(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線のエネルギーを電荷に変換する半導体層、またはＸ線のエネルギーを光に変換するシンチレータとシンチレータからの光を電荷に変換する半導体層と、前記半導体層の片面に設けられた第１の電極と、第１の電極とは反対の面に設けられるマトリックス状の第２の電極と、前記第２の電極とつながり、かつ、基板上にマトリックス状に設けられたスイッチング素子と、前記第２の電極とつながり前記半導体層で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積用キャパシタと、前記第１の電極に流れる電流を積算しその積算量が、規定値に達した時に信号を発する制御手段とを設けたことを特徴とするＸ線撮像装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ線撮像装置に関する。特に被検体へのＸ線照射量を少なくするためのＸ線診断装置に用いられ、また、同種の目的で工業用非破壊検査装置にも用いられるＸ線撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来の光／Ｘ線に感知するセンサは、図７に示すようにマトリックスを構成する各素子に分かれた電極７２と、素子に共通な半導体層７３、及び、共通な電極７４を設け、半導体層に入射した光／Ｘ線を電荷に変換して記憶容量７５に蓄積し、スイッチング素子７６の駆動により読み出すというものである。また、一搬の放射線センサも半導体層で生成される電荷をマトリックス状に読み出すという点では、上記センサと同様である。
【０００３】
一方、Ｘ線診断のいわゆるレントゲン撮影装置においては、Ｘ線フィルムの前面・後面あるいは近傍に、微小なＸ線センサを設け、このＸ線センサの信号により、Ｘ線を発生した後、適切なＸ線量を感知した時にＸ線の発生を中止するようにＸ線発生器を制御している。これは一般にフォトタイマと呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの検出器は照射され被検体を透過したＸ線についてその画像を得ようとするだけであり、必要最小限なＸ線量を照射するという観点はない。すなわち、Ｘ線画像は入射するＸ線量によりその画質が影響され、一般にＸ線量が減少すると、Ｘ線のゆらぎがフォトンノイズとなってあらわれ、これが画質に影響する。十分なＸ線量を照射するとフォトンノイズは減少するものの、被検体の被曝は大きくなるという問題がある。特に診断用途で用いられる装置は、被検体への被曝を必要最小限にする必要がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために創案されたもので、良好な画質のＸ線画像を得ることができるとともに、被検体への被曝を最小限にすることができるＸ線撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線のエネルギーを電荷に変換する半導体層、またはＸ線のエネルギーを光に変換するシンチレータとシンチレータからの光を電荷に変換する半導体層と、前記半導体層の片面に設けられた第１の電極と、第１の電極とは反対の面に設けられるマトリックス状の第２の電極と、前記第２の電極とつながり、かつ、基板上にマトリックス状に設けられたスイッチング素子と、前記第２の電極とつながり前記半導体層で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積用キャパシタと、前記第１の電極に流れる電流を積算しその積算量（電荷量）が、規定値に達した時に信号を発する制御手段とを設けたことを特徴としている。
【０００７】
Ｘ線発生器により発せられるＸ線は被検体を透過し、本撮像装置に入射する。Ｘ線は第１の電極を透過し、その大部分が半導体層で吸収されＸ線エネルギーは電荷（電子−正孔対）を作る。
【０００８】
あるいは、Ｘ線はシンチレータにより吸収され蛍光を発し、その蛍光によりフォトダイオードのような半導体層により電荷を作る。
【０００９】
この電荷を第２の電極およびスイッチング素子により順次走査し読み出すことでＸ線２次元画像を得るとともに、第１の電極に流れる電荷量が規定値に達した場合に信号を出力し、Ｘ線発生装置等に伝達してＸ線の発生を中止させる。
【００１０】
【実施例】
本発明の実施例を図１、図２に基づいて説明する。図１は本発明にかかるＸ線撮像装置の概要図であるが、マトリックスに共通な層である半導体層２及び第１の電極１は図示していない。図２は断面から見た説明図である。図２において上部から入射したＸ線は第１の電極１を透過して半導体層２で吸収され、電子−正孔対を作り電荷を生成する。生成された電荷は、半導体層２に印加される電圧により電子と正孔はそれぞれ反対の電極に引き寄せられ、この電荷が各キャパシタ４に蓄積される。印加する電圧は図のように第１の電極１に直流電圧源１２によって正の電圧を印加する場合と、逆に負の電圧を印加する場合があり、半導体層内の電子・正孔それぞれの寿命や移動度で決まる。
【００１１】
信号の読み出しは、第２の電極３とキャパシタ４に接続され、マトリックス状に並んだスイッチング素子５を順次駆動することにより、１ライン分ずつの蓄積電荷がそれぞれ読み出しラインを通って増幅器９に入り、マルチプレクサ１０を通ってＡ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換される。
【００１２】
ところで、第１の電極に流れる電流を測定・積算し、電荷量を検出する検出手段６を設ける。この検出手段は計測分野においてよく知られており、特に計測用オペアンプを用いるものが一般的であるが、これに限るものではない。この出力を、コンパレータ回路８に入力し、一方、規定値（閾値）を設定する回路７からの信号と比較することにより、この第１の電極に流れる電荷量が規定値に達した場合に信号をコンパレータ回路８から出力する。
【００１３】
本発明の製造方法について説明する。
【００１４】
液晶ディスプレイなどの家電製品に用いられている薄膜技術により、基板上にマトリックス状に設けられたスイッチング素子と第２の電極が作製される。この技術により、各素子ごとに分かれたＴＦＴやＭＩＭ構造のスイッチング素子と、このスイッチング素子につながった第２の電極（これも各素子ごとに分割されている）と、スイッチング素子を駆動する駆動ライン（例えば列方向）と、スイッチング素子を通って電荷が流れるデータライン（例えば行方向）が作られている。一般には、スイッチング素子はアモルファスシリコンやポリシリコンで作製され、絶縁物には窒化膜、酸化膜、ポリイミドなどの化学材料、金属材料には、クロム・タンタル・アルミ・銅など種々の材料がすでに使用されている。
【００１５】
第２電極の上には半導体層が、センサ全体にわたって設けられる。この層はひとつの連続層であっても良いし、マトリックス状・マトリックスをいくつか合わせた複数に分割された層などいくつかに分割されていても良い。この材料は、セレンなどのカルコゲナイド系材料を蒸着により成膜したり、シリコンやテルル化カドミウム合金をＣＶＤで作ることが可能である。十分にＸ線を吸収するにはこれらの半導体層の厚みは厚い程良く、シリコンのように密度の低いものでは１〜５ｍｍ、セレンでは３００〜１０００μｍ、テルル化カドミウム合金では１００〜３００μｍである。
【００１６】
Ｘ線をシンチレータにより蛍光に変換した後電荷に変える場合には、Ｘ線の大部分をシンチレータで吸収される。例えばタリウムやナトリウムをドープしたヨウ化セシウムのシンチレータではその厚みは３００〜７００μｍであり、タングステン酸カドミウムでは２００〜５００μｍが望ましい。シンチレータにはこの他種々の材料が知られている。
【００１７】
さらに、半導体層の上に、第１の電極を設ける。この材料には、入射線が光の場合はＩＴＯ（インジウム・錫・オキサイド）がもっとも有名であるが、Ｘ線の場合にはＸ線の透過力が高いため、種々の薄膜の金属層や合金層でもよい。
【００１８】
第１の電極１は、いくつかの部分に分かれており、その例を図３から図５に示す。図３は第１の電極が分割されていない例であり、図４、図５は第１の電極１を適当な形状に分割した例である。
【００１９】
図６は、図４や図５のように第１の電極が分割されている場合のＸ線撮像装置の構成例であり、所望の形状に第１の電極を分割しそれぞれの電極の電荷量によりコンパレータ回路２１から信号を出力するものである。これには、各々の分割された電極ごとに電荷量を検出する検出手段２２を設けて電荷量を検出してそれぞれコンパレータ回路２１に入力したり、また分割された複数の電極をいくつかにまとめて検出する方法がある。
【００２０】
また、電荷量を検出する検出手段の数に対応して、複数の設定値を規定値（閾値）の設定回路２３でもち、それぞれについて比較することや信号をＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号として扱うこともできる。
【００２１】
この信号をＸ線発生装置の動作を中止する信号として、Ｘ線管球や高電圧発生装置等で構成されるＸ線発生装置に伝達し、Ｘ線の発生を中止すれば被曝を少なくしつつ、良好なＸ線画像を得ることができる。
【００２２】
通常のＸ線発生装置は、Ｘ線のオン・オフ信号をその内部に持っているため、この信号と上の信号を重ね合わす簡単な論理回路により、容易にＸ線の停止を実現できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明にかかるＸ線撮像装置によれば、被検体を透過したＸ線強度を測定しながら、Ｘ線の発生を制御できるため、適切なＸ線量に達したときにＸ線発生を中止できるので、被検体への被曝を最小限にでき、かつ、良好な画質のＸ線画像を得ることができる。また装置の操作者は、Ｘ線発生装置の条件設定が簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明にかかるＸ線撮像装置の断面を示す図である。
【図３】本発明のＸ線撮像装置の第１の電極の一実施例を示す図である。
【図４】本発明のＸ線撮像装置の第１の電極の一実施例を示す図である。
【図５】本発明のＸ線撮像装置の第１の電極の一実施例を示す図である。
【図６】本発明のＸ線撮像装置の変形実施例を示す図である。
【図７】従来のＸ線撮像装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  第１の電極
２  半導体層
３  第２の電極
４  キャパシタ
５  スイッチング素子
６  電荷量を検出する検出手段
７  規定値（閾値）を設定する回路
８  コンパレータ回路
９  増幅器
１０  マルチプレクサ
１１  Ａ／Ｄ変換器
１２  直流電圧源
２１  コンパレータ回路
２２  規定値（閾値）を設定する回路
２３  電荷量を検出する検出手段
７２  電極
７３  半導体層
７４  共通電極
７５  記憶容量
７６  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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