JP2013019691A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロフォニックノイズを簡便に抑制できる放射線検出器を提供する。
【解決手段】 Ｘ線平面検出器１０は、Ｘ線検出器本体１１が筐体１２に内に密閉状態に収容された構造にある。Ｘ線検出器本体１１は、シンチレータ層１３およびアクティブマトリクス基板１４を備える。シンチレータ層１３の上面に反射層１５が形成され、アクティブマトリクス基板１４の表面側に所要数の画素１６が二次元配列され、アクティブマトリクス基板１４の裏面側に第１の導電性層１７が形成される。アクティブマトリクス基板１４は、第１の導電性層１７を通して筐体１２の基台１８上に支持される。このようにして、Ｘ線検出器本体１１は基台１８および保護カバー体１９の間に収容される。保護カバー体１９は、接着層２０を介し基台１８の縁端部に接着する。
【選択図】 図１

Description

本発明の各実施形態は、Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器に関する。

新世代のＸ線診断用画像検出器として、例えばアクティブマトリクス、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなる固体撮像素子を用いた平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が注目を集めている。この平面検出器に例えば被写体を透過したＸ線を照射することにより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このような放射線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きく、多くの大学や企業等が研究開発に取り組んでいる。

Ｘ線平面検出器は直接方式と間接方式との２方式に大別される。直接方式は、Ｘ線をアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の光導電膜により直接信号電荷に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。この直接方式では、Ｘ線により発生した光導電電荷を高電界により直接的に電荷蓄積用キャパシタに導くため、略アクティブマトリクスの画素電極ピッチで規定される解像度特性が得られる。一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を蛍光（シンチレーション光）に変換し、シンチレーション光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオード等の受光素子により信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。現在実用化されているＸ線平面検出器の多くがアクティブマトリクスを用いた間接方式である。

一般に、上述したようなＸ線平面検出器では、例えば医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置においてマイクロフォニック現象が生じ易い。このマイクロフォニック現象は、Ｘ線画像の空間的あるいは時間的な揺らぎとなる暗画像信号の揺らぎ、すなわちマイクロフォニックノイズを発生させる。このようなマイクロフォニックノイズは、放射線を最終的に信号電荷に変換して検出する固体撮像素子を備えた放射線検出器において一般的にみられる。以下、上記間接方式のＸ線平面検出器を例にとり図１４および図１５を参照してマイクロフォニックノイズの発生について説明する。

図１４は従来技術におけるＸ線平面検出器の一例を模式的に示す説明断面図である。そして、図１５はそのＸ線平面検出器におけるアクティブマトリクスの一部画素部の等価回路図である。Ｘ線平面検出器はＸ線検出器本体が筐体に収容される構造をしている。この筐体は外力あるいは外気の湿気や水分からＸ線検出器本体を保護する。

Ｘ線平面検出器１００において、Ｘ線検出器本体１０１が筐体１０２に例えば密閉状態に収容されている。Ｘ線検出器本体１０１は、その基本構成として、入射Ｘ線Ｒをシンチレーション光Ｓに変換するシンチレータ層１０３、シンチレーション光ＳをＸ線画像の信号電荷に変換するアクティブマトリクス基板１０４を備える。ここで、シンチレータ層１０３は、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の高輝度蛍光物質の柱状結晶構造体からなる。シンチレータ層１０３の上面にはシンチレーション光Ｓを反射しアクティブマトリクス基板１０４側に集光する反射層１０５が形成されている。アクティブマトリクス基板１０４には、例えばガラス板上に所要数の画素１０６が二次元配列されている。そして、シンチレータ層１０３とアクティブマトリクス基板１０４は重ね合わされ接合している。

筐体１０２は、Ｘ線検出器本体１０１が載置される基台１０７、この基台１０７との間にＸ線検出器本体１０１を収容する保護カバー体１０８を備える。ここで、基台１０７は、例えば矩形板状、円板状をするセラミック等の絶縁体からなる。保護カバー体１０８は、樹脂、Ａｌ、グラファイト（Ｃ）等からなり、Ｘ線を透過する。そして、保護カバー体１０８は、例えば樹脂製の接着層１０９を介し基台１０７の縁端部に接着している。

上記画素１０６は、図１５の等価回路図に示すようにアクティブマトリクス基板１０４に二次元配列される。これ等の画素１０６は、例えばａ−Ｓｉのｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオードからなる受光素子の光電変換素子１１０、この光電変換素子１１０で生成された電荷が導かれる電荷蓄積用キャパシタ１１１を有する。そして、電荷蓄積用キャパシタ１１１の信号電荷を読み出し線（信号線）１１２に読み出すための例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチング素子１１３が備えられている。ここで、それぞれの画素１０６の信号電荷の読み出し制御は制御線（走査線）１１４により行われる。信号線１１２および走査線１１４は、それぞれアクティブマトリクス基板１０４の列方向および行方向にマトリクス状に配設される。

このアクティブマトリクス基板１０４の固体撮像素子においては、半導体層、導体層、絶縁体層が適宜に積層されて、光電変換素子１１０、電荷蓄積用キャパシタ１１１、スイッチング素子１１３のＴＦＴ、電極、配線等が形成される。そのため、画素１０６では、図１５に示すように、電荷蓄積用キャパシタ１１１のノード１１５に例えば不変寄生キャパシタ１１６および変動寄生キャパシタ１１７が必然的に浮遊容量として接続する。

ここで、不変寄生キャパシタ１１６および変動寄生キャパシタ１１７は直列接続するように示している。不変寄生キャパシタ１１６は、アクティブマトリクス基板１０４の構造によって決まり、ほぼ固定した浮遊容量値を示す。これに対して、変動寄生キャパシタ１１７は、例えばＸ線検出器本体１０１と筐体１０２の間の寄生キャパシタを含んで接地電位に接続し、Ｘ線平面検出器１００の振動により変動する浮遊容量値を示す。

例えば、図１４に示したＸ線平面検出器１００が外部要因の振動を受けると、それに伴いＸ線検出器本体１０１と筐体１０２の間隙が振動変化するようになる。そして、変動寄生キャパシタ１１７は、マイクロフォニック現象である上記間隙変化に従って容量値が変動する。この容量値変動は、電荷蓄積用キャパシタ１１１のノード１１５の信号電荷を擾乱する。すなわち、電荷蓄積用キャパシタ１１１との信号電荷の分配を変動させる。あるいは、上記外部要因の振動により、アクティブマトリクス基板１０４の裏面側において、そのガラス板と基台１０７表面の摺接が起こると変動寄生キャパシタ１１７に静電気帯電が生じるようになる。そして、その帯電した静電気の静電誘導により、電荷蓄積用キャパシタ１１１のノード１１５における信号電荷が擾乱を受ける。

そして、電荷蓄積用キャパシタ１１１の信号電荷を信号線１１２に読み出す際に、変動寄生キャパシタ１１７の容量値変動あるいは静電誘導により、読み出し信号電荷量の揺らぎすなわちマイクロフォニックノイズが生じる。ここで、Ｘ線検出器本体１０１と筐体１０２の間隙変化は一般にＸ線検出器本体１０１の各画素１０６の位置あるいはそれ等複数の画素の領域により異なる。そのため、マイクロフォニックノイズは、外部要因の振動に伴う暗画像信号の時間的な揺らぎになると共に、Ｘ線検出器本体１０１における平面位置すなわち空間的に異なってくる。このような暗画像信号の空間的な揺らぎは、Ｘ線検出器本体１０１の大型化と共に顕著になる。

マイクロフォニックノイズは、その他に、アクティブマトリクス基板１０４に形成されている配線や、上述した電荷蓄積用キャパシタ１１１のノード１１５の電極以外の電極と、筐体１０２との間の浮遊容量の変動によっても生じる。その中で、電荷蓄積用キャパシタ１１１の信号電荷が読み出される信号線１１２との間の浮遊容量の変動は比較的大きなマイクロフォニックノイズとなる。但し、上述したノード１１５の電極との間の場合に較べてその量は小さい。

特許２００６−５８１２４号公報 特許２００８−１０７１３４号公報 特許２０１０−１１２７４４号公報

マイクロフォニックノイズは、医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置において、上述したＸ線平面検出器における暗画像信号の空間的な揺らぎとなる場合には、Ｘ線画像の輝度ムラとして表示される。また、外部要因の振動に伴う時間的な揺らぎとなる場合には、リアルタイムに記録されるＸ線画像あるいはデジタル信号の時間変化は信頼できないものになる。そして、例えば医療診断において重大な危険を引き起こす虞がある。特に、車載、移動型、あるいは大型化したＸ線平面検出器の撮像装置の場合には、マイクロフォニックノイズは顕著になりその対策が急務になってきている。

従来、放射線撮像装置において、外部からの振動の放射線検出器への伝達を低減する制振手段が種々に提示されている。しかし、これ等の制振手段は、通常、複雑化し大型化する。そして、上述したようなマイクロフォニックノイズを簡便に抑制できる手法は見当たらない。

本発明が解決しようとする課題は、マイクロフォニックノイズを簡便に抑制できる放射線検出器を提供するものである。

上記課題を解決するために、一実施形態による放射線検出器は、被写体を透過した放射線から前記被写体の画像を生成する放射線検出器であって、前記画像を生成するための複数の画素が上面に配列された絶縁基板と、前記絶縁基板の下面に密着するように形成された第１の導電性層と、を有し、前記第１の導電性層は、前記放射線検出器の振動で生じるマイクロフォニックノイズを抑制するようになっていることを特徴とする。

第１の実施形態による放射線検出器の一例を模式的に示す説明断面図。 第１の実施形態による放射線検出器の具体的構造の一例を示す一部拡大断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。 第２の実施形態による放射線検出器の一例を模式的に示す説明断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。 第３の実施形態による放射線検出器の一例を模式的に示す説明断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。 第３の実施形態による放射線検出器の他例を模式的に示す説明断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。 第４の実施形態による放射線検出器の他例を模式的に示す説明断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。 実施例における放射線検出器のマイクロフォニックノイズを示す暗画像の写真。 実施例における比較例のマイクロフォニックノイズを示す暗画像の写真。 従来技術における放射線検出器の一例を模式的に示す説明断面図。 同上放射線検出器におけるアクティブマトリクス基板の一部画素部の等価回路図。

以下実施形態の放射線検出器のいくつかについて図面を参照して説明する。以下、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。また、図面においては、その要部に符号が付され、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の放射線検出器について図１ないし図３を参照して説明する。

放射線検出器であるＸ線平面検出器１０は、Ｘ線検出器本体１１が筐体１２に内に密閉状態に収容された構造になっている。Ｘ線検出器本体１１は、その基本構成として、従来技術と同様に互いに重ね合わされ接合したシンチレータ層１３およびアクティブマトリクス基板１４を備えている。ここで、シンチレータ層１３の上面には反射層１５が形成されている。そして、アクティブマトリクス基板１４の表面側には所要数の画素１６が二次元配列されている。また、アクティブマトリクス基板１４の裏面側には第１の導電性層１７が密着するように形成されている。

そして、アクティブマトリクス基板１４は、その裏面側の第１の導電性層１７が筐体１２の基台１８上に載置あるいは固定するように支持されている。このようにして、Ｘ線検出器本体１１は基台１８および保護カバー体１９の間に収容される。なお、保護カバー体１９は、例えば樹脂製の接着層２０を介して基台１８の縁端部に接着している。

Ｘ線検出器本体１１において、シンチレータ層１３およびアクティブマトリクス基板１４は、例えば従来技術の場合と同様であり、具体的構造の一例については図２において後述する。

第１の導電性層１７は、筐体１２と各画素１６との間の浮遊容量の変動が同じになるように、それ等の浮遊容量に誘導される電荷が外部要因の振動に追随して移動できるようになっていればよい。あるいは、従来技術で説明したような振動に伴う摺接により不均一に帯電する静電気が第１の導電性層１７中で均一に分布するようになればよい。そのためには、第１の導電性層１７のシート抵抗は１０^１２Ω／□以下になることが好ましい。このようなシート抵抗であれば、第１の導電性層１７中の電荷は、医療用診断装置や工業用非破壊検査装置で通常に生じる振動の周波数に追随できる。更に１０^６Ω／□以下が好ましく、１Ω／□以下になると最も好ましくなる。

第１の導電性層１７は、アクティブマトリクス基板１４を透過した後に、その裏面側から散乱して跳ね返るシンチレーション光Ｓを防止する。この散乱して跳ね返ったシンチレーション光Ｓは画素１６で受光されＸ画像の解像度特性の低下につながる。シンチレーション光Ｓを吸収しその反射率の低い素材となるアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）、ａ−Ｓｉ等が好適である。これ等は、例えばプラズマ励起の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法等で簡便に成膜される。

その他に、適用されるシンチレータ層１３から発光するシンチレーション光Ｓに対し、その反射率が小さくなり吸収係数の大きくなる導体材料を適宜に使用することができる。そのような導体材料として、低級金属酸化物といわれる酸素量が化学量論的組成の値より小さくなる金属酸化物があり、例えばＴｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂ等の低級金属酸化物が挙げられる。また、窒素が含まれた低級金属酸窒化物になっていてもよい。これ等の金属酸化物あるいは金属酸窒化物は、例えば反応性スパッタリング法により簡便に成膜される。

また、第１の導電性層１７は、アクティブマトリクス基板１４の裏面側すなわち後述される絶縁基板２１との密着における高い信頼性を示すものがよい。Ｘ線平面検出器１０の使用時においては、非駆動状態から駆動状態になると回路からの発熱などの影響を受け温度は上昇し、また、駆動状態から非駆動状態になると、温度は低下し、さらにＸ線検出器本体１１はＸ線照射／非照射による温度変化をする。そして、熱膨張率の１桁程度の違いのあるシンチレータ層１３とアクティブマトリクス基板１４による大きな熱応力が生じるために、Ｘ線検出器本体１１ではそりが生じるため、第１の導電性層１７の密着劣化そして局部的な剥離が生じ易い環境になる。

第１の導電性層１７の密着の長期信頼性に優れ、しかもその厚膜化が容易な導体材料として、金属等の粉末状の導体材料と樹脂のような有機膜とが混練した素材、有機導体材料等がある。これ等は例えば導電性シートとして使用される。ここで、アクティブマトリクス基板１４の裏面側すなわち後述される絶縁基板２１の下面への導電性塗料の塗布、印刷等により極めて簡便に上記導電性シートが密着して形成される。そのような導電性シートとして、例えば黒色のエポキシ樹脂にＡｇ系金属の粉体を混練した導電性ペーストが挙げられる。あるいは、上記絶縁基板２１が例えば酸化珪素系のガラス板となる場合には、Ｓｉ含有のポリイミド樹脂が好適である。

上記樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでもよい。そして、金属の粉体を混練した樹脂は、絶縁基板２１との接着性がよくない場合には、絶縁基板２１との接着性に優れた接着剤により貼着される。

上記樹脂のような有機物を含んで成る第１の導電性層１７は、その厚さが例えば１０μｍ程度に容易にできる。そして、アクティブマトリクス基板１１を透過するシンチレーション光Ｓは完全に吸収できるようになる。

その他に、使用される所定波長のシンチレーション光Ｓに対して反射がない金属材料を用いることも 可能である。例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ等から選択される。この場合、第１の導電性層１７は金属のスパッタリング等の成膜方法により形成される。

筐体１２において、基台１８は例えば矩形板状、円板状であり、例えばセラミック等の絶縁体からなる。保護カバー体１９は、樹脂、Ａｌ、グラファイト（Ｃ）等からなり、Ｘ線を透過する。

そして、反射層１５は、放射線透過性であり、所定波長の光を反射する金属薄膜からなる。例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等からなる群より選択された金属材料からなる。この反射層１５は、従来技術で説明したように、シンチレーション光Ｓを反射しアクティブマトリクス基板１４側に集光する。これにより、シンチレータ層１３で発生するシンチレーション光Ｓの利用効率が向上する。

次に、本実施形態による放射線検出器におけるＸ線検出器本体１１の具体的構造の一例について図２を参照して説明する。二次元平面構造のＸ線検出器本体１１は、上述したシンチレータ層１３とアクティブマトリクス基板１４が接合した状態に形成されている。アクティブマトリクス基板１４は公知の構造であり、以下はその概略について説明する。絶縁基板２１の上面に、ＴＦＴのスイッチング素子２２および電荷蓄積用キャパシタ２３が形成されている。そして、これ等の上層に層間絶縁層２４を介して、シンチレーション光Ｓを電子あるいは正孔の電荷に変換するフォトダイオードからなる光電変換素子２５が形成されている。例えばフォトダイオードはａ−Ｓｉのｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオードである。

そして、上記絶縁基板２１の下面に第１の導電性層１７が取り付けられている。この絶縁基板２１と第１の導電性層１７は、シンチレーション光Ｓを反射しない素材からなるのが好ましい。絶縁基板２１は、例えば光透過性をもつガラス板あるいは樹脂板（プラスチック板）がよい。あるいはシンチレーション光Ｓを反射しないで吸収できるガラス板あるいはプラスチック板であっても構わない。第１の導電性層１７は、上述した素材からなる。

スイッチング素子２２は、ゲート電極２２ａ、２層の絶縁層からなるゲート絶縁膜２２ｂ、ソース電極２２ｃおよびドレイン電極２２ｄを有する。ゲート電極２２ａおよびソース電極２２ｃは、それぞれ走査線および信号線としてマトリクスの行列方向に配設されるものである。

そして、ＴＦＴのドレイン電極２２ｄは、光電変換素子２５で生成した電荷を集める画素電極（集電電極）２５ａに電気接続している。ここで、集電電極２５ａはフォトダイオードの一電極であり、その上部に、例えばＩＴＯのように光透過性をもつ透光性電極２５ｂが形成されている。更に、ドレイン電極２２ｄは電荷蓄積用キャパシタ２３の一電極２３ａに接続している。なお、この電荷蓄積用キャパシタ２３は、ゲート絶縁膜２２ｂを構成する上記２層の絶縁層のうちの１層をキャパシタ絶縁膜とし、それを挟むように形成されている対向電極２３ｂを有する。なお、この対向電極２３ｂは接地配線として絶縁基板２１上に配設されるものである。

上記アクティブマトリクス基板１４上に、透光性の例えばホットメルト樹脂のような樹脂製の接合層２６によりシンチレータ層１３が接合される。この接合層２６は、例えば樹脂フィルムをアクティブマトリクス基板１４上に真空ラミネートにより圧着あるいは熱圧着して形成したものでよい。そして、両面にそれぞれ第１の保護層２７および第２の保護層２８で被覆されたシンチレータ層１３とアクティブマトリクス基板１４が接合層２６を介して貼着され接合する。ここで、第１の保護層２７が接合層２６に接着する。なお、第２の保護層２８上には上述した反射層１５が取り付けられる。上記接合層２６と層間絶縁層２４および光電変換素子２５との間に無機材料からなるパッシベーション膜が介挿されてもよい。

上記シンチレータ層１３は、例えば矩形板状、円板状の支持基板（図示せず）に形成されていてもよい。このような支持基板は、Ａｌ製、Ａｌ合金製、グラファイト（Ｃ）製、ＳｉＣ製、Ｂｅ製、ａ−Ｃ製、ガラス製、ファイバオプティカルプレート等からなり、放射線を透過する板状の基板となる。なお、その支持基板では、その一主面が鏡面研磨され、シンチレーション光Ｓを反射する反射層１５の機能をもつようになっていると好適である。

シンチレータ層１３は、高輝度蛍光物質である例えばＣｓＩ等のハロゲン化合物からなる。特に短冊状の柱状結晶構造を有するＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ：Ｔｌが好適である。その他のハロゲン化合物としては、例えば種々の賦活物質を有するＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩが挙げられる。あるいは、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）、ＧＳＯ（Ｇｄ_２ＳｉＯ_５）、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、Ｃａ_{（１−Ｘ）}Ｍｇ_ＸＳｉＯ_３、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＢＧＯ（Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、Ｂｉ_１２ＧｅＯ_２０）、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ_３）、ＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）、ＹＳＯ（Ｙ_２ＳｉＯ_５）、ＬｕＡＰ（ＬｕＡｌＯ_３）、ＬＳＯ（Ｌｕ_２ＳｉＯ_５）、ＬＳＰ（Ｌｕ_２Ｓｉ_２Ｏ_７）、ＬｕＹＡＰ｛Ｌｕ_{（１−Ｘ）}Ｙ_ＸＡｌＯ_３｝、ＬＧＳＯ｛Ｌｕ_{（１−Ｘ）}Ｇｄ_ＸＳｉＯ_５｝、ＬａＣｌ_３、ＣｅＣｌ_３、ＲｂＧｄ_２Ｂｒ_７、Ｋ_２ＬａＣｌ_５、ＬｉＢａＦ_３の少なくとも１つを含む蛍光体材料が用いられてもよい。

第１の保護層２７および第２の保護層２８には、高い非透湿性があり防湿性および耐湿性を有する例えばポリパラキシリレン膜が好適である。この他に、ポリフルオロパラキシリレン、ポリクロロパラキシリレン、ポリジメチルパラキシリレン、ポリジエチルパラキシリレン等のキシリレン系の有機膜が用いられる。ここで、第１の保護層２７および第２の保護層２８は、上記キシリレン系の有機膜からなる群より選択された単層有機膜又は多層有機膜として形成されるとよい。

筐体１２内に収容されたＸ線検出器本体１１のアクティブマトリクス基板１４から筐体１２外部へのリード配線（図示せず）の引き出しは、例えばアクティブマトリクス基板１４の縁端部および基台１８表面に設けた電極パッド（図示せず）間のワイヤボンディング等を通してなされる。なお、基台１８表面に配設のリード配線（図示せず）は、例えば基台１８の所定箇所に設けられた貫通孔を介して外部に取り出されるようになる。

本実施形態のＸ線平面検出器１０では、図３の等価回路図に示すように、走査線２９および信号線３０がマトリクス状に配設され、所要数の画素が二次元配列されている。各画素はスイッチング素子２２、電荷蓄積用キャパシタ２３および光電変換素子２５を有する。ここで、走査線２９がスイッチング素子２２のゲート電極２２ａになり、信号線３０がスイッチング素子２２のソース電極２２ｃとなる。そして、電荷蓄積用キャパシタ２３および光電変換素子２５がノード３１において、スイッチング素子２２のドレイン電極２２ｄに接続する。

また、ノード３１において、図１５の従来技術の場合に説明した不変寄生キャパシタに相当する浮遊容量である第１不変寄生キャパシタ３２は、本実施形態の場合には、各画素１６に共通した１つの第１共通変動キャパシタ３３に直列接続するようになる。この第１共通変動キャパシタ３３は、例えばＸ線検出器本体１１と筐体１２の基台１８間に生じる変動寄生キャパシタを含んで接地電位に接続し、Ｘ線平面検出器１０の振動により変動する浮遊容量値を示す。なお、第１不変寄生キャパシタ３２は、図２に示した具体的構造において、例えばそれぞれの画素１６におけるドレイン電極２２ｄ、一電極２３ａおよび集電電極２５ａと第１の導電性層１７との間のほぼ固定した浮遊容量値を示す。

上記Ｘ線平面検出器１０では、入射Ｘ線Ｒはシンチレータ層１３でシンチレーション光Ｓとなり、そのＸ線からなる入力像はシンチレーション光Ｓからなる光学像に変換される。そして、この光学像が上述したアクティブマトリクス基板１４において撮像され、画質性能や安定性に優れ、しかもリアルタイムに出力されるデジタル画像として利用される。

本実施形態のＸ線平面検出器１０では、Ｘ線平面検出器１０の上記動作において外部要因の振動を受けると、１つの第１共通変動キャパシタ３３を通したマイクロフォニックノイズが各画素１６に共通して生じるようになる。例えば、Ｘ線検出器本体１１と基台１８の間隙が変化し、マイクロフォニック現象である第１共通変動キャパシタ３３の容量値が変化しても、その容量値変動は、各画素１６の電荷蓄積用キャパシタ２３のノード３１の信号電荷を同じように擾乱する。あるいは、上記外部要因の振動による例えば第１の導電性層１７と基台１８表面の摺接が起こり、結果として第１共通変動キャパシタ３３に静電気帯電が生じても、各画素１６の電荷蓄積用キャパシタ２３のノード３１の信号電荷を同じように擾乱する。

また、アクティブマトリクス基板１４に形成されている信号線３０等の配線、電極と、筐体１２との間の浮遊容量の変動によって生じるマイクロフォニックノイズも、各画素１６に共通して生じるようになる。このように、第１の導電性層１７は、Ｘ線検出器本体１１における平面位置すなわち空間的に異なって生じるマイクロフォニックノイズを画素１６間において均等化する機能を有する。このような効果は、Ｘ線検出器本体１１が例えばクッション部材等の弾性体の加圧により筐体１２内で固定され支持された構造のＸ線平面検出器において、特に顕著に現れる。

この第１の導電性層１７は、アクティブマトリクス基板１４の裏面側すなわちその絶縁基板２１の下面を全て覆うように形成されてもよい。あるいは、絶縁基板２１の下面の所定の領域を被覆するように形成されても構わない。ここで、上述したように電極パッドが設けられているアクティブマトリクス基板１４の縁端部より１ｍｍ以上内側になる領域を被覆するようにしてもよい。

本実施形態では、Ｘ線平面検出器１０を用いた医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置において、従来技術において生じていたＸ線画像の輝度ムラはきわめて簡便に抑制されるようになる。上記第１の導電性層１７は、Ｘ線平面検出器の大型化においても簡便に形成でき、Ｘ線平面検出器１０の生産性を低下させることなく適用でき、極めて有効な手段となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態による放射線検出器について図４および図５を参照して説明する。この実施形態は、Ｘ線検出器本体１１において、アクティブマトリクス基板１４の裏面側と共にシンチレータ層１３の上面側に導電性層が取り付けられる場合である。

放射線検出器であるＸ線平面検出器４０は、第１の実施形態と同様にして、Ｘ線検出器本体１１が筐体１２に内に収容された構造になっている。Ｘ線検出器本体１１では、その基本構成において、シンチレータ層１３はアクティブマトリクス基板１４上に例えば真空蒸着等により堆積され成膜されている。ここで、シンチレータ層１３は高輝度蛍光物質である例えばＣｓＩ等が柱状結晶構造に形成される。そして、このシンチレータ層１３の凹凸形状になる表面に反射層１５が形成されている。そして、アクティブマトリクス基板１４の表面側に所要数の画素１６が二次元配列されている。

上記アクティブマトリクス基板１４の裏面側には、第１の導電性層１７が密着して形成されている。また、シンチレータ層１３の表面側の反射層１５に密着して第２の導電性層４１が設けられている。

そして、上記シンチレータ層１３およびアクティブマトリクス基板１４を有するＸ線検出器本体１１は、基台１８および保護カバー体１９の間に収容されている。なお、保護カバー体１９は、例えば樹脂製の接着層２０を介して基台１８の縁端部に接着している。

第１の導電性層１７は、第１の実施形態で説明したのと同様に、シンチレーション光Ｓを吸収し反射率の低い素材により形成されるのがよい。これに対し、第２の導電性層４１は放射線に対する透過性を有するのがよい。第２の導電性層４１はシンチレーション光Ｓを吸収しても反射しても構わないような素材からなる。そして、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等からなる群より選択された金属素材により形成されてもよい。ここで、第１の導電性層１７および第２の導電性層４１のシート抵抗は、第１の実施形態で説明したように、１０^１２Ω／□以下になることが好ましく、１０^６Ω／□以下が更に好ましく、１Ω／□以下が最も好ましい。

反射層１５は、放射線透過性であり、第１の実施形態の場合と異なり、金属薄膜以外の非導電性膜によっても形成される。例えば、上記シンチレータ層１３の凹凸形状の表面を被覆し防湿性を有する有機膜に光反射材粒子がバインダにより結着するようなものが好適に使用できる。ここで、有機膜としてはパラキシリレンのような防湿性のある有機材料が好ましい。

Ｘ線平面検出器４０では、その二次元配列された画素の等価回路は図５に示すようになる。この場合、ノード３１において、第２不変寄生キャパシタ４２が、各画素１６に共通した１つの第２共通変動キャパシタ４３に直列接続する点が図３の場合と異なる。この第２共通変動キャパシタ４３は、例えばＸ線検出器本体１１と筐体１２の保護カバー体１９間に生じる変動寄生キャパシタを含んで接地電位に接続し、Ｘ線平面検出器４０の振動により変動する浮遊容量値を示す。第２不変寄生キャパシタ４２は、図２に示した具体的構造において、例えばそれぞれの画素１６におけるドレイン電極２２ｄ、一電極２３ａおよび集電電極２５ａと第２の導電性層４１との間のほぼ固定した浮遊容量値を示す。

本実施形態のＸ線平面検出器４０では、その動作において外部要因の振動を受けると、１つの第１共通変動キャパシタ３３を通したマイクロフォニックノイズが各画素１６に共通して生じるようになる。例えば、Ｘ線検出器本体１１と基台１８の間隙が変化し、マイクロフォニック現象である第１共通変動キャパシタ３３の容量値が変化しても、その容量値変動は、それぞれの画素１６の電荷蓄積用キャパシタ１３のノード３１の信号電荷を同じように擾乱する。あるいは、上記外部要因の振動による例えば第１の導電性層１７と基台１８表面の摺接が起こり、結果として第１共通変動キャパシタ３３に静電気帯電が生じても、それぞれの画素１６の電荷蓄積用キャパシタ１３のノード３１の信号電荷を同じように擾乱する。

更に、Ｘ線平面検出器４０の動作において外部要因の振動を受けると、１つの第２共通変動キャパシタ４３を通したマイクロフォニックノイズが各画素１６に共通して生じる。例えば、Ｘ線検出器本体１１と保護カバー体１９の間隙が変化し、マイクロフォニック現象である第２共通変動キャパシタ４３の容量値が変化しても、その容量値変動は、それぞれの画素１６の電荷蓄積用キャパシタ１３のノード３１の信号電荷を同じように擾乱する。

また、アクティブマトリクス基板１４に形成されている信号線３０等の配線、電極と、筐体１２との間の浮遊容量の変動によって生じるマイクロフォニックノイズも、各画素１６に共通して生じるようになる。このように、第１の導電性層１７および第２の導電性層４１は、Ｘ線検出器本体１１における平面位置すなわち空間的に異なって生じるマイクロフォニックノイズを画素１６間において均等化する機能を有する。

本実施形態では、Ｘ線平面検出器４０を用いた医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置において、従来技術において生じていたＸ線画像の輝度ムラはきわめて簡便に抑制されるようになる。この効果は、第１の実施形態の場合よりも大きくなる。特に、シンチレータ層１３の凹凸形状の表面において反射層１５が非導電性膜により形成されている場合に顕著に現れる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の放射線検出器について図６ないし図９を参照して説明する。第３の実施形態は、例えば第１の実施形態あるいは第２の実施形態で説明したような導電性層が一定電位に固定される場合である。

図６に示すＸ線平面検出器５０では、第１の実施形態で説明したようなＸ線検出器本体１１に取り付けられた第１の導電性層１７が、Ｘ線検出器本体１１を収容している筐体１２の保護カバー体１９に配線５１により接続する。ここで、保護カバー体１９は導電体を含んで成り、例えば接地されている。このようにして、第１の導電性層１７は接地電位に固定される。

Ｘ線平面検出器５０では、その二次元配列された画素の等価回路は図７に示すようになる。この等価回路では、１つの第１共通変動キャパシタ３３は、その両電極端子が接地電位に固定されるようになる。この点が第１の実施形態の場合と大きく異なり、その他の回路構成は図３で説明したものと同様になる。

図８に示すＸ線平面検出器６０では、第２の実施形態で説明したようなＸ線検出器本体１１に取り付けられた第１の導電性層１７および第２の導電性層４１が、Ｘ線検出器本体１１を収容している筐体１２の保護カバー体１９に第１の配線６１および第２の配線６２により接続する。この場合も、保護カバー体１９は導電体を含んで成り、例えば接地されている。このようにして、第１の導電性層１７および第２の導電性層４１は接地電位に固定される。なお、第２の導電性層４１はシンチレーション光Ｓを反射することができ、反射層１５と兼用するようになっていてもよい。

Ｘ線平面検出器６０では、その二次元配列された画素の等価回路は図９に示すようになる。この等価回路では、第１共通変動キャパシタ３３および第２共通変動キャパシタ４３は、それ等の両電極端子が接地電位に固定されるようになる。この点が第２の実施形態の場合と大きく異なり、その他の回路構成は図５で説明したものと同様になる。

なお、筐体１２において、保護カバー体１９は接地電位以外の一定の電位に固定されても構わない。ここで、第１の配線５１，６１および第２の配線６２は、例えば、筐体１２の基台１８の表面にリード配線として配設されて保護カバー体１９に接続している。あるいは、第１の実施形態で説明したように、基台１８に設けられた貫通孔を通して筐体１２の外部に引き出され一定電位に接続する。

本実施形態のＸ線平面検出器５０，６０では、その動作において外部要因の振動を受けると、第１共通変動キャパシタ３３および第２共通変動キャパシタ４３を通したマイクロフォニックノイズはほぼ完全に消滅する。

例えば、Ｘ線検出器本体１１と基台１８の間隙が変化し、マイクロフォニック現象である第１共通変動キャパシタ３３の容量値が変化しても、その容量値変動は、各画素１６の電荷蓄積用キャパシタ１３のノード３１の信号電荷を擾乱することがない。あるいは、上記外部要因の振動による例えば第１の導電性層１７と基台１８表面の摺接が起こっても、第１共通変動キャパシタ３３に静電気帯電は生じない。同様に、筐体１２の保護カバー体１９が振動し、マイクロフォニック現象である第２共通変動キャパシタ４３の容量値が変化しても、その容量値変動は、各画素１６の電荷蓄積用キャパシタ１３のノード３１の信号電荷を擾乱することがない。

また、アクティブマトリクス基板１４に形成されている信号線３０等の配線、電極と、筐体１２との間の浮遊容量の変動によって生じるマイクロフォニックノイズもなくなる。このように、第１の導電性層１７あるいは第２の導電性層４１は、Ｘ線平面検出器５０あるいは６０を用いた医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置において、Ｘ線画像の空間的な暗画像の揺らぎと共に時間的な暗画像の揺らぎを抑制する。そして、輝度ムラは簡便に抑制され、リアルタイムに記録されるＸ線画像あるいはデジタル信号は極めて高い信頼性を有するようになる。

なお、撮像装置におけるＸ線平面検出器の動作では、撮像前の暗状態で信号電荷を予め測定して、放射線測定時（明状態）で差し引きする方法が一般的に採用されている。本実施形態のように時間的に変化するマイクロフォニックノイズが抑制されることにより、上記差し引き量は振動の影響を受けることがなくなる。これによっても、上述したリアルタイムに記録されるＸ線画像あるいはデジタル信号は極めて高い信頼性を有する。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の放射線検出器について図１０および図１１を参照して説明する。第４の実施形態は、例えば第３の実施形態で説明したような導電性層に、マイクロフォニックノイズを低減するように作用するノイズ打消し信号が付加される場合である。

例えば図１０に示すＸ線平面検出器７０では、第３の実施形態において図８で説明したようなＸ線検出器本体１１に取り付けられた第１の導電性層１７は、筐体１２の外に取り出される第１の配線７１を通して、第１の電圧信号発生部７２に接続している。同様にして、第２の導電性層４１は、第２の配線７３を通して第２の電圧信号発生部７４に接続している。なお、第２の導電性層４１はシンチレーション光Ｓを反射することができ、反射層１５と兼用するようになっていてもよい。

図１０のＸ線平面検出器７０は、その等価回路図は図１１に示すようになる。この等価回路に示されるように、第１共通変動キャパシタ３３に第１の電圧信号発生部７２が接続し、第２共通変動キャパシタ４３に第２の電圧信号発生部７４が接続する。そして、第１の電圧信号発生部７２は、Ｘ線検出器本体１１と筐体１２の基台１８の間におけるマイクロフォニック現象により発生するマイクロフォニックノイズを低減する電圧信号すなわちノイズ打消し信号を第１共通変動キャパシタ３３に付加する。同様に、第２の電圧信号発生部７４は、Ｘ線検出器本体１１と筐体１２の保護カバー体１９の間におけるマイクロフォニック現象により発生するマイクロフォニックノイズを低減する電圧信号すなわちノイズ打消し信号を第２共通変動キャパシタ４３に付加する。

ここで、第１の電圧信号発生部７２および第２の電圧信号発生部７４における電圧信号は、通常では互いに異なるものである。しかし、これ等の電圧信号は同一であっても構わない。この場合には、第１の電圧信号発生部７２と第２の電圧信号発生部７４のどちらか１つが共用される。なお、上記ノイズ打消しの電圧信号は、第１の導電性層１７あるいは第２の導電性層４１のどちらかに印加されるようになっていてもよい。

上記マイクロフォニックノイズを低減する電圧信号は、車載、移動型のＸ線平面検出器のように、その外部要因の振動が例えばほぼ周期振動になる場合には、例えば逆振動発生手段（スピーカ）を用い、予め測定したマイクロフォニックノイズの逆ノイズから容易に生成することができる。また、振動源の振動の検出に基づき生成するレファレンス信号を用い、逆振動発生手段をフィードバック制御してリアルタイムの逆ノイズを生成するようにしてもよい。

本実施形態では、Ｘ線平面検出器７０を用いた医療用診断装置や工業用非破壊検査装置の撮像装置において、第３の実施形態で説明したのと同様の効果が奏される。更に、外部要因の振動に高い周波数成分が多く含まれ、Ｘ線検出器本体１１において、例えば第１不変寄生キャパシタ３２あるいは第２不変寄生キャパシタ４２にも浮遊容量変動が生じてマイクロフォニックノイズになる場合にも、本実施形態のようなＸ線平面検出器は対応できるようになる。

次に、実施例により本発明の効果について具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例、比較例）
実施例および比較例に用いたＸ線平面検出器は、それぞれ図１および図１４に示したような断面構造になっている。ここで、実施例と比較例との相違点は導電性層の有無である。これ等のＸ線平面検出器の平面形状は同じ大きさの正方形であり、約１７インチ□サイズである。その他のＸ線平面検出器の主要な構成の概略は以下の通りである。

導電性層：ガラス板表面に接着剤で圧着した樹脂製の導電性シート
Ｘ線検出器本体：図２で説明したのと同様な構成
筐体：基台はセラミック製、保護カバー体はＡｌ製

上記作製した実施例および比較例のＸ線平面検出器に対してマイクロフォニックノイズ耐性の試験を行った。その試験条件は、Ｘ線を照射しない状態で１７０ｇの錘を高さ４ｃｍから、Ｘ線平面検出器上に落下させ振動を与えた。そして、その時の表示画像である暗画像を撮影した。

実施例のＸ線平面検出器では、図１２に示すように、その暗画像に大きなマイクロフォニックノイズは観察されなかった。これに対して、比較例のＸ線平面検出器では、図１３に示すように、その暗画像において顕著なマイクロフォニックノイズが観察された。特に、上記錘が落下した領域において暗画像に輝度ムラが生じた。この結果から、本実施形態のＸ線平面検出器は、簡便な手法でもって、そのマイクロフォニックノイズ耐性を向上できることが確かめられた。なお、図１に示す反射層１５は導電性を有し、図４で説明した第２の導電性層４１と同様の作用効果を生じさせている。

なお、便宜上、明細書においては「上面」および「下面」という文言を用いて説明した。「上面」と「下面」とは、互いに表裏の関係にあることを意味し、空間的な上下を意味するものではない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態で説明した間接方式のＸ線平面検出器に替えて、Ｘ線を例えばａ−Ｓｅ等の光導電膜により直接電荷信号に変換する直接方式のＸ線平面検出器に、上述した導電性層が取り付けられる構造になってもよい。

Ｘ線平面検出器には種々の構造のものがある。上記実施形態では、マイクロフォニックノイズを説明し易い構造のＸ線平面検出器が示されている。その他に、Ｘ線平面検出器は、そのＸ線検出器本体が筐体に収容されることのない構造になっていてもよい。

また、Ｘ線平面検出器は、Ｘ線検出器本体が筐体に収容されることなく、基台に固定され支持される構造になっていてもよい。そして、基台は絶縁体以外に導体あるいは半導体からなっていても構わない。

また、Ｘ線平面検出器は、Ｘ線検出器本体が筐体に収容されることなく、Ｘ線検出器本体のシンチレータ層を防湿するように覆う保護カバー体が取り付けられた構造になっていてもよい。

また、Ｘ線平面検出器では、アクティブマトリクス基板において、その絶縁基板の下面に第１の導電性層１７が形成されないで、シンチレータ層の上面側に第２の導電性層が形成される構造になっていてもよい。

また、本実施形態における放射線検出器は、ＦＰＤのような二次元イメージセンサの他にいわゆる一次元イメージセンサのような構造になってもよい。この場合、イメージセンサの固体撮像素子としてＣＣＤ、ＣＭＯＳ等が用いられても構わない。そして、放射線検出器は、画像形成の他に被検体を検出し同定するためのものであってもよい。

また、放射線検出器に入射する放射線は、電荷物質の加速度運動から放射する電磁波（放射Ｘ線）の他に、特性Ｘ線のように原子状態の変化から発生する電磁波、あるいは紫外線のような電磁波であってもよい。

そして、本発明は、例えばシンチレータ層１３が別個のシンチレータパネルに設けられ、そのシンチレータパネルと固体撮像素子を有する基板が離間し配置される構造の放射線検出器にも同様に適用できることに言及しておく。
(他の実施の形態)
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，４０，５０，６０，７０…Ｘ線平面検出器、１１…Ｘ線検出器本体、１２…筐体、１３…シンチレータ層、１４…アクティブマトリクス基板、１５…反射層、１６…画素、１７…第１の導電性層、１８…基台、１９…保護カバー体、２０…接着層、２１…絶縁基板、２２…スイッチング素子、２２ａ…ゲート電極、２２ｂ…ゲート絶縁膜、２２ｃ…ソース電極、２２ｄ…ドレイン電極、２３…電荷蓄積用キャパシタ、２３ａ…一電極、２３ｂ…対向電極、２４…層間絶縁層、２５…光電変換素子、２５ａ…画素電極（集電電極）、２５ｂ…透光性電極、２６…接合層、２７…第１保護層、２８…第２保護層、２９…制御線（走査線）、３０…読み出し線（信号線）、３１…ノード、３２…第１不変寄生キャパシタ、３３…第１共通変動キャパシタ、４１…第２の導電性層、４２…第２不変寄生キャパシタ、４３…第２共通変動キャパシタ、５１，６１，７１…第１の配線、６２，７３…第２の配線、７２…第１の電圧信号発生部、７４…第２の電圧信号発生部

Claims (10)

1. 被写体を透過した放射線から前記被写体の画像を生成する放射線検出器であって、
   前記画像を生成するための複数の画素が上面に配列された絶縁基板と、
   前記絶縁基板の下面に密着するように形成された第１の導電性層と、を有し、
   前記第１の導電性層は、前記放射線検出器の振動で生じるマイクロフォニックノイズを抑制するようになっていることを特徴とする放射線検出器。
2. 前記絶縁基板は、その下面から基台により支持され、
   前記第１の導電性層は、前記基台の振動で生じるマイクロフォニックノイズを抑制することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記放射線を光に変換するシンチレータ層が前記絶縁基板の上面側に形成され、前記光を電気信号に変換する受光素子が前記画素に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
4. 前記シンチレータ層を覆い防湿する保護カバー体が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記基台と該基台の縁端部で接着する保護カバー体とを有する筐体が、前記絶縁基板および前記シンチレータ層を収容していることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
6. 前記第１の導電性層は、前記シンチレータ層で生成され前記絶縁基板を透過する光を吸収することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の放射線検出器。
7. 前記シンチレータ層の上面側に、前記放射線検出器の振動で生じるマイクロフォニックノイズを抑制する第２の導電性層が形成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項に記載の放射線検出器。
8. 前記放射線を電気信号に変換する光導電膜が前記絶縁基板の上面側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
9. 前記第１の導電性層あるいは前記第２の導電性層は一定電位に固定されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放射線検出器。
10. 前記第１の導電性層あるいは前記第２の導電性層は、前記マイクロフォニックノイズを低減する電圧信号が印加されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放射線検出器。