のように正孔電子対が発生しないため上記残像の発生を防止することができる。

また、上記実施形態の放射線画像検出器１０は、いわゆる直接変換型の放射線画像検出器であるが、これに限らず、放射線の照射を受けて可視光を発する蛍光体層を第１の導電層１１側に設け、この蛍光体層から発せられた可視光の照射によって光導電層１２において電荷を発生させるようにしてもよい。上記のように可視光を光導電層１２によって検出する場合には、光導電層１２の厚さは１−５０μｍ程度とすることが望ましい。また、蛍光体層と光導電層の材料の組み合わせとしては、たとえば、ＹＴａＯ_４とａ−Ｓｅの組み合わせ、またはＧＯＳとａ−Ｓｉの組み合わせなどを利用することができる。

本発明の放射線画像検出器の一実施形態の断面図図１に示す放射線画像検出器の上面図本発明の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本発明の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

符号の説明

１０放射線画像検出器
１１第１の導電層
１２光導電層
１３第１の線状電極
１４画素状導体
１５第２の導電層
１６絶縁層
１７第３の導電層
１７ａ第２の線状電極
１８ガラス基板
２０電源
３０読取光照射手段（読取用電磁波照射手段）
４０電流検出アンプ（電流検出手段）

Claims

放射線画像を記録する放射線画像検出器であって、
放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の導電層と、
該第１の導電層を透過した前記記録用の電磁波および読取用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、
画素状導体が２次元状に多数配列されるとともに、該画素状導体の列に対応して第１の線状電極が多数配列された第２の導電層と、
絶縁層と、
第２の線状電極が多数配列された第３の導電層とをこの順にして積層してなることを特徴とする放射線画像検出器。
前記第１の線状電極が、前記画素状導体を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
前記第２の線状電極が、前記読取用の電磁波を遮断するものであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
放射線画像を担持した放射線の照射を受けて前記記録の電磁波としての可視光を発する蛍光体層が前記第１の導電層側に設けられていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の放射線画像検出器。
請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像検出器に放射線画像を記録する放射線画像記録装置において、
前記第１の導電層と前記第１の線状電極および前記第２の線状電極との間に所定の直流電圧を印加する電源と、
前記記録用の電磁波を前記第１の導電層側に照射する記録用電磁波照射手段とを有し、前記記録用の電磁波の照射により、前記第１の導電層に帯電される電荷と同じ極性の電荷を前記画素状導体に蓄積させることにより前記放射線画像を記録することを特徴とする放射線画像記録装置。
前記電源が、前記第１の線状電極の電位が、前記第１の導電層の電位と前記第２の線状電極の電位との間の電位となるように前記第１の導電層と前記第１の線状電極および前記第２の線状電極との間に直流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像記録装置。
放射線画像が予め記録された請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像検出器の前記第３の導電層側に前記読取用の電磁波を照射する読取用電磁波照射手段と、
前記読取用の電磁波の照射により、前記放射線画像に応じて前記放射線画像検出器から流れ出す電流を前記第１の線状電極および前記第２の線状電極を介して検出する電流検出手段とを備えたことを特徴とする放射線画像読取装置。