JP2007024611A - 放射線画像検出方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトな構成で、第１の電極層近傍に存在する残存電荷を消去する。
【解決手段】 放射線画像検出器１０は、赤外光Ｌ３の照射により該赤外光Ｌ３よりも波長の短い蛍光Ｌ４を発するアップコンバージョン蛍光体層１７と、第１の電極層１１と、放射線の照射量に応じた電荷を発生する記録用光導電層１２と、蓄電部１６と、電荷輸送層１３と、読取光の照射により導電性を呈する読取用光導電層１４と、第２の電極層１５とを有している。第２電極層１５側には、面状光源が設けられ、消去時には赤外光Ｌ３および青色光Ｌ２を射出する。赤外光Ｌ３は、各層を透過して、アップコンバージョン蛍光体層１７を照射する。この赤外光Ｌ３の照射によりアップコンバージョン蛍光体層１７から蛍光Ｌ４が発せられる。この蛍光Ｌ４により、第１の電極層１１近傍に存在する正の残存電荷が励起され、該正の残存電荷とトラップされていた負の電荷との結合が促進される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、放射線画像を担持した放射線が照射され、放射線の照射量に応じて発生した電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器に読取光を照射して記録された放射線画像を読み取る放射画像検出方法および放射線画像検出システムに関するものである。

従来より、被写体を透過したＸ線などの放射線の照射量に応じた量の電荷を蓄電部に蓄積することにより被写体の放射線画像を検出する放射線画像検出器を用いて放射線画像を記録するとともに、その放射線画像検出器に記録された放射線画像を電気信号として読み取る放射線画像検出システムが、医療用放射線画像の撮影などにおいて多く利用されており、種々のタイプのものが提案されている。

そして、上記のような放射線画像検出システムにおいて用いられる放射線画像検出器としては、たとえば、特許文献１には、放射線を透過する第１の電極層、放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層、潜像電荷に対しては絶縁体として作用し、かつ潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては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電荷を発生する読取用光導電層、および線状電極が平行に配列された第２の電極層をこの順に積層してなる放射線画像検出器が提案されている。上記放射線画像検出器を用いた放射線画像検出システムにおいては、第１の電極層と第２の電極層とに電圧が印加された状態で第１の電極層側から放射線が照射され、その照射された放射線の照射量に応じた量の電荷が記録用光導電層において発生し、その電荷のうち一方の極性の電荷が第１の電極層に帯電された電荷と結合するとともに他方の極性の電荷が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潜像電荷として蓄積されることより、放射線画像の記録が行われる。そして、第２の電極層側から照射された読取光が第２の電極層を透過して読取用光導電層に照射され、その読取光の照射により読取用光導電層において発生した一方の極性の電荷が蓄電部における潜像電荷と結合するとともに、他方の極性の電荷が線状電極に接続された電流検出アンプにより検出されることにより放射線画像が電気信号として読み出される。

また、上記特許文献１では、記録用光導電層用の材料としては、ａ−Ｓｅが用いられている。なお、ａ−Ｓｅの結晶化を防止するために、記録用光導電層と第１の電極層との間に結晶化防止層を設けた放射線画像検出器も提案されている（特許文献２参照）。
特開２０００−１０５２９７号公報 特開２０００−２８４０５６号公報

しかしながら、近年、放射線画像検出器から放射線画像を読み取った後に、記録用光導電層内の第１の電極層近傍に電荷が残存してしまう場合があることが判明した。

例えば特許文献１に記載したような放射線画像検出器では、放射線画像の記録時に、記録用光導電層において発生した電荷のうち潜像電荷とは逆極性の電荷、例えば潜像電荷が負の電荷であれば正の電荷が、記録用光導電層と第１の電極層の境界により移動が妨げられて、記録用光導電層内の第１の電極層近傍に残存してしまうことがある。特に、記録用光導電層と第１の電極層との間に結晶化防止膜が設けられている場合には、移動が妨げられて残存してしまう電荷が多くなる傾向がある。このような第１の電極層近傍に残存した電荷は、通常の読出動作により、読み出されるあるいは消去されることはほとんどない。このため、このような第１の電極層近傍に残存する電荷を消去することなく、次の放射線画像の記録を行うことにより、放射線画像の画質の劣化を招く虞がある。

通常、残存電荷の消去においては、消去光、特に青色波長帯域あるいは緑色波長帯域の消去光を照射することが有効であることが知られている。上記特許文献１においては、蓄電部近傍の残存電荷を消去するために、青色波長帯域あるいは緑色波長帯域の消去光を第２の電極層側から照射することが行われている。しかし、このような波長帯域の光は、光導電層において吸収されるため、第２の電極層側から照射した場合、第１の電極層近傍まで到達することはない。このため、消去光を第２の電極層側から照射する従来の消去動作により、第１の電極層近傍に残存した電荷が消去されることはほとんどない。

一方、第１の電極層側から消去光を照射し、残存している電荷を励起することにより、電荷の移動を促進して、残存電荷を消去することが可能であるが、消去光用の光源部を第1の電極層側へ設ける場合、放射線画像検出部の厚さが厚くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で、第１の電極層近傍にトラップされた残存電荷を消去し、読み出された放射線画像の画質を向上させることのできる放射線画像情報検出方法および放射線画像検出システムを提供することを目的とするものである。

本発明の放射線画像検出方法は、赤外光の照射により該赤外光よりも波長の短い蛍光を発するアップコンバージョン蛍光体層と、前記赤外光、前記蛍光および放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層と、前記赤外光を透過し、前記第１の電極層を透過した放射線の照射により、導電性を呈して該放射線の照射量に応じた電荷を発生する記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、前記赤外光を透過し、読取光の照射により導電性を呈する読取用光導電層と、前記赤外光および前記読取光を透過する第２の電極層とを有し、前記蓄電部に潜像電荷として放射線を記録する放射線画像検出器の前記読取用光導電層へ、前記第２の電極層側から前記読取光を照射して、前記蓄電部に蓄積された電荷を読み取り、
前記アップコンバージョン蛍光体層へ、前記第２電極層側から前記赤外光を照射して、
前記赤外光の照射により前記アップコンバージョン蛍光体層から発せられた蛍光により、前記第１の電極層近傍に存在する残存電荷を消去することを特徴とするものである。

前記蛍光の波長は、４００nm以上８００nm以下であってもよい。

本発明の放射線画像検出システムは、赤外光の照射により該赤外光よりも波長の短い蛍光を発するアップコンバージョン蛍光体層と、前記赤外光、前記蛍光および放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層と、前記赤外光を透過し、前記第１の電極層を透過した放射線の照射により、導電性を呈して該放射線の照射量に応じた電荷を発生する記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、前記赤外光を透過し、読取光の照射により導電性を呈する読取用光導電層と、前記赤外光および前記読取光を透過する第２の電極層とを有し、前記蓄電部に潜像電荷として放射線を記録する放射線画像検出器と、
前記読取用光導電層へ、前記第２の電極層側から前記読取光を照射する読取光照射手段と、
前記アップコンバージョン蛍光体層に前記第２電極層側から前記赤外光を照射する赤外光照射手段とを備え、
前記赤外光の照射により前記アップコンバージョン蛍光体層から発せられた蛍光により、前記第１の電極層近傍に存在する残存電荷が消去されることを特徴とするものである。

前記蛍光の波長は、４００nm以上８００nm以下であってもよい。

また、前記アップコンバージョン蛍光体層は、付活材として、YF_３：Yb+Er、YF_３：Yb+TmまたはBaFCL：Yb+Erを用いるものであってもよい。

さらに、前記アップコンバージョン蛍光体層は、粒子径が１５０μｍ以下の蛍光体粒子が均一に分散されているものであってもよい。

なお、放射線画像検出器に備えられた記録用光導電層と読取用光導電層は別個に設けられた光導電層であってもよいし、１枚の光導電層が記録用光導電層と読取用光導電層の両者を兼ねるものであってもよい。また、読取用光導電層は、電荷輸送性を有する読取用電荷輸送性光導電層であってもよい。あるいは、上述の特許文献１に記載されたように、記録用光導電層と読取用光導電層との間に電荷輸送層が設けられていてもよい。また、記録用光導電層と第１の電極層との間には、結晶化防止膜あるいはブロッキング層等が設けられていてもよい。

本発明の放射線画像検出方法および放射線画像検出システムでは、アップコンバージョン蛍光体層に第２電極層側から赤外光を照射して、赤外光の照射によりアップコンバージョン蛍光体層から発せられた蛍光により、第１の電極層近傍に存在する残存電荷を励起して、消去するため、第１の電極層側には、アップコンバージョン蛍光体層を設けるのみでよいので、コンパクトな構成で、第１の電極層近傍の残存電荷を消去し、読み出された放射線画像の画質を向上させることができる。

前記蛍光の波長が、４００nm以上８００nm以下であれば、第１の電極層として既存の透明電極が使用可能となり、安価に放射線画像検出器を作成することができる。また、効率よく残存電荷を消去できる。

前記アップコンバージョン蛍光体層が、付活材として、YF_３：Yb+Er、YF_３：Yb+TmまたはBaFCL：Yb+Erを用いるものであれば、効率よく赤外光を蛍光へ変換することができる。

前記アップコンバージョン蛍光体層が、粒子径が１５０μｍ以下の蛍光体粒子が均一に分散されているものであれば、前記アップコンバージョン蛍光体層から均一に蛍光が発せられるため、残存電荷の消去をむらなく行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出方法およびシステム実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である放射線画像記録読取装置１の概略構成図である。

本放射線画像記録読取装置１は、図１に示すように、放射線Ｌ１を射出する放射線源５と、放射線源５から射出され、被写体６を透過した放射線Ｌ１の照射により被写体の放射線画像を検出する放射線画像検出器１０と、放射線画像検出器１０に記録された放射線画像を読み取るための読取光であり、かつ残存電荷を消去するための消去光である青色光Ｌ２および後述するアップコンバージョン蛍光体層１７用の励起光である赤外光Ｌ３を放射線画像検出器１０に照射する面状光源２０と、読取光の照射により放射線画像検出器１０において発生した電流を検出する電流検出回路３１が多数設けられた電流検出部３０と、放射線画像を記録する際および残存電荷を消去する際に、放射線画像検出器１０に電圧を印加する電圧源４０と、放射線画像検出器１０の後述する第１の電極層１１および第２の電極層１５の接続先を切り換えるスイッチ手段５０と、放射線源５、面状光源２０、電流検出部３０、電圧源４０およびスイッチ手段５０へ接続され、各部位の動作を制御する制御手段７０とを備えている。なお、第２の電極層１５と面状光源２０との間には、絶縁層２４が設けられている。

放射線画像検出器１０は、赤外光Ｌ３の照射により蛍光Ｌ４を発するアップコンバージョン蛍光体層１７と、蛍光Ｌ４および被写体６の放射線画像を担持した放射線Ｌ１を透過する第１の電極層１１と、第１の電極層１１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層１２と、記録用光導電層１２において発生した潜像電荷に対しては絶縁体として作用し、且つその潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層１３と、青色光Ｌ２（読取光）の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層１４と、青色光Ｌ２（読取光）を透過する第２の電極層１５をこの順に積層してなるものである。なお、第１の電極層１１、記録用光導電層１２、電荷輸送層１３、読取用光導電層１４および第２の電極層１５は、赤外光Ｌ３を透過する。また、記録用光導電層１２と電荷輸送層１３との間には、記録用光導電層１２内で発生した潜像電荷を蓄積する蓄電部１６が形成されている。

第１の電極層１１としては、赤外光Ｌ３、蛍光Ｌ４および放射線Ｌ１を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ_２）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができる。

第２の電極層１５は、図１に示すように、赤外光Ｌ３および青色光Ｌ２を透過し、線状に延びる多数の補助線状電極１５ａと、青色光Ｌ２を遮光し、線状に延びる多数の読出線状電極１５ｂとが交互かつ平行に配列された第２の電極層である。読出線状電極１５ｂは、青色光Ｌ２を遮光するＡｌ、Ｃｒなどの金属から形成されている。また、補助線状電極１５ａは、第１の電極層１１と同様の材料で形成することができ、青色光Ｌ２を透過するものである。読出線状電極１５ｂについても、補助線状電極１５ａと同様の材料により形成し、その後、青色光Ｌ２を遮光するようにＡｌ、Ｃｒなどの金属によりコーティングするようにしてもよい。

また、第２の電極層１５における読出線状電極１５ｂには、該読出線状電極１５ｂにより読み出された電荷を検出するためのチャージアンプ３１がそれぞれ接続されている。

記録用光導電層１２は、赤外光Ｌ３を透過し、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは５００μｍ程度が適切である。

電荷輸送層１３としては、赤外光Ｌ３を透過し、第１の電極層１１に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる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）、かつ青色光Ｌ２の照射により電荷を発生する光導電性を有するであればよく、例えばＳｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ｔｅ−Ａｓ、Ｓｅ−Ｔｅ−Ｐ、Ｓｅ−Ａｓ等を主成分とする合金、あるいは、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、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）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。

読取用光導電層１４としては、赤外光Ｌ３を透過し、読取光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、例えば、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）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは１０μｍ程度が適切である。

アップコンバージョン蛍光体層１７は、粒子径が１５０μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下のアップコンバージョン蛍光体粒子が均一に分散されているガラス層である。アップコンバージョン蛍光は、１つの活性イオンに、複数のフォトンが作用し、より高い順位に励起されることによって起こるものであり、一般の蛍光とは異なり、励起光よりも短い波長の蛍光を発するものである。アップコンバージョン蛍光体としては、付活材としてYF_３：Yb+Erを用いた希土類のアップコンバージョン蛍光体を用いている。このため、アップコンバージョン蛍光体層１７は、赤外光Ｌ３が照射されると、緑色波長帯域の蛍光Ｌ４を射出する。

なお、アップコンバージョン蛍光体は、付活材としてYF_３：Yb+Erを用いた上記の希土類のアップコンバージョン蛍光体に限るものではなく、例えばYF_３：Yb+TmまたはBaFCL：Yb+Erを付活材として用いている蛍光体等であってもよい。また、「Upconversion-pumped luminescence efficiency of rare-earth-doped hosts sensitized with trivalent ytterbium, by Ralph H. Page et al. J. Opt. Soc. Am. B/Vol. 15, No.3/March1988」に記載されている他のアップコンバージョン蛍光体等や、ヤグラス（商品名：住友光学ガラス製）であってもよい。

また、放射線画像検出器１０の層構成は上記のような層構成に限定されるものではなく、種々の構成が考えられる。例えばブロッキング層等を、層間に含むものであってもよい。あるいは、第１の電極層／記録用兼読取用の光導電層／第２電極層層からなり、光導電層と第２導電極層との界面に蓄電部が形成される放射画像検出器（Medical Physics,Vol.16,No.1,Jan/Feb 1989;P105-P109参照）であってもよい。また、電荷輸送層および読取用光導電層の代わりに、読取用電荷輸送性光導電層を備える放射線画像検出器等であってもよい。また、記録用光導電層と第１の電極層との間に結晶化防止膜あるいはブロッキング層（絶縁膜）が設けられている放射線画像検出器であってもよい。また各層の材料についても上記各層の作用と同等の作用を有するものであれば上記以外の材料を利用するようにしてもよい。

そして、上記のように構成された放射線画像検出器１０には、図１に示すように、第２の電極層１５側に面状光源２０が設けられている。面状光源２０は、図２に示すように、赤外光を発する赤外ＬＥＤ２１ａと、読取光および消去光を発する青色ＬＥＤ２１ｂとが、Ｘ−Ｙ方向に２次元状に多数配列されたものである。赤外ＬＥＤ２１ａと青色ＬＥＤ２１ｂとは、Ｘ方向およびＹ方向に同じ種類のＬＥＤが隣接しないように、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれのＬＥＤが交互に配置するように設けられている。上記のようにして構成された面状光源２０は、放射線画像検出器１０の第２の電極層１５側に設けられている。なお、面状光源２０における各赤外ＬＥＤ２１ａおよび各青色ＬＥＤ２１ｂは、制御手段７０に接続され、制御手段７０によりその発光が制御されるものである。後述する消去動作の際には、全ての赤外ＬＥＤ２１ａおよび青色ＬＥＤ２１ｂが発光するように制御される。

なお、後述する読取動作の際には、制御手段７０は、放射線画像検出器１０の第２の電極層１５の読出線状電極１５ｂと直交するように配列されている一列の青色ＬＥＤ２１ｂが順次発光するように制御する。

電圧源４０は、その電圧のＯＮ、ＯＦＦおよび電圧の大きさは制御手段７０により制御される。また、電流検出部３０は、第２の電極層１５の各読出線状電極１５ｂに接続された多数のチャージアンプ３１を有している。

また、スイッチ手段５０は、読出線状電極１５ｂ、補助線状電極１５ａおよび第1の電極層１１の接続先を切り換えるスイッチであり、図１に示すように、ａ端子には電圧源４０の負極側の端子が接続され、ｃ端子にはアースが接続されている。また、ｄ端子には、放射線画像検出器１０における第１の電極層１１が接続され、ｅ端子には、第2の電極層１５の各補助線状電極１５ａが接続されている。なお、ｂ端子には、後述する記録時のみ各読出線状電極１５ｂが接続される。

このスイッチ手段５０は、放射線画像検出器１０による放射線画像の消去、記録および読取の際に切換えられる。このスイッチ手段５０の切換えは、制御手段７０により制御される。

次に、上記第１の実施の形態の放射線画像記録読取装置の動作について説明する。まず、本放射線画像記録読取装置１においては、放射線画像検出器１０へ放射線画像を記録する前に、前回に放射線画像検出器１０から放射線画像を読み取った後に放射線画像検出器１０に残存した電荷を消去する動作を行う。以下に、その残存電荷の消去の作用について詳細に説明する。図３は、放射線画像検出器１０における残存電荷の消去の作用を説明するための模式図である。

後述するように、放射線画像検出器１０では、放射線画像の記録時に、放射線画像検出器１０の第１の電極層１１が負の電位に、第２の電極層１５が正の電位となるように記録用電圧を印加し、被写体６を透過した放射線を放射線画像検出器１０に照射する。すると、放射線画像検出器１０の記録用光導電層１２内で正と負の電荷対が発生し、この電荷対のうち正の電荷は負に帯電した第１の電極層１１に向かって移動し、第１の電極層１１における負の電荷と結合して消滅する。一方、上記のようにして発生した電荷対のうち負の電荷は正に帯電した第２の電極層１５に向かって移動するが、電荷輸送層１３は正の電荷に対して導体として作用し、負の電荷に対しては絶縁体として作用するため、上記負の電荷は、記録用光導電層１２と電荷輸送層１３との界面である蓄電部１６に潜像電荷として蓄積される。

しかし、記録用光導電層１２内で発生して、第１の電極層１１に向かって移動した正の電荷の一部は、記録用光導電層１２と第１の電極層１１との境界で移動が妨げられ、残存し、またこの正の残存電荷とつりあうように負の電荷が第１の電極層１１にトラップされている。このような残存電荷は後述する読取動作によっても消去されることはない。また、記録用光導電層と第１の電極層との間に結晶化防止膜あるいはブロッキング層（絶縁膜）等が設けられている場合には、特にこのような残存電荷が多くなる。

また、記録された放射線画像を読み取った後には、読み取られなかった負の電荷が蓄電部１６に残存し、またこの負の電荷とつりあうように正の電荷が電荷輸送層１３にトラップされている。

上記のような残存電荷を消去するため、本放射線画像記録読取装置１においては、まず、制御手段７０によりスイッチ手段５２のａ端子とｄ端子が接続され、第１の電極層１１へ電圧源４０の負極側が接続される。制御手段７０により電圧源４０が制御され、第１の電極層１１が負の電位となるように電圧が印加される。なお、この際に印加される電圧の大きさは、放射線画像検出器１０への放射線画像の記録の際に第１の電極層１１と第２の電極層１５との間に印加される記録用電圧の１／１０〜１／１０００程度であることが望ましく、より望ましくは１／１００程度である。本実施の形態では、放射線画像の記録用電圧を５ｋＶ程度とし、残存電荷の消滅の際の電圧を５０Ｖ程度としている。

さらに、制御手段７０は、面状光源２０を制御し、全ての赤外ＬＥＤ２１ａおよび青色ＬＥＤ２１ｂとを同時に発光させ、赤外光Ｌ３および青色光Ｌ４を射出させる。

赤外光Ｌ３は、第２の電極層１５、読取用光導電層１４、電荷輸送層１３、記録用光導電層１２および第１の電極層１１を透過し、アップコンバージョン蛍光体層１７を照射する。赤外光Ｌ３が照射されると、アップコンバージョン蛍光体層１７からは緑色波長帯域の蛍光Ｌ４が発せられる。蛍光Ｌ４は、第1の電極層１１を透過し、記録用光導電層１２に照射される。この蛍光Ｌ４により、記録用光導電層１２側の正の残存電荷と、第１の電極層１１側にトラップされていた負の電荷とが励起され、結合が促進され、残存電荷が消去される。

また、第２の電極層１５側から青色光Ｌ２が照射されることにより、読取用光導電層１４内が導電性を呈し、電荷が容易に移動可能となるため、蓄電部１６に残存している負の残存電荷は読取用光導電層１４内を移動して、正電荷と結合して、残存電荷が消去される。

また、電圧源４０により、第１の電極層１１が負の電位となるように電圧が印加されているので、この電圧印加により形成された電界により、記録用光導電層１２側の正の残存電荷と、第１の電極層１１側にトラップされていた負の電荷との結合がより促進され、また蓄電部１６に残存している残存負電荷と読取用光導電層１４側にトラップされている正電荷との結合がより促進されて、残存電荷が効率よく消滅する。

上記のような作用により、第1の電極層１１の近傍に残存していた残存電荷および蓄電部１６近傍に残存していた残存電荷の両方が消去される。

次に、上記実施の形態の放射線画像記録読取装置における放射線画像の記録および読取動作につい簡単に説明する。図４は、放射線画像検出器１０における放射線画像の記録および読出し動作を説明するための模式図である。なお、説明を簡単にするために、スイッチ部５０の動作の詳細な説明は諸略する。

放射線画像の記録は、まず、図４の（Ａ）に示すように、制御手段７０により放射線画像検出器１０の第１の電極層１１と第２の電極層１５との間に記録用電圧が印加される。このとき印加される記録用電圧の大きさは、５ｋＶ程度であり、第１の電極層１１が負の電位に、第２の電極層１５が正の電位となるように印加される。そして、この記録用電圧の印加の後、放射線源５から放射線を射出させ、被写体６を透過した放射線を放射線画像検出器１０に照射する。すると、放射線画像検出器１０の記録用光導電層１２内で正と負の電荷対が発生し、この電荷対のうち正の電荷は負に帯電した第１の電極層１１に向かって移動し、第１の電極層１１における負の電荷と結合して消滅する。一方、上記のようにして発生した電荷対のうち負の電荷は正に帯電した第２の電極層１５に向かって移動するが、電荷輸送層１３は正の電荷に対して導体として作用し、負の電荷に対しては絶縁体として作用するため、上記負の電荷は、図４（Ａ）に示すように、記録用光導電層１２と電荷輸送層１３との界面である蓄電部１６に蓄積される。

次に、上記のようにして放射線画像検出器１０に記録された放射線画像を読取る際の作用について説明する。図４（Ｂ）に示すように、第１の電極層１１および第２の電極層１５における補助線状電極１５ａは接地され、読出線状電極１５ｂはチャージアンプ３１にそれぞれ接続される。そして、制御手段７０は、放射線画像検出器１０の第２の電極層１５の読出線状電極１５ｂと直交するように配列されている一列の青色ＬＥＤ２１ｂが順次発光するように面状光源２０を制御する。

上記の制御により青色光Ｌ２が照射されると、青色光Ｌ２は第２の電極層１５の補助線状電極１５ａを透過して読取用光導電層１４に照射され、図４（Ｂ）に示すように、読取用光導電層１４において電荷対が発生する。

そして、その電荷対のうち正の電荷は読取用光導電層１４を通過して蓄電部１６の負の電荷と結合して消滅する。一方、読取用光導電層１４において発生した電荷対のうち負の電荷は第２の電極層１５に帯電された正の電荷に向かって移動する。そして、第２の電極層１５における補助線状電極１５ａに帯電した正の電荷と結合するとともに、読出線状電極１５ｂに帯電した正の電荷ともチャージアンプ３１を介して結合する。チャージアンプが上記青色光Ｌ２の走査に応じて所定のタイミングで順次スイッチングされることにより放射線画像を構成する画素毎の電気信号が各チャージアンプ３１から順次出力される。

上記の説明で明らかなように、放射線画像記録読取装置１においては、アップコンバージョン蛍光体層１７に第２電極層１５側から赤外光Ｌ３を照射して、赤外光Ｌ３の照射によりアップコンバージョン蛍光体層１７から発せられた蛍光Ｌ４により、第１の電極層１１近傍に存在する正の残存電荷と、第１の電極層１１側にトラップされていた負電荷との結合を促進して、第１の電極層１１近傍に存在する残存電荷を消去するため、第１の電極層側には、薄いアップコンバージョン蛍光体層を設けるのみでよいので、コンパクトな構成で、第１の電極層近傍に存在する残存電荷を消去することができ、読み出された放射線画像の画質が向上する。

蛍光Ｌ４の波長が、緑色波長帯域であるため、第１の電極層１１として既存の透明電極が使用可能となり、安価に放射線画像検出器を作成することができる。また効率よく、第１の電極層１１近傍の残存電荷を励起して、消去することができる。

アップコンバージョン蛍光体層１７が、付活材として、YF_３：Yb+Er、YF_３：Yb+TmまたはBaFCL：Yb+Erを用いるものであれば、効率よく赤外光Ｌ３を蛍光Ｌ４へ変換することができる。

アップコンバージョン蛍光体層１７が、粒子径が１５０μｍ以下の蛍光体粒子が均一に分散されているものであれば、アップコンバージョン蛍光体層１７から均一に蛍光Ｌ４が発せられるため、残存電荷の消去をむらなく行うことができる。一般の放射線画像検出器の解像度は１５０μｍ程度であるが、***用の放射線画像検出器の場合には５０μｍ程度の解像が求められる。このような場合には、蛍光体の粒子径を５０μｍ以下に減少させることが好ましい。粒子径を減少させることにより、より蛍光Ｌ４の均一度が向上し、よりむらなく残存電荷の消去を行うことができる。

なお、上記実施の形態においては、上記のように赤外ＬＥＤ２１ａおよび青色ＬＥＤ２１ｂとを２次元状に配列した面状光源２０により消去用の光源および読取光源を構成するようにしたが、上記のような構成に限らず、放射線画像検出器１０の全面を照射できるものであれば、ライン光源やビーム光源等の構成を採用するようにしてもよい。また赤外光と青色光は別個に射出されるものであってもよいし、あるいは同時に射出されるものであってもよい。

本発明の実施の形態である放射線画像記録読取装置の概略構成図 面状光源の概略構成図 図１に示す放射線画像記録読取装置の放射線画像検出器における消去の動作を説明するための模式図 図１に示す放射線画像記録読取装置の放射線画像検出器における記録および読取の動作を説明するための模式図

符号の説明

５ 放射線源
６ 被写体
１０ 放射線画像検出器
１１ 第１の電極層
１２ 記録用光導電層
１３ 電荷輸送層
１４ 読取用光導電層
１５ 第２の電極層
１６ 蓄電部
１７ アップコンバージョン蛍光体層
２０ 面状光源
３０ 電流検出部
３１ チャージアンプ
４０ 電圧源
５０ スイッチ手段
７０ 制御手段
Ｌ１ 放射線
Ｌ２ 青色光
Ｌ３ 赤外光
Ｌ４ 蛍光

Claims (6)

1. 赤外光の照射により該赤外光よりも波長の短い蛍光を発するアップコンバージョン蛍光体層と、前記赤外光、前記蛍光および放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層と、前記赤外光を透過し、前記第１の電極層を透過した放射線の照射により、導電性を呈して該放射線の照射量に応じた電荷を発生する記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、前記赤外光を透過し、読取光の照射により導電性を呈する読取用光導電層と、前記赤外光および前記読取光を透過する第２の電極層とを有し、前記蓄電部に潜像電荷として放射線を記録する放射線画像検出器の前記読取用光導電層へ、前記第２の電極層側から前記読取光を照射して、前記蓄電部に蓄積された電荷を読み取り、
   前記アップコンバージョン蛍光体層に前記第２電極層側から前記赤外光を照射して、
   前記赤外光の照射により前記アップコンバージョン蛍光体層から発せられた蛍光により、前記第１の電極層近傍に存在する残存電荷を消去することを特徴とする放射線画像検出方法。
2. 前記蛍光の波長が、４００nm以上８００nm以下であることを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出方法。
3. 赤外光の照射により該赤外光よりも波長の短い蛍光を発するアップコンバージョン蛍光体層と、前記赤外光、前記蛍光および放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層と、前記赤外光を透過し、前記第１の電極層を透過した放射線の照射により、導電性を呈して該放射線の照射量に応じた電荷を発生する記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、前記赤外光を透過し、読取光の照射により導電性を呈する読取用光導電層と、前記赤外光および前記読取光を透過する第２の電極層とを有し、前記蓄電部に潜像電荷として放射線を記録する放射線画像検出器と、
   前記読取用光導電層へ、前記第２の電極層側から前記読取光を照射する読取光照射手段と、
   前記アップコンバージョン蛍光体層へ、前記第２電極層側から前記赤外光を照射する赤外光照射手段とを備え、
   前記赤外光の照射により前記アップコンバージョン蛍光体層から発せられた蛍光により、前記第１の電極層近傍に存在する残存電荷が消去されることを特徴とする放射線画像検出システム。
4. 前記蛍光の波長が、４００nm以上８００nm以下であることを特徴とする請求項３記載の放射線画像検出システム。
5. 前記アップコンバージョン蛍光体層が、付活材として、YF_３：Yb+Er、YF_３：Yb+TmまたはBaFCL：Yb+Erを用いるものであることを特徴とする請求項３または４記載の放射線画像検出システム。
6. 前記アップコンバージョン蛍光体層が、粒子径が１５０μｍ以下の蛍光体粒子が均一に分散されているものであることを特徴とする請求項３から５いずれか1項記載の放射線画像検出システム。

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