(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｘ線の信号強度の減衰を抑制することによって、適切にＸ線検出を行うことができるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法を提供する。【解決手段】このＸ線位相イメージング装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から被写体に照射されるＸ線が通過する位相格子部と、位相格子部を通過したＸ線を検出する検出部３と、を備え、検出部３は、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層４０と、光電変換半導体層４０に対してＸ線の入射方向側に設けられている入射側電極４１とを有する半導体チップ４と、半導体チップ４に対してＸ線の入射方向側とは反対側に半導体チップ４と対向して設けられ、光電変換半導体層４０によって変換された電気信号を読み出す基板５と、を含み、入射側電極４１は、炭素を主成分とするように構成されている。【選択図】図３
2018042662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から前記被写体に照射されるＸ線が通過する回折格子部と、
前記回折格子部を通過したＸ線を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層と、前記光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側に設けられている入射側電極とを有する半導体チップと、前記半導体チップに対してＸ線の入射方向側とは反対側に前記半導体チップと対向して設けられ、前記光電変換半導体層によって変換された前記電気信号を読み出す基板と、を含み、
前記入射側電極は、炭素を主成分とするように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項２】
軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングを行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項３】
前記炭素を主成分とする入射側電極は、炭素薄膜、または、炭素微粒子を有する炭素ペーストを含む、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項４】
前記入射側電極は、導電性高分子を含む、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項５】
前記導電性高分子は、ポリアニリンスルホン酸、ポリピロール、または、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項４に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項６】
Ｘ線源から照射されるＸ線が通過する回折格子部を通過したＸ線を検出する検出部に含まれ、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層を形成する工程と、
前記光電変換半導体層を形成する工程の後に、前記光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側に、炭素を主成分とする入射側電極を、スクリーン印刷、ドクターブレード、蒸着、または、スパッタリング法のうちの少なくともいずれか１つによって形成する工程と、
前記光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側とは反対側に、前記光電変換半導体層と対向するように、前記光電変換半導体層によって変換された前記電気信号を読み出す基板を形成する工程と、
前記入射側電極を焼成する工程と、を備える、Ｘ線位相イメージング装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法に関し、特に、半導体層に対してＸ線の入射方向側に設けられている電極を備えるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体層に対してＸ線の入射方向側に設けられている電極を備えるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の半導体放射線検出素子は、カドミウムとテルルとを主成分とする光電変換半導体層（化合物半導体結晶）に電圧を印加するために、光電変換半導体層の一方側の表面に白金電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、白金電極では、Ｘ線のエネルギーが所定の値以下の場合において、Ｘ線のエネルギーが小さくなるにつれて、Ｘ線の透過率は比較的大きく変化する。したがって、上記特許文献１の半導体放射線検出素子では、白金電極側にＸ線を入射する場合において、入射されるＸ線のエネルギーによってはＸ線の信号強度が著しく減衰する場合がある。この場合、適切にＸ線検出を行うことができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、Ｘ線の信号強度の減衰を抑制することによって、適切にＸ線検出を行うことが可能なＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から被写体に照射されるＸ線が通過する回折格子部と、回折格子部を通過したＸ線を検出する検出部と、を備え、検出部は、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層と、光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側に設けられている入射側電極とを有する半導体チップと、半導体チップに対してＸ線の入射方向側とは反対側に半導体チップと対向して設けられ、光電変換半導体層によって変換された電気信号を読み出す基板と、を含み、入射側電極は、炭素を主成分とするように構成されている。
【０００８】
ここで、炭素を主成分とする電極は、白金または金からなる電極と比べると、比較的Ｘ線の透過率が大きい。したがって、この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置は、上記のように、入射側電極を、炭素を主成分とするように構成することによって、入射側電極が白金または金である場合に比べて、入射されたＸ線の信号強度の減衰を抑制することができる。その結果、適切にＸ線の位相シフト量の検出を行うことができる。また、Ｘ線の透過率が大きい（減衰係数が小さい）炭素を主成分とする入射側電極を用いることによって、Ｘ線源からのＸ線量を小さくした場合においても、入射側電極によるＸ線量の減衰量が相対的に小さくなるので、適切にＸ線を検出することができる。また、回折格子部を通過した際にＸ線量が減衰した場合でも、適切にＸ線を検出することができる。また、炭素を主成分とする入射側電極を用いることによってＸ線源からのＸ線量を小さくすることができるので、生体軟部組織の検出において生体への被曝を抑制することができる。
【０００９】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置は、好ましくは、軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングを行うように構成されている。ここで、軟Ｘ線領域における、白金または金のＸ線の透過率と炭素のＸ線の透過率との差は、軟Ｘ線領域よりもＸ線のエネルギーが高い領域における、白金または金のＸ線の透過率と炭素のＸ線の透過率との差よりも大きい。このため、軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングに炭素を主成分とする入射側電極を用いることは、適切にＸ線の位相シフト量の検出を行う点において、特に有効である。ここで、エネルギーが高いＸ線は、生体軟部組織などの被写体に対して大半が透過してしまうので、適切に密度分布を得ることが困難である。そこで、軟Ｘ線を用いることによって、生体軟部組織などの検出を容易化することができる。なお、本明細書では、軟Ｘ線とは、エネルギーが１０ＫｅＶ以下のＸ線を意味している。
【００１０】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置は、好ましくは、炭素を主成分とする入射側電極は、炭素薄膜、または、炭素微粒子を有する炭素ペーストを含む。このように構成すれば、入射側電極にグラファイトを用いる場合に比べて、入射側電極を薄く形成することができる。これにより、入射側電極に入射されたＸ線の信号強度の減衰をさらに抑制することができる。また、炭素薄膜、または、炭素ペーストは抵抗が比較的低いので、入射側電極に印加するバイアス電圧の低電圧化を図ることができる。その結果、検出面内の電位分布の発生を抑制することができ、適切なイメージング画像を得ることができる。また、入射側電極が、炭素薄膜、または、炭素ペーストを含むことによって、厚みの均一な（凹凸の少ない）入射側電極を容易に形成することができるので、検出面内の電位分布の発生をさらに抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置は、好ましくは、入射側電極は、導電性高分子を含む。このように構成すれば、導電性高分子により入射側電極の導電性を向上させることができる。これにより、入射側電極に印加するバイアス電圧をさらに低電圧化させることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、導電性高分子は、ポリアニリンスルホン酸、ポリピロール、または、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）のうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、ポリアニリンスルホン酸、ポリピロール、または、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）は、比較的導電性が高いので、入射側電極の導電性を容易に向上させることができる。また、ポリアニリンスルホン酸、ポリピロール、または、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）は、金属に対して防食性を有するので、入射側電極の腐食を抑制することができる。
【００１３】
この発明の第２の局面によるＸ線位相イメージング装置の製造方法は、好ましくは、Ｘ線源から照射されるＸ線が通過する回折格子部を通過したＸ線を検出する検出部に含まれる、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層を形成する工程と、光電変換半導体層を形成する工程の後に、光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側に、炭素を主成分とする入射側電極を、スクリーン印刷、ドクターブレード、蒸着、または、スパッタリング法のうちの少なくともいずれか１つによって形成する工程と、光電変換半導体層に対してＸ線の入射方向側とは反対側に、光電変換半導体層と対向するように、光電変換半導体層によって変換された電気信号を読み出す基板を形成する工程と、入射側電極を焼成する工程と、を備える。
【００１４】
この発明の第２の局面によるＸ線位相イメージング装置の製造方法では、上記のように、入射側電極の主成分が炭素であることによって、入射側電極が白金または金である場合に比べて、入射されたＸ線の信号強度の減衰を抑制することができる。また、入射側電極を形成した後に光電変換半導体層を形成する場合、入射側電極は一定以上の厚み（強度）を必要とする。したがって、光電変換半導体層を形成する工程の後に、入射側電極を、スクリーン印刷、ドクターブレード、蒸着、または、スパッタリング法のうちの少なくともいずれか１つによって形成することによって、入射側電極を形成した後に光電変換半導体層を形成する場合に比べて、入射側電極を薄膜化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、Ｘ線の信号強度の減衰を抑制することによって、適切にＸ線検出を行うことができるＸ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。
【図２】Ｘ線位相イメージング装置の構成を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の検出部の構成を示した概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の検出部の回路構成を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の検出部の炭素電極のＸ線透過率と白金電極のＸ線透過率とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［本実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
【００１９】
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
Ｘ線位相イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、たとえば、医療用途では、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。
【００２０】
Ｘ線位相イメージング装置１００は、図１に示すように、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されるＸ線が通過する位相格子部２と、位相格子部２を通過したＸ線を検出する検出部３と、を備えている。また、Ｘ線位相イメージング装置１００には、第１格子２０と、第２格子２１とが設けられている。なお、位相格子部２は、特許請求の範囲の「回折格子部」の一例である。
【００２１】
具体的には、Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線源１と、第１格子２０と、位相格子部２と、第２格子２１と、検出部３とを用いて、タルボ・ロー（Ｔａｌｂｏｔ-Ｌａｕ）干渉計によるＸ線撮像が行われる。Ｘ線源１と、第１格子２０と、位相格子部２と、第２格子２１と、検出部３とは、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。
【００２２】
なお、本明細書では、Ｘ線の照射軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する面内において互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とする。
【００２３】
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線を照射するように構成されている。
【００２４】
ここで、本実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングを行うように構成されている。具体的には、Ｘ線源１からは、エネルギーが１０ＫｅＶ以下のＸ線が照射されている。
【００２５】
第１格子２０は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子、いわゆるマルチスリット）である。第１格子２０は、Ｚ方向に直交するＸ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のスリット２０ａを有している。各スリット２０ａは、Ｚ方向に直交するＹ方向に延びるように形成されている。
【００２６】
第１格子２０は、Ｘ線源１と位相格子部２との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２０は、ロー（Ｌａｕ）効果により、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。第１格子２０は、各スリット２０ａを通過したＸ線を、各スリット２０ａの位置に対応する線光源として機能させるように構成されている。これにより、第１格子２０を通過したＸ線の可干渉性を高めることが可能である。
【００２７】
位相格子部２は、通過するＸ線の位相を変化させる回折格子（位相格子）である。位相格子部２は、Ｚ方向に直交するＸ方向に配列される複数のスリット２ａを有している。各スリット２ａは、Ｚ方向に直交するＹ方向に延びるように形成されている。
【００２８】
位相格子部２は、第１格子２０と第２格子２１との間に配置されており、第１格子２０を通過したＸ線が照射される。また、位相格子部２は、第１格子２０から距離Ｒ１離れた位置に配置されるように設計される。位相格子部２は、タルボ効果により、自己像Ｃを形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（後述するタルボ距離Ｚｐ）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これを、タルボ効果という。自己像は、Ｘ線の干渉によって生じる干渉縞である。Ｘ線位相イメージング装置１００では、第１格子２０を設けてＸ線の可干渉性を高めることによって、タルボ効果による位相格子部２の自己像Ｃをより確実に形成させることが可能である。なお、自己像Ｃは、特許請求の範囲の「強度分布像」の一例である。
【００２９】
第２格子２１は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子）である。第２格子２１は、Ｚ方向に直交するＸ方向に配列される複数のスリット２１ａを有している。各スリット２１ａは、Ｚ方向に直交するＹ方向に延びるように形成されている。
【００３０】
第２格子２１は、位相格子部２と検出部３との間に配置されており、位相格子部２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子２１は、位相格子部２からタルボ距離Ｚｐ離れた位置に配置されるように設計される。第２格子２１は、位相格子部２の自己像Ｃと干渉してモアレ縞を形成するために設けられている。
【００３１】
被写体Ｔの撮像時には、位相格子部２と第２格子２１との間に被写体Ｔが配置される。この場合、被写体Ｔを通過したＸ線が、第２格子２１に照射される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、検出部３は、位相格子部２を通過するとともに被写体Ｔを透過したＸ線の干渉によって形成される自己像Ｃに基づいてＸ線の位相イメージングを行うように構成されている。
【００３３】
具体的には、検出部３は、自己像Ｃと第２格子２１との干渉により形成されたモアレ縞の歪みを検出する。Ｘ線位相イメージング装置１００は、検出部３の検出結果に基づいて、被写体Ｔの位相像を取得するように構成されている。
【００３４】
また、図２に示すように、Ｘ線の位相イメージングには、第２格子２１と自己像Ｃとの干渉によって形成されるモアレ縞の歪みを検出する間接方式（図２（ａ）参照）と、自己像Ｃを直接検出する直接方式（図２（ｂ）参照）がある。間接方式においては、第２格子２１を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞（画像）から再構成画像を取得する手法（縞走査法）が用いられている。
【００３５】
（検出部の構成）
図３に示すように、検出部３は、光電変換半導体層４０と、入射側電極４１とを含む半導体チップ４を備えている。入射側電極４１は、光電変換半導体層４０に対してＸ線の入射方向側（Ｚ１方向側）に設けられている。具体的には、入射側電極４１は光電変換半導体層４０上に積層されている。なお、図３は、Ｘ線位相イメージング装置１００を概略的に図示したものである。
【００３６】
光電変換半導体層４０は、Ｘ線を電気信号に変換するように構成されている。すなわち、光電変換半導体層４０は、入射されたＸ線の情報を電荷情報（電子−正孔対キャリア）に変換する。入射側電極４１にはバイアス電圧が印加されるように構成されている。
【００３７】
検出部３は、半導体チップ４に対してＸ線の入射方向側とは反対側（Ｚ２方向側）に、半導体チップ４と対向して設けられている基板５を備えている。基板５は、光電変換半導体層４０によって変換された電気信号の読み出しを行う。電気信号の読み出し方法については後述する。
【００３８】
検出部３には、半導体チップ４と基板５とにより挟まれている画素電極部６が設けられている。画素電極部６は、平面視において、マトリックス状（たとえば、１０００行１０００列）に配置されている。半導体チップ４と基板５とは、画素電極部６を介して電気的に接続されている。
【００３９】
基板５には、画素電極部６と同様に、画素容量５１およびスイッチングトランジスタ５２がマトリックス状に設けられている。基板５は、行方向（Ｘ方向）にパターン形成されている走査線５３（図４参照）を有する。また、基板５は、列方向（Ｙ方向）にパターン形成されている信号読出線５４（図４参照）を有する。
【００４０】
図４に示すように、検出部３は、選択する走査線５３および信号読出線５４を切り替えることによって、マトリックス状に配列された各画素に対応する電気信号を検出するように構成されている。なお、走査線５３、信号読出線５４、画素容量５１、および、スイッチングトランジスタ５２は、半導体薄膜製造技術および微細加工技術を用いて基板５（図３参照）にパターン形成されている。
【００４１】
ここで、本実施形態では、入射側電極４１（図３参照）は、炭素（Ｃ）を主成分とする。具体的には、入射側電極４１は、炭素の比率が５０％以上になるように構成されている。
【００４２】
ここで、Ｘ線の透過率は、透過する物質の質量減衰係数に依存する。具体的には、質量減衰係数が大きいほどＸ線の透過率は小さくなる。エネルギーが１０ＫｅＶ以下の軟Ｘ線領域において、炭素（Ｃ）の質量減衰係数は、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）の質量減衰係数の１／１００倍から１／１０倍程度である。
【００４３】
また、本実施形態では、炭素（Ｃ）を主成分とする入射側電極４１は、炭素微粒子を有する炭素ペーストを含む。具体的には、ペースト状の入射側電極４１は、スクリーン印刷によって光電変換半導体層４０の上部（Ｚ１方向側の面上）に塗布される。また、塗布されたペースト状の入射側電極４１は、焼成によって高密度でかつ強固にされる。なお、入射側電極４１はグラファイトではない。
【００４４】
また、本実施形態では、入射側電極４１は、導電性高分子を含む。具体的には、導電性高分子は、ＰＡｎ（ポリアニリンスルホン酸）を含む。
【００４５】
また、入射側電極４１（図３参照）は、炭素（Ｃ）に加えて、炭素の電極構造を維持するバインダとして機能するＴｉＯ2（二酸化チタン）を含む。
【００４６】
入射側電極４１（図３参照）の厚みは約２００ｎｍである。なお、Ｘ線の透過率は入射側電極４１の厚みに依存するので、入射側電極４１の厚みが大きいほどＸ線の透過率は低減する。
【００４７】
図５に示すように、エネルギーが１０ＫｅＶ以下の軟Ｘ線領域において、入射側電極４１（図３参照）が炭素（Ｃ）である場合のＸ線の透過率（図５の黒丸）は、入射側電極４１が白金（Ｐｔ）である場合のＸ線の透過率（図５の黒四角）よりも大きい。なお、入射側電極４１が白金の場合のＸ線の透過率と、入射側電極４１が金（Ａｕ）の場合のＸ線の透過率とは略等しいので、図５では金のグラフは省略している。
【００４８】
具体的には、Ｘ線のエネルギーが小さくなるにつれて、入射側電極４１（図３参照）が白金（Ｐｔ）である場合のＸ線の透過率は、９５％（Ｘ線のエネルギーが１０ＫｅＶ時）から２０％（Ｘ線のエネルギーが１ＫｅＶ時）まで小さくなる。一方で、入射側電極４１が炭素（Ｃ）である場合のＸ線の透過率は、１００％（Ｘ線のエネルギーが３ＫｅＶ以上１０ＫｅＶ以下の時）から９０％（Ｘ線のエネルギーが１ＫｅＶ時）までしか小さくならない。また、Ｘ線のエネルギーが４ＫｅＶ以下になると、入射側電極４１が炭素である場合のＸ線の透過率と、入射側電極４１が白金である場合のＸ線の透過率との差が顕著になる。
【００４９】
また、本実施形態では、光電変換半導体層４０はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）により形成されている。テルル化カドミウムは、入射されたＸ線を直接的に電気信号に変換する。これにより、Ｘ線位相イメージング装置１００には、Ｘ線を検出するためのシンチレータ等の設置が不要となる。
【００５０】
また、テルル化カドミウムは、Ｘ線から電気信号への変換効率が大きいので、Ｘ線位相イメージング装置１００の検出感度およびエネルギー分解能を向上させることが可能である。また、テルル化カドミウムは、比較的バンドギャップが大きいので、室温下においてＸ線位相イメージング装置１００を動作させることが可能となる。
【００５１】
（Ｘ線イメージング装置の製造方法）
また、本実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法は、光電変換半導体層４０を形成する工程と、入射側電極４１をスクリーン印刷によって形成する工程と、基板５を形成する工程と、入射側電極４１を焼成する工程と、を備える。具体的には、光電変換半導体層４０を形成する工程の後に、スクリーン印刷によって入射側電極４１を形成する工程を行う。詳細には、光電変換半導体層４０の上部（図３のＺ１方向側の面上）にペースト状の入射側電極４１を塗布し、ペースト状の入射側電極４１を焼成する。
【００５２】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５３】
本実施形態では、上記のように、被写体ＴにＸ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から被写体Ｔに照射されるＸ線が通過する位相格子部２と、位相格子部２を通過したＸ線を検出する検出部３と、を備え、検出部３が、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層４０と、光電変換半導体層４０に対してＸ線の入射方向側に設けられている入射側電極４１とを有する半導体チップ４と、半導体チップ４に対してＸ線の入射方向側とは反対側に半導体チップ４と対向して設けられ、光電変換半導体層４０によって変換された電気信号を読み出す基板５と、を含み、入射側電極４１が、炭素を主成分とするように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。
【００５４】
ここで、炭素を主成分とする電極は、一般的に入射側電極４１として用いられている白金または金からなる電極と比べると、比較的Ｘ線の透過率が大きい。したがって、入射側電極４１を、炭素を主成分とするように構成することによって、入射側電極４１が白金または金である場合に比べて、入射されたＸ線の信号強度の減衰を抑制することができる。その結果、適切にＸ線の位相シフト量の検出を行うことができる。また、Ｘ線の透過率が大きい（減衰係数が小さい）炭素を主成分とする入射側電極４１を用いることによって、Ｘ線源１からのＸ線量を小さくした場合においても、入射側電極４１によるＸ線量の減衰量が相対的に小さくなるので、適切にＸ線を検出することができる。また、位相格子部２を通過した際にＸ線量が減衰するＸ線位相イメージング法においても、適切にＸ線を検出することができる。また、炭素を主成分とする入射側電極４１を用いることによってＸ線源１からのＸ線量を小さくすることができるので、生体軟部組織の検出において生体への被曝を抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングを行うように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。ここで、軟Ｘ線領域における、白金または金のＸ線の透過率と炭素のＸ線の透過率との差は、軟Ｘ線領域よりもＸ線のエネルギーが高い領域における、白金または金のＸ線の透過率と炭素のＸ線の透過率との差よりも大きい。そこで、軟Ｘ線領域のＸ線の位相イメージングに炭素を主成分とする入射側電極４１を用いることは、適切にＸ線の位相シフト量の検出を行う点において、特に有効である。ここで、エネルギーが高いＸ線は、生体軟部組織などの被写体に対して大半が透過してしまうので、適切に密度分布を得ることが困難である。そこで、軟Ｘ線を用いることによって、生体軟部組織などの検出を容易化することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、炭素を主成分とする入射側電極４１が、炭素微粒子を有する炭素ペーストを含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、入射側電極４１にグラファイトを用いる場合に比べて、入射側電極４１を薄く形成することができる。これにより、入射側電極４１に入射されたＸ線の信号強度の減衰をさらに抑制することができる。また、炭素ペーストは抵抗が比較的低いので、入射側電極４１に印加するバイアス電圧の低電圧化を図ることができる。その結果、検出面内の電位分布の発生を抑制することができ、適切なイメージング画像を得ることができる。入射側電極４１が、炭素ペーストを含むことによって、厚みの均一な（凹凸の少ない）入射側電極４１を容易に形成することができるので、検出面内の電位分布の発生をさらに抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、入射側電極４１が、導電性高分子を含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、導電性高分子により入射側電極４１の導電性を向上させることができる。これにより、入射側電極４１に印加するバイアス電圧をさらに低電圧化させることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、導電性高分子が、ポリアニリンスルホン酸を含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、ポリアニリンスルホン酸は比較的導電性が高いので、入射側電極４１の導電性を容易に向上させることができる。また、ポリアニリンスルホン酸は、金属に対して防食性を有するので、入射側電極４１の腐食を抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線源１から照射されるＸ線が通過する位相格子部２を通過したＸ線を検出する検出部３に含まれる、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換半導体層４０を形成する工程と、光電変換半導体層４０を形成する工程の後に、光電変換半導体層４０に対してＸ線の入射方向側に、炭素を主成分とする入射側電極４１を、スクリーン印刷によって形成する工程と、光電変換半導体層４０に対してＸ線の入射方向側とは反対側に、光電変換半導体層４０と対向するように、光電変換半導体層４０によって変換された電気信号を読み出す基板５を形成する工程と、入射側電極４１を焼成する工程と、を備えるように、Ｘ線位相イメージング装置１００の製造方法を構成する。これにより、入射側電極４１の主成分が炭素であることによって、入射側電極４１が白金または金である場合に比べて、入射されたＸ線の信号強度の減衰を抑制することができる。また、入射側電極４１を形成した後に光電変換半導体層４０を形成する場合、入射側電極４１は一定以上の厚みを必要とする。したがって、光電変換半導体層４０を形成する工程の後に、入射側電極４１をスクリーン印刷によって形成することによって、入射側電極４１を形成した後に光電変換半導体層４０を形成する場合に比べて、入射側電極４１を薄膜化することができる。
【００６０】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６１】
たとえば、上記実施形態では、バインダが二酸化チタン（ＴｉＯ2）を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バインダが、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）またはアルミナを含んでいてもよい。また、バインダが、二酸化チタン、二酸化ケイ素、および、アルミナのうちの２つ以上を含んでいてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、導電性の有機材料がポリアニリンスルホン酸（ＰＡｎ）を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、導電性の有機材料がポリピロール（ＰＰｙ）またはポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ）を含んでいてもよい。また、導電性の有機材料が、ポリアニリンスルホン酸、ポリピロール、および、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホン酸）のうちの２つ以上を含んでいてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、入射側電極４１の厚みが約２００ｎｍである構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、入射側電極４１の厚みが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であればよい。より好ましくは、入射側電極４１の厚みが、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であればよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、光電変換半導体層４０がＣｄＴｅにより形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光電変換半導体層４０が、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）、または、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）等であってもよい。また、光電変換半導体層４０が、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、および、ＧａＡｓのうちの２つ以上により形成されていてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、ペースト状の入射側電極４１がスクリーン印刷により形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ペースト状の入射側電極４１がドクターブレードによって形成されてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、ペースト状の入射側電極４１がスクリーン印刷により形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、炭素薄膜である入射側電極４１が、蒸着、または、スパッタリング法によって形成されてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、画素電極部６がマトリックス状（２次元的）に配置される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画素電極部６がライン状（１次元的）に配置されている構成であってもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、半導体チップ４により、Ｘ線を電荷情報（電子−正孔対キャリア）に変換するとともに、基板５により、Ｘ線の信号の読み出しを行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板５により、Ｘ線を電荷情報に変換するとともに、半導体チップ４により、Ｘ線の信号の読み出しを行ってもよい。また、Ｘ線の電荷情報への変換と、Ｘ線の信号の読み出しとの両方を、半導体チップ４または基板５により行ってもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、半導体チップ４と基板５との間に画素電極部６のみが設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体チップ４と画素電極部６との間、および、基板５と画素電極部６との間に電極が設けられる構成であってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮像を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）干渉計によるＸ線撮像を行う構成であってもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、第２格子２１と自己像Ｃとの干渉によって形成されるモアレ縞を検出する構成（図２（ａ）参照）の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２格子２１を設けずに、自己像Ｃを直接的に検出する構成（図２（ｂ）参照）であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、タルボ・ロー干渉計による干渉性のＸ線の撮像を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位相格子部２の代わりに吸収格子を備えた構成により、非干渉性のＸ線の撮像を行ってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、位相格子部２と第２格子２１との間に被写体Ｔが配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被写体Ｔが、位相格子部２と第１格子２０との間に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  Ｘ線源
２  位相格子部（回折格子部）
３  検出部
４  半導体チップ
５  基板
４０  光電変換半導体層
４１  入射側電極
１００  Ｘ線位相イメージング装置
【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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