JP2015038460A - Radiation detector and manufacturing method thereof - Google Patents

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Hiroshi Horiuchi
弘 堀内
會田 博之
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篤也 吉田
Atsuya Yoshida
篤也 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detector capable of improving reliability and total characteristics including an afterimage characteristic on a scintillator layer.SOLUTION: An X-ray detector 1 includes: a photoelectric conversion board 2 that converts light into an electrical signal; and a scintillator layer 31 which is in contact with the photoelectric conversion board 2 to convert X-ray 51 coming from the outside into light. The scintillator layer 31 is a fluorescent body which contains CsI as a halogenide and Tl as an activator. The density of the activator in the fluorescent body is 1.6 mass%-2.0 mass%; and the density distribution of the activator in the plane in a thickness direction is ±15% or less.

Description

本発明の実施形態は、放射線を検出する放射線検出器およびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a radiation detector that detects radiation and a method for manufacturing the same.

新世代のX線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスや、CCDおよびCMOS等の固体撮像素子を用いた平面形の放射線検出器であるX線検出器が注目を集めている。このX線検出器に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。   As a new-generation X-ray diagnostic image detector, an X-ray detector, which is a planar radiation detector using an active matrix or a solid-state imaging device such as a CCD and a CMOS, has attracted attention. By irradiating the X-ray detector with X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal.

X線検出器は、光を電気信号に変換する光電変換基板、およびこの光電変換基板に接して外部から入射したX線を光に変換するシンチレータ層を備えている。そして、入射X線によりシンチレータ層で変換された光が光電変換基板に到達することで電荷に変換され、この電荷が出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換される。   The X-ray detector includes a photoelectric conversion substrate that converts light into an electric signal, and a scintillator layer that converts X-rays incident from the outside in contact with the photoelectric conversion substrate into light. The light converted in the scintillator layer by incident X-rays reaches the photoelectric conversion substrate and is converted into electric charge. This electric charge is read out as an output signal and converted into a digital image signal by a predetermined signal processing circuit or the like. Is done.

また、シンチレータ層にハロゲン化物であるCsIを用いた場合は、CsI単体では、入射X線を可視光に変換することができないことから、一般的な蛍光体と同様に入射X線に対する光の励起を活性化させるため、賦活剤を含有させている。   In addition, when CsI, which is a halide, is used for the scintillator layer, since CsI alone cannot convert incident X-rays into visible light, excitation of light with respect to incident X-rays is performed in the same manner as general phosphors. An activator is contained in order to activate.

X線検出器においては、光電変換基板の受光感度のピーク波長が可視光領域の400nm〜700nm付近に存在することから、シンチレータ層にCsIを用いた場合は、入射X線により励起された光の波長が550nm付近となるTlが賦活剤として用いられている。   In the X-ray detector, since the peak wavelength of the light receiving sensitivity of the photoelectric conversion substrate exists in the visible light region of 400 nm to 700 nm, when CsI is used for the scintillator layer, the light excited by the incident X-rays Tl having a wavelength of around 550 nm is used as an activator.

シンチレータ層がハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体である場合、一般的な賦活剤を含有する蛍光体と同様に、シンチレータ層の特性が賦活剤であるTlの濃度および濃度分布に大きな影響を受けることとなる。   When the scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI, which is a halide, the concentration and concentration of the activator Tl is similar to that of a phosphor containing a general activator. It will be greatly affected by the distribution.

賦活剤を含有するシンチレータ層を有するX線検出器において、賦活剤の濃度および濃度分布が適正化されていない場合は、シンチレータ層の特性劣化を招くこととなり、シンチレータ層の発光特性に関連する感度(発光効率)および残像{n回目のX線画像に(n−1)回目以前のX線画像の被写体像が残留する現象}に影響が生じることとなる。   In an X-ray detector having a scintillator layer containing an activator, if the concentration and concentration distribution of the activator are not optimized, the characteristics of the scintillator layer will be deteriorated, and the sensitivity related to the light emission characteristics of the scintillator layer (Luminescence efficiency) and afterimage {a phenomenon in which the subject image of the X-ray image before the (n-1) -th X-ray image remains in the n-th X-ray image} will be affected.

例えば、X線画像を用いた診断においては、被写体により撮影条件が大きく異なるため{入射X線の線量:0.0087mGy〜0.87mGy程度(部位によりX線透過率が異なるため)}、(n−1)回目のX線画像とn回目のX線画像の入射X線の線量に大きな差異が生じることがあり、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差が(n−1)>nの場合、(n−1)回目のX線画像の非被写体部のシンチレータ層の発光特性が、入射X線の大きなエネルギーにより変化し、n回目のX線画像にまで、影響が残留することによって、残像が生じることとなる。   For example, in diagnosis using an X-ray image, the imaging conditions vary greatly depending on the subject {incident X-ray dose: approximately 0.0087 mGy to 0.87 mGy (since X-ray transmittance varies depending on the region)}, (n -1) There may be a large difference in the dose of incident X-rays between the X-ray image and the n-th X-ray image, and the dose difference between incident X-rays between the (n-1) -th and n-th X-ray images. Is (n-1)> n, the light emission characteristic of the scintillator layer in the non-subject portion of the (n-1) th X-ray image is changed by the large energy of incident X-rays, and the nth X-ray image Up to this, an afterimage occurs due to the remaining effect.

この残像特性は、X線画像を用いた診断においては、他のシンチレータ層の特性である感度(発光効率)や解像度(MTF)に比べても重要な特性となっている。   This afterimage characteristic is an important characteristic in diagnosis using an X-ray image as compared with sensitivity (light emission efficiency) and resolution (MTF) which are characteristics of other scintillator layers.

従来、感度(発光効率)や解像度(MTF)の向上を目的として、シンチレータ層の賦活剤の濃度や濃度分布を規定しようとした提案がある。   Conventionally, for the purpose of improving sensitivity (luminous efficiency) and resolution (MTF), there has been a proposal to define the concentration and concentration distribution of the activator of the scintillator layer.

特開2008−51793号公報JP 2008-51793 A

従来、シンチレータ層の特性向上については感度(発光効率)や解像度(MTF)に関するものが多く、残像特性も含めた総合的な特性向上に関するものは少なかった。   Conventionally, many improvements in the characteristics of the scintillator layer are related to sensitivity (light emission efficiency) and resolution (MTF), and few are related to an improvement in overall characteristics including afterimage characteristics.

本発明が解決しようとする課題は、シンチレータ層の残像特性も含めた総合的な特性の改善と信頼性の向上ができる放射線検出器およびその製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a radiation detector capable of improving the overall characteristics including the afterimage characteristics of the scintillator layer and improving the reliability, and a method for manufacturing the same.

本実施形態の放射線検出器は、光を電気信号に変換する光電変換基板と、光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備し、シンチレータ層は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、蛍光体中の賦活剤の濃度が1.6mass%〜2.0mass%でかつ面内方向および膜厚方向の賦活剤の濃度分布が±15%以内である。   The radiation detector of the present embodiment includes a photoelectric conversion substrate that converts light into an electrical signal, and a scintillator layer that contacts the photoelectric conversion substrate and converts radiation incident from the outside into light, and the scintillator layer is a halide. Is a phosphor containing Tl as an activator in CsI, the concentration of the activator in the phosphor is 1.6 mass% to 2.0 mass%, and the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction is Within ± 15%.

一実施形態を示す放射線検出器の第1の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 1st structural example of the radiation detector which shows one Embodiment. 同上放射線検出器の第2の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 2nd structural example of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器の第3の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 3rd structural example of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器の第4の構造例の断面図である。It is sectional drawing of the 4th structural example of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器のシンチレータ層のTl濃度と感度比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration of the scintillator layer of a radiation detector same as the above, and a sensitivity ratio. 同上シンチレータ層のTl濃度とMTF比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration of a scintillator layer same as the above, and MTF ratio. 同上シンチレータ層のTl濃度と残像比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with Tl density | concentration and a residual image ratio of a scintillator layer same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期と感度比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and a sensitivity ratio same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期とMTF比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and MTF ratio same as the above. 同上シンチレータ層の積層周期と残像比との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the lamination period of a scintillator layer, and an afterimage ratio same as the above. 同上シンチレータ層の形成方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the formation method of a scintillator layer same as the above. 同上放射線検出器で特定の撮影条件下にて撮影したX線画像であり、(a)はTl濃度:0.1mass%の場合のX線画像、(b)はTl濃度:1.0mass%の場合のX線画像、(c)はTl濃度:1.2mass%の場合のX線画像、(d)はTl濃度:1.6mass%の場合のX線画像、(e)はTl濃度:2.0mass%の場合のX線画像である。It is an X-ray image imaged under a specific imaging condition with the same radiation detector as above, (a) X-ray image when Tl concentration: 0.1 mass%, (b) Tl concentration: 1.0 mass%. (C) is an X-ray image when Tl concentration is 1.2 mass%, (d) is an X-ray image when Tl concentration is 1.6 mass%, and (e) is Tl concentration: 2 This is an X-ray image in the case of 0 mass%. 同上放射線検出器においてTl濃度:0.1mass%、1.0mass%、1.2mass%、1.6mass%、2.0mass%での各特性を示す表である。It is a table | surface which shows each characteristic in Tl density | concentration: 0.1 mass%, 1.0 mass%, 1.2 mass%, 1.6 mass%, and 2.0 mass% in a radiation detector same as the above.

以下、一実施形態を、図1ないし図14を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 14.

図1ないし図4には放射線検出器の基本構成について第1ないし第4の構造例を示し、図5には基本構成の等価回路図を示す。   1 to 4 show first to fourth structural examples of the basic configuration of the radiation detector, and FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the basic configuration.

まず、図1および図5を参照して、放射線検出器としてのX線検出器1の第1の構造例を説明する。図1に示すように、X線検出器1は、間接方式のX線平面画像検出器である。このX線検出器1は、可視光を電気信号に変換するアクティブマトリクス光電変換基板である光電変換基板2を備えている。   First, with reference to FIG. 1 and FIG. 5, the 1st structural example of the X-ray detector 1 as a radiation detector is demonstrated. As shown in FIG. 1, the X-ray detector 1 is an indirect X-ray planar image detector. The X-ray detector 1 includes a photoelectric conversion substrate 2 that is an active matrix photoelectric conversion substrate that converts visible light into an electrical signal.

光電変換基板2は、矩形平板状の透光性を有するガラス等にて形成された絶縁基板としての支持基板3を備えている。この支持基板3の表面には、二次元的でマトリクス状に複数の画素4が互いに間隔をあけて配列され、各画素4毎に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)5、電荷蓄積用キャパシタ6、画素電極7、およびフォトダイオード等の光電変換素子8が形成されている。   The photoelectric conversion substrate 2 includes a support substrate 3 as an insulating substrate formed of a rectangular flat plate-shaped glass having translucency. On the surface of the support substrate 3, a plurality of pixels 4 are two-dimensionally arranged in a matrix and spaced from each other. For each pixel 4, a thin film transistor (TFT) 5 as a switching element and a charge storage capacitor 6. A pixel electrode 7 and a photoelectric conversion element 8 such as a photodiode are formed.

図5に示すように、支持基板3上には、この支持基板3の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極11が配線されている。これら複数の制御電極11は、支持基板3上の各画素4間に位置し、この支持基板3の列方向に離間されて設けられている。これら制御電極11には、薄膜トランジスタ5のゲート電極12が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 5, on the support substrate 3, control electrodes 11 are wired as a plurality of control lines along the row direction of the support substrate 3. The plurality of control electrodes 11 are located between the respective pixels 4 on the support substrate 3 and are separated from each other in the column direction of the support substrate 3. These control electrodes 11 are electrically connected to the gate electrode 12 of the thin film transistor 5.

支持基板3上には、この支持基板3の列方向に沿った複数の読出電極13が配線されている。これら複数の読出電極13は、支持基板3上の各画素4間に位置し、この支持基板3の行方向に離間されて設けられている。そして、これら複数の読出電極13には、薄膜トランジスタ5のソース電極14が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ5のドレイン電極15は、電荷蓄積用キャパシタ6および画素電極7にそれぞれ電気的に接続されている。   On the support substrate 3, a plurality of readout electrodes 13 are wired along the column direction of the support substrate 3. The plurality of readout electrodes 13 are located between the respective pixels 4 on the support substrate 3 and are separated from each other in the row direction of the support substrate 3. The source electrode 14 of the thin film transistor 5 is electrically connected to the plurality of readout electrodes 13. The drain electrode 15 of the thin film transistor 5 is electrically connected to the charge storage capacitor 6 and the pixel electrode 7, respectively.

図1に示すように、薄膜トランジスタ5のゲート電極12は、支持基板3上に島状に形成されている。このゲート電極12を含む支持基板3上には、絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各ゲート電極12を覆っている。また、この絶縁膜21上には、島状の複数の半絶縁膜22が積層されて形成されている。これら半絶縁膜22は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ5のチャネル領域として機能する。そして、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12に対向して配設されており、これら各ゲート電極12を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12上に絶縁膜21を介して設けられている。   As shown in FIG. 1, the gate electrode 12 of the thin film transistor 5 is formed in an island shape on the support substrate 3. An insulating film 21 is laminated on the support substrate 3 including the gate electrode 12. This insulating film 21 covers each gate electrode 12. On the insulating film 21, a plurality of island-shaped semi-insulating films 22 are laminated. These semi-insulating films 22 are made of a semiconductor and function as a channel region of the thin film transistor 5. Each of these semi-insulating films 22 is disposed to face each gate electrode 12 and covers each gate electrode 12. That is, each of these semi-insulating films 22 is provided on each gate electrode 12 via the insulating film 21.

半絶縁膜22を含む絶縁膜21上には、島状のソース電極14およびドレイン電極15がそれぞれ形成されている。これらソース電極14およびドレイン電極15は、互いに絶縁され電気的に接続されていない。また、これらソース電極14およびドレイン電極15は、ゲート電極12上の両側に設けられており、これらソース電極14およびドレイン電極15の一端部が半絶縁膜22上に積層されている。   On the insulating film 21 including the semi-insulating film 22, island-shaped source electrodes 14 and drain electrodes 15 are formed, respectively. The source electrode 14 and the drain electrode 15 are insulated from each other and are not electrically connected. The source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided on both sides of the gate electrode 12, and one end portions of the source electrode 14 and the drain electrode 15 are stacked on the semi-insulating film 22.

図5に示すように、各薄膜トランジスタ5のゲート電極12は、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ5のゲート電極12とともに共通の制御電極11に電気的に接続されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ5のソース電極14は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ5のソース電極14とともに共通の読出電極13に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 5, the gate electrode 12 of each thin film transistor 5 is electrically connected to the common control electrode 11 together with the gate electrodes 12 of other thin film transistors 5 located in the same row. Further, the source electrode 14 of each thin film transistor 5 is electrically connected to the common readout electrode 13 together with the source electrodes 14 of other thin film transistors 5 located in the same column.

図1に示すように、電荷蓄積用キャパシタ6は、支持基板3上に形成された島状の下部電極23を備えている。この下部電極23を含む支持基板3上には絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各薄膜トランジスタ5のゲート電極12上から各下部電極23上まで延長している。さらに、この絶縁膜21上には、島状の上部電極24が積層されて形成されている。この上部電極24は、下部電極23に対向して配設されており、これら各下部電極23を覆っている。すなわち、これら各上部電極24は、各下部電極23上に絶縁膜21を介して設けられている。そして、この上部電極24を含む絶縁膜21上にはドレイン電極15が積層されて形成されている。このドレイン電極15は、他端部が上部電極24上に積層されて、この上部電極24に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the charge storage capacitor 6 includes an island-shaped lower electrode 23 formed on the support substrate 3. An insulating film 21 is laminated on the support substrate 3 including the lower electrode 23. The insulating film 21 extends from the gate electrode 12 of each thin film transistor 5 to the lower electrode 23. Further, an island-shaped upper electrode 24 is laminated on the insulating film 21. The upper electrode 24 is disposed to face the lower electrode 23 and covers each lower electrode 23. That is, each upper electrode 24 is provided on each lower electrode 23 via the insulating film 21. A drain electrode 15 is laminated on the insulating film 21 including the upper electrode 24. The other end of the drain electrode 15 is stacked on the upper electrode 24 and is electrically connected to the upper electrode 24.

各薄膜トランジスタ5の半絶縁膜22、ソース電極14およびドレイン電極15と、各電荷蓄積用キャパシタ6の上部電極24とのそれぞれを含む絶縁膜21上には、絶縁層25が積層されて形成されている。この絶縁層25は、酸化珪素(SiO)等にて形成されており、各画素電極7を取り囲むように形成されている。 On the insulating film 21 including the semi-insulating film 22, the source electrode 14 and the drain electrode 15 of each thin film transistor 5 and the upper electrode 24 of each charge storage capacitor 6, an insulating layer 25 is laminated and formed. Yes. The insulating layer 25 is formed of silicon oxide (SiO 2 ) or the like, and is formed so as to surround each pixel electrode 7.

この絶縁層25の一部には、薄膜トランジスタ5のドレイン電極15に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール26が開口形成されている。このスルーホール26を含む絶縁層25上には、島状の画素電極7が積層されて形成されている。この画素電極7は、スルーホール26にて薄膜トランジスタ5のドレイン電極15に電気的に接続されている。   A part of the insulating layer 25 is formed with a through hole 26 as a contact hole communicating with the drain electrode 15 of the thin film transistor 5. On the insulating layer 25 including the through hole 26, an island-shaped pixel electrode 7 is laminated. The pixel electrode 7 is electrically connected to the drain electrode 15 of the thin film transistor 5 through the through hole 26.

各画素電極7上には、可視光を電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換素子8が積層されて形成されている。   On each pixel electrode 7, a photoelectric conversion element 8 such as a photodiode for converting visible light into an electric signal is laminated.

また、光電変換基板2の光電変換素子8が形成された表面に、放射線としてのX線を可視光に変換するシンチレータ層31が形成されている。このシンチレータ層31は、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等の気相成長法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム(CsI)等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物(GOS)等の酸化物系化合物等の蛍光体を、光電変換基板2上に柱状に堆積させて成膜されている。そして、シンチレータ層31は、光電変換基板2の面方向に複数の短冊状の柱状結晶32が形成された柱状結晶構造に形成されている。   A scintillator layer 31 that converts X-rays as radiation into visible light is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate 2 on which the photoelectric conversion elements 8 are formed. The scintillator layer 31 is formed by vapor deposition methods such as vacuum deposition, sputtering, and CVD, and is a high-luminance fluorescent material such as a halogen compound such as cesium iodide (CsI) or an oxide such as gadolinium sulfate (GOS). A phosphor such as a system compound is deposited on the photoelectric conversion substrate 2 in a columnar shape to form a film. The scintillator layer 31 is formed in a columnar crystal structure in which a plurality of strip-shaped columnar crystals 32 are formed in the surface direction of the photoelectric conversion substrate 2.

また、シンチレータ層31上にはシンチレータ層31で変換された可視光の利用効率を高めるための反射層41が積層されて形成され、この反射層41上にはシンチレータ層31を大気中の水分から保護する保護層42が積層されて形成され、この保護層42上には絶縁層43が積層されて形成されている。この絶縁層43上には画素4間を遮蔽する格子状のX線グリッド44が形成されている。   In addition, a reflection layer 41 is formed on the scintillator layer 31 so as to increase the utilization efficiency of visible light converted by the scintillator layer 31, and the scintillator layer 31 is removed from moisture in the atmosphere on the reflection layer 41. A protective layer 42 for protection is laminated and formed, and an insulating layer 43 is laminated on the protective layer 42. A lattice-shaped X-ray grid 44 that shields between the pixels 4 is formed on the insulating layer 43.

そして、このように構成されたX線検出器1において、シンチレータ層31へと入射した放射線としてのX線51はこのシンチレータ層31の柱状結晶32にて可視光52に変換される。   In the X-ray detector 1 configured as described above, X-rays 51 as radiation incident on the scintillator layer 31 are converted into visible light 52 by the columnar crystals 32 of the scintillator layer 31.

この可視光52は柱状結晶32内を通じて光電変換基板2の光電変換素子8に到達して電気信号に変換される。光電変換素子8で変換された電気信号は画素電極7に流れ、画素電極7に接続された薄膜トランジスタ5のゲート電極12が駆動状態となるまで、画素電極7に接続された電荷蓄積用キャパシタ6へと移動して保持されて蓄積される。   The visible light 52 reaches the photoelectric conversion element 8 of the photoelectric conversion substrate 2 through the columnar crystal 32 and is converted into an electric signal. The electric signal converted by the photoelectric conversion element 8 flows to the pixel electrode 7 and is transferred to the charge storage capacitor 6 connected to the pixel electrode 7 until the gate electrode 12 of the thin film transistor 5 connected to the pixel electrode 7 is driven. Move and hold and accumulate.

このとき、制御電極11の1つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極11に接続された1行の薄膜トランジスタ5が駆動状態となる。   At this time, when one of the control electrodes 11 is in a driving state, the thin film transistors 5 in one row connected to the control electrode 11 in the driving state are in a driving state.

この駆動状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ5に接続された電荷蓄積用キャパシタ6に蓄積された電気信号が読出電極13へと出力される。   Electric signals stored in the charge storage capacitors 6 connected to the respective thin film transistors 5 in this driving state are output to the readout electrode 13.

この結果、X線画像の特定の行の画素4に対応する信号が出力されるため、制御電極11の駆動制御によって、全てのX線画像の画素4に対応する信号を出力でき、この出力信号がデジタル画像信号に変換されて出力される。   As a result, since signals corresponding to the pixels 4 in a specific row of the X-ray image are output, signals corresponding to the pixels 4 of all X-ray images can be output by the drive control of the control electrode 11, and this output signal Is converted into a digital image signal and output.

次に、図2を参照してX線検出器1の第2の構造例を説明する。なお、X線検出器1の第1の構造例と同じ符号を用い、同様の構成および作用の説明は省略する。   Next, a second structural example of the X-ray detector 1 will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in the first structural example of the X-ray detector 1 are used, and the description of the same configuration and operation is omitted.

光電変換基板2の構造および作用は第1の構造例と同じである。   The structure and operation of the photoelectric conversion substrate 2 are the same as those in the first structure example.

光電変換基板2上に接合層61を介してシンチレータパネル62が接合されている。シンチレータパネル62は、X線51を透過する支持基板63を有し、この支持基板63上に光を反射する反射層41が形成され、この反射層41上に短冊状の複数の柱状結晶32を有するシンチレータ層31が形成され、このシンチレータ層31上にシンチレータ層31を密閉する保護層42が積層されて形成されている。さらに、支持基板63上に画素4間を遮蔽する格子状のX線グリッド44が形成されている。   A scintillator panel 62 is bonded onto the photoelectric conversion substrate 2 via a bonding layer 61. The scintillator panel 62 has a support substrate 63 that transmits X-rays 51, a reflection layer 41 that reflects light is formed on the support substrate 63, and a plurality of strip-like columnar crystals 32 are formed on the reflection layer 41. A scintillator layer 31 is formed, and a protective layer 42 that seals the scintillator layer 31 is laminated on the scintillator layer 31. Further, a lattice-shaped X-ray grid 44 that shields between the pixels 4 is formed on the support substrate 63.

そして、このように構成されたX線検出器1において、シンチレータパネル62のシンチレータ層31へと入射したX線51はこのシンチレータ層31の柱状結晶32にて可視光52に変換される。   In the X-ray detector 1 configured as described above, the X-ray 51 incident on the scintillator layer 31 of the scintillator panel 62 is converted into visible light 52 by the columnar crystal 32 of the scintillator layer 31.

この可視光52は柱状結晶32内を通じて光電変換基板2の光電変換素子8に到達して電気信号に変換され、上述したようにデジタル画像信号に変換されて出力される。   The visible light 52 reaches the photoelectric conversion element 8 of the photoelectric conversion substrate 2 through the columnar crystal 32 and is converted into an electric signal, and is converted into a digital image signal and output as described above.

次に、図3を参照してX線検出器1の第3の構造例を説明する。図1に示したX線検出器1の第1の構造例において、シンチレータ層31が柱状結晶32をなしていないだけで、他の構成は同様である。   Next, a third structural example of the X-ray detector 1 will be described with reference to FIG. In the first structural example of the X-ray detector 1 shown in FIG. 1, the scintillator layer 31 does not form the columnar crystal 32, and the other configuration is the same.

次に、図4を参照してX線検出器1の第4の構造例を説明する。図2に示したX線検出器1の第2の構造例において、シンチレータ層31が柱状結晶32をなしていないだけで、他の構成は同様である。   Next, a fourth structural example of the X-ray detector 1 will be described with reference to FIG. In the second structural example of the X-ray detector 1 shown in FIG. 2, the scintillator layer 31 does not form the columnar crystal 32, and the other configurations are the same.

そして、図1ないし図4に示される構造のX線検出器1において、シンチレータ層31は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、さらに次の(1)(2)(3)の特徴を有している。   In the X-ray detector 1 having the structure shown in FIGS. 1 to 4, the scintillator layer 31 is a phosphor containing Tl as an activator in CsI, which is a halide, and the following (1) (2 ) (3).

(1):蛍光体中の賦活剤の濃度が1.6mass%〜2.0mass%で、かつ蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布が±15%以内である。   (1): The concentration of the activator in the phosphor is 1.6 mass% to 2.0 mass%, and the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the phosphor is within ± 15%.

(2):少なくとも単位膜厚200nm以下の領域において、蛍光体の面内方向および膜厚方向における賦活剤の濃度分布が±15%以内であり、均一性が維持されている。   (2): The concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the phosphor is within ± 15% and the uniformity is maintained at least in the region of the unit film thickness of 200 nm or less.

(3):シンチレータ層31は、CsIとTlIの2つの蒸発源を用いた真空蒸着法により形成され、かつ好ましくは短冊状の柱状結晶32の構造を有している。   (3): The scintillator layer 31 is formed by a vacuum deposition method using two evaporation sources of CsI and TlI, and preferably has a structure of a strip-like columnar crystal 32.

ここで、図1に示される第1の構造例のX線検出器1において、シンチレータ層31の膜厚:600μm、賦活剤:Tlとし、シンチレータ層31中のTl濃度と各特性の相関を試験した結果を図6ないし図8に示し、また、シンチレータ層31中のTl濃度を一定とした場合のシンチレータ層31の積層周期{単位膜厚(基板1回転当りの形成膜厚)の形成周期}と各特性の相関を試験した結果を図9ないし図11に示す。   Here, in the X-ray detector 1 of the first structural example shown in FIG. 1, the film thickness of the scintillator layer 31 is 600 μm, the activator is Tl, and the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 31 and each characteristic is tested. The results are shown in FIGS. 6 to 8, and the laminating period of the scintillator layer 31 when the Tl concentration in the scintillator layer 31 is constant {the forming period of the unit film thickness (formed film thickness per one rotation of the substrate)} FIG. 9 to FIG. 11 show the results of testing the correlation of the characteristics.

図6はシンチレータ層31中のTl濃度と感度比との相関である。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、感度比:シンチレータ層31中のTl濃度が0.1mass%の場合の感度を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図6に示すように、シンチレータ層31中のTl濃度が1.4mass%〜1.8mass%近辺において最も感度が向上した。   FIG. 6 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 31 and the sensitivity ratio. The test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, sensitivity ratio: a ratio based on the sensitivity when the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 0.1 mass%, and the scintillator layer formation conditions ( Except for the Tl concentration in the scintillator layer 31). As shown in FIG. 6, the sensitivity was most improved when the Tl concentration in the scintillator layer 31 was around 1.4 mass% to 1.8 mass%.

図7はシンチレータ層31中のTl濃度と解像度であるMTF比との相関である。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、MTF比:シンチレータ層31中のTl濃度が0.1mass%の場合のMTF(at 2Lp/mm)を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図7に示すように、シンチレータ層31中のTl濃度が2.0mass%付近までは略一定となった。   FIG. 7 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 31 and the MTF ratio as the resolution. Test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, MTF ratio: ratio based on MTF (at 2 Lp / mm) when the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 0.1 mass%, and each test sample The scintillator layer forming conditions (except for the Tl concentration in the scintillator layer 31) are the same. As shown in FIG. 7, the Tl concentration in the scintillator layer 31 was substantially constant up to around 2.0 mass%.

図8はシンチレータ層31中のTl濃度と残像比との相関である。試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。さらに、残像比:シンチレータ層31中のTl濃度が0.1mass%の場合の残像を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。そして、図8に示すように、シンチレータ層31中のTl濃度が1.6mass%近辺において残像が最小レベルとなった。さらに、残像比が0.5(好ましくは0.4)以下の領域であって、1.2mass%〜2.0mass%の領域では、残像が確認されなかった。   FIG. 8 shows the correlation between the Tl concentration in the scintillator layer 31 and the afterimage ratio. The test condition is that the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) th and n-th X-ray images is (n-1)> n, and the incident X-ray is 70 kV in the (n-1) th X-ray image. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec. Further, the afterimage ratio is a ratio based on the afterimage when the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 0.1 mass%, and the scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 31) of each test sample are the same. It is. As shown in FIG. 8, the afterimage was at the minimum level when the Tl concentration in the scintillator layer 31 was around 1.6 mass%. Furthermore, no afterimage was observed in the region where the afterimage ratio was 0.5 (preferably 0.4) or less and was 1.2 mass% to 2.0 mass%.

図9はシンチレータ層31の積層周期と感度比との相関である。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、シンチレータ層31中のTl濃度:0.1mass%、感度比:シンチレータ層31の積層周期が200nmの場合の感度を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 9 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 31 and the sensitivity ratio. The test conditions are incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, Tl concentration in the scintillator layer 31: 0.1 mass%, sensitivity ratio: a ratio based on the sensitivity when the lamination period of the scintillator layer 31 is 200 nm, The scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 31) of each test sample are the same.

図10はシンチレータ層31の積層周期とMTF比との相関である。試験条件は、入射X線:70kV−0.0087mGy、シンチレータ層31中のTl濃度:0.1mass%、MTF比:シンチレータ層31の積層周期が200nmの場合のMTF(at 2Lp/mm)を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 10 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 31 and the MTF ratio. Test conditions are based on incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, Tl concentration in the scintillator layer 31: 0.1 mass%, MTF ratio: MTF (at 2 Lp / mm) when the lamination cycle of the scintillator layer 31 is 200 nm The scintillator layer forming conditions (excluding the Tl concentration in the scintillator layer 31) of each test sample are the same.

図11はシンチレータ層31の積層周期と残像比との相関である。試験条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。さらに、シンチレータ層31中のTl濃度:0.1mass%、残像比:シンチレータ層31の積層周期が200nmの場合の残像を基準とした比率であり、各試験サンプルのシンチレータ層形成条件(シンチレータ層31中のTl濃度を除く)は同一である。   FIG. 11 shows the correlation between the lamination period of the scintillator layer 31 and the afterimage ratio. The test condition is that the dose difference between the incident X-rays of the (n-1) th and n-th X-ray images is (n-1)> n, and the incident X-ray is 70 kV in the (n-1) th X-ray image. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec. Furthermore, the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 0.1 mass%, the afterimage ratio is a ratio based on the afterimage when the lamination period of the scintillator layer 31 is 200 nm, and the scintillator layer formation conditions (scintillator layer 31 of each test sample) Except for the Tl concentration in it).

そして、図9ないし図11に示すように、シンチレータ層31の積層周期が200nm以上の領域では、各特性が劣化する傾向となった。   As shown in FIGS. 9 to 11, each characteristic tends to deteriorate in the region where the lamination period of the scintillator layer 31 is 200 nm or more.

これは、シンチレータ層31の発光波長のピ−ク波長は550nm付近であるが、シンチレータ層31の母材であるCsIの屈折率が1.8であるため、シンチレータ層31内を伝播する発光波長のピ−ク波長をλ1とすると、屈折率と波長との関係から、λ1=550nm/1.8=306nmと見なせるため、シンチレータ層31の積層周期がλ1よりも大きい場合は、シンチレータ層31の結晶性のばらつき、およびシンチレータ層31中のTl濃度のばらつき等に伴う光学特性の劣化(散乱・減衰等)の影響を受ける可能性が高くなることと合致するからである。   This is because the peak wavelength of the emission wavelength of the scintillator layer 31 is around 550 nm, but the refractive index of CsI which is the base material of the scintillator layer 31 is 1.8, so the emission wavelength that propagates in the scintillator layer 31 If the peak wavelength of λ1 is λ1, it can be considered that λ1 = 550 nm / 1.8 = 306 nm from the relationship between the refractive index and the wavelength. Therefore, when the stacking period of the scintillator layer 31 is larger than λ1, This is because the possibility of being affected by deterioration of optical characteristics (scattering, attenuation, etc.) due to variations in crystallinity and variations in Tl concentration in the scintillator layer 31 is matched.

また、図6ないし図8に示されるように、シンチレータ層31中のTl濃度が1.2mass%〜2.0mass%の領域では、各特性が安定状態に近いため、シンチレータ層31中のTl濃度が変動(±15%程度)しても、各特性の変動は小さいこととなる。   Further, as shown in FIGS. 6 to 8, in the region where the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 1.2 mass% to 2.0 mass%, each characteristic is close to a stable state, so the Tl concentration in the scintillator layer 31 is Even if fluctuates (about ± 15%), the fluctuation of each characteristic is small.

さらに、図6ないし図8に示される相関から、シンチレータ層31中のTl濃度が1.2mass%〜2.0mass%の領域において最もシンチレータ層31の特性改善効果(特に残像特性)が大きく、かつ1.6mass%付近が最適値となるが、シンチレータ層31がハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体の場合、次の(a)(b)(c)のような特性がある。   Further, from the correlation shown in FIGS. 6 to 8, the characteristic improvement effect (especially afterimage characteristics) of the scintillator layer 31 is greatest in the region where the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 1.2 mass% to 2.0 mass%, and The optimum value is around 1.6 mass%. However, in the case where the scintillator layer 31 is a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide, the following characteristics (a) (b) (c) is there.

(a):CsIは、吸湿性が高く、大気中の水分と反応して潮解するが、TlIには吸湿性が無いため、シンチレータ層31中のTl濃度が高い程、シンチレータ層31の耐湿性が向上する。   (a): CsI is highly hygroscopic and deliquesces by reacting with moisture in the atmosphere, but since TlI has no hygroscopicity, the higher the Tl concentration in the scintillator layer 31, the higher the moisture resistance of the scintillator layer 31. Will improve.

(b):CsよりもTlの原子量が大きいことから、シンチレータ層31中のTl濃度が高い程、シンチレータ層31のDQE(X線吸収率)が向上するため、X線画像における量子ノイズが減少し、高SN比のX線画像を得ることが可能となる。   (b): Since the atomic weight of Tl is larger than that of Cs, the higher the Tl concentration in the scintillator layer 31, the better the DQE (X-ray absorption rate) of the scintillator layer 31, so that the quantum noise in the X-ray image decreases. In addition, it is possible to obtain an X-ray image with a high S / N ratio.

(c):CsよりもTlの原子量が大きいことから、シンチレータ層31中のTl濃度が高い程、シンチレータ層31のDQE(X線吸収率)が向上するため、透過X線による光電変換素子8や光電変換基板2上のIC等へのダメ−ジが軽減される。   (c): Since the atomic weight of Tl is larger than Cs, the higher the Tl concentration in the scintillator layer 31 is, the higher the DQE (X-ray absorption rate) of the scintillator layer 31 is. And damage to the IC and the like on the photoelectric conversion substrate 2 are reduced.

このように、シンチレータ層31中のTl濃度が高い程、上記(a)〜(c)の効果が得られることとなる。   Thus, as the Tl concentration in the scintillator layer 31 is higher, the effects (a) to (c) are obtained.

このため、シンチレータ層31中のTl濃度を1.6mass%〜2.0mass%とすれば、シンチレータ層31の残像特性を含む特性の改善とX線検出器1の信頼性の向上が可能となる。   For this reason, if the Tl concentration in the scintillator layer 31 is set to 1.6 mass% to 2.0 mass%, it is possible to improve the characteristics including the afterimage characteristics of the scintillator layer 31 and to improve the reliability of the X-ray detector 1. .

さらに、シンチレータ層31中のTl濃度が1.6mass%〜2.0mass%の領域にあっても、シンチレータ層31の面内方向および膜厚方向におけるTl濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、シンチレータ層31の面内方向および膜厚方向におけるTl濃度分布が±15%以内にあることが好ましい。このTl濃度分布が±15%程度の変動範囲内であれば、各特性の変動は小さく影響は少ない。   Furthermore, even if the Tl concentration in the scintillator layer 31 is in the region of 1.6 mass% to 2.0 mass%, each characteristic can be obtained if the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 has a large deviation. Therefore, the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 is preferably within ± 15%. If this Tl concentration distribution is within a fluctuation range of about ± 15%, the fluctuation of each characteristic is small and the influence is small.

したがって、上記(1)の特性のように、シンチレータ層31中のTl濃度が1.6mass%〜2.0mass%で、かつシンチレータ層31の面内方向および膜厚方向におけるTl濃度分布が±15%以内であることが好ましい。   Therefore, as in the characteristic (1), the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 1.6 mass% to 2.0 mass%, and the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 is ± 15. % Is preferable.

また、シンチレータ層31の少なくとも単位膜厚200nm以下の領域において、シンチレータ層31の面内方向および膜厚方向におけるTl濃度分布に大きな偏りがあれば、各特性が大きく変動してしまいやすいので、上記(2)の特性のように、単位膜厚200nm以下の領域においてもシンチレータ層31の面内方向および膜厚方向におけるTl濃度分布が±15%以内であることが好ましい。   In addition, if the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 is large in at least the region of the unit film thickness 200 nm or less of the scintillator layer 31, each characteristic is likely to fluctuate greatly. As in the characteristic (2), it is preferable that the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 is within ± 15% even in a region where the unit film thickness is 200 nm or less.

ここで、シンチレータ層31の形成方法の模式図を図12に示す。真空チャンバ71内に基板72(光電変換基板2または支持基板63に該当する)を配置し、この基板72を回転させながら、真空チャンバ71内に設置されているCsIの蒸発源73からの蒸発粒とTlIの蒸発源74からの蒸発粒を基板72の積層面に蒸着する真空蒸着法により、シンチレータ層31の膜を積層形成する。   Here, a schematic diagram of a method of forming the scintillator layer 31 is shown in FIG. A substrate 72 (corresponding to the photoelectric conversion substrate 2 or the support substrate 63) is arranged in the vacuum chamber 71, and the evaporated particles from the CsI evaporation source 73 installed in the vacuum chamber 71 while rotating the substrate 72. The film of the scintillator layer 31 is laminated by a vacuum vapor deposition method in which evaporated particles from the evaporation source 74 of TlI are vapor-deposited on the laminated surface of the substrate 72.

このとき、基板72の回転周期とCsIおよびTlIの蒸発とを制御すれば、シンチレータ層31の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のTl濃度分布を任意に制御することができる。そのため、シンチレータ層31の形成時において、シンチレータ層31の積層周期当りの面内方向および膜厚方向のTl濃度分布の均一性を確保すれば、シンチレータ層31の全体の面内方向および膜厚方向のTl濃度分布の均一性も確保されることとなる。   At this time, if the rotation period of the substrate 72 and the evaporation of CsI and TlI are controlled, the Tl concentration distribution in the in-plane direction and the film thickness direction per stacking period of the scintillator layer 31 can be arbitrarily controlled. Therefore, when the scintillator layer 31 is formed, if the uniformity of the Tl concentration distribution in the in-plane direction and film thickness direction per stacking period of the scintillator layer 31 is ensured, the entire in-plane direction and film thickness direction of the scintillator layer 31 The uniformity of the Tl concentration distribution is also ensured.

よって、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体からなるシンチレータ層31に、上記(a)〜(c)の特性を考慮して上記(1)〜(3)の特徴を付与すれば、シンチレータ層31の残像特性を含む特性の改善とX線検出器1の信頼性の向上とが可能となる。   Therefore, the characteristics (1) to (3) above are given to the scintillator layer 31 made of a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide in consideration of the characteristics (a) to (c). By doing so, it is possible to improve the characteristics including the afterimage characteristics of the scintillator layer 31 and to improve the reliability of the X-ray detector 1.

また、図1に示される第1の構造例のX線検出器1の実施例について説明する。この実施例では、シンチレータ層31の膜厚:600μm、シンチレータ層31の積層周期:150nm、シンチレータ層31の面内方向および膜厚方向の賦活剤の濃度分布:±15%、賦活剤:Tlとし、シンチレータ層31中の賦活剤の濃度:0.1mass%、1.0mass%、1.2mass%、1.6mass%、2.0mass%の5つのサンプルを作成する。   An embodiment of the X-ray detector 1 having the first structural example shown in FIG. 1 will be described. In this example, the film thickness of the scintillator layer 31 is 600 μm, the lamination period of the scintillator layer 31 is 150 nm, the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction of the scintillator layer 31 is ± 15%, and the activator is Tl. The concentration of the activator in the scintillator layer 31: Five samples of 0.1 mass%, 1.0 mass%, 1.2 mass%, 1.6 mass%, and 2.0 mass% are prepared.

これら5つのサンプルについて、特定の撮影条件下にて被写体を撮影し、所定の画像処理条件にて撮影画像を処理した場合のX線画像(n回目)を図13(a)(b)(c)(d)(e)に示すとともに、特性の結果を図14の表に示す。図14において、感度比、MTF比、残像比は、シンチレータ層31中のTl濃度が0.1mass%の場合を基準とした値である。   For these five samples, X-ray images (n-th) obtained by photographing a subject under specific photographing conditions and processing the photographed image under predetermined image processing conditions are shown in FIGS. ) (d) (e) and the characteristic results are shown in the table of FIG. In FIG. 14, the sensitivity ratio, MTF ratio, and afterimage ratio are values based on the case where the Tl concentration in the scintillator layer 31 is 0.1 mass%.

撮影条件は、(n−1)回目とn回目のX線画像の入射X線の線量差を(n−1)>nとし、(n−1)回目のX線画像では入射X線:70kV−0.87mGy、被写体:鉛板(板厚3mm)、X線画像取得間隔:60secとし、n回目のX線画像では入射X線:70kV−0.0087mGy、被写体:無し、X線画像取得間隔:60secとする。   The imaging condition is that the dose difference between the (n-1) th and nth X-ray images is (n-1)> n, and the (n-1) th X-ray image has an incident X-ray of 70 kV. -0.87 mGy, subject: lead plate (thickness 3 mm), X-ray image acquisition interval: 60 sec, incident X-ray: 70 kV-0.0087 mGy, subject: none, X-ray image acquisition interval for the nth X-ray image : 60 sec.

画像処理条件は、フラットフィールド補正(Flat Field Correction):有り、ウィンドウ処理:有り(画像のヒストグラム平均値±10%)とする。   The image processing conditions are: Flat Field Correction: Yes, Window Processing: Yes (Image histogram average value ± 10%).

図13(a)および(b)に示すように、賦活剤の濃度が0.1mass%および1.0mass%では、図中破線で囲む範囲に残像が確認されるが、図13(c)(d)(e)に示すように、賦活剤の濃度が1.2mass%、1.6mass%、2.0mass%では、図中破線で囲む範囲に残像は確認されなかった。   As shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), when the concentration of the activator is 0.1 mass% and 1.0 mass%, an afterimage is confirmed in a range surrounded by a broken line in FIG. 13 (c) ( d) As shown in (e), afterimages were not confirmed in the range surrounded by the broken line in the figure when the concentration of the activator was 1.2 mass%, 1.6 mass%, and 2.0 mass%.

したがって、シンチレータ層31に本実施形態で規定される上記(1)〜(3)の特徴を付与すれば、感度やMTFも良好な状態で残像特性を改善できるため、X線検出器1の高性能化と信頼性の向上が可能となる。   Therefore, if the characteristics (1) to (3) defined in the present embodiment are added to the scintillator layer 31, the afterimage characteristics can be improved with good sensitivity and MTF. Performance and reliability can be improved.

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 放射線検出器としてのX線検出器
2 光電変換基板
31 シンチレータ層
1 X-ray detector as a radiation detector 2 Photoelectric conversion substrate
31 Scintillator layer

Claims (4)

光を電気信号に変換する光電変換基板と、
前記光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と
を具備し、
前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が1.6mass%〜2.0mass%でかつ面内方向および膜厚方向の前記賦活剤の濃度分布が±15%以内である
ことを特徴とする放射線検出器。
A photoelectric conversion substrate that converts light into an electrical signal;
A scintillator layer that contacts the photoelectric conversion substrate and converts radiation incident from the outside into light, and
The scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide, and the concentration of the activator in the phosphor is 1.6 mass% to 2.0 mass%, and in-plane direction and film The radiation detector, wherein the concentration distribution of the activator in the thickness direction is within ± 15%.
前記シンチレータ層は、単位膜厚200nm以下の領域において、面内方向および膜厚方向の前記賦活剤の濃度分布が±15%以下である
ことを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
2. The radiation detector according to claim 1, wherein the scintillator layer has a concentration distribution of the activator in an in-plane direction and a film thickness direction of ± 15% or less in a region having a unit film thickness of 200 nm or less.
前記シンチレータ層は、柱状結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項1または2記載の放射線検出器。
The radiation detector according to claim 1, wherein the scintillator layer has a columnar crystal structure.
光を電気信号に変換する光電変換基板と、前記光電変換基板に接して外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層とを具備する放射線検出器の製造方法であって、
前記シンチレータ層は、ハロゲン化物であるCsIにTlを賦活剤として含有する蛍光体であり、
前記蛍光体中の前記賦活剤の濃度が1.6mass%〜2.0mass%でかつ面内方向および膜厚方向の前記賦活剤の濃度分布が±15%以内となるように、CsIとTlとを材料源とした気相成長法により前記シンチレータ層を形成する
ことを特徴とする放射線検出器の製造方法。
A method for manufacturing a radiation detector comprising: a photoelectric conversion substrate that converts light into an electrical signal; and a scintillator layer that converts radiation incident from the outside in contact with the photoelectric conversion substrate;
The scintillator layer is a phosphor containing Tl as an activator in CsI which is a halide,
CsI and Tl so that the concentration of the activator in the phosphor is 1.6 mass% to 2.0 mass% and the concentration distribution of the activator in the in-plane direction and the film thickness direction is within ± 15%. The scintillator layer is formed by a vapor phase growth method using as a material source. A method of manufacturing a radiation detector.
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