JP4024460B2 - Radiation solid state detector - Google Patents

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或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、医療診断など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（静電記録体；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、実用化されている。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】
本願出願人は、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、特願平１０−２７１３７４号、同１１−８７９２２号および同１１−８９５５３号において、記録用の放射線或いは該放射線の励起により発せられる光（以下記録用の放射線などという）に対して透過性を有する第１電極層（導電体層）、記録用の放射線などの照射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電極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（読取用の電磁波）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電極層（導電体層）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信号電荷（潜像電荷）を蓄積する検出器を提案している。
【０００４】
そして、上記特願平１１−８７９２２号および同１１−８９５５３号においては、特に、読取光に対して透過性を有する第２電極層の電極（光照射用電極）を多数の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サブ線状電極を、前記ストライプ電極をなす線状電極と互いに平行となるように、第２電極層内に設けた検出器を提案している。
【０００５】
このように、サブ線状電極から成る電荷取出用電極を第２電極層内に設けることにより、蓄電部と各サブ線状電極との間に新たなコンデンサが形成され、記録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線状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をなす線状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、このサブ線状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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第２電極層内にサブ線状電極を設けた場合であっても、ストライプ電極をなす線状電極の読取光に対する透過率が小さい場合や、電荷取出用電極をなすサブ線状電極の読取光に対する透過率が大きい場合には、取り出し得る信号電荷量が小さくなる虞れがある。また、線状電極やサブ線状電極の電極面積によっても、取り出し得る信号電荷量が異なる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができる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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、特願平１１−８７９２２号記載の検出器のうち、サブ線状電極がストライプ電極をなす線状電極と互いに平行となるように第２電極層内に設けられた検出器において、ストライプ電極をなす線状電極と電荷取出用電極をなすサブ線状電極の読取光に対する透過率や電極面積と検出器から取り出し得る信号電荷量の大きさとの関係について調査し、この調査の結果、これらの間には以下のような関係があることを発見した。
【０００９】
（１）光照射用のストライプ電極をなす線状電極を介して読取用光導電層内に入射する読取光の総光量（透過光量）Ｒ１が大きく、一方サブ線状電極を介して読取用光導電層内に入射する読取光の総光量Ｒ２が小さい程、即ち前者の総光量Ｒ１を後者の総光量Ｒ２で割った総光量比Ｒ１／Ｒ２が大きい程取り出し得る信号電荷量が大きくなる。
【００１０】
なお、光照射用の線状電極とサブ線状電極との距離が電極幅に対して無視できない大きさの場合にはこの電極間の距離も考慮する必要が生じてくるが、通常、電極間の距離は小さく設定され、また読取光に対して遮光性を有するものが充填されるので、この電極間の距離が、取り出し得る信号電荷量に与える影響は少ないと考えてよい。
【００１１】
（２）各電極を介して読取用光導電層内に入射する読取光の総光量は、読取光の照射強度が同じ場合には、各電極の面積と読取光に対する透過率の積に比例する。光照射用の線状電極の長さとサブ線状電極の長さは略同じと考えてよいから、各電極を介して読取用光導電層内に入射する読取光の総光量は、実質的には、各電極の幅と透過率の積に比例すると考えることができ、Ｒ１＝Ｗ_b ×Ｐ_b 、Ｒ２＝Ｗ_c ×Ｐ_c と考えることができる。
【００１２】
（３）したがって、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくするためには、各電極の読取光に対する透過率と電極の幅の双方を考慮する必要があり、少なくとも総光量比Ｒ１／Ｒ２が１以上であれば、ストライプ電極をなす線状電極の読取光に対する透過率が例えば５０％程度のときであっても、十分な信号電荷を得ることができると考えられる。
【００１３】
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、記録用の放射線または該放射線の励起により発せられる光に対して透過性を有する第１電極層と、記録用の放射線または前記光の照射を受けることにより導電性を呈する記録用光導電層と、読取光（読取用の電磁波）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と、読取光に対して透過性を有する多数の線状電極が形成されて成る第２電極層とをこの順に有して成り、記録用光導電層と読取用光導電層との間に形成された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サブ線状電極が前記多数の線状電極と互いに平行となるように第２電極層内に設けられて成る放射線固体検出器であって、線状電極の幅Ｗ_b 、該線状電極の読取光に対する透過率Ｐ_b 、サブ線状電極の幅Ｗ_c 、該サブ線状電極の読取光に対する透過率Ｐ_c が、条件式（１）を満足するものであることを特徴とするものである。
（Ｗ_b ×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ×Ｐ_c ）≧１ ・・・（１）
【００１４】
上記条件式（１）は、線状電極およびサブ線状電極の各電極幅や透過率に拘わらず、且つ読取光の光量に拘わらず、線状電極を介して読取用光導電層に入射する読取光の総光量（透過光量）が、サブ線状電極を介して読取用光導電層に入射する読取光の総光量（透過光量）よりも常に大きくなるようにするということを意味する。
【００１５】
なお、好ましくは、右辺は５、より好ましくは８、さらに好ましくは１２とするとよい。
【００１６】
ここで、１画素に対して複数の線状電極およびサブ線状電極が割り当てられる場合には、１画素当たりにおける、線状電極の幅と透過率の積とサブ線状電極の幅と透過率の積の比が上記条件式を満足するようにするのが好ましい。具体的には、例えば、各線状電極の透過率が皆同じで且つ各サブ線状電極の透過率が皆同じ場合には、１画素当たりに占める各線状電極の幅の合計をＷ_b とすると共に、各サブ線状電極の幅の合計をＷ_c とし、上記条件式を満足するようにするとよい。この場合において、各線状電極の透過率がそれぞれ異なる場合や、各サブ線状電極の透過率がそれぞれ異なる場合、さらには線状電極とサブ線状電極の数が異なる場合には、１画素を構成する線状電極毎或いはサブ線状電極毎に幅と透過率の積を求め、それらの和の比が上記条件式（１）を満足するようにするとよい。これを式で示すと、以下に示す条件式（２）で表すことができる。
【数１】

【００１７】
なお、この場合においても、右辺は５、より好ましくは８、さらに好ましくは１２とするとよい。
【００１８】
但し、ＷＰ_b は１画素当たりの線状電極の幅と透過率の積、ＷＰ_c は１画素当たりのサブ線状電極の幅と透過率の積、ｍはストライプ電極をなす１画素当たりの線状電極の数、Ｗ_biは各線状電極の幅、Ｐ_biはその透過率、ｎは電荷取出用電極をなす１画素当たりのサブ線状電極の数、Ｗ_cjは各サブ線状電極の幅、Ｐ_cjはその透過率Ｐ_cjである。
【００１９】
上記条件式（１）あるいは（２）を満足させるためには、前記光照射用の線状電極の材質が、ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、アルミニウム、モリブデンのうちのいずれかであり、前記サブ線状電極の材質が、アルミニウム、モリブデン、クロムのうちのいずれかであることが望ましい。
【００２０】
上記本発明による放射線固体検出器において、「記録用光導電層と読取用光導電層との間に形成された蓄電部」とは、画像情報を担持する放射線或いは該放射線の励起により発せられる光の照射を受けることにより記録用光導電層内で発生した、前記画像情報を担持する放射線の線量或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蓄積するための蓄電部を意味する。
【００２１】
この蓄電部を形成する方法としては、電荷輸送層を設けてこの電荷輸送層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（本願出願人による特願平１０−２７１３７４号、同１１−８７９２２号参照）、トラップ層を設けこのトラップ層内若しくはトラップ層と記録用光導電層との界面に蓄電部を形成する方法（例えば、米国特許第４５３５４６８号参照）、或いは潜像電荷を集中させて蓄電する微小導電部材などを設ける方法（本願出願人による特願平１１−８９５５３号参照）などを用いるとよい。
【００２２】
なお、本発明による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、本発明を適用しない従来の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。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、ストライプ電極をなす線状電極とサブ線状電極の読取光に対する透過率や電極面積と取り出し得る信号の大きさとの関係についての新しい知見に基づいてなされたものであり、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくするため、各電極の読取光に対する透過率と線状電極の幅の双方を考慮して、線状電極の幅Ｗ_b 、該線状電極の読取光に対する透過率Ｐ_b 、サブ線状電極の幅Ｗ_c 、該サブ線状電極の読取光に対する透過率Ｐ_c が上記条件式（１）を満足するようにしたので、Ｗ_c およびＷ_b の大小関係によらず、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができ、読取効率や画像のＳ／Ｎを確実に向上させることができる。
【００２４】
また、１画素に対して複数の線状電極およびサブ線状電極が割り当てられる場合においても、１画素当たりにおける、線状電極の幅と透過率の積とサブ線状電極の幅と透過率の積の比が上記条件式（２）を満足するようにすれば、各線状電極およびサブ線状電極の幅や透過率にバラツキがあっても、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができる。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１は本発明による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）は斜視図、図１（Ｂ）はＱ矢指部のＸＺ断面図、図１（Ｃ）はＰ矢指部のＸＹ断面図である。
【００２７】
この放射線固体検出器２０は、記録用の放射線（例えば、Ｘ線など。以下記録光という。）L1に対して透過性を有する第１電極層２１、この第１電極層２１を透過した記録光L1の照射を受けることにより導電性を呈する記録用光導電層２２、潜像電荷（例えば負電荷）に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷（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（読取用の電磁波）L2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２４、読取光L2に対して透過性を有する第２電極層２５を、この順に積層してなるものである。
【００２８】
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，ＰｂＩ₂ などの酸化鉛（II）やヨウ化鉛（II）、Ｂｉ₁₂（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ₂₀，Ｂｉ₂Ｉ₃／有機ポリマーナノコンポジット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適当である。
【００２９】
電荷輸送層２３の物質としては、例えば第１電極層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１０² 以上、望ましくは１０³ 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などの有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＵＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅなど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など）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L1や読取光L2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。
【００３０】
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）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。
【００３１】
記録用光導電層２２の厚さは、記録光L1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く、本例においては約 500μｍとしている。また電荷輸送層２３と光導電層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１／20以下などにするのが好ましい。
【００３２】
第１電極層２１としては、例えば、透明ガラス板上に導電性物質を塗布したネサ皮膜などが適当である。
【００３３】
第２電極層２５の光照射用電極は、多数のエレメント（光照射用の線状電極）２６ａをストライプ状に配列したストライプ電極２６として形成されている。
【００３４】
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厚みとしては、具体的には、１００ｎｍ厚のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、１００ｎｍ厚のＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））、１０ｎｍ厚のアルミニウム、１０ｎｍ厚のモリブデンなどを用いることができる。これらを使用することにより、何れも、読取光L2に対する透過率Ｐ_b を５０％以上にすることができる。
【００３５】
第２電極層２５内には、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サブ電極（電荷取出用電極）２７が設けられている。このサブ電極２７は、多数のエレメント（電荷取出用のサブ線状電極）２７ａをストライプ状に配列したものであって、各エレメント２７ａは、該エレメント２７ａと前記ストライプ電極２６のエレメント２６ａとが交互に平行に配置されるように配列されている。
【００３６】
サブ電極２７の各エレメント２７ａを形成する電極材の材質と厚みとしては、具体的には、１００ｎｍ厚のアルミニウム、１００ｎｍ厚のモリブデン、１００ｎｍ厚のクロムなどを用いることができる。これらを使用することにより、何れも、読取光L2に対する透過率Ｐ_c を１０％以下にすることができ、エレメント２７ａに対応する読取用光導電層２４内では、信号取り出しのための電荷対を発生させないようにすることができる。
【００３７】
また、各エレメント２６ａと各エレメント２７ａとは電気的に絶縁されるように所定の距離が保たれており、この両エレメントの間２５ａには、例えば、カーボンブラックなどの顔料を若干量分散させたポリエチレンなどの非導電性の高分子材料を充填し、読取光L2に対して遮光性を有するものとする。
【００３８】
なお、この検出器２０においては、エレメント２７ａの幅Ｗ_c をエレメント２６ａの幅Ｗ_b よりも広くすると共に、エレメント２６ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b 、エレメント２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_c が、条件式（Ｗ_b ×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ×Ｐ_c ）≧１（上記条件式（１））を満足するように設定する。
【００３９】
この場合、エレメント２７ａの幅Ｗ_c をエレメント２６ａの幅Ｗ_b よりも広くしたことに合わせて、静電潜像の記録時には、ストライプ電極２６とサブ電極２７とを接続し、サブ電極２７を電界分布の形成に積極的に利用するようにする。
【００４０】
このようにストライプ電極２６とサブ電極２７とを接続して記録を行うと、潜像電荷は、エレメント２６ａに対応する位置だけでなく、エレメント２７ａに対応する位置にも蓄積され、読取時にエレメント２６ａを通して読取用光導電層２４に読取光L2が照射されると、エレメント２６ａを挟む２本のエレメント２７ａの上空部分の潜像電荷が２本のエレメント２７ａを介して順次読み出される。したがって、この場合、エレメント２６ａに対応する位置が画素中心となり、このエレメント２６ａを挟む両側のエレメント２７ａの各半分までが、エレメント２６ａ，２７ａの並び方向の１画素となる。
【００４１】
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電極層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とサブ電極２７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₊ が潜像電荷の量Ｑ_- と同じで、各コンデンサの容量Ｃ_a ，Ｃ_b ，Ｃ_c 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。
【００４２】
Ｑ_- ＝Ｑ₊ ＝Ｑ_+a＋Ｑ_+b＋Ｑ_+c
Ｑ_+a＝Ｑ₊ ×Ｃ_a ／（Ｃ_a ＋Ｃ_b ＋Ｃ_c ）
Ｑ_+b＝Ｑ₊ ×Ｃ_b ／（Ｃ_a ＋Ｃ_b ＋Ｃ_c ）
Ｑ_+c＝Ｑ₊ ×Ｃ_c ／（Ｃ_a ＋Ｃ_b ＋Ｃ_c ）
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（詳細は特願平１１−８７９２２号参照）。
【００４３】
ここで、ストライプ電極２６およびサブ電極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Ｃ_b ：Ｃ_c は、各エレメント２６ａ，２７ａの幅の比Ｗ_b ：Ｗ_c となる。一方、コンデンサＣ_*aの容量Ｃ_a とコンデンサＣ_*bの容量Ｃ_b は、サブ電極２７を設けても実質的に大きな影響は現れない。
【００４４】
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。
【００４５】
また、エレメント２６ａの幅Ｗ_b 、該エレメント２６ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b 、エレメント２７ａの幅Ｗ_c 、該エレメント２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_c が、条件式（１）を満足するようにしているので、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができ、読取効率や画像のＳ／Ｎを確実に向上させることが可能となる。
【００４６】
なお、より多くの信号電荷を取り出すためには、コンデンサＣ_*b，Ｃ_*cの容量比が電極を形成する各エレメント２６ａ，２７ａの幅比で規定されるので、エレメント２７ａの幅Ｗ_c をエレメント２６ａの幅Ｗ_b よりもできるだけ広くした方がよい。この際、上記条件式（１）を満足するように、各エレメント２６ａ，２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b ，Ｐ_c を設定する。
【００４７】
さらに、検出器２０内に残留した電荷を消去しようとする場合には、サブ電極２７も読取光L2に対して透過性を持たせるのが好ましいが、この場合でも、上記条件式を満足するようにすることによって、読取効率や画像のＳ／Ｎを劣化させることなく、残留電荷を消去することができる。
【００４８】
図２は本発明による第２の実施の形態の放射線固体検出器の概略構成を示す図であって、図２（Ａ）は検出器２０ａの斜視図、図２（Ｂ）はＱ矢指部のＸＺ断面図、図２（Ｃ）はＰ矢指部のＸＹ断面図である。なお、図２においては、図１に示す第１の実施の形態による検出器２０の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００４９】
この放射線固体検出器２０ａは、第１電極層２１，記録用光導電層２２，電荷輸送層２３，読取用光導電層２４および第２電極層２５を、この順に積層してなるものである。上記第１の実施の形態による検出器２０と同様に、第２電極層２５の光照射用電極は多数のエレメント２６ａから成るストライプ電極２６であり、エレメント２６ａと互いに平行となるようにサブ電極２７をなす多数のエレメント２７ａが配設されている。各層には、第１の実施の形態による検出器２０と同様のものを使用している。
【００５０】
この検出器２０ａにおいては、記録用光導電層２２と電荷輸送層２３との界面である蓄電部２９に、多数の離散した方形のマイクロプレート(微小導電部材）２８が、隣接したマイクロプレート２８間に間隔を置いて、隣接する各１つずつのエレメント２６ａ，２７ａの真上に配設されている。このマイクロプレート２８の各辺の長さは、エレメント２６ａの配列ピッチと略同一、つまり解像可能な最小の画素ピッチと略同一の寸法に設定されている。マイクロプレート２８の配設される位置が検出器上の画素位置となる。
【００５１】
この検出器２０ａにおいては、エレメント２６ａの幅Ｗ_b をエレメント２７ａの幅Ｗ_c よりも広くすると共に、静電潜像の記録時には、サブ電極２７の電圧が、ストライプ電極２６と同電位になるように制御電圧を印加して、第１電極層２１と第２電極層２５との間で形成される電界分布を均一にするのが好ましい。
【００５２】
これにより、静電潜像の記録過程においては、記録用光導電層２３内で発生した負電荷をマイクロプレート２８上に蓄積することができ、読取過程においては、マイクロプレート２８上に蓄積されている潜像電荷が常に同電位に保持されマイクロプレート２８上を自由に移動することが可能となるので、潜像電荷をより十分に放電させることができ、読残しを少なくすることができる。なお、マイクロプレート２８の中心がエレメント２７ａの中心の真上に位置するように配置して、画素周辺の電荷を一層集め易くなるようにしてもよい。
【００５３】
また、この検出器２０ａにおいては、エレメント２６ａの幅Ｗ_b をエレメント２７ａの幅Ｗ_c よりも広くしているが、エレメント２６ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b 、エレメント２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_c が、条件式（１）を満足するように設定すれば、第１の実施の形態による検出器２０と同様に、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができ、読取効率や画像のＳ／Ｎを向上させることが可能となる。
【００５４】
図３は本発明による第３の実施の形態の放射線固体検出器の概略構成を示す図であって、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）はＱ矢指部のＸＺ断面図、図３（Ｃ）はＰ矢指部のＸＹ断面図である。なお、図３においても、図１に示す第１の実施の形態による検出器２０の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００５５】
この第３の実施の形態による検出器２０ｂは、上記第２の実施の形態による検出器２０ａのマイクロプレート２８を取り除くと共に、１画素の中で、ストライプ電極２６のエレメント２６ａとサブ電極２７のエレメント２７ａの両者を交互に多数設けた構成のものである。図示する検出器２０ｂにおいては、１画素内に、夫々３本のエレメント２６ａおよびエレメント２７ａが設けられている。１画素を構成する各エレメント２６ａの透過率を何れも同じ（透過率Ｐ_b ）とし、同様に各エレメント２７ａの透過率を何れも同じ（透過率Ｐ _c）とする。
【００５６】
この検出器２０ｂを使用して、記録および読取りを行う場合には、各エレメント２６ａ，２７ａを１画素単位でひと纏めにして取り扱うとよい。検出器２０ａ，２０ｂの１画素のサイズを同じとすれば、検出器２０ｂの各エレメント２６ａ，２７ａの幅Ｗ_b ’，Ｗ_c ’は、上記第２の実施の形態による検出器２０ａの各幅Ｗ_b ，Ｗ_c よりも狭く設定される。しかしながら、この場合においても、１画素当たりの各エレメント２６ａの幅の合計と各エレメント２７ａの幅の合計との比は、エレメント２６ａの幅とエレメント２７ａの幅の比と同じになり、また１画素を構成する各エレメント２６ａの透過率および各エレメント２７ａの透過率をそれぞれ毎に同じとしているので、エレメント２６ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b 、エレメント２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_c が、条件式（Ｗ_b ’×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ’×Ｐ_c ）≧５を満足するようにすれば、この検出器２０ｂにおいても、第１の実施の形態による検出器２０などと同様に、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができ、読取効率や画像のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００５７】
なお、１画素を構成する各エレメント２６ａの透過率がそれぞれ異なり、また各エレメント２７ａの透過率がそれぞれ異なる場合には、１画素を構成するエレメント２６ａ毎或いはエレメント２７ａ毎に、幅と透過率の積を求め、それらの和の比が上記条件式（２）を満足するようにすれば、上記同様の効果を得ることができる。
【００５８】
図４は本発明による第４の実施の形態の放射線固体検出器の概略構成を示す図であって、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）はＱ矢指部のＸＺ断面図、図４（Ｃ）はＰ矢指部のＸＹ断面図である。なお、図４においても図１に示す第１の実施の形態による検出器２０の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。この第４の実施の形態による検出器２０ｃは、上記第２の実施の形態による検出器２０ａの電荷輸送層２３を取り除くと共に、マイクロプレート２８の中心がエレメント２６ａの真上に位置するように配置した構成のものである。マイクロプレート２８の配設される位置が検出器上の画素位置となるので、エレメント２６ａに対応する位置が画素中心となり、このエレメント２６ａを挟む両側のエレメント２７ａの各半分までが、エレメント２６ａ，２７ａの並び方向の１画素となる。
【００５９】
この検出器２０ｃは、上記第２の実施の形態による検出器２０ａと同様に、静電潜像の記録過程においては、記録用光導電層２３内で発生した負電荷をマイクロプレート２８上に蓄積することができ、また静電潜像の記録過程においては、マイクロプレート２８上に蓄積されている潜像電荷が常に同電位に保持されマイクロプレート２８上を自由に移動することが可能となるので、潜像電荷をより十分に放電させることができ、読残しを少なくすることができる。
【００６０】
また、この検出器２０ｃにおいては、エレメント２７ａの幅Ｗ_c をエレメント２６ａの幅Ｗ_b よりも広くしているが、エレメント２６ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_b 、エレメント２７ａの読取光L2に対する透過率Ｐ_c が、条件式（１）を満足するように設定すれば、第１の実施の形態による検出器２０などと同様に、取り出し得る信号電荷量を確実に大きくすることができ、読取効率や画像のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
例えば、条件式（１）を満足させるための電極幅とその透過率の組合せは、上記各実施形態のものに限定されるものではない。図５に、条件式（１）あるいは（２）を満足させるための電極幅と透過率の組合せの一例を纏めて示す。なお、図中（ｅ），（ｆ）に、条件式（１）を満足させることのできない組合せの一例を参考に示す。図示するように、種々の組合せ態様を採用し得るが、条件式（１）だけでなく条件式（２）も満たす、換言すれば総光量比（Ｗ_b ×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ×Ｐ_c ）が大きければ大きいほど読取効率の向上の程度がよくなる。したがって、条件式の右辺は５以上、例えば８、さらに好ましくは１２とするとよい。
【００６３】
また、上記実施の形態による検出器は、何れも、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（特願平１０−２７１３７４号参照）。この場合、第１電極層の表面に記録用の放射線を、例えば青色光など、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）などを用いるのが好適である。また、第１電極層は、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。
【００６４】
また、上記実施の形態による検出器２０，２０ａ，２０ｂは、記録用光導電層と読取用光導電層との間に電荷輸送層を設け、記録用光導電層と電荷輸送層との界面に蓄電部を形成するようにしたものであるが、電荷輸送層をトラップ層に置き換えたものとしてもよい。トラップ層とした場合には、潜像電荷は、該トラップ層に捕捉され、該トラップ層内またはトラップ層と記録用光導電層の界面に潜像電荷が蓄積される。また、このトラップ層と記録用光導電層の界面に、画素毎に、各別に、マイクロプレートを設けるようにしてもよい。
【００６５】
また、図６に示すように、本願出願人が特願平１１−２６６９９７号に提案した、光照射用の線状電極であるエレメント２６ａと電荷取出用のサブ線状電極であるエレメント２７ａとの間に読取光に対して透過性を有する絶縁層２８を設けた検出器２０において、上記条件式（１）あるいは（２）を満足させるように電極幅と透過率を設定してもよい。
【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】 本発明の第２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３】 本発明の第３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４】 本発明の第４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５】 条件式（１）を満足させるための電極幅とその透過率の組合せの一例を纏めて示した図
【図６】 本発明を他の態様の検出器に適用した図
【符号の説明】
２０ 放射線固体検出器
２１ 第１電極層
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電極層
２６ ストライプ電極
２６ａ エレメント（線状電極）
２７ サブ電極
２７ａ エレメント（サブ線状電極）
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 types of radiation image information recording / reading apparatuses using a solid state radiation detector (electrostatic recording medium; hereinafter also simply referred to as a detector) are proposed and put into practical use. 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 applicant of the present application has disclosed, as Japanese Patent Application Nos. 10-271374, 11-87922 and 11-87922, as optical readout type radiation solid state detectors capable of achieving both high-speed readout response and efficient signal charge extraction. In No. 11-89553, a first electrode layer (conductor layer) having transparency to recording radiation or light emitted by excitation of the radiation (hereinafter referred to as recording radiation), recording radiation, etc. The recording photoconductive layer that exhibits conductivity by receiving the irradiation of the first electrode layer acts as an insulator for charges having the same polarity as those charged in the first electrode layer, and is opposite to the charges having the same polarity. A charge transport layer that acts as a conductor for polar charges, a photoconductive layer for reading that exhibits conductivity when irradiated with reading light (electromagnetic waves for reading), and has transparency to reading light Second A signal layer (latent image charge) that carries image information is stored in the electricity storage unit formed at the interface between the recording photoconductive layer and the charge transport layer. We have proposed a detector to do this.
[0004]
In Japanese Patent Application Nos. 11-87922 and 11-89553, the electrode of the second electrode layer (light irradiation electrode) having transparency to the reading light is composed of a large number of linear electrodes. In addition to the stripe electrodes, a large number of sub 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 parallel to the linear electrodes forming the stripe electrodes. Thus, a detector provided in the second electrode layer is proposed.
[0005]
In this way, by providing a charge extraction electrode composed of a sub linear electrode in the second electrode layer, a new capacitor is formed between the power storage unit and each sub linear electrode, and is stored in the power storage unit by recording. The transport charge having the opposite polarity to the latent image charge thus made can be charged to the sub linear 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 linear electrode forming the stripe electrode and the power storage unit via the reading photoconductive layer is less than when the sub linear electrode is not provided. As a result, the amount of signal charge that can be extracted from the detector to the outside is increased to improve the reading efficiency, and at the same time, both high-speed reading response and efficient signal charge extraction are achieved. You can also plan.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the sub linear electrode is provided in the second electrode layer, the transmittance of the linear electrode forming the stripe electrode is small with respect to the reading light, or the sub linear electrode forming the charge extracting electrode When the transmittance with respect to the reading light is large, there is a possibility that the amount of signal charge that can be taken out becomes small. The amount of signal charge that can be taken out also varies depending on the electrode area of the linear electrode or the sub linear electrode.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radiation solid state detector capable of reliably increasing the amount of signal charge that can be taken out.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor, among the detectors described in Japanese Patent Application No. 11-87922, is a detector provided in the second electrode layer such that the sub linear electrodes are parallel to the linear electrodes forming the stripe electrodes. Investigate the relationship between the transmittance of the reading light of the linear electrode forming the stripe electrode and the sub linear electrode forming the charge extraction electrode, the relationship between the electrode area and the amount of signal charge that can be extracted from the detector. I discovered that there is the following relationship between them.
[0009]
(1) The total light amount (transmitted light amount) R1 of the reading light incident on the reading photoconductive layer through the linear electrode forming the stripe electrode for light irradiation is large, while the reading light is transmitted through the sub linear electrode. The smaller the total light amount R2 of the reading light incident on the conductive layer, that is, the larger the total light amount ratio R1 / R2 obtained by dividing the former total light amount R1 by the latter total light amount R2, the larger the signal charge amount that can be extracted.
[0010]
When the distance between the linear electrode for light irradiation and the sub linear electrode is not negligible with respect to the electrode width, it is necessary to consider the distance between the electrodes. Since the distance between the electrodes is set to be small and the light-shielding property with respect to the reading light is filled, it may be considered that the distance between the electrodes has little influence on the amount of signal charge that can be taken out.
[0011]
(2) The total amount of reading light incident on the reading photoconductive layer through each electrode is proportional to the product of the area of each electrode and the transmittance for reading light when the irradiation intensity of the reading light is the same. . Since the length of the linear electrode for light irradiation and the length of the sub linear electrode may be considered to be substantially the same, the total amount of reading light incident on the reading photoconductive layer via each electrode is substantially equal to Can be considered to be proportional to the product of the width and transmittance of each electrode, R1 = W_b× P_b, R2 = W_c× P_cCan be considered.
[0012]
(3) Therefore, in order to reliably increase the amount of signal charge that can be taken out, it is necessary to consider both the transmittance of each electrode with respect to the reading light and the width of the electrode, and at least the total light quantity ratio R1 / R2 is 1 or more. If so, it is considered that a sufficient signal charge can be obtained even when the transmittance of the linear electrode forming the stripe electrode with respect to the reading light is about 50%, for example.
[0013]
The present invention has been made based on the above new findings. That is, the radiation solid state detector according to the present invention receives the recording radiation or the irradiation of the light with the first electrode layer having transparency to the light emitted by excitation of the radiation. A recording photoconductive layer exhibiting conductivity, a reading photoconductive layer exhibiting conductivity when irradiated with reading light (reading electromagnetic waves), and a large number of linear electrodes that are transparent to the reading light In accordance with the amount of latent image charge accumulated in the power storage unit formed between the recording photoconductive layer and the reading photoconductive layer. A solid state radiation detector comprising a plurality of sub linear electrodes for outputting a level electric signal provided in a second electrode layer so as to be parallel to the plurality of linear electrodes. Width W_b, The transmittance P of the linear electrode with respect to the reading light_b, Width W of sub linear electrode_c, The transmittance P of the sub linear electrode with respect to the reading light_cSatisfies the conditional expression (1).
(W_b× P_b) / (W_c× P_c) ≧ 1 (1)
[0014]
The conditional expression (1) is incident on the reading photoconductive layer through the linear electrode regardless of the electrode width and transmittance of the linear electrode and the sub linear electrode, and regardless of the amount of reading light. This means that the total light amount (transmitted light amount) of the reading light is always larger than the total light amount (transmitted light amount) of the reading light incident on the reading photoconductive layer via the sub linear electrode.
[0015]
The right side is preferably 5, more preferably 8, and even more preferably 12.
[0016]
Here, when a plurality of linear electrodes and sub linear electrodes are allocated to one pixel, the product of the width and transmittance of the linear electrode and the width and transmittance of the sub linear electrode per pixel. It is preferable that the product ratio satisfies the above conditional expression. Specifically, for example, when the transmittances of the respective linear electrodes are all the same and the transmittances of the respective sub linear electrodes are the same, the total width of the respective linear electrodes per pixel is expressed as W._bAnd the total width of each sub linear electrode is W_cAnd satisfy the above conditional expression. In this case, if the transmittance of each linear electrode is different, if the transmittance of each sub linear electrode is different, or if the number of linear electrodes and sub linear electrodes is different, one pixel is used. It is preferable that the product of the width and the transmittance is obtained for each linear electrode or sub linear electrode to be configured so that the ratio of the sum satisfies the conditional expression (1). This can be expressed by the following conditional expression (2).
[Expression 1]

[0017]
Even in this case, the right side should be 5, more preferably 8, and even more preferably 12.
[0018]
However, WP_bIs the product of the width and transmittance of the linear electrode per pixel, WP_cIs the product of the width and transmittance of the sub linear electrode per pixel, m is the number of linear electrodes per pixel forming the stripe electrode, and W_biIs the width of each linear electrode, P_biIs the transmittance, n is the number of sub-linear electrodes per pixel that form the charge extraction electrode, and W_cjIs the width of each sub linear electrode, P_cjIs its transmittance P_cjIt is.
[0019]
In order to satisfy the conditional expression (1) or (2), the material of the linear electrode for light irradiation is any one of ITO, IDIXO, aluminum, and molybdenum, and the sub linear electrode The material is preferably one of aluminum, molybdenum, and chromium.
[0020]
In the radiation solid-state detector according to the present invention, “the power storage unit formed between the recording photoconductive layer and the reading photoconductive layer” refers to radiation carrying image information or light emitted by excitation of the radiation. A power storage unit for accumulating an amount of electric charge corresponding to a dose of radiation carrying the image information or an amount of light emitted by excitation of the radiation generated in the photoconductive layer for recording means.
[0021]
As a method of forming this power storage unit, a method of forming a power storage unit at the interface between the charge transport layer and the recording photoconductive layer by providing a charge transport layer (Japanese Patent Application No. 10-271374, filed by the applicant of the present application). 11-87922), a method in which a trap layer is provided and a power storage part is formed in the trap layer or at the interface between the trap layer and the recording photoconductive layer (see, for example, US Pat. No. 4,535,468), or latent image charge It is preferable to use a method of providing a minute conductive member that stores electricity in a concentrated manner (see Japanese Patent Application No. 11-89553 by the applicant of the present application).
[0022]
When recording or reading a radiation image using the detector according to the present invention, the recording method and reading method using a conventional detector to which the present invention is not applied and the apparatus are used without change. can do.
[0023]
【The invention's effect】
The present invention has been made on the basis of new knowledge about the relationship between the transmittance and the electrode area with respect to the reading light of the linear electrode and the sub linear electrode forming the stripe electrode and the magnitude of the signal that can be extracted. In order to surely increase the charge amount, the width W of the linear electrode is considered in consideration of both the transmittance with respect to the reading light of each electrode and the width of the linear electrode._b, The transmittance P of the linear electrode with respect to the reading light_b, Width W of sub linear electrode_c, The transmittance P of the sub linear electrode with respect to the reading light_cSatisfies the above conditional expression (1)._cAnd W_bRegardless of the magnitude relationship, the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased, and the reading efficiency and the S / N of the image can be reliably improved.
[0024]
Even when a plurality of linear electrodes and sub linear electrodes are assigned to one pixel, the product of the width and transmittance of the linear electrode and the width and transmittance of the sub linear electrode per pixel If the product ratio satisfies the above conditional expression (2), the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased even if the width and transmittance of each linear electrode and sub-linear electrode vary. it can.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a radiation solid state detector according to the present invention, FIG. 1 (A) is a perspective view, FIG. 1 (B) is an XZ cross-sectional view of a Q arrow portion, FIG. 1 (C) is an XY cross-sectional view of the P arrow part.
[0027]
The radiation solid detector 20 includes a first electrode layer 21 having transparency to recording radiation (for example, X-ray, etc., hereinafter referred to as recording light) L1, and recording light transmitted through the first electrode layer 21. The recording photoconductive layer 22 that exhibits conductivity when irradiated with L1, acts as a substantially insulator for latent image charges (for example, negative charges), and has a transport charge having a polarity opposite to that of the latent image charges ( In the above-described example, for the positive charge), the charge transport layer 23 acting as a substantially conductive material, the reading photoconductive layer 24 exhibiting conductivity when irradiated with the reading light (reading electromagnetic wave) L2, the reading A second electrode layer 25 having transparency to the light L2 is laminated in this order.
[0028]
Examples of the material of the recording photoconductive layer 22 include a-Se (amorphous selenium), PbO, and PbI.₂Lead oxide (II) such as lead (II) iodide, Bi₁₂(Ge, Si) O₂₀, Bi₂I_Three/ A photoconductive substance containing at least one of organic polymer nanocomposites as a main component is suitable.
[0029]
As the substance of the charge transport layer 23, for example, the larger the difference between the mobility of the negative charge charged in the first electrode layer 21 and the mobility of the positive charge having the opposite polarity, the better (for example, 10²Or more, preferably 10^ThreeAbove) Poly N-vinylcarbazole (PVK), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD), An organic compound such as a discotic liquid crystal, a TPD polymer (polycarbonate, polystyrene, PUK) dispersion, a semiconductor material such as a-Se doped with 10 to 200 ppm of Cl is suitable. In particular, an organic compound (PVK, TPD, discotic liquid crystal, etc.) is preferable because it has 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 the recording light L1 and the reading light L2.
[0030]
Examples of the material of the reading photoconductive layer 24 include a-Se, Se-Te, Se-As-Te, metal-free phthalocyanine, metal phthalocyanine, MgPc (Magnesium phtalocyanine), VoPc (phase II of Vanadyl phthalocyanine), and CuPc (Cupper phtalocyanine). ) And the like, and a photoconductive substance mainly containing at least one of them is preferable.
[0031]
The thickness of the recording photoconductive layer 22 is preferably not less than 50 μm and not more than 1000 μm so that the recording light L 1 can be sufficiently absorbed, and is about 500 μm in this example. The total thickness of the charge transport layer 23 and the photoconductive layer 24 is preferably less than or equal to ½ of the thickness of the recording photoconductive layer 22, and the thinner the thickness, the better the response during reading. Therefore, for example, it is preferably 1/10 or less, more preferably 1/20 or less.
[0032]
As the first electrode layer 21, for example, a nesa film in which a conductive material is applied on a transparent glass plate is suitable.
[0033]
The light irradiation electrode of the second electrode layer 25 is formed as a stripe electrode 26 in which a large number of elements (light irradiation linear electrodes) 26a are arranged in a stripe shape.
[0034]
Here, as the material and thickness of the electrode material forming each element 26a of the stripe electrode 26, specifically, 100 nm thick ITO (Indium Tin Oxide), 100 nm thick IDIXO (Idemitsu Indium X-metal Oxide; Kosan Co., Ltd.), 10 nm thick aluminum, 10 nm thick molybdenum, and the like can be used. By using these, the transmittance P with respect to the reading light L2 is used._bCan be made 50% or more.
[0035]
In the second electrode layer 25, an electric signal of a level corresponding to the amount of latent image charge accumulated in the power storage unit 29 formed at substantially the interface between the recording photoconductive layer 22 and the charge transport layer 23 is output. A sub-electrode (charge extraction electrode) 27, which is a conductive member, is provided. The sub-electrode 27 has a large number of elements (sub-linear electrodes for taking out electric charges) 27a arranged in a stripe pattern. Each element 27a has the element 27a and the element 26a of the stripe electrode 26 alternately. Are arranged in parallel with each other.
[0036]
Specifically, as the material and thickness of the electrode material forming each element 27a of the sub-electrode 27, 100 nm thick aluminum, 100 nm thick molybdenum, 100 nm thick chromium, or the like can be used. By using these, the transmittance P with respect to the reading light L2 is used._c10% or less, and in the read photoconductive layer 24 corresponding to the element 27a, it is possible to prevent the generation of charge pairs for signal extraction.
[0037]
Further, each element 26a and each element 27a are kept at a predetermined distance so as to be electrically insulated, and a small amount of a pigment such as carbon black is dispersed between the two elements 25a. It is assumed that a non-conductive polymer material such as polyethylene is filled and has a light shielding property against the reading light L2.
[0038]
In this detector 20, the width W of the element 27a_cIs the width W of the element 26a._bAnd the transmittance P for the reading light L2 of the element 26a._bThe transmittance P of the element 27a with respect to the reading light L2_cIs the conditional expression (W_b× P_b) / (W_c× P_c) ≧ 1 (conditional expression (1) above) is set.
[0039]
In this case, the width W of the element 27a_cIs the width W of the element 26a._bIn addition, when the electrostatic latent image is recorded, the stripe electrode 26 and the sub-electrode 27 are connected, and the sub-electrode 27 is actively used for forming an electric field distribution.
[0040]
When recording is performed by connecting the stripe electrode 26 and the sub electrode 27 in this way, the latent image charge is accumulated not only at the position corresponding to the element 26a but also at the position corresponding to the element 27a, and at the time of reading, the element 26a. When the reading photoconductive layer 24 is irradiated with the reading light L2, the latent image charges in the upper part of the two elements 27a sandwiching the element 26a are sequentially read out through the two elements 27a. Therefore, in this case, the position corresponding to the element 26a is the pixel center, and each half of the elements 27a on both sides of the element 26a is one pixel in the arrangement direction of the elements 26a and 27a.
[0041]
In the detector 20, a capacitor C is interposed between the first electrode layer 21 and the power storage unit 29 with the recording photoconductive layer 22 interposed therebetween._{* a}Is formed, and the capacitor C is interposed between the power storage unit 29 and the stripe electrode 26 (element 26a) with the charge transport layer 23 and the read photoconductive layer 24 interposed therebetween._{* b}Is formed, and a capacitor C is interposed between the power storage unit 29 and the sub electrode 27 via the reading photoconductive layer 24 and the charge transport layer 23._{* c}Is formed. Each capacitor C during charge rearrangement during reading_{* a}, C_{* b}, C_{* c}Amount Q of positive charge distributed to_{+ a}, Q_{+ b}, Q_{+ c}Is the total Q₊Is the amount of latent image charge Q_-Same as the capacitance C of each capacitor_a, C_b, C_cThe amount is proportional to. This can be expressed by the following formula.
[0042]
Q_-= Q₊= Q_{+ a}+ Q_{+ b}+ Q_{+ c}
Q_{+ a}= Q₊× C_a/ (C_a+ C_b+ C_c)
Q_{+ b}= Q₊× C_b/ (C_a+ C_b+ C_c)
Q_{+ c}= Q₊× C_c/ (C_a+ C_b+ C_c)
The amount of signal charge that can be extracted from the detector 20 is the capacitor C_{* a}, C_{* c}Amount Q of positive charge distributed to_{+ a}, Q_{+ c}Total (Q_{+ a}+ Q_{+ c}), Capacitor C_{* b}The positive charge allocated to the signal cannot be taken out as a signal charge (refer to Japanese Patent Application No. 11-87922 for details).
[0043]
Here, the capacitor C by the stripe electrode 26 and the sub-electrode 27_{* b}, C_{* c}Thinking about the capacity of the capacity ratio C_b: C_cIs the ratio W of the width of each element 26a, 27a_b: W_cIt becomes. On the other hand, capacitor C_{* a}Capacity C_aAnd capacitor C_{* b}Capacity C_bHowever, even if the sub-electrode 27 is provided, a substantial influence does not appear.
[0044]
As a result, when the charge is rearranged during reading, the capacitor C_{* b}Amount Q of positive charge distributed to_{+ b}Therefore, the amount of signal charge that can be taken out from the detector 20 via the sub electrode 27 is relatively less than that in the case where the sub electrode 27 is not provided. Can be increased.
[0045]
The width W of the element 26a_b, The transmittance P of the element 26a with respect to the reading light L2_b, Width W of element 27a_cThe transmittance P of the element 27a with respect to the reading light L2_cHowever, since the conditional expression (1) is satisfied, the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased, and the reading efficiency and the S / N of the image can be reliably improved.
[0046]
In order to extract more signal charge, the capacitor C_{* b}, C_{* c}Is defined by the width ratio of the elements 26a and 27a forming the electrode, the width W of the element 27a._cIs the width W of the element 26a._bIt is better to make it as wide as possible. At this time, the transmittance P of the reading light L2 of each element 26a, 27a so as to satisfy the conditional expression (1)._b, P_cSet.
[0047]
Further, in order to erase the charge remaining in the detector 20, it is preferable that the sub-electrode 27 also has transparency to the reading light L2, but even in this case, the above conditional expression is satisfied. By doing so, the residual charge can be erased without degrading the reading efficiency and the S / N of the image.
[0048]
2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of a radiation solid state detector according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a perspective view of the detector 20a, and FIG. XZ sectional drawing and FIG.2 (C) are XY sectional drawings of a P arrow part. In FIG. 2, elements that are the same as those of the detector 20 according to the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted unless particularly necessary.
[0049]
This radiation solid state detector 20a is formed by laminating a first electrode layer 21, a recording photoconductive layer 22, a charge transport layer 23, a reading photoconductive layer 24, and a second electrode layer 25 in this order. Similar to the detector 20 according to the first embodiment, the light irradiating electrode of the second electrode layer 25 is a stripe electrode 26 composed of a number of elements 26a, and the sub-electrodes 27 are parallel to the elements 26a. A large number of elements 27a are arranged. For each layer, the same one as the detector 20 according to the first embodiment is used.
[0050]
In this detector 20a, a large number of discrete rectangular microplates (microconductive members) 28 are arranged between adjacent microplates 28 in a power storage unit 29 that is an interface between the recording photoconductive layer 22 and the charge transport layer 23. Are disposed immediately above each adjacent element 26a, 27a. The length of each side of the microplate 28 is set to be approximately the same as the arrangement pitch of the elements 26a, that is, the same dimension as the minimum resolvable pixel pitch. The position where the microplate 28 is disposed is the pixel position on the detector.
[0051]
In this detector 20a, the width W of the element 26a._bThe width W of the element 27a_cWhen the electrostatic latent image is recorded, a control voltage is applied so that the voltage of the sub-electrode 27 is the same as that of the stripe electrode 26, and the first electrode layer 21, the second electrode layer 25, It is preferable to make the electric field distribution formed between them uniform.
[0052]
Thus, negative charges generated in the recording photoconductive layer 23 can be accumulated on the microplate 28 during the electrostatic latent image recording process, and accumulated on the microplate 28 during the reading process. Since the latent image charge is always held at the same potential and can be freely moved on the microplate 28, the latent image charge can be more fully discharged, and unreadness can be reduced. Note that the microplate 28 may be arranged so that the center of the microplate 28 is located directly above the center of the element 27a so that the charges around the pixels can be collected more easily.
[0053]
In the detector 20a, the width W of the element 26a_bThe width W of the element 27a_cThe transmittance P of the element 26a with respect to the reading light L2 is wider._bThe transmittance P of the element 27a with respect to the reading light L2_cHowever, if it is set so as to satisfy the conditional expression (1), the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased as in the case of the detector 20 according to the first embodiment. / N can be improved.
[0054]
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a radiation solid state detector according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 3 (A) is a perspective view, FIG. 3 (B) is an XZ cross-sectional view of a Q arrow portion, FIG. 3C is an XY cross-sectional view of the P arrow part. In FIG. 3 as well, elements that are the same as those of the detector 20 according to the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted unless particularly necessary.
[0055]
The detector 20b according to the third embodiment removes the microplate 28 of the detector 20a according to the second embodiment, and in one pixel, the element 26a of the stripe electrode 26 and the element of the sub-electrode 27. 27a has a structure in which a large number of both are provided alternately. In the illustrated detector 20b, three elements 26a and 27a are provided in each pixel. The transmittance of each element 26a constituting one pixel is the same (transmittance P_bSimilarly, the transmittance of each element 27a is the same (transmittance P)_c).
[0056]
When recording and reading are performed using the detector 20b, the elements 26a and 27a may be handled together in units of one pixel. If the size of one pixel of the detectors 20a and 20b is the same, the width W of each element 26a and 27a of the detector 20b._b ', W_c'Represents each width W of the detector 20a according to the second embodiment._b , W_cIt is set narrower than. However, even in this case, the ratio of the total width of each element 26a per pixel and the total width of each element 27a is the same as the ratio of the width of element 26a to the width of element 27a. Since the transmittance of each element 26a and the transmittance of each element 27a are the same for each element, the transmittance P for the reading light L2 of the element 26a_b The transmittance P of the element 27a with respect to the reading light L2_c Is the conditional expression (W_b ’× P_b ) / (W_c’× P_c ) If ≧ 5 is satisfied, also in this detector 20b, the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased as in the detector 20 according to the first embodiment, and the reading efficiency and The S / N of the image can be improved.
[0057]
When the transmittance of each element 26a constituting one pixel is different and the transmittance of each element 27a is different, the width and transmittance of each element 26a or each element 27a constituting one pixel are different. If the product is obtained and the ratio of the sum satisfies the conditional expression (2), the same effect as described above can be obtained.
[0058]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a radiation solid state detector according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, in which FIG. 4 (A) is a perspective view, FIG. 4 (B) is an XZ sectional view of a Q arrow portion, FIG. 4C is an XY cross-sectional view of the P arrow part. In FIG. 4 as well, the same elements as those of the detector 20 according to the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless particularly required. The detector 20c according to the fourth embodiment is arranged so that the charge transport layer 23 of the detector 20a according to the second embodiment is removed and the center of the microplate 28 is located immediately above the element 26a. It is the thing of the structure which was made. Since the position where the microplate 28 is disposed is the pixel position on the detector, the position corresponding to the element 26a is the pixel center, and up to half of the elements 27a on both sides sandwiching the element 26a are the elements 26a, 27a. It becomes one pixel of the arrangement direction.
[0059]
Similar to the detector 20a according to the second embodiment, the detector 20c accumulates negative charges generated in the recording photoconductive layer 23 on the microplate 28 in the process of recording the electrostatic latent image. In the process of recording the electrostatic latent image, the latent image charge accumulated on the microplate 28 is always held at the same potential and can be freely moved on the microplate 28. Thus, the latent image charge can be discharged more sufficiently, and unreadness can be reduced.
[0060]
In the detector 20c, the width W of the element 27a_cIs the width W of the element 26a._bThe transmittance P of the element 26a with respect to the reading light L2 is wider._bThe transmittance P of the element 27a with respect to the reading light L2_cHowever, if it is set so as to satisfy the conditional expression (1), the amount of signal charge that can be taken out can be reliably increased as in the detector 20 according to the first embodiment, and the reading efficiency and image quality can be increased. S / N can be improved.
[0061]
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-described embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the invention. is there.
[0062]
For example, the combination of the electrode width and the transmittance for satisfying conditional expression (1) is not limited to those in the above embodiments. FIG. 5 collectively shows an example of combinations of electrode width and transmittance to satisfy the conditional expression (1) or (2). In addition, (e) and (f) in the figure show examples of combinations that cannot satisfy the conditional expression (1). As shown in the figure, various combinations can be adopted, but not only conditional expression (1) but also conditional expression (2) is satisfied, in other words, the total light quantity ratio (W_b× P_b) / (W_c× P_c) Is larger, the degree of improvement in reading efficiency is improved. Therefore, the right side of the conditional expression is 5 or more, for example, 8 and more preferably 12.
[0063]
In any of the detectors according to the above-described embodiments, the recording photoconductive layer exhibits conductivity when irradiated with recording radiation. However, the recording photoconductive layer of the detector according to the present invention is not necessarily provided. However, the present invention is not limited to this, and the recording photoconductive layer may exhibit conductivity by irradiation with light emitted by excitation of recording radiation (see Japanese Patent Application No. 10-271374). 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 electrode layer. As this wavelength conversion layer, for example, cesium iodide (CsI) is preferably used. In addition, the first electrode layer is transmissive to light emitted from the wavelength conversion layer by excitation of recording radiation.
[0064]
In the detectors 20, 20a, 20b according to the above-described embodiments, a charge transport layer is provided between the recording photoconductive layer and the reading photoconductive layer, and the interface between the recording photoconductive layer and the charge transport layer is provided. The power storage unit is formed, but the charge transport layer may be replaced with a trap layer. In the case of the trap layer, the latent image charge is trapped in the trap layer, and the latent image charge is accumulated in the trap layer or at the interface between the trap layer and the recording photoconductive layer. In addition, a microplate may be provided for each pixel at the interface between the trap layer and the recording photoconductive layer.
[0065]
Further, as shown in FIG. 6, the applicant of the present application proposed in Japanese Patent Application No. 11-266997 is composed of an element 26a which is a linear electrode for light irradiation and an element 27a which is a sub linear electrode for extracting electric charge. In the detector 20 provided with the insulating layer 28 having transparency to the reading light in between, the electrode width and the transmittance may be set so as to satisfy the conditional expression (1) or (2).
[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.
2A is a perspective view of a radiation solid state detector according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2B is an XZ sectional view of a Q arrow portion, and FIG. 2C is an XY sectional view of a P arrow portion.
FIG. 3A is a perspective view of a radiation solid state detector according to a third embodiment of the present invention, FIG. 3B is an XZ sectional view of a Q arrow portion, and FIG. 3B is an XY sectional view of a P arrow portion.
4A is a perspective view of a radiation solid state detector according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 4B is an XZ sectional view of a Q arrow portion, and FIG. 4C is an XY sectional view of a P arrow portion.
FIG. 5 is a diagram collectively showing an example of combinations of electrode widths and transmittances to satisfy the conditional expression (1).
FIG. 6 is a diagram in which the present invention is applied to a detector according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
20 Radiation solid state detector
21 First electrode layer
22 Photoconductive layer for recording
23 Charge transport layer
24 Photoconductive layer for reading
25 Second electrode layer
26 Striped electrode
26a Element (Linear electrode)
27 Sub-electrode
27a Element (sub linear electrode)
28 Microplate
29 Power storage unit

Claims (4)

記録用の放射線または該放射線の励起により発せられる光に対して透過性を有する第１電極層と、前記記録用の放射線または前記光の照射を受けることにより導電性を呈する記録用光導電層と、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と、前記読取光に対して透過性を有する多数の線状電極が形成されて成る第２電極層とをこの順に有して成り、前記記録用光導電層と前記読取用光導電層との間に形成された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サブ線状電極が前記多数の線状電極と互いに平行となるように前記第２電極層内に設けられて成る放射線固体検出器において、
前記線状電極の幅Ｗ_b 、該線状電極の前記読取光に対する透過率Ｐ_b 、前記サブ線状電極の幅Ｗ_c 、該サブ線状電極の前記読取光に対する透過率Ｐ_c が、条件式（Ｗ_b ×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ×Ｐ_c ）≧１を満足するものであることを特徴とする放射線固体検出器。A first electrode layer that is transparent to recording radiation or light emitted by excitation of the radiation, and a recording photoconductive layer that exhibits conductivity when irradiated with the recording radiation or the light. A photoconductive layer for reading that exhibits conductivity when irradiated with reading light, and a second electrode layer in which a plurality of linear electrodes having transparency to the reading light are formed in this order. A plurality of sub-lines for outputting an electric signal of a level corresponding to the amount of latent image charge accumulated in a power storage unit formed between the recording photoconductive layer and the reading photoconductive layer. In the radiation solid detector, wherein the electrode is provided in the second electrode layer so that the electrode is parallel to the plurality of linear electrodes,
The width W _{b of} the linear electrode, the transmittance P _{b of} the linear electrode with respect to the reading light, the width W _{c of} the sub linear electrode, and the transmittance P _{c of the} sub linear electrode with respect to the reading light are as _follows : A radiation solid state detector satisfying the formula (W _b × P _b ) / (W _c × P _c ) ≧ 1. 前記線状電極の幅Ｗ_b 、該線状電極の前記読取光に対する透過率Ｐ_b 、前記サブ線状電極の幅Ｗ_c 、該サブ線状電極の前記読取光に対する透過率Ｐ_c が、条件式（Ｗ_b ×Ｐ_b ）／（Ｗ_c ×Ｐ_c ）≧５を満足するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線固体検出器。The width W _{b of} the linear electrode, the transmittance P _{b of} the linear electrode with respect to the reading light, the width W _{c of} the sub linear electrode, and the transmittance P _{c of the} sub linear electrode with respect to the reading light are as _follows : The radiation solid-state detector according to claim 1, wherein the formula (W _b × P _b ) / (W _c × P _c ) ≧ 5 is satisfied. 前記線状電極の材質が、ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、アルミニウム、モリブデンのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線固体検出器。The radiation solid-state detector according to claim 1 or 2, wherein a material of the linear electrode is any one of ITO, IDIXO, aluminum, and molybdenum. 前記サブ線状電極の材質が、アルミニウム、モリブデン、クロムのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の放射線固体検出器。The radiation solid state detector according to any one of claims 1 to 3, wherein a material of the sub linear electrode is any one of aluminum, molybdenum, and chromium.

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