(57)【要約】      （修正有）【課題】薄く、可撓性のある高解像度Ｘ線撮像装置を提供する。【解決手段】Ｘ線センサ１４は、基板２０の第１の側上の第１のＸ線トランスデューサ層２２と、基板の第１の側と反対側となる基板の第２の側上の第２のＸ線トランスデューサ層２４と、第１のＸ線トランスデューサ層および基板の少なくとも一部の間のピクセルのセンサアレイとを有し、センサアレイは、第１および第２のＸ線トランスデューサ層に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線センサであって、
基板の第１の側上の第１のＸ線トランスデューサ層と、
前記基板の前記第１の側と反対側となる前記基板の第２の側上の第２のＸ線トランスデューサ層と、
前記第１のＸ線トランスデューサ層および前記基板の少なくとも一部の間のピクセルのセンサアレイと、を有し、前記センサアレイは、前記第１および前記第２のＸ線トランスデューサ層に接続される、Ｘ線センサ。
【請求項２】
前記基板が、光学的に透明である、請求項１に記載のＸ線センサ。
【請求項３】
前記基板の厚さが、前記センサアレイの前記ピクセルの間の間隔に等しいまたはそれ未満である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１の捕獲層が、入射Ｘ線の一部が前記第２のＸ線捕獲層を通過することを可能にする材料である、請求項１に記載のＸ線センサ。
【請求項５】
前記第１および前記第２のトランスデューサ層が、第１および第２のＸ線捕獲層を備える、請求項１に記載のＸ線センサ。
【請求項６】
前記第１および前記第２のトランスデューサ層が、光導電体を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
Ｘ線撮像システムであって、
前記基板の第１の側上の第１のＸ線トランスデューサ層と、
前記基板の前記第１の側と反対側となる前記基板の第２の側上の第２のＸ線トランスデューサ層と、
前記第１のＸ線トランスデューサ層および前記基板の少なくとも一部の間のピクセルのセンサアレイと、を備え、
前記センサアレイは、前記第１および前記第２のＸ線トランスデューサ層に接続される、Ｘ線センサと、
Ｘ線源と、
Ｘ線照射を受ける対象と、を備える、Ｘ線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｘ線撮像の分野に関し、より詳細には、デジタルＸ線撮像に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムを使ったＸ線撮像は、通常、高速写真フィルムを２枚の蛍光体で挟むことによって行う。２枚の蛍光体は、通常、互いに組成が似ているが、厚さまたは密度が異なり、厚さは、高撮像速度、すなわち感度と、高解像化、すなわち変調伝達関数（ＭＴＦ）との両方をもたらすよう選択される。しかしながら、間接デジタルＸ線撮像は、デジタルセンサの上部で単一の蛍光体スクリーンを使用し、ガラス基板上でアモルファスシリコンから生成されることが多い。入射Ｘ線が蛍光体に当たると、ＰＩＮダイオードアレイにより検出可能な緑（または、他の可視）光を放出し、それを電荷に変換する。次いで、トランジスタのアクティブマトリクスを用いる電荷敏感読出しシステムが電荷を検出し、出力信号を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
典型的には、デジタルセンサは、２００マイクロメートルを超える厚い基板上にあり、センサの片側で微細柱状ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）蛍光体を使用することになる。センサの表面上の第２の蛍光体は、通常、そこで生成された光が、厚い基板を横切るように広がるので、用いられない。２００〜１０００μｍの典型的な厚い基板に対し、そのような広がりは、ぼやけた画像において不十分なＭＴＦを用いて減少するであろう。単一のＣＳＩスクリーンは、高品質の伝達を実現するが、高価で、有毒で、さらに吸湿性である。材料の吸湿性が、高価となる原因の多くを占める。複雑な処理により、湿気に対してＣＳＩスクリーンを密封し、厳しい環境条件において、湿気が密封を通り抜ける場合、これらスクリーンは機能しなくなる可能性がある。
【０００４】
最近は、可撓性基板がデジタルＸ線センサのために使用されており、亀裂や他の機械的損傷に対してガラス基板よりも実質的により堅実である。このことは、病院（Ｘ線センサが救急医療で手荒に使用される可能性のある場所）、非破壊検査（ＮＤＴ、センサが現場で使用される可能性がある場合）、および戦場やそのほかの敵地ならびに安全ではない場所で使用される対即席爆発装置（ｃ−ＩＥＤ）検出において重要な利点である。
【０００５】
そのように使用される可撓性基板は、製造中にキャリア上に据え付けることができ、その結果、キャリアの優れた熱特性および機械的特性により、製造中のより高温での処理が可能となり、センサは、処理が完了した後、取り外す（すなわち、剥離する）ことができる。そのような可撓性基板は、２５μｍ〜２００μｍと、大幅に薄くすることができる。
【０００６】
典型的な４”ＣｓＩスクリーンは、ＧｄＯＳスクリーンの約６０倍のコストがかかる。スクリーンのユニットコストは、デジタルＸ線撮影システムの総コストの大部分、すなわち約１０％を占める。片側ＣｓＩスクリーンよりも高い空間解像度を可能にする方法で、より安価なＧｄＯＳスクリーンを使用することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、Ｘ線システムの一実施形態である。
【図２】図２は、センサ基板のいずれかの側にＸ線トランスデューサを有するＸ線センサの一実施形態である。
【図３】図３は、トランスデューサとして蛍光体を有するＸ線センサの一実施形態である。
【図４】図４は、トランスデューサとして光導電体を有するＸ線センサの一実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、Ｘ線システムの一実施形態である。以下でより詳細に説明するように、本システム１０におけるセンサ１４は、基板の各側にＸ線トランスデューサを有する基板を有する。トランスデューサは、ある形態のエネルギーを他の形態に変換する。本実施形態において、トランスデューサは、センサの実装に応じて、Ｘ線を光または電圧に変換する。Ｘ線源１２からのＸ線は、センサ１４の基板の片側にのみ当たるが、一部のＸ線は、基板を通過して、他の側のトランスデューサに達する。この方法は、フィルムと同様に、基板のいずれかの側に蛍光体または光導電体を持つという利点を有するが、デジタルＸ線撮影システムの利点も有する。
【０００９】
図２は、Ｘ線センサ１４の一実施形態を示す。センサは、センサ基板２０のいずれかの側にトランスデューサ層を有する。第１のトランスデューサ２２は、基板２０の片側上にあり、第２のトランスデューサ層２４は、第１のトランスデューサの側と反対側となる基板の側上にある。トランスデューサ層のＸ線反応表面は、入射に面する。場合によっては、Ｘ線源に面している基板の側にあるトランスデューサは、上部トランスデューサと呼ぶ可能性があり、Ｘ線源と面する側も、他の場合において、上部と呼ぶ可能性がある。
【００１０】
トランスデューサを、トランスデューサ層と呼ぶ可能性があることに留意する必要がある。トランスデューサの材料は、膜全体を途切れることなく被覆することが可能な、薄い膜上の被覆の形態、または積層板もしくはプレスドシートの形態をとることができる。あるいは、反応性材料は、センサアレイ上のピクセルの１つに対応する各領域を有するアレイなどの領域に形成することができる。一般に、センサアレイは、フォトダイオード、電圧センサなどのセンサ部品のアレイから成る。センサは、撮像アレイに対応するアレイに配置されるので、個々の部品はピクセルと呼ぶことができ、センサは、ピクセル化されているということができる。
【００１１】
入射Ｘ線放射は、第１のトランスデューサ２２に当たり、トランスデューサを、Ｘ線２６によって示すように反応させることができる。一般に、トランスデューサは、ある割合のＸ線エネルギーを他の形態のエネルギーに変換し、そのようなエネルギーには、センサ２０によって検出および吸収される可視光などがある。２８などのＸ線放射もまた、相互作用を引き起こすことなく第１のトランスデューサを通過することができ、第２のトランスデューサ２４において相互作用する代わりに、そのような相互作用からのエネルギーを、次いで、センサ２０によって検出および吸収する。これにより、センサが見逃していたＸ線をセンサが検出するので、センサの全体的な感度が上がる。これにより、センサの空間解像度が上がり、または輝度が上がり、それらのいずれかにより、生成した画像の明瞭度が向上する。同様に、これにより、安価なＧｄＯＳスクリーンの使用が可能となる。
【００１２】
図３は、Ｘ線反応性蛍光体を使用してＸ線を捕らえるトランスデューサの一例を示す。Ｘ線が蛍光体に当たると、蛍光体は、光、典型的には緑光を発生し、その光は感光部材で検出される。
【００１３】
図３の実施形態において、感光部材は、ＰＩＮダイオード４２であり、ＰＩＮダイオード４２は、真性半導体領域（ｉ領域）３６によってｎ型領域４０から分けられたｐ型領域３４を有する。部分的または完全に、透明電極３２は、ｐ型領域に電気的に結合され、および部分的または完全に、透明電極３８は、ｎ型領域に結合される。電極３２は、いずれかの側の他のｐ型領域上にあるものとして示され、電極３８は、単一電極として示される。単一電極、二重電極、位置相違などの電極のあらゆる変形および改変は実施形態の範囲内である。
【００１４】
波線で示した第１のトランスデューサ２２によって捕らえられた入射Ｘ線は、トランスデューサ、この場合は蛍光体に、ＰＩＮダイオード４２によって検出される緑光２８を放射させ、その光を電荷に変換する。トランスデューサ２４によって捕らえられたＸ線は、光線２９などの光を放射させ、次いで、ＰＩＮダイオード４２によって検出される。光線２９は、薄く（＜２００μｍ）、光学的に透明な基板２１を通過する。
【００１５】
一般に、電極３２および３８は、アクティブマトリクスシステムにバイアスおよび接続され、次いで、アクティブマトリクスシステムは、画像データを検出およびデジタル化して、デジタルＸ線写真を取得することができる。本システムのあらゆる変形は、実施形態の範囲内である。
【００１６】
そのようなセンサの構造上の問題は、上部、すなわちＸ線源側、および底部、すなわち基板に面する側の両方からの照射を可能とするＸ線センサピクセルにある。本デジタルＸ線センサにおいて、ソース−ドレイン（Ｓ／Ｄ）領域およびｎコンタクト３８は、不透明であり、底部の照射を防ぐ。しかしながら、透明な底部電極の多くの変形が可能であり、大量にドープされたｎ＋材料、微結晶ｎ＋、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などのマッシュルーム型金属、およびマッシュルーム型金属ファンアウトを含む。
【００１７】
例えば、ｎ＋領域は、底部金属コンタクトを置き換えるのに十分高い濃度でドーピングすることができ、その結果、図３の３８のような小Ｓ／Ｄパッドが、スイッチトランジスタに対して十分なコンタクトになる。微結晶ｎ＋は、優れた導電性を有し、それにより、ｎ＋アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のシート抵抗が非常に高いままでも、具体的なピクセルピッチおよび処理詳細に応じて、オプションをもたらすことができる。透明ｎコンタクト金属３８もまた、使用することができる。同様に、ｎコンタクト金属３８は、ｎ＋ａ−Ｓｉ抵抗率を補うために展開することができる。いかなるこれらの実施形態も、基板の底部からの著しい量の光を、捕獲層に到達させることが可能である。ＮＤＴおよびｃ−ＩＥＤの対象となる１５０および３００ＶＫＶｐのＸ線チューブ電圧で、ＧｄＯＳの吸収率はＣｓＩよりも高い。以下の表は、ＧｄＯＳのより高い吸収率の、スクリーンのＸ線阻止能についての効果である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
より高い密度および吸収率のため、３００マイクロメートルのＧｄＯＳのみで、７００マイクロメートルのＣｓＩと同じだけのＸ線を阻止する。ＧｄＯＳが、１２０マイクロメートルのフロントスクリーンおよび１８０マイクロメートルのバックスクリーンとして対になることが可能な場合、およびＣｓＩでの光の３０％が、蛍光体の微細柱状構造によって誘導されない場合、低コストのＧｄＯＳシステムより優れた、または同等の解像度となるであろうと考えられる。微細柱状蛍光体は、蛍光の５０から７０％を誘導することが可能であり、同じ厚さの特定の蛍光体と比較して、より鮮明な拡散点機能を示す。
【００２０】
Ｘ線写真およびポータル撮像以外の典型的な医学的撮像用途に対し、エネルギーは３０から６０ＫＶである。ＣｓＩと組み合わせた微細柱状蛍光体は、優れた吸収率を有する。ｃＩＥＤの対象となるような、より高いエネルギーに対して、ＣｓＩの利点は失われ、対のＧｄＯＳスクリーンは、ＣｓＩスクリーンと同じ総吸収率を有する。
【００２１】
Ｘ線が中間反応を引き起こす「間接」検出トランスデューサに加えて、センサによって検出される蛍光体の蛍光の場合と同様に、センサに対してより直接的な方法を使用することができる。図４は、そのような例の１つを示す。図４において、５０などのセンサ部品は、電圧検出器から成ることができ、トランスデューサ層は、光導電体から成る。放射を電圧に変換するどんな種類の材料も用いることができる。一実施形態において、材料は、セレンである。
【００２２】
Ｘ線が光導電体５４に当たると、光導電体は、Ｘ線エネルギーを電荷に変換し、その電荷は、帯電電極５２によって収集することができる。帯電電極５６は、電圧Ｖｏｕｔ６２として電荷読出しシステムによって感知される電荷を生成する。５８などの第１のトランスデューサ層を通過するＸ線は、光導電体に面する基板に当たり、さらに電圧を生成する。６０などのビアまたは他の経路は、生成した電圧または電流が基板を通過し、帯電電極などの検知素子に戻ることを可能にするために存在する。貫通基板ビア（ＴＳＶ）は、概して半導体およびフラットパネル産業で知られており、あらゆる変形が、本実施形態の範囲内である。
【００２３】
図３と図４との間でセンサ部品の実装が異なるが、システムに対して共通なことがいくつかある。どちらの場合も、Ｘ線から変換した信号は、２つのトランスデューサから、上部および第２の底部で、アクティブマトリクスに伝えられる。底部信号に関して、図３において、その経路は、透明基板２１を通る可視光によるものである。底部信号に関して、図４において、その経路は、ビア６０によるものである。
【００２４】
同様に、第１の捕獲層が、入射Ｘ線の一部が第２のＸ線捕獲層を通過することを可能にする材料から成ることは有利であると考えられる。全システムに共通の他の部品が、選択した検知素子に関わらず存在し、ほんの数例の、システムを構築することが可能な方法がある。同様に、特定の構造または方法を、１つまたは他の検知素子実装に関して説明してきたが、あらゆる構造および方法を、いずれの実装に対しても適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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