JP2009058383A - 放射線画像検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像検出器において、検出電極端部からの電荷注入等に起因する光導電層の結晶化を抑制する。
【解決手段】第１の線状電極５ａまたは第２の線状電極５ｂ等の検出電極における側面および該側面に連続する記録用光導電層２との対向面の一部からなる端部を誘電体５ｃで覆う。また、第１の線状電極５ａ、第２の線状電極５ｂおよび誘電体５ｃの表面を、読取用光導電層４の結晶化を防止するための結晶化防止層５ｄで覆う。このとき電極端部を覆う誘電体５ｃは、５〜６０度の接触角θをもって段差を生じないよう電極表面部を滑らかに覆い、上層の結晶化防止層５ｄに断裂が生じない様にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、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放射線画像を記録す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被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた電気信号を出力する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。

放射線画像検出器の方式としては、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_２Ｏ_２Ｓ：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、読取り方式としては、読取光を用いる光読取方式と、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を用いる電気読取方式に大別される。

光読取方式の放射線画像検出器としては例えば、放射線の照射により記録用光導電層に発生した電荷を蓄積するとともにこの蓄積電荷と逆極性の電荷を線状の電極に帯電させ、読取光の照射により読取用光導電層に発生した電荷対の各電荷を蓄積電荷と帯電させた電荷にそれぞれ結合させることにより、蓄積電荷を読取るものが知られている。

電気読取方式の放射線画像検出器としては例えば、放射線の照射により発生した電荷を画素ごとの画素電極で収集し、該画素電極と接続された蓄積容量に蓄積し、その蓄積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ものが知られている。

特許文献１には、電気読取方式の放射線画像検出器において、平坦化と膜特性改善のために、画素電極全体を絶縁膜、あるいは絶縁物質に炭素粒子や金属粒子を含有させた膜で覆う技術が開示されている。

特許文献２には、電気読取方式の放射線画像検出器において、画素電極に一旦補足された電荷が隣接する画素電極間を移動するのを防止するために、画素電極の端部を個別に覆う半導体を設けることが開示されている。
特開２００６−１５６５５５号公報 特願平９−５０７０３８号公報

上記の線状の電極や画素電極は、放射線の照射により発生した電荷に応じた信号を検出するための検出電極であり、このような検出電極の端部は電界が集中しやすいため、検出電極端部から光導電層に電荷が注入されやすい。光導電層には一般にアモルファスセレン等のアモルファス（非結晶）物質が用いられるが、検出電極端部から光導電層に過剰に電荷が注入されるとこの部分で発熱が生じ、その結果光導電層において結晶化が発生してしまう。光導電層で結晶化が発生すると、結晶化部分と非結晶部分とで電気的特性が異なってしまうため、検出した画像にアーティファクトが発生する等、画質が劣化することになる。

このような電荷注入を防ぐには、画素電極を絶縁性物質で覆うことが有効である。特許文献１には、絶縁膜で画素電極を覆う構成が記載されているが、画素電極の端部だけでなく電極平坦部も含めた画素電極全体を覆うものであるため、電荷輸送性が低くなり、感度および残像特性が低下してしまうことになる。なお、特許文献１では、導電率向上のために電荷輸送性を有する粒子を含有させた膜で画素電極全体を覆うことも提案しているが、この構成では、電荷が注入されやすくなり、その結果、光導電層において結晶化が発生しやすくなる。

特許文献２には、画素電極の端部を半導体で覆う構成が記載されているが、半導体は導電率が高いため、感度および残像特性の点では良いが、電荷注入量が増加することになり、光導電層の結晶化に対しては有効な手法とは言えない。

さらに、光導電層への過剰な電荷注入を低減させたとしても、放射線画像検出器を繰り返し使用することによって光導電層で結晶化が発生、進行するという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑み、検出電極端部からの電荷注入等に起因する光導電層の結晶化を抑制することが可能な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、電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の検出電極とをこの順に積層してなる放射線固体検出器であって、検出電極における側面および側面に連続する光導電層との対向面の一部からなる端部を覆う誘電体と、誘電体および検出電極を覆い、光導電層における結晶化を防止するための結晶化防止層とを備え、検出電極の前記対向面と誘電体との接触角が、５度以上６０度以下であることを特徴とするものである。

上記において「放射線画像検出器」とは、被写体の画像情報を担持する記録光（記録用の光や放射線等の電磁波）、例えば放射線を検出して被写体に関する放射線画像を表す画像信号を出力する検出器であって、入射した放射線を直接または一旦光に変換した後に電荷に変換し、この電荷を外部に出力させることにより、被写体に関する放射線画像を表す画像信号を得ることができるものである。

この画像検出器には種々の方式のものがあり、例えば、放射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、放射線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光電変換素子で検出して得た信号電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の放射線画像検出器、あるいは、放射線が照射されることにより放射線導電体内で発生した信号電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の放射線画像検出器等、あるいは、電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、読取光（読取用の光や放射線等の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のもの等、さらには、前記直接変換方式と光読出方式を組み合わせた改良型直接変換方式のもの等がある。

また、光導電層と検出電極とは所定の積層領域内において積層されるものであるから、本発明はこの積層領域内の検出電極の各部について誘電体や結晶化防止層を設けることを意図するものであり、この積層領域外の検出電極の部分についてはこの限りではない。

また、「検出電極における側面および側面に連続する光導電層との対向面の一部からなる端部」とは、検出電極の側面と、この側面に連続する対向面の外周部分とを意味する。

また、光導電層は、ａ−Ｓｅを主成分とする材料から構成されたものとし、結晶化防止層は、Ｓｅ−Ａｓ合金を主成分とする材料から構成されたものとすることが好ましい。

ここで「主成分とする」とは、各層の成分において重量パーセント成分が最も高いものを意味する。

また、結晶化防止層のＡｓ濃度は、５％以上１５％以下とすることが好ましい。

さらに、結晶化防止層の検出電極側界面におけるＡｓ濃度を５％以上１５％以下とし、前記積層方向において光導電層側に行くに従い結晶化防止層のＡｓ濃度を低くするようにすれば、より好ましい。

本発明の放射線画像検出器では、検出電極の端部が誘電体で覆われており、誘電体は絶縁性を有するとともに誘電分極により電界を緩和する効果を奏するため、検出電極の端部からの電荷注入を低減させることができ、電荷注入に起因する光導電層の結晶発生を防止することができる。さらに、誘電体および検出電極の上層に結晶化防止層を設けているため、たとえ結晶が発生した場合であってもその成長を抑制することができる。これらの働きにより確実に光導電層の結晶化を防止することができる。

なお、光導電層の結晶化を防止するための添加物を含む結晶化防止層の厚さを厚くしすぎると検出器の感度や残像等の電気的特性が低下するため、結晶化防止層はなるべく薄く形成することが好ましいが、結晶化防止層を薄く形成した場合、例えば検出電極端部等の段差部分では断裂を生じるおそれがある。

しかしながら、本発明の放射線画像検出器では、検出電極の前記対向面と誘電体との接触角を５度以上６０度以下として誘電体および検出電極の表面形状をなだらかにし、この上から結晶化防止層で覆っているため、結晶化防止層を薄く形成した場合でも断裂を生じさせることなく形成できる。これにより画像検出器の電気的特性を低下させることなく光導電層に対する結晶化防止性能を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる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II−II線断面図である。なお、図１および図２は、各層の構成を模式的に示すものであり、各層の厚みや幅を正確に図示するものではない。

本放射線画像検出器１０は、光読取方式の放射線画像検出器であり、被写体を透過したＸ線などの画像情報を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層１と、第１の電極層１を透過した記録用の電磁波の照射を受けることにより電荷対を発生し導電性を呈する記録用光導電層２と、記録用光導電層２において発生した電荷のうち画像情報の記録の際に蓄積される電荷（蓄積電荷）に対しては絶縁体として作用し、且つ該蓄積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３と、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と、記録用光導電層２において発生した電荷に応じた信号を検出するための検出電極である複数の第１の線状電極５ａおよび複数の第２の線状電極５ｂからなる第２の電極層と、絶縁性および読取光に対する透過性を有する透明絶縁層６ａと、読取光に対して透過性を有する支持体７とをこの順に配してなるものである。

さらに、記録用光導電層２と電荷輸送層３との界面に、記録用光導電層２内で発生した放射線画像を担持する蓄積電荷を蓄積する２次元状に分布した蓄電部８が形成される。上記各層は、読取光を透過するガラス基板等の支持体７上に第２の透明絶縁層６ａから順に形成されるものである。

そして、本放射線画像検出器１０の特徴的な構成として、第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂの端部には誘電体５ｃが設けられ、第１の線状電極５ａ、第２の線状電極５ｂおよび誘電体５ｃの表面を覆うように結晶化防止層５ｄが設けられている。なお、これら誘電体５ｃと結晶化防止層５ｄの詳細構成については後述する。

この放射線画像検出器１０の大きさ（面積）は、例えば１８×１８ｃｍ以上、特に胸部Ｘ線撮影用の場合には有効サイズ４３×４３ｃｍ程度とする。

第１の電極層１としては、放射線を透過するものであればよく、例えば金属薄膜が好ましく用いられる。材料としては、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｇ、ＭｇＡｇ３〜２０％合金、Ｍｇ−Ａｇ系金属間化合物、ＭｇＣｕ３〜２０％合金、Ｍｇ−Ｃｕ系金属間化合物等の金属から形成することができる。

第１の電極層１の材料としては、特にＡｕやＰｔ、Ｍｇ−Ａｇ系金属間化合物を好ましく用いることができる。例えばＡｕを用いた場合には、その厚さは１５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。第１の電極層１の材料として例えばＭｇＡｇ３〜２０％を用いた場合には、その厚さは１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であることが好ましい。作成方法は任意であるが、抵抗加熱方式による蒸着により形成することができる。

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光導電物質である。アモルファスセレン化合物、Ｂｉ_２ＭＯ_２０（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_４Ｍ_３Ｏ_１２（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢｉＭＯ_４（Ｍ：Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）、Ｂｉ_２ＷＯ_６、Ｂｉ_２４Ｂ_２Ｏ_３９、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭＮｂＯ_３（Ｍ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）、ＰｂＯ、ＨｇＩ_２、ＰｂＩ_２、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＢｉＩ_３、ＧａＡｓ等のうち少なくとも１つを主成分とする化合物により構成することができる。この中でも特に、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アモルファスセレン化合物より構成することが好ましい。

記録用光導電層２にアモルファスセレン化合物を用いる場合には、その層中にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ等のアルカリ金属を０．００１ｐｐｍ〜１ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、ＲｂＦ等のフッ化物を0.１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｇｅを５０ｐｐｍ〜０．５％の間でドープしたもの、Ａｓを１０ｐｐｍ〜０．５％の間でドープしたもの、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉを１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、を用いることができる。特に、Ａｓを１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ程度含有させたアモルファスセレン、Ａｓを０．２％〜１％程度含有させさらにＣｌを５ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ含有させたアモルファスセレン、Ａｓを０．２％〜１％程度含有させさらにアルカリ金属を０．００１ｐｐｍ〜１ｐｐｍ程度含有させたアモルファスセレンが好ましく用いられる。

また、数ｎｍ〜数μｍサイズのＢｉ_２ＭＯ_２０（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_４Ｍ_３Ｏ_１２（Ｍ：Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ）、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢｉＭＯ_４（Ｍ：Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）、Ｂｉ_２ＷＯ_６、Ｂｉ_２４Ｂ_２Ｏ_３９、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭＮｂＯ_３（Ｍ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）、ＰｂＯ、ＨｇＩ_２、ＰｂＩ_２、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＢｉＩ_３、ＧａＡｓ等の光導電性物質微粒子を含有させたものを用いることができる。

記録用光導電層２の厚みは、アモルファスセレン化合物を用いる場合には１００μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。特にマンモグラフィ用途では、１５０μｍ以上２５０μｍ以下、一般撮影用途においては５００μｍ以上１２００μｍ以下の範囲であることが特に好ましい。

電荷輸送層３としては、蓄積したい極性の電荷に対しては絶縁性を有し、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有すればよく、移動度と寿命の積が電荷の極性により３桁以上の差があるものが好ましい。電荷輸送層３としては、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、ＰＶＡ、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやＡｓ_２Ｓ_３、Ｓｂ_２Ｓ_３、ＺｎＳ等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物により構成することができる。好ましい化合物としては、Ａｓ_２Ｓｅ_３、Ａｓ_２Ｓｅ_３にＣｌ、Ｂｒ、Ｉを５００ｐｐｍ〜２００００ｐｐｍドープしたもの、Ａｓ_２Ｓｅ_３のＳｅをＴｅで５０％程度まで置換したＡｓ_２（Ｓｅ_ｘＴｅ_１−ｘ）_３（０．５＜ｘ＜１）のもの、Ａｓ_２Ｓｅ_３のＳｅをＳで５０％程度まで置換したもの、Ａｓ_２Ｓｅ_３のＡｓ濃度を±１５％程度変化させたもの、アモルファスＳｅ−Ｔｅ系でＴｅが５〜３０ｗｔ％のものを挙げることができる。

上記のようなカルコゲナイド系元素を含む物質を用いる場合、電荷輸送層３の厚みは０．４μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下である。このような電荷輸送層３は１度の成膜で形成してもよいし、複数回に分けて積層してもよい。

有機膜を用いた好ましい電荷輸送層３としては、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、ＰＶＡ、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーに対し、電荷輸送材をドープした化合物が好ましく用いられる。好ましい電荷輸送材としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）ベンジン（ＴＰＤ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリアルキルチオフェン、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、トリフェニレン（ＴＮＦ）、金属フタロシアニン、４−ジシアノミチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、液晶分子、ヘキサペンチロキシトリフェニレン、中心部コアがπ共役縮合環あるいは遷移金属を含有するディスコティック液晶分子、カーボンナノチューブ、フラーレンからなる群より選択される分子を挙げることができる。ドープ量は０．１〜５０ｗｔ．％の間で設定することができる。

読取用光導電層４としては、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する光導電物質である。アモルファスセレン化合物、アモルファスＳｉ：Ｈ等のエネルギーギャップが０．７〜２．５ｅＶの範囲に含まれる半導体物質を用いることができる。特にアモルファスセレンを用いることが好ましい。

アモルファスセレン化合物を用いる場合には、その層中にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ等のアルカリ金属を０．００１ｐｐｍ〜１ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、ＲｂＦ等のフッ化物を１０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｇｅを５０ｐｐｍ〜０．５％の間でドープしたもの、Ａｓを１０ｐｐｍ〜０．５％の間でドープしたもの、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉを１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの間で微量にドープしたもの、を用いることができる。特に、Ａｓを１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ程度含有させたアモルファスセレン、Ａｓを０．２％〜１％程度含有させさらにＣｌを５ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ含有させたアモルファスセレン、Ａｓを０．２％〜１％程度含有させさらにアルカリ金属を０．００１ｐｐｍ〜１ｐｐｍ程度含有させたアモルファスセレンが好ましく用いられる。

読取用光導電層４の厚みは、読取光を十分吸収でき、かつ蓄電部８に蓄積された電荷による電界が読取光の照射により読取用光導電層４に発生した電荷をドリフトできればよく、１μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。

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略平行に周期的に配列されており、ともに図１の上下方向を長手方向とする線状の電極である。第２の線状電極５ｂは、後述するカラーフィルター層６ｂにより読取光に対し遮光されるよう構成されており、第１の線状電極５ａが光電荷対発生用の電極であるのに対し、第２の線状電極５ｂは光電荷対非発生用の電極となる。すなわち、第２の線状電極５ｂに対応する読取用光導電層４内では、信号取出しのための電荷対が発生しないようになっている。ここで、第２の電極層の電極を線状電極で構成する目的は、ストラクチャノイズの補正を簡便にしたり、容量を低減することにより画像のＳ／Ｎを向上させたり、並列読取り（主に主走査方向）を行なって読出時間の短縮を図るなどである。

第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂは、読取光に対して透過性を有するとともに、導電性を有する材料であれば如何なるものでもよいが、高電圧印加時の電界集中による破壊を避けるために平坦性の確保が必要であり、たとえばＩＴＯやＩＺＯなどを０．１〜１μｍ厚にして用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｒなどの金属を用いて読取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１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂは、各層の積層領域外にも延設されて信号検出用の配線基板と接続されるものであり、第１の線状電極５ａは信号線として用いられ、第２の線状電極５ｂはこの積層領域外で共通化される。例えば、第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂの幅はそれぞれ１０μｍ、２０μｍとし、両者の間隔は１０μｍとし、第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂを１つの組と考えたときの該組のピッチを５０μｍにすることができる。

第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂの端部にはこれらの長手方向に沿って誘電体５ｃが設けられている。ここでいう端部とは、図１および図２に示すように、第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂの側面および該側面に連続する記録用光導電層２との対向面の一部からなる部分である。このように電界の集中しやすい端部を誘電体５ｃで覆うことにより、端部からの電荷注入を低減することができ、画像欠陥を抑制することができる。

誘電体５ｃの材質としては、絶縁性を有するものであればよく、読取光を透過するもの、または遮光するものでもいずれでもよく、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）膜、ＰＶＰ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）膜、ＰＡＡ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）膜等を用いることができる。また、誘電体５ｃの厚みとしては、０．０５μｍ〜５μｍにすることができ、電荷注入を阻止可能なように十分な厚みを持つことが好ましい。

さらに放射線画像検出器１０の別の特徴的な構成として、図１および図２に示すように、第１の線状電極５ａ、第２の線状電極５ｂおよび誘電体５ｃの表面を覆うように結晶化防止層５ｄが設けられている。この結晶化防止層５ｄは、読取用光導電層４の結晶化を防止するためのものであり、放射線画像検出器１０を繰り返し使用した場合の特性の劣化を防止することができる。

結晶化防止層５ｄとしては、結晶化を防止する目的において、アモルファスセレンにＡｓが５％−１５％の範囲で添加されたもの、Ｓ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓｂ、Ｇｅを１％から１０％の範囲で添加したもの、上記の元素と他の元素を組み合わせて添加したものが好ましい。または、より結晶化温度の高いＡｓ２Ｓ３やＡｓ２Ｓｅ３も好ましく用いることができる。更に、電極層からの電荷注入を防止する目的で上記、添加元素に加えて、特に正孔注入を防止するためにＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金属や、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ等の分子を１０ｐｐｍ−５０００ｐｐｍの範囲でドープすることも好ましい。逆に電子注入を防止するためには、Ｃｌ、Ｉ、Ｂｒ等のハロゲン元素や、Ｉｎ２Ｏ３等の分子を１０ｐｐｍ−５０００ｐｐｍの範囲でドープすることも好ましい。

結晶化防止層５ｄの厚みは、薄くしすぎると上記目的を十分果たさず、厚くしすぎると検出器の感度や残像等の電気的特性を低下させてしまうため、０．０５μｍから１．５μｍの間に設定されることが好ましい。なお、厚みを測定する際、結晶化防止層と光導電層の界面は、結晶化防止層中のＡｓ濃度が、光導電層に向かって、最大濃度の５％に減じた箇所として定めることができる。

結晶化防止層５ｄは、薄く形成すると断裂が生じやすくなる。このため、第１の線状電極５ａの読取用光導電層４との対向面における誘電体５ｃとの界面と、結晶化防止層５ｄと誘電体５ｃとの界面とのなす角θが５度以上６０度以下となるように構成すればよい。以下では、この角θを接触角θと呼ぶことにする。なお、接触角θを考えるときは、図２に示すような断面図において、両界面を直線で近似し、近似した直線のなす角を接触角θとする。しかし、両界面を直線で近似するのが困難なときは、第１の線状電極５ａと誘電体５ｃとの接触点Ｂにおける誘電体５ｃの接線を近似した直線の代わりに用いるものとする。上記の接触角θは、第１の線状電極５ａに設けられた誘電体５ｃについて述べたが、第２の線状電極５ｂに設けられた誘電体５ｃについても同様である。

図２に示すように、電極端部を覆う誘電体５ｃが、上述したような接触角θをもって段差を生じないよう電極表面部を滑らかに覆うことにより、その上に形成される結晶化防止層５ｄの断裂を防ぐことができ、結晶化防止層５ｄによる効果が安定して得られる。なお、接触角θが５度未満になると、誘電体５ｃを上記のように製作することが困難になる。また、接触角θが６０度を超えると、結晶化防止層５ｄが断裂が生じやすくなり、好ましくない。

透明絶縁層６ａは、絶縁性を有するとともに読取光に対して透過性を有するものであり、たとえばアクリル樹脂を用いることができ、その厚みは約１μｍ以下が望ましい。

透明絶縁層６ａを介して、第２の線状電極５ｂに対応する部分にはカラーフィルター層６ｂが設けられている。カラーフィルター層６ｂは、読取光に対して遮光性を有し、例えば金属材料であればＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒなどを用いることができ、無機材料であればＭｏＳ_２、ＷＳｉ_２、ＴｉＮなどを用いることができ、また、アクリル樹脂などの有機材料に顔料を分散させて用いることもできる。カラーフィルター層６ｂの幅は例えば３０μｍにすることができる。

カラーフィルター層６ｂにより、第２の線状電極５ｂへの読取光の入射を遮光できるため、第２の線状電極５ｂに対応する読取用光導電層４内では、信号取出しのための電荷対を発生させないようにすることができる。

支持体７としては、読取光に対して透明であればよく、たとえばガラス基板や有機ポリマー材料を使用することができる。

次に、本放射線画像検出器１０の動作例について説明する。以下に述べる動作例は、第１の電極層１に負電荷を、第２の電極層に正電荷を帯電させて、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８に蓄積電荷としての負電荷を蓄積させると共に、電荷輸送層３を、蓄積電荷としての負電荷の移動度よりも、その逆極性となる輸送電荷としての正電荷の移動度の方が大きい、いわゆる正孔輸送層として機能させ、結晶化防止層５ｄを、負電荷に対しては導電性を有するとともに正電荷に対しては絶縁性を有するよう機能させたものの一例であるが、これらは、それぞれが逆極性の電荷であっても良く、このように極性を逆転させる際には、正孔輸送層として機能する電荷輸送層を電子輸送層として機能する電荷輸送層に変更する等の若干の変更を行なうだけでよい。

まず、放射線画像検出器１０の第１の電極層１に高圧電源により負のバイアス電圧が印加されて、第１の電極層１と第２の電極層との間に電界が形成される。電界が形成されたとき、第２の電極層の第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂには正電荷が帯電する。この状態において、Ｘ線源等の放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の画像情報を担持した放射線が第１の電極層１側から照射される。

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。これにより記録用光導電層２内に正負電荷からなる電荷対が発生する（図３Ａ参照）。電荷対のうち正電荷（正孔）は、第１の電極層１に向かって移動し、上記高圧電源により誘起された第１の電極層１上の負電荷と結合して消滅する。一方、電荷対のうち負電荷（電子）は、上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って第２の電極層に向かって移動し、記録用光導電層２と電荷輸送層３との界面である蓄電部８に蓄積電荷として蓄積される（図３Ｂ参照）。蓄積電荷の量は、照射放射線量に略比例し、この蓄積電荷の量が放射線画像を示すことになる。

ここで、電界が形成されたとき、もし第２の電極層の第１の線状電極５ａおよび第２の線状電極５ｂの端部が誘電体５ｃにより覆われていなければ、これらの端部に電界が集中して電荷注入が起こるが、本実施の形態の放射線画像検出器１０では、誘電体５ｃを設けているため、端部からの電荷注入を低減することができ、画像欠陥を抑制することができる。

上記のようにして放射線画像検出器１０に記録された放射線画像を読み取る際には、第１の電極層１が接地された状態において、支持体７側から読取光が照射される。この照射では、第２の電極層の長手方向に直交する方向に延びる線状の読取光を第２の電極層の長手方向に移動させて、放射線画像検出器１０の全面を走査する。これにより、読取光の走査位置に対応する読取用光導電層４内に正負電荷対が発生する（図３Ｃ参照）。なお、読取用光導電層４内の電荷対の発生は、カラーフィルター層６ｂにより遮光されている第２の線状電極５ｂに対応する部分には起こらない。

なお、図３Ａおよび図３Ｂにおいては、透明絶縁層６ａ、カラーフィルター層６ｂ、支持体７の図示を省略している。また、図３Ｃにおいては、支持体７の図示を省略しており、読取光は支持体７より下方から照射されるものである。

電荷対のうち正電荷は、蓄電部８の蓄積電荷に向かって移動し、この蓄積電荷と結合して消滅する。一方、電荷対のうち負電荷は、第２の電極層の第１の線状電極５ａに帯電した正電荷に向かって移動し、この正電荷と結合して消滅する。

そして、上記のような負電荷と正電荷との結合によって、電流検出アンプに電流ｉ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。

なお、上記実施の形態では、放射線画像検出器１０が、光電荷対発生用の第１の線状電極５ａと光電荷対非発生用の第２の線状電極５ｂとを有し、これら両方に誘電体５ｃおよび結晶化防止層５ｄを設けた例について説明したが、このような２種類の電極がある場合には、いずれか一方の電極のみに誘電体５ｃおよび結晶化防止層５ｄを設けてもよく、全く設けないものよりも画像欠陥、感度、残像特性を改善させることができる。

次に、本発明の放射線画像検出器の実施例とその比較例について説明する。図４は本発明の放射線画像検出器の実施例と比較例との対比を示す表である。なお、これらは何れも光導電層としてアモルファスセレンを用いている。また、結晶化防止層にはＳｅ−Ａｓ合金を用いているが、結晶化防止層においてアモルファスセレン中のＡｓ濃度が低すぎれば光導電層の結晶化を防止する効果が低く、Ａｓ濃度が高すぎれば画像検出器の電気的特性が低下する。そのため結晶化防止層においてアモルファスセレン中のＡｓ濃度は５−１５％とすることが好ましい。

比較例１は、線状電極端部を覆う誘電体を設け、結晶化防止層を設けない態様である。この場合、感度や残像等の電気的特性は良好であるが、画像検出器を繰り返し使用するうちに光導電層の結晶化が進行した。

比較例２は、線状電極端部を覆う誘電体を設けず、結晶化防止層を設けた態様である。結晶化防止層としてはアモルファスセレンにＡｓを１０％添加したものを用いている。この場合、感度や残像等の電気的特性はあまり良好ではなく、さらに画像検出器を繰り返し使用するうちに光導電層の結晶化が進行した。

実施例１は、誘電体および結晶化防止層の両方を設けた態様である。結晶化防止層としてはアモルファスセレンにＡｓを１０％添加したものを用いている。この場合、感度や残像等の電気的特性はあまり良好ではないが、画像検出器を繰り返し使用しても光導電層の結晶化はあまり見られなかった。

実施例２は、実施例１と同様に誘電体および結晶化防止層の両方を設けた態様である。結晶化防止層としてはＳｅとＡｓ_２Ｓｅ_３を共蒸着したものを用い、さらに線状電極界面近傍ではＡｓ濃度を１０％とし、光導電層側に行くに従いＡｓ濃度を低くし、厚さ０．２５μｍ付近でＡｓ濃度が１％以下となるように成膜している。この場合、感度や残像等の電気的特性は良好で、さらに画像検出器を繰り返し使用しても光導電層の結晶化はあまり見られなかった。

以上の実施例と比較例の結果から、誘電体だけの構成、あるいは結晶化防止層だけの構成では、光導電層の結晶化の点で問題があり、光導電層の結晶化を防止するためには本実施の形態のように誘電体および結晶化防止層の両方が必要であることがわかる。

次に、本発明の放射線画像検出器の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態にかかる放射線画像検出器３０の概略構成図である。

本実施の形態の放射線画像検出器３０は、電気読取方式のものであり、図５に示すように、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過する電極層３１と、電極層３１を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層３２と、光導電層３２において発生した電荷に応じた信号を検出するための検出電極である複数の画素電極３５とがこの順に積層されてなるものである。各画素電極３５は、それぞれ画素電極３５によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量３６とスイッチ素子３７に接続されており、画素電極３５と、蓄積容量３６と、スイッチ素子３７とは画素部３４を構成し、この画素部３４が２次元状に多数配列されて電荷検出層３３が構成されている。

電極層３１は、Ａｕなどの低抵抗の導電材料で構成されている。そして、電極層３１には、バイアス電圧を印加するための高圧電源（不図示）が接続されている。

光導電層３２は、電磁波導電性を有するものであり、放射線の照射により内部に電荷を発生するものである。光導電層３２としては、たとえば、セレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍの非晶質ａ−Ｓｅ膜を用いることができる。

電荷検出層３３は、アクティブマトリクス基板からなる。画素部３４は、上記の画素電極３５等以外にも、スイッチ素子３７をＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線３８と、蓄積容量３６に蓄積された電荷を読み出すための多数のデータ線３９とを備えている。

画素電極３５は、光導電層３２において発生した電荷に応じた信号電荷を収集するものであり、たとえばＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の材料を用いて構成でき、その厚みは０．０５μｍ〜１μｍの範囲が好ましい。

本実施の形態の放射線画像検出器３０においても特徴的な構成として、画素電極３５と光導電層３２との間に、誘電体３５ｃと結晶化防止層３５ｄが設けられている。

誘電体３５ｃは、画素電極３５の端部を覆うものである。ここでいう端部とは、画素電極３５の側面および該側面に連続する光導電層３２との対向面の一部からなる部分である。このように電界の集中しやすい端部に誘電体３５ｃを設けることにより、端部からの電荷注入を低減することができ、画像欠陥を抑制することができる。

誘電体３５ｃの材質としては、絶縁性を有するものであればよく、第１の実施の形態の誘電体５ｃと同様の材質を用いることができる。

なお、本実施の形態においても誘電体３５ｃは、図２に示す第１の実施の形態の誘電体５ｃの接触角θと同様の接触角を考えることができ、この接触角が５度以上６０度以下となるように構成することが好ましい。接触角が５度未満になると、誘電体３５ｃを上記のように製作することが困難になる。また、接触角が６０度を超えると、誘電体３５ｃの上層の結晶化防止層３５ｄの断裂が生じやすくなり、好ましくない。

本実施の形態における結晶化防止層３５ｄは、図５に示すように、画素電極３５および誘電体３５ｃの表面を覆うように設けられている。この結晶化防止層３５ｄは、光導電層３２の結晶化を防止するためのものであり、放射線画像検出器３０を繰り返し使用した場合の特性の劣化を防止することができる。

結晶化防止層３５ｄとしては、第１の実施の形態の結晶化防止層５ｄと同様の材質を用いることができる。

次に、放射線画像検出器３０の動作例について説明する。まず、放射線画像検出器３０の電極層３１に高圧電源により負のバイアス電圧が印加されて、電極層３１と画素電極３５との間に電界が形成される。この状態において、Ｘ線源等の放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の画像情報を担持した放射線が電極層３１側から照射される。

照射された放射線は、電極層３１を透過し、光導電層３２に照射される。これにより光導電層３２内に正負電荷からなる電荷対が発生する。電荷対のうち正電荷（正孔）は、電極層３１に向かって移動し、上記高圧電源により誘起された電極層３１上の負電荷と結合して消滅する。

一方、電荷対のうち負電荷（電子）は、上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って画素電極３５に向かって移動し、画素電極３５に集められ、画素電極３５に電気的に接続された蓄積容量３６に蓄積される。光導電層３２は照射された放射線量に応じた量の電荷を発生するため、放射線が担持した画像情報に応じた電荷が各画素部３４の蓄積容量３６に蓄積される。

ここで、電界が形成されたとき、もし画素電極３５の端部が誘電体３５ｃにより覆われていなければ、この端部に電界が集中して電荷注入が起こるが、本実施の形態の放射線画像検出器３０では、誘電体３５ｃを設けているため、端部からの電荷注入を低減することができ、画像欠陥を抑制することができる。

上記のようにして放射線画像検出器３０に記録された放射線画像を読み取る際には、走査線３８を介してスイッチ素子３７をＯＮ状態にする信号を順次加え、データ線３９を介して各蓄積容量３６に蓄積された電荷を取り出す。さらにアンプ４０で各画素の電荷量を検出することにより画像情報を読取ることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々変更することが可能である。例えば、第１の実施の形態で説明した光読取方式の放射線画像検出器において、カラーフィルター層６ｂを設ける代わりに、第２の線状電極５ｂを遮光性物質からなる材質で構成してもよい。また、光読取方式の放射線画像検出器において、全ての線状電極が電荷発生用電極であるよう構成してもよい。また、駆動時の電圧印加を逆の極性としても良い。

本発明の第１の実施の形態にかかる放射線画像検出器の概略構成図 図１に示す放射線画像検出器のＡ−Ａ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動作を説明するための図 図１に示す放射線画像検出器への放射線画像の記録の動作を説明するための図 図１に示す放射線画像検出器への放射線画像の読取りの動作を説明するための図 本発明の放射線画像検出器の実施例と比較例との対比を示す表 本発明の第２の実施の形態にかかる放射線画像検出器の概略構成図

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
５ａ 第１の線状電極
５ｂ 第２の線状電極
５ｃ、３５ｃ 誘電体
５ｄ、３５ｄ 結晶化防止層
６ａ 透明絶縁層
６ｂ カラーフィルター層
７ 支持体
８ 蓄電部
１０、３０ 放射線画像検出器
３１ 電極層
３２ 光導電層
３３ 電荷検出層
３４ 画素部
３５ 画素電極
３６ 蓄積容量
３７ スイッチ素子

Claims (4)

1. 電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、
   該光導電層において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の検出電極とをこの順に積層してなる放射線固体検出器であって、
   前記検出電極における側面および該側面に連続する前記光導電層との対向面の一部からなる端部を覆う誘電体と、
   該誘電体および前記検出電極を覆い、前記光導電層における結晶化を防止するための結晶化防止層とを備え、
   前記検出電極の前記対向面と前記誘電体との接触角が、５度以上６０度以下であることを特徴とする放射線画像検出器。
2. 前記光導電層が、ａ−Ｓｅを主成分とする材料から構成され、
   前記結晶化防止層が、Ｓｅ−Ａｓ合金を主成分とする材料から構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。
3. 前記結晶化防止層のＡｓ濃度が、５％以上１５％以下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。
4. 前記結晶化防止層の前記検出電極側界面におけるＡｓ濃度が、５％以上１５％以下であり、
   前記積層方向において前記光導電層側に行くに従い前記結晶化防止層のＡｓ濃度が低くなるように構成されてい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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