JPS59211262A - 放射線像検出器およびそれを用いた放射線像検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射線像検出器およびそれを用いた放射線像
検出方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明
は、蛍光体と感光素子との組合わせを利用する放射線像
検出器およびそれを用いた放射線像検出方法に関するも
のである。

従来において、医療診断を目的とするＸ線撮影等の医療
用放射線撮影、物質の非破壊検査を目的とする工業用放
射線撮影などの種々の分野における放、射線撮影におい
て、被写体の放射線像を得る方法としては、増感紙（増
感スクリーン）と放射線写真フィルムとを組み合わせた
いわゆる放射線写真法が利用されている。この方法によ
れば、被写体を透過したＸ線などの放射線が増感紙に入
射すると、増感紙に含まれる蛍光体はこの放射線エネル
ギーを吸収して蛍光（瞬時発光）を発する。

この発光により、増感紙に密着させるように重ね合わさ
れた放射線写真フィルムが感光し、放射線写真フィルム
上には放射線画像が形成される。こ上に可視化された画
像として得られている。

また、所望の濃度およびコントラスト、あるいは大きさ
を有する放射線画像を得るためには、上記のようにして
得られた可視画像を光ビームで走査する方法などにより
その画像情報を読み取って光電変換したのち、得られた
電気信号に適当な画像処理を施し、目的に応じた画像の
再生ができることが知られている。

上述のように、従来の放射線写真法は、各種の放射線撮
影において広く利用されている方法ではあるが、得られ
る感度および画質（鮮鋭度および粒状性など）はできる
限り高いことが望まれている。

また、上記の放射線写真法においては、放射線像を直接
に可視化することが必須要件となっており、従って、用
いる放射線写真フィルムと増感紙とはその感度領域の一
致するものを組合わせて用いる必要がある。

さらに、上記のように放射線画像に画像処理を行なって
目的に応じた濃度およびコントラストを有するように調
整したり、あるいは得られた放射線画像の拡大・縮小処
理を行なうためには、得られた放射線画像を一度電気信
号に変換しなければならなく、従って、そのための画像
読取装置を用意して読取り操作を行なう必要があり、操
作が煩雑なものとなっている。

本発明者は、従来の放射線写真法における上記のような
問題点の解決を目的として鋭意研究を行なった結果、多
数の感光素子が規則的に二次元的に配列されてなる光検
知部材上に蛍光体層が設けられた放射線像検出器を用い
て、被写体の放射線像についての画像情報を直接に電気
信号として得ることにより、前記の問題点の解決あるい
欠点の低減力（実現することを見出し本発明に到達した
。

すなわち、本発明は、 １）規則的に二次元的に配列された多数の感光素子から
なる光検知部材、および、 ２）該光検知部材の上に設けられた蛍光体層、る。

また、本発明は、被写体を透過した放射線を、規則的に
二次元的に配列された多数の感光素子からなる光検知部
材と蛍光体層とが積層されてなる放射線像検出器の蛍光
体層に入射させ、次いでこの放射線による励起によって
該蛍光体層から発せられる蛍光を該感光素子により光電
的に読み取ることからなる放射線像検出方法をも提供す
るものである。

従って、本発明は、被写体を透過したＸ線などの放射線
を放射線像検出器の蛍光体層に入射させることにより、
この放射線のエネルギーを蛍光体層中の蛍光体に吸収さ
せて蛍光体から発せられる蛍光（瞬時発光）を、該放射
線像検出器の多数の感光素子からなる光検知部材で受光
して電気信号に変換することにより、被写体の放射線透
過像に関する画像情報を直接に電気信号として得ること
ができるものである。

本発明によれば、得られた放射線画像情報を有する電気
信号は、適当な記録装備な用いることにより、従来のよ
うな放射線フィルム上での画像化のみならず、ＣＲＴ等
における表示、感熱記録材料上への記録など所望の形態
で画像化することができる。また、同時に上記放射線画
像情報は、磁気テープなどを用いることにより別の形態
で記録保存することが可能となる。

また、得られた電気信号を増幅することにより、被写体
に照射される放射線の強度、撮影条件、被写体の状態お
よび蛍光体の感度のバラツキなどによって得られる電気
信号のレベルが異なっても、これらの因子の変動に影響
されない画像情報を得ることができる。すなわち、本発
明によれば、電気信号の出力を調整することによって、
従来のような増感紙および／または放射線フィルムの感
度を向上させる手段をとることなく、被写体に照射され
る放射線量を従来より低減させることが可能であり、特
に被写体が人体である場合には有用な方法と言える。

さらに、本発明においては、必要に応じて、得られた電
気信号に好適な画像処理を施すことができ、これにより
観察読影性能が特に優れた可視画像を得ることも可能と
なる。

そして、本発明によれば、従来の放射線写真法における
ように、画像化するための放射線写真フィルム等の写真
感光材料を省略することが可能となり、また写真感光材
料の感度領域をそれと重ね合わせて用いられる放射線増
感紙の感度領域と一致させるなどの必要がなくなるもの
である。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の放射線像検出器は、基本的には規則的に二次元
的に配列された多数の感光素子からなる光検知部材と、
この上に設けられた蛍光体層とからなるものである。

光検知部材は、多数の感光素子が水平方向に規則的に配
列されて平面を形成しているものである。光検知部材に
用いられる感光素子は、蛍光体層から放射される蛍光を
受光するための受光部と、受光部で光電変換されて得ら
れる電荷を電気信号として時系列的に出力させるための
転送部とからなり、感光素子としてはアモルファス半導
体などを用いた公知の固体撮像素子を利用することがで
きる。

そのような固体撮像素子の例としては、ＭＯＳ（Ｍｅｔ
ａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｅｒ　）　
、　ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅ
ｖｉｃｅ）　、　Ｂ　Ｂ　Ｄ　（Ｂｕｃｋｅｔ　Ｂｒｉ
ｇａｄｅＤｅｖｉｃｅ　）　、　ＣＩ　Ｄ　（Ｃｈａｒ
ｇｅ　ｌ５ｏｌａｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などのセンサ
が挙げられる。これらのうちで特に好ましいものはＭＯ
Ｓである。また、この固体撮像素子に使用される光導電
材料の例としては、アモル７７スシリコン（ａ−Ｓ　＋
）、ＺｎＯ，ＣｄＳなどが挙げられる。

この光検知部材の上には絶縁層を介して蛍光体層が設け
られる。絶縁層の材料としては、たとえばガラス、透明
高分子物質などの光透過性であってかつ絶縁性物質が挙
げられる。

蛍光体層は、通常は蛍光体粒子を分散状態で含有支持す
る結合剤からなる層である。

蛍光体としては、従来の放射線写真法の増感紙に用いら
れている各種の放射線増感用蛍光体を使用することがで
きる。たとえば、本発明において使用するのが好ましい
蛍光体としては、次のような物質を挙げることができる
。

タングステン酸塩系蛍光体（Ｃａｇｏ　ａ　、　Ｍ　ｇ
ＷＯ４、ＣａＷＯ４：Ｐｂ等）、テルビウム賦活希土類
酸硫化物系蛍光体［Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｇ　ｄ　２０２
　Ｓ　：　Ｔ　ｂ　、　Ｌ　ａ　２０２　Ｓ　：　Ｔ　
ｂ、（Ｙ、Ｇｄ）２０２Ｓ：Ｔｂ、（Ｙ、Ｇｄ）２０２
Ｓ：Ｔｂ、Ｔｍ等］、テルビウム賦活希土類燐酸塩系蛍
光体（ＹＰＯ４：　Ｔｂ、ＧｄＰＯ４：　Ｔｂ、ＬａＰ
Ｏ４：Ｔｂ等）、テルビウム賦活希土類オキシハロゲン
化物系蛍光体（ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、Ｌａ０Ｂ　ｒ　：　
Ｔｂ　、Ｔｍ、Ｌａ０ＣＪ１　：　Ｔｂ、Ｌａ０ＣＪ１
：Ｔｂ、Ｔｍ、、Ｇｄ０Ｂｒ：Ｔｂ、Ｇｄ０Ｃ１：Ｔｂ
等）、ツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体
（ＬａＯＢ　ｒ　：　Ｔｍ、Ｌａ０Ｃｌ　：　Ｔｍ等）
、硫酸バリウム系蛍光体［ＢａＳＯ４：　Ｐｂ、ＢａＳ
Ｏ４：Ｅｕ”、（Ｂａ、Ｓ　ｒ）ＳＯ２：　Ｅｕ２＋等
］、二価ノユーロピウム賦活アルカリ土類金属燐酸塩系
蛍光体［Ｂａ３（ＰＯａ）２　：　Ｅｕ２＋、（Ｂａ、
Ｓｒ）３（Ｐ０４）２：Ｅｕ２＋等］、二価のユーロピ
ウム賦活アルカリ土類金属弗化／＼ロゲン化物系蛍光体
［ＢａＦＣ，Ｑ　：　Ｅｕ２＋、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋
、ＢａＦＣｕ：Ｅｕ”、Ｔｂ、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋。

Ｔｂ、ＢａＦ２＊ＢａＣｕ２ｅＫＣ文：Ｅｕ２＋、Ｂａ
Ｆ２ｅＢａＣ，ｕ２ｓｘＢａＳＯ４＊ＫＣｕ：Ｅｕ２＋
、（Ｂａ、Ｍｇ）Ｆ２ｅＢａＣｉ２＊ＫＣ文：Ｅｕ２＋
等］、沃化物系蛍光体（ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ　：Ｔｌ
、ＮａＩ、ＫＩ　：Ｔ１等）、硫化物系蛍光体［ＺｎＳ
：Ａｇ、（’Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ　：　、Ａ　ｇ、（Ｚｎ　
、Ｃｄ）Ｓ　：　Ｃｕ、（Ｚｎ。

Ｃｄ）Ｓ　：　Ｃｕ、ＡＭ等］、燐酸ノ＼フニウム系蛍
光体（Ｈｆ　Ｐ　２０７：　Ｃｕ等）。

なお１本発明に用いる蛍光体は、これらのものに限られ
るものではなく、放射線の照射により発光を示す蛍光体
であればいかなるものであってもよい。

ただし、本発明に用いる蛍光体は、組合わせて用いる感
光素子の受光部に使用される光導電材料の光吸収波長領
域と重なるような発光波長領域を有することが必要であ
る。すなわち、本発明に用いる蛍光体および光導電材料
は、蛍光の発光波長領域の少なくとも一部と光導電材料
の光吸収波長領域の少なくとも一部とが重なるように選
択しなければならない。たとえば、光導電材料としてα
−３ｉを使用する場合には、蛍光体としては６００ｎｍ
伺近に発光波長を有する蛍光体が好ましい。また、蛍光
体として二価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化
ハロゲン化物系蛍光体（発光のピーク波長は約３９０ｎ
ｍである）を使用する場合には、光導電材料としてはＺ
ｎＳおよびＣｄＳが好ましい。

蛍光体層の結合剤の例としてはゼラチン等の蛋白質、デ
キストラン等のポリサッカライド、またはアラビアゴム
のような天然高分子物質；および、ポリビニルブチラー
ル、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース、エチルセルロ
ース、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、ポリメ
チルメタクリレート、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマ
ー、ポリウレタン、セルロースアセテートブチレート、
ポリビニルアルコール、線状ポリエステルなどような合
成高分子物質などにより代表される結合剤を挙げること
ができる。

蛍光体層は、たとえば、次のような方法により絶縁層上
に形成することができる。

まず上記の蛍光体粒子と結合剤とを適当な溶剤（たとえ
ば、低級アルコール、ケトン、エステル、エーテル）に
加え、これを充分に混合して、結合剤溶液中に蛍光体粒
子が均一に分散した塗布液を調製する。

塗布液における結合剤と蛍光体粒子との混合比は、目的
とする放射線像検出器の特性、感光素子の種類、蛍光体
粒子の種類などによって異なるが、一般には結合剤と蛍
光体粒子との混合比は、ｌ：１乃至１：１００（重量比
）の範囲から選ばれ、そして特にｌ：８乃至１：４０（
重量比）の範囲から選ぶことが好ましい。

なお、塗布液には、該塗布液中における蛍光体粒子の分
散性を向上させるための分散剤、また、形成後の蛍光体
層中における結合剤と蛍光体粒子との間の結合力を向上
させるための可塑剤などの種々の添加剤が混合されてい
てもよい。

上記のようにして調製された蛍光体粒子と結合剤を含有
する塗布液を、次に絶縁層の表面に均一に塗布すること
により塗布液の塗膜を形成する。

この塗布操作は、通常の塗布手段、たとえば、ドクター
ブレード、ロールコータ−、ナイフコーターなどを用い
ることにより行なうことができる。

ついで、形成された塗膜を徐々に加熱することにより乾
燥して、絶縁層上への蛍光体層の形成を完了する。蛍光
体層の層厚は、目的とする放射線像検出器の特性、蛍光
体粒子の種類、結合剤と蛍光体粒子との混合比などによ
って異なるが、通常は２０７ｔｍ乃至１ｍｍとする。た
だし、この層厚は、５０乃°至５００　ｇｍとするのが
好ましい。

なお、蛍光体層は、必ずしも上記のように絶縁層上に塗
布液を直接塗布して形成する必要はなく、たとえば、別
に、ガラス板、金属板、プラスチックシートなどのシー
ト上に塗布液を塗布し乾燥することにより蛍光体層を形
成したのち、これを絶縁層上に押圧す′るか、あるいは
接着剤を用いるなどして絶縁層と蛍光体層とを接合して
もよい。

また、蛍光体層は、必ずしも結合剤中に蓄光体粒子を分
散させて形成される必要はなく、たとえば、蛍光体粒子
を真空蒸着などにより絶縁層上に蒸着させることによっ
て形成されていてもよい。

この蛍光体層の上には、蛍光体層を物理的な衝撃および
化学的な変質から保護するための透明な保護膜が設けら
れていることが好ましい。この保護膜は、たとえば、酢
酸セルロース、ニトロセルロー、スなどのセルロース誘
導体；あるいはポリメチルメタクリレート、ポリビニル
ブチラール、ポリビニルホルマール、ポリカーボネート
、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー
、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、塩化ビ
ニリデン、ポリアミドなどの合成高分子物質から形成さ
れるものである。保護膜の膜厚は、約３乃至２０ｇｍと
するのが望ましい。

このようにして得られる放射線像検出器の一実施態様を
第１図に概略的に示す。

第１図（ａ）は、光検知部材とこの光検知部材上に設け
られた蛍光体層とからなる放射線像検出器の一画素につ
いての縦断面図である。

第１図（ａ）において、放射線像検出器は順に感光素子
ｌ、絶縁層２および蛍光体層３から構成されている。感
光素子１は受光部であるフォトダイオード４と転送部で
あるＭＯＳ　：　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｍｅｔａｌ　０ｘｉｄ
ｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｅｒ　：　Ｆｉｅｌｄ　Ｅ
ｆｆｅｃｔ　ＴｒａｎｓｉｓＬｏｔ）　５とからなる。

フォトダイオード４は、順にアースであるアルミニウム
等の金属層６、ｐ型α−５ｉ：Ｈ層７、ｉ型α−５ｔ　
：Ｈ層８および二酸化スズ（Ｓｎ０２）の透明電極層９
からなる。

またＭＯ３：　ＦＥＴ５は、両端に設けられたアルミニ
ウム等の金属層１０．１１と、これら金属層の内側に順
に設けられたα−５ｉ：Ｈ層１２、シリコン（Ｓ　ｉ　
０２）の絶縁体層１３およびアルミニウム等の転送電極
１４とからなる。この金属層１１はドレインであり、転
送レジスタに接続されている。一方、転送電極１４はゲ
ートであり、走査パルス発生器に接続されている。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ、）に対応する感光素子の
配線を含む概略説明図である。すなわち、一画素の感光
素子は、受光部１５と転送部１６とからなり、転送部１
６は転送レジスタおよび走査パルス発生器に連結してい
る。

上記第１図においては、受光部の面積ができる限り大き
いことが望ましい。なお、上記第１図（ａ）に示される
態様は、一実施態様を示すものであり、本発明の放射線
像検出器は、上記の態様に限定されるものではない。

次にこ、光検知部材上に蛍光体層の設けられた放射線像
検出器を用いた本発明に従う放射線像検出方法について
、上記第１図（ａ）に示した放射線像検出器の部分縦断
面図、および第２図に示した放射線像検出器の全体の回
路図の例を参照しながら説明する。

第２図は、本発明の放射線像検出器の光検知部材の概略
的な回路図である。一画素２１は第１図（ａ）および（
ｂ）に対応しており、受光部２２と転送部２３とから構
成される。各転送部はそれぞれ走査パルス発生器２４お
よび転送レジスタ２５に接続されている。転送レジスタ
２５には出力端子２６が設けられている。

まず、被写体を放射線発生装置と放射線像検出器との間
に配置し、被写体を透過した放射線を放射線像検出器の
蛍光体層側に入射させる。すなわち、被写体の放射線透
過像に相当して強弱を有する放射線が、第１図（ａ）の
下方から入射する。

入射した放射線は蛍光体層３に吸収され、蛍光体層３中
の蛍光体粒子は蛍光を発する。次に、この蛍光は光検知
部材である感光素子ｌのフォトダイオード４で受光され
、フォトダイオード４において信号電荷が発生する。こ
のようにして、放射線像検出器の各画素において蛍光の
発光輝度、すなわち入射した放射線の強度に比例した信
号電荷が発生する。

次に、第２図に示した回路図において、走査パルス発生
器２４から最上列の各画素に転送パルスを送ると、最上
列の各転送部のスイッチはｒ入１状態（第１図（Ｌ）に
おいて転送電極１４に電圧がかかり、金属層１０と１１
の間を電流が流れる状態）となる。すなわち、第１図の
フォトダイオード４で発生した信号電荷は、ＭＯＳ　：
　ＦＥＴ５を通じて転送される。従って、最上列の各画
素の信号電荷は転送レジスタ２５に同時に送られる。

転送レジスタ２５の出力端子２６からは一画素ずつの電
気信号が時系列的に取り出されるにのようにして、第２
図の最上列から最下列へと順次、各列に走査パルス発生
器２４から転送パルスが送られ、各列の各画素からの電
気信号が出力端子２６から時系列的に出力される。

＼ 次いで、出力された電気信号は増幅器で増幅され、画像
再生装置により画像として再生される。

ここにおいて得られた電気信号には、所望により、空間
周波数処理、階調処理、加算平均処理、縮小処理、拡大
処理などの画像処理が行なわれてもよい。そして、得ら
れた画像は記録媒体によって記録されてもよいし、画像
表示装置によって表示されてもよい。記録媒体としては
、たとえば、写真感光材料上をレーザー光等で走査して
光学的に記録するもの、および熱線を用いて感熱記録材
料上に記録するものなどを用いることができる。また、
画像表示装置としては、ＣＲＴ等に電子的に表示するも
の、ＣＲＴ等に表示された放射線画像をビデオ・プリン
ター等に記録するものなど種々の原理に基づいた表示装
置を用いることができる。また、この被写体の放射線画
像情報は磁気テープ等に記録保存されてもよい。

なお、本発明の放射線像検出器に用いられる感光素子と
しては、たとえば一画素が約２００ＢｍＸ２００７Ｌｍ
の大きさのものを使用することができる。本発明の放射
線像検出器を、たとえば、従来の放射線増感紙程度の大
きさく　４３０　ｍ　ｍ　Ｘ　３５４　ｍ　ｍ　）とし
た場合には、２１５０Ｘ１７５０画素から構成される。

ただし、本発明の放射線像検出器およびそれに含まれる
感光素子は、上記の大きさに限定されるものではない。

このような大面積を形成する均一な感光素子の材料とし
ては、α−３ｔが好ましい。また、上記のような構造と
大きさを有する放射線像検出器において、走査パルス発
生器からのパルス出力としては、たとえば３ｋＨｚ程度
が好ましい。

放射線撮影において、本発明の放射線像検出器を用いる
ことにより、従来のような感度領域の一致する放射線増
感紙と放射線写真フィルムとを重ね合わせるなどの操作
を必要とせず、また本発明の放射線像検出方法によれば
、放射線の検出が全てソリッドステート化されるため、
上記のような操作および方法において生じる画像への悪
影響を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の放射線
像検出器の実施態様を示す概略的な部分縦断面図および
部分説明図である。 ｌ：感光素子、２：絶縁層、３：蛍光体層、４：フォト
ダイオード、５　：ＭＯＳ　：　ＦＥＴ、６：金属層、
７：ｐ型α−３ｔ　：Ｈ層、８：ｉ型α−３ｔ：Ｈ層、
９：透明電極層、１０．１１：金属層、１２：α−３ｉ
：Ｈ層、１３：絶縁体層、１４：転送電極、１５：受光
部、１６：転送部第２図は、本発明の放射線像検出器の
実施態様を示す概略的な回路図である。 ２１ニ一画素、２２：受光部、２３：転送部２４：走査
パルス発生器、２５：転送レジスタ、２６：出力端子 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代理人　　　弁
理士　　　柳川泰男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｌ）規則的に二次元的に配列された多数の感光素子
   からなる光検知部材、および、２）該光検知部材の上に
   設けられた蛍光体層、からなる放射線像検出器。 ２゜上記感光素子が受光部と転送部とからなり、かつ該
   受光部がフォトダイオードであり、該転送部がＭＯＳ）
   ラジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放射線像検出器。 ３゜上記蛍光体層が、テルビウム賦活希土類酸硫化物系
   蛍光体を含有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項もしくは第２項記載の放射線像検出器。 ４゜上記蛍光体層が、二価のユーロピウム賦活アルカリ
   土類金属弗°イヒ／＼ロゲン化物系蛍光体を含有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２
   項記載の放射線像検出器。 ５゜被写体を透過した放射線を、規則的に二次元的に配
   列され°た多数の感光素子からなる光検知部材と蛍光体
   層とが積層されてなる放射線像検出器の蛍光体層に入射
   させ、次いでこの放射線による励起によって該蛍光体層
   から発せられる蛍光を該感光素子により光電的に読み取
   ることからなる放射線像検出方法。 ６゜上記感光素子が受光部と転送部とからなり、かつ該
   受光部がフォトダイオードであり、該転送部がＭＯＳ）
   ラジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の放射線像検出方法。 ７゜上記蛍光体層が、テルビウム賦活希土類酸硫化物系
   蛍光体を含有するものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項もしくは第６項記載の放射線像検出方法。 ８゜上記蛍光体層が、二価のユーロピウム賦活アルカリ
   土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体を含有するものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５−項もしくは第
   ６項記載の放射線像検出方法。