JP5073399B2 - 放射線検出器 - Google Patents
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Description
まず、TFT方式の放射線検出器について説明する。図1は、TFT方式の放射線検出器の全体構成を示す概略図である。図2は、放射線検出器の要部構成を示すものであり、ガラス基板上に積層された各部を示す図である。
次に、光導電層404を被覆する構成について説明する。図1に示すように、バイアス電極401の上方には、バイアス電極401を覆うカバー部材の一例としてのカバーガラス440が設けられている。
これにより、高電圧線432と延長電極部431との接続部の絶縁性を確保することができる。
ここで、上記のTFT方式の放射線検出器400において、バイアス電極401と高電圧線432とを電気的に接続する構成について説明する。図5は、延長電極部431と高電圧線432とが接続される接続部分を示す概略平面図である。
この延長電極部431とバイアス電極401とは、電極層430を構成し、同一工程で一体成形される。
ここで、TFT方式の放射線検出器400の製造工程の一例について概略説明する。
次に、上記のTFT方式の放射線検出器400の動作原理について説明する。光導電層404にX線が照射されると、光導電層404内に電荷(電子−正孔対)が発生する。バイアス電極401とCs電極418との間に電圧が印加された状態、すなわちバイアス電極401とCs電極418とを介して光導電層404に電圧が印加された状態において、光導電層404と電荷蓄積容量407cとは電気的に直列に接続された構造となっているので、光導電層404内に発生した電子は+電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量407cに電荷が蓄積される。
次に、上記のTFT方式の放射線検出器400の作用効果について説明する。
ここで、バイアス電極401と高電圧線432とを電気的に接続する構成の変形例について説明する。図8は、本変形例に係るTFT方式の放射線検出器の全体構成を示す概略図である。図9は、本変形例において延長電極部431と高電圧線432とが接続される接続部分を示す概略平面図である。
ここで、変形例に係るTFT方式の放射線検出器400の製造工程の一例について概略説明する。
光読取方式の放射線検出器についても、本発明の適用は可能であり、上記のバイアス電極と高電圧線とを電気的に接続する構成及び光導電層を被覆する構成に準じて適用される。ここで、光読取方式の放射線検出器としての放射線検出基板500について説明する。
記録用光導電層542は、電磁波を吸収し電荷を発生する光導電物質であり、アモルファスセレン化合物、Bi12MO20(M:Ti、Si、Ge)、Bi4M3O12 (M:Ti、Si、Ge)、Bi2O3、BiMO4(M:Nb、Ta、V)、Bi2WO6、Bi24B2O39、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe,MNbO3(M:Li、Na、K)、PbO,HgI2、PbI2,CdS、CdSe、CdTe、BiI3、GaAs等のうち少なくとも1つを主成分とする化合物により構成される。この中で特にアモルファスセレン化合物よりなることが好ましい。
電荷蓄積層544は、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性の膜であれば良く、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、BCB、PVA、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやAs2S3、Sb2S3、ZnS等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物より構成される。更には、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性であり、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有する方がより好ましく、移動度×寿命の積が、電荷の極性により3桁以上差がある物質が好ましい。
読取用光導電層546は、電磁波、特に可視光を吸収し電荷を発生する光導電物質であり、アモルファスセレン化合物、アモルファスSi:H、結晶Si、GaAs等のエネルギーギャップが0.7-2.5eVの範囲に含まれる半導体物質を用いることができる。特にアモルファスセレンであることが好ましい。
特に、Asを10ppmから200ppm程度含有させたアモルファスセレン、Asを0.2%〜1%程度含有させさらにClを5ppm〜100ppm含有させたアモルファスセレン、0.001ppm〜1ppm程度のアルカリ金属を含有させたアモルファスセレンが好ましく用いられる。
電極界面層548は、記録用光導電層542と上部電極518の間、あるいは読取用光導電層546と下部電極520の間に敷設される。結晶化を防止する目的において、アモルファスセレンにAsが1%-20%の範囲で添加されたもの、S、Te、P、Sb、Geを1%から10%の範囲で添加したもの、上記の元素と他の元素を組合せて添加したものが好ましい。
読取用光導電層546と下部電極(電荷収集電極)520の間には、下引き層550を設けることが出来る。電極界面層(結晶化防止層(A層))548がある場合には、電極界面層548と下部電極520の間に設けることが好ましい。下引き層550は、暗電流、リーク電流低減の観点から、整流特性を有することが好ましい。上部電極518に正バイアスが印加される時には電子ブロック性を、負バイアスが印加される時にはホールブロック性を有することが好ましい。
記録用光導電層542と上部電極(電圧印加電極)518の間には、上引き層552を設けることが出来る。電極界面層(結晶化防止層(C層))548がある場合には、電極界面層548と上部電極518の間に設けることが好ましい。上引き層552は、暗電流、リーク電流低減の観点から、暗電流、リーク電流低減の観点から、整流特性を有することが好ましい。
記録用光導電層542の上面に形成される上部電極518としては金属薄膜が好ましく用いられる。材料としてはAu、Ni、Cr、Au、Pt、Ti、Al、Cu、Pd、Ag、Mg、MgAg3-20%合金、Mg-Ag系金属間化合物、MgCu3-20%合金、Mg-Cu系金属間化合物などの金属から形成するようにすればよい。
たとえば、抵抗加熱方式によりボート内で金属塊が融解後にシャッターを開け、15秒間蒸着し一旦冷却する。抵抗値が十分低くなるまで複数回繰り返すことで形成される。
放射線照射によって放射線検出デバイスに潜像を形成するため、上部電極518には数kVの高電圧を印加する。この上部電極518が大気に開放されていると沿面放電を生じ、被写体が感電する危険がある。上部電極518における沿面放電を防止するため、電極上面に表面保護層554を形成し絶縁処理を施す。
図10、図11に示すような、放射線検出用下部基板524の上に、以下の順に層構成を作製した。下部電極520としては表面粗さRa<1nmの平坦なIZO電極を用いた。
下引き層550 :CeO2 厚み20nm
下電極界面層548 :As10%ドープアモルファスセレン:LiF500ppmドープ、厚み0.1μm
読取用光電導層546:アモルファスセレン 、厚み7μm
電荷蓄積層544 :As2Se3 、厚み1μm
記録用光導電層542:アモルファスセレン Naを0.001ppm含有 、厚み200μm
上電極界面層548 :As10%ドープアモルファスセレン 、厚み0.2μm
上引き層552 :Sb2S3 厚み0.5μm
上部電極518 :Au 厚み70nm
図10、図11に示すような、放射線検出用下部基板524の上に、以下の順に層構成を作製した。下部電極520としては表面粗さRa<1nmの平坦なIZO電極を用いた。
下引き層550 :なし
下電極界面層548 :As3%ドープアモルファスセレン 、厚み0.15μm
読取用光電導層546:アモルファスセレン 、厚み15μm
電荷蓄積層544 :As2Se3 、厚み2μm
記録用光導電層542:アモルファスセレン Naを0.001ppm含有 、厚み180μm
上電極界面層548 :As10%ドープアモルファスセレン 、厚み0.1μm
上引き層552 :Sb2S3 厚み0.2μm
上部電極518 :Au 厚み150nm
図10、図11に示すような、放射線検出用下部基板524の上に、以下の順に層構成を作製した。下部電極520としては表面粗さRa<1nmの平坦なIZO電極を用いた。
下引き層550 :CeO2 厚み30nm
下電極界面層548 :As6%ドープアモルファスセレン 、厚み0.25μm
読取用光電導層546:アモルファスセレン 、厚み10μm
電荷蓄積層544 :As2Se3 、厚み0.6μm
記録用光導電層542:アモルファスセレン Naを0.001ppm含有 、厚み230μm
上電極界面層548 :As10%ドープアモルファスセレン 、厚み0.3μm
上引き層552 :Sb2S3 厚み0.3μm
上部電極518 :Au 厚み100nm
本実施形態において、電荷はアンプを通して増幅後AD変換される。図14は、電荷取り出しアンプの構成、並びにこれらと放射線検出基板500の外部に配された画像処理装置150などとの接続態様を示したブロック図である。
本画像記録読取システムの画像形成シーケンスは、基本的には、高圧印加中に記録光(例えばX線)を照射し潜像電荷を蓄積する過程、および、高圧印加を終了後、読取光を照射して潜像電荷を読み出す過程からなる。読取光Lとしてはライン光源301を電極方向に走査する方法(図15参照)が最適であるが、他の方法でも可能である。
また、放射線検出層522を含む所定領域を四方から囲む保護部材562の4辺のうち、1辺をなす保護部材562の部位には、上部が開放された空間564が形成される。
400 放射線検出器
401 バイアス電極(上部電極部)
402 正孔注入阻止層(中間層)
404 光導電層(電荷変換層)
407a 電荷収集電極(下部電極部)
408 ガラス基板(基板)
431 延長電極部
432 高電圧線(導線)
440 カバーガラス(カバー部材)
442 保護部材
444 硬化性樹脂(充填部材)
448 ブリッジ(中間部材)
500 放射線検出基板(放射線検出器)
518 上部電極(上部電極部)
522 放射線検出層(電荷変換層)
520 下部電極(下部電極部)
524 放射線検出用下部基板(基板)
514 高電圧配線(導線)
Claims (6)
- 放射線が入射されることにより電荷を生成する電荷変換層と、
前記電荷変換層下に設けられ、前記電荷変換層が生成した電荷を収集する下部電極部を有する基板と、
前記基板の外周部上に立設され、前記電荷変換層を囲む保護部材と、
前記電荷変換層上に積層され、前記電荷変換層へバイアス電圧を印加するための上部電極部と、
前記上部電極部から、前記保護部材の内壁よりも外側へ延長された延長電極部と、
前記内壁よりも外側で前記延長電極部と電気的に接続され、前記延長電極部から前記上部電極部を介して前記電荷変換層へバイアス電圧を印加する導線と、
を備え、
前記導線は、前記保護部材内に配置され、前記保護部材内で前記延長電極部と電気的に接続されていることを特徴とする放射線検出器。 - 放射線が入射されることにより電荷を生成する電荷変換層と、
前記電荷変換層下に設けられ、前記電荷変換層が生成した電荷を収集する下部電極部を有する基板と、
前記基板の外周部上に立設され、前記電荷変換層を囲む保護部材と、
前記電荷変換層上に積層され、前記電荷変換層へバイアス電圧を印加するための上部電極部と、
前記上部電極部から、前記保護部材の内壁よりも外側へ延長された延長電極部と、
前記内壁よりも外側で前記延長電極部と電気的に接続され、前記延長電極部から前記上部電極部を介して前記電荷変換層へバイアス電圧を印加する導線と、
前記基板と前記延長電極部との間に形成され、前記基板と前記延長電極部との間を所定間隔に維持する中間部材と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器。 - 前記電荷変換層と前記上部電極部との間から前記延長電極部と前記基板との間へわたって形成され、前記延長電極部と前記基板との接合力を高める中間層を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出器。
- 放射線が入射されることにより電荷を生成する電荷変換層と、
前記電荷変換層下に設けられ、前記電荷変換層が生成した電荷を収集する下部電極部を有する基板と、
前記基板の外周部上に立設され、前記電荷変換層を囲む保護部材と、
前記電荷変換層上に積層され、前記電荷変換層へバイアス電圧を印加するための上部電極部と、
前記上部電極部から、前記保護部材の内壁よりも外側へ延長された延長電極部と、
前記内壁よりも外側で前記延長電極部と電気的に接続され、前記延長電極部から前記上部電極部を介して前記電荷変換層へバイアス電圧を印加する導線と、
前記電荷変換層と前記上部電極部との間から前記延長電極部と前記基板との間へわたって形成され、前記延長電極部と前記基板との接合力を高める中間層と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器。 - 前記保護部材は、絶縁性を有する絶縁性部材であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線検出器。
- 前記上部電極部の上方に設けられ、外周部が前記保護部材に接合され、その前記保護部材との接合部分が前記電荷変換層の外側に配置されたカバー部材と、
前記カバー部材と前記上部電極部との間に充填された充填部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射線検出器。
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