JPS6328078A

JPS6328078A - 記憶光伝導体画像センサ

Info

Publication number: JPS6328078A
Application number: JP62168502A
Authority: JP
Inventors: ドミニク・ブルスー; フランソワ・ミシユロン; アラン・スタロン; ジヤツク・トロテル
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-07-08
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1988-02-05
Also published as: FR2601499B1; FR2601499A1; EP0252820A1

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】ｉ唯ゑ１遣本発明は、例えばＸ線のような放射線で搬送さンサでは
、潜像が記憶光伝導体材料層の中に空間電荷の空間分布
の形態で記録され、次にこの空間電荷が光伝導体層を走
査する光ビームから放出された光キャリヤで補償される
ことによって、潜像が読取られる。光伝導体の中の記憶
化は、センサーの対放射線照射時には無関係にいかなる
レートでも分析や画像の処置を可能にする。

米国特許第４，５４７，６７０号では、Ｘ線から放出さ
れた電子をトラップするための屑を有する記憶光伝導体
イメージセンサの形式を記載しており、この層は水素５
％を含む非晶質シリコン、または非晶質テルル化カドミ
ウムＣｄＴｅ、または非晶質ヒ素化ガリウムＧａＡｓ、
または非晶質硫（ヒカドミウムＣｄＳ″Ｃ構成される。

好適具体例では第１副層に水素的５％を含み、第２副層
に水素的３０％を含む非晶質シリコン層を用いる０画像
を記録する間に光伝導体層にバイアスを印加するためと
、光ビームの走査により潜像を分析する間に空間電荷の
補償に対応する電流強度を測定するようにするために、
このセンサへはまた２つの電極を有する。

水素５％を含む非晶質シリコンは禁制帯内に１〜ラップ
準位を持つので、結果として伝導帯に遷移される電子は
この準位でトラップされる。このようにトラップされた
電子の数は、センサの各ポイントで受容された放射に対
応する。トラップされた電子の分布は、その場合センナ
に投射されたＸ線強度の分布に対応する。光ビームによ
る走査が行なわれている間、第１シリコン副層にトラッ
プされた電子は光エネルギーによって励起し、電極によ
り生成された電界によって第２シリコン副層の方向に変
位する。第２シリコン副刑は第１シリコン副層よりも低
いトラップ準位を持つ、変位した電子は電極により集積
され電流増幅器に転送される。この公知のセンサが持つ
欠点は、光伝導体の中に２つ別々の副層の生成が必要な
ことと、技術上の理由から適当とされる非晶質光伝導体
のＩ７みが１１ＪＪｎと常に拒めて薄いために特にＸ線
吸収の効率が小さいことである。さらに与えられた厚さ
に対して推薦される材ｊ）はＸ線吸収効率が小さい。

本発明の目標は、簡単な方法を用いてこれらの欠点を克
服することである０本発明の目的は公知のセンサの光伝
導体より非常に大きい厚みの均質な光伝導体層を有し、
構造を平易にしそしてＸ線吸収効率が増大するセンサで
ある。

ル且Ａ五贋本発明の記憶光伝導体画像センサが包含するのは、 −画像を搬送する放射線が照射される記憶光伝導体層で
あって、均質であり、かつ画像搬送放射線の波長に対し
て吸収係数の逆数以上の厚さを持つ光伝導体層と、 −光伝導体層の両側に配設された２つの重臣と、 −光伝導体層の中に空間電荷を発生させるべく、画像を
記録している段階では電極にバイアスをかける手段と、 −予定の経路に沿って光伝導体層の各都令を連続的に照
射するための光走査手段と、−走査中に光伝導体層の放
電電流の強度を示す電気信号を発送するために２つの電
極に接続された手段とである。

北森１１Ｌ第１図に示した具体例は実質的に次の要素を含む、光伝
導体の１１１．−均ｖ層４１層４の両側に配設された第
１電極３と第２電極５．ＤＣ発電機１２゜返回路と２つ
の接続位置を持つスイッチ１４．電流増幅器８．光ビー
ムデフレクタ９．レーザ１０．そしてブラウン管１１で
ある。この例では、Ｘ線ビーム１がＸ線検査の対象ｎ＄
Ａ２を通して投射される。

対象’ｔ’ｐ＞２を通過したＸ線は電極３を通り層４に
より受容される。電極３は基準電位に接続され、また電
極５はスイッチ１４の共通接点に接続されている。スイ
ッチ１４はＥで参照されて共通接点が電圧発電機１２の
陽極端子に接続される第１位置と、して参照されて共通
接点が電流増幅器８の入力に接続される第２位置を有す
る０発電１１１１２の陰極端子は基準電圧に接続され、
同様に電流増幅器８の第２人力も基準電圧に接続される
。電流増幅器８の出力はブラウン管１１のウェーネルト
電極に接続される。

記憶光伝導層を有する公知のイメージセンサにおいて、
本発明のセンサ＊の操作は、スイッチ１４が位置Ｅにあ
る間の潜像を記録する状態とスイッチ１４が位置しにあ
る間の潜像を読取る状態とを包含する。読取り状態では
、層４は透明な第２電極５を通して光ビーム１３により
走査される。

レーザ１０は光ビームを発送し、ビーム１３はデフレク
タ９によりＸとＹの直交２方向に偏向される。

デフレクタ９の２つの出力は、ブラウン管１１の中の同
期走査を制御するために、ブラウン管１１中の垂直偏向
と水平電極にそれぞれ接続される。デフレクタ９は当業
者にとっては通常の構造のものである。

層４は、検査される画像を搬送する放射線の波長に対す
る吸収係数の逆数以上の厚みを持つ均質光伝導体で構成
される。この厚みは公知のセンサの、ものよりずっと大
きい、Ｘ線吸収を事実上全てになる程十分なものである
。光キャリヤの生成の数は層４の厚みを通し電ｊｉｇ！
３から電極５へと指数的に減少する。それ故に光キャリ
ヤの放出は、Ｘ線が届く電Ｆｇ！３に近い部分で実質的
に局在（ヒする。

一方、電極５に近い部分は光がない場合には実際には絶
縁性であり、空間電荷は記（ミされるべき潜像を形成し
ている。

この例では、電Ｉ３は０．１　ｕｔｎ程度の熱さの蒸着
アルミニウム層で形成されたオーミック電極であリ、電
極５は０，０１ＪＩＩｎの酸ｆヒスズで形成された透明
オーミック電極である。

で形成され、これに対する吸収係数は５０にｅＶのエネ
ルギーに相応する波長を持つＸ線について５０　ＣＭに
等しい、その厚みは２００Ｊ！ｆｆ１以上でなくてはな
らず、例えば１．２頭である。化学式Ｂ　１１２　Ｍ　
Ｏ２０に当る同族材料は、これらの材料の固溶体同様に
適合する。金ＲＭはシリコン、ゲルマニウム、チタニウ
ム、またはマンガンが考えられる。

層４の光伝導体は空間電荷の形成を可能にする。

空間電荷はある種の光キャリヤに対してトラップを有す
る材料か、または２つの種類の光キャリヤの移動度が非
常に異なり、１つの種類の光キャリヤは自己トラップす
なわち移動度０と見なされる材料かのいずれかで形成さ
れる。

ＢＳＯで形成された層４において、Ｘ線光量子は電子７
を自由にし、一方正孔６は不動のままである。書込み状
態の間、スイッチ１４は位置Ｅにあり、電極５は電極３
に関して正にバイアスされる。

間電荷が形成され、その分布は層４の厚さの中で電極３
から電極５へと指数的に減少する。更にこのように生じ
た正の空間電荷は、各箇所で受けたＸ線放射の強度に比
例する。この空間電荷は潜像を形成し、暗室の中で光伝
導体の緩和時間中は残っている。これはＢＳＯの場合数
時間である。

読取り状態の間はスイッチ１４は位置しにある。

その時電極３と５とは電流増幅器８の入力により短絡さ
れる。光ビーム１３が透明電極５を通過し層４を走査す
る。屑４がＢＳＯで形成されている場合、光ビーム１３
は４５０から６５Ｏｒ＋ｎの波長を持たねばならない、
ビーム１３は層４に吸収され光キャリヤを生成する。キ
ャリヤは潜像を形成する空間電荷の電界の中を動き、デ
ンバー効果に従がってこの空間電荷を補償して終わる。

？、電極と５に集積された電流は、ビーム１３で走査さ
れた各箇所での空間電荷密度の測定値を形成する。得ら
れた電流は平均して５０にｅＶエネルギーのＩＸ線光量
子に対して２電子であり、この場合印加電圧が１にＶで
あり、１２ｍのＢＳＯの層に吸収されるとし、波長４５
０ｎｎで電力５１ｗを保持するビーム１３を用いて読取
られるとする。この結果から検出できるＸ線光量子の最
小数が算出できる。１００ｘ　１００　ｔａｎ２の面積
の画素と　１．２＃の厚みに対して、この最小数は８光
量子となり、すなわｂら４０ｎｓ中で２μＲの量となる
。

空間電荷の飽和は正孔トラップの密度から計算され、Ｂ
Ｏ３中では約１０１８７ｃｍ３、すなわち画素当り約１
０１４トラツプとなる。各Ｘ線光量子はれ大で１０４ト
ラツプ正孔を生成できることから、画素当り約１０１０
Ｘ線光量子で飽和に達する。センサの機能は９０以上に
拡張する。

本発明では読取りは瞬間的に遂行され、空間分解能は１
ミリメートルにつき約３画素であるが、例えば６００ｕ
ｌ！１程のより薄い層４を使用すればこれは増加させ得
る。

センサにより採取された画像はブラウン管１１のスクリ
ーンで見ることができる。当然別の具体例では、電流増
幅器８の出力により発送された電気信号もまたディジタ
ル化され得、コンピュータ装置を使用する通常の方法で
記憶かつ処理される。

この例では、光ビーム１３はＨｅ−Ｃｄレーザ〜から発
せられた青光で電極５の側面を走査する。

別の具体例では、レーザの波長が５５０ｎｍより小さい
ためにビームが層４にかなり吸収される場合には、光キ
ャリヤを主に空間電荷部分で生成するように、電極３の
側面すなわちＸ線が到達するところを走査した方がよい
、この場合電極３は光に透過でなければならない。

その他多くの記憶光伝導体がＮＩ４の形成に使用される
。特に電子トランプ材を使用することも可能である。

光ビームによって光伝導体の表面に発生した光電子が、
空間電荷を補償するために層の中を充分変位するとすれ
ば、光伝導体は読取り光ビームの吸収性がかなりあると
言える。

非晶質セレニウムの場合、４５０ｎ＋１の波長の光ビー
ムは１４の最初の数ミクロンで吸収される。非晶質セレ
ニウムは低エネルギーＸ線を吸収するのには特に遺して
おり、数デシメーター四方程度の大きさで数百ミクロン
の層が公知の方法で作成される。

更に光伝導体の禁制帯の幅は、読取り光ビームが部分的
に吸収される程度のものである結局光伝導体の構造は入
射光がその内部へ侵入光伝導体は結合材の中に粉末を分
散したものから、例えば有機または無機の基質の中にＢ
ＳＯまたはＰｂＯを分散したものから作成される。

読取りに関する別の方法は、複数の画素を並行させて同
時に読取ることである。

第２図は本発明のセンサへの第２具体例を示し、当然記
憶光伝導体の層２４を保有する０層２４の両側に配設さ
れた第１電瘉２３と第２？ｍ極２５があり、電Ｆｆ！２
５は複数の同一の細条片１８に分割されている。

明瞭にするために第２図では細条片１８の数を５に限定
しているが、実際には、例えば１０２４という数になる
。

この例では電極２３のＸ線を受容する側面が読取られる
。この放射線と、この放射線が通過する対象物はこの図
では明瞭化のため示していない、読取りは、電極２５を
形成する細条片１８に垂直な方向の線に沿い電極２３上
に投射された光ｆｆ１２９により行なわれる。光線はコ
ヒーレント光源２０がら発せられ、不透明スクリーン２
１が周囲にある円柱状レンズ２２によって集束される。

不透明スクリーン２１とレンズ２２は、電極２３の平面
に並行な面の中を一定速度で移動させられ均一な走査を
行なうようにする。

電極２５の各細条片１８は、回路と２つの位置を持つス
イッチの共通接点に電気的に接続している。

５つのスイッチの集合体２６により、潜像を記録する段
１借では全ての細条片１８は電圧発を撮１７の陽極端子
に接続され、また読取りの段階では５つの電流増幅器の
集合体２７の入力にそれぞれ接続される。

これら５つの電流増幅器の出力は、マルチプレクサ２８
の５つの入力にそれぞれ接続される。マルチプレクサ２
８の出力は、細条片１８で測定した電流値を順番に送出
するために、出力端末２つに接続される。マルチプレク
サ２８は端末３０に接続される制御入力も保有するが、
これは例えばイメージセンサ４が集積した画像を処理す
るためのコンピュータ装置から発信される制御信号を受
信する。このコンピュータへ装置は、読取り走査と同期
をとるためにスクリーン２１とレンズ２２の移動制御も
行なう。

この走査方法によって読取り速度は増大する。

更に電極５の分割はセンサの電気容量の分割を引き起こ
す、それはセンサの検知能力の増加、すなわちノイズ数
の逆数に等価である電力信号を発送するＸ線光量子数の
逆数である。

別の読取り走査装置も使用され得る９例えば電極２３の
近何でかつ電極２５の細条片１８に垂直の方向で配置さ
れた、横方向の拡散が抑制された光ファイバ÷で？、電
極３に平行な平面上を一定速度で動かすものである。

第３図は別の光走査装置を示すが、それは横方向の拡散
が抑制された光ファイバーの重ね３３を保光スイッチン
グ装置３１は、光源３４と重ね３３を形成するファイバ
へ３２の各々とに接続している。第３図では電極２３、
層２４と電極２５は明瞭化のため省略しである。スイッ
チ２Ｇ、増幅器１８とマルチプレクサ２８などの諸部材
は第２図のものと同一のものである。

本発明はＸ線検査のための画像検知器に特に適合してい
るが、光線またはガンマ線のための検知器にもまた適合
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセンサＡの第１具体例、第２図は本発
明のセンサにの第２具体例、また第３図は第２具体例を
一部変更したものである。１・・・Ｘ線、　２・・・Ｘ線検査対象物、　３，２３
・・・第１電極、　５，２５．１８・・・第２電極、　
４．２４・・・光伝導体層、　６・・・正孔、　７・・
・電子、　８，２７・・・電流増幅器、　９・・・デフ
レクタ、　１０・・・レーザ、　１１・・・ブラウン管
、　１２．１７・・・発電機、　１３・・・光ビーム、
１４．２６・・・スイッチ、　２０・・・光源、　２１
・・・スクリーン、　２２・・・円柱状レンズ、　１９
・・・光、　２８・・・マルチプレクサ、　２９・・・
出力端末、　３０・・・端末、　３１・・・光スイツチ
ング装置、　３２・・・ファイバ、　３３・・・光ファ
イバ重ね。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）−画像を搬送する放射線によつて照射される記憶
光伝導体の層であって、均質であり、かつ画像搬送放射
線の波長に対する吸収係数の逆数以上の厚みを持つ前記
光伝導体層と、 −前記光伝導体層の両側に配設された２つの電極と、 −光導電体層の中に空間電荷を発生させるべく、画像を
記録している段階では電極にバイアスをかける手段と、 −予定の経路に沿って光伝導体層の各部分を連続的に照
射するための光走査手段と、 −走査中に光伝導体層の放電電流の強度を示す電気信号
を発送するために前記２つの電極に接続された手段、とを包含する記憶光伝導体画像センサ。
（２）前記記憶光伝導体は、電荷キャリヤの２つのタイ
プの移動度が非常に異なって、キャリヤの２つのタイプ
の１つが不動とみなされる大きさである、特許請求の範
囲第１項に記載の画像センサ。
（３）光伝導体がビスマスと金属Ｍの混合酸化物Ｂｉ＿
１＿２ＭＯ＿２＿０で形成され、金属Ｍがシリコン、ま
たはゲルマニウム、またはチタニウム、またはマンガン
である、特許請求の範囲第２項に記載の画像センサ。
（４）前記光伝導体がビスマスとシリコンの混合酸化物
Ｂｉ＿１＿２ＳｉＯ＿２＿０、ＢＳＯと呼ばれるもので
形成され単結晶状である、特許請求の範囲第２項に記載
の画像センサ。
（５）前記光伝導体がビスマスとシリコンの混合酸化物
Ｂｉ＿１＿２ＳｉＯ＿２＿０、ＢＳＯと呼ばれるもので
形成され、セラミック形態である、特許請求の範囲第２
項に記載の画像センサ。
（６）前記光伝導体が、結合材に粉末を分散した形でビ
スマスとシリコンの混合酸化物Ｂｉ＿１＿２ＳｉＯ＿２
＿０、または酸化鉛ＰｂＯで形成される、特許請求の範
囲第２項に記載の画像センサ。
（７）前記光伝導体が非晶質セレニウで形成される、特
許請求の範囲第２項に記載の画像センサ。
（８）前記電極の一つが並行でかつ同一の細条片に分割
され、前記光走査発生器が細条片に垂直な方向の光の筋
線を電極の一つの上に投射し、該光の筋線を前記細条片
に沿って移動するものであって、さらに電気信号を供給
する手段が各細条片での光伝導体層の放電電流をそれぞ
れ示す信号を発送する、特許請求の範囲第１項に記載の
画像センサ。
（９）前記電極の一つが並行でかつ同一の細条片に分割
され、光走査発生器が横方向の拡散が抑制された光ファ
イバーの重ねを包含し、細条片に垂直な方向で電極の一
つに向って並設され、かつ光スイッチング装置を介して
光源へ接続されており、さらに電気信号を供給するため
の前記手段が各細条片での光伝導体層の放電電流をそれ
ぞれ示す信号を発送する、特許請求の範囲第１項に記載
の画像センサ。