JPH0463555B2

JPH0463555B2 -

Info

Publication number: JPH0463555B2
Application number: JP57019752A
Authority: JP
Inventors: Mario Fuse; Mutsuo Takenochi
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1992-10-12
Also published as: JPS58137781A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、薄膜型固体Ｘ線センサー、特に医用
Ｘ線センサーに関する。さらに詳しくは、本発明
は、Ｘ線CTスキヤナ用センサーとして、螢光体
粒子及び光導電体粒子を分散させた有機電荷輸送
体の薄膜を（金層）電極でサンドイツチ状に挟ん
で構成した薄膜型固型Ｘ線センサーに関する。

従来のＸ線写真は、３次元像を、単純に２次元
平面に投影した画像であつた。これに対し、Ｘ線
CTスキヤナは、各方面から細いＸ線ビームを照
射することによつて得られる被写体の１次元投影
像を、コンピユータ処理して被写体を輪切りにし
た断面像を再構成するものである。

これにより、被写体の軟組織におけるわずかな
Ｘ線吸収の差を区別し、脳しゆようや、脳出血な
どの極めて鮮明な像を提供することができる。

このため、Ｘ線CTスキヤナは、医学診断装置
としての地位をますます向上している。

Ｘ線CTスキヤナには、周知のように、被写体
を透過したＸ線を高感度で、高性能に検出できる
Ｘ線センサーが不可欠である。それ故に、Ｘ線
CT装置の高性能化のため、従来より、各種のＸ
線センサーが開発され、その一部が実用化されて
いる。

第１図は、Ｘ線CTスキヤナの原理を示す概観
図である。

図において、１０は被写体、１１はＸ線管、１
１Ａは発生されたＸ線を被写体１０に指向させる
ためのコリメータ、１２は被写体１０に照射され
るＸ線ビーム、１３は被写体１０を透過したＸ線
ビーム、１４は透過Ｘ線１３を検出するＸ線セン
サーである。

また、１５は前記Ｘ線センサー１４へのＸ線入
射方向を規定するためのコリメータ、１６はＸ線
センサー１４の検出出力を増巾する増巾器、１７
は増巾された検出出力を入力され、所定の画像処
理を実行するコンピユーター、１８は被写体１０
の断面像を表示するビデオモニターである。

同図からも明らかなように、Ｘ線管１１とＸ線
センサー１４とを、被写体１０の両側に対向して
配置し、ペンシルビーム状のＸ線ビーム１２を被
写体１０に照射しながら、Ｘ線センサー１４を、
直線移動と回転を組み合わせて移動させる。

このようにして、被写体１０のあらゆる方向か
ら、Ｘ線吸収データをとつた後、コンピユーター
１７において所定の処理を行なうことにより、断
面像をビデオモニター１８上に表示することがで
きる。なお、この場合、Ｘ線センサー１４として
は、検出効率の高いNaI（Tι）シンチレータ検出
器が、広く使用されている。

しかし、この方式だと、１回の撮影時間が５分
程度と長くなる欠点がある。これを改善するため
に、ペンシルビームの代りに扇状ビームを使用し
たり、検出器を固定し、Ｘ線管を高速回転したり
することによつて、撮影時間の短縮化が図られて
いる。

前述のように、検出器を固定配置とする場合に
は、Ｘ線センサーとして、シンチレーシヨン検出
器を用いる代わりに、半導体センサーを利用する
ことも試みられている。

何故なら、この場合、Ｘ線センサーが被写体の
周囲に固定配置されるため、これを高密度実装す
る必要があるが、シンチレーターと光電子増倍管
を組み合わせたシンチレーシヨン検出器では、形
状や占有容積が大きくなり、高密度実装には不適
だからである。

また、シンチレーターとシリコンフオトダイオ
ードとを組み合わせた検出器の利用も考えられ
る。しかし、この場合は、微弱信号を検出するた
め、新たに低雑音増巾回路をつけ加える必要が生
じる。したがつて、実際上十分な高密度実装を行
なうことはできない。

別のアプローチとして、シンチレーター無しで
Ｘ線を検出することも考えられている。すなわ
ち、半導体Ｘ線センサーとして、シリコン（Si）、
カドミウム・テルル（CdTe）などの半導体結晶
を用いたダイオードの検討もなされている。しか
し、この種のセンサーは、未だ実用化されていな
い。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、高密度実装の可
能な薄膜型固体Ｘ線センサーを提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、小型化の容易な高感度の
薄膜型固体Ｘ線センサーを提供することにある。

又、本発明のさらに他の目的は、形状加工が自
由に行なえる薄膜型固体Ｘ線センサーを提供する
ことにある。

以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第２図は本発明の一実施例の断面図である。

第２図において、１は遮光性且つ絶縁性の支持
体、２は前記支持体１上に、分割して形成された
下部電極、３は前記分割下部電極２を覆うように
形成されたＸ線検知層である。

前記Ｘ線検知層３は、水素ドープｎ型アモルフ
アスシリコン、周期律表三族元素をドープしたｐ
型アモルフアスシリコン、Se，Se−Te−As，
ZnOあるいはCdS等からなる光導電体粒子３ａ、
及びGd₂O₂S：Tb，〔ZnCd〕SiAgあるいはZnS：
Ag等からなる螢光体粒子３ｂを、透明な有機電
荷輸送物質３ｃ内に分散させて構成されたもので
ある。

なお、前記有機電荷輸送物質は、螢光体の螢光
発光（発光スペクトルのピーク波長）を透過し、
かつ螢光が光導体粒子にあたつて、発生する電子
−正孔体を上部および下部電極まで輸送する能力
をもつものなら何でも良い。

この様な有機電荷輸送物質としては、芳香族ア
ミンが知られており、具体的にはヒドラゾンピラ
ゾリン、トリフエニルメタン、オキサジアゾール
等が用いられる。

４は、Ｘ線検知層３の上に設けられた遮光性の
上部電極である。

つぎに、本発明の動作を説明する。ここでは説
明の便宜上、仮に上部電極４が正になり、分割下
部電極２が負になるように、直流電圧が印加され
ているものとする。

また、第１図のＸ線管１１から放射されて被写
体１０を透過したＸ線１３は、第２図のように、
上部電極４の側から入射するものとする。入射Ｘ
線１３のほとんどは、上部電極４を透過し、Ｘ線
検知層３を通過する。

前記Ｘ線１３が、Ｘ線検知層３を通過する際、
螢光体粒子３ｂと相互作用して、螢光６を発す
る。明らかなように、Ｘ線１３と作用して螢光を
発する領域は、Ｘ線検知層３の厚さ方向全体にわ
たつているため、Ｘ線検出効率が向上する。

前述のようにして、螢光を発している螢光体粒
子３ｂ付近の光導電体粒子３ａに螢光が照射され
ると、この光導電体粒子３ａから、電子−正孔対
が生成される。この電子−正孔対は、上部電極４
および下部電極２間の印加電場により分離され、
電子は上部電極４へ、また正孔は下部電極２へ、
それぞれ導かれる。

なお、この場合、下部電極２を前述のように分
割することにより、各セグメント毎の検出が可能
となり、解像度の向上をはかることができる。

また、本発明において、支持体１及び上部電極
４を遮光性にするのは、Ｘ線検知層３に可視光が
入射しないようにするためである。

なぜならば、Ｘ線検知層３に可視光が入射する
と、同層中の螢光体粒子３ｂが発光し、前述と同
様にして、同層中の光導体粒子３ａから、電子−
正孔対が生成され、誤信号（Ｘ線非照射時に生ず
る信号電流）を生ずるからである。

なお、上部電極４を遮光性にする方法として
は、金属電極を或る程度厚く、即ちＸ線は透過
し、可視光は通過させる程度の厚みに、着膜する
ことが考えられる。

以上の説明から明らかなように、Ｘ線検知層３
中の光導電体粒子３ａは、螢光体粒子３ｂの螢光
発光スペクトルのピーク波長に、分光感度のピー
クを有するような材料のものであることが必要で
ある。

例えば、螢光体としてGdO₂S：Tbを用いた場
合の発光スペクトルのピークは、550nｍ近辺に
ある。一方、光導電体として、Se−Teや、Ｈを
ドープしたアモルフアスシリコンSi：Ｈを用いた
場合の分光感度ピークは550nｍである。

したがつて、これらの材料を用いて、第２図の
螢光体粒子３ｂおよび光導電体粒子３ａを構成す
れば、高い検出感度のＸ線センサーを得ることが
できる。

上記の構成を有するセンサーを多数配置したセ
ンサーアレイから得られる電気信号は、明らかな
ように、被写体１０のＸ線吸収度の分布を示すも
のである。したがつて、公知の手法にしたがつ
て、これをコンピユーター処理すれば、被写体の
断層像が得られる。

次に、本発明のさらに具体的な実施例について
説明する。

支持体１としてのセラミツク基板上に、Cr膜
を2000Å真空蒸着したのち、通常のフオトリソグ
ラフイ技術を用いて、８本／mmのピツチの分割電
極２にパターニングする。

次に、Ｐをドープした光導電物質としての非晶
質Si：Ｈ粒子及び螢光物質としてのGdO₂S：Tb
粒子を分散した透明な有機電荷輸送物質を、Ｘ線
検知層３として10μｍの厚さに塗布する。

なお、前記有機電荷輸送物質としては、ヒドラ
ゾンをポリカーボネート中に50％分子分散したも
のを用いた。

更に、その上に、低温マグネトロンスパツタ法
を用いて、上部電極４としてのAιを3000Åの厚
さに着膜した。

上記プロセスによつて得られた薄膜型固体Ｘ線
センサーは、螢光体と光導電体の二層構造よりな
る固体Ｘ線センサーや、従来のシンチレーシヨン
検出器に比較して格段に高いＸ線感度をもつこと
がわかつた。

これは、主に、第２図に示す如く、Ｘ線通路に
対し、多数の螢光体及び光導電対粒子が対応して
いる為であると考えられる。

また、本発明の構成では、分割下部電極として
８本／mmのパターン、すなわち解像度を得ること
は、容易である。したがつて、本発明によれば、
従来方式の場合の解像度が１画素／２mm程度であ
つたものに比較して、著しい解像度の向上が実現
される。

さらに、光導電物質および蛍光物質を有機電荷
輸送物質に分散させてＸ線検知層を形成したの
で、光導電物質で発生した電子および正孔が上部
および下部電極までそれぞれ輸送される間でトラ
ツプされにくい。したがつて、入射Ｘ線に対する
感度が良くなるし、電子および正孔の移動によつ
て得られるＸ線検出信号の応答特性を向上させる
こともできる。

なお、以上ではＸ線１３が上部電極４の側から
入射される例について述べたが、反対に、支持体
１の側から入射されてもよいことは明らかであ
る。

また、下部電極２を一体電極とし、上部電極４
を分割電極としても、全く同様の作用、効果が達
成されることも明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線CTスキヤナの原理を示す概観
図、第２図は、本発明の一実施例の断面図であ
る。１……支持体、２……分割下部電極、３……Ｘ
線検知層、３ａ……光導電体粒子、３ｂ……螢光
体粒子、３ｃ……透明有機電荷輸送物質、４……
上部電極、１０……被写体、１１……Ｘ線管、１
４……Ｘ線センサー。

Claims

【特許請求の範囲】１支持体と、支持体上に形成された下部電極
と、前記下部電極に対向して配置された上部電極
と、前記下部および上部電極間に介挿されたＸ線
検知層とを具備し、前記Ｘ線検知層が、透明電荷
輸送物質と、該透明電荷輸送物質に分散させた螢
光体粒子および光導電体粒子とからなり、前記透
明電荷輸送物質によつて前記光導電体粒子で発生
された電子および正孔が前記上部電極および下部
電極まで輸送されるように構成したことを特徴と
する薄膜型固体Ｘ線センサー。２上部および下部電極の一方が分割電極である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄
膜型固体Ｘ線センサー。