(57)【要約】  半導体厚膜７に光を照射する光照射機構として、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータフィルム１１をＸ線の検出面とは逆側の面に配設して備える。Ｘ線検出器１に入射されるＸ線をシンチレータフィルム１１が可視光に変換するので、発光に要する電源や制御部を設ける必要がない。また、使用部品が少なくなり、コスト低減や組み立て作業を軽減することができる。また、シンチレータフィルム１１を備えることで消費電力を低減することができる。また、シンチレータフィルム１１に到達するＸ線強度が、分割電極（画素電極）３間で特に強くなり、必要な場所（特に画素電極間）での蛍光強度が強くなるので、感度変動を抑えることができるＸ線検出器１を実現することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線に有感な半導体と、
前記半導体に可視光を照射する光照射機構と
を備えたＸ線検出器であって、
前記光照射機構は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体を備え、
Ｘ線の検出面とは逆側の面に前記蛍光体を配設することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線検出器において、
前記光照射機構は、可視光を発生させる発光手段を備え、
前記蛍光体からの可視光とともに、前記発光手段からの可視光を前記半導体に照射することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＸ線検出器において、
散乱Ｘ線を可視光に変換する散乱Ｘ線用蛍光体を備え、
前記Ｘ線の検出面とは逆側の面とは別の側面にも前記散乱Ｘ線用蛍光体を配設することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線検出器において、
前記蛍光体はシンチレータフィルムであることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線検出器において、
前記シンチレータフィルムは、ＣｓＩ、ＮａＩあるいはＧＯＳであることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線検出器において、
前記蛍光体のＸ線の検出面とは逆側の面に反射部材を備えることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のＸ線検出器において、
電圧印加用の共通電極を備え、
前記半導体の検出面に、前記電圧印加用の共通電極を形成することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線検出器において、
透明な絶縁性基板上に薄膜トランジスタスイッチ、電荷蓄積コンデンサおよび画素電極が形成されたＴＦＴ基板を備え、
前記ＴＦＴ基板上に前記半導体を形成し、前記半導体上に前記電圧印加用の共通電極を形成することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項９】
請求項８に記載のＸ線検出器において、
前記ＴＦＴ基板に反射防止コーティングを施すことを特徴とするＸ線検出器。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のＸ線検出器において、
前記ＴＦＴ基板の下面に前記蛍光体を光学的に結合することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＸ線検出器において、
前記ＴＦＴ基板の下面に前記蛍光体を透明な接着剤によって接着することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のＸ線検出器において、
前記ＴＦＴ基板の下面に前記蛍光体を機械的に固定することを特徴とするＸ線検出器。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載のＸ線検出器において、
前記透明な絶縁性基板は、ガラス基板であることを特徴とするＸ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野等に用いられるＸ線検出器に係り、特に、Ｘ線に有感な半導体によってＸ線を電荷に直接的に変換する直接変換型のＸ線検出器の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線検出器では、分割電極（画素電極）間のスペースの領域に、Ｘ線によって発生した電荷が溜まりやすく、実効的な有感面積が変化し、感度が変動するという現象がある。さらに、Ｘ線入射の停止後に、分割電極間のスペースの領域に溜まった電荷が徐々に掃き出されて、残留出力が発生するという現象がある。これらの現象を防止するために、Ｘ線の検出中に可視光を照射する光照射機構（面発光プレート）を備えたＸ線検出器がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
面発光プレートを備えた場合には、面発光プレートから可視光を半導体厚膜（Ｘ線に有感な半導体）に照射することにより、Ｘ線入射前の状態でも可視光によって発生した電荷のうち一方が分割電極間のスペースの領域にすでに溜まっているので、有感面積が変化せずに感度変動は起こらない。また、Ｘ線入射が停止した後にまで可視光の照射を継続すると、分割電極間のスペースの領域に溜まった電荷が徐々に掃き出されていくことはなく、残留出力は発生しない。オン／オフスイッチや制御部によって電源を制御することで、面発光プレートからの発光を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６７６９号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構成を有する従来のＸ線検出器の場合には、上述したような発光に要する電源や制御部を設ける必要がある。【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光に要する電源や制御部を要さずに、消費電力を低減することができつつ、感度変動を抑えることができるＸ線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線検出器は、Ｘ線に有感な半導体と、前記半導体に可視光を照射する光照射機構とを備えたＸ線検出器であって、前記光照射機構は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体を備え、Ｘ線の検出面とは逆側の面に前記蛍光体を配設することを特徴とするものである。【０００８】
［作用・効果］この発明に係るＸ線検出器によれば、Ｘ線検出器に入射されるＸ線を蛍光体が可視光に変換するので、発光に要する電源や制御部を設ける必要がない。また、使用部品が少なくなり、コスト低減や組み立て作業を軽減することができる。また、光照射機構として蛍光体をＸ線の検出面とは逆側の面に配設して備えることで消費電力を低減することができる。また、蛍光体に到達するＸ線強度が、分割電極（画素電極）間で特に強くなり、必要な場所（特に画素電極間）での蛍光高度が強くなるので、感度変動を抑えることができるＸ線検出器を実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るＸ線検出器によれば、Ｘ線検出器に入射されるＸ線を蛍光体が可視光に変換するので、発光に要する電源や制御部を要さずに、消費電力を低減することができつつ、感度変動を抑えることができるＸ線検出器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例に係るＸ線検出器の概略断面図である。
【図２】Ｘ線検出器の周囲の回路図である。
【図３】Ｘ線検出器のシンチレータフィルムがＸ線を可視光に変換したときの模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図１〜図３とは別の実施形態のＸ線検出器の概略断面図である。
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線検出器の概略断面図であり、図２は、Ｘ線検出器の周囲の回路図であり、図３は、Ｘ線検出器のシンチレータフィルムがＸ線を可視光に変換したときの模式図であり、図４（ａ）や図４（ｂ）は、図１〜図３とは別の実施形態のＸ線検出器の概略断面図である。【００１２】
Ｘ線検出器１は、図１に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチＳ（図２を参照）、電荷蓄積コンデンサＣａ（図２を参照）および分割電極（画素電極）３が形成されたＴＦＴ基板５上に、Ｘ線に有感な半導体厚膜７が形成され、半導体厚膜７の上面（検出面）には、電圧印加用の共通電極９が形成されている。ＴＦＴ基板５の分割電極３側である裏面（すなわちＸ線の検出面とは逆側の面）には、シンチレータフィルム１１が光学的に結合されている。なお、「光学的に結合する」場合には、ＴＦＴ基板５の裏面に、シンチレータフィルム１１を透明な接着剤によって接着してもよいし、ＴＦＴ基板５の裏面に、シンチレータフィルム１１を機械的に固定してもよい。すなわち、ＴＦＴ基板５へシンチレータフィルム１１からの可視光が到達する状態で配置されている限り、「光学的に結合する」接続方法については特に限定されない。このシンチレータフィルム１１としては、ＣｓＩ、ＮａＩあるいはＧＯＳなどの蛍光体で形成されている。半導体厚膜７は、この発明における半導体に相当し、シンチレータフィルム１１は、この発明における蛍光体に相当し、この発明における光照射機構にも相当する。【００１３】
図２に示すように、２次元状に配列された複数（図２では１つのみ図示）のゲートラインＧおよびデータラインＤをＴＦＴ基板５上に形成し、Ｘ線検出器１の周囲には、ゲート駆動回路１３と電荷電圧変換アンプ１５と画像処理部１７とを設けている。ゲート駆動回路１３はゲートラインＧに電気的に接続されており、各ゲートラインＧは同一行の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチＳに電気的に接続されている。各データラインＤは同一列の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチＳに電気的に接続されており、下流側において電荷電圧変換アンプ１５に電気的に接続されている。【００１４】
半導体厚膜７は、Ｘ線に有感な半導体であれば、特に限定されず、非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、あるいはＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）などで形成されている。【００１５】
共通電極９にバイアス電圧を印加して、Ｘ線を入射すると半導体厚膜７で電荷が生成されて、その電荷が分割電極３を介して電荷蓄積コンデンサＣａに蓄積される。ゲート駆動回路１３から各ゲートラインＧに電圧を印加することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチＳをＯＮにして、電荷蓄積コンデンサＣａに蓄積されたキャリアをデータラインＤに読み出す。読み出された電荷は電荷電圧変換アンプ１５にて電圧に変換された状態で増幅され、画像処理部１７は電圧値に対して各種の信号処理を行って、２次元状の画像を得る。【００１６】
このように構成されたＸ線検出器１では、Ｘ線を入射することで、図３に示すように、共通電極９，半導体厚膜７およびＴＦＴ基板５をＸ線が透過して、検出中にシンチレータフィルム１１にＸ線が入射される。特に、ＴＦＴ基板５を構成する基板は透明な絶縁性基板であって、本実施例ではガラス基板であるので、入射されたＸ線におけるＸ線検出器１でのＸ線減衰率を７０％とすると、残りの３０％のＸ線がＴＦＴ基板５を透過してシンチレータフィルム１１に到達する。【００１７】
Ｘ線入射時（すなわちＸ線の検出中）に、入射されたＸ線をシンチレータフィルム１１が可視光Ｏｐｔ（図３を参照）に変換して発光する。このシンチレータフィルム１１からの発光により、可視光がシンチレータフィルム１１から半導体厚膜７に照射される。【００１８】
なお、シンチレータフィルム１１からの可視光が裏面（すなわちＸ線の検出面とは逆側の面）に外部に出てしまう恐れがあるので、図３に示すように、光反射シート１９（図１や図２も参照）等に代表される反射部材を備えるのが好ましい。シンチレータフィルム１１の裏面（Ｘ線の検出面とは逆側の面）に光反射シート１９等に代表される反射部材を備えることで、可視光が裏面に外部に出ることを防止して、ＴＦＴ基板５，半導体厚膜７に向けて可視光を導くことができる。【００１９】
また、可視光がＴＦＴ基板５にて反射されるのを防止するために、図３に示すように、ＴＦＴ基板５に反射防止コーティング２１（図１や図２も参照）を施すのが好ましい。ＴＦＴ基板５に反射防止コーティング２１を施すことで、可視光がＴＦＴ基板５にて反射されるのを防止して、半導体厚膜７に向けて可視光を導くことができる。【００２０】
なお、入射されたＸ線は分割電極３で遮られるので、シンチレータフィルム１１に到達するＸ線強度は、分割電極３間で特に強くなる。そして、シンチレータフィルム１１からの可視光も分割電極３で遮られるので、分割電極３間での蛍光強度が強くなる。【００２１】
上述の構成を備えた本実施例に係るＸ線検出器１によれば、Ｘ線検出器１に入射されるＸ線をシンチレータフィルム１１が可視光に変換するので、発光に要する電源や制御部を設ける必要がない。また、使用部品が少なくなり、コスト低減や組み立て作業を軽減することができる。また、光照射機構としてシンチレータフィルム１１をＸ線の検出面とは逆側の面に配設して備えることで消費電力を低減することができる。また、シンチレータフィルム１１に到達するＸ線強度が、分割電極（画素電極）３間で特に強くなり、必要な場所（特に画素電極間）での蛍光強度が強くなるので、感度変動を抑えることができるＸ線検出器１を実現することができる。【００２２】
上述したように、Ｘ線減衰率を７０％とすると、残りの３０％のＸ線がＴＦＴ基板５を透過してシンチレータフィルム１１に到達する。蛍光変換率（輝度）は、１０［ｃｄ・ｍ−２／Ｒ・ｓｅｃ−１］前後の値であり、入射されたＸ線の線量を０．５［Ｒ・ｓｅｃ−１］とすると、シンチレータフィルム１１からの可視光の輝度は、０．５［Ｒ・ｓｅｃ−１］×３０％×１０［ｃｄ・ｍ−２／Ｒ・ｓｅｃ−１］＝１．５［ｃｄ・ｍ−２］程度になる。もし、シンチレータフィルム１１からの可視光の輝度が、感度変動を抑えるのに少ない場合には、図４（ａ）に示すように、補助的に面発光プレート２３等に代表される発光手段を用いてもよい。【００２３】
例えば、光照射機構は、上述のシンチレータフィルム１１等に代表される蛍光体の他に、図４（ａ）に示すように、面発光プレート２３等に代表される発光手段を備え、発光手段から可視光を発生させる。そして、シンチレータフィルム１１等に代表される蛍光体からの可視光とともに、面発光プレート２３等に代表される発光手段からの可視光を半導体厚膜７に照射する。図４（ａ）に示す構造の場合には、発光に要する電源や制御部を設ける必要があるが、シンチレータフィルム１１からの可視光の分だけ消費電力を抑えることができる。【００２４】
また、Ｘ線は、半導体厚膜７やＴＦＴ基板５などで散乱Ｘ線となる。この散乱Ｘ線は、本来であればノイズ成分であるが、これを有効に利用してもよい。すなわち、図４(ｂ)に示すように、散乱Ｘ線（図中の点線を参照）を可視光に変換する散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備え、Ｘ線の検出面とは逆側の面とは別の側面にも散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を配設してもよい。図４（ｂ）では、半導体厚膜７の外部に透過する散乱Ｘ線や、ＴＦＴ基板５の外部に透過する散乱Ｘ線を有効に利用して、半導体厚膜７の側面に散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備え、ＴＦＴ基板５の側面にも散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備えている。散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５は、この発明における散乱Ｘ線用蛍光体に相当する。【００２５】
このような散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備えることで、散乱Ｘ線を散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５が可視光に変換して、散乱Ｘ線を有効に利用することができる。なお、図１〜図３と同様に、散乱Ｘ線用光反射シート２７等に代表される反射部材を備え、ＴＦＴ基板５や半導体厚膜７に散乱Ｘ線用反射防止コーティング２９を施すのが好ましい。【００２６】
なお、半導体厚膜７の側面に散乱Ｘ線用シンチレータフィルムを備えず、ＴＦＴ基板５の側面に散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備えてもよい。少なくともＴＦＴ基板５の側面に散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を備えることで、必要な場所（特に画素電極間）での蛍光強度が強くなるという効果を奏する。散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５を半導体厚膜７の側面に備えた場合には、散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５からの可視光がＴＦＴ基板５で反射されるので、散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５側の面には、ＴＦＴ基板５は反射防止コーティングを必ずしも施さなくてもよい。【００２７】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。【００２８】
（１）上述した実施例では、反射部材は、光反射シートであったが、可視光が外部に出ることを防止する反射部材であれば、物質や形態については特に限定されない。例えば、反射剤からなる塗料を塗布してもよい。【００２９】
（２）上述した実施例では、蛍光体は、ＣｓＩ、ＮａＩあるいはＧＯＳで形成されたシンチレータフィルムであったが、Ｘ線から可視光に変換する蛍光体であれば、物質や形態については特に限定されない。例えば蛍光体からなる素子であってもよいし、蛍光体からなる塗料を塗布してもよい。散乱Ｘ線用蛍光体においても、シンチレータフィルム（散乱Ｘ線用シンチレータフィルム２５）に限定されず、蛍光体からなる素子であってもよいし、蛍光体からなる塗料を塗布してもよい。【００３０】
（３）上述した実施例では、発光手段は、図４（ａ）に示す面発光プレートであったが、白色光源である冷陰極管と、アクリル板の表面を微細加工した導光板とから構成される構造であってもよい。【００３１】
（４）図４（ａ）の構造と図４（ｂ）の構造とを両方組み合わせてもよい。【００３２】
（５）上述した実施例では、電圧印加用の共通電極９は図１および図２に示すような構造であったが、例えば支持基板と電圧印加用の共通電極とを兼用したグラファイト基板を備えた構造にもこの発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  …  Ｘ線検出器
７  …  半導体厚膜
１１  …  シンチレータフィルム
２５  …  散乱Ｘ線用シンチレータフィルム
Ｏｐｔ  …  可視光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2012137425.tif 000008
2012137425.tif 000009
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