JP4004842B2 - 放射線固体検出器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射された放射線の線量或いは該放射線の励起により発せられる光の光量に応じた量の電荷を潜像電荷として蓄積する蓄電部を有する放射線固体検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、医療診断等を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して得た電荷を潜像電荷として蓄電部に一旦蓄積し、該蓄積した潜像電荷を放射線画像情報を表す電気信号に変換して出力する静電記録体を備えた放射線固体検出器（以下単に検出器ともいう）を使用する放射線画像情報記録読取装置が各種提案されている。この装置において使用される放射線固体検出器としては、種々のタイプのものが提案されているが、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面から、検出器に読取光（読取用の電磁波）を照射して読み出す光読出方式のものがある。
【０００３】
本出願人は、読出しの高速応答性と効率的な信号電荷の取り出しの両立を図ることができる光読出方式の放射線固体検出器として、特開２０００−１０５２９７号公報、特開２０００−２８４０５６号公報、特開２０００−２８４０５７号公報において、記録用の放射線或いは該放射線の励起により発せられる光（以下記録光という）に対して透過性を有する第１電極、記録光を受けることにより導電性を呈する記録用光導電層、第１電極に帯電される電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該同極性の電荷と逆極性の電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取光（読取用の電磁波）の照射を受けることにより導電性を呈する読取用光導電層、読取光に対して透過性を有する第２電極を、この順に積層して成り、記録用光導電層と電荷輸送層との界面に形成される蓄電部に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積する静電記録体を提案している。
【０００４】
そして、上記特開２０００−２８４０５６号公報および特開２０００−２８４０５７号公報においては、特に、読取光に対して透過性を有する第２電極を多数の読取光に対して透過性を有する光電荷対発生線状電極からなるストライプ電極とすると共に、蓄電部に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための多数の光電荷対非発生線状電極を、前記光電荷対発生線状電極と交互にかつ互いに平行となるように設けた静電記録体を提案している。
【０００５】
このように、多数の光電荷対非発生線状電極からなるサブストライプ電極を第２電極に設けることにより、蓄電部とサブストライプ電極との間に新たなコンデンサが形成され、記録光によって蓄電部に蓄積された潜像電荷と逆極性の輸送電荷を、読取りの際の電荷再配列によってこのサブストライプ電極にも帯電させることが可能となる。これにより、読取用光導電層を介してストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量を、このサブストライプ電極を設けない場合よりも相対的に少なくすることができ、結果として検出器から外部に取り出し得る信号電荷の量を多くして読取効率を向上させると共に、読出しの高速応答性と効率的な信号電荷の取り出しの両立をも図ることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなサブストライプ電極を設けた静電記録体において、検出信号のＳ／Ｎを向上させるために種々の方法が提案されている。
【０００７】
例えば、読取用光導電層を介してストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量よりも、読取用光導電層を介してサブストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量が多いほど、外部に取り出し得る信号電荷の量が多くなり読取効率が向上するため、光電荷対発生線状電極と光電荷対非発生線状電極とのペアを１周期とするときこの周期を最適化したり、光電荷対発生線状電極の幅に対する光電荷対非発生線状電極の幅の比を最適化して読取効率の向上させてＳ／Ｎを向上させる方法等が提案されているが、更なるＳ／Ｎの向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、サブストライプ電極を設けた静電記録体を備えた放射線固体検出器において、さらにＳ／Ｎを向上させることができる放射線固体検出器を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線固体検出器は、記録光に対して透過性を有する第１の電極と、記録光の照射を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層と、記録光の光量に応じた量の電荷を潜像電荷として蓄積する蓄電部と、読取光の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層と、読取光に対して透過性を有する多数の光電荷対発生線状電極と、多数の光電荷対非発生線状電極とを備え、光電荷対発生線状電極と光電荷対非発生線状電極とが交互に配置された第２の電極とを、この順に積層してなる静電記録体を備えた放射線固体検出器において、光電荷対発生線状電極に接続された光電荷対発生線状電極用電流検出手段と、光電荷対非発生線状電極に接続された光電荷対非発生線状電極用電流検出手段と、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出された信号および光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出された信号を、いずれか一方を反転させて合成する信号合成手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「静電記録体」は、第１の電極、記録用光導電層、読取用光導電層および第２の電極をこの順に有すると共に、記録用光導電層と読取用光導電層との間に蓄電部が形成されて成るものであって、さらに他の層や微小導電部材（マイクロプレート）等を積層して成るものであってもかまわない。また、この放射線固体検出器は、放射線画像情報を担持する光（放射線もしくは放射線の励起により発生した光）を照射することによって、画像情報を静電潜像として記録させることができるものであればどのようなものでもよい。
【００１１】
なお、上記蓄電部を形成する方法としては、電荷輸送層を設けてこの電荷輸送層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（本出願人による特開２０００−１０５２９７号公報、特開２０００−２８４０５６号公報参照）、トラップ層を設けこのトラップ層内若しくはトラップ層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（例えば、米国特許第４５３５４６８号明細書参照）、或いは潜像電荷を集中させて蓄電する微小導電部材等を設ける方法（本出願人による特開２０００−２８４０５７号公報参照）等を用いるとよい。
【００１２】
また、「読取光に対して透過性を有する光電荷対発生線状電極」とは、読取光を透過させ読取用光導電層に電荷対を発生せしめる電極である。また、「光電荷対非発生線状電極」とは、蓄電部に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための電極であり、読取光に対して遮光性を有することが望ましいが、光電荷対非発生線状電極と読取光照射手段との間に遮光性を有する遮光膜等を設ける場合は、光電荷対非発生線状電極は必ずしも遮光性を有する必要はない。ここで、「遮光性」とは、読取光を完全に遮断して全く電荷対を発生させないものに限らず、その読取光に対する多少の透過性は有していてもそれにより発生する電荷対が実質的に問題とならない程度のものも含むものとする。従って、読取用光導電層に発生する電荷対は全て光電荷対発生線状電極を透過した読取光のみによるものとは限らず、光電荷対非発生線状電極を僅かに透過した読取光によっても読取用光導電層において電荷対が発生しうるものとする。
【００１３】
さらに、「読取光」は、静電記録体における電荷の移動を可能として、電気的に静電潜像を読み取ることを可能とするものであればよく、具体的には光や放射線等である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による放射線固体検出器によれば、光電荷対発生線状電極に接続された光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出した信号と、光電荷対非発生線状電極に接続された光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出した信号とを、信号合成手段によりいずれか一方を反転させて合成するが、このとき、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出される潜像電荷に応じた信号と、光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出される潜像電荷に応じた信号とは、互いに反対の極性でほぼ同じ波形をしたものであり、検出回路自体もしくは外部の回路や電源等から電磁誘導的に混入し両検出手段に共通に検出されるコモンモードノイズは同じ極性でかつほぼ同じ波形をしたものであるため、いずれか一方を反転して合成することにより、潜像電荷に応じた信号はほぼ２倍になり、コモンモードノイズは相殺されてなくなる。また、アンプ自体で発生し両検出手段に検出されるホワイトノイズＮ１、Ｎ２は帯域内では周波数的にフラットであり、同程度のホワイトノイズＮ１、Ｎ２（Ｎ１≒Ｎ２≒Ｎとする）を合成した場合は（１）式に示すように約√２倍程度となる。
【００１５】
そのため、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出された信号および光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出された信号を、いずれか一方を反転させて合成することにより、Ｓ／Ｎを√２倍以上向上させることができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器に備えられた静電記録体の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は静電記録体２０ａの斜視図、図１（Ｂ）は静電記録体２０ａのＱ矢指部のＸＺ断面図、図１（Ｃ）は静電記録体２０ａのＰ矢指部のＸＹ断面図である。図２は放射線固体検出器を用いた記録読取システムの概略図である。なお、図２中においては、支持体１８、絶縁層３０および遮光膜３１は省略している。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態の放射線固体検出器は、静電記録体２０ａと、信号検出手段７０とからなる。
【００１９】
静電記録体２０ａは、被写体を透過したＸ線等の放射線の画像情報を担持する記録光（放射線もしくは放射線の励起により発生した光）に対して透過性を有する第１電極２１、この第１電極２１を透過した記録光の照射を受けることにより電荷対を発生し導電性を呈する記録用光導電層２２、前記電荷対の内の潜像極性電荷（例えば負電荷）に対しては略絶縁体として作用し、かつ該潜像極性電荷と逆極性の輸送極性電荷（上述の例においては正電荷）に対しては略導電体として作用する電荷輸送層２３、読取光の照射を受けることにより電荷対を発生して導電性を呈する読取用光導電層２４、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７を備えた第２電極２５、読取光に対して透過性を有する絶縁層３０、読取光に対して透過性を有する支持体１８をこの順に配してなるものである。記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に、記録用光導電層２２内で発生した画像情報を担持する潜像極性電荷を蓄積する２次元状に分布した蓄電部２９が形成される。
【００２０】
支持体１８としては、読取光に対して透明なガラス基板等を用いることができる。また、読取光に対して透明であることに加えて、その熱膨張率が読取用光導電層２４の物質の熱膨張率と比較的近い物質を使用するとより望ましい。例えば、読取用光導電層２４としてａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）を使用する場合であれば、Ｓｅの熱膨張率が３．６８×１０−５／Ｋ＠４０℃ であることを考慮して、熱膨張率が１．０〜１０．０×１０−５／Ｋ＠４０℃、より好ましくは、４．０〜８．０×１０−５／Ｋ＠４０℃である物質を使用する。熱膨張率がこの範囲の物質としては、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の有機ポリマー材料を使用することができる。これによって、基板としての支持体１８と読取用光導電層２４（Ｓｅ膜）との熱膨張のマッチングがとれ、特別な環境下、例えば寒冷気候条件下での船舶輸送中等において、大きな温度サイクルを受けても、支持体１８と読取用光導電層２４との界面で熱ストレスが生じ、両者が物理的に剥離する、読取用光導電層２４が破れる、あるいは支持体１８が割れる等、熱膨張差による破壊の問題が生じることがない。さらに、ガラス基板に比べて有機ポリマー材料は衝撃に強いというメリットがある。
【００２１】
記録用光導電層２２の物質としては、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）、ＰｂＯ、ＰｂＩ２ 等の酸化鉛（II）やヨウ化鉛（II）、Ｂｉ１２（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ２０、Ｂｉ２Ｉ３／有機ポリマーナノコンポジット等のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が適当である。
【００２２】
電荷輸送層２３の物質としては、例えば第１電極２１に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きい程良く（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＵＫ）分散物、Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ等の半導体物質が適当である。特に、有機系化合物（ＰＶＫ，ＴＰＤ、ディスコティック液晶等）は光不感性を有するため好ましく、また、誘電率が一般に小さいため電荷輸送層２３と読取用光導電層２４の容量が小さくなり読取時の信号取り出し効率を大きくすることができる。なお、「光不感性を有する」とは、記録光や読取光の照射を受けても殆ど導電性を呈するものでないことを意味する。
【００２３】
読取用光導電層２４の物質としては、ａ−Ｓｅ，Ｓｅ−Ｔｅ，Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ，無金属フタロシアニン，金属フタロシアニン，ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine），ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）等のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。
【００２４】
記録用光導電層２２の厚さは、記録光を十分に吸収できるようにするには、５０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましい。
【００２５】
また電荷輸送層２３と読取用光導電層２４との厚さの合計は記録用光導電層２２の厚さの１／２以下であることが望ましく、また薄ければ薄いほど読取時の応答性が向上するので、例えば１／１０以下、さらには１／１００以下等にするのが好ましい。
【００２６】
なお、上記各層の材料は、第１電極２１に負電荷を、第２電極２５に正電荷を帯電させて、記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に形成される蓄電部２９に潜像極性電荷としての負電荷を蓄積せしめるとともに、電荷輸送層２３を、潜像極性電荷としての負電荷の移動度よりも、その逆極性となる輸送極性電荷としての正電荷の移動度の方が大きい、いわゆる正孔輸送層として機能させるものとして好適なものの一例であるが、これらは、それぞれが逆極性の電荷であっても良く、このように極性を逆転させる際には、正孔輸送層として機能する電荷輸送層を電子輸送層として機能する電荷輸送層に変更する等の若干の変更を行なうだけでよい。
【００２７】
例えば、記録用光導電層２２として上述のアモルファスセレンａ−Ｓｅ、酸化鉛（II）、ヨウ化鉛（II）等の光導電性物質が同様に使用でき、電荷輸送層２３としてＮ−トリニトロフルオレニリデン・アニリン（TNFA）誘電体、トリニトロフルオレノン（ TNF）／ポリエステル分散系、非対称ジフェノキノン誘導体が適当であり、読取用光導電層２４として上述の無金属フタロシアニン、金属フタロシアニンが同様に使用できる。
【００２８】
また、上記静電記録体２０ａでは、蓄電部２９を記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に形成していたが、これに限らず、例えば米国特許第 4535468号に記載のように、潜像極性電荷をトラップとして蓄積するトラップ層により蓄電部を形成してもよい。
【００２９】
第１電極２１としては、記録光に対して透過性を有するものであればよく、例えば可視光に対して透過性を持たせる場合には、光透過性金属薄膜として周知のネサ皮膜（ＳｎＯ２ ）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、あるいはエッチングのし易いアモルファス状光透過性酸化金属であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））等の酸化金属を５０〜２００ｎｍ厚程度、好ましくは１００ｎｍ以上にして用いることができる。また、アルミニウムＡｌ、金Ａｕ、モリブデンＭｏ、クロムＣｒ等の純金属を、例えば２０ｎｍ以下（好ましくは１０ｎｍ程度）の厚さにすることによって可視光に対して透過性を持たせることもできる。なお、記録光としてＸ線を使用し、第１電極２１側から該Ｘ線を照射して画像を記録する場合には、第１電極２１としては可視光に対する透過性が不要であるから、該第１電極２１は、例えば１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕ等の純金属を用いることもできる。
【００３０】
第２電極２５は、多数の読取光透過性の光電荷対発生線状電極２６ａをストライプ状に配列して成るストライプ電極２６と多数の読取光遮光性の光電荷対非発生線状電極２７ａをストライプ状に配列してなるサブストライプ電極２７とを備えている。各線状電極２６ａ，２７ａは、線状電極２６ａと線状電極２７ａとが交互にかつ互いに平行に配置されるように配列されている。両線状電極の間は読取用光導電層２４の一部が介在しており、ストライプ電極２６とサブストライプ電極２７とは電気的に絶縁されている。サブストライプ電極２７は、記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との略界面に形成される蓄電部２９に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための導電部材である。
【００３１】
ここで、ストライプ電極２６の各線状電極２６ａを形成する電極材の材質としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））、アルミニウムまたはモリブデン等を用いることができる。また、サブストライプ電極２７の各線状電極２７ａを形成する電極材の材質としては、アルミニウム、モリブデンまたはクロム等を用いることができる。
【００３２】
さらに支持体１８上の各線状電極２７ａおよび線状電極２６ａと線状電極２７ａとの間に対応する部分に、読取光の線状電極２７ａへの照射強度が読取光の線状電極２６ａへの照射強度よりも小さくなるように光透過性の劣る部材からなる遮光膜３１が設けられている。
【００３３】
この遮光膜３１の部材としては、必ずしも絶縁性を有しているものでなくてもよく、遮光膜３１の比抵抗が２×１０−６以上（さらに好ましくは１×１０１５Ω・ｃｍ以下）のものを使用することができる。例えば金属材料であればＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ等を用いることができ、有機材料であればＭＯＳ２、ＷＳｉ２、ＴｉＮ等を用いることができる。なお、遮光膜３１の比抵抗が１Ω・ｃｍ以上のものを使用するとより好ましい。
【００３４】
また、少なくとも遮光膜３１の部材として金属材料等導電性の部材を使用したときには、遮光膜３１と線状電極２７ａとの直接接触を避けるため両者の間に絶縁物を配する。本実施形態の静電記録体２０ａは、この絶縁物として、第２電極２５と支持体１８との間にＳｉＯ２等からなる絶縁層３０を設けている。この絶縁層３０の厚さは、０．０１〜１０μｍ程度、より好ましくは０．１μ〜１μｍ程度、最も好ましくは０．５μｍ程度がよい。
【００３５】
信号検出手段７０は、各光電荷対発生線状電極２６ａ毎に接続された電流検出回路（光電荷対発生線状電極用電流検出手段）７１と、各光電荷対非発生線状電極２７ａ毎に接続された電流検出回路（光電荷対非発生線状電極用電流検出手段）７２と、電流検出回路７１および電流検出回路７２が接続された信号合成手段７３とからなる。
【００３６】
信号検出回路７１、７２は、それぞれ接続された線状電極に流れる電流を検出する電気回路である。
【００３７】
信号合成手段７３は、電流検出回路７１により検出された信号と、電流検出回路７２により検出された信号を反転した信号とを合成するものである。勿論、信号合成手段７３は、電流検出回路７１により検出された信号を反転した信号と、電流検出回路７２により検出された信号とを合成するものとしてもよい。
【００３８】
次に、上述の静電記録体２０ａに画像情報を静電潜像として記録し、さらに記録された静電潜像を読み出す基本的な方法について簡単に説明する。図２は静電記録体２０ａを用いた記録読取システムの概略図である。
【００３９】
この記録読取システムは、静電記録体２０ａと、記録光照射手段（図示省略）と、画像信号取得手段としての信号検出手段７０、読取光走査手段（図示省略）とからなる。
【００４０】
次に、上記構成の記録読取システムにおいて、静電記録体２０ａに画像情報を静電潜像として記録し、さらに記録された静電潜像を読み出す方法について説明する。最初に静電潜像記録過程について、図２（Ａ）に示す電荷モデルを参照しつつ説明する。なお、記録光Ｌ１によって記録用光導電層２２内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。
【００４１】
静電記録体２０ａに静電潜像を記録する際には、第１電極２１とストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７との間に直流電圧を印加して両者を帯電させる。このとき、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７とを同電位になるように制御電圧を印加すれば、第１電極２１と第２電極２５との間で形成される電界分布を均一にできる。本実施の形態では、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７は記録時および読取時ともに接地電位となっている。
【００４２】
次に放射線を被写体９に爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した被写体９の放射線画像情報を担持する記録光Ｌ１を静電記録体２０ａに照射する。すると、静電記録体２０ａの記録用光導電層２２内で正負の電荷対が発生し、その内の負電荷が静電記録体２０ａ内の電界分布に沿って蓄電部２９に移動する。
【００４３】
一方、記録用光導電層２２内で発生した正電荷は第１電極２１に向かって高速に移動し、第１電極２１と記録用光導電層２２との界面で電源７４から注入された負電荷と電荷再結合し消滅する。また、記録光Ｌ１は被写体９の遮光部９ｂを透過しないから、静電記録体２０ａの遮光部９ｂの下部にあたる部分は何ら変化を生じない。
【００４４】
このようにして、被写体９に記録光Ｌ１を爆射することにより、被写体像に応じた電荷を光導電層２２と電荷転送層２３との界面である蓄電部２９に蓄積することができるようになる。この蓄積される潜像電荷（負電荷）の量は被写体９を透過し静電記録体２０ａに入射した放射線の線量に略比例するので、この潜像電荷が静電潜像を担持することとなり、該静電潜像が静電記録体２０ａに記録される。
【００４５】
次に、静電記録体２０ａから静電潜像を読み取る際には、第１電極２１は接地電位とされ、線状電極２６ａの長手方向に読取光照射手段を移動させる、すなわち副走査することにより、ライン状の読取光Ｌ２で静電記録体２０ａの全面を走査露光する。この読取光Ｌ２の走査露光により副走査位置に対応する読取光Ｌ２が入射した読取用光導電層２４内に正負の電荷対が発生する。
【００４６】
そして、線状電極２７ａに対応する部分、すなわち線状電極２７ａの上空部分の潜像電荷が、線状電極２７ａを介して順次読み出される。すなわち、図２（Ｂ）に図示するように、線状電極２６ａから、その隣の線状電極２７ａに対応する（上空にある）潜像電荷に向けて放電が生じ、それによって読出しが進行する。
【００４７】
このとき、線状電極２６ａおよび線状電極２７ａに流れる電流を、それぞれ電流検出回路７１および電流検出回路７２により検出し、信号合成手段７３により、電流検出回路７１により検出された信号と、電流検出回路７２により検出された信号を反転した信号とを合成することによって、上述のように、潜像電荷に応じた信号はほぼ２倍になるのに対して、電磁誘導等で発生するコモンモードノイズは相殺されてなくなり、また、アンプ等で発生するホワイトノイズは約√２倍程度となるため、従来のものと比べてＳ／Ｎを√２倍以上向上させることができる。なお、信号合成手段はアナログ的に行うことがＳ／Ｎの点で好ましいが、一度デジタル値に変換してハード的またはソフト的に行っても、Ｓ／Ｎの向上が可能である。
【００４８】
本発明においては、信号合成手段７３に対して電流検出回路７１から入力される信号の振幅の大きさと、電流検出回路７２から入力される信号の振幅の大きさとが等しいときに、最も高い効果を得ることができる。
【００４９】
この様にするためには、各線状電極および各線状電極から信号合成手段７３までの配線に僅かに電気抵抗が存在することを考慮して、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの電気抵抗の大きさと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの電気抵抗の大きさとが略等しくなるようにすることが好ましい。
【００５０】
この電気抵抗の大きさは配線の材質、長さおよび太さ等によって変わってくるが、上記の配線を全て同じ材質および太さとした場合には、図３（１）に示すように、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さとが異なる態様とすると上記電気抵抗の大きさが異なってしまうため、図３（２）に示すように、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さとが略等しい態様とすることが好ましい。
【００５１】
さらに厳密に言うと、光電荷対非発生線状電極２７ａからの信号は第１電極２１から回り込んでくる電流があるため、図３（２）に示すように各線状電極の信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さを略等しくした場合であっても、若干線状電極２７ａからの信号の方が振幅が小さくなる。
【００５２】
そのため、図３（３）に示すように、電流検出回路７１および電流検出回路７２と信号合成手段７３との間に演算手段７４を設け、この演算手段７４により電流検出回路７１から入力される信号の振幅の大きさと、電流検出回路７２から入力される信号の振幅の大きさとを合わせて信号合成手段７３に入力することによって、より高い効果を得ることができる。なお、２つの信号の振幅の大きさを合わせる演算は、振幅の高い方の信号に合わせて振幅の低い方の信号を増幅してもよいし、振幅の低い方の信号に合わせて振幅の高い方の信号を減衰させてもよい。
【００５３】
以上、本発明による放射線固体検出器の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々変更することが可能である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態による検出器は、何れも、記録用光導電層が、記録用の放射線の照射によって導電性を呈するものであるが、本発明による検出器の記録用光導電層は必ずしもこれに限定されるものではなく、記録用光導電層は、記録用の放射線の励起により発せられる光の照射によって導電性を呈するものとしてもよい（特開２０００−１０５２９７号公報参照）。この場合、第１電極の表面に記録用の放射線を、例えば青色光等、他の波長領域の光に波長変換するいわゆるＸ線シンチレータといわれる波長変換層を積層したものとするとよい。この波長変換層としては、例えばヨウ化セシウム（CsＩ）等を用いるのが好適である。また、第１電極は、記録用の放射線の励起により波長変換層で発せられた光に対して透過性を有するものとする。
【００５５】
また、上記実施の形態による静電記録体は、記録用光導電層と読取用光導電層との間に電荷輸送層を設け、記録用光導電層と電荷輸送層との界面に蓄電部を形成するようにしたものであるが、電荷輸送層をトラップ層に置き換えたものとしてもよい。トラップ層とした場合には、潜像電荷は、該トラップ層に捕捉され、該トラップ層内またはトラップ層と記録用光導電層の界面に潜像電荷が蓄積される。また、このトラップ層と記録用光導電層の界面に、画素毎に、格別に、マイクロプレートを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器に備えられた静電記録体の斜視図（Ａ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｂ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｃ）
【図２】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器を使用する場合における、静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）、静電潜像読取過程を示す電荷モデル（Ｂ）
【図３】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器の第２電極および信号検出手段の模式図
【符号の説明】
２０ａ 放射線固体検出器
２１ 第１電極
２２ 記録用光導電層
２３ 電荷輸送層
２４ 読取用光導電層
２５ 第２電極
２６ ストライプ電極
２６ａ 光電荷対発生線状電極
２７ サブストライプ電極
２７ａ 光電荷対非発生線状電極
２９ 蓄電部
７０ 信号検出手段
７１ 電流検出回路（光電荷対発生線状電極用電流検出手段）
７２ 電流検出回路（光電荷対非発生線状電極用電流検出手段）
７３ 信号合成手段
７４ 演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射された放射線の線量或いは該放射線の励起により発せられる光の光量に応じた量の電荷を潜像電荷として蓄積する蓄電部を有する放射線固体検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、医療診断等を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して得た電荷を潜像電荷として蓄電部に一旦蓄積し、該蓄積した潜像電荷を放射線画像情報を表す電気信号に変換して出力する静電記録体を備えた放射線固体検出器（以下単に検出器ともいう）を使用する放射線画像情報記録読取装置が各種提案されている。この装置において使用される放射線固体検出器としては、種々のタイプのものが提案されているが、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面から、検出器に読取光（読取用の電磁波）を照射して読み出す光読出方式のものがある。
【０００３】
本出願人は、読出しの高速応答性と効率的な信号電荷の取り出しの両立を図ることができる光読出方式の放射線固体検出器として、特開２０００−１０５２９７号公報、特開２０００−２８４０５６号公報、特開２０００−２８４０５７号公報において、記録用の放射線或いは該放射線の励起により発せられる光（以下記録光という）に対して透過性を有する第１電極、記録光を受けることにより導電性を呈する記録用光導電層、第１電極に帯電される電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該同極性の電荷と逆極性の電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取光（読取用の電磁波）の照射を受けることにより導電性を呈する読取用光導電層、読取光に対して透過性を有する第２電極を、この順に積層して成り、記録用光導電層と電荷輸送層との界面に形成される蓄電部に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積する静電記録体を提案している。
【０００４】
そして、上記特開２０００−２８４０５６号公報および特開２０００−２８４０５７号公報においては、特に、読取光に対して透過性を有する第２電極を多数の読取光に対して透過性を有する光電荷対発生線状電極からなるストライプ電極とすると共に、蓄電部に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための多数の光電荷対非発生線状電極を、前記光電荷対発生線状電極と交互にかつ互いに平行となるように設けた静電記録体を提案している。
【０００５】
このように、多数の光電荷対非発生線状電極からなるサブストライプ電極を第２電極に設けることにより、蓄電部とサブストライプ電極との間に新たなコンデンサが形成され、記録光によって蓄電部に蓄積された潜像電荷と逆極性の輸送電荷を、読取りの際の電荷再配列によってこのサブストライプ電極にも帯電させることが可能となる。これにより、読取用光導電層を介してストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量を、このサブストライプ電極を設けない場合よりも相対的に少なくすることができ、結果として検出器から外部に取り出し得る信号電荷の量を多くして読取効率を向上させると共に、読出しの高速応答性と効率的な信号電荷の取り出しの両立をも図ることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなサブストライプ電極を設けた静電記録体において、検出信号のＳ／Ｎを向上させるために種々の方法が提案されている。
【０００７】
例えば、読取用光導電層を介してストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量よりも、読取用光導電層を介してサブストライプ電極と蓄電部との間で形成されるコンデンサに配分される前記輸送電荷の量が多いほど、外部に取り出し得る信号電荷の量が多くなり読取効率が向上するため、光電荷対発生線状電極と光電荷対非発生線状電極とのペアを１周期とするときこの周期を最適化したり、光電荷対発生線状電極の幅に対する光電荷対非発生線状電極の幅の比を最適化して読取効率の向上させてＳ／Ｎを向上させる方法等が提案されているが、更なるＳ／Ｎの向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、サブストライプ電極を設けた静電記録体を備えた放射線固体検出器において、さらにＳ／Ｎを向上させることができる放射線固体検出器を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線固体検出器は、記録光に対して透過性を有する第１の電極と、記録光の照射を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層と、記録光の光量に応じた量の電荷を潜像電荷として蓄積する蓄電部と、読取光の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層と、読取光に対して透過性を有する多数の光電荷対発生線状電極と、多数の光電荷対非発生線状電極とを備え、光電荷対発生線状電極と光電荷対非発生線状電極とが交互に配置された第２の電極とを、この順に積層してなる静電記録体を備えた放射線固体検出器において、光電荷対発生線状電極に接続された光電荷対発生線状電極用電流検出手段と、光電荷対非発生線状電極に接続された光電荷対非発生線状電極用電流検出手段と、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出された信号および光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出された信号を、いずれか一方を反転させて合成する信号合成手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「静電記録体」は、第１の電極、記録用光導電層、読取用光導電層および第２の電極をこの順に有すると共に、記録用光導電層と読取用光導電層との間に蓄電部が形成されて成るものであって、さらに他の層や微小導電部材（マイクロプレート）等を積層して成るものであってもかまわない。また、この放射線固体検出器は、放射線画像情報を担持する光（放射線もしくは放射線の励起により発生した光）を照射することによって、画像情報を静電潜像として記録させることができるものであればどのようなものでもよい。
【００１１】
なお、上記蓄電部を形成する方法としては、電荷輸送層を設けてこの電荷輸送層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（本出願人による特開２０００−１０５２９７号公報、特開２０００−２８４０５６号公報参照）、トラップ層を設けこのトラップ層内若しくはトラップ層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（例えば、米国特許第４５３５４６８号明細書参照）、或いは潜像電荷を集中させて蓄電する微小導電部材等を設ける方法（本出願人による特開２０００−２８４０５７号公報参照）等を用いるとよい。
【００１２】
また、「読取光に対して透過性を有する光電荷対発生線状電極」とは、読取光を透過させ読取用光導電層に電荷対を発生せしめる電極である。また、「光電荷対非発生線状電極」とは、蓄電部に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための電極であり、読取光に対して遮光性を有することが望ましいが、光電荷対非発生線状電極と読取光照射手段との間に遮光性を有する遮光膜等を設ける場合は、光電荷対非発生線状電極は必ずしも遮光性を有する必要はない。ここで、「遮光性」とは、読取光を完全に遮断して全く電荷対を発生させないものに限らず、その読取光に対する多少の透過性は有していてもそれにより発生する電荷対が実質的に問題とならない程度のものも含むものとする。従って、読取用光導電層に発生する電荷対は全て光電荷対発生線状電極を透過した読取光のみによるものとは限らず、光電荷対非発生線状電極を僅かに透過した読取光によっても読取用光導電層において電荷対が発生しうるものとする。
【００１３】
さらに、「読取光」は、静電記録体における電荷の移動を可能として、電気的に静電潜像を読み取ることを可能とするものであればよく、具体的には光や放射線等である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による放射線固体検出器によれば、光電荷対発生線状電極に接続された光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出した信号と、光電荷対非発生線状電極に接続された光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出した信号とを、信号合成手段によりいずれか一方を反転させて合成するが、このとき、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出される潜像電荷に応じた信号と、光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出される潜像電荷に応じた信号とは、互いに反対の極性でほぼ同じ波形をしたものであり、検出回路自体もしくは外部の回路や電源等から電磁誘導的に混入し両検出手段に共通に検出されるコモンモードノイズは同じ極性でかつほぼ同じ波形をしたものであるため、いずれか一方を反転して合成することにより、潜像電荷に応じた信号はほぼ２倍になり、コモンモードノイズは相殺されてなくなる。また、アンプ自体で発生し両検出手段に検出されるホワイトノイズＮ１、Ｎ２は帯域内では周波数的にフラットであり、同程度のホワイトノイズＮ１、Ｎ２（Ｎ１≒Ｎ２≒Ｎとする）を合成した場合は（１）式に示すように約√２倍程度となる。
【００１５】
そのため、光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出された信号および光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出された信号を、いずれか一方を反転させて合成することにより、Ｓ／Ｎを√２倍以上向上させることができる。
【００１６】
【数１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器に備えられた静電記録体の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は静電記録体２０ａの斜視図、図１（Ｂ）は静電記録体２０ａのＱ矢指部のＸＺ断面図、図１（Ｃ）は静電記録体２０ａのＰ矢指部のＸＹ断面図である。図２は放射線固体検出器を用いた記録読取システムの概略図である。なお、図２中においては、支持体１８、絶縁層３０および遮光膜３１は省略している。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態の放射線固体検出器は、静電記録体２０ａと、信号検出手段７０とからなる。
【００１９】
静電記録体２０ａは、被写体を透過したＸ線等の放射線の画像情報を担持する記録光（放射線もしくは放射線の励起により発生した光）に対して透過性を有する第１電極２１、この第１電極２１を透過した記録光の照射を受けることにより電荷対を発生し導電性を呈する記録用光導電層２２、前記電荷対の内の潜像極性電荷（例えば負電荷）に対しては略絶縁体として作用し、かつ該潜像極性電荷と逆極性の輸送極性電荷（上述の例においては正電荷）に対しては略導電体として作用する電荷輸送層２３、読取光の照射を受けることにより電荷対を発生して導電性を呈する読取用光導電層２４、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７を備えた第２電極２５、読取光に対して透過性を有する絶縁層３０、読取光に対して透過性を有する支持体１８をこの順に配してなるものである。記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に、記録用光導電層２２内で発生した画像情報を担持する潜像極性電荷を蓄積する２次元状に分布した蓄電部２９が形成される。
【００２０】
支持体１８としては、読取光に対して透明なガラス基板等を用いることができる。また、読取光に対して透明であることに加えて、その熱膨張率が読取用光導電層２４の物質の熱膨張率と比較的近い物質を使用するとより望ましい。例えば、読取用光導電層２４としてａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）を使用する場合であれば、Ｓｅの熱膨張率が３．６８×１０−５／Ｋ＠４０℃ であることを考慮して、熱膨張率が１．０〜１０．０×１０−５／Ｋ＠４０℃、より好ましくは、４．０〜８．０×１０−５／Ｋ＠４０℃である物質を使用する。熱膨張率がこの範囲の物質としては、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の有機ポリマー材料を使用することができる。これによって、基板としての支持体１８と読取用光導電層２４（Ｓｅ膜）との熱膨張のマッチングがとれ、特別な環境下、例えば寒冷気候条件下での船舶輸送中等において、大きな温度サイクルを受けても、支持体１８と読取用光導電層２４との界面で熱ストレスが生じ、両者が物理的に剥離する、読取用光導電層２４が破れる、あるいは支持体１８が割れる等、熱膨張差による破壊の問題が生じることがない。さらに、ガラス基板に比べて有機ポリマー材料は衝撃に強いというメリットがある。
【００２１】
記録用光導電層２２の物質としては、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）、ＰｂＯ、ＰｂＩ２ 等の酸化鉛（II）やヨウ化鉛（II）、Ｂｉ１２（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ２０、Ｂｉ２Ｉ３／有機ポリマーナノコンポジット等のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が適当である。
【００２２】
電荷輸送層２３の物質としては、例えば第１電極２１に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きい程良く（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＵＫ）分散物、Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ等の半導体物質が適当である。特に、有機系化合物（ＰＶＫ，ＴＰＤ、ディスコティック液晶等）は光不感性を有するため好ましく、また、誘電率が一般に小さいため電荷輸送層２３と読取用光導電層２４の容量が小さくなり読取時の信号取り出し効率を大きくすることができる。なお、「光不感性を有する」とは、記録光や読取光の照射を受けても殆ど導電性を呈するものでないことを意味する。
【００２３】
読取用光導電層２４の物質としては、ａ−Ｓｅ，Ｓｅ−Ｔｅ，Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ，無金属フタロシアニン，金属フタロシアニン，ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine），ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）等のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。
【００２４】
記録用光導電層２２の厚さは、記録光を十分に吸収できるようにするには、５０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましい。
【００２５】
また電荷輸送層２３と読取用光導電層２４との厚さの合計は記録用光導電層２２の厚さの１／２以下であることが望ましく、また薄ければ薄いほど読取時の応答性が向上するので、例えば１／１０以下、さらには１／１００以下等にするのが好ましい。
【００２６】
なお、上記各層の材料は、第１電極２１に負電荷を、第２電極２５に正電荷を帯電させて、記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に形成される蓄電部２９に潜像極性電荷としての負電荷を蓄積せしめるとともに、電荷輸送層２３を、潜像極性電荷としての負電荷の移動度よりも、その逆極性となる輸送極性電荷としての正電荷の移動度の方が大きい、いわゆる正孔輸送層として機能させるものとして好適なものの一例であるが、これらは、それぞれが逆極性の電荷であっても良く、このように極性を逆転させる際には、正孔輸送層として機能する電荷輸送層を電子輸送層として機能する電荷輸送層に変更する等の若干の変更を行なうだけでよい。
【００２７】
例えば、記録用光導電層２２として上述のアモルファスセレンａ−Ｓｅ、酸化鉛（II）、ヨウ化鉛（II）等の光導電性物質が同様に使用でき、電荷輸送層２３としてＮ−トリニトロフルオレニリデン・アニリン（TNFA）誘電体、トリニトロフルオレノン（ TNF）／ポリエステル分散系、非対称ジフェノキノン誘導体が適当であり、読取用光導電層２４として上述の無金属フタロシアニン、金属フタロシアニンが同様に使用できる。
【００２８】
また、上記静電記録体２０ａでは、蓄電部２９を記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面に形成していたが、これに限らず、例えば米国特許第 4535468号に記載のように、潜像極性電荷をトラップとして蓄積するトラップ層により蓄電部を形成してもよい。
【００２９】
第１電極２１としては、記録光に対して透過性を有するものであればよく、例えば可視光に対して透過性を持たせる場合には、光透過性金属薄膜として周知のネサ皮膜（ＳｎＯ２ ）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、あるいはエッチングのし易いアモルファス状光透過性酸化金属であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））等の酸化金属を５０〜２００ｎｍ厚程度、好ましくは１００ｎｍ以上にして用いることができる。また、アルミニウムＡｌ、金Ａｕ、モリブデンＭｏ、クロムＣｒ等の純金属を、例えば２０ｎｍ以下（好ましくは１０ｎｍ程度）の厚さにすることによって可視光に対して透過性を持たせることもできる。なお、記録光としてＸ線を使用し、第１電極２１側から該Ｘ線を照射して画像を記録する場合には、第１電極２１としては可視光に対する透過性が不要であるから、該第１電極２１は、例えば１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕ等の純金属を用いることもできる。
【００３０】
第２電極２５は、多数の読取光透過性の光電荷対発生線状電極２６ａをストライプ状に配列して成るストライプ電極２６と多数の読取光遮光性の光電荷対非発生線状電極２７ａをストライプ状に配列してなるサブストライプ電極２７とを備えている。各線状電極２６ａ，２７ａは、線状電極２６ａと線状電極２７ａとが交互にかつ互いに平行に配置されるように配列されている。両線状電極の間は読取用光導電層２４の一部が介在しており、ストライプ電極２６とサブストライプ電極２７とは電気的に絶縁されている。サブストライプ電極２７は、記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との略界面に形成される蓄電部２９に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための導電部材である。
【００３１】
ここで、ストライプ電極２６の各線状電極２６ａを形成する電極材の材質としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））、アルミニウムまたはモリブデン等を用いることができる。また、サブストライプ電極２７の各線状電極２７ａを形成する電極材の材質としては、アルミニウム、モリブデンまたはクロム等を用いることができる。
【００３２】
さらに支持体１８上の各線状電極２７ａおよび線状電極２６ａと線状電極２７ａとの間に対応する部分に、読取光の線状電極２７ａへの照射強度が読取光の線状電極２６ａへの照射強度よりも小さくなるように光透過性の劣る部材からなる遮光膜３１が設けられている。
【００３３】
この遮光膜３１の部材としては、必ずしも絶縁性を有しているものでなくてもよく、遮光膜３１の比抵抗が２×１０−６以上（さらに好ましくは１×１０１５Ω・ｃｍ以下）のものを使用することができる。例えば金属材料であればＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ等を用いることができ、有機材料であればＭＯＳ２、ＷＳｉ２、ＴｉＮ等を用いることができる。なお、遮光膜３１の比抵抗が１Ω・ｃｍ以上のものを使用するとより好ましい。
【００３４】
また、少なくとも遮光膜３１の部材として金属材料等導電性の部材を使用したときには、遮光膜３１と線状電極２７ａとの直接接触を避けるため両者の間に絶縁物を配する。本実施形態の静電記録体２０ａは、この絶縁物として、第２電極２５と支持体１８との間にＳｉＯ２等からなる絶縁層３０を設けている。この絶縁層３０の厚さは、０．０１〜１０μｍ程度、より好ましくは０．１μ〜１μｍ程度、最も好ましくは０．５μｍ程度がよい。
【００３５】
信号検出手段７０は、各光電荷対発生線状電極２６ａ毎に接続された電流検出回路（光電荷対発生線状電極用電流検出手段）７１と、各光電荷対非発生線状電極２７ａ毎に接続された電流検出回路（光電荷対非発生線状電極用電流検出手段）７２と、電流検出回路７１および電流検出回路７２が接続された信号合成手段７３とからなる。
【００３６】
信号検出回路７１、７２は、それぞれ接続された線状電極に流れる電流を検出する電気回路である。
【００３７】
信号合成手段７３は、電流検出回路７１により検出された信号と、電流検出回路７２により検出された信号を反転した信号とを合成するものである。勿論、信号合成手段７３は、電流検出回路７１により検出された信号を反転した信号と、電流検出回路７２により検出された信号とを合成するものとしてもよい。
【００３８】
次に、上述の静電記録体２０ａに画像情報を静電潜像として記録し、さらに記録された静電潜像を読み出す基本的な方法について簡単に説明する。図２は静電記録体２０ａを用いた記録読取システムの概略図である。
【００３９】
この記録読取システムは、静電記録体２０ａと、記録光照射手段（図示省略）と、画像信号取得手段としての信号検出手段７０、読取光走査手段（図示省略）とからなる。
【００４０】
次に、上記構成の記録読取システムにおいて、静電記録体２０ａに画像情報を静電潜像として記録し、さらに記録された静電潜像を読み出す方法について説明する。最初に静電潜像記録過程について、図２（Ａ）に示す電荷モデルを参照しつつ説明する。なお、記録光Ｌ１によって記録用光導電層２２内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。
【００４１】
静電記録体２０ａに静電潜像を記録する際には、第１電極２１とストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７との間に直流電圧を印加して両者を帯電させる。このとき、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７とを同電位になるように制御電圧を印加すれば、第１電極２１と第２電極２５との間で形成される電界分布を均一にできる。本実施の形態では、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７は記録時および読取時ともに接地電位となっている。
【００４２】
次に放射線を被写体９に爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した被写体９の放射線画像情報を担持する記録光Ｌ１を静電記録体２０ａに照射する。すると、静電記録体２０ａの記録用光導電層２２内で正負の電荷対が発生し、その内の負電荷が静電記録体２０ａ内の電界分布に沿って蓄電部２９に移動する。
【００４３】
一方、記録用光導電層２２内で発生した正電荷は第１電極２１に向かって高速に移動し、第１電極２１と記録用光導電層２２との界面で電源７４から注入された負電荷と電荷再結合し消滅する。また、記録光Ｌ１は被写体９の遮光部９ｂを透過しないから、静電記録体２０ａの遮光部９ｂの下部にあたる部分は何ら変化を生じない。
【００４４】
このようにして、被写体９に記録光Ｌ１を爆射することにより、被写体像に応じた電荷を光導電層２２と電荷転送層２３との界面である蓄電部２９に蓄積することができるようになる。この蓄積される潜像電荷（負電荷）の量は被写体９を透過し静電記録体２０ａに入射した放射線の線量に略比例するので、この潜像電荷が静電潜像を担持することとなり、該静電潜像が静電記録体２０ａに記録される。
【００４５】
次に、静電記録体２０ａから静電潜像を読み取る際には、第１電極２１は接地電位とされ、線状電極２６ａの長手方向に読取光照射手段を移動させる、すなわち副走査することにより、ライン状の読取光Ｌ２で静電記録体２０ａの全面を走査露光する。この読取光Ｌ２の走査露光により副走査位置に対応する読取光Ｌ２が入射した読取用光導電層２４内に正負の電荷対が発生する。
【００４６】
そして、線状電極２７ａに対応する部分、すなわち線状電極２７ａの上空部分の潜像電荷が、線状電極２７ａを介して順次読み出される。すなわち、図２（Ｂ）に図示するように、線状電極２６ａから、その隣の線状電極２７ａに対応する（上空にある）潜像電荷に向けて放電が生じ、それによって読出しが進行する。
【００４７】
このとき、線状電極２６ａおよび線状電極２７ａに流れる電流を、それぞれ電流検出回路７１および電流検出回路７２により検出し、信号合成手段７３により、電流検出回路７１により検出された信号と、電流検出回路７２により検出された信号を反転した信号とを合成することによって、上述のように、潜像電荷に応じた信号はほぼ２倍になるのに対して、電磁誘導等で発生するコモンモードノイズは相殺されてなくなり、また、アンプ等で発生するホワイトノイズは約√２倍程度となるため、従来のものと比べてＳ／Ｎを√２倍以上向上させることができる。なお、信号合成手段はアナログ的に行うことがＳ／Ｎの点で好ましいが、一度デジタル値に変換してハード的またはソフト的に行っても、Ｓ／Ｎの向上が可能である。
【００４８】
本発明においては、信号合成手段７３に対して電流検出回路７１から入力される信号の振幅の大きさと、電流検出回路７２から入力される信号の振幅の大きさとが等しいときに、最も高い効果を得ることができる。
【００４９】
この様にするためには、各線状電極および各線状電極から信号合成手段７３までの配線に僅かに電気抵抗が存在することを考慮して、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの電気抵抗の大きさと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの電気抵抗の大きさとが略等しくなるようにすることが好ましい。
【００５０】
この電気抵抗の大きさは配線の材質、長さおよび太さ等によって変わってくるが、上記の配線を全て同じ材質および太さとした場合には、図３（１）に示すように、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さとが異なる態様とすると上記電気抵抗の大きさが異なってしまうため、図３（２）に示すように、線状電極２６ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さと、線状電極２７ａの信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さとが略等しい態様とすることが好ましい。
【００５１】
さらに厳密に言うと、光電荷対非発生線状電極２７ａからの信号は第１電極２１から回り込んでくる電流があるため、図３（２）に示すように各線状電極の信号取出部から信号合成手段７３までの配線の長さを略等しくした場合であっても、若干線状電極２７ａからの信号の方が振幅が小さくなる。
【００５２】
そのため、図３（３）に示すように、電流検出回路７１および電流検出回路７２と信号合成手段７３との間に演算手段７４を設け、この演算手段７４により電流検出回路７１から入力される信号の振幅の大きさと、電流検出回路７２から入力される信号の振幅の大きさとを合わせて信号合成手段７３に入力することによって、より高い効果を得ることができる。なお、２つの信号の振幅の大きさを合わせる演算は、振幅の高い方の信号に合わせて振幅の低い方の信号を増幅してもよいし、振幅の低い方の信号に合わせて振幅の高い方の信号を減衰させてもよい。
【００５３】
以上、本発明による放射線固体検出器の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々変更することが可能である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態による検出器は、何れも、記録用光導電層が、記録用の放射線の照射によって導電性を呈するものであるが、本発明による検出器の記録用光導電層は必ずしもこれに限定されるものではなく、記録用光導電層は、記録用の放射線の励起により発せられる光の照射によって導電性を呈するものとしてもよい（特開２０００−１０５２９７号公報参照）。この場合、第１電極の表面に記録用の放射線を、例えば青色光等、他の波長領域の光に波長変換するいわゆるＸ線シンチレータといわれる波長変換層を積層したものとするとよい。この波長変換層としては、例えばヨウ化セシウム（CsＩ）等を用いるのが好適である。また、第１電極は、記録用の放射線の励起により波長変換層で発せられた光に対して透過性を有するものとする。
【００５５】
また、上記実施の形態による静電記録体は、記録用光導電層と読取用光導電層との間に電荷輸送層を設け、記録用光導電層と電荷輸送層との界面に蓄電部を形成するようにしたものであるが、電荷輸送層をトラップ層に置き換えたものとしてもよい。トラップ層とした場合には、潜像電荷は、該トラップ層に捕捉され、該トラップ層内またはトラップ層と記録用光導電層の界面に潜像電荷が蓄積される。また、このトラップ層と記録用光導電層の界面に、画素毎に、格別に、マイクロプレートを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器に備えられた静電記録体の斜視図（Ａ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｂ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｃ）
【図２】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器を使用する場合における、静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）、静電潜像読取過程を示す電荷モデル（Ｂ）
【図３】本発明の第１の実施の形態による放射線固体検出器の第２電極および信号検出手段の模式図
【符号の説明】
２０ａ 放射線固体検出器
２１ 第１電極
２２ 記録用光導電層
２３ 電荷輸送層
２４ 読取用光導電層
２５ 第２電極
２６ ストライプ電極
２６ａ 光電荷対発生線状電極
２７ サブストライプ電極
２７ａ 光電荷対非発生線状電極
２９ 蓄電部
７０ 信号検出手段
７１ 電流検出回路（光電荷対発生線状電極用電流検出手段）
７２ 電流検出回路（光電荷対非発生線状電極用電流検出手段）
７３ 信号合成手段
７４ 演算手段
Claims (1)
- 記録光に対して透過性を有する第１の電極と、
前記記録光の照射を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層と、
前記記録光の光量に応じた量の電荷を潜像電荷として蓄積する蓄電部と、
読取光の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層と、
前記読取光に対して透過性を有する多数の光電荷対発生線状電極と、多数の光電荷対非発生線状電極とを備え、前記光電荷対発生線状電極と前記光電荷対非発生線状電極とが交互に配置された第２の電極とを、この順に積層してなる静電記録体を備えた放射線固体検出器において、
前記光電荷対発生線状電極に接続された光電荷対発生線状電極用電流検出手段と、
前記光電荷対非発生線状電極に接続された光電荷対非発生線状電極用電流検出手段と、
前記光電荷対発生線状電極用電流検出手段により検出された信号および前記光電荷対非発生線状電極用電流検出手段により検出された信号を、いずれか一方を反転させて合成する信号合成手段とを備えてなることを特徴とする放射線固体検出器。
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