JP2016070752A - X-ray image detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線を用いて画像を撮影する技術に関する。 The present invention relates to a technique for capturing an image using X-rays.
平面X線画像検出器(Flat Panel Detector : FPD)は、X線検出原理の違いにより、主に間接変換型と、直接変換型に大別される。間接変換型は、X線をシンチレータ(Scintillator)によって光に変換した後、フォトダイオードで光を電気信号に変換する方式である。直接変換型は、X線を、X線変換膜(X-ray photoconductor)によって直接電気信号に変換する方式である。直接変換型のX線変換膜では、入射したX線量に応じて、正孔と電子の対すなわち電荷が励起される。 Flat X-ray image detectors (Flat Panel Detector: FPD) are mainly classified into indirect conversion type and direct conversion type depending on the X-ray detection principle. The indirect conversion type is a system in which X-rays are converted into light by a scintillator, and then light is converted into an electrical signal by a photodiode. The direct conversion type is a system in which X-rays are directly converted into electric signals by an X-ray conversion film (X-ray photoconductor). In the direct conversion type X-ray conversion film, a hole-electron pair, that is, a charge is excited in accordance with the incident X-ray dose.
例えば、医学、科学の分野においては、同時に複数の物質を測定する事が多い。そのため、試料を透過したX線の持つエネルギーを波長成分毎に分離する事は、標的とした物質を特定するのに有効である。しかし、FPDは、構造上、検出したX線の波長毎のエネルギーを検出するのが難しい。そこで、例えば、下記特許文献1には、波長の異なる複数の単色X線を含む多色X線を複数のX線検出器に通過させて、各X線検出器の検出強度から最上流側のX線検出器に入射する複数の単色X線の各強度又はその比率を演算することが記載されている。
For example, in the fields of medicine and science, a plurality of substances are often measured simultaneously. Therefore, separating the energy of the X-rays transmitted through the sample for each wavelength component is effective for identifying the target substance. However, the FPD is difficult to detect the energy for each detected X-ray wavelength because of its structure. Therefore, for example, in
上記従来の構成では、多色X線が順次同時に通過するように、複数のX線検出器が積層される。各X線検出器は、例えば、X線変換膜としてのCsI膜と、CCDとを組み合わせた構成となる。この構成において、1つのX線検出器のCsI膜と、その隣のX線検出器のCsI膜との間には一定の距離が生じる。このように複数のX線変換膜の間に距離があるため、上流側のX線検出器におけるX線の検出位置と、下流側のX線検出器における同じX線の検出位置がずれやすくなる。そのため、積層するX線検出器の数を増やすと、X線画像の品質が劣化しやすくなる。その結果、X線検出器の数が制限されて設計自由度が低くなり、複数のX線検出器を用いた構成を有効に活用することが難しかった。そこで、本願は、複数のX線画像検出器を備えるX線画像検出装置の設計自由度を高めるための技術を開示する。 In the above-described conventional configuration, a plurality of X-ray detectors are stacked so that multicolor X-rays sequentially pass simultaneously. Each X-ray detector has a configuration in which, for example, a CsI film as an X-ray conversion film and a CCD are combined. In this configuration, a certain distance is generated between the CsI film of one X-ray detector and the CsI film of the adjacent X-ray detector. Since there is a distance between the plurality of X-ray conversion films in this manner, the X-ray detection position in the upstream X-ray detector and the same X-ray detection position in the downstream X-ray detector are likely to shift. . Therefore, when the number of X-ray detectors to be stacked is increased, the quality of the X-ray image is likely to deteriorate. As a result, the number of X-ray detectors is limited and the degree of freedom in design is low, making it difficult to effectively utilize a configuration using a plurality of X-ray detectors. Therefore, the present application discloses a technique for increasing the degree of design freedom of an X-ray image detection apparatus including a plurality of X-ray image detectors.
本発明の一実施形態におけるX線画像検出装置は、X線の入射方向において重なるように配置された複数のX線画像検出器を備える。前記X線画像検出器のそれぞれは、可撓性を有する材料で形成された基板と、前記基板に対して固定され、入射したX線量に応じた電荷又は可視光を発生させるX線変換膜と、前記X線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記X線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるX線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する。 An X-ray image detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of X-ray image detectors arranged so as to overlap in the X-ray incident direction. Each of the X-ray image detectors includes a substrate formed of a flexible material, an X-ray conversion film that is fixed to the substrate and generates a charge or visible light corresponding to an incident X-ray dose. And a detection element provided corresponding to each of the plurality of pixels arranged on one surface of the X-ray conversion film and having a detection surface in contact with the X-ray conversion film, and connected to each of the plurality of detection elements A switching element, a data line connected to the switching element and transmitting a signal based on electric charge or visible light collected on a detection surface of the detection element as a signal indicating an X-ray dose in each pixel, and the switching element A control line is connected and supplies a signal for controlling the switching element.
本願開示によれば、複数のX線画像検出器を含むX線画像検出装置の設計自由度を高めることができる。 According to the present disclosure, the degree of freedom in designing an X-ray image detection apparatus including a plurality of X-ray image detectors can be increased.
本発明の一実施形態におけるX線画像検出装置は、X線の入射方向において重なるように配置された複数のX線画像検出器を備える。前記X線画像検出器のそれぞれは、可撓性を有する材料で形成された基板と、前記基板に対して固定され、入射したX線量に応じた電荷又は可視光を発生させるX線変換膜と、前記X線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記X線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるX線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する。 An X-ray image detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of X-ray image detectors arranged so as to overlap in the X-ray incident direction. Each of the X-ray image detectors includes a substrate formed of a flexible material, an X-ray conversion film that is fixed to the substrate and generates a charge or visible light corresponding to an incident X-ray dose. And a detection element provided corresponding to each of the plurality of pixels arranged on one surface of the X-ray conversion film and having a detection surface in contact with the X-ray conversion film, and connected to each of the plurality of detection elements A switching element, a data line connected to the switching element and transmitting a signal based on electric charge or visible light collected on a detection surface of the detection element as a signal indicating an X-ray dose in each pixel, and the switching element A control line is connected and supplies a signal for controlling the switching element.
上記構成においては、複数のX線画像検出器は、それぞれ、可撓性を有する材料で形成された基板、すなわちフレキシブル基板に固定されるX線変換膜と、X線変換膜の一方の面に形成される検出素子、検出素子に接続されるスイッチング素子、データ線及び制御線を備える。そのため、従来の基板を用いたX線画素検出器に比べて、1つのX線画像検出器の厚みを薄くすることができる。すなわち、隣接する複数のX線画像検出器の検出面間の距離を小さくすることができる。また、可撓性を有する材料で形成された基板を用いるため、各X線画像検出器におけるX線の検出面を様々な形態に成型することが容易になる。その結果、複数のX線画像検出器におけるX線変換膜の厚み、複数のX線変換膜間の距離、X線画像検出器の数、X線変換膜の形状その他の構成要素の制限が緩くなる。すなわち、設計自由度が高くなる。可撓性を有する材料には、一定以上の力が加わると弾性変形又は塑性変形する材料が含まれる。 In the above configuration, each of the plurality of X-ray image detectors is formed on a substrate formed of a flexible material, that is, an X-ray conversion film fixed to the flexible substrate, and one surface of the X-ray conversion film. A detection element to be formed, a switching element connected to the detection element, a data line, and a control line are provided. Therefore, the thickness of one X-ray image detector can be reduced as compared with an X-ray pixel detector using a conventional substrate. That is, the distance between the detection surfaces of a plurality of adjacent X-ray image detectors can be reduced. In addition, since a substrate formed of a flexible material is used, it is easy to mold the X-ray detection surface of each X-ray image detector into various forms. As a result, restrictions on the thickness of the X-ray conversion film, the distance between the plurality of X-ray conversion films, the number of X-ray image detectors, the shape of the X-ray conversion film, and other components in the plurality of X-ray image detectors are relaxed. Become. That is, the degree of freedom in design increases. The material having flexibility includes a material that is elastically deformed or plastically deformed when a certain force or more is applied.
上記X線画像検出装置において、前記複数のX線画像検出器のうち少なくとも2つは、入射された連続X線のうち互いに異なる波長域のX線を検出する態様とすることができる。これにより、連続X線における異なる波長域のX線を、複数のX線画像検出器でそれぞれ検出することができる。連続X線は、連続したエネルギースペクトル(energy spectrum)を示すX線である。なお、X線画像検出装置の対象とするX線は、連続X線のみに限られず、特性X線を含む領域の連続X線も対象とすることができる。 In the X-ray image detection apparatus, at least two of the plurality of X-ray image detectors may detect X-rays having different wavelength ranges from incident continuous X-rays. Thereby, X-rays in different wavelength regions in continuous X-rays can be detected by a plurality of X-ray image detectors, respectively. Continuous X-rays are X-rays that indicate a continuous energy spectrum. Note that the X-rays targeted by the X-ray image detection apparatus are not limited to continuous X-rays, but can also be continuous X-rays in a region including characteristic X-rays.
上記構成において、前記複数のX線画像検出器のうち1つのX線画像検出器における少なくとも1つの画素における検出素子の検出面は、他のX線画像検出器の対応する画素における検出素子の検出面と、前記X線の入射方向において部分的に重っている構成とすることができる。すなわち、1つのX線画像検出器におけるある画素の検出素子の検出面は、他のX線画像検出器における対応する画素の検出素子の検出面と重なっている部分と、重なっていない部分を有する。これにより、複数のX線画像検出器の対応する画素を、X線の入射方向に対して互いにずらして配置することができる。そのため、1つのX線画像検出器で検出する場合よりも精度よくX線の検出位置を特定することができる。なお、検出素子の検出面は、X線変換部で入射するX線に応じて生成される電荷又は光を、X線変換部から直接受け取る領域とすることができる。検出素子は、直接変換型の場合は、X線変換部に接する画素電極とすることができ、間接変換型の場合は、X線変換部に接するフォトダイオード等の光電変換素子とすることができる。 In the above-described configuration, the detection surface of the detection element in at least one pixel in one X-ray image detector among the plurality of X-ray image detectors detects the detection element in the corresponding pixel of the other X-ray image detector. The surface may be partially overlapped in the X-ray incident direction. That is, the detection surface of the detection element of a certain pixel in one X-ray image detector has a portion that overlaps the detection surface of the detection element of the corresponding pixel in another X-ray image detector and a portion that does not overlap. . Accordingly, the corresponding pixels of the plurality of X-ray image detectors can be arranged so as to be shifted from each other with respect to the X-ray incident direction. Therefore, it is possible to specify the X-ray detection position with higher accuracy than when detecting with one X-ray image detector. Note that the detection surface of the detection element can be a region that directly receives charges or light generated according to X-rays incident on the X-ray conversion unit from the X-ray conversion unit. In the case of the direct conversion type, the detection element can be a pixel electrode in contact with the X-ray conversion unit. In the case of the indirect conversion type, the detection element can be a photoelectric conversion element such as a photodiode in contact with the X-ray conversion unit. .
上記X線画像撮影装置は、前記複数のX線画像検出器のうち隣り合う2つのX線画像検出器の間に設けられ、一定の波長又は波長域のX線の透過を制限する遮蔽部材をさらに備えることができる。これにより、遮蔽部材より上流のX線画像検出器で検出されるX線の波長域と、遮蔽部材より下流のX線画像検出器で検出されるX線の波長を異ならせることができる。 The X-ray imaging apparatus includes a shielding member that is provided between two adjacent X-ray image detectors among the plurality of X-ray image detectors and restricts transmission of X-rays having a certain wavelength or wavelength range. Furthermore, it can be provided. Thereby, the wavelength range of the X-rays detected by the X-ray image detector upstream of the shielding member can be made different from the wavelength of the X-rays detected by the X-ray image detector downstream of the shielding member.
上記構成において、前記基板は、X線の入射する方向に凹む曲面を有し、前記X線変換膜は、前記曲面に沿って形成されてもよい。これにより、X線変換膜に入射するX線の角度を、X線の入射面において均一に近づけることができる。 In the above configuration, the substrate may have a curved surface that is recessed in a direction in which X-rays are incident, and the X-ray conversion film may be formed along the curved surface. As a result, the angle of the X-ray incident on the X-ray conversion film can be made closer to the X-ray incident surface uniformly.
上記構成において、前記複数のX線画像検出器のうち1つのX線画像検出器における少なくとも1つの画素の検出素子の検出面を貫くX線が、他のX線画像検出器における対応する画素における検出素子の検出面も貫くように、前記1つのX線画像検出器の検出素子の検出面と前記他のX線画像検出器の検出素子の検出面とを配置することができる。これにより、1つのX線画像検出器におけるX線の検出位置と、他のX線画像検出器における同じX線の検出位置とのずれを小さくすることができる。他のX線画像検出器における「対応する画素」は、例えば、前記1つのX線画像検出器の前記1つの画素の座標と同じ座標に対応する他のX線画像検出器の画素とすることができる。 In the above configuration, X-rays penetrating the detection surface of the detection element of at least one pixel in one X-ray image detector among the plurality of X-ray image detectors in the corresponding pixel in the other X-ray image detector. The detection surface of the detection element of the one X-ray image detector and the detection surface of the detection element of the other X-ray image detector can be arranged so as to penetrate the detection surface of the detection element. Thereby, the shift | offset | difference of the X-ray detection position in one X-ray image detector and the same X-ray detection position in another X-ray image detector can be made small. The “corresponding pixel” in the other X-ray image detector is, for example, a pixel of another X-ray image detector corresponding to the same coordinate as the coordinate of the one pixel of the one X-ray image detector. Can do.
前記X線画像検出器のそれぞれは、前記X線変換膜の前記一方の面に対向する他の面において、前記検出素子の検出面と対向する位置に設けられる対向電極を有することができる。その場合、前記X線画像検出装置は、前記複数のX線画像検出器のうち1つのX線画像検出器における前記対向電極及び、他のX線画像検出器における前記対向電極に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部をさらに備えることができる。これにより、それぞれのX線画像検出器の構成に応じた適切な電圧でX線画像を検出することができる。 Each of the X-ray image detectors may have a counter electrode provided at a position facing the detection surface of the detection element on the other surface facing the one surface of the X-ray conversion film. In that case, the X-ray image detection device is independent of the counter electrode in one X-ray image detector of the plurality of X-ray image detectors and the counter electrode in another X-ray image detector. And a power supply unit for supplying a voltage. Thereby, an X-ray image can be detected with an appropriate voltage according to the configuration of each X-ray image detector.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.
<実施形態1>
(X線画像撮影装置の構成)
図1は、実施形態1に係るX線画像撮影装置の構成例を示す断面図である。図1に示すX線画像撮影装置10は、X線の入射方向Fにおいて重なるように配置された複数のX線画像検出器1−1〜1−5(以下、特に区別しないときは、X線画像検出器1と総称する)を備える。複数のX線画像検出器1−1〜1−5は、それぞれのX線変換膜3が互いに平行になるように、X線入射方向Fに重ねて積層される。前面のX線画像検出器1を透過したX線が、次のX線画像検出器1に入射するように、複数のX線画像検出器1−1〜1−5が積層される。複数のX線画像検出器1−1〜1−5の間には、間隔(空間)が設けられてもよいし、接着剤等が充填されてもよい。複数のX線画像検出器1−1〜1〜5の構成は厳密に同じでなくてもよい。
<
(Configuration of X-ray imaging apparatus)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment. An
それぞれのX線画像検出器1は、フレキシブル基板5と、フレキシブル基板5に対して接着されたX線変換膜3を有する。X線変換膜3は、入射したX線量に応じた電荷を発生させる。X線変換膜3の一方の面には、複数の画素に対応する画素電極4が設けられる。画素電極4は、X線変換膜に接する検出面を有する。画素電極4は、検出素子の一例である。X線変換膜3の他方の面の複数の画素電極4と対向する位置に対向電極2が設けられる。対向電極2は、複数の画素電極4と対向する領域に一体的に設けられる。X線変換膜3の一方の面において、複数の画素は、例えば、格子状に配置され、行と列を有するマトリクスを形成することができる。
Each
各画素電極4には、スイッチング素子の一例である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTと称する。図1では図示を省略。)が設けられる。TFTには、データ線及び制御線が接続される。データ線は、画素電極それぞれにおける電荷に基づく信号を、各画素におけるX線量を示す信号をとして伝達する。制御線は、TFTを制御する信号を供給する。データ線は、第1の方向(例えば、画素のマトリクスの横(行)方向)に延びて、第1の方向に並ぶ複数の画素にTFTを介して接続される。制御線は、第1の方向とは異なる第2の方向(例えば、画素のマトリクスの縦(列)方向)に延びて、第2の方向に並ぶ複数の画素にTFTを介して接続される。なお、データ線は、ソース線又は信号線等と称することもでき、制御線は、ゲート線又は走査線と称することもできる。
Each
図1に示す例では、複数のX線画像検出器1−1〜1〜5の対向電極2が互いに並列に接続されている。これにより、複数のX線画像検出器1−1〜1−5の対向電極2に同じバイアス電極を印加することができる。或いは、各X線画像検出器1の対向電極2は、他のX線画像検出器1の対向電極2とは接続されない構成とすることができる。これにより、X線画像検出器1ごとに異なるバイアス電圧を対向電極2に印加することができる。また、X線画像検出器1それぞれのデータ線を介してX線量を示す信号を取り出すことができる。
In the example shown in FIG. 1, the
図2は、X線画像検出器1の1画素の構成例を示す断面図である。図3は、X線画像検出器1の1画素の等価回路を示す回路図である。図2に示す例では、フレキシブル基板5上に形成されたTFT32、電荷蓄積容量31(画素電極4を含む)、制御線23、及びデータ線24が、1つの画素に含まれる。このように、フレキシブル基板5上に、制御線23及びデータ線24等を含む電極配線、並びに、電荷蓄積容量31及びTFT32を含む画素配列層を形成したものを、アクティブマトリクス基板19と称することができる。このアクティブマトリクス基板19上に、たとえば、a-SeやCdTeなどの光伝導性を有する半導体層であるX線変換膜3が接着される。X線変換膜3の上にバイアス電圧用の対向電極2(上部電極と称することもできる)が形成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of one pixel of the
図3に示すように、TFT32のゲートは制御線23に、ソースはデータ線24に、ドレインは画素電極4に、接続されている。画素電極4とこれに対向して設けられるCS電極により電荷蓄積容量31が形成される。
As shown in FIG. 3, the gate of the
X線画像検出装置10によるX線画像の撮影時において、各X線画像検出器1の対向電極2にバイアス電圧が印加される。撮影時において、X線源(図示せず)から放射されたX線は、被検体を経てX線変換膜3に入射する。X線変換膜3では、入射したX線量に応じた電荷、すなわち正孔と電子の対が光導電効果により発生する。発生した電荷は、X線変換膜3に印加されているバイアス電圧Vhの極性に従って画素電極4に移動する。これにより、画素内の電荷蓄積容量31に、入射したX線量に応じた量の電荷が蓄積される。すなわち、電荷蓄積容量31とX線変換膜3とは、画素電極4を介して直列に接続された構造になっているので、対向電極2とCS電極25との間にバイアス電圧(Vh)を印加しておくと、X線変換膜3内で発生した電荷がそれぞれ+電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量31に電荷が蓄積される。
When the X-ray
その後、フレキシブル基板5上の制御線23が走査され、線順次に選択される。選択された制御線23に接続されたTFT32がON状態になり、電荷蓄積容量31に蓄積された電荷が、データ線23へ出力される。これにより、各画素の電荷情報をデータ線から読み出すことができる。制御線23の端部には、例えば、制御線23を順次選択するゲートドライバが接続される。データ線の端部には、例えば、増幅回路(CSA:Charge Sensitive Amplifier)とA/Dコンバータが接続される。これにより、データ線を介して読み出された各画素の電荷情報は、デジタル信号に変換されて順次出力される。ここで、電極配線(制御線23およびデータ線24)、TFT32、及び電荷蓄積容量31等は、すべてマトリクス状に設けられている。そのため、制御線23に入力する信号を順次に走査することで、2次元的にX線の画像情報を得ることができる。
Thereafter, the
ここで、図2に示す構成の具体例を説明する。1つの画素において、フレキシブル基板5上に、金属膜(Ta等)により制御線(ゲート線)23及びCS電極25が設けられ、これらを覆うように絶縁層26が形成される。絶縁層26には、例えば、SiNx又はSiOx等が用いられる。ゲート線23の上のTFT32のチャネル部となる領域には、半導体膜(i層)27が設けられる。半導体膜(i層)27の一方の端部は、データ線(ソース線)とのコンタクトを図る半導体膜(n+層)28を介してソース線24に接続される。半導体膜(i層)27の他方の端部は、ドレイン電極とのコンタクトを図る半導体膜(n+層)28を介してドレイン電極、すなわち画素電極4に接続される。これにより、ゲート線23、ソース線24及び画素電極4に接続されるスイッチング素子であるTFT32が形成される。
Here, a specific example of the configuration shown in FIG. 2 will be described. In one pixel, a control line (gate line) 23 and a
上記の半導体膜27、28の材料は特定のものに限定されないが、例えば、酸化物半導体を含んでもよい。酸化物半導体は、例えば、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)および酸素(O)を主成分とするInGaZnOxを用いることができる。このInGaZnOx、すなわちIn−Ga−Zn−O系の半導体は、In、Ga、Znの三元酸化物であって、In、Ga、Znの割合(組成比)は特に限定されない。例えば、In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等であってもよい。In−Ga−Zn−O系の半導体を含む半導体膜27、28を有するTFT18を検出器8に用いることにより、検出器8の消費電力を削減することが可能になる。また、アクティブマトリクス基板19の設計の自由度を高めることができる。
The material of the
なお、In−Ga−Zn−O系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含み、結晶性を有していてもよい。また、半導体膜27、28は、In−Ga−Zn−O系の半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。具体的には、半導体膜27、28は、例えば、Zn−O系の半導体(ZnO)、In−Zn−O系の半導体(IZO(登録商標))、Zn−Ti(チタン)−O系の半導体(ZTO)、Cd(カドミウム)−Ge(ゲルマニウム)−O系の半導体、Cd−Pb(鉛)−O系の半導体、CdO(酸化カドミウム)−Mg(マグネシウム)−Zn−O系の半導体、In−Sn(錫)−Zn−O系の半導体(例えば、In2O3−SnO2−ZnO)、In−Ga(ガリウム)−Sn−O系の半導体等を含んでもよい。
Note that the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous or may include a crystalline part and have crystallinity. The
TFT32の上には、絶縁層34が設けられる。画素電極4は、TFT32のドレイン電極からCS電極25の上に延びて形成される。画素電極4には、ITO等の透明電極を用いることもできる。画素電極4により電荷蓄積容量31を形成することができる。TFT32及び画素電極4を覆うようにX線変換膜3が画素領域全体に渡って設けられる。
An insulating
X線変換膜3として、例えば、アクティブマトリクス基板19の上に蒸着法を用いてSeのアモルファス膜を、約0.3mmの厚みで形成することができる。X線変換膜3の上に、金属(Ti、Ag等)によって対向電極2が形成される。X線変換膜3と対向電極2の間に、さらに、AlOxの薄い絶縁層等からなる電子阻止層を形成してもよい。
As the
上記例において、フレキシブル基板5は、可撓性を有する板状の部材で形成される。例えば、力を加えることにより塑性変形又は弾性変形ができる程度の剛性及び厚みを持つ板材でフレキシブル基板5を形成することができる。フレキシブル基板5の厚みは、特に限定はないが、例えば、0.3mm未満とすることができる。典型的には、0.500mm〜0.010mmの厚みでフレキシブル基板5を形成することができる。フレキシブル基板5の材料として、例えば、有機材料であるプラスチックフィルム、極薄板ガラス、又はステンレス等を用いることができる。有機材料の例として、PEN(ポリエチレン2,6ナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、COS(シクロオレフィンポリマー)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリイミド、アラミド、バイオナノファイバ等が挙げられる。或いは、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、セルローストリアセテート(CTA)、環状ポリオレフィン(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリサルフォン(PSF)、ポリアミドイミド(PAI)、ノボルネン系樹脂、又は、アリルエステル樹脂等の合成樹脂を、フレキシブル基板5の材料として用いることができる。フレキシブル基板5が成型可能な程度であれば、フレキシブル基板5の剛性は特に限定されない。目安として、例えば、弾性率(ヤング率)が50Gpaより小さい材料を、フレキシブル基板5に用いることができる。なお、フレキシブル基板5の材料は、特定のものに限定されない。また、フレキシブル基板5には、絶縁膜、ガス(水分や酸素等)バリア性を確保するためのバリア膜、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するための付加膜、適度な剛性を確保するための補強層、その他必要な層を設けることができる。
In the above example, the
(本実施形態の効果)
上記例では、フレキシブル基板5に、画素電極、X線変換膜、及び対向電極を形成したX線画像検出器を1つのユニットとして、このユニットを複数重なる構成である。ここで、フレキシブル基板5の材料は、可撓性を有するような厚みと剛性を持つ。そのため、フレキシブル基板5は柔軟性を有して薄いものとなる。この構成においては、従来のFPDを積層する場合に比べて各ユニットの厚みを薄くすることができる。そのため、多くのユニットを積層することが可能になる。
(Effect of this embodiment)
In the above example, the X-ray image detector in which the pixel electrode, the X-ray conversion film, and the counter electrode are formed on the
また、ユニットの薄型化により、積層する複数のX線画像検出器1のX線変換膜3間の距離を短くすることができる。これにより、例えば、X線管から生成された放射状に広がったX線による画像のぼけや、画像の拡大を抑える事が可能となる。すなわち、従来のFPDを積層すると、画像のぼけや拡大等の品質に影響がでるため、従来のX線画像検出装置は、1台のFPDで構成することが好ましかった。これに対して、本実施形態のX線画像検出装置では、画像品質劣化の問題による制約を受けずに、各X線画像検出器1の数や、X線変換膜の厚み等の構成を自由に設計することが容易になる。
Further, the distance between the
例えば、従来のように1台のFPDでX線画像検出装置を構成する場合、X線変換膜における電子と正孔のドリフト長を考慮して、X線変換膜の膜厚を制限しなければならなかった。これに対して、本実施形態では、複数のX線画像検出器1を設けることで、各X線画像検出器1のX線変換膜3の膜厚は薄くしながらも、複数のX線画像検出器1のX線変換膜3の膜厚の合計を、必要に応じて調整することができる。X線変換膜の膜厚の合計を、ドリフト長による制限を受けずに決定することができる。
For example, when an X-ray image detection apparatus is configured with a single FPD as in the prior art, the thickness of the X-ray conversion film must be limited in consideration of the drift length of electrons and holes in the X-ray conversion film. did not become. In contrast, in the present embodiment, by providing a plurality of
また、X線変換膜の合計の膜厚は同じでも、X線画像検出装置の数を増やすことで、検出可能なX線のレンジを広げることができる。X線変換膜における電子と正孔の移動はX線変換膜を構成する物質の移動度、寿命(緩和時間)、物質を貫く電場の積に依存する。例えば、X線変換膜において、入射X線の強度が小さく、電場が弱い場合は、X線量に応じた電子又は正孔を画素電極に蓄積できない場合がある。すなわち、強度が小さい入射X線による電荷を画素電極に蓄積するためには、画素電極とX線変換膜を挟んで対向する対向電極に、高いバイアス電圧をかける必要がある。 Even if the total film thickness of the X-ray conversion films is the same, the range of detectable X-rays can be expanded by increasing the number of X-ray image detection devices. The movement of electrons and holes in the X-ray conversion film depends on the product of the mobility, lifetime (relaxation time), and electric field that penetrates the substance constituting the X-ray conversion film. For example, in the X-ray conversion film, when the intensity of incident X-rays is small and the electric field is weak, electrons or holes corresponding to the X-ray dose may not be accumulated in the pixel electrode. That is, in order to accumulate charges due to incident X-rays with low intensity in the pixel electrode, it is necessary to apply a high bias voltage to the counter electrode facing the pixel electrode with the X-ray conversion film interposed therebetween.
一方、入射X線が強すぎる場合、画素内の電荷蓄積容量で電荷の飽和が起こり、測定不可能となる。また、X線は電磁波の中でも比較的透過率が高いため、薄いX線変換膜を用いると入射X線の全てを吸収できず、厚いX線変換膜を用いると、寿命により電子、正孔が消滅してしまう場合がある。このような事情により、バイアス電圧やX線変換膜の厚みを調整しても、1つのX線変換膜で検出できるX線のレンジには限界がある。 On the other hand, when the incident X-ray is too strong, charge saturation occurs in the charge storage capacitor in the pixel, and measurement becomes impossible. Also, since X-rays have a relatively high transmittance among electromagnetic waves, if a thin X-ray conversion film is used, not all of the incident X-rays can be absorbed. It may disappear. For these reasons, there is a limit to the range of X-rays that can be detected by one X-ray conversion film even if the bias voltage and the thickness of the X-ray conversion film are adjusted.
本実施形態では、複数のX線変換膜3がX線の入射方向に重なるように配置される。そのため、入射X線は最前面のX線画像検出器1−1で検出され、X線画像検出器1−1を透過したX線は、下流のX線画像検出器1−2で検出され、かつ透過する。透過したX線は、さらに下流のX線画像検出器1−3で検出され、透過する。ということが、最下流のX線画像検出器1まで、または、X線が全て吸収されるまで続くことになる。
In the present embodiment, the plurality of
ここで、入射X線が一つのX線画像検出器1を透過すると、X線画像検出器1の材料自体のX線遮蔽率によって、透過X線の強度は、入射X線の強度よりも小さくなる。本実施形態の構成によれば、入射X線が強く、上流のX線画像検出器1−1で飽和した場合でも、下流のX線画像検出器1−2、1−3、…で検出する事が可能である。多くのX線の吸収はX線変換膜の表面付近で起こる。そのため、複数のX線画像検出器1−1〜1−5のX線変換膜の合計と同じ変換膜厚を持つ1つのX線変換膜を備えた検出器と比較すると、X線画像検出器1−1〜1−5の方が、実用上幅広いレンジでX線画像を撮影する事が可能となる。
Here, when incident X-rays pass through one
すなわち、本実施形態では、エネルギーの高すぎるX線を入射した場合でも、上流側のX線画像検出器1によりX線が減衰し、減衰したX線を下流のX線画像検出器1で捉える事ができる。エネルギーの低すぎるX線が入射した場合は、1枚のX線変換膜3が薄いため、低い電圧で検出ができる。これにより、ダイナミックレンジの広いX線平面検出器が実現できる。
That is, in this embodiment, even when X-rays having too high energy are incident, the X-rays are attenuated by the upstream
また、本実施形態では、複数のX線画像検出器1−1〜1−5のうち少なくとも2つは、入射された連続X線の互いに異なる波長域のX線を検出する態様とすることができる。例えば、複数のX線画像検出器1−1〜1−5のうち上流側の2以上のX線画像検出器1のX線変換膜3のX線入射方向における厚みを、下流のX線画像検出器1で検出すべき波長領域の侵入長に応じて設定することができる。これにより、入射した連続X線のうち異なる波長域のX線を検出することができる。
In the present embodiment, at least two of the plurality of X-ray image detectors 1-1 to 1-5 are configured to detect X-rays in different wavelength ranges of incident continuous X-rays. it can. For example, the thickness in the X-ray incident direction of the
図4を参照して、連続X線の異なる波長域を検出する場合の具体例を説明する。図4に示す構成は、図1に示すX線画像検出装置10と同じである。一例として、ある波長域のX線を、上流から3番目のX線画像検出器1−3で検出したい場合について説明する。この場合、X線画像検出器1−3よりも上流(前面)のX線画像検出器1−1、1−2のX線変換膜層3の厚みT1、T2の合計(T1+T2)を、X線画像検出器1−3で検出すべき波長領域に含まれる連続X線の侵入長未満の厚みで構成する。すなわち、X線画像検出器1−3で検出すべきX線の波長より長い波長を持つX線が、上流で吸収されるようにX線画像検出器1−1、1−2の厚みを設定する。これにより、X線画像検出器1−3で検出したい波長域のX線X3、X4、X5がX線画像検出器1−3のX線変換膜3に到達し、それより長い波長域のX線X1、X2は、X線画像検出器1−1、1−2で減衰する。そのため、X線画像検出器1−3で所望の波長域のX線X3、X4、X5が検出できる。
A specific example in the case of detecting different wavelength regions of continuous X-rays will be described with reference to FIG. The configuration shown in FIG. 4 is the same as that of the X-ray
図4に示す例では、エネルギーの高いX線は物質のより深くまで侵入する事を利用し、下流のX線画像検出器1では入射時点でエネルギーの高かったX線が検出される。つまり、X線画像検出器1ごとに検出するX線の波長又は波長域を異ならせることができる。そのため、連続X線に含まれる複数の波長成分を同時に検出する事が可能になる。これにより、画素ごとに検出されたX線のエネルギーの波長成分の分解ができる。その結果、例えば、透過率の異なる測定対象物を一度に撮影する事が可能になる。
In the example shown in FIG. 4, the X-ray having high energy is detected by the downstream
このように、上記実施形態のX線画像検出装置は、連続X線を用いた撮影に用いる事が可能である。また、検出したい波長域のX線侵入長に合わせてX線変換膜層の厚みを変化させて構成する事が可能である。このように、X線画像検出器1のX線変換膜の厚みを調整することで、入射した連続X線に対して、例えば、層の数だけエネルギーの分解を行う事ができる。また、特性X線を含む波長域の連続X線も対象にすることができる。
As described above, the X-ray image detection apparatus according to the embodiment can be used for imaging using continuous X-rays. Further, it is possible to configure by changing the thickness of the X-ray conversion film layer in accordance with the X-ray penetration depth in the wavelength region to be detected. In this way, by adjusting the thickness of the X-ray conversion film of the
<実施形態2>
図5は、実施形態2におけるX線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図5に示す例では、複数のX線画像検出器1−1〜1−3において、1つのX線画像検出器1−1における少なくとも1つの画素の画素電極4の検出面は、他のX線画像検出器1−2、1−3における対応する画素の画素電極4の検出面と、X線の入射方向fにおいて部分的に重なっている。なお、本実施形態では、画素電極4の検出面は、X線変換膜3に接する部分を指している。
<
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the X-ray image detection apparatus according to the second embodiment. In the example shown in FIG. 5, in the plurality of X-ray image detectors 1-1 to 1-3, the detection surface of the
例えば、最も上流側のX線画像検出器1−1の画素電極4−1と、上流から2番目のX線画像検出器1−2の対応する画素電極4−2は、X線の入射方向fに垂直な方向(本例では検出面と平行な方向)にずれている。これにより、画素電極4−1と画素電極4−2とは、X線の入射方向fにおいて一部が重なり、他の部分が重なっていない状態になっている。X線画像検出器1−2の画素電極4−2と、この下流のX線画像検出器1−3の画素電極4−3も同様に、一部が重なっている。画素電極4−1と画素電極4−3も、重なる部分と重ならない部分とを有している。同じ座標の対応する画素電極4−1〜4−3を、X線入射方向において重ならないように配置する事によって、解像度の向上が見込まれる。 For example, the pixel electrode 4-1 of the most upstream X-ray image detector 1-1 and the corresponding pixel electrode 4-2 of the second X-ray image detector 1-2 from the upstream are in the X-ray incident direction. It is shifted in a direction perpendicular to f (in this example, a direction parallel to the detection surface). Thereby, the pixel electrode 4-1 and the pixel electrode 4-2 are in a state where a part thereof overlaps in the X-ray incident direction f and the other part does not overlap. Similarly, the pixel electrode 4-2 of the X-ray image detector 1-2 and the pixel electrode 4-3 of the downstream X-ray image detector 1-3 are partially overlapped. The pixel electrode 4-1 and the pixel electrode 4-3 also have overlapping portions and non-overlapping portions. By arranging the corresponding pixel electrodes 4-1 to 4-3 having the same coordinates so as not to overlap in the X-ray incident direction, an improvement in resolution is expected.
本実施形態では、1つのX線画像検出器1の画素中心が、隣接する他のX線画像検出器1の画素中心に対して、TFTのマトリクス平面上で任意の方向に特定量だけずらして配置される。これらの複数のX線画像検出器1で検出されたX線画像を画像処理することによって、擬似的に高解像度を得る事ができる。図6は、画素電極4−1〜4−3付近を透過したX線の検出例を説明するための図である。図6に示す例では、X線画像検出器1−1〜1−3の検出面に垂直な方向をZ軸とし、Z軸に垂直な平面内で互いに直行する軸をX軸及びY軸としている。図6に示すように、1番目のX線画像検出器1−1の画素電極4−1を透過したX線は、2番目のX線画像検出器1−2に入射する。画素電極4−1のXY平面における位置に対して、画素電極4−2のXY平面における位置はX方向にΔxだけずれている。画素電極4−1を透過したX線が、画素電極4−2でも検出されるか否かは、画素電極4−1と画素電極4−2とのずれの量Δxと、X線の入射位置に依存する。そのため、X線のX方向における入射位置を、画素電極4−1のX方向の長さより細かい精度で検出することができる。
In the present embodiment, the pixel center of one
図6に示す例では、3つの画素電極4−1〜4−3は、画素電極のX方向の長さの約3分の1ずつX方向にずれて配置される。すなわち、Δxは、画素電極のX方向の長さの約3分の1である。そのため、X方向の解像度を約3倍にすることができる。ここでは、1つの画素電極をX方向において約3等分した仮想的な画素を設定する。画素電極4−1〜4−3周辺の仮想的な画素をa〜gとする。画素dの位置に入射したX線X1は、画素電極4−1、4−2、4−3を透過する。そのため、X1の到達回数が1回の場合、画素電極4−1、4−2、4−3でそれぞれ1回ずつ検出される。仮想的な画素群(a、b、c、d、e、f、g)における検出回数は、図6のように、画素電極4−1では(0111000)、4−2では(0011100)、4−3では(0001110)となる。これらを足すと、(0123210)の検出回数の並びを得ることができる。また、画素cの位置にX線が1回到達した場合は、(1232100)となる。画素dと画素cの両方にX線が1回ずつ到達した場合は、これらを重ね合わせて(0123210)+(1232100)=(1355310)の検出回数の並びとなる。Y方向についても、同様に、画素電極4−1〜4−3をY方向にずらして配置することで検出回数の並びを得ることができる。このように、複数の仮想的な画素での検出回数の重ね合わせとして表わされる検出回数の2次元の並びに対して、例えば、2次元のピークフィッティングをすることで仮想的な画素それぞれにおける到達回数を計算することができる。現実にはX線は画素電極4−1および4−2を通過した段階で遮蔽される可能性がある為、検出回数の並びを得る前に、X線の吸収に基づいてこれを補正するとより精度を高める事ができる。 In the example illustrated in FIG. 6, the three pixel electrodes 4-1 to 4-3 are arranged so as to be shifted in the X direction by about one third of the length of the pixel electrode in the X direction. That is, Δx is about one third of the length of the pixel electrode in the X direction. Therefore, the resolution in the X direction can be approximately tripled. Here, a virtual pixel is set by dividing one pixel electrode into about three equal parts in the X direction. Virtual pixels around the pixel electrodes 4-1 to 4-3 are denoted by a to g. The X-ray X1 incident on the pixel d passes through the pixel electrodes 4-1, 4-2 and 4-3. Therefore, when the number of arrivals of X1 is 1, detection is performed once for each of the pixel electrodes 4-1, 4-2, and 4-3. The number of detections in the virtual pixel group (a, b, c, d, e, f, g) is (0111000) for the pixel electrode 4-1, and (0011100), 4 for the pixel electrode 4-1, as shown in FIG. -3 is (0001110). When these are added, an arrangement of the number of times of detection (0123210) can be obtained. When the X-ray reaches the position of the pixel c once, (1232100) is obtained. When the X-rays reach both the pixel d and the pixel c once, they are overlapped to form an array of detection times of (0123210) + (1232100) = (13555310). Similarly, in the Y direction, it is possible to obtain an arrangement of the number of detections by shifting the pixel electrodes 4-1 to 4-3 in the Y direction. In this manner, for example, by performing two-dimensional peak fitting on the two-dimensional arrangement of the detection counts represented as an overlap of the detection counts at a plurality of virtual pixels, the number of arrivals at each virtual pixel is obtained. Can be calculated. Actually, X-rays may be shielded after passing through the pixel electrodes 4-1 and 4-2. Therefore, it is more effective to correct this based on absorption of X-rays before obtaining the number of detections. The accuracy can be increased.
一例として、X方向の位置がxiである仮想的な画素においてX線iがni回到達した場合の、任意の仮想的な画素中のX方向の位置xにおける検出回数miは、xの関数として下記式(1)で表すことができる。
|x−xi|≦2Δxの時
mi(x)=(3ni)(1−|{1/(3Δx)}×(x−xi)|)
2Δx<|x−xi|の時
mi(x)=0 ――(1)
上記式(1)において、Δxは、仮想的な画素のX方向におけるサイズ(4−2と4−1のずれ量)である。xi及びxはΔx刻みの不連続量である。 “||”の記号は絶対値を示す。
As an example, when the X-ray i reaches ni times in a virtual pixel whose position in the X direction is xi, the detection count mi at the position x in the X direction in any virtual pixel is expressed as a function of x. It can represent with following formula (1).
When | x−xi | ≦ 2Δx, mi (x) = (3ni) (1− | {1 / (3Δx)} × (x−xi) |)
When 2Δx <| x−xi | mi (x) = 0 ―― (1)
In the above equation (1), Δx is the size (the shift amount between 4-2 and 4-1) of the virtual pixel in the X direction. xi and x are discontinuous amounts in increments of Δx. The symbol “||” indicates an absolute value.
上記式(1)によれば、xiにおいてX線がni回到達した場合のxiとその周辺の仮想的な画素(xi−2Δx、xi−Δx、xi、xi+Δx、xi+2Δx)における検出回数miは、((1ni)、(2ni)、(3ni)、(2ni)、(1ni))となる。 According to the above equation (1), the number of detections mi at xi and its surrounding virtual pixels (xi−2Δx, xi−Δx, xi, xi + Δx, xi + 2Δx) when the X-ray reaches ni times in xi is ((1ni), (2ni), (3ni), (2ni), (1ni)).
ここで画素領域全体での検出回数をMとすると、全ての位置でのX線の到達に対し、上記式(1)を用いて以下の式(2)で表わす事ができる。
M(x)=Σmi(x)+m0 ――(2)
ここで、Σは数列の和を表わす記号であり、全てのiに対する総和を取る事を示している。m0はノイズなどのそれ以外の誤差成分が含まれるオフセットの成分に相当する定数である。
Here, when the number of times of detection in the entire pixel region is M, the arrival of X-rays at all positions can be expressed by the following equation (2) using the above equation (1).
M (x) = Σmi (x) + m0 (2)
Here, Σ is a symbol representing the sum of a sequence of numbers, and indicates that a sum is obtained for all i. m0 is a constant corresponding to an offset component including other error components such as noise.
複数の画素へ到達したX線に基づく検出回数の並びは上記式(1)で示される関数の重ね合わせとして上記式(2)で表す事ができる為、例えば、非線型最小二乗法(反復法)を用いると、それぞれの仮想的な画素におけるX線iの到達回数niの値を算出することができる。なお、フィッティングに用いる関数は上記式(1)に限られず、例えば、ガウス関数などの一般的なピークの関数を用いて近似する事もできる。 Since the arrangement of the number of detections based on the X-rays that have reached a plurality of pixels can be expressed by the above equation (2) as a superposition of the function expressed by the above equation (1), for example, the nonlinear least square method (iterative method) ) Can be used to calculate the value of the number of arrivals ni of the X-ray i in each virtual pixel. Note that the function used for the fitting is not limited to the above formula (1), and it can be approximated by using a general peak function such as a Gaussian function.
図5に示すように3枚のX線画像検出器1−1〜1−3を重ねた構成の場合、1つの軸(例えば、x軸)に対して解像度の3倍の情報量を持つ様になる。本実施形態の構成では、X線画像検出器1は複数枚重ねて設置されるため、実質的に1つのX線画像検出器の解像度を超えて、より精度よく入射光の位置を特定する事ができる。
As shown in FIG. 5, in the case of a configuration in which three X-ray image detectors 1-1 to 1-3 are stacked, the information amount is three times the resolution with respect to one axis (for example, the x axis). become. In the configuration of the present embodiment, since a plurality of
なお、本実施形態におけるX線画像検出器1それぞれの詳細な構成は、実施形態1と同様にすることができる。また、本実施形態においての、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
The detailed configuration of each
図5に示す例では、下流のX線画像検出器の画素電極4−2、4−3は、下流に行くに従って1の向き(x軸の正方向)へずれている。しかし、画素電極のずれる方向は、1つの向きに限られない。例えば、画素電極4−2と画素電極4−3は、画素電極4−1に対して、互いに逆向きにずれてもよい。すなわち、画素電極のずれる向きを互い違いにすることができる。また、x方向及びy方向にそれぞれ特定量だけ画素電極をずらすこともできる。これにより、x方向の解像度及びy方向の解像度を高めることができる。 In the example shown in FIG. 5, the pixel electrodes 4-2 and 4-3 of the downstream X-ray image detector are shifted in one direction (the positive direction of the x axis) as going downstream. However, the displacement direction of the pixel electrode is not limited to one direction. For example, the pixel electrode 4-2 and the pixel electrode 4-3 may be shifted in opposite directions with respect to the pixel electrode 4-1. That is, the direction in which the pixel electrodes are displaced can be staggered. It is also possible to shift the pixel electrodes by specific amounts in the x direction and the y direction, respectively. Thereby, the resolution in the x direction and the resolution in the y direction can be increased.
図5に示す例では、1つのX線画像検出器1における全ての画素電極が、他のX線画像検出器1の画素電極に対してずれている。これに対して、1つのX線画像検出器1における画素電極のうち少なくとも一部の画素電極が、他のX線画像検出器1の画素電極に対してずれることでも上記効果を得ることができる。
In the example shown in FIG. 5, all the pixel electrodes in one
<実施形態3>
図7及び図8は、実施形態3におけるX線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図7に示すX線画像検出装置では、X線変換膜3の厚さT1,T2が異なる複数のX線画像検出器1−1、1−2が、X線入射方向に積層される。また、隣り合う2つのX線画像検出器1−1、1−2の間に、一定の波長又は波長域のX線の透過を制限する遮蔽部材37が設けられる。図7に示すX線画像検出器1それぞれの詳細な構成は、実施形態1と同様にすることができる。
<
7 and 8 are cross-sectional views illustrating a configuration example of the X-ray image detection apparatus according to the third embodiment. In the X-ray image detection apparatus shown in FIG. 7, a plurality of X-ray image detectors 1-1 and 1-2 having different thicknesses T1 and T2 of the
図7に示すように、複数のX線変換膜3の膜厚を異ならせることで、複数のX線変換膜3それぞれにおいて検出するX線の波長域を制御することができる。或いは、複数のX線変換膜3の膜厚を異ならせる代わりに、複数のX線変換膜3の材料を異ならせることもできる。これによっても、複数のX線変換膜3それぞれにおいて検出するX線の波長域を制御することができる。
As shown in FIG. 7, the wavelength range of X-rays detected in each of the plurality of
また、遮蔽部材37により、不要な波長域のX線を除去することができる。或いは、遮蔽板37を、特定の波長域のX線を遮断することで、下流で検出したい波長域のX線をより正確に取り出すのに利用することもできる。
Further, the shielding
例えば、波長域x1のX線は、上流側のX線画像検出器1−1で略遮断されるようX変換膜3の膜厚T1を設定することができる。さらに、遮蔽膜37で波長域x2のX線と、波長域x3のX線が略遮蔽されるように、遮蔽膜37の膜厚が設定される。これにより、波長域x1、x2、x3の外側の波長域x4のX線が、X線画像検出器1−2で検出される構成とすることができる。
For example, the film thickness T1 of the
各X線変換膜に印加されるバイアス電圧(対向電極2の電圧)は、ぞれぞれのX線画像検出器1において検出すべきX線のエネルギーに応じて設定することができる。この場合、複数のX線画像検出器1−1、1−2におけるX線変換膜のバイアス電圧は、互いに異なることが多い。
The bias voltage (voltage of the counter electrode 2) applied to each X-ray conversion film can be set according to the energy of X-rays to be detected in each
一例として、X線画像検出器1−1における対向電極2及び、他のX線画像検出器1−2における対向電極2に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部を備えることができる。図9は、X線画像検出器ごとに異なる電圧を供給する場合の構成例を示す図である。図9に示す例では、X線画素検出器1−1、1−2それぞれにおいて、画素ごとに、X線変換膜3に接する画素電極4と、画素電極4を介してX線変換膜3から受け取った電荷を蓄積する電荷蓄積容量31と、蓄積した電荷の出力を制御するTFT32が設けられる。TFT32のドレイン端子は画素電極4に、ゲート端子32gは制御線23(図3参照)に、ソース端子32sはデータ線24(図3参照)に接続される。これらの画素電極4、電荷蓄積容量31、TFT32、制御線23、データ線24は、上記実施形態と同様に、フレキシブル基板5に形成することができる。また、複数の画素電極4とX線変換膜3を挟んで対向する位置に、対向電極2が一体的に形成される。
As an example, it is possible to provide a power supply unit that supplies a voltage independently to the
図9に示す例では、X線画像検出器1−1、1−2それぞれにおいて、対向電極2に対してバイアス電圧を供給する電源部7−1、7−2が設けられる。これにより、X線画像検出器1−1における対向電極2及び、X線画像検出器1−2における対向電極2に、それぞれ独立して電圧を供給することができる。例えば、X線画像検出器1−1の撮影時のバイアス電圧Vh−1と、X線画像検出器1−2の撮影時のバイアス電圧Vh−2とは異なる態様とすることができる。例えば、X線変換膜3の膜厚に応じて適切なバイアス電圧を設定することができる。図9に示す例では、X線画像検出器1−2のX線変換膜3の膜厚は、X線画像検出器1−1のX線変換膜3の膜厚より小さいので、例えば、X線画像検出器1−2のバイアス電圧Vh−2を、X線画像検出器1−1のバイアス電圧Vh−1より小さく(Vh−1>Vh−2)することができる。このように、膜厚に比例してバイアス電圧を高くすることができる。
In the example shown in FIG. 9, power supply units 7-1 and 7-2 for supplying a bias voltage to the
また、暗電流(漏れ電流)による影響を小さくしたい場合に、それに応じてバイアス電圧を低くすることもできる。また、上流では、下流に比べて、電子(キャリア)の発生量が多い為、電荷の飽和が起きやすい傾向がある。電荷の飽和を起きにくくするため、上流に行くほど電圧を低く設定することもできる。他の例として、複数のX線画像検出器1−1と1−2の変換膜に異なる材料が使用されている場合に、より電子(キャリア)の動く平均自由行程の長い材料を用いている方のバイアス電圧を低くすることもできる。キャリアの検出量は、X線入射量、波長、物性(移動度、寿命)、膜厚、及び電圧等によって変化する傾向がある。そのため、上記例のように、変換膜の電圧の設定により、キャリアの検出量を調節することができる。 In addition, when it is desired to reduce the influence of dark current (leakage current), the bias voltage can be lowered accordingly. In addition, since the amount of electrons (carriers) generated is higher in the upstream than in the downstream, charge saturation tends to occur. In order to prevent charge saturation, the voltage can be set lower as it goes upstream. As another example, when different materials are used for the conversion films of the plurality of X-ray image detectors 1-1 and 1-2, a material having a longer mean free path in which electrons (carriers) move is used. It is also possible to lower the bias voltage. The detected amount of carriers tends to change depending on the amount of incident X-rays, wavelength, physical properties (mobility, lifetime), film thickness, voltage, and the like. Therefore, as in the above example, the detected amount of carriers can be adjusted by setting the voltage of the conversion film.
本実施形態では、X線変換膜3の厚み、X線変換膜3の材料、又は、X線画像検出器1間の遮蔽部材37によって、入射した連続X線に含まれる波長域の異なるX線を、異なるX線画像検出器1でそれぞれ検出することができる。すなわち、X線エネルギーの分解レンジを制御することが可能になる。
In the present embodiment, X-rays having different wavelength ranges included in incident continuous X-rays due to the thickness of the
例えば、それぞれの検出器で特定のX線のエネルギー分布を知りたい場合に有効である。図8に示す例では、X線源から放射して測定対象物36を透過して検出されたX線は、前面(最も上流)に設置されたX線画像検出器1−1のX線変換膜3で検出される。X線画像検出器1−1を透過したX線のうち低いエネルギーのものを遮蔽部材37により遮蔽する。遮蔽部材37を透過したXは、さらに下流(後部)に設置されたX線画像検出器1−2で検出される。
For example, it is effective when it is desired to know the energy distribution of specific X-rays at each detector. In the example shown in FIG. 8, X-rays radiated from an X-ray source and detected by passing through the
この構成において、測定対象物36を透過して検出されたX線のうち、エネルギーの波長成分が30keV以上となるX線と、入射した連続X線の全体のエネルギーの両方を知りたい場合について説明する。この場合、前面(最も上流)に設置されたX線画像検出器1−1のX線変換膜3の膜厚を、エネルギーの波長成分が30eV付近となるX線の侵入長に合わせて調整する。この例では、X線画像検出器1−1のX線変換膜3の厚みは、エネルギーの波長成分が30eV付近となるX線の侵入長より小さく設定することができる。これにより、X線画像検出器1−1に入射した連続X線のうち、30eV付近のエネルギーの波長成分を含んでいるX線は透過し、このエネルギーに対応する波長より長い波長のX線は透過されないようにすることができる。入射した連続X線の全体のエネルギーがX線画像検出器1−1で検出される。また、X線画像検出器1−1を透過したX線のうち波長成分として30eV付近よりも低いエネルギーのものを遮蔽部材37により遮蔽する。これにより、X線画像検出器1−2では、30eV以上の波長のX線が検出される。
In this configuration, a description will be given of a case where, among X-rays detected through the
<実施形態4>
図10は、実施形態4におけるX線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図10に示す例では、X線画像検出器1−1〜1−3のフレキシブル基板5は、X線の入射する方向fに凹む曲面を有する。X線変換膜3は、この曲面に沿って形成される。すなわち、X線変換膜3も、X線に入射する方向fに凹む曲面を有する。図10に示す例では、フレキシブル基板5の中央部が最も凹んでおり、中央部からフレキシブル基板5の周縁に近づくにつれて凹みが浅くなっている。X線変換膜3もフレキシブル基板5に沿って、中央部が最も凹み、中央から周縁へ近づくについて凹みが浅くなっている。これにより、X線変換膜3の中央部におけるX線の入射角度と、周辺部におけるX線の入射角度をともに0度に近づけることができる。
<
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the X-ray image detection apparatus according to the fourth embodiment. In the example shown in FIG. 10, the
また、図10に示す例では、線源6を通るXZ平面の断面におけるフレキシブル基板5の曲面の形状は、円弧状になっている。この円弧が形成する仮想円の中心付近に、X線源6を配置することができる。これにより、X線源6からX線変換膜3の入射面までの距離を均一にすることができる。なお、XY平面における曲面の断面形状は、同様に円弧状であってもよいし、直線状であってもよい。例えば、フレキシブル基板5の曲面を球面状にすることで、X線変換膜3の検出面も球面状にすることができる。
In the example shown in FIG. 10, the shape of the curved surface of the
このように、本実施形態では、入射X線に対してX線変換膜3の検出面が垂直になるように、フレキシブル基板5及びX線変換膜3が曲がった状態で形成される。これにより、X線がX線源6から放射されてX線変換膜3の検出面に達するまで距離を、検出面全体にわたって略一定とすることができる。これにより、検出範囲から漏れ出るX線量が少なくなる。また、X線源は点光源でない場合であっても、フレキシブル基板5の成形容易性を生かして、装置構成にあった形状のX線変換膜3を作成することができる。例えば、X線源6から放射されたX線が、X線変換膜3の検出面のどの位置でも、検出面に垂直に、すなわち、入射角が0度に近づくように、フレキシブル基板5及びX線変換膜3の成形することができる。
Thus, in this embodiment, the
X線源6から放射されるX線を受けるX線変換膜の検出面が平面である場合、画素ごとにX線源6からの距離が異なる。X線量は距離の二乗に反比例することから、検出面の中央部の画素に比べて、周辺部の画素で得るX線のエネルギーは少なくなってしまう。撮影される像も周辺部になるほど入射角が大きくなるため、像が引き伸ばされてしまい、解像度が落ちる傾向にある。本実施形態では、X線源6と各X線画像検出器1の画素の距離が検出面全体にわたって一定になるように、X線画像検出器1を構成することができる。その結果、画素の座標に依存しない、一定の像を得る事ができる。
When the detection surface of the X-ray conversion film that receives X-rays radiated from the
なお、本実施形態におけるX線画像検出器1それぞれの詳細な構成は、上記のX線の入射する方向へ凹む形状を除けば、実施形態1と同様にすることができる。
The detailed configuration of each
<実施形態5>
図11は、実施形態5におけるX線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図12は、図11に示すX線画像検出器1−1〜1−3の拡大図である。図11及び図12に示す例では、X線画像検出器1−1において、ある画素に対応する画素電極4a―1の検出面を貫くX線が、他のX線画像検出器1−2、1−3において、この画素に対応する画素の画素電極4a−2、4a−3の検出面も貫くように、X線画像検出器1−1の画素電極4と他のX線画像検出器1−2、1−3の画素電極4が配置される。
<
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the X-ray image detection apparatus according to the fifth embodiment. 12 is an enlarged view of the X-ray image detectors 1-1 to 1-3 shown in FIG. In the example shown in FIGS. 11 and 12, in the X-ray image detector 1-1, X-rays penetrating the detection surface of the
図11及び図12に示す例では、X線画像検出器1−1における画素に対して、下流側のX線画像検出器1−2、1−3の画素は、入射X線の放射状の広がり度合いに応じて広がった位置に配置される。例えば、のX線画像検出器1−2、1−3の画素群は、X線画像検出器1−1における画素群よりも、配置領域及び大きさを広くすることができる。すなわち、入射X線に対して、像の広がりを少なくするようにX線変換膜3及び画素が配置される領域を変化させることができる。
In the example shown in FIG. 11 and FIG. 12, the pixels of the X-ray image detectors 1-2 and 1-3 on the downstream side of the pixels in the X-ray image detector 1-1 have a radial spread of incident X-rays. It is arranged at a position spread according to the degree. For example, the pixel group of the X-ray image detectors 1-2 and 1-3 can be arranged in a larger area and size than the pixel group in the X-ray image detector 1-1. That is, the region where the
X線源6から放射されたX線がX線画像検出装置へ入射する場合、X線変換膜3の検出面が平面だと、X線源6から離れるほど像が拡大されて表示される。そのため、この場合に、X線画像検出器1間の距離を最大限に小さくしたとしても、複数のX線画像検出器1−1、1−2、1−3で検出される像の大きさを常に同じに保つことが難しい。そのため、複数のX線画像検出器に撮影されるX線像は、厳密には表示領域に対してそれぞれ異なる範囲のものになることが多い。そこで、本実施形態では、X線画像検出装置は、X線源6から放射され入射するX線の広がりの幅に沿うように、順次大きさを変えたX線画像検出器1−1、1−2、1−3を配置する。すなわち、X線源6から放射されたX線を、それぞれのX線画像検出器1−1〜1−3で同じ座標として表示されるように構成される。そのため、X線画像検出器1ごとの表示範囲のずれを抑えることができる。これにより、複数のX線画像検出器1−1、1−2、1−3で得られる像の大きさを互いに近づけることができる。
When X-rays radiated from the
なお、X線源6は、図11に示すように、点光源でなくてもよい。また、本実施形態におけるX線画像検出器1それぞれの詳細な構成は、上記のX線の入射する方向へ凹む形状を除けば、実施形態1と同様にすることができる。
The
(変形例)
以上、実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上記実施形態1〜5に限られない。上記例では、フレキシブル基板5とX線変換膜3との間にTFT32、画素電極4、制御線23、データ線24が設けられる構成であるが、この構成に限られない。例えば、X線変換膜3のフレキシブル基板5の側の面に対向電極2を設けて、X線変換膜3の対向電極2側の面と対向する面に、TFT32、画素電極4、制御線23、データ線24することができる。この場合、フレキシブル基板5に対向電極2及びX線変換膜3を形成し、X線変換膜3の上に、TFT32、画素電極4、電荷蓄積容量31、制御線23、及びデータ線24を形成する構成でもよい。
(Modification)
As mentioned above, although embodiment was described, embodiment of this invention is not restricted to the said Embodiment 1-5. In the above example, the
また、上記例は、直接変換型のX線画像検出装置であるが、間接変換型のX線画像検出装置にも、本発明を適用することができる。間接変換型の場合、X線変換膜3は、入射したX線量に応じた可視光を発生させるシンチレータ膜とすることができる。シンチレータ膜は、例えば、CsI膜等を用いることができる。検出素子は、フォトダイオードとなる。
The above example is a direct conversion type X-ray image detection apparatus, but the present invention can also be applied to an indirect conversion type X-ray image detection apparatus. In the case of the indirect conversion type, the
図13は、間接変換型のX線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図13に示す例では、複数のX線画像検出器1−1〜1−3のそれぞれにおいて、X線変換膜としてのシンチレータ膜3aの一方の面に、複数の画素それぞれに対応するフォトダイオード4aが配置される。図示しないが、フォトダイオード4aには、電荷蓄積容量とTFTが接続される。TFTには、制御線及びデータ線が接続される。これらの電荷蓄積容量、TFT、制御線及びデータ線の構成は、上記実施形態と同様の構成とすることができる。フォトダイード4aは、シンチレータ膜3aで発光した光を受けて、受光量に応じた電荷を発生させる。この電荷は、電荷蓄積容量に蓄積される。制御線の制御信号に基づくTFTの動作により、電荷蓄積容量の電荷に基づく信号が、TFT及びデータ線を介して出力される。これにより、画素ごとの受光量に応じた電荷に基づく信号が、各画素のX線量を示す信号として、出力される。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an indirect conversion type X-ray image detection apparatus. In the example shown in FIG. 13, in each of the plurality of X-ray image detectors 1-1 to 1-3, the
上記構成において、各X線画像検出器は、可撓性を有するフレキシブル基板5を備えるが、複数のX線画像検出器を重ねたX線画像検出装置自体は可撓性を有する必要はない。例えば、X線画像検出器1のそれぞれにおいて、フレキシブル基板5より剛性の高い基板(一例として、ガラス基板等)がフレキシブル基板5に貼り付けられてもよい。図14に示す例では、X線画像検出器1−1〜1−5それぞれにおいて、フレキシブル基板5は、より剛性の高い基板41に貼り付けられる。或いは、例えば、図15に示すように、複数の積層されたX線画像検出器が、フレキシブル基板5より剛性の高い基板42に貼り付けられてもよい。図15の例では、各X線画像検出器1−1〜1−5は、隣接するX線画像検出器に接着されている。基板42の上に互いに接着された複数のX線画像検出器1−1〜1−5が積層される。これにより、X線画像検出器1又はX線画像検出装置において、外力によるフレキシブル基板5の変形を抑えることができる。
In the above configuration, each X-ray image detector includes the
なお、所望の剛性を得るための構成は、上記のような基板41、42を用いるものに限られない。例えば、X線変換膜3を、フレキシブル基板5より剛性の高い材料で形成することにもできる。この場合、X線変換膜3の剛性により、X線画像検出器の外力による変形を抑えることができる。また、フレキシブル基板5を、可塑性を持つ材料で形成することもできる。
The configuration for obtaining the desired rigidity is not limited to the one using the
また、上記実施形態のX線画像検出装置の用途は、特定のものに限定されない。例えば、医療用、産業検査用、研究用、その他様々な用途に、上記実施形態のX線画像検出装置を用いることができる。医療用としては、例えば、胸部、腹部、骨、又は関節等の撮影に用いるX線画像撮影装置の他、マンモグラフィー(Mammography) やトモシンセシス(Tomosynthesis)撮影機等の乳房X線画像撮影装置に、上記X線画像検出装置を用いることができる。研究用としては、例えば、宇宙線を用いた天文学、素粒子物理学、又材料学等の研究に上記X線画像検出装置を用いることができる。 Moreover, the use of the X-ray image detection apparatus of the said embodiment is not limited to a specific thing. For example, the X-ray image detection apparatus of the above-described embodiment can be used for medical use, industrial inspection use, research use, and other various uses. For medical use, for example, in addition to an X-ray imaging apparatus used for imaging of the chest, abdomen, bones, joints, etc., the mammography and tomosynthesis imaging apparatus such as a tomosynthesis imaging machine, An X-ray image detection apparatus can be used. For research purposes, for example, the X-ray image detection apparatus can be used for studies such as astronomy, particle physics, and materials science using cosmic rays.
1、1−1、1−2、1−3 X線画像検出器
2 対向電極
3 X線変換膜
4 画素電極
5 フレキシブル基板
6 X線源
10 X線画像検出装置
1, 1-1, 1-2, 1-3
Claims (7)
前記X線画像検出器のそれぞれは、
可撓性を有する材料で形成された基板と、
前記基板に対して固定され、入射したX線量に応じた電荷又は可視光を発生させるX線変換膜と、
前記X線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記X線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、
前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるX線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、
前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する、X線画像検出装置。 A plurality of X-ray image detectors arranged so as to overlap in the X-ray incident direction;
Each of the X-ray image detectors is
A substrate formed of a flexible material;
An X-ray conversion film that is fixed to the substrate and generates a charge or visible light corresponding to the incident X-ray dose;
A detection element provided corresponding to each of a plurality of pixels arranged on one surface of the X-ray conversion film, and having a detection surface in contact with the X-ray conversion film;
A switching element connected to each of the plurality of detection elements;
A data line connected to the switching element and transmitting a signal based on charge or visible light collected on the detection surface of the detection element as a signal indicating an X-ray dose in each pixel;
An X-ray image detection apparatus having a control line connected to the switching element and supplying a signal for controlling the switching element.
前記X線変換膜は、前記曲面に沿って形成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のX線画像検出装置。 The substrate has a curved surface that is recessed in the direction of incidence of X-rays,
The X-ray image detection apparatus according to claim 1, wherein the X-ray conversion film is formed along the curved surface.
前記複数のX線画像検出器のうち1つのX線画像検出器における前記対向電極及び、他のX線画像検出器における前記対向電極に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部をさらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載のX線画像検出装置。 Each of the X-ray image detectors has a counter electrode provided at a position facing the detection surface of the detection element on the other surface facing the one surface of the X-ray conversion film,
A power supply unit that independently supplies a voltage to the counter electrode in one X-ray image detector of the plurality of X-ray image detectors and the counter electrode in another X-ray image detector; The X-ray image detection apparatus of any one of Claims 1-6.
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Cited By (3)
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CN109471185A (en) * | 2018-12-17 | 2019-03-15 | 同方威视技术股份有限公司 | CT system and detection device for CT system |
WO2020093240A1 (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | A radiation detector |
JP2020091109A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Method and apparatus for measurement of radiation energy |
-
2014
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020093240A1 (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | A radiation detector |
US11156730B2 (en) | 2018-11-06 | 2021-10-26 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | Radiation detector |
JP2020091109A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Method and apparatus for measurement of radiation energy |
JP7154538B2 (en) | 2018-12-03 | 2022-10-18 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Method and apparatus for measuring radiation energy |
CN109471185A (en) * | 2018-12-17 | 2019-03-15 | 同方威视技术股份有限公司 | CT system and detection device for CT system |
JP2022502199A (en) * | 2018-12-17 | 2022-01-11 | ヌクテック カンパニー リミテッド | Detection device used in CT system and CT system |
JP7145326B2 (en) | 2018-12-17 | 2022-09-30 | ヌクテック カンパニー リミテッド | CT system and detector used in CT system |
US11768163B2 (en) | 2018-12-17 | 2023-09-26 | Nuctech Company Limited | CT system and detection device for CT system |
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