JP2008198896A - Method for manufacturing amorphous selenium doped with alkali metal - Google Patents
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Description
本発明は、X線などの放射線撮像装置に適用される放射線撮像パネルに用いて好適な、アルカリ金属がドーピングされたアモルファスセレンの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing amorphous selenium doped with an alkali metal, which is suitable for use in a radiation imaging panel applied to a radiation imaging apparatus such as an X-ray.
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 imaging, a photoconductive layer that is sensitive to X-rays is used as a photoconductor to reduce the exposure dose received by a subject and improve diagnostic performance. 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。このため、性能を改善するために、アルカリ金属元素をドープすることが一般的に行われている(特許文献1)。特に、性能を改善するために必要なドープ量の範囲は0.01〜10ppmと極微量であり、その許容範囲も狭いことが知られている(特許文献2)。
上記特許文献2に記載されているような極微量かつ許容範囲の狭い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非密閉系で製造しようとすると、製造のばらつきが大きい上に歩留まりが悪いという問題がある。
When trying to manufacture amorphous selenium doped with a trace amount of alkali metal having a narrow allowable range as described in
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、極微量の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歩留まりよく、かつ均質に製造することが可能なアルカリ金属が所定量ドーピングされたアモルファスセレンの製造方法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, and a method for producing amorphous selenium doped with a predetermined amount of alkali metal capable of producing amorphous selenium doped with an extremely small amount of alkali metal with high yield and uniformity. Is intended to provide.
本発明のアモルファスセレンの製造方法は、密閉系で所定濃度よりも高い濃度のアルカリ金属をドープした母セレン合金を作製した後、前記母セレン合金と純セレン合金を混合してアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンを製造することを特徴とするものである。 In the method for producing amorphous selenium according to the present invention, a mother selenium alloy doped with an alkali metal at a concentration higher than a predetermined concentration in a closed system is prepared, and then the mother selenium alloy and pure selenium alloy are mixed to obtain a predetermined concentration of alkali metal It is characterized by producing doped amorphous selenium.
ここで、前記所定濃度よりも高い濃度とは、所定濃度の10倍以上の濃度を意味する。純セレン合金とは、アルカリ金属を含まないか検出限界以下のセレン合金であることを意味する。母セレン合金を製造する密閉系とは、原料であるセレンとアルカリ金属を密閉でき、かつ水分と酸素が入らない環境下であることを意味する。 Here, the density higher than the predetermined density means a density of 10 times or more the predetermined density. A pure selenium alloy means a selenium alloy that does not contain an alkali metal or is below the detection limit. The closed system for producing the mother selenium alloy means that the raw material selenium and the alkali metal can be sealed and the environment is free from moisture and oxygen.
母セレン合金を作製した後、この母セレン合金と純セレン合金を混合する際は、密閉系であっても非密閉系であってもよい。 After the mother selenium alloy is produced, the mother selenium alloy and the pure selenium alloy may be mixed in a closed system or a non-sealed system.
前記母セレン合金を作製した後、該母セレン合金のアルカリ金属濃度分析を行って、該分析結果に基づいて、前記母セレン合金と純セレン合金の混合割合を決定することが好ましい。 After producing the mother selenium alloy, it is preferable to analyze the alkali metal concentration of the mother selenium alloy and determine the mixing ratio of the mother selenium alloy and pure selenium alloy based on the analysis result.
前記母セレン合金と純セレン合金を混合してアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンを製造する工程は、ショッティングにより、あるいはチャンクを製造することにより行われることが好ましい。 The step of manufacturing amorphous selenium mixed with a predetermined concentration of alkali metal by mixing the mother selenium alloy and pure selenium alloy is preferably performed by shotting or by manufacturing a chunk.
前記母セレン合金のアルカリ金属濃度は、50重量ppm〜300重量ppmであることが好ましい。 The alkali metal concentration of the mother selenium alloy is preferably 50 ppm to 300 ppm by weight.
本発明のアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンの製造方法は、密閉系で所定濃度よりも高い濃度のアルカリ金属をドープした母セレン合金を作製した後、母セレン合金と純セレン合金を混合してアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンを製造するので、アルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンを最初から非密閉系で製造するよりも、極微量の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歩留まりよく製造することが可能である。 The method for producing amorphous selenium doped with a predetermined concentration of alkali metal according to the present invention comprises preparing a mother selenium alloy doped with an alkali metal at a concentration higher than a predetermined concentration in a closed system, and then mixing the mother selenium alloy and pure selenium alloy. As a result, amorphous selenium doped with a predetermined concentration of alkali metal is produced, so that amorphous selenium doped with a very small amount of alkali metal is initially produced in a non-sealed system. Can be manufactured with high yield.
そして、このように製造される極微量の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放射線撮像パネルの光導電層に適用した場合、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。 When the amorphous selenium doped with a trace amount of alkali metal produced in this way is applied to the photoconductive layer of the radiation imaging panel, local crystallization is less likely to occur, and the electron transit is improved. It is possible to suppress an increase in image defects due to local crystallization progress.
本発明のアモルファスセレンの製造方法は、密閉系で所定濃度よりも高い濃度のアルカリ金属をドープした母セレン合金を作製した後、母セレン合金と純セレン合金を混合することを特徴とする。 The method for producing amorphous selenium according to the present invention is characterized in that a mother selenium alloy doped with an alkali metal having a concentration higher than a predetermined concentration is produced in a closed system, and then the mother selenium alloy and pure selenium alloy are mixed.
母セレン合金を製造する密閉系とは、上記のように原料であるセレンとアルカリ金属を密閉でき、かつ水分と酸素が入らない環境下であって、好ましくは、石英管等に封入された状態であることが望ましい。また、混合のために温度を上げる際の石英管の破裂を防ぐために0.5気圧以下に減圧することが望ましい。 The closed system for producing the parent selenium alloy is an environment in which selenium and alkali metal as raw materials can be sealed as described above, and in a state where moisture and oxygen do not enter, and preferably is sealed in a quartz tube or the like It is desirable that In order to prevent the quartz tube from bursting when the temperature is raised for mixing, it is desirable to reduce the pressure to 0.5 atm or less.
アルカリ金属はNa、Li、K、Rb、Scであり、母セレン合金および最終的なアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンは、Na2Se、Li2Se、K2Se、Rb2Se、Sc2Seである。母セレン合金のアルカリ金属濃度は、所定濃度よりも10倍以上高い濃度であって、好ましくは50重量ppm〜300重量ppmであることが好ましい。300重量ppmよりも濃度が大きい場合にはアルカリ金属が析出しやすくなり、50重量ppmよりも濃度が小さいと、母合金の製造量を多くする必要があって、経済的でない。母セレン合金を作製した後に、この母セレン合金のアルカリ金属濃度分析を行って、この分析結果に基づいて、母セレン合金と純セレン合金の混合割合を決定する。 The alkali metal is Na, Li, K, Rb, Sc, and the amorphous selenium doped with the mother selenium alloy and the final alkali metal at a predetermined concentration is Na 2 Se, Li 2 Se, K 2 Se, Rb 2 Se, Sc 2 Se. The alkali metal concentration of the mother selenium alloy is 10 times or more higher than the predetermined concentration, and preferably 50 ppm to 300 ppm by weight. When the concentration is higher than 300 ppm by weight, the alkali metal is likely to precipitate. When the concentration is lower than 50 ppm by weight, it is necessary to increase the production amount of the master alloy, which is not economical. After producing the mother selenium alloy, an alkali metal concentration analysis of the mother selenium alloy is performed, and the mixing ratio of the mother selenium alloy and the pure selenium alloy is determined based on the analysis result.
母セレン合金と純セレン合金を混合してアルカリ金属が所定濃度ドーピングされたアモルファスセレンを製造する工程は、ショッティングにより、あるいはチャンクを製造することにより行われることが好ましい。ショッティングとは、母セレン合金と純セレン合金を混合して溶液化、攪拌した後、大気中または窒素ガス中で、0.5から3mm程度小さな穴の空いたノズルから溶液を押し出して、粒状に製造する方法であり、チャンクとは母セレン合金と純セレン合金を混合して溶液とした後、これをそのまま冷却し固体状態とする製造方法である。 The step of producing amorphous selenium mixed with a predetermined concentration of alkali metal by mixing mother selenium alloy and pure selenium alloy is preferably performed by shotting or by producing chunks. Shotting is a process in which mother selenium alloy and pure selenium alloy are mixed to form a solution, stirred, and then extruded into a granule by extruding the solution from a nozzle with a small hole of about 0.5 to 3 mm in air or nitrogen gas. A chunk is a manufacturing method in which a mother selenium alloy and a pure selenium alloy are mixed to form a solution and then cooled as it is to form a solid state.
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、本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンは、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 and stored by a Si photodiode, amorphous selenium manufactured by the manufacturing method of the present invention is used for the former direct conversion method as well as an indirect conversion type photoelectric conversion layer. be able to. In addition to X-rays, γ rays, α rays, etc. can be used as radiation.
また、本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンは、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。 Amorphous selenium produced by the production method of the present invention is also generated by irradiation of radiation in a so-called optical reading method in which reading is performed by a radiation image detector using a semiconductor material that generates a charge by irradiation of light. It can also be used in a method of accumulating charges and reading the accumulated charges by turning on and off an electrical switch such as a thin film transistor (TFT) one pixel at a time (hereinafter referred to as TFT method).
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は本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンを光導電層として用いた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 cross-sectional view showing an embodiment of a radiation imaging panel using amorphous selenium produced by the production method of the present invention as a photoconductive layer.
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、この順に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、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。
The reading
記録用放射線導電層2には、本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンを使用する。すなわち、本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンは記録用放射線導電層である。
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。
The electrostatic latent image recording process in the recording / reading system configured as described above will be described below 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は本発明の製造方法により製造されたアモルファスセレンである。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。
以下に本発明の製造方法の実施例を示す。
The radiation detection operation by the radiation imaging apparatus in which the
Examples of the production method of the present invention are shown below.
(実施例1〜3)
内径3cmの石英管に、Na2Seと6Nの高純度セレンを合計500g入れ、10−5Pa以下の真空度で封入し、これをロッキング炉において500℃で4時間熱処理し混合した。得られたNaドープSeのNa濃度分析を行ったところ、Naが75重量ppmドープされた母セレン合金が得られていた。この母セレン合金と6Nの高純度セレンを15、7.5、3.8重量ppmのNa濃度になるよう混合し、密閉した炉中で350℃、1時間攪拌・混合し、チャンクのNaドープSeを得た。実際の濃度をICP−MS法によって求めた結果、それぞれ、15、7、4重量ppmとなった。
(Examples 1-3)
A total of 500 g of Na 2 Se and 6N high-purity selenium was placed in a quartz tube having an inner diameter of 3 cm, sealed in a vacuum of 10 −5 Pa or less, and heat-treated at 500 ° C. for 4 hours in a rocking furnace and mixed. When Na concentration analysis of the obtained Na-doped Se was performed, a mother selenium alloy doped with 75 ppm by weight of Na was obtained. This mother selenium alloy and 6N high-purity selenium are mixed to a Na concentration of 15, 7.5, and 3.8 ppm by weight, and stirred and mixed in a closed furnace at 350 ° C. for 1 hour, and then chunk Na-doped Se was obtained. As a result of obtaining actual concentrations by ICP-MS method, they were 15, 7, and 4 ppm by weight, respectively.
(実施例4)
実施例1と同様に、内径3cmの石英管に、Na2Seと6Nの高純度セレンを合計500g入れ、10−5Pa以下の真空度で封入し、これをロッキング炉において500℃で4時間熱処理し、混合してNaが41重量ppmドープされた母セレン合金を得た。この母セレン合金と6Nの高純度セレンを8重量ppmのNa濃度になるよう混合し、密閉した炉中で350℃、1時間攪拌・混合し、チャンクのNaドープSeを得た。実際の濃度をICP−MS法によって求めた結果、6.5重量ppmとなった。
Example 4
As in Example 1, 500 g of high-purity selenium of Na 2 Se and 6N was put in a quartz tube with an inner diameter of 3 cm and sealed at a vacuum of 10 −5 Pa or less, and this was sealed in a rocking furnace at 500 ° C. for 4 hours. Heat treatment and mixing were performed to obtain a mother selenium alloy doped with 41 ppm by weight of Na. This mother selenium alloy and 6N high-purity selenium were mixed so as to have a Na concentration of 8 ppm by weight, and stirred and mixed in a closed furnace at 350 ° C. for 1 hour to obtain chunk Na-doped Se. The actual concentration obtained by ICP-MS method was 6.5 ppm by weight.
(実施例5)
実施例1と同様に、内径3cmの石英管に、Na2Seと6Nの高純度セレンを合計500g入れ、10−5Pa以下の真空度で封入し、これをロッキング炉において500℃で4時間熱処理し、混合してNaが110重量ppmドープされた母セレン合金を得た。この母セレン合金と6Nの高純度セレンと15.5重量ppmの濃度になるよう混合し、ショッティング炉中で350℃、1時間攪拌・混合し、ショッティングにより(非密閉系)NaドープSeを得た。実際の濃度をICP−MS法によって求めた結果、12.5重量ppmとなった。
(Example 5)
As in Example 1, 500 g of high-purity selenium of Na 2 Se and 6N was put in a quartz tube with an inner diameter of 3 cm and sealed at a vacuum of 10 −5 Pa or less, and this was sealed in a rocking furnace at 500 ° C. for 4 hours. After heat treatment and mixing, a mother selenium alloy doped with 110 ppm by weight of Na was obtained. This mother selenium alloy and 6N high-purity selenium were mixed to a concentration of 15.5 ppm by weight, stirred and mixed at 350 ° C. for 1 hour in a shotting furnace, and (not sealed) Na-doped Se by shotting Got. As a result of obtaining the actual concentration by the ICP-MS method, it was 12.5 ppm by weight.
(比較例)
Na2Seを直接高純度セレンと炉中に入れ、350℃、1時間攪拌・混合し、ショッティングによりNaドープSeを得た。仕込み濃度を12重量ppmとして14回作製し、ICP−MS法によって濃度分析を行った。
(Comparative example)
Na 2 Se was directly placed in a furnace with high-purity selenium, stirred and mixed at 350 ° C. for 1 hour, and Na-doped Se was obtained by shotting. The sample was prepared 14 times with a feed concentration of 12 ppm by weight, and the concentration was analyzed by the ICP-MS method.
実施例及び比較例の結果を表1、2に示す。なお、表1中、仕込み濃度は計算上の濃度であり、実際の濃度はICP−MS法によって求めた濃度である。
表1に示すように、密閉系で所定濃度よりも高い濃度の母セレン合金を作製した後、母セレン合金と純セレン合金を混合してNaドープSeを得た実施例1〜5では、最初から非密閉系で製造する比較例に比べて、得られたNaドープSeが仕込み濃度からのズレが小さく、分布が抑えられ、歩留まりよく製造できた。一方、当初から非密閉系で作製した比較例では、仕込み濃度12重量ppmに対し、ICP−MS法によって求めた実際の濃度は4から10ppmの間で分布が見られた。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 5 in which a mother selenium alloy having a concentration higher than a predetermined concentration was produced in a closed system, and then the mother selenium alloy and pure selenium alloy were mixed to obtain Na-doped Se, Compared with the comparative example manufactured from an unsealed system, the obtained Na-doped Se has a small deviation from the charged concentration, the distribution is suppressed, and can be manufactured with a high yield. On the other hand, in the comparative example produced from the beginning in an unsealed system, the actual concentration obtained by the ICP-MS method was distributed between 4 and 10 ppm with respect to the charged concentration of 12 ppm by weight.
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
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