JPH09145845A

JPH09145845A - 放射線検出器及び放射線検出装置

Info

Publication number: JPH09145845A
Application number: JP7328020A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamazaki; 達也山崎; Kazuaki Tashiro; 和昭田代; Tatsumi Shoji; 辰美庄司; Ichiro Tanaka; 一郎田中; Keiichi Kawasaki; 敬一川崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】光電変換部によりデジタル画像データを得て
感度と画像鮮鋭度とを同時に良好とする。【構成】Ｘ線は上方より増感紙３０に入射し、その強
度に比例して発生した蛍光は、増感紙３０内を透過し、
散乱されながら光電変換素子１４に入射する。また、増
感紙３０内を減衰しながら透過したＸ線は、光電変換部
１１及び保護膜２９をほぼ減衰することなく透過し、蛍
光体ガラス２１に到達する。蛍光体ガラス２１におい
て、再びＸ線はその強度に比例した蛍光を発生させ、生
じた蛍光は光電変換素子１４に入射する。このようにし
て、透明電極２３を有する光電変換部１１は蛍光体ガラ
ス２１上に一体的に形成され、増感紙３０と積層されて
いるため、蛍光体ガラス２１及び増感紙３０で生じた蛍
光の両方を受光でき、高感度の放射線検出器とすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線照射量に応じ
て蛍光を発するシンチレータと、蛍光を受光して光電変
換する光電変換部とを組み合わせた放射線検出器及び放
射線検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に放射線検出器は、Ｘ線画像検出器
は医療用放射線撮影、工業用非破壊放射線撮影等の分野
において多く使用されている。図５は従来例の構成図で
あり、Ｘ線源１の出射方向には被検体Ｓ、シンチレータ
２、受像手段３が順次に配列されている。

【０００３】シンチレータ２はＣａＷｏ₄ やＣｄ₂ Ｏ₂
Ｓ：Ｔｂを支持体に塗布した増感紙が一般に用いられ、
Ｘ線照射量に比例した強度の蛍光を発する。このシンチ
レータ２の特性や塗布法は、蛍光体ハンドブック（オー
ム社）に詳説されている。また、シンチレータ２として
例えば、英国特許公報ＧＢ２２５３０７０Ａ号に開示さ
れているような、コア中に蛍光物資をドープした光ファ
イバの束状集合体を薄板状に切り出したシンチレーショ
ンファイバを用いてもよい。

【０００４】Ｘ線源１から被検体Ｓに照射されたＸ線
は、Ｘ線と被検体Ｓの吸収、散乱等の相互作用により被
検体Ｓの構造に応じて強度変調、散乱され、Ｘ線像とし
てシンチレータ２に入射する。入射したＸ線像はシンチ
レータ２により可視光像に変換され、受像手段３により
その光量に応じた画像となる。

【０００５】一般に、Ｘ線画像検出器では受像手段３と
してフィルムを使用しており、Ｘ線像はほぼ蛍光量の対
数に比例した写真濃度を与える潜像として、フィルムに
記録され、現象処理後には可視画像として診断、検査等
に使用される。

【０００６】特に、医療用放射線撮影においては、被検
体Ｓである患者の被曝線量を極力低減するために、フィ
ルムの両面に感光層を設けた両面乳剤フィルムを使用
し、両面乳剤フィルムの両面にそれぞれシンチレータ２
を設けて、両面から受光することにより感度を向上さ
せ、患者の被曝線量を低減している。

【０００７】また、最近では受像手段３として微小な光
電変換素子、スイッチング素子等から成る画素を格子状
に配列した光電変換部を使用し、デジタル画像を取得す
る技術が開発されている。光電変換部を利用することの
利点は、ＩＳ＆Ｃの各種報告書等に記載されており、そ
の一例として次のことが挙げられる。

【０００８】先ず、画像を直接にデジタルデータとして
得ることができるため、画像処理が容易になり、不適切
な撮影条件の補正や関心領域の画像強調等が容易に可能
になる。また、ファクシミリ等の画像通信手段を使用す
ることにより、専門医師不在の遠隔地の患者に対する診
断を大病院の専門医師が行うことができる。更に、画像
デジタルデータを光磁気ディスク等に保存すれば、フィ
ルムを保存する場合に比べて保存スペースを著しく減少
することができ、過去の画像を容易に検索することがで
きるので、フィルムを検索するのに比べて容易に参照画
像を提示することが可能になる。

【０００９】これらを実現する手段として、例えば特開
平７−２７８６５号公報においては、シンチレータと光
電変換部を組み合わせることにより、デジタルデータと
しての利点を得ると共に、表裏両面から受光可能な光電
変換部を使用し、２枚のシンチレータの間に光電変換部
を設けることにより、被曝線量を極力減少させている。

【００１０】また、特開平６−１４０６１４号公報にお
いては、同様にシンチレータと光電変換部とを組み合わ
せることにより、デジタルデータとしての利点を得ると
共に、シンチレータ上に直接に光電変換部を作成し、受
光効率の向上と画像鮮鋭度（ＭＴＦ）の向上を図ること
が記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
フィルムを受像手段３として使用する放射線検出器にお
いては、患者の被曝線量を極力低減するために両面乳剤
フィルムを使用しているが、両面乳剤フィルムには表面
側のシンチレータ２で生じた蛍光が裏面側の乳剤を感光
させるクロスオーバーの問題点がある。

【００１２】フィルムの厚さは約２００μｍであるため
に、クロスオーバーが生ずると表面のシンチレータ２で
生じた蛍光は表面乳剤を感光させると共に、フィルム内
を拡散しながら透過して、裏面の乳剤も感光させ、画像
がぼけて画像鮮鋭度が低下する。最近では、クロスオー
バーを低減するフィルムシステムが開発されているが、
完全に問題点を解決することはできない。

【００１３】また、図５に示すようにＸ線はほぼ点状の
Ｘ線源１から放射されるので、シンチレータ２の端部で
はＸ線はシンチレータ２に対し斜めに入射する。このた
め、少なくとも厚さ約２００μｍのフィルムにより分離
されている表裏のシンチレータ２には、異なる拡大率で
Ｘ線像が照射され、それぞれ対応する表裏の乳剤を感光
させる。このフィルムを観察すると、拡大率が異なる２
枚の画像を重ねて観察することになるため、特にフィル
ム端部で画像鮮鋭度が低下するという問題点が生ずる。

【００１４】また、フィルム画像はアナログ画像である
ので、デジタル化の利点を得ることはできず、フィルム
画像をデジタルスキャナで読み取り、デジタル画像を得
る方法もあるが、手続が煩雑のために現在の普及度は低
い。

【００１５】一方、受像手段３として光電変換部を使用
した場合には、一般に光電変換部は片面からのみ受光可
能な構成であるので、両面乳材フィルムのような配置は
不可能になり、感度が低下してしまう。特開平７−２７
８６５号公報においては、２枚のシンチレータの間に透
明電極を使用した表裏両面から受光可能な光電変換部を
設けることにより、感度を向上させ被曝線量を極力減少
するようにしているが、十分な画像鮮鋭度は得られな
い。

【００１６】その理由は、光電変換部を支持する基板は
十分な強度を維持するために、数百μｍ以上の厚さを有
し、かつ光電変換部の裏面受光面は必ず基板を通過した
蛍光を受光する構成であるため、裏面からの蛍光が基板
を通過する間に拡散してぼけてしまい、画像鮮鋭度が悪
化するからである。また、クロスオーバーに対し何らの
対策をしていないので、更に画像鮮鋭度が悪化するとい
う問題点がある。

【００１７】また、特開平６−１４０６１４号公報にお
いては、シンチレータ上に直接光電変換部を作成するこ
とにより、感度及び画像鮮鋭度の向上を図ってている
が、受光面は片面からしか受光することができないの
で、両面乳剤フィルムに比べて十分な感度は得られな
い。更に、フィルムと固体素子に共通する問題点とし
て、シンチレータの感度と画像鮮鋭度を両立させること
が困難なことが指摘される。

【００１８】図６に示すように、Ｘ線源１、厚さＴのシ
ンチレータ２、受像手段３が順次に配置されている放射
線検出器において、シンチレータ２の位置ｔ（０≦ｔ≦
Ｔ）におけるＸ線の強度Ix(t) は、Ｘ線吸収係数μx を
用いて次式のように表される。 Ix(t) ＝Ix(0)exp・( −ｔμx ） …(1)

【００１９】Ｘ線がシンチレータ２に入射すると、(1)
式からＸ線強度Ix(t) はシンチレータ２の入射面側で最
も強く、シンチレータ２を通過するに従って指数的に減
衰することが分かる。また、(1) 式からシンチレータ２
の厚さＴが厚いほどＸ線を効率良く吸収することが分か
る。

【００２０】一方、シンチレータ２の位置ｔで発生した
蛍光が受像手段３に入射する蛍光強度Ip(t) は、Ｘ線強
度Ix(t) 、Ｘ線吸収効率Ax、発光効率Rx、シンチレータ
２の厚さＴ、光吸収係数μp を用いて次式のように表さ
れる。 Ip(t) ＝Ax・Rx・Ix(t) ・exp{−（Ｔ−ｔ）μp} …(2)

【００２１】従って、受像手段３に入射する全蛍光量Ip
は次式のように表される。 Ip＝∫Ip(t) ・d ｔ …(3)

【００２２】いま、受像手段３に入射する蛍光強度Ip
(t) が最大になるシンチレータ２の厚さTmaxを求めるた
めに、(3）式をＴで微分してその微分式を零とおくと、
次式が求められる。 Tmax＝{1n(μp ／μx)｝／( μp −μx) …(4)

【００２３】これにより、最大の蛍光強度Ip(t) を与え
るシンチレータ２の厚さTmaxは、Ｘ線吸収係数μx 及び
光吸収係数μp から一意的に求められることが分かる。
例えば、Ｘ線吸収係数μx 、光吸収係数μp がそれぞれ
２．３／ｍｍ、０．３５／ｍｍのシンチレータ２を使用
した場合には、厚さTmaxは０．９６ｍｍとなる。

【００２４】しかし、シンチレータ２が厚くなると、蛍
光強度Ip(t) の最も強いＸ線入射面側で発生した蛍光
は、シンチレータ２内を受像手段３まで伝搬する間に拡
散され、画像鮮鋭度が低下してしまう。良好な画像鮮鋭
度を得るためには、シンチレータ２は２００μｍ以下の
厚さが望ましく、最も良い感度と画像鮮鋭度との両立は
困難である。

【００２５】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
光電変換部を利用してデジタル画像データの利点を十分
に得ると共に、感度と画像鮮鋭度の良好な放射線検出器
及び放射線検出装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの第１発明に係る放射線検出器は、表裏両面から受光
可能な光電変換部と、放射線を前記光電変換部により検
出可能な蛍光に変換する第１及び第２のシンチレータと
を備えた放射線検出器において、前記光電変換部を前記
第１のシンチレータ上に一体的に形成し、前記第１のシ
ンチレータ、前記光電変換部、前記第２のシンチレータ
を順次に積層したことを特徴とする。

【００２７】また、第２発明に係る放射線検出装置は、
表裏両面から受光可能な光電変換部と、放射線を前記光
電変換部により検出可能な蛍光に変換する第１及び第２
のシンチレータとを備え、前記光電変換部を前記第１の
シンチレータ上に一体的に形成し、前記第１のシンチレ
ータ、前記光電変換部、前記第２のシンチレータを順次
に積層し、前記光電変換部の出力を量子化する量子化手
段と、該量子化手段の出力を処理する処理手段とを有す
ることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図４に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の平
面図であり、蛍光ガラス上に形成した光電変換部１１の
一部分である４画素分を示している。光電変換部１１に
はシンチレータからの蛍光を受光する受光面１２が設け
られ、電源ライン１３によりバイアスを与えられる光電
変換素子１４には、コンタクトホール１５によりＴＦＴ
のスイッチング素子１６が接続されている。また、この
スイッチング素子１６は制御線１７により制御され、光
電変換素子１４で光電変換された信号電荷を、信号線１
８を介して処理回路側へ転送するようになっている。

【００２９】図２は図１に示す直線Ａ−Ｂで切断したと
きの断面図であり、第１のシンチレータである厚さ１．
５ｍｍの蛍光体ガラス２１が光電変換部１１の支持体と
して設けられ、光学研磨してガラス表面を平坦化した蛍
光体ガラス２１上には、アモルファス窒化シリコン（ａ
−ＳｉＮｘ）の絶縁層２２が形成されている。

【００３０】なお、蛍光体ガラス２１は一般にケイ酸塩
ガラスに希土類酸化物をドープして作成され、Ｘ線を照
射すると可視光の蛍光を発する特性を持っている。最近
では、フツリン酸ガラスに希土類を大量にドープした高
効率蛍光ガラスも開発されている。また、絶縁層２２は
蛍光体ガラス２１と光電変換部１１を絶縁し、蛍光体ガ
ラス２１中にドープされている希土類酸化物等が、光電
変換部１１に悪影響を及ばさないように両者を隔絶して
いる。

【００３１】更に、絶縁層２２上にはＩＴＯ膜から成る
透明電極２３が形成され、この透明電極２３は光電変換
素子１４の下部電極になる。また、スパッタ法や抵抗加
熱法によりクロムが絶縁層２２上に約５００オングスト
ロームの厚さに蒸着され、更にフォトリソグラフィによ
りパターニングし不必要な部分をエッチングすることに
よって第１の金属薄膜層２４が形成され、この第１の金
属薄膜層２４はスイッチング素子１６のゲート電極とな
る。

【００３２】透明電極２３上には、ＣＶＤ法により同一
真空内で形成したアモルファス窒化シリコンの絶縁層２
５、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の光
電変換層２６、Ｎ＋層のホール注入阻止層２７がそれぞ
れ、２０００、５０００、５００オングストロームの厚
さずつ順次に積層されている。これらの各層はそれぞ
れ、光電変換素子１４の絶縁層、光電変換半導体層、ホ
ール注入阻止層であり、スイッチング素子１６のゲート
絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層となる。

【００３３】なお、各層の膜厚は他の値でもよく、光電
変換部１１として使用する電圧、電荷、シンチレータか
らの入射蛍光量等により最適に設計される。少なくと
も、絶縁層２５はエレクトロンとホールが通過できず、
また、スイッチング素子１６のゲート絶縁膜として十分
に機能することができる５００オングストローム以上の
厚さが望ましい。

【００３４】これらの絶縁層２５、光電変換層２６、ホ
ール注入阻止層２７の各層を堆積した後に、コンタクト
ホール１５となる部分がＲＩＥ法又はＣＤＥ法等でドラ
イエッチングされ、第２の金属薄膜層２８としてアルミ
ニウムがスパッタ法や抵抗加熱法により約１００００オ
ングストロームの厚さに積層されている。更に、フォト
リソグラフィによりパターニングして不必要な部分がエ
ッチングされ、第２の金属薄膜層２８は光電変換素子１
４の上部電極、スイッチング素子１６のソース電極、ド
レイン電極、その他の配線となる。

【００３５】また、第２の金属薄膜層２８の成膜と同時
に、コンタクトホール１５で上下の第１、第２の金属薄
膜層２４、２８が接続されている。更に、スイッチング
素子１６のチャネル部を形成するためにソース電極、ド
レイン電極間の一部がＲＩＥ法によりエッチングされ、
不必要な絶縁層２５、光電変換層２６、ホール注入阻止
層２７がＲＩＥ法でエッチングされ各素子が分離されて
いる。また、第１、第２の金属薄膜層２４、２８との図
１に示すクロス部Ｃは、絶縁層２５、光電変換層２６、
ホール注入阻止層２７により絶縁されている。これによ
り、電源ライン１３、光電変換素子１４、コンタクトホ
ール１５、スイッチング素子１６、制御線１７、信号線
１８が形成される。

【００３６】更に、耐湿性向上のために各素子、配線類
が窒化シリコン（ＳｉＮｘ）の保護膜２９により被覆さ
れている。なお、図２の断面図においては２画素分のみ
しか図示していないが、同様に多数の画素が蛍光体ガラ
ス２１上に形成される。

【００３７】また、光電変換部１１上には、第２のシン
チレータとして増感紙３０が積層されている。この増感
紙３０は例えばＣｄ₂ Ｏ₂ Ｓ：Ｔｂ等の希土類蛍光体を
主要成分とする蛍光物質を、ＰＥＴ等の支持体の上に固
定したシンチレータであり、Ｘ線が照射されるとその強
度に比例した強度の蛍光を発光する。実施例では、例え
ばＭｉｎ−Ｒ（日本コダック株式会社製）等の市販の低
感度高画像鮮鋭度の増感紙を使用している。

【００３８】光電変換部１１上に増感紙３０を積層する
方法としては、接着剤を用いて両者を接着する方法や、
両者を強く押し付けることで固定する方法等がある。何
れの場合でも、両者の間に気泡等が生じて間隔が開く
と、増感紙３０で生じた蛍光が光電変換素子１４に入射
するまでの距離が長くなるため、蛍光が拡散し画像鮮鋭
度を低下させる。従って、光電変換部１１と増感紙３０
の問隔は５０μｍ以下にすることが望ましい。

【００３９】また、積層する第２のシンチレータとし
て、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の蛍光物質を光電変換
部１１上に直接蒸着してもよいし、希土類蛍光体を光電
変換部１１上に直接塗布してもよい。これらの方法によ
り、第２のシンチレータと光電変換部１１との間隔を容
易に５０μｍ以下にすることができる。

【００４０】一般に、光電変換部１１は厚さ１０μｍ以
下であるため、受光面１２、スイッチング素子１６、配
線部以外は高い光透過性を有し、第１、第２のシンチレ
ータである蛍光体ガラス２１、増感紙３０で発生した蛍
光が互いに漏れるクロスオーバーの問題点が懸念され
る。もし、蛍光が互いに漏れると蛍光はシンチレータ内
を拡散しながら伝搬するため、画像の画像鮮鋭度が低下
する。そこで、クロスオーバーを防ぐために、光電変換
部１１面上において光電変換素子１４以外の部分は、図
示しない遮光性を有する層で被覆されている。

【００４１】動作時には、Ｘ線は上方から増感紙３０に
入射し、その強度に比例して発生した蛍光は増感紙３０
内の蛍光粒子を透過し、散乱されながら光電変換素子１
４に入射する。また、増感紙３０内を減衰しながら透過
したＸ線は、１０μｍ以下の薄膜である光電変換部１１
及び保護膜２９をほぼ減衰することなく透過し、蛍光体
ガラス２１に到達する。蛍光体ガラス２１において、再
びＸ線はその強度に比例した蛍光を発生させ、生じた蛍
光はほぼ直上にある光電変換素子１４に入射する。

【００４２】上方及び下方から光電変換素子１４に入射
した蛍光は、光電変換素子１４により電子つまりエレク
トロンホール対に変換され、スイッチング素子１６、配
線等を通って図示しない増幅回路に微小電流となって入
力される。増幅回路は微小電流を増幅してＡ／Ｄ変換を
行い、放射線検出器に照射されたＸ線像はデジタル画像
に変換される。また、デジタル画像のデジタルデータ
は、図示しない転送手段により外部装置に転送され、必
要に応じて画像処理、表示、記録等が行われる。

【００４３】このようにして、透明電極２３を有する光
電変換部１１は蛍光体ガラス２１上に一体的に形成さ
れ、蛍光体ガラス２１と光電変換素子１４の間隔は薄い
ため、蛍光体ガラス２１で生じた蛍光は拡散せず、ぼけ
ることなく高効率で光電変換素子１４により受光され
る。更に、増感紙３０と積層されているので、蛍光体ガ
ラス２１で及び増感紙３０で生じた蛍光の両方を受光す
ることができ、高感度の放射線検出器とすることができ
る。

【００４４】また、高感度であるために増感紙３０の厚
さを薄くすることができ、蛍光体ガラス２１と増感紙３
０の間隔を薄くすることが可能なので、蛍光体ガラス２
１で生じた画像と増感紙３０で生じた画像の拡大率はほ
ぼ同一となり、斜め入射の問題がなく、画像鮮鋭度が良
好な画像を得ることができる。更に、光電変換素子１４
以外の部分は遮光性を有する層で被覆されているため、
クロスオーバーの問題がなく、画像鮮鋭度が良好な画像
を得ることができる。

【００４５】また、第１、第２のシンチレータである蛍
光体ガラス２１、増感紙３０に互いに異なる放射線吸収
特性を備え、放射線入射方向を選択する構成にしてもよ
い。図２において、上方からＸ線が入射するとＸ線は増
感紙３０で蛍光を発生させる。第２のシンチレータとし
て蛍光粒子の粒子径が小さく、厚さも薄い増感紙３０を
使用すると、増感紙３０で発生して光電変換素子１４の
受光面に到達する蛍光画像は、画像鮮鋭度の良好な画像
となる。また、光電変換部１１、増感紙３０は厚さが薄
いので、Ｘ線は殆ど減衰せずに蛍光体ガラス２１に到達
し、再び蛍光を発生させる。

【００４６】ここで、蛍光体ガラス２１にＸ線吸収性の
高い高感度の蛍光体を使用すれば、十分な感度及び画像
鮮鋭度を有する放射線検出器を実現することができる。
これは、蛍光体ガラス２１の上方、即ち光電変換素子１
４の受光面に最も近い領域で、Ｘ線強度は最も強く蛍光
強度も強いのに対し、Ｘ線は蛍光体ガラス２１を急速に
減衰しながら通過するので、下方で発生した蛍光は強度
が小さく、画像鮮鋭度を悪化させる要因になり難いため
である。

【００４７】一方、医療放射線診断分野において、被検
体である患者が乳幼児又は妊婦である場合は、屡々画質
よりも被曝線量の低減が優先される。このような場合に
は、逆に蛍光体ガラス２１側からＸ線を入射させる配置
にすることにより、患者の被曝線量の低減が可能にな
る。また、このときは画像処理、特に周波数強調処理を
行うことにより、関心領域の画像鮮鋭度を改善すること
が望ましい。

【００４８】図３は第２の実施例の断面図であり、図１
に示す断面図とほぼ同様の構成であるが、蛍光体ガラス
２１を薄板状に形成し、基板ガラス３１上に接着してい
る。画像鮮鋭度はシンチレータの厚さに依存し、シンチ
レータの厚さが薄い方が良好な画像鮮鋭度が得られるの
で、蛍光体ガラス２１を厚さ３００μｍ程度の薄板状に
形成することにより、良好な画像鮮鋭度を得ることがで
きる。

【００４９】また、蛍光体ガラス２１は光電変換部１１
の基板としての機能も有するため、十分な機械的強度が
必要とされるが、基板ガラス３１と接着することにより
十分な強度となる。蛍光体ガラス２１と基板ガラス３１
の接着は、蛍光体ガラス２１上に光電変換部１１を一体
的に形成した後に行ってもよいが、光電変換部１１の形
成過程中の取扱性を考慮すると、光電変換部１１の形成
前に接着することが望ましい。また、蛍光体ガラス２１
と基板ガラス３１の線膨張係数をほぼ同一にするとよ
い。

【００５０】ここで、蛍光体ガラス２１で発生した蛍光
が、基板ガラス３１と空気の界面Ｄで反射して、光電変
換部１１に入射すると画像鮮鋭度が低下するので、蛍光
体ガラス２１と基板ガラス３１の接着面Ｅは光が透過し
ないことが望ましい。具体的には、炭素を含有させ光透
過率を減少させた接着剤を使用したり、光透過性の低い
塗料を塗布したり、基板ガラス３１中に染料をドープし
て基板ガラス３１の光透過率を減少させる等の方法があ
る。

【００５１】また、接着面Ｅにアルミニウム又は銀を約
１００オングストロームの厚さに蒸着して蛍光を反射さ
せると、画像鮮鋭度の向上と感度の向上を同時に実現す
ることができる。更に、基板ガラス３１としてガラス中
に多量の鉛を含有させた含鉛ガラスを使用し、透過Ｘ線
量を低減させることにより、基板ガラス３１の下側に設
けられたＩＣ等をＸ線から防護し信頼性を向上すること
ができる。

【００５２】実施例では、薄板状の蛍光体ガラス２１の
支持部材として、ガラスの基板ガラス３１を使用した
が、支持部材はガラスに限定するものでなく、支持機能
を有する素材であれば、アルミニウム、鉄、鉛等の金属
素材及びその合金、木、紙等の有機素材、ＰＥＴ、ＡＢ
Ｓ等の樹脂素材、セラミック等の焼結素材等でもよい。
また、支持部材は蛍光体ガラス２１と線膨張係数をほぼ
同一にするとよい。

【００５３】また、実施例では第１のシンチレータとし
て薄板状の蛍光体ガラス２１を使用したが、蛍光ガラス
以外にも通常のガラス基板や、支持部材上に例えばヨウ
化セシウムや希土類蛍光体であるＣｄ₂ Ｏ₂ Ｓ：Ｔｂ等
の蛍光物質を付着させ、固定したものを使用してもよ
い。この場合に、通常のガラスと蛍光物質の界面に光吸
収層又は光反射層を構成するとよい。

【００５４】図４は第３の実施例の断面図であり、基板
ガラス４１上に形成された凹部４２には、第１のシンチ
レータ４３が埋設され、アモルファス窒化シリコンの絶
縁層４４、光電変換部の受光部４５、第２のシンチレー
タ４６が順次に積層されている。

【００５５】動作時には、Ｘ線は上方から入射し、第２
のシンチレータ４６で蛍光を発生させる。第２のシンチ
レータ４６を減衰しながら透過したＸ線は、厚さ５０μ
ｍ以下の図示しない接着層、厚さ１０μｍ以下の光電変
換部、絶縁層４４をほぼ減衰することなく透過し、第１
のシンチレータ４３に入射して再び蛍光を発生させる。
第２のシンチレータ４６で発生した蛍光は下方近傍にあ
る受光部４５で受光され、第１のシンチレータ４３で発
生した蛍光は上方近傍にある受光部４５で受光され、光
電変換が行われる。

【００５６】このようにして、第１のシンチレータ４３
は凹部４２に埋設され、凹部４２で発生した蛍光は、上
方近傍にある受光部４５以外の受光部、互いに隣接する
凹部４２には到達し難く、光クロストークの少ない構造
になっているため、良好な画像鮮鋭度を得ることができ
る。

【００５７】基板ガラス４１上に凹部４２を形成する方
法は、感光性レジストを利用したパターンエッチングが
よく、このパターンエッチングは寸法誤差が非常に小さ
いので、光電変換部の画素ピッチと同一ピッチの凹部４
２を精度良く形成することが可能である。この凹部４２
と光電変換部の受光部４５を整合させることにより、受
光効率つまり感度を最大限有効に得ることができる。ま
た、ｎを整数として凹部４２のピッチが画素ピッチの1/
ｎのときも同様の効果が得られる。

【００５８】また、光クロストークを少なくする方法と
しては、凹部４２の壁面に光吸収性塗料を付着させた
り、アルミニウム等の光反射部材を付着させたり、基板
ガラス４１に染料を混ぜて着色する等の方法がある。

【００５９】実施例においては、第１のシンチレータ４
３を細分化し、相互間の光クロストークを減少させるこ
とにより良好な感度及び画像鮮鋭度を得たが、細分化さ
れるシンチレータは第２のシンチレータ４６であって
も、第１、第２のシンチレータ４３、４６の両方であっ
ても同様の効果が得られる。

【００６０】更に、実施例ではシンチレータを細分化す
る手段として、基板ガラス４１に凹部４２を形成した
が、シンチレータを細分化し、相互間の光クロストーク
を減少させる構成であれば他の方法でもよい。また、細
分化されたシンチレータ間の光クロストークを少なくす
る方法として、細分化されたシンチレータ間にシンチレ
ータと屈折率の異なる物質を充填する方法も可能であ
り、その物質は空気でもよい。

【００６１】また、第１、第２のシンチレータ４３、４
６としてシンチレーションファイバを用いてもよい。シ
ンチレーションファイバは例えばコア中に蛍光物質をド
ープした光ファイバの束状集合体を薄板状に切り出した
シンチレータであり、板厚を厚くしても蛍光は主にコア
中を伝搬するので画像鮮鋭度の劣化が少ない。

【００６２】シンチレーションファイバを形成するファ
イバ径は任意であるが、一般には数μｍ〜数十μｍ程度
である。シンチレーションファイバの主成分は酸化ケイ
素（ＳｉＯ₂ ）であるから、シンチレーションファイバ
の端面を光学研磨し、シンチレーションファイバ上にア
モルファス窒化シリコンの絶縁層を形成すれば、容易に
放射線検出器を作成することが可能である。

【００６３】ここで、シンチレーションファイバを利用
する利点は、コア径が光電変換部の画素ピッチに比べて
十分に小さく、かつその配列がほぼ乱数的であることで
ある。第３の実施例においては、受光部４５と細分化さ
れた第１のシンチレータ４３の位置整合性は正確に制御
することができる反面で、位置整合性精度が悪化すると
感度及び画像鮮鋭度が悪化する可能性がある。更に、画
素ピッチと第１のシンチレータ４３の細分化ピッチが近
接している場合には、両者がビートを発生させて強い固
定パターンノイズとなる場合もある。

【００６４】これに対し、実施例では画素ピッチが１０
０μｍであるのに対し、ファイバ径は数μｍ〜数十μｍ
程度であり、かつその配列も乱数的であるため、位置整
合性が悪化しても問題点は生ずることはない。ただし、
位置整合性の問題は第３の実施例において、第１のシン
チレータ４３の細分化を十分に細かく、また乱数的に行
うことにより解決することができる。

【００６５】図７は上述の各実施例の何れかの放射線検
出器を用いた放射線検出装置のブロック回路図である。
放射線検出器５１の出力は増幅器５２、Ａ／Ｄ変換器５
３を経て処理装置５４に接続されている。また、処理装
置５４には磁気ディスクや光磁気ディスク等から成る記
憶装置５５、表示装置５６、ＬＡＮ等のネットワーク５
７が接続されている。

【００６６】放射線撮影によって放射線検出器５１から
出力される微弱なアナログ信号は、増幅器５２によって
増幅されＡ／Ｄ変換器５３によってデジタル信号に変換
され、処理装置５４に転送される。Ａ／Ｄ変換器５３は
放射線画像の有する微小なコントラストを表現するため
に、１２ビット以上の能力を有するＡ／Ｄ変換器を使用
している。また、微弱な信号にノイズが混入するのを防
ぐため、増幅器５２及びＡ／Ｄ変換器５３に対し図示し
ない放射線防御手段を設けている。

【００６７】処理装置５４に転送されたデジタル信号
は、必要に応じて記憶装置５５に患者の個人ＩＤ等と共
に記憶される。また、デジタル信号を表示装置５６に転
送して放射線画像を表示したり、ネットワーク５７を通
じて他の機器へ接続させることも可能である。

【００６８】更に、処理装置５４内に画像処理手段を設
けることで、放射線検出装置固有の固定パターンノイズ
を補正したり、撮影条件、撮影部位、シンチレータ特
性、撮影配置、表示装置５６の特性に応じて好適な放射
線画像が得られるように画像処理を行うことも可能であ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように第１発明に係る放射
線検出器は、透明電極を備えた光電変換部を第１のシン
チレータ上に一体的に形成し、第１のシンチレータ、光
電変換部、第２のシンチレータを順次に積層し、かつ光
電変換部の受光面以外に遮光性を備えているため、感度
と画像鮮鋭度を良好とすることができる。また、第１、
第２のシンチレータの特性を互いに異なるものとした
り、放射線源と放射線検出器の配置を目的に応じて選択
可能とすると、感度と画像鮮鋭度を良好とすることがで
きる。更に、第１、第２のシンチレータの少なくとも一
方を線状又は格子状に細分化し、シンチレータ内での蛍
光の拡散を細分化された領域内に限定したり、薄板状に
形成された第１のシンチレータと蛍光性を有しない支持
部材とを積層することによっても、感度と画像鮮鋭度を
良好とすることができる。

【００７０】また、第２発明に係る放射線検出装置は第
１発明が有する効果を備えると共に、出力を量子化する
量子化手段と、量子化手段の出力を処理する処理手段を
備えているため、感度と画像鮮鋭度が良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の平面図である。

【図２】断面図である。

【図３】第２の実施例の断面図である。

【図４】第３の実施例の断面図である。

【図５】従来例の構成図である。

【図６】シンチレータの断面図である。

【図７】放射線検出装置のブロック回路図である。

【符号の説明】

１１光電変換部１２受光面１３電源ライン１４光電変換素子１５コンタクトホール１６スイッチング素子１７制御線１８信号線２１蛍光体ガラス２２、２５、４４絶縁層２３透明電極２４第１の金属薄膜層２６光電変換層２７ホール注入阻止層２８第２の金属薄膜層２９保護膜３０増感紙３１、４１基板ガラス４２凹部４３第１のシンチレータ４５受光部４６第２のシンチレータ５１放射線検出器５２増幅器５３Ａ／Ｄ変換器５４処理装置５５記憶装置５６表示装置

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者川崎敬一神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤノン株式会社小杉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表裏両面から受光可能な光電変換部と、
放射線を前記光電変換部により検出可能な蛍光に変換す
る第１及び第２のシンチレータとを備えた放射線検出器
において、前記光電変換部を前記第１のシンチレータ上
に一体的に形成し、前記第１のシンチレータ、前記光電
変換部、前記第２のシンチレータを順次に積層したこと
を特徴とする放射線検出器。
【請求項２】前記光電変換部は前記第１のシンチレー
タで発生した蛍光を前記第２のシンチレータに到達させ
ず、前記第２のシンチレータで発生した蛍光を前記第１
のシンチレータに到達させない遮光層を有する請求項１
に記載の放射線検出器。
【請求項３】前記第１のシンチレータは放射線が入射
すると蛍光を発する蛍光物質をドープした蛍光ガラスと
した請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】前記第１及び第２のシンチレータは互い
に異なる放射線吸収特性を有する請求項１に記載の放射
線検出器。
【請求項５】放射線源側から前記第１のシンチレー
タ、前記光電変換部、前記第２のシンチレータを順次に
配列した請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項６】放射線源側から前記第２のシンチレー
タ、前記光電変換部、前記第１のシンチレータを順次に
配列した請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項７】前記光電変換部は画素を一次元又は二次
元に配列した受光部を備えた請求項１に記載の放射線検
出器。
【請求項８】前記第１又は第２のシンチレータの細分
化ピッチは前記光電変換部の画素ピッチと同一であり、
前記光電変換部の受光面近傍に蛍光発光部部を整合した
請求項７に記載の放射線検出器。
【請求項９】前記第１又は第２のシンチレータの少な
くとも一方は線状又は格子状に細分化し、細分化したシ
ンチレータ間の光クロストークを減ずるために隣接する
シンチレータ界面に光吸収部材、光反射部材、屈折率が
異なる部材の何れかを設けた請求項８に記載の放射線検
出器。
【請求項１０】前記第１又は第２のシンチレータの細
分化ピッチは前記光電変換部の画素ピッチよりも小さく
した請求項８に記載の放射線検出器。
【請求項１１】前記光電変換部は受光部の表裏両面に
受光の妨げにならない読取電極を備え、該読取電極と前
記第１又は第２のシンチレータとの間に絶縁層を設けた
請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項１２】前記読取電極は透明電極とした請求項
１０に記載の放射線検出器。
【請求項１３】前記第１又は第２のシンチレータは薄
板状であり、蛍光性を有しない支持部材に積層した請求
項１に記載の放射線検出器。
【請求項１４】前記第１又は第２のシンチレータと前
記支持部材の界面は遮光面とした請求項１３に記載の放
射線検出器。
【請求項１５】前記第１又は第２のシンチレータと前
記支持部材の界面は光反射面とした請求項１３に記載の
放射線検出器。
【請求項１６】表裏両面から受光可能な光電変換部
と、放射線を前記光電変換部により検出可能な蛍光に変
換する第１及び第２のシンチレータとを備え、前記光電
変換部を前記第１のシンチレータ上に一体的に形成し、
前記第１のシンチレータ、前記光電変換部、前記第２の
シンチレータを順次に積層し、前記光電変換部の出力を
量子化する量子化手段と、該量子化手段の出力を処理す
る処理手段とを有することを特徴とする放射線検出装
置。