JP2007129347A - 放射線固体検出器の残留電荷消去方法、および放射線画像記録読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器において、より効果的に残留電荷を消去する。
【解決手段】記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層１２を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器１０に対して、記録時に光導電層１２中に流れる電流量以上のメジャーキャリアを光導電層１２中に走引し、光導電層１２中に蓄積されたマイナーキャリア（残留電荷）の再結合を促進させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器において、光導電層中に残留する不要電荷を消去する放射線固体検出器の残留電荷消去方法、および放射線画像記録読取装置に関するものである。

今日、医療診断等を目的とするＸ線（放射線）撮影において、Ｘ線画像情報記録手段として放射線固体検出器（半導体を主要部とするもの）を用いて、この固体検出器により被写体を透過したＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得るＸ線画像記録読取装置が各種提案、実用化されている。

この装置に使用される固体検出器としても、種々の方式が提案されている。例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、潜像電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の固体検出器、或いは、Ｘ線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の固体検出器等がある。この方式における固体検出器は、光導電層と電荷収集電極を主要部とするものである。

また、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は、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のものや、特許文献１に記載されているような、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のもの等がある。

また本願出願人は、特許文献２等において改良型直接変換方式の固体検出器を提案している。改良型直接変換方式の固体検出器とは、直接変換方式、且つ光読出方式のものであり、記録光（Ｘ線またはＸ線の照射により発生した蛍光等）を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層、潜像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、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波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、をこの順に積層して成るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積するものである。これら３層の両側には電極（第１の導電体層および第２の導電体層）が積層される。また、この方式における固体検出器は、記録用光導電層、電荷輸送層および読取用光導電層を主要部とするものである。

上記の固体検出器はいずれも、静電潜像が読み取られた後には、基本的には固体検出器内に潜像電荷が蓄積されておらず、そのまま再記録できるものである。しかしながら、場合によっては潜像電荷を完全に読み取ることができず固体検出器内に読み残すことがある。また、固体検出器に静電潜像を記録するとき、記録光の照射の前に固体検出器に高圧を印加するが、この印加の際に暗電流が発生し、それによる不要な電荷（暗電流電荷）も固体検出器に蓄積される。さらに、これら以外の原因によっても固体検出器に種々な電荷が記録光の照射の前に蓄積されることが知られている。

固体検出器から読み残した電荷や、記録光の照射の前に蓄積される不要電荷等、これらの残留電荷は記録光を照射することにより蓄積される画像情報を担持する潜像電荷に加算されることになるから、結局固体検出器から静電潜像を読み取ったとき、出力される信号には画像情報を担持する潜像電荷に基づく信号以外に残留電荷による信号成分が含まれることになり、残像現象やＳ／Ｎ劣化等の問題を生じる。

そのため、本願出願人は、上記特許文献２において、電圧印加中において記録光を照射する前に消去光を固体検出器に照射し、予め蓄電部に蓄積された残留電荷を消去する方法を提案している。
特開２０００−２４４８２４号公報 特開２０００−１０５２９７号公報

しかしながら、従来の方法では残留電荷を完全に消去することが困難であり、より効果的な残留電荷の消去方法が求められている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器において、より効果的に残留電荷を消去することを可能とした放射線固体検出器の残留電荷消去方法、および放射線画像記録読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明による放射線固体検出器の残留電荷消去方法は、記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器に対して、記録時に光導電層中に流れる電流量以上のメジャーキャリアを光導電層中に流すことにより、放射線固体検出器中の残留電荷を消去することを特徴とするものである。

本発明による放射線固体検出器の残留電荷消去方法においては、光導電層を、アモルファスセレンを主成分とするものとし、この光導電層中に、１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流を流すことにより、放射線固体検出器中の残留電荷を消去するものとしてもよい。

このとき、光導電層中に、１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流を流すようにすれば、より好ましい。

また、本発明による放射線画像記録読取装置は、記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器と、放射線固体検出器の光導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、放射線固体検出器にバンドギャップ光を照射するバンドギャップ光照射手段と、記録時に光導電層中に流れる電流量以上のメジャーキャリアが光導電層中に流れるように、電圧印加手段およびバンドギャップ光照射手段を制御する制御手段を備えてなることを特徴とするものである。

本発明による放射線画像記録読取装置においては、光導電層を、アモルファスセレンを主成分とするものとし、制御手段を、光導電層中に１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流が流れるように、電圧印加手段およびバンドギャップ光照射手段を制御するものとしてもよい。

このとき、制御手段は、光導電層中に１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流を流すように、電圧印加手段およびバンドギャップ光照射手段を制御するものとすれば、より好ましい。

上記において「放射線固体検出器」とは、被写体の画像情報を担持する放射線を検出して被写体に関する放射線画像を表す画像信号を出力する検出器であって、入射した放射線を直接または一旦光に変換した後に電荷に変換し、この電荷を一旦蓄電部に蓄積し、その後、この電荷を外部に出力させることにより、被写体に関する放射線画像を表す画像信号を得ることができるものである。

この放射線固体検出器には種々の方式のものがあり、例えば、放射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、放射線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光電変換素子で検出して得た信号電荷を光電変換素子の蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号（電気信号）に変換して出力する光変換方式の放射線固体検出器、あるいは、放射線が照射されることにより放射線導電体内で発生した信号電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力する直接変換方式の放射線固体検出器等、あるいは、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は、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のもの等、さらには、前記直接変換方式と光読出方式を組み合わせた本願出願人による上記特許文献１や上記特許文献２において提案している改良型直接変換方式のもの等がある。

また、「記録時に光導電層中に流れる電流」とは、光導電層において、記録時に放射線固体検出器の放射線入射面側に何も遮蔽物を配置していない部位に対応する領域に流れる電流を意味する。なお、ここで「電流」とは、メジャーキャリアおよびマイナーキャリアの双方が流れた量を意味する。

放射線固体検出器の記録時に光導電層中に流れる電流は、照射する放射線の強度や、放射線固体検出器の光導電層の材質等の撮影条件により変化するため、「記録時に光導電層中に流れる電流量以上のメジャーキャリア」も、上記撮影条件に応じて変化するものである。

また、光導電層において「アモルファスセレンを主成分とするもの」とは、光導電層の成分においてアモルファスセレンの重量パーセント成分が最も高いものを意味する。

本発明による放射線固体検出器の残留電荷消去方法、および放射線画像記録読取装置によれば、記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器に対して、記録時に光導電層中に流れる電流量以上の大量のメジャーキャリアを光導電層中に走引し、光導電層中に蓄積されたマイナーキャリア（残留電荷）の再結合を促進するようにしたので、効果的に残留電荷を消去することが可能となる。

ここで、光導電層を、アモルファスセレンを主成分とするものとした場合には、記録時に光導電層中に１×１０^−９Ａ／ｃｍ^２程度の電流が流れることが想定されるため、光導電層中に、１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２以上、すなわち記録時に光導電層中に流れる電流の１０倍以上の正孔電流を流すことにより、効果的に残留電荷を消去することが可能となる。

また、光導電層中に蓄積されたマイナーキャリア（残留電荷）の再結合の確立は一般に０．数％程度であるため、光導電層中に、１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上、すなわち記録時に光導電層中に流れる電流の１０００倍以上の正孔電流を流すことにより、残留電荷をほぼ完全に消去することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態による放射線画像記録読取装置の構成図である。

この放射線画像記録読取装置１は、Ｘ線の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層１２を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器１０と、放射線固体検出器１０の光導電層１２に電圧を印加する電圧印加手段と、放射線固体検出器１０にバンドギャップ光を照射するバンドギャップ光照射手段３０と、記録時に光導電層１２中に流れる電流量以上のメジャーキャリアが光導電層１２中に流れるように、電圧印加手段およびバンドギャップ光照射手段３０を制御する制御手段４０とを備えてなるものである。

放射線固体検出器１０は、第１の導電層１１、Ｘ線の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層１２、ａ−Ｓｉ ＴＦＴからなる第２の導電層１３がガラス基板１４上にこの順に積層されたものである。

第１の導電層１１は、Ｘ線に対して透過性を有するものであればよく、例えば金薄膜等を用いることができる。

光導電層１２は、量子効率が高く、暗電流の少ないアモルファスセレンから構成されている。本実施の形態においてこの光導電層１２の厚さは２００μｍとしている。

第２の導電層１３は、各画素毎に対応してＴＦＴが形成されており、各ＴＦＴの出力ラインは不図示の信号検出手段に接続される。また各ＴＦＴの制御ラインは不図示のＴＦＴ制御手段に接続されている。

電圧印加手段は、高圧電源２０およびスイッチ２１から構成されており、スイッチ２１の一方の端子は高圧電源２０の正極側に、他方の端子は第２の導電層１３に接続されている。

本実施の形態において放射線固体検出器１０の光導電層１２にはアモルファスセレンを用いており、このアモルファスセレンに対応するバンドギャップ光の波長は３５０ｎｍから５９０ｎｍであるため、バンドギャップ光照射手段３０としては、上記波長の光（バンドギャップ光）を照射可能な光源を用いる。

このバンドギャップ光照射手段３０は、放射線固体検出器１０のＸ線照射面の反対側の面からバンドギャップ光を照射可能な位置に配置されている。

次いで、上記の放射線画像記録読取装置１の動作について説明する。図２は上記放射線画像記録読取装置の放射線画像記録時の動作を説明する図、図３は上記放射線画像記録読取装置の残留電荷消去時の動作を説明する図である。

放射線画像記録時においては、図２に示すように、スイッチ２１を短絡し、放射線固体検出器１０の第１の導電層１１と第２の導電層１３との間に高圧を印加する。第１の導電層１１と第２の導電層１３との間に電界が形成されている際に、光導電層１２にＸ線Ｌ１が照射されると、光導電層１２内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷が第２の導電層１３内に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、第２の導電層１３のＴＦＴを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷に基づく画像信号を出力ラインから出力させて、この画像信号を不図示の信号検出手段により検出することにより、潜像電荷が担持する静電潜像を読み取ることができる。

残留電荷消去時においては、図３に示すように、スイッチ２１を短絡し、記録時と同様に放射線固体検出器１０の第１の導電層１１と第２の導電層１３との間に高圧を印加する。

第１の導電層１１と第２の導電層１３との間に電界が形成されている際に、光導電層１２の第２の導電層１３との界面近傍にバンドギャップ光Ｌ２を照射すると、光導電層１２の導電層１３との界面近傍に電荷対が発生するが、このうち電子は正極に接続された第２の導電層１３に即座に吸収されるため、光導電層１２内にはアモルファスセレンのメジャーキャリアである正孔のみが流れることになる。

光導電層１２としてアモルファスセレンを用いた場合、記録時に光導電層１２中に１×１０^−９Ａ／ｃｍ^２程度の電流が流れることが想定される。また、光導電層１２中に蓄積されたマイナーキャリア（残留電荷）の再結合の確立は一般に０．数％程度であるため、光導電層１２中に、１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上、すなわち記録時に光導電層１２中に流れる電流の１０００倍以上の正孔電流を流すことにより、残留電荷をほぼ完全に消去することが可能となるため、制御手段４０は、光導電層１２中に１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流が流れるように、電圧印加手段およびバンドギャップ光照射手段３０を制御する。

上記のような構成とすることにより、放射線固体検出器１０に蓄積された残留電荷を効果的に消去することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記のＴＦＴ読出方式の放射線固体検出器を用いたものに限定されるものではなく、上記特許文献２に記載れているような光読出方式の放射線固体検出器等、種々の放射線固体検出器を用いることが可能である。

また、放射線を光導電層において直接電荷対に変換する直接変換方式の放射線固体検出器に限らず、シンチレーターを介して照射された放射線を一旦蛍光に変換し、この蛍光を検出することにより放射線画像を検出する光変換方式の放射線固体検出器にも応用可能である。

本発明の一実施の形態による放射線画像記録読取装置の構成図 上記放射線画像記録読取装置の放射線画像記録時の動作を説明する図 上記放射線画像記録読取装置の残留電荷消去時の動作を説明する図

符号の説明

１ 放射線画像記録読取装置
１０ 放射線固体検出器
１１ 第１の導電層
１２ 光導電層
１３ 第２の導電層
１４ ガラス基板
２０ 高圧電源
２１ スイッチ
３０ バンドギャップ光照射手段
４０ 制御手段

Claims (6)

1. 記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて前記画像情報を記録し、記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器に対して、
   記録時に前記光導電層中に流れる電流量以上のメジャーキャリアを前記光導電層中に流すことにより、前記放射線固体検出器中の残留電荷を消去することを特徴とする放射線固体検出器の残留電荷消去方法。
2. 前記光導電層が、アモルファスセレンを主成分とするものであり、
   前記光導電層中に、１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流を流すことにより、前記放射線固体検出器中の残留電荷を消去することを特徴とする請求項１記載の放射線固体検出器の残留電荷消去方法。
3. 前記光導電層中に、１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流を流すことにより、前記放射線固体検出器中の残留電荷を消去することを特徴とする請求項２記載の放射線固体検出器の残留電荷消去方法。
4. 記録光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備えてなり、画像情報を担持する記録光の照射を受けて前記画像情報を記録し、記録した前記画像情報を表す画像信号を出力する放射線固体検出器と、
   前記放射線固体検出器の前記光導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記放射線固体検出器にバンドギャップ光を照射するバンドギャップ光照射手段と、
   記録時に前記光導電層中に流れる電流量以上のメジャーキャリアが前記光導電層中に流れるように、前記電圧印加手段および前記バンドギャップ光照射手段を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする放射線画像記録読取装置。
5. 前記光導電層が、アモルファスセレンを主成分とするものであり、
   前記制御手段が、前記光導電層中に１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流が流れるように、前記電圧印加手段および前記バンドギャップ光照射手段を制御するものであることを特徴とする請求項４記載の放射線画像記録読取装置。
6. 前記制御手段が、前記光導電層中に１×１０^−６Ａ／ｃｍ^２以上の正孔電流が流れるように、前記電圧印加手段および前記バンドギャップ光照射手段を制御するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像記録読取装置。

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