JP2008227036A - 放射線平面検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】アモルファスセレンを用いた放射線電荷変換膜を有する放射線平面検出器における感度低下現象を改善する。
【解決手段】基体１１と、基体１１上に配置される電荷収集電極１２と、電荷収集電極１２上に配置されるセレンを主成分とする放射線電荷変換膜１３と、放射線電荷変換膜１３の上に配置される放射線を透過する上部電極１４とを少なくとも有する放射線平面検出器１０において、放射線電荷変換膜１３を、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなるものとする。
【選択図】図１
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Description
本発明は、放射線電荷変換膜あるいは光電荷変換膜としてアモルファスセレンを用いた放射線平面検出器に関するものである。
従来より、医療用Ｘ線撮影において、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上等のために、Ｘ線に感応するＸ線電荷変換膜を用い、このＸ線電荷変換膜にＸ線により形成された電荷分布を、光或いは多数の電極で読み取って記録するＸ線平面検出器が知られている。Ｘ線平面検出器は、このＸ線平面検出器内に設けられたＸ線電荷変換膜にＸ線を照射することによって、Ｘ線エネルギーに相当する電荷を生成し、生成した電荷を電気信号として読み出すようにしたものであって、従来より、このＸ線電荷変換膜としてはアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）が使用されている。
アモルファスセレンからなるＸ線電荷変換膜を用いてマンモグラフィー装置や一般撮影装置等の静止画タイプのＸ線平面検出器を構成した場合、素抜け部と呼ばれる大量（通常線量より２桁大きい）にＸ線が照射される領域の近傍では、膜中の電子トラップに電子が捕獲されて、負の空間電荷が形成され、感度低下現象（ゴースト）が発生し問題となる。特に、ＴＦＴの保護等の観点でＸ線の入射する上部電極を負バイアスする場合に、本ゴースト現象は顕著である。なお、ここで静止画タイプのＸ線平面検出器とは、少なくとも０．３Ｓ以上の撮影間隔を有してＸ線撮影を行う検出器であり、Ｘ線の入射強度は、撮影間隔が０．０３Ｓである動画タイプの検出器よりも通常は１桁大きい。
また、蛍光体を使ってＸ線を可視光に変換した後、薄いセレン膜を光電荷変換膜として使用するタイプのＸ線平面検出器があるが、この場合にも、ＴＦＴの保護等の観点で負バイアスが使用される。このため、この場合にも、電子が主として走行するため、ゴーストはさらに顕著となる問題がある。
このように、従来のＸ線電荷変換膜あるいは光電荷変換膜では、静止画用途において、特に上部電極を負バイアスで使用する場合にゴーストに対する性能が不十分であるという問題がある。
例えば特許文献１では、動画Ｘ線（両キャリア同時走行）における応答性を高めることを目的とし、膜中の電子トラップが膜中のハロゲンに起因するとして、Ｘ線電荷変換膜のハロゲン濃度を１ｐｐｍ以下としたＸ線光電変換器が記載されている。しかし、ハロゲン濃度だけを限定しても、原料ロットによっては、依然として感度低下現象は発生する。また、特許文献２には、ＡｓとＣｌでドープされたアモルファスセレンで作製されたＸ線電荷変換膜が開示されているが、この場合にも感度低下現象は発生する。また、特許文献３には、特許文献１と同様、動画Ｘ線（両キャリア同時走行）における応答性を高めることを目的として、アルカリ金属をドープすることで、膜中の電子トラップを減少させることが記載されているが、アルカリ金属をドープしても、原料ロットによっては、依然として感度低下現象は発生する。
特開２００３−２２９５９６号公報
特開平１０−１０４３５８号公報
特開２００３−３１５４６４号公報
このような放射線検出器における感度低下減少は、電子と正孔の両方が膜中を同時に走行することに大きな関係があると考えられる。
本発明は上記知見に鑑みなされたものであり、アモルファスセレンを用いた放射線電荷変換膜あるいは光電荷変換膜を有する放射線平面検出器における、感度低下現象の改善、特には静止画放射線（両キャリア同時走行）における感度低下現象の改善が可能な放射線平面検出器を提供することを目的とするものである。
本発明の放射線平面検出器は基体と、該基体上に配置される電荷収集電極と、該電荷収集電極上に配置されるアモルファスセレンを主成分とする放射線電荷変換膜と、該放射線電荷変換膜の上に配置される放射線を透過する上部電極とを少なくとも有する放射線平面検出器において、前記放射線電荷変換膜が、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなることを特徴とするものである。なお、本発明におけるｐｐｍは重量を基準とした重量ｐｐｍである（以下、本発明において単にｐｐｍというときはこの意味である）。
また、本発明の放射線平面検出器は画像情報を担持した記録用の放射線を可視光に変換する蛍光体を有する蛍光体層と、該蛍光体層から発せられた可視光を透過する上部電極層と、該上部電極層を透過した可視光の照射を受けることにより電荷を発生するアモルファスセレンを主成分とする光電荷変換膜と、電荷収集電極と、基体とを少なくともこの順に有する放射線平面検出器において、前記光電荷変換膜が、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなることを特徴とするものである。
アモルファスセレンを主成分とする放射線電荷変換膜とは、放射線電荷変換膜の成分においてアモルファスセレンの重量％成分が最も高いものを意味し、アモルファスセレンを主成分とする光電荷変換膜とは、光電荷変換膜の成分においてアモルファスセレンの重量％成分が最も高いものを意味する。
前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜の残存酸素濃度は１５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜は、高純度アモルファスセレンに、酸素との結合力がアモルファスセレンよりも強く、かつ、その酸化物がアモルファスセレンよりも高い蒸気圧を有する物質を混合し、この混合物を加熱処理および／または真空蒸留処理したアモルファスセレン、または該アモルファスセレンを原料としたアモルファスセレン合金からなるものであることが好ましい。ここで、アモルファスセレン合金とは、アモルファスセレンとセレン以外の他の元素との合金であることを意味する。（以下、本発明において同様）。
前記加熱処理および／または真空蒸留処理前の前記物質の濃度は、１０〜１０００ｐｐｍであることがより好ましい。前記物質は、ヒ素あるいはイオウであることが好ましい。前記加熱処理は、不活性ガス中で行われることがより好ましい。
前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜は、高純度アモルファスセレンに還元性ガスを吹き込みながら加熱処理したアモルファスセレン、または該アモルファスセレンを原料としたアモルファスセレン合金からなるものであることが好ましい。
前記加熱処理後、真空蒸留処理することがより好ましい。
前記加熱処理後、真空蒸留処理することがより好ましい。
前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜に含有されるハロゲンの濃度は、１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。前記放射線電荷変換膜または光電荷変換膜に含有されるアルカリ金属の濃度は０．００１〜１０ｐｐｍの範囲であることがより好ましい。
本発明の放射線平面検出器は、基体と、該基体上に配置される電荷収集電極と、該電荷収集電極上に配置されるアモルファスセレンを主成分とする放射線電荷変換膜と、該放射線電荷変換膜の上に配置される放射線を透過する上部電極とを少なくとも有する放射線平面検出器において、あるいは画像情報を担持した記録用の放射線を可視光に変換する蛍光体を有する蛍光体層と、該蛍光体層から発せられた可視光を透過する上部電極層と、該上部電極層を透過した可視光の照射を受けることにより電荷を発生するアモルファスセレンを主成分とする光電荷変換膜と、電荷収集電極と、基体とを少なくともこの順に有する放射線平面検出器において、前記放射線電荷変換膜あるいは前記光電荷変換膜が、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなるので、感度低下現象（ゴースト）を回避することができる。
さらに、放射線電荷変換膜または光電荷変換膜に含有されるハロゲンの濃度を１ｐｐｍ以下とすることにより、あるいは放射線電荷変換膜または光電荷変換膜に含有されるアルカリ金属の濃度を０．００１〜１０ｐｐｍの範囲とすることにより、感度低下防止の効果をより向上させることができる。
放射線平面検出器には、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荷変換膜で検出して得た信号電荷を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（間接変換方式）、或いは、放射線が照射されることにより放射線電荷変換膜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があるが、本発明の放射線平面検出器は、放射線電荷変換膜あるいは光電荷変換膜にアモルファスセレンを用いたものであれば、前者の間接変換方式であっても、直接変換方式であってもよい。なお、放射線としてはＸ線の他、γ線、α線などについて使用することが可能である。
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放射線平面検出器や、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読出方式の放射線平面検出器があるが、いずれにも適用可能である。
図１は本発明の放射線平面検出器の第一の態様を示す概略断面図である。図１に示すように、第一の態様の放射線平面検出器１０は、基体１１と、この基体１１上に配置される電荷収集電極１２と、電荷収集電極１２上に配置されるアモルファスセレンを主成分とする放射線電荷変換膜１３と、放射線電荷変換膜１３の上に配置される放射線を透過する上部電極１４とを順に積層してなる。
図２は本発明の放射線平面検出器の第二の態様を示す概略断面図である。図２に示すように、第二の態様の放射線平面検出器２０は、基体２１と、電荷収集電極２２と、上部電極層を透過した可視光の照射を受けることにより電荷を発生するアモルファスセレンを主成分とする光電荷変換膜２３と、蛍光体層から発せられた可視光を透過する上部電極層２４と、画像情報を担持した記録用の放射線を可視光に変換する蛍光体を有する蛍光体層２５をこの順に積層してなる。
図１に示す放射線電荷変換膜１３および図２に示す光電荷変換膜２３は、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下、より好ましくは１５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなる。残存酸素濃度が３５ｐｐｍよりも大きいと感度低下現象抑制効果が充分に得られない。放射線電荷変換膜１３および光電荷変換膜２３に含有されるハロゲンの濃度は、１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。また、放射線電荷変換膜１３および光電荷変換膜２３に含有されるアルカリ金属の濃度は０．００１〜１０ｐｐｍの範囲、さらには０．０１〜１ｐｐｍの範囲であることがより好ましい。
残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなる放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜は、第一に、高純度セレンに、酸素との結合力がセレンよりも強く、かつ、その酸化物がセレンよりも高い蒸気圧を有する物質を混合し、この混合物を加熱処理および／または真空蒸留処理することにより製造することができる。
高純度アモルファスセレンは、重金属であるＴｅ、Ｍｎ、Ｐｂ，Ｃｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｂ，Ｓｉ、Ｎｉ，Ｈｇ、Ｆｅ，Ｂｉ，Ａｌ、Ｃｕ，Ｃｄ，Ａｇ、Ｚｎ，Ｔｉ，Ｇａ，Ａｓ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｉ，Ｐの含有量が０．００５重量％以下であるアモルファスセレンを意味し、酸素との結合力がアモルファスセレンよりも強く、かつ、その酸化物がアモルファスセレンよりも高い蒸気圧を有する物質の濃度は１０〜１０００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜３００ｐｐｍが望ましい。この物質の濃度が１０ｐｐｍよりも低い場合には、高純度セレン中に含まれる残存酸素が十分に除去されず、ゴースト低減効果が小さいか、または得られない。１０００ｐｐｍよりも高い場合には、加熱処理および／または真空蒸留処理の後に前記物質が残留し、電気特性に無視できない影響が現れるため好ましくない。この物質としては、還元剤、とりわけヒ素やイオウを好ましくあげることができる。
加熱処理はＮ2ガスあるいは希ガス（ヘリウム、アルゴン）の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、Ｎ2ガスと希ガスの混合ガス雰囲気下であってもよい。加熱処理温度は、２５０〜４００℃が好ましく、２８０〜３５０℃とすればより好ましい。
残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなる放射線電荷変換膜または光電荷変換膜は、第二に、高純度セレンに還元性ガスを吹き込みながら加熱処理することにより製造することができる。還元性ガスとしては、Ｈ２、ＮＨ３等を用いることができる。加熱処理温度は、２５０〜４００℃が好ましく、２８０〜３５０℃とすればより好ましい。加熱処理後、溶融液を固化することなく連続して真空蒸留処理すれば、加熱処理の前に行われていた蒸留工程（不純物として含まれる重金属を０．００５重量%以下に低減する）を省略するため、より好ましい。
以下に、本発明の放射線平面検出器の実施例を示す。
以下に、本発明の放射線平面検出器の実施例を示す。
（実施例１）
高純度（９９．９９５重量％）セレン原料５００ｇ（以下セレン原料１−１）と、Ｓ（イオウ）を１０重量％、Ｓｅを９０重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−１）を用意した。セレン原料１−１と、セレン原料２−１を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を大気開放雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−１）を作製した。
高純度（９９．９９５重量％）セレン原料５００ｇ（以下セレン原料１−１）と、Ｓ（イオウ）を１０重量％、Ｓｅを９０重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−１）を用意した。セレン原料１−１と、セレン原料２−１を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を大気開放雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−１）を作製した。
（実施例２）
実施例１と同様にして、高純度セレン原料１−１と、セレン原料２−１を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−２を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を１分間に１Ｌの窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−２）を作製した。
実施例１と同様にして、高純度セレン原料１−１と、セレン原料２−１を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−２を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を１分間に１Ｌの窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−２）を作製した。
（実施例３）
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１０重量％、Ｓｅを９０重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−２）を用意した。高純度セレン原料１−１と、セレン原料２−２を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−３）を作製した。
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１０重量％、Ｓｅを９０重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−２）を用意した。高純度セレン原料１−１と、セレン原料２−２を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１０００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−３）を作製した。
（実施例４）
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１重量％、Ｓｅを９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−３）を用意した。セレン原料１−１と、セレン原料２−３を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−４）を作製した。
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１重量％、Ｓｅを９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−３）を用意した。セレン原料１−１と、セレン原料２−３を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１００ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−４）を作製した。
（実施例５）
別ロットの高純度（９９．９９５重量％）セレン原料５００ｇ（以下セレン原料１−２）と、Ａｓ（砒素）を０．１重量％、Ｓｅを９９．９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−４）を用意した。セレン原料１−２と、セレン原料２−４を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１０ｐｐｍであった。次いで、前記溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−５）を作製した。
別ロットの高純度（９９．９９５重量％）セレン原料５００ｇ（以下セレン原料１−２）と、Ａｓ（砒素）を０．１重量％、Ｓｅを９９．９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−４）を用意した。セレン原料１−２と、セレン原料２−４を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１０ｐｐｍであった。次いで、前記溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−５）を作製した。
（実施例６）
高純度セレン原料１−１（６０ｋｇ）を３００℃で融解し、前記溶融液中にＨ2ガス（還元性ガス）を１分間に１Ｌの割合で吹き込みながら、３００℃で５時間加熱した。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−６）を作製した。
高純度セレン原料１−１（６０ｋｇ）を３００℃で融解し、前記溶融液中にＨ2ガス（還元性ガス）を１分間に１Ｌの割合で吹き込みながら、３００℃で５時間加熱した。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−６）を作製した。
（実施例７）
低純度（９９．９９重量％）のセレン原料（以下セレン原料１−３）（６０ｋｇ）を３００℃で融解し、前記溶融液中にＨ2ガス（還元性ガス）を１分間に１Ｌの割合で吹き込みながら、３００℃で５時間加熱した。続いて、溶融液を６００℃、真空下（０．１Ｐａ）にて真空蒸留を行い、次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−７）を作製した。重金属濃度は０．００５重量％であった。
低純度（９９．９９重量％）のセレン原料（以下セレン原料１−３）（６０ｋｇ）を３００℃で融解し、前記溶融液中にＨ2ガス（還元性ガス）を１分間に１Ｌの割合で吹き込みながら、３００℃で５時間加熱した。続いて、溶融液を６００℃、真空下（０．１Ｐａ）にて真空蒸留を行い、次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着用原料３−７）を作製した。重金属濃度は０．００５重量％であった。
（比較例１）
セレン原料１−１を比較例１用の蒸着用原料とした。
セレン原料１−１を比較例１用の蒸着用原料とした。
（比較例２）
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を０．０１重量％（１００ｐｐｍ）、Ｓｅを９９．９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−５）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−５を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−８）を作製した。
高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を０．０１重量％（１００ｐｐｍ）、Ｓｅを９９．９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−５）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−５を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、砒素重量の全セレン重量に占める割合は１ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−８）を作製した。
（比較例３）
高純度セレン原料１−１と、Ｓ（イオウ）を０．０１重量％（１００ｐｐｍ）、Ｓｅを９９．９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−６）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−６を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−９）を作製した。
高純度セレン原料１−１と、Ｓ（イオウ）を０．０１重量％（１００ｐｐｍ）、Ｓｅを９９．９９重量％含むセレン原料５ｇ（以下セレン原料２−６）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−６を窒素雰囲気中、３００℃で融解、混合、攪拌し、続いて、この溶融液を窒素ガス流動雰囲気中で３００℃にて５時間加熱した。このとき、イオウ重量の全セレン重量に占める割合は１ｐｐｍであった。次いで、溶融液をイオン交換水中に滴下、急冷し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−９）を作製した。
（比較例４）
実施例４と同様にして、高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１重量％、Ｓｅを９９重量％含むセレン原料５ｇ（セレン原料２−３）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−３をパイレックス（登録商標）ガラス管中に充填し、０．１Ｐａ以下で真空封入し、５５０℃で反応させた後、急冷し、ガラス管から取り出し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−１０）を作製した。
実施例４と同様にして、高純度セレン原料１−１と、Ａｓ（砒素）を１重量％、Ｓｅを９９重量％含むセレン原料５ｇ（セレン原料２−３）を用意し、セレン原料１−１と、セレン原料２−３をパイレックス（登録商標）ガラス管中に充填し、０．１Ｐａ以下で真空封入し、５５０℃で反応させた後、急冷し、ガラス管から取り出し、蒸着用原料（以下蒸着原料３−１０）を作製した。
（Ｘ線平面検出器の作製）
上記実施例１〜７，比較例１〜４で得られた各蒸着用原料５００ｇをステンレス坩堝につめて、坩堝温度２８０℃、真空度０．０００１Ｐａの条件で、アモルファスＩＺＯ層が設けられた５ｃｍ角ガラス基板に、基板温度６５度、蒸着速度１μ／ｍｉｎの条件で、２００μｍ膜厚のＳｅ膜（Ｘ線電荷変換膜）を蒸着した。最後に、Ａｕを上部電極として６０ｎｍの厚みで蒸着し、デバイスを作成した。
上記実施例１〜７，比較例１〜４で得られた各蒸着用原料５００ｇをステンレス坩堝につめて、坩堝温度２８０℃、真空度０．０００１Ｐａの条件で、アモルファスＩＺＯ層が設けられた５ｃｍ角ガラス基板に、基板温度６５度、蒸着速度１μ／ｍｉｎの条件で、２００μｍ膜厚のＳｅ膜（Ｘ線電荷変換膜）を蒸着した。最後に、Ａｕを上部電極として６０ｎｍの厚みで蒸着し、デバイスを作成した。
（感度低下率の測定）
実施例、比較例ともに、上部電極に−２ｋVのバイアス電極を印加するとともに、キャリア収集電極に電流計を接続して、信号電流が読み出せるようにした。この状態で、管電圧２８ｋV（Ｍｏ）、管電流８０ｍA、Ｍｏフィルター３０μｍを通したＸ線を、各７１０ｍｓｅｃ照射、１５秒間隔で１０回照射し、信号電流の変化を記録し、初回の収集電荷量と１０回目の収集電荷量の比を感度低下率とした。
実施例、比較例ともに、上部電極に−２ｋVのバイアス電極を印加するとともに、キャリア収集電極に電流計を接続して、信号電流が読み出せるようにした。この状態で、管電圧２８ｋV（Ｍｏ）、管電流８０ｍA、Ｍｏフィルター３０μｍを通したＸ線を、各７１０ｍｓｅｃ照射、１５秒間隔で１０回照射し、信号電流の変化を記録し、初回の収集電荷量と１０回目の収集電荷量の比を感度低下率とした。
（酸素濃度の測定）
原料１、原料３、蒸着原料の酸素濃度は、各原料を粉砕し、荷電粒子放射化分析法により測定した。Ｘ線電荷変換膜中の酸素濃度は、膜試料を粉砕し、放射化分析法により、膜中の平均酸素濃度として測定した。荷電粒子放射化分析に用いた核反応は、16Ｏに３Ｈｅ粒子を照射し、18Ｆとプロトンを生成するものである。生成した18Ｆの半減期は１０９minである。加速器として住友重機械製CYPRIS370型サイクロトロンを使用し、粒子エネルギーは１３．２ＭｅＶであった。生成核種である18Ｆからのγ線のエネルギーはＮａＩ検出器（２台）のコインシデンス計測により検出した。分析条件としては、照射電流は０．１μＡ、照射時間は２０min、冷却時間３hourであった。生成核種の分離法は、Ｈ3ＢＯ3酸に溶解後、ＫＢ18Ｆ4として沈殿分離した。計測時間は５minであった。比較標準試料はＳｉＯ2板を用いた。
測定結果を表１に示す。
原料１、原料３、蒸着原料の酸素濃度は、各原料を粉砕し、荷電粒子放射化分析法により測定した。Ｘ線電荷変換膜中の酸素濃度は、膜試料を粉砕し、放射化分析法により、膜中の平均酸素濃度として測定した。荷電粒子放射化分析に用いた核反応は、16Ｏに３Ｈｅ粒子を照射し、18Ｆとプロトンを生成するものである。生成した18Ｆの半減期は１０９minである。加速器として住友重機械製CYPRIS370型サイクロトロンを使用し、粒子エネルギーは１３．２ＭｅＶであった。生成核種である18Ｆからのγ線のエネルギーはＮａＩ検出器（２台）のコインシデンス計測により検出した。分析条件としては、照射電流は０．１μＡ、照射時間は２０min、冷却時間３hourであった。生成核種の分離法は、Ｈ3ＢＯ3酸に溶解後、ＫＢ18Ｆ4として沈殿分離した。計測時間は５minであった。比較標準試料はＳｉＯ2板を用いた。
測定結果を表１に示す。
表１から明らかなように、比較例１では感度低下が大きいが、実施例では正バイアスでも負バイアスでも感度低下が小さかった。特に比較例では、負バイアスの感度低下が著しく、Ｘ線電荷変換膜中の酸素濃度が電子の走行性に大きな影響を与えることを示すものである。
なお、ここでは放射化分析法により測定したが、ＳＩＭＳ法によっても、酸素濃度の測定が可能である。この場合も、膜中のバルクの平均酸素濃度が重要である。界面の１μｍ程度の厚さ領域において、酸素濃度が３５ｐｐｍを越えていても、Ｘ線電荷発生に寄与する割合が小さいために影響しない。
（低ハロゲンとの組み合わせ）
（実施例８）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらに実施例７記載の真空蒸留を行い、ハロゲン（Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）濃度が０．１〜０．７ｐｐｍである蒸着用原料（以下原料３−１１）を作製した。
（実施例８）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらに実施例７記載の真空蒸留を行い、ハロゲン（Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）濃度が０．１〜０．７ｐｐｍである蒸着用原料（以下原料３−１１）を作製した。
（比較例５）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、塩素を２ｐｐｍドーピングして蒸着用原料（以下原料３−１２）を作製した。
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、塩素を２ｐｐｍドーピングして蒸着用原料（以下原料３−１２）を作製した。
上記（Ｘ線平面検出器の作製）と同様にしてＸ線平面検出器を作製し、感度低下率、酸素濃度を測定した。なお、塩素濃度は以下のように行った。１）セレンを熱硝酸に溶解し、塩素をガスとして取り出す。２）塩素のガスを硝酸銀溶液と反応させ、塩化銀として析出させる。３)得られた塩化銀をろ過回収し、塩化銀を定量し、塩素濃度とした。結果を表２に示す。なお、比較例５は実施例８に対する比較のため便宜上比較例と称したものであって、本発明の範囲外であることを意味するものではない。
表２に示すように、酸素濃度を１５ｐｐｍ以下に抑えるとともに、さらに膜中のハロゲン濃度を同時に１ｐｐｍ以下とすると、正バイアスでも負バイアスでも感度低下をより小さくすることができた。
（アルカリ金属ドープとの組み合わせ）
（実施例９）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらにＮａを１０ｐｐｍドーピングした蒸着用原料（以下原料３−１３）を作製した。
（実施例９）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらにＮａを１０ｐｐｍドーピングした蒸着用原料（以下原料３−１３）を作製した。
（実施例１０）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらにＮａを１００ｐｐｍドーピングした蒸着用原料（以下原料３−１４）を作製した。
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）に、さらにＮａを１００ｐｐｍドーピングした蒸着用原料（以下原料３−１４）を作製した。
（比較例６）
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）のＮａを分析したところ０．５ｐｐｍ以下であった。これを比較用の蒸着用原料とした。
実施例４の蒸着用原料（原料３−４）のＮａを分析したところ０．５ｐｐｍ以下であった。これを比較用の蒸着用原料とした。
上記（Ｘ線平面検出器の作製）と同様にしてＸ線平面検出器を作製し、感度低下率、酸素濃度を測定した。なお、Ｎａ濃度は以下のように行った。１）比較例６のデバイスと実施例６、９のデバイスにおける蒸着膜中のＮａ濃度を測定するために、アモルファスＩＺＯ層が設けられた５ｃｍ角ガラス基板とともにシリコンウエファーを用意して同時に、比較例６と実施例６、９の条件で蒸着を行った。シリコン基板上のセレン合金膜の全量を硝酸で溶解し、その溶液のセレン量は、ＩＣＰ発光で定量し、Ｎａ量は、黒鉛型の原子吸収分光法で定量し、Ｎａ元素のセレンに対する濃度を求めた。結果を表３に示す。なお、比較例６は実施例９および１０に対する比較のため便宜上比較例と称したものであって、本発明の範囲外であることを意味するものではない。
表３に示すように、酸素濃度を１５ｐｐｍ以下に抑えるとともに、膜中にアルカリ金属を０．００１〜１０ｐｐｍドープすると正バイアスでも負バイアスでも感度低下をより小さくすることができた。
以上のように、本発明の放射線平面検出器は、放射線電荷変換膜あるいは光電荷変換膜の残存酸素濃度を３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなるものとしたので、感度低下現象を回避することができる。
１０ 放射線平面検出器
１１ 基板
１２ 電荷収集電極
１３ 放射線電荷変換膜
１４ 上部電極
２０ 放射線平面検出器
２１ 基板
２２ 電荷収集電極
２３ 光電荷変換膜
２４ 上部電極層
２５ 蛍光体層
１１ 基板
１２ 電荷収集電極
１３ 放射線電荷変換膜
１４ 上部電極
２０ 放射線平面検出器
２１ 基板
２２ 電荷収集電極
２３ 光電荷変換膜
２４ 上部電極層
２５ 蛍光体層
Claims (12)
- 基体と、該基体上に配置される電荷収集電極と、該電荷収集電極上に配置されるアモルファスセレンを主成分とする放射線電荷変換膜と、該放射線電荷変換膜の上に配置される放射線を透過する上部電極とを少なくとも有する放射線平面検出器において、
前記放射線電荷変換膜が、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなることを特徴とする放射線平面検出器。 - 画像情報を担持した記録用の放射線を可視光に変換する蛍光体を有する蛍光体層と、該蛍光体層から発せられた可視光を透過する上部電極層と、該上部電極層を透過した可視光の照射を受けることにより電荷を発生するアモルファスセレンを主成分とする光電荷変換膜と、電荷収集電極と、基体とを少なくともこの順に有する放射線平面検出器において、
前記光電荷変換膜が、残存酸素濃度３５ｐｐｍ以下のアモルファスセレンあるいはアモルファスセレン合金からなることを特徴とする放射線平面検出器。 - 前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜の残存酸素濃度が１５ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の放射線平面検出器。
- 前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜が、高純度アモルファスセレンに、酸素との結合力がアモルファスセレンよりも強く、かつ、その酸化物がアモルファスセレンよりも高い蒸気圧を有する物質を混合し、この混合物を加熱処理および／または真空蒸留処理したアモルファスセレン、または該アモルファスセレンを原料としたアモルファスセレン合金からなることを特徴とする請求項１、２または３記載の放射線平面検出器。
- 前記加熱処理および／または真空蒸留処理前の前記物質の濃度が１０〜１０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項４記載の放射線平面検出器。
- 前記物質がヒ素であることを特徴とする請求項４または５記載の放射線平面検出器。
- 前記物質がイオウであることを特徴とする請求項４または５記載の放射線平面検出器。
- 前記加熱処理が不活性ガス中で行われることを特徴とする請求項４〜７いずれか１項記載の放射線平面検出器。
- 前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜が、高純度アモルファスセレンに還元性ガスを吹き込みながら加熱処理したアモルファスセレン、または該アモルファスセレンを原料としたアモルファスセレン合金からなることを特徴とする請求項１または２記載の放射線平面検出器。
- 前記加熱処理後、真空蒸留処理することを特徴とする請求項９記載の放射線平面検出器。
- 前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜に含有されるハロゲンの濃度が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の放射線平面検出器。
- 前記放射線電荷変換膜または前記光電荷変換膜に含有されるアルカリ金属の濃度が０．００１〜１０ｐｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の放射線平面検出器。
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