JP2008210906A - 放射線画像検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像検出器において、画像濃度ムラを抑制して画質の向上を図る。
【解決手段】放射線画像検出器１０は、負電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層１と、第１の電極層１を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する記録用光導電層２と、記録用光導電層２において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の電極を有する第２の電極層６とがこの順に積層されている。記録用光導電層２と第２の電極層６との間に、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層を第２の電極層６の全面を覆うように設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線の照射を受けて電荷を発生し、その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関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。

放射線画像検出器の方式としては、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式としては、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した光読取方式と、放射線の照射により発生した電荷を収集電極に蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）などの電気的スイッチを１画素ずつＯＮ・ＯＦＦすることにより読み取る電気読取方式に大別される。

特許文献１には、電気読取方式の放射線画像検出器において、平坦化と膜特性改善のために、電極と電荷変換膜との間に有機膜を介在させることが開示されており、さらにこの有機膜に炭素粒子や金属粒子等を混合させて電極として使用する技術が開示されている。特許文献２には、電気読取方式の放射線画像検出器において、感度および残像特性を向上させるために収集電極を半導体膜で覆うことが開示されている。
特開２００６−１５６５５５号公報 特開平６−２０９０９７号公報

放射線画像検出器には、毎回の撮影で大線量の放射線が照射され、大量の電荷が発生する。例えばマンモグラフィの測定では、１回の撮影で１Ｒ（レントゲン）程度の大線量の放射線が照射される。大量に電荷が発生すると、本来電荷が蓄積されるべきではない電極間の隙間等の非電極部等に大量の電荷がトラップされてしまい、このトラップされた電荷が電圧印加時の注入電流を変化させて、画像濃度ムラ（ストラクチャノイズ）の悪化の原因となる。電荷のトラップが解消されるには長い緩和時間が必要であり、その間にトラップされた電荷の量は刻一刻と変化するため、画像濃度ムラも時間とともに変化する。仮に、１ヶ月ごとに補正データを取って画像濃度ムラを補正しようとしても、その予測は困難であり、完全に画像濃度ムラを除去することはできず、ＤＱＥ（Ｄｅｔｅｃｔｉｖｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）等の画質特性が劣化する。

そこで、上記のような電荷のトラップを抑制するためには、導電性を付与した膜を設けて、電荷輸送性を制御することが考えられる。例えば、特許文献１に記載された、有機膜に炭素粒子や金属粒子等を混合する方法を用いれば、導電率を上げることができる。しかしながら、この方法では混合する粒子の径が大きく、膜全体で均一な導電率を得ることは難しい。局所的に導電率が異なると、画像濃度ムラは強調されて画質は悪化してしまう。

また、特許文献１の検出器では、平坦化を目的にしているため膜厚が厚くなる傾向にあり、特に炭素粒子を混入させた場合には凹凸が大きくなるためさらにオーバーコートすることが提案されており、膜厚が数μｍの厚い構成となってしまう。膜厚が厚いと、導電性が極度に悪くなり、画像濃度ムラが大きくなるため好ましくない。

特許文献２では、信号電荷の極性を規定し、特定の極性に対して半導体膜にドープすること、例えば正孔に対して輸送性が高くなるようａ−ＳｅにＣｌをドープすることが提案されている。しかしながら、もともと抵抗率が絶縁体より大幅に低い半導体にドープをすると導電率が高くなりすぎ、暗電流の増加を引き起こし、これによりむしろ画像濃度ムラは強調されて、画質は低下する。特に開口率（定義は後述）が小さい場合には、電極への電界集中が大きくなり、画像濃度ムラはさらに悪化することになる。

本発明は、上記事情に鑑み、画像濃度ムラを抑制して画質の向上を図ることが可能な放射線画像検出器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器は、負電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した前記記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の電極を有する第２の電極層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、前記光導電層と前記第２の電極層との間に、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層を前記第２の電極層の全面を覆うように設けたことを特徴とするものである。

ここで、「光導電層と前記第２の電極層との間に、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層を前記第２の電極層の全面を覆うように」とは、第２の電極層が光導電層に対向している面全てを覆うという意味であり、第２の電極層が光導電層に対向していない面については必ずしも含まれないものとする。

上記本発明の放射線画像検出器において、上記電子輸送性分子として、ナノカーボンを使用することができる。

本明細書において、「ナノカーボン」とは、炭素原子が球状または筒状に繋がり、直径がナノメートルサイズのものの総称として定義することにする。「ナノカーボン」の代表的なものとしては、Ｃ_６０、Ｃ_７０等のフラーレンや、カーボンナノチューブが挙げられる。また、その他の「ナノカーボン」としては、Ｃ_７６、Ｃ_７８、Ｃ_８４、カーボンナノフォーム、カーボンナノシート等が挙げられる。また、「ナノカーボン」は、上記の球状または筒状の炭素原子の内部に、例えば金属原子等の炭素原子以外の物質を内包したものも含むものとする。

なお、本発明の放射線画像検出器は、前記光導電層と前記第２の電極層との間に、読取光の照射を受けて電荷を発生する読取用光導電層を備えるよう構成してもよく、または、前記電極が、前記光導電層において発生した電荷を収集するものであり、前記第２の電極層が、前記電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量と、該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子とを有するよう構成してもよい。

ここで、「読取光」は、静電記録体における電荷の移動を可能として、電気的に静電潜像を読み取ることを可能とするものであればよく、具体的には光や放射線等である。

本発明の放射線画像検出器では、粒子サイズの小さな電子輸送性分子を絶縁体にドープしてなる電子輸送層を、複数の電極を有する第２の電極層の全面を覆うように設けている。かかる構成によれば、この電子輸送層において均一性の高い導電率を得ることができるとともに、膜厚を薄く形成して好適な導電率を得ることができるため、非電極部における電荷のトラップを軽減して、画像濃度ムラを抑制し、画質の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる放射線画像検出器の斜視図、図２は図１に示す放射線画像検出器のＡ−Ａ線断面図である。

本放射線画像検出器１０は、負電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層１と、第１の電極層１を透過した前記記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する記録用光導電層２と、記録用光導電層２において発生した電荷のうち潜像電荷（電子）に対しては絶縁体として作用し、且つ該潜像電荷と逆極性の輸送極性電荷（正孔）に対しては導電体として作用する正孔輸送層３と、読取光の照射を受けて電荷を発生する読取用光導電層４と、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層５と、読取光を透過するとともに記録用光導電層２において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の電極を有する第２の電極層６とをこの順に積層してなるものである。さらに、記録用光導電層２と正孔輸送層３との間には、記録用光導電層２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部８が形成されている。なお、上記各層は、支持体７上に第２の電極層６から順に形成されるものであるが、図１では支持体７の図示を省略している。

第１の電極層１は、放射線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、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。

記録用光導電層２は、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（アモルファスセレン）を主成分とするものを使用できる。厚さは１００〜１０００μｍが適切である。

正孔輸送層３としては、たとえば、放射線画像の記録の際に第１の電極層１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）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４としては、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０．１〜１０μｍ程度が適切である。

電子輸送層５は、第２の電極層６の電極以外における電荷のトラップを軽減するために設けられたものであり、絶縁体に電子輸送性分子をドープされてなる。絶縁体としては、たとえばＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、アクリル、ポリエチレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等を使用できる。電子輸送性分子としては、例えばナノカーボンを用いることができる。ナノカーボンとしては、例えばＣ_６０、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_７８、Ｃ_８４等のフラーレンや、カーボンナノチューブ、カーボンナノフォーム、カーボンナノシート等が挙げられる。ドープ量は５〜３５ｗｔ．％程度にすることができ、電子輸送層５の厚さは０．０５〜０．５μｍ程度が適切である。電子輸送層５の導電率は、１０^１１〜１０^１３Ω・ｃｍ程度が好ましい。

第２の電極層６は、記録用光導電層２において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の電極からなり、より詳しくは、光電荷対発生用の複数の第１の線状電極６ａと、光電荷対非発生用の複数の第２の線状電極６ｂとからなる。第１の線状電極６ａと第２の線状電極６ｂとは、所定の間隔を空けて交互に略平行に周期的に配列されている。

第１の線状電極６ａは、読取光に対して透過性を有するとともに、導電性を有する材料であれば如何なるものでもよい。第１の線状電極６ａとしては、たとえば、ＩＴＯやＩＤＩＸＯなどを０．１〜１μｍ厚にして用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｒなどの金属を用いて読取光を透過する程度の厚さ（たとえば、１０ｎｍ程度）で形成するようにしてもよい。

第２の線状電極６ｂは、読取光に対して遮光性を有するとともに、導電性を有する材料であれば如何なるものでもよい。第２の線状電極６ｂとしては、たとえば、Ａｌ、Ｃｒなどの金属を用いて読取光を遮光する程度の厚さ（たとえば、１００ｎｍ程度）で形成するようにしてもよい。

なおここで、光読取方式の放射線画像検出器においては、図２に示すように、第１の線状電極６ａの幅、第２の線状電極６ｂの幅、１周期分の幅をそれぞれＷ_ａ、Ｗ_ｂ、Ｗとしており、（Ｗ_ａ＋Ｗ_ｂ）／Ｗを開口率と呼んでいる。この開口率は、積層方向から見たとき、電極で覆われている部分の割合を示すものである。一般に、１周期分の幅Ｗが小さくなるにつれて、開口率は小さくなる傾向にある。

支持体７としては、読取光に対して透明であればよく、たとえばガラス基板や有機ポリマー材料を使用することができる。

上記構成を有する本実施形態の放射線画像検出器１０によれば、第２の電極層６の全面を覆うように、電子輸送性分子を絶縁体にドープしてなる電子輸送層５を設けることにより、電荷輸送性を制御している。このように分子サイズの電子輸送性物質をドーパントとして用いているため、電子輸送層５において均一性の高い導電率を得ることができるとともに、膜厚を薄く形成して適度な導電率を得ることができ、非電極部における電荷のトラップを軽減して、画像濃度ムラを抑制し、画質の向上を図ることができる。

これに対して、特許文献１に記載された従来の方法では、絶縁膜に導電性を付与する導電粒子として金属・あるいは炭素粒子を用いているが、この手法では局所的な電流密度のムラを生じ、また膜厚も数μｍ程度と厚くなるため、さらにムラが大きくなり、好ましくない。

特に、読取用光導電層４としてa−Ｓｅを使用する場合、ごく僅かな領域、たとえば導電粒子の部分だけで電流が流れれば、そこから結晶化が生じ、画像濃度ムラが悪化する。また、読取用光導電層４としてa−Ｓｅ以外でも電流により劣化するような光導電膜を使用する場合、ごく僅かな領域、たとえば導電粒子の部分だけでも電流が流れれば、そこから劣化が生じ、画像濃度ムラが悪化する。したがって、全膜面で均質に導電率すなわち電流を抑制する必要がある。本実施形態のように、分子サイズの電子輸送性物質を均一にドープし、全体として必要最低限の膜厚にすることにより、画像濃度ムラを抑制し、画質を向上させることができる。

次に、本放射線画像検出器１０の動作例について説明する。まず、放射線画像検出器１０の第１の電極層１に高圧電源により負のバイアス電圧が印加されて、第１の電極層１と第２の電極層６との間に電界が形成される。この状態において、Ｘ線源等の放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の放射線画像情報を担持した放射線が第１の電極層１側から照射される。

照射された放射線は、第１の電極層１を透過し、記録用光導電層２に照射される。これにより記録用光導電層２内に正負の電荷からなる電荷対が発生する。電荷対のうち正の電荷（正孔）は、第１の電極層１に向かって移動し、上記高圧電源から注入された負の電荷と結合して消滅する。一方、電荷対のうち負の電荷（電子）は、上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って第２の電極層６に向かって移動し、記録用光導電層２と正孔輸送層３との界面である蓄電部８に潜像電荷として蓄積される。潜像電荷の量は、照射放射線量に略比例し、この潜像電荷の量が放射線画像を示すことになる。

このとき、大線量の放射線が照射されると、蓄電部８から正孔輸送層３および読取用光導電層４を通過してしまう負の電荷が発生する。電子輸送層５をもたない放射線画像検出器や、上記構成の電子輸送層５の代わりに単なる絶縁層が形成されている放射線画像検出器では、第１の線状電極６ａと第２の線状電極６ｂの間にこれら負の電荷がトラップされてしまい、画像濃度ムラを悪化させることになる。しかし、本実施形態の放射線画像検出器においては、上記構成の電子輸送層５を有するため、このような負の電荷のトラップを低減して、画像濃度ムラの悪化を抑制することができる。

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み取る際には、第１の電極層１が接地された状態において、支持体７側から読取光が照射される。この照射では、第２の電極層６の長手方向に直交する方向に延びる線状の読取光を第２の電極層６の長手方向に移動させて、放射線画像検出器１０の全面を走査する。これにより、読取光の走査位置に対応する読取用光導電層４内に正負の電荷対が発生する。電荷対のうち正の電荷は、蓄電部８の潜像電荷に向かって移動し、この潜像電荷と結合して消滅する。一方、電荷対のうち負の電荷は、第２の電極層６の第１の線状電極６ａに帯電した正の電荷に向かって移動し、この正の電荷と結合して消滅する。

そして、上記のような負の電荷と正の電荷との結合によって、不図示の電流検出アンプに電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出され、放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

次に、上記構成を有する放射線画像検出器１０の実施例と、比較例について説明する。
＜実施例１＞
１周期分の幅Ｗが５０μｍ、開口率が６０％の構成において、電子輸送層５として、ポリカーボネートにＣ６０を５ｗｔ．％ドープしたものをディップコートにより膜厚２００ｎｍで形成した。この放射線画像検出器の第１の電極層１に負電圧を印加し、繰り返し６０００回測定したときのストラクチャ変化率は、１５％であった。

ここで、ストラクチャ変化率とは、図３Ａおよび図３Ｂにそれぞれ示すように、測定１回目と測定６０００回（約１ヶ月分の撮影回数）目において、Ｘ線を照射せずに読み取られた画像の階調を５００倍に立てた画像のヒストグラムを、横軸を濃度、縦軸を画素数として取り、測定１回目の分布のピークとなる画素数Ｐ_１に対する測定６０００回目の分布のピークとなる画素数Ｐ_６の変化分を表したものである。すなわち、（Ｐ_１−Ｐ_６）／Ｐ_１×１００（％）がストラクチャ変化率となる。理想的には全画素が一つの値をとることが望ましいが、実際には各画素においての濃度が異なる。そこで、この分布を記憶し画像補正を行い理想に近づけることが行われるため、繰返し撮影によりこの分布が変化しないことが精確な補正のために必要である。したがって、ストラクチャ変化率は０％に近い方がより好ましい。

＜実施例２＞
１周期分の幅Ｗが５０μｍ、開口率が６０％の構成において、電子輸送層５として、ポリカーボネートにＣ６０を５ｗｔ．％ドープしたものをスピンコートにより膜厚２００ｎｍで形成した。実施例１と同様に繰り返し６０００回測定したときのストラクチャ変化率は、５％であった。本実施例においては、スピンコートにより、実施例１に比べて膜厚のムラが軽減できたものと考えられる。

＜比較例１＞
１周期分の幅Ｗが５０μｍ、開口率が６０％の構成において、電子輸送層５を形成しないものを比較例１とした。実施例１と同様に繰り返し６０００回測定したときのストラクチャ変化率は、３５％であった。

＜比較例２＞
１周期分の幅Ｗが５０μｍ、開口率が６０％の構成において、電子輸送層５の代わりにポリカーボネートをディップコートにより、膜厚２００ｎｍで形成した。実施例１と同様に繰り返し６０００回測定したときのストラクチャ変化率は、３９％であった。

上記実施例１、実施例２、比較例１、比較例２からわかるように、絶縁体のポリカーボネートに電子輸送性分子のＣ６０をドープしてなる電子輸送層５により、ストラクチャ変化率の改善が見られた。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる放射線画像検出器について説明する。図４は本発明の第２の実施形態にかかる放射線画像検出器２０の概略構成図である。

本実施形態の放射線画像検出器２０は、電気読取方式のものであり、図４に示すように、負電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層２１と、第１の電極層２１を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層２２と、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層２３と、光導電層２２において発生した電荷を収集する複数の収集電極２５を有する第２の電極層２４とが順次積層された構造を有する。

第１の電極層２１は、Ａｕなどの低抵抗の導電材料で構成されている。そして、第１の電極層２１には、負のバイアス電圧を印加するための高圧電源が接続されている。

光導電層２２は、電磁波導電性を有するものであり、放射線の照射により内部に電荷を発生するものである。光導電層２２としては、たとえば、セレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍの非晶質ａ−Ｓｅ膜を用いることができる。

電子輸送層２３は、第２の電極層２４の電極以外における電荷のトラップを軽減するために設けられたものであり、絶縁体に電子輸送性分子をドープされてなる。絶縁体としては、たとえばＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、アクリル、ポリエチレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等を使用できる。電子輸送性分子としては、例えば上述したようなナノカーボンを用いることができる。ドープ量は５〜３５ｗｔ．％程度にすることができ、電子輸送層２３の厚さは０．０５〜０．５μｍ程度が適切である。電子輸送層２３の導電率は、１０^１１〜１０^１３Ω・ｃｍ程度が好ましい。

第２の電極層２４は、画素部２７が２次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板からなる。収集電極２５は光導電層２２において発生した電荷に応じた信号を検出するためのものであり、画素部２７は、収集電極２５以外にも、収集電極２５によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量２８と、該蓄積容量２８に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子２６と、スイッチ素子２６をＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線２９と、蓄積容量２８に蓄積された電荷を読み出すための多数のデータ線３０とを備えている。

収集電極２５は、たとえばＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の材料を用いて構成でき、その厚みは０．０５μｍ〜１μｍの範囲が好ましい。

スイッチ素子２６としては、一般的には、アモルファスシリコンを活性層に用いたａ−ＳｉＴＦＴが用いられる。スイッチ素子２６のゲート電極には、スイッチ素子２６をＯＮ／ＯＦＦするための走査線２９が接続されており、ソース電極には、蓄積容量２８に蓄積された電荷を読み出すためのデータ線３０が接続され、ドレイン電極には、蓄積容量２８を構成する一方の電極である蓄積容量電極３１が接続されている。データ線３０の終端には、アンプ３２が接続されている。そして、蓄積容量２８の他方の電極は蓄積容量配線３３に接続されている。

次に、放射線画像検出器２０の動作例について説明する。まず、放射線画像検出器２０の第１の電極層２１に高圧電源により負のバイアス電圧が印加されて、第１の電極層２１と収集電極２５との間に電界が形成される。この状態において、Ｘ線源等の放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の放射線画像情報を担持した放射線が第１の電極層２１側から照射される。

照射された放射線は、第１の電極層２１を透過し、光導電層２２に照射される。これにより光導電層２２内に正負の電荷からなる電荷対が発生する。電荷対のうち正の電荷（正孔）は、第１の電極層２１に向かって移動し、上記高圧電源から注入された負の電荷と結合して消滅する。

一方、電荷対のうち負の電荷（電子）は、上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って収集電極２５に向かって移動し、収集電極２５に集められ、収集電極２５に電気的に接続された蓄積容量２８に蓄積される。光導電層２２は照射された放射線量に応じた量の電荷を発生するため、放射線が担持した画像情報に応じた電荷が各画素部２７の蓄積容量２８に蓄積される。

このとき、大線量の放射線が照射されると、電子輸送層２３をもたない放射線画像検出器や、上記構成の電子輸送層２３の代わりに単なる絶縁層が形成されている放射線画像検出器では、収集電極２５間に負の電荷がトラップされてしまい、画像濃度ムラを悪化させることになる。しかし、本実施形態の放射線画像検出器においては、上記構成の電子輸送層２３を有するため、このような負の電荷のトラップを低減して、画像濃度ムラの悪化を抑制することができる。

上記のようにして放射線画像検出器２０に記録された放射線画像を読み取る際には、走査線２９を介してスイッチ素子２６をＯＮ状態にする信号を順次加え、データ線３０を介して各蓄積容量２８に蓄積された電荷を取り出す。さらにアンプ３２で各画素の電荷量を検出することにより画像情報を読取ることができる。

以上述べた本実施形態の放射線画像検出器２０においても、電子輸送層２３を設けているため、第１の実施形態の放射線画像検出器１０と同様に、電荷のトラップを抑制して画像濃度ムラを軽減することができる。

「発明が解決しようとする課題」の項において述べた電荷のトラップは、非電極部で起こるため、開口率が小さい検出器ほど、トラップ量は多くなる。ここで、開口率とは、光読取方式においては前述したとおりであり、電気読取方式においては、１つの画素部の全面積に対する収集電極の面積の比である。一般的な電気読取方式の放射線画像検出器では、製造装置の制約上、最小線幅は一定であり、他のキャパシタ等が占める面積も必要なため、画素部のサイズが小さくなるに伴い、開口率は小さくなる。すなわち、画素部が小さくなるほど、電極（導体）で覆われないセンサー表面の面積は急激に増加するため、電荷のトラップ量は増加し、画像濃度ムラの悪化も顕著なものとなる。

また、光読取方式の放射線画像検出器１０の場合も線状電極と電極間ギャップの最低幅が製造上制約されており１０μｍ程度の幅が最低必要となる。上記実施例１、２においては画素が５０μｍピッチで第１の線状電極６ａ、第２の線状電極６ｂの幅比が１０μｍ：２０μｍのため開口率は６０％であるが、画素ピッチを４０μｍとする場合には上記制約により第１の線状電極６ａ、第２の線状電極６ｂの幅比が１０μｍ：１０μｍとなり開口率は５０％となる。したがって、光読取方式においても、画素部が小さくなるほど、電極（導体）で覆われないセンサー表面の面積は増加し、電荷のトラップ量は増加し、画像濃度ムラの悪化も顕著なものとなる。

近年では、画素部のサイズダウンが進行しているが、例えば画素部のサイズが５０μｍ×５０μｍ、開口率が０．６の放射線画像検出器のような画素サイズの小さい放射線画像検出器に本発明のような電子輸送層を設けた構成を適用すれば、電荷のトラップを軽減して画像濃度ムラを抑制できるので、有効である。

なお、本発明の放射線画像検出器における放射線画像検出器の層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。

本発明の第１の実施形態にかかる放射線画像検出器の概略構成図 図１に示す放射線画像検出器のＡ−Ａ線断面図 実施例１におけるストラクチャ変化率を説明するための図 実施例１におけるストラクチャ変化率を説明するための図 本発明の第２の実施形態にかかる放射線画像検出器の概略構成図

符号の説明

１、２１ 第１の電極層
２ 記録用光導電層
３ 正孔輸送層
４ 読取用光導電層
５、２３ 電子輸送層
６、２４ 第２の電極層
６ａ 第１の線状電極
６ｂ 第２の線状電極
７ 支持体
８ 蓄電部
１０、２０ 放射線画像検出器
２２ 光導電層
２５ 収集電極
２６ スイッチ素子
２７ 画素部
２８ 蓄積容量

Claims (4)

1. 負電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層と、
   該第１の電極層を透過した前記記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、
   該光導電層において発生した電荷に応じた信号を検出するための複数の電極を有する第２の電極層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、
   前記光導電層と前記第２の電極層との間に、絶縁体に電子輸送性分子をドープしてなる電子輸送層を前記第２の電極層の全面を覆うように設けたことを特徴とする放射線画像検出器。
2. 前記電子輸送性分子が、ナノカーボンからなることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
3. 前記光導電層と前記第２の電極層との間に、読取光の照射を受けて電荷を発生する読取用光導電層を備えることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
4. 前記電極が、前記光導電層において発生した電荷を収集するものであり、
   前記第２の電極層が、前記電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量と、該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子とを有することを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。

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