JP2004186388A - Solid-state radiation detector - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently read an electrostatic latent image out in a solid-state radiation detector equipped with a substripe electrode and a conductive member. <P>SOLUTION: A first conductive layer 21, a photoconductive layer 22 for recording, a charge transfer layer 23, a photoconductive layer 24 for reading, a 2nd conductive layer 25, etc., are arranged in this order, and microplates 28 holding latent image electric charges at the same potential are provided at an interface between the photoconductive layer 22 for recording and the charge transfer layer 23 by pixels of a latent image to constitute the solid-state radiation detector. Here, the solid-state radiation detector 20 is so configured that R≤d×t/(ε<SB>r</SB>×ε<SB>0</SB>×L<SP>2</SP>)×10<SP>-4</SP>, where R(Ω) is the sheet resistance of a microplate 28, L(cm) its a maximum length, d(cm) the thickness of the photoconductive layer 24 for reading, ε<SB>r</SB>(F/cm) its specific dielectric constant, ε<SB>0</SB>(F/cm) the specific dielectric constant of a vcuum, and t(sec) a read time per pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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ある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、特許文献１、特許文献２、特許文献３において、記録用の放射線ある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導電層、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導電層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導電層を、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潜像電荷（静電潜像）を蓄積する検出器を提案している。
【０００４】
そして、上記特許文献２および特許文献３においては、特に、読取光に対して透過性を有する第２導電層の電極を多数の読取光に対して透過性を有する電荷検出用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補助線状電極を、前記電荷検出用線状電極と交互にかつ互いに平行となるように、第２導電層内に設けた検出器を提案している。
【０００５】
このように、多数の補助線状電極からなるサブストライプ電極を第２導電層内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】
さらに、特許文献２および特許文献３において、蓄電部に潜像電荷を同電位化せしめる導電部材（マイクロプレート）を潜像の画素毎に各別に複数設けた検出器を提案している。
【０００７】
このように、蓄電部に導電部材を設けることにより、導電部材の範囲内では潜像電荷の電位が一定に保たれるため、一般に読み出しにくい画素周辺部の潜像電荷を、導電部材内である限り読出しの進行に応じて、導電部材中央部、すなわち画素中央部に移動せしめることができ、その結果、潜像電荷をより十分に放電させることができるようになるため、読出効率を改善することができる。また、画素を導電部材が配設された固定位置に形成することが可能となり、ストラクチャーノイズの補正を行うことも容易となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１０５２９７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２０００−２８４０５６号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−２８４０５７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献２および特許文献３に記載されているようなサブストライプ電極および導電部材を備えた検出器においては、導電部材のシート抵抗が大きくなるほど導電部材中での電荷の移動速度が遅くなるため、所定時間内に読み取ることが可能な電荷量が減少し、電荷の読み取り効率が低下するという問題がある。
【００１２】
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および導電部材を備えた放射線固体検出器において、効率よく静電潜像を読み出すことが可能な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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記特許文献２および特許文献３に記載されているようなサブストライプ電極および導電部材を備えた検出器において、（１）式のように表される無次元数Ｋを変化させた場合の、読取時間ｔ（ｓｅｃ）と規格化電圧Ｖｒ（Ｖ）の関係について調査を行った。なお、無次元数Ｋは伝搬速度に関わる係数、規格化電圧Ｖｒは導電部材の一端に所定の電圧を加えたときに他端に発生する電圧を意味する。
【００１４】
Ｋ^２＝（ε_ｒ×ε_０／ｄ）×Ｒ／ｔ×Ｌ^２ （１）
ここで、Ｒ（Ω）は導電部材のシート抵抗、Ｌ（ｃｍ）は導電部材の読取方向の最大長、ｄ（ｃｍ）は読取用光導電層の厚さ、ε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）は読取用光導電層の比誘電率、ε_０（Ｆ／ｃｍ）は真空の比誘電率である。
【００１５】
調査の結果を図３に示す。このグラフから、Ｋが０．０１以下であれば、導電部材中での電荷の移動速度の低下は殆ど影響しないことが分かった。
【００１６】
そこで、Ｋ＝０．０１として、上記の（１）式をＲについて表したものが（２）式である。
【００１７】
Ｒ＝ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４ （２）
すなわち、シート抵抗Ｒをｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４以下とすることにより、導電部材中での電荷の移動速度の遅延による電荷読取効率の低下が殆ど発生しないことを見出した。
【００１８】
本発明は、上記新たな知見に基づいて成されたものである。すなわち、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の導電層と、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、多数の電荷検出用線状電極と、多数の補助線状電極とを備え、電荷検出用線状電極と補助線状電極とが交互に配置された第２の導電層とをこの順に積層してなり、蓄電部に潜像電荷を同電位化せしめる導電部材が潜像の画素毎に格別に複数設けられた放射線固体検出器において、導電部材のシート抵抗をＲ（Ω）、導電部材の読取方向の最大長をＬ（ｃｍ）、読取用光導電層の厚さをｄ（ｃｍ）、読取用光導電層の比誘電率をε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）、真空の比誘電率をε_０（Ｆ／ｃｍ）、１画素あたりの読取時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、Ｒ≦ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４となるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
ここで、「画素毎に設けられている」とは、潜像電荷を同電位化させ、読出時に画素周辺部の電荷を画素中央部に集中させることができるように、各画素に、好ましくは１つの導電部材が設けられることを意味し、１画素に対して多数の導電部材がランダムに配設され、読出時に画素周辺部の電荷を画素中央部に集中させることができない態様のものは含まない。
【００２０】
また、「各別に」とは、各導電部材が、他の画素との間では、離散した状態、つまり、接続されないフローティング状態で配設されることを意味する。なお、１画素に対して複数の導電部材を設ける場合には、１画素分の部材間を電気的に接続しておくのが好ましい。
【００２１】
また、「記録光」としては、画像情報を担持する電磁波であって、固体検出器に照射することにより該固体検出器に画像情報を潜像電荷（静電潜像）として記録させ得るものであればどのようなものを用いてもよく、例えば光や放射線等を用い得る。
【００２２】
また、「読取光」としては、画像検出器に照射することにより該画像検出器に記録されている潜像電荷（静電潜像）に応じた電流を発生させ得る電磁波であればどのようなものを用いてもよく、例えば光や放射線等を用い得る。
【００２３】
また、「電荷検出用線状電極」とは、読取用光導電層内で発生した電荷対を検出するための電極であり、読取用光導電層内へ読取光を入射させるべく、読取光に対して透過性を有することが望ましいが、線状電極間から入射する読取光により読取用光導電層内に十分な電荷対が発生可能な場合は、電荷検出用線状電極は必ずしも透過性を有する必要はない。
【００２４】
また、「補助線状電極」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、補助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、補助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電荷検出用線状電極を透過した読取光や、線状電極間から入射した読取光によるものとは限らず、補助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。
【００２５】
さらに、「導電部材の読取方向」とは、例えば放射線固体検出器上に読取光を線状に照射するライン光源を用いて、放射線固体検出器の全面の露光を行う場合のライン光源の走査方向であって、上記の電荷検出用線状電極および補助線状電極の長手方向に対応する。
【００２６】
なお、本発明による固体検出器を使用して放射線画像の記録や読取りを行うに際しては、例えば、上記特許文献２に記載されたような、本発明を適用しない従来の固体検出器を用いた記録方法および読取方法並びにその装置を変更することなく、そのまま利用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による放射線固体検出器によれば、導電部材のシート抵抗をＲ（Ω）、導電部材の読取方向の最大長をＬ（ｃｍ）、読取用光導電層の厚さをｄ（ｃｍ）、読取用光導電層の比誘電率をε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）、真空の比誘電率をε_０（Ｆ／ｃｍ）、１画素あたりの読取時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、Ｒ≦ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４となるようにして、導電部材のシート抵抗Ｒを最適化し、導電部材中での電荷の移動速度の遅延による電荷読取効率の低下の発生を抑制したので、効率よく静電潜像を読み出すことができる。
【００２８】
【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は本発明の放射線固体検出器の第１の実施の形態の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は放射線固体検出器２０の斜視図、図１（Ｂ）は放射線固体検出器２０のＱ矢指部のＸＺ断面図、図１（Ｃ）は放射線固体検出器２０のＰ矢指部のＸＹ断面図である。また、図２は、導電部材（マイクロプレート）の配置を説明するための上面図である。
【００２９】
この放射線固体検出器２０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導電層２１、この第１導電層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導電層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との界面には、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、この蓄電部２９には複数のマイクロプレート（導電部材）２８が配設されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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、ＰｂＩ_２ 等の酸化鉛（ＩＩ）やヨウ化鉛（ＩＩ）、Ｂｉ_１２（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ_２０、Ｂｉ_２Ｉ_３／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。
【００３２】
電荷輸送層２３の物質としては、例えば第１導電層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１０^２以上、望ましくは１０^３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、あるいは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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。本実施の形態では読取用光導電層２４の厚さを１０μｍとした。
【００３６】
マイクロプレート２８は、例えば、真空蒸着または化学的堆積を用いて電荷輸送層２３上に堆積され、金、銀、アルミニウム、銅、クロム、チタン、白金等の単一金属や酸化インジウム等の合金で、極めて薄い膜から作ることができる。該マイクロプレート２８は、連続層として堆積させることができ、連続層は次にエッチングされて、解像可能な最小の画素と同一の範囲内の寸法を持つ複数の個々の離散マイクロプレートとして形成される。この離散マイクロプレートはレーザーアプレーションまたはホトエッチング等光微細加工技術を利用して作ることもできる（”Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ ＆ａｍｐ；Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”Ｃｈａｐｔｅｒ １８の”Ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”（Ｊ．Ｍ．Ｓｈａｗ，ＩＢＭ Ｗａｔｓｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ）参照）。
【００３７】
マイクロプレート２８は、図２に示すように、上面（下面）から見た際に円形形状で、等間隔で画素毎に各別に配列されている。本実施の形態ではマイクロプレート２８を金製のものとし、直径（読取方向の最大長Ｌ）を０．０２ｃｍとした。
【００３８】
また、マイクロプレート２８（導電部材）のシート抵抗をＲ（Ω）、マイクロプレート２８の読取方向の最大長をＬ（ｃｍ）、読取用光導電層２４の厚さをｄ（ｃｍ）、読取用光導電層２４の比誘電率をε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）、真空の比誘電率をε_０（Ｆ／ｃｍ）、１画素あたりの読取時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、Ｒ≦ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４となるようにすべく、マイクロプレート２８のシート抵抗をＲ（Ω）を１Ωとなるように構成した。なお、本実施の形態においては、１画素あたりの読取時間ｔは１×１０^−５ｓｅｃを想定している。
【００３９】
ここで、マイクロプレート２８の形状は円形に限定されるものではなく、矩形もしくは多角形とする等、どのような形状としてもよい。
【００４０】
なお、上記各層の材料は、第１導電層２１に負電荷を、第２導電層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。
【００４１】
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。
【００４２】
第１導電層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（ＳｎＯ_２ ）、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導電層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導電層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導電層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。
【００４３】
第２導電層２５は、多数の読取光透過性のエレメント（電荷検出用線状電極）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エレメント（補助線状電極）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。各エレメント２６ａ，２７ａは、エレメント２６ａとエレメント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。なお、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。
【００４４】
ここで、ストライプ電極２６の各エレメント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の各エレメント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。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、エレメント２６ａおよびエレメント２７ａの幅を３０μｍ、隣り合うエレメント間の幅を２０μｍ、すなわち周期を１００μｍとしている。また画素ピッチは１００μｍとし、１画素分の電極を１ペアのエレメントにより構成している。
【００４６】
さらに支持体１８上の各エレメント２７ａおよびエレメント２６ａとエレメント２７ａとの間に対応する部分に、読取光のエレメント２７ａへの照射強度が読取光のエレメント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。
【００４７】
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１×１０^１５Ω・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ＭＯＳ_２、ＷＳｉ_２、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。
【００４８】
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とエレメント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。本実施形態の検出器２０は、この絶縁物として、第２導電層２５と支持体１８との間にＳｉＯ_２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。
【００４９】
この検出器２０においては、記録用光導電層２２を挟んで第１導電層２１と蓄電部２９との間にコンデンサＣ＊ａが形成され、電荷輸送層２３および読取用光導電層２４を挟んで蓄電部２９とストライプ電極２６（エレメント２６ａ）との間にコンデンサＣ＊ｂが形成され、読取用光導電層２４および電荷輸送層２３を介して蓄電部２９とサブストライプ電極２７（エレメント２７ａ）との間にコンデンサＣ＊ｃが形成される。読取時における電荷再配列の際に、各コンデンサＣ＊ａ、Ｃ＊ｂ、Ｃ＊ｃに配分される正電荷の量Ｑ＋ａ、Ｑ＋ｂ、Ｑ＋ｃは、総計Ｑ＋が潜像極性電荷の量Ｑ−と同じで、各コンデンサの容量Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃに比例した量となる。これを式で示すと下記のように表すことができる。
【００５０】
Ｑ− ＝Ｑ＋ ＝Ｑ＋ａ＋Ｑ＋ｂ＋Ｑ＋ｃ
Ｑ＋ａ＝Ｑ＋ ×Ｃａ ／（Ｃａ ＋Ｃｂ ＋Ｃｃ ）
Ｑ＋ｂ＝Ｑ＋ ×Ｃｂ ／（Ｃａ ＋Ｃｂ ＋Ｃｃ ）
Ｑ＋ｃ＝Ｑ＋ ×Ｃｃ ／（Ｃａ ＋Ｃｂ ＋Ｃｃ ）
そして、検出器２０から取り出し得る信号電荷量はコンデンサＣ＊ａ、Ｃ＊ｃに配分された正電荷の量Ｑ＋ａ、Ｑ＋ｃの合計（Ｑ＋ａ＋Ｑ＋ｃ）と同じくなり、コンデンサＣ＊ｂに配分された正電荷は信号電荷として取り出せない（詳細は特許文献２参照）。
【００５１】
ここで、ストライプ電極２６およびサブストライプ電極２７によるコンデンサＣ＊ｂ、Ｃ＊ｃの容量について考えてみると、容量比Ｃｂ：Ｃｃは、各エレメント２６ａ、２７ａの幅の比Ｗｂ：Ｗｃとなる。一方、コンデンサＣ＊ａの容量ＣａとコンデンサＣ＊ｂの容量Ｃｂは、サブストライプ電極２７を設けても実質的に大きな影響は現れない。
【００５２】
この結果、読取時における電荷再配列の際に、コンデンサＣ＊ｂに配分される正電荷の量Ｑ＋ｂをサブストライプ電極２７を設けない場合よりも相対的に少なくすることができ、その分だけ、サブストライプ電極２７を介して検出器２０から取り出し得る信号電荷量をサブストライプ電極２７を設けない場合よりも相対的に大きくすることができる。
【００５３】
本実施の形態による放射線固体検出器においては、導電部材のシート抵抗をＲ（Ω）、導電部材の読取方向の最大長をＬ（ｃｍ）、読取用光導電層の厚さをｄ（ｃｍ）、読取用光導電層の比誘電率をε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）、真空の比誘電率をε_０（Ｆ／ｃｍ）、１画素あたりの読取時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、Ｒ≦ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４となるようにして、導電部材のシート抵抗Ｒを最適化し、導電部材中での電荷の移動速度の遅延による電荷読取効率の低下の発生を抑制したので、効率よく静電潜像を読み出すことができる。
【００５４】
なお、マイクロプレートの材料に金を用いた場合、マイクロプレートのシート抵抗Ｒが１０Ωである場合には、マイクロプレートの読取方向の最大長Ｌを２×１０^−２ｃｍ、読取用光導電層の厚さｄを１×１０^−４ｃｍ、１画素あたりの読取時間ｔを１×１０^−５ｓｅｃとするか、マイクロプレートの読取方向の最大長Ｌを２×１０^−２ｃｍ、読取用光導電層の厚さｄを１×１０^−３ｃｍ、１画素あたりの読取時間ｔを１×１０^−５ｓｅｃとするか、マイクロプレートの読取方向の最大長Ｌを１×１０^−２ｃｍ、読取用光導電層の厚さｄを１×１０^−４ｃｍ、１画素あたりの読取時間ｔを１×１０^−３ｓｅｃとしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、同じくマイクロプレートの材料に金を用いた場合、マイクロプレートのシート抵抗Ｒが１００Ωである場合には、マイクロプレートの読取方向の最大長Ｌを１×１０^−２ｃｍ、読取用光導電層の厚さｄを１×１０^−３ｃｍ、１画素あたりの読取時間ｔを１×１０^−３ｓｅｃとするか、マイクロプレートの読取方向の最大長Ｌを１×１０^−２ｃｍ、読取用光導電層の厚さｄを１×１０^−２ｃｍ、１画素あたりの読取時間ｔを１×１０^−３ｓｅｃとしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、上記実施の形態による検出器は、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（特許文献１参照）。この場合、第１導電層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導電層は、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。
【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】上記放射線固体検出器の導電部材の配置を説明する上面図
【図３】読取時間ｔ（ｓｅｃ）と規格化電圧Ｖｒ（Ｖ）との関係を示すグラフ
【符号の説明】
２０ 放射線固体検出器
２１ 第１導電層
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導電層
２６ ストライプ電極
２６ａ エレメント（電荷検出用線状電極）
２７ サブストライプ電極
２７ａ エレメント（補助線状電極）
２８ マイクロプレート
２９ 蓄電部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation solid-state detector having a power storage unit that accumulates, as a latent image charge, an amount of charge corresponding to the dose of irradiated radiation or the amount of light emitted by excitation of the radiation.
[0002]
[Prior art]
Today, in radiography for medical diagnosis and the like, charges obtained by detecting radiation are temporarily stored as latent image charges in a power storage unit, and the stored latent image charges are converted into electrical signals representing radiation image information. Various radiation image information recording / reading apparatuses using a radiation solid state detector (hereinafter also simply referred to as a detector) have been proposed. Various types of solid-state radiation detectors used in this apparatus have been proposed. From the viewpoint of a charge reading process for reading out the accumulated charges to the outside, reading light (electromagnetic waves for reading) is applied to the detector. There is an optical readout type that reads out by irradiating.
[0003]
The present applicant has disclosed, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, as an optical readout radiation solid state detector capable of achieving both high-speed readout response and efficient signal charge extraction. A first conductive layer that is transparent to the radiation of light or light emitted by excitation of the radiation (hereinafter referred to as recording light), a recording photoconductive layer that exhibits conductivity by receiving recording light, and a first conductive layer A charge transport layer that acts as a substantially insulator for charges of the same polarity as the charge to be charged, and acts as a conductor for charges of the opposite polarity to the same polarity. Is formed at the interface between the recording photoconductive layer and the charge transport layer by laminating in this order a reading photoconductive layer that exhibits conductivity by receiving light and a second conductive layer that is transparent to the reading light. Image information to the storage unit The latent image charges to have proposed a detector for accumulating (electrostatic latent image).
[0004]
In Patent Document 2 and Patent Document 3, particularly, the electrode of the second conductive layer that is transparent to the reading light is composed of the charge detection linear electrode that is transparent to the large number of reading light. In addition to the stripe electrodes, a large number of auxiliary linear electrodes for outputting an electric signal at a level corresponding to the amount of latent image charges accumulated in the power storage unit are alternately and parallel to the charge detection linear electrodes. Thus, a detector provided in the second conductive layer is proposed.
[0005]
As described above, by providing the sub-stripe electrode composed of a large number of auxiliary linear electrodes in the second conductive layer, a new capacitor is formed between the power storage unit and the sub-striped electrode, and is stored in the power storage unit by the recording light. The transport charge having the opposite polarity to the latent image charge thus made can be charged also to the sub-stripe electrode by charge rearrangement at the time of reading. As a result, the amount of the transport charge distributed to the capacitor formed between the stripe electrode and the power storage unit via the reading photoconductive layer is made relatively smaller than in the case where this sub-stripe electrode is not provided. As a result, it is possible to increase the amount of signal charge that can be taken out from the detector to improve the reading efficiency, and to achieve both high-speed reading response and efficient signal charge extraction. It has become.
[0006]
Further, Patent Document 2 and Patent Document 3 propose a detector in which a plurality of conductive members (microplates) for making the latent image charge the same potential in the power storage unit are provided for each pixel of the latent image.
[0007]
As described above, by providing the conductive member in the power storage unit, the potential of the latent image charge is kept constant within the range of the conductive member. As long as the reading progresses, it can be moved to the central part of the conductive member, that is, the central part of the pixel. As a result, the latent image charge can be more fully discharged, thereby improving the reading efficiency. Can do. Further, the pixel can be formed at a fixed position where the conductive member is disposed, and the structure noise can be easily corrected.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105297
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-284056
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-284057
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the detector provided with the sub-striped electrode and the conductive member as described in Patent Document 2 and Patent Document 3, the charge movement speed in the conductive member becomes slower as the sheet resistance of the conductive member increases. Therefore, there is a problem that the amount of charge that can be read within a predetermined time is reduced, and the charge reading efficiency is lowered.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a radiation solid state detector capable of efficiently reading out an electrostatic latent image in a radiation solid state detector provided with a sub-striped electrode and a conductive member. It is intended.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The inventor changed the dimensionless number K expressed by the equation (1) in the detector having the sub-striped electrode and the conductive member as described in Patent Document 2 and Patent Document 3 described above. In this case, the relationship between the reading time t (sec) and the normalized voltage Vr (V) was investigated. The dimensionless number K is a coefficient related to the propagation speed, and the normalized voltage Vr is a voltage generated at the other end when a predetermined voltage is applied to one end of the conductive member.
[0014]
K ² = (ε _r × ε ₀ / d) × R / t × L ² (1)
Here, R (Ω) is the sheet resistance of the conductive member, L (cm) is the maximum length in the reading direction of the conductive member, d (cm) is the thickness of the reading photoconductive layer, and ε _r (F / cm) is The relative permittivity of the photoconductive layer for reading, ε ₀ (F / cm) is the relative permittivity of vacuum.
[0015]
The results of the survey are shown in FIG. From this graph, it was found that if K is 0.01 or less, a decrease in the charge transfer rate in the conductive member has little effect.
[0016]
Therefore, assuming that K = 0.01, the above expression (1) is expressed with respect to R as expression (2).
[0017]
R = d × t / (ε _r × ε ₀ × L ² ) × 10 ⁻⁴ (2)
That is, by reducing the sheet resistance R to d × t / (ε _r × ε ₀ × L ² ) × 10 ⁻⁴ or less, there is almost no reduction in charge reading efficiency due to a delay in the charge movement speed in the conductive member. I found it not.
[0018]
The present invention has been made based on the above new findings. That is, the radiation solid detector according to the present invention includes a first conductive layer that is transmissive to recording light, a recording photoconductive layer that exhibits photoconductivity when irradiated with recording light, and a recording light A power storage unit that accumulates a charge corresponding to the amount of light as a latent image charge, a reading photoconductive layer that exhibits photoconductivity when irradiated with reading light, a number of linear electrodes for charge detection, An auxiliary linear electrode is provided, and a charge detection linear electrode and a second conductive layer in which auxiliary linear electrodes are alternately arranged are laminated in this order, and the latent image charge is made the same potential in the power storage unit. In a radiation solid state detector in which a plurality of conductive members are provided for each latent image pixel, the sheet resistance of the conductive member is R (Ω), the maximum length of the conductive member in the reading direction is L (cm), and the reading light the thickness of the conductive layer d (cm), the relative dielectric constant of the photoconductive layer for reading epsilon _{r (F} cm), the dielectric constant of a vacuum ε ₀ (F / cm), the read time per pixel is taken as t (sec), R ≦ d × t / (ε r × ε 0 × L 2) × It is configured to be 10 ⁻⁴ .
[0019]
Here, “provided for each pixel” preferably means that each pixel has the same potential for the latent image charge and can concentrate the charge at the periphery of the pixel at the center of the pixel during reading. This means that one conductive member is provided, and a number of conductive members are randomly arranged for one pixel, so that the charge at the pixel peripheral portion cannot be concentrated at the pixel central portion during reading. Absent.
[0020]
“Separately” means that each conductive member is arranged in a discrete state, that is, in a floating state in which it is not connected to other pixels. Note that in the case where a plurality of conductive members are provided for one pixel, it is preferable to electrically connect the members for one pixel.
[0021]
“Recording light” is an electromagnetic wave carrying image information, which can be recorded on the solid state detector as a latent image charge (electrostatic latent image) by irradiating the solid state detector. Any material may be used as long as it is used, for example, light or radiation may be used.
[0022]
The “reading light” may be any electromagnetic wave that can generate a current corresponding to the latent image charge (electrostatic latent image) recorded in the image detector by irradiating the image detector. For example, light or radiation may be used.
[0023]
The “charge detecting linear electrode” is an electrode for detecting a charge pair generated in the reading photoconductive layer. In order to make the reading light enter the reading photoconductive layer, However, if a sufficient amount of charge pairs can be generated in the reading photoconductive layer by the reading light incident between the linear electrodes, the charge detecting linear electrode is not necessarily transparent. There is no need to have.
[0024]
Further, the “auxiliary linear electrode” is an electrode for outputting an electric signal of a level corresponding to the amount of latent image charge accumulated in the power storage unit, and desirably has a light shielding property against the reading light. However, when a light-shielding film having a light shielding property is provided between the auxiliary linear electrode and the reading light irradiation means, the auxiliary linear electrode does not necessarily have a light shielding property. Here, the “light-shielding property” is not limited to the one in which the reading light is completely blocked and no charge pair is generated. Including those that do not cause any substantial problems. Therefore, all the charge pairs generated in the reading photoconductive layer are not necessarily due to the reading light transmitted through the charge detecting linear electrodes or the reading light incident between the linear electrodes. It is assumed that charge pairs can be generated in the reading photoconductive layer even by the transmitted reading light.
[0025]
Furthermore, “the reading direction of the conductive member” means the scanning direction of the line light source when the entire surface of the radiation solid detector is exposed using, for example, a line light source that irradiates the reading light linearly on the radiation solid detector. Thus, it corresponds to the longitudinal direction of the charge detection linear electrode and the auxiliary linear electrode.
[0026]
When recording or reading a radiation image using the solid state detector according to the present invention, for example, recording using a conventional solid state detector to which the present invention is not applied as described in Patent Document 2 above. The method, the reading method, and the apparatus can be used as they are without changing.
[0027]
【The invention's effect】
According to the radiation solid state detector according to the present invention, the sheet resistance of the conductive member is R (Ω), the maximum length of the conductive member in the reading direction is L (cm), the thickness of the reading photoconductive layer is d (cm), When the relative permittivity of the photoconductive layer for reading is ε _r (F / cm), the relative permittivity of vacuum is ε ₀ (F / cm), and the reading time per pixel is t (sec), R ≦ d × t / (ε _r × ε ₀ × L ² ) × 10 ⁻⁴ so that the sheet resistance R of the conductive member is optimized, and the charge reading efficiency due to the delay of the charge movement speed in the conductive member Since generation | occurrence | production of the fall was suppressed, an electrostatic latent image can be read efficiently.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a radiation solid detector according to the present invention. FIG. 1 (A) is a perspective view of a radiation solid detector 20, and FIG. 1 (B) is a radiation solid detection. FIG. 1C is an XY cross-sectional view of the P-arrow portion of the radiation solid detector 20. FIG. 2 is a top view for explaining the arrangement of the conductive members (microplates).
[0029]
The radiation solid detector 20 includes a first conductive layer 21 that is transmissive to recording light (radiation or light generated by excitation of radiation) that carries image information of radiation such as X-rays transmitted through a subject, A recording photoconductive layer 22 that generates conductivity by receiving irradiation of recording light transmitted through the first conductive layer 21 and exhibits conductivity, and a latent image polar charge (for example, negative charge) in the charge pair. Substantially acts as an insulator, and for the transport polarity charge opposite to the latent charge of the latent image (positive charge in the above example), the charge transport layer 23 acts as a conductor, and irradiates the reading light. A photoconductive layer for reading 24 that generates electric charge pairs by receiving the light, a second conductive layer 25 including a stripe electrode 26 and a sub-striped electrode 27, an insulating layer 30 that is transparent to read light, For reading light The support 18 having permeability Te are those formed by arranging in this order. At the interface between the recording photoconductive layer 22 and the charge transport layer 23, there is formed a two-dimensionally distributed power storage unit 29 for accumulating latent image polar charges carrying image information generated in the recording photoconductive layer 22. The power storage unit 29 is provided with a plurality of microplates (conductive members) 28.
[0030]
As the support 18, a glass substrate that is transparent to the reading light can be used. In addition to being transparent to the reading light, it is more desirable to use a material whose coefficient of thermal expansion is relatively close to that of the reading photoconductive layer 24. For example, if a-Se (amorphous selenium) is used as the reading photoconductive layer 24, considering that the thermal expansion coefficient of Se is 3.68 × 10 ⁻⁵ / K @ 40 ° C. A material having a coefficient of thermal expansion of 1.0 to 10.0 × 10 ⁻⁵ / K @ 40 ° C., more preferably 4.0 to 8.0 × 10 ⁻⁵ / K @ 40 ° C. is used. An organic polymer material such as polycarbonate or polymethyl methacrylate (PMMA) can be used as the substance having a thermal expansion coefficient in this range. As a result, the thermal expansion of the support 18 as a substrate and the photoconductive layer 24 for reading (Se film) can be matched, and a large temperature cycle can be achieved in a special environment, for example, during ship transportation in a cold climate. Even if it is received, thermal stress is generated at the interface between the support 18 and the reading photoconductive layer 24, and the two are physically separated, the reading photoconductive layer 24 is broken, or the support 18 is cracked. The problem of destruction due to the difference does not occur. Furthermore, the organic polymer material has a merit that it is more resistant to impact than the glass substrate.
[0031]
Examples of the material for the recording photoconductive layer 22 include lead (II) oxide such as a-Se (amorphous selenium), PbO, and PbI ₂ , lead (II) iodide, Bi ₁₂ (Ge, Si) O ₂₀ , Bi _2. A photoconductive substance containing at least one of I ₃ / organic polymer nanocomposite as a main component is suitable.
[0032]
The substance of the charge transport layer 23, for example, a mobility of the negative charges charged on the first conductive layer 21, as good as the difference in the mobility of positive charge which becomes the opposite polarity is large (e.g., 10 ² or more, preferably 10 ³ or more) poly N-vinylcarbazole (PVK), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD And organic compounds such as discotic liquid crystals, TPD polymer (polycarbonate, polystyrene, PUK) dispersions, and semiconductor materials such as a-Se doped with 10 to 200 ppm of Cl. In particular, organic compounds (PVK, TPD, discotic liquid crystal, etc.) are preferable because they have a light insensitivity, and since the dielectric constant is generally small, the capacitance of the charge transport layer 23 and the reading photoconductive layer 24 is reduced, and thus reading is performed. The signal extraction efficiency can be increased. Note that “having light insensitivity” means that the material hardly exhibits conductivity even when irradiated with recording light or reading light.
[0033]
Examples of the material of the photoconductive layer 24 for reading include a-Se, Se-Te, Se-As-Te, metal-free phthalocyanine, metal phthalocyanine, MgPc (Magnesium phthalocyanine), VoPc (phase II of Vandyl phthalocyanine phthalocyaninepane, Cu) ) And the like, and a photoconductive substance mainly containing at least one of them is preferred.
[0034]
The thickness of the recording photoconductive layer 22 is preferably 50 μm or more and 1000 μm or less so that the recording light can be sufficiently absorbed.
[0035]
Further, the total thickness of the charge transport layer 23 and the reading photoconductive layer 24 is preferably less than or equal to ½ of the thickness of the recording photoconductive layer 22. Therefore, for example, it is preferably 1/10 or less, more preferably 1/100 or less. In the present embodiment, the thickness of the reading photoconductive layer 24 is 10 μm.
[0036]
The microplate 28 is deposited on the charge transport layer 23 using, for example, vacuum deposition or chemical deposition, and is made of a single metal such as gold, silver, aluminum, copper, chromium, titanium, platinum, or an alloy such as indium oxide. Can be made from extremely thin films. The microplate 28 can be deposited as a continuous layer, which is then etched to form a plurality of individual discrete microplates having dimensions in the same range as the smallest resolvable pixel. The This discrete microplate can also be made using optical microfabrication techniques such as laser application or photoetching ("Imaging Processing &amp;Materials" Chapter 18 "Imaging for Microfabrication" (JM Shaw, IBM Watson Research). Center)).
[0037]
As shown in FIG. 2, the microplate 28 has a circular shape when viewed from the upper surface (lower surface), and is arranged for each pixel at equal intervals. In the present embodiment, the microplate 28 is made of gold, and the diameter (maximum length L in the reading direction) is 0.02 cm.
[0038]
Further, the sheet resistance of the microplate 28 (conductive member) is R (Ω), the maximum length in the reading direction of the microplate 28 is L (cm), the thickness of the reading photoconductive layer 24 is d (cm), and reading. R ≦ d when the relative permittivity of the photoconductive layer 24 is ε _r (F / cm), the relative permittivity of vacuum is ε ₀ (F / cm), and the reading time per pixel is t (sec). The sheet resistance of the microplate 28 was configured so that R (Ω) was 1Ω so that × t / (ε _r × ε ₀ × L ² ) × 10 ⁻⁴ . In the present embodiment, the reading time t per pixel is assumed to be 1 × 10 ⁻⁵ sec.
[0039]
Here, the shape of the microplate 28 is not limited to a circle, and may be any shape such as a rectangle or a polygon.
[0040]
The material of each of the above layers is a power storage formed at the interface between the recording photoconductive layer 22 and the charge transport layer 23 by charging the first conductive layer 21 with a negative charge and the second conductive layer 25 with a positive charge. The negative charge as the latent image polar charge is accumulated in the portion 29, and the charge transport layer 23 moves the positive charge as the transport polar charge having the opposite polarity to the mobility of the negative charge as the latent image polar charge. Although the degree is larger, it is an example of a suitable one that functions as a so-called hole transport layer, each of these may be a charge of opposite polarity, and when reversing the polarity in this way, Only a slight change such as changing the charge transport layer functioning as a hole transport layer to a charge transport layer functioning as an electron transport layer is required.
[0041]
For example, the above-described photoconductive material such as amorphous selenium a-Se, lead (II) oxide, lead (II) iodide or the like can be used similarly as the photoconductive layer 22 for recording, and N-trinitro as the charge transport layer 23. Fluorenylidene / aniline (TNFA) dielectric, trinitrofluorenone (TNF) / polyester dispersion, and asymmetric diphenoquinone derivatives are suitable, and the above-mentioned metal-free phthalocyanine and metal phthalocyanine can be used as the photoconductive layer 24 for reading. .
[0042]
The first conductive layer 21 may be any layer as long as it is transmissive to recording light. For example, when transmissive to visible light, a nesa film (SnO film) known as a light transmissive metal thin film is used. ₂ ), metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), or IDIXO (Idemisu Indium X-metal Oxide; Idemitsu Kosan Co., Ltd.), which is an amorphous light-transmitting oxide that is easy to etch, about 50 to 200 nm thick, Preferably, it can be used with a thickness of 100 nm or more. Further, by making a pure metal such as aluminum Al, gold Au, molybdenum Mo, and chromium Cr, for example, a thickness of 20 nm or less (preferably about 10 nm), transparency to visible light can be given. Note that when X-rays are used as recording light and an image is recorded by irradiating the X-rays from the first conductive layer 21 side, the first conductive layer 21 does not need to be transmissive to visible light. The first conductive layer 21 may be made of pure metal such as Al or Au having a thickness of 100 nm, for example.
[0043]
The second conductive layer 25 includes a stripe electrode 26 in which a large number of reading light transmitting elements (charge detecting linear electrodes) 26a are arranged in a stripe shape and a large number of reading light shielding elements (auxiliary linear electrodes). And a sub-striped electrode 27 formed by arranging 27a in a stripe shape. The elements 26a and 27a are arranged so that the elements 26a and 27a are alternately arranged in parallel with each other. The stripe electrode 26 and the sub stripe electrode 27 are electrically insulated. The sub-striped electrode 27 is a conductive material for outputting an electric signal of a level corresponding to the amount of latent image charge accumulated in the power storage unit 29 formed at a substantially interface between the recording photoconductive layer 22 and the charge transport layer 23. It is a member.
[0044]
Here, as an electrode material for forming each element 26a of the stripe electrode 26, ITO (Indium Tin Oxide), IDIXO (Idemit Indium X-metal Oxide; Idemitsu Kosan Co., Ltd.), aluminum, molybdenum, or the like is used. Can do. Further, as a material of an electrode material for forming each element 27a of the sub stripe electrode 27, aluminum, molybdenum, chromium, or the like can be used.
[0045]
In the present embodiment, the width of the element 26a and the element 27a is 30 μm, the width between adjacent elements is 20 μm, that is, the cycle is 100 μm. The pixel pitch is 100 μm, and the electrode for one pixel is composed of one pair of elements.
[0046]
Further, light is applied to the element 27a on the support 18 and the portion corresponding to the space between the element 26a and the element 27a so that the irradiation intensity of the reading light to the element 27a is smaller than the irradiation intensity of the reading light to the element 26a. A light shielding film 31 made of a member with poor transparency is provided.
[0047]
The member of the light shielding film 31 does not necessarily have an insulating property, and the specific resistance of the light shielding film 31 is 2 × 10 ⁻⁶ or more (more preferably 1 × 10 ¹⁵ Ω · cm or less). Can be used. For example, Al, Mo, Cr, or the like can be used for a metal material, and MOS ₂ , WSi ₂ , TiN, or the like can be used for an organic material. It is more preferable to use a light shielding film 31 having a specific resistance of 1 Ω · cm or more.
[0048]
Further, when a conductive member such as a metal material is used as at least the member of the light shielding film 31, an insulator is disposed between the light shielding film 31 and the element 27a in order to avoid direct contact. In the detector 20 of this embodiment, an insulating layer 30 made of SiO ₂ or the like is provided between the second conductive layer 25 and the support 18 as the insulator. The insulating layer 30 has a thickness of about 0.01 to 10 μm, more preferably about 0.1 to 1 μm, and most preferably about 0.5 μm.
[0049]
In this detector 20, a capacitor C * a is formed between the first conductive layer 21 and the power storage unit 29 with the recording photoconductive layer 22 interposed therebetween, and the charge transport layer 23 and the reading photoconductive layer 24 are sandwiched therebetween. Thus, a capacitor C * b is formed between the power storage unit 29 and the stripe electrode 26 (element 26a), and the power storage unit 29 and the sub-striped electrode 27 (element 27a) are interposed via the read photoconductive layer 24 and the charge transport layer 23. Is formed with a capacitor C * c. The amount of positive charge Q + a, Q + b, Q + c distributed to each capacitor C * a, C * b, C * c during charge rearrangement at the time of reading is the sum of Q + and the amount Q− of latent image polar charge. In the same manner, the amounts are proportional to the capacitances Ca, Cb, and Cc of each capacitor. This can be expressed by the following formula.
[0050]
Q- = Q + = Q + a + Q + b + Q + c
Q + a = Q + × Ca / (Ca + Cb + Cc)
Q + b = Q + × Cb / (Ca + Cb + Cc)
Q + c = Q + × Cc / (Ca + Cb + Cc)
The amount of signal charge that can be extracted from the detector 20 is the same as the sum of the positive charge amounts Q + a and Q + c (Q + a + Q + c) distributed to the capacitors C * a and C * c, and the positive charge distributed to the capacitor C * b. Cannot be taken out as signal charges (refer to Patent Document 2 for details).
[0051]
Here, considering the capacitances of the capacitors C * b and C * c by the stripe electrode 26 and the sub stripe electrode 27, the capacitance ratio Cb: Cc is the ratio Wb: Wc of the widths of the elements 26a and 27a. On the other hand, the capacitance Ca of the capacitor C * a and the capacitance Cb of the capacitor C * b are not substantially affected even if the sub-striped electrode 27 is provided.
[0052]
As a result, the amount of positive charge Q + b distributed to the capacitor C * b during charge rearrangement at the time of reading can be made relatively smaller than when the sub-striped electrode 27 is not provided. The amount of signal charge that can be extracted from the detector 20 via the sub-striped electrode 27 can be made relatively larger than when the sub-striped electrode 27 is not provided.
[0053]
In the radiation solid detector according to the present embodiment, the sheet resistance of the conductive member is R (Ω), the maximum length of the conductive member in the reading direction is L (cm), and the thickness of the reading photoconductive layer is d (cm). When the relative permittivity of the photoconductive layer for reading is ε _r (F / cm), the relative permittivity of vacuum is ε ₀ (F / cm), and the reading time per pixel is t (sec), R ≦ d × t / (ε _r × ε ₀ × L ² ) × 10 ⁻⁴ so that the sheet resistance R of the conductive member is optimized, and the charge reading efficiency due to the delay of the charge movement speed in the conductive member Therefore, the electrostatic latent image can be read out efficiently.
[0054]
When gold is used as the material of the microplate, when the sheet resistance R of the microplate is 10Ω, the maximum length L in the reading direction of the microplate is 2 × 10 ⁻² cm, and the photoconductive layer for reading is used. The thickness d is 1 × 10 ⁻⁴ cm, the reading time t per pixel is 1 × 10 ⁻⁵ sec, or the maximum length L in the reading direction of the microplate is 2 × 10 ⁻² cm, and the reading photoconductivity The thickness d of the layer is 1 × 10 ⁻³ cm, the reading time t per pixel is 1 × 10 ⁻⁵ sec, or the maximum length L in the reading direction of the microplate is 1 × 10 ⁻² cm, for reading Even when the thickness d of the photoconductive layer is 1 × 10 ⁻⁴ cm and the reading time t per pixel is 1 × 10 ⁻³ sec, the same effect as described above can be obtained.
[0055]
Similarly, when gold is used as the material of the microplate, if the sheet resistance R of the microplate is 100Ω, the maximum length L in the reading direction of the microplate is 1 × 10 ⁻² cm, and the reading photoconductive layer The thickness d is 1 × 10 ⁻³ cm, the reading time t per pixel is 1 × 10 ⁻³ sec, or the maximum length L in the reading direction of the microplate is 1 × 10 ⁻² cm, the reading light Even if the thickness d of the conductive layer is 1 × 10 ⁻² cm and the reading time t per pixel is 1 × 10 ⁻³ sec, the same effect as described above can be obtained.
[0056]
The preferred embodiments of the radiation solid state detector according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the invention. is there.
[0057]
For example, in the detector according to the above embodiment, the recording photoconductive layer exhibits conductivity when irradiated with the recording radiation, but the recording photoconductive layer of the detector according to the present invention is not necessarily limited thereto. Instead, the recording photoconductive layer may exhibit conductivity when irradiated with light emitted by excitation of recording radiation (see Patent Document 1). In this case, a wavelength conversion layer called a so-called X-ray scintillator that converts the wavelength of recording radiation into light of another wavelength region such as blue light may be laminated on the surface of the first conductive layer. As this wavelength conversion layer, for example, cesium iodide (CsI) is preferably used. The first conductive layer is transmissive to light emitted from the wavelength conversion layer by excitation of recording radiation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (A) of a radiation solid detector according to a first embodiment of the present invention, an XZ sectional view (B) of a Q arrow portion, and an XY sectional view (C) of a P arrow portion.
FIG. 2 is a top view for explaining the arrangement of conductive members of the radiation solid detector. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the reading time t (sec) and the normalized voltage Vr (V).
20 radiation solid state detector 21 first conductive layer 22 recording photoconductive layer 23 charge transport layer 24 reading photoconductive layer 25 second conductive layer 26 stripe electrode 26a element (linear electrode for charge detection)
27 Sub-striped electrode 27a Element (auxiliary linear electrode)
28 Microplate 29 Power storage unit

Claims (1)

記録光に対して透過性を有する第１の導電層と、
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、
多数の電荷検出用線状電極と、多数の補助線状電極とを備え、前記電荷検出用線状電極と前記補助線状電極とが交互に配置された第２の導電層とをこの順に積層してなり、
前記蓄電部に潜像電荷を同電位化せしめる導電部材が潜像の画素毎に格別に複数設けられた放射線固体検出器において、
前記導電部材のシート抵抗をＲ（Ω）、前記導電部材の読取方向の最大長をＬ（ｃｍ）、前記読取用光導電層の厚さをｄ（ｃｍ）、前記読取用光導電層の比誘電率をε_ｒ（Ｆ／ｃｍ）、真空の比誘電率をε_０（Ｆ／ｃｍ）、１画素あたりの読取時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、Ｒ≦ｄ×ｔ／（ε_ｒ×ε_０×Ｌ^２）×１０^−４となるように構成されていることを特徴とする放射線固体検出器。A first conductive layer that is transparent to the recording light;
A photoconductive layer for recording that exhibits photoconductivity by being irradiated with the recording light;
A power storage unit that accumulates an amount of charge corresponding to the amount of the recording light as a latent image charge;
A photoconductive layer for reading that exhibits photoconductivity by receiving irradiation of reading light;
A plurality of charge detection linear electrodes and a number of auxiliary linear electrodes are provided, and the charge detection linear electrodes and the second conductive layer in which the auxiliary linear electrodes are alternately arranged are stacked in this order. And
In the radiation solid state detector in which a plurality of conductive members for making the electric potential of the latent image charge equal to the electric storage unit are provided for each pixel of the latent image,
The sheet resistance of the conductive member is R (Ω), the maximum length of the conductive member in the reading direction is L (cm), the thickness of the reading photoconductive layer is d (cm), and the ratio of the reading photoconductive layer is When the dielectric constant is ε _r (F / cm), the relative dielectric constant of vacuum is ε ₀ (F / cm), and the reading time per pixel is t (sec), R ≦ d × t / (ε _r Xε ₀ × L ² ) × 10 ^{−4 It} is comprised so that it may become radiation solid detector characterized by the above-mentioned.

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