(57)【要約】【課題】放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生し、該電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器において、耐電圧性、耐透湿性を確保する。【解決手段】放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層１３と、光導電層に電界を形成する電圧が印加される上部電極１４と、耐電圧性を有する耐電圧層１６と、耐透湿性を有する耐透湿層１７とをこの順に積層して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生し、該電荷を蓄積することによって放射線画像を記録する放射線画像検出器であって、
前記記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、
該光導電層に電界を形成する電圧が印加される電極層と、
耐電圧性を有する耐電圧層および耐透湿性を有する耐透湿層のいずれか一方の層と、
前記耐電圧層および前記耐透湿層のうちの他方の層と、
がこの順に積層されてなることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記耐電圧層が、複数の膜から構成されていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記耐透湿層が、金属膜または無機膜とベースフィルムとを積層したものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像検出器。
【請求項４】
前記ベースフィルムが、ナイロンから形成されたものであることを特徴とする請求項３記載の画像検出器。
【請求項５】
前記耐透湿層が、電気導電性を有するものであり、基準電位に接続されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項６】
前記耐電圧層が、ポリエチレンテレフタレートから形成されたものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項７】
前記耐電圧層または前記耐透湿層と前記電極層との間に、前記耐電圧層または前記耐透湿層と前記電極層との密着性を確保する密着層が設けられていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項８】
前記耐透湿層が、金属膜とベースフィルムとを積層したものであり、
前記耐電圧層が、下式を満たす厚さｄ２であることを特徴とする請求項５記載の放射線画像検出器。
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・ε３／[ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
ただし、ε２：前記耐電圧層の誘電率、ε３：前記耐透湿層のベースフィルムの誘電率、ｄ３：前記耐透湿層のベースフィルムの厚さ、Ｖｈ：前記上部電極に印加される電圧、Ｖｎ：前記耐電圧層の想定印加電圧
【請求項９】
前記耐電圧層または前記耐透湿層と前記電極層との間に、前記耐電圧層または前記耐透湿層と前記電極層との密着性を確保する密着層を有し、
前記耐透湿層が、金属膜とベースフィルムとを積層したものであり、
前記耐電圧層が、下式を満たす厚さｄ２であることを特徴とする請求項５記載の放射線画像検出器。
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・（ｄ１・ε３＋ｄ３・ε１）／[ε１・ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
ただし、ε１：前記密着層の誘電率、ｄ１：前記密着層の厚さ、ε２：前記耐電圧層の誘電率、ε３：前記耐透湿層のベースフィルムの誘電率、ｄ３：前記耐透湿層のベースフィルムの厚さ、Ｖｈ：前記上部電極に印加される電圧、Ｖｎ：前記耐電圧層の想定印加電圧
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生し、該電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、医療診断等を目的とするＸ線（放射線）撮影において、半導体を主要部とする放射線画像検出器を用いて、この放射線画像検出器により被写体を透過したＸ線を検出して被写体に関するＸ線画像を表す画像信号を得るＸ線撮影装置が各種提案、実用化されている。
【０００３】
この装置に使用される放射線画像検出器としても、種々の方式が提案されている。例えば、Ｘ線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面からは、Ｘ線が照射されることにより蛍光体から発せられた蛍光を光導電層で検出して得た信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、その蓄積電荷を画像信号に変換して出力する間接変換方式の放射線画像検出器、あるいは、Ｘ線が照射されることにより光導電層内で発生した信号電荷を蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を画像信号に変換して出力する直接変換方式の放射線画像検出器等がある。
【０００４】
一方、蓄積された電荷を外部に読み出す電荷読出プロセスの面からは、読取光（読取用の電磁波）を検出器に照射して読み出す光読出方式のものや、特許文献１に記載されているような、蓄電部と接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のもの等がある。
【０００５】
また、本願出願人は、特許文献２等において改良型直接変換方式の固体検出器を提案している。改良型直接変換方式の固体検出器とは、直接変換方式、且つ光読出方式のものであり、記録光（Ｘ線またはＸ線の照射により発生した蛍光等）を受けることにより光導電性を呈する記録用光導電層、潜像電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体として作用し、かつ、該潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、をこの順に積層して成るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電荷）を蓄積するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４４８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５２９７号公報
【特許文献３】特開２００２−９２６８号公報
【特許文献４】特許３８０５１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記のような放射線画像検出器においては、光導電層に電界を形成するための電圧が印加される電極層が設けられており、この電極層には高電圧が印加される。そして、この電極層からの放電を防止するため、たとえば、特許文献３においては、電極層の表面に高耐電圧の絶縁物質からなる放電防止膜を十分な厚さで設けることが示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献３においては、外気中の水分に対する影響が考慮されていないため、絶縁物質の透湿性に起因する有毒な酸化セレンの発生や、絶縁性の低下などが懸念される。
【０００９】
一方、特許文献４においては、放射線画像検出器における波長変換体の上に、Ｘ線を透過可能な薄板金属板を接着剤または粘着剤で固定することによって、波長変換体の水分による劣化を防止する放射線画像検出器が提案されている。
【００１０】
しかしながら、間接変換型の放射線画像検出器においては、上記のように電極層に高電圧が印加されないため、高電圧印加時の絶縁性は考慮されていない。
【００１１】
また、従来、上記のような外気中の水分や電極層への高電圧の印加を考慮して、図２に示すように、本体をエポキシ樹脂とガラスとで被覆した放射線画像検出器が提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記のようにガラスで被覆するようにしたのでは、放射線画像検出器が重くなってしまい取り扱いが不便なだけでなく、ガラスによる放射線の吸収の影響による画質の劣化の問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑み、外気中の水分に影響されることなく、電極層への高電圧に耐えることができ、かつ軽量で画質劣化の少ない放射線画像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】
【００１４】
本発明の画像検出器は、放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することによって放射線画像を記録する放射線画像検出器であって、記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層に電界を形成する電圧が印加される電極層と、耐電圧性を有する耐電圧層および耐透湿性を有する耐透湿層のいずれか一方の層と、耐電圧層および耐透湿層のうちの他方の層と、がこの順に積層されてなることを特徴とする。
【００１５】
また、上記本発明の画像検出器においては、耐電圧層を、複数の膜から構成するようにすることができる。
【００１６】
また、耐透湿層を、金属膜または無機膜とベースフィルムとを積層したものとすることができる。無機膜としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などがある。
【００１７】
また、ベースフィルムを、ナイロンから形成されたものとすることができる。
【００１８】
また、耐透湿層を、電気導電性を有するものとし、基準電位に接続するようにすることができる。
【００１９】
また、耐電圧層を、ポリエチレンテレフタレートから形成されたものとすることができる。
【００２０】
また、耐電圧層または耐透湿層と電極層との間に、耐電圧層または耐透湿層と電極層との密着性を確保する密着層を設けるようにすることができる。
【００２１】
また、耐透湿層を、金属膜とベースフィルムとを積層したものとし、耐電圧層を、下式を満たす厚さｄ２とすることができる。
【００２２】
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・ε３／[ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
ただし、ε２：耐電圧層の誘電率、ε３：耐透湿層のベースフィルムの誘電率、ｄ３：耐透湿層のベースフィルムの厚さ、Ｖｈ：上部電極に印加される電圧、Ｖｎ：耐電圧層の想定印加電圧
また、耐電圧層または耐透湿層と電極層との間に、耐電圧層または耐透湿層と電極層との密着性を確保する密着層を有するものとし、耐透湿層を、金属膜とベースフィルムとを積層したものとし、耐電圧層を、下式を満たす厚さｄ２とすることができる。
【００２３】
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・（ｄ１・ε３＋ｄ３・ε１）／[ε１・ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
ただし、ε１：密着層の誘電率、ｄ１：密着層の厚さ、ε２：耐電圧層の誘電率、ε３：耐透湿層のベースフィルムの誘電率、ｄ３：耐透湿層のベースフィルムの厚さ、Ｖｈ：上部電極に印加される電圧、Ｖｎ：耐電圧層の想定印加電圧
ここで、上記「耐電圧性を有する」とは、少なくとも電極層に電圧を印加した際に耐えることができる程度の絶縁性を有することをいう。即ち、電圧印加時にも絶縁破壊を起こさないことが要件となる。
【００２４】
また、上記「耐透湿性を有する」とは、湿気を遮断し透過させないことを意味する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の放射線画像検出器によれば、放射線画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層に電界を形成する電圧が印加される電極層と、耐電圧性を有する耐電圧層と、耐透湿性を有する耐透湿層と、をこの順に積層するようにしたので、電極層に印加される電圧に対して耐電圧性を確保することができるとともに、外界の水分に対して耐透湿性を確保することができる。
【００２６】
また、たとえば、耐透湿層として金属膜とベースフィルムとが積層された金属シートを採用した場合、金属膜と電極層との間のベースフィルムの厚さ分だけ静電容量を低くすることができる。このため、電圧印加および接地時の充放電電流の増加を抑えることができる。また、金属膜を接地した場合には、外来ノイズに対する耐性も向上させることができる。
【００２７】
また、光導電層の材料の誘電率よりも小さい誘電率を有するものを耐電圧層の材料として採用することにより、充電電流を小さくすることができ、高電圧電源の負荷を小さくすることができ、または、高電圧の立ち上げ時間を早くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の一実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の放射線固体検出器の断面図である。
【００２９】
放射線固体検出器１０は、ガラス基板１１、ＴＦＴからなる読取回路と画素電極とを備えた検出層１２、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生して導電性を呈する光導電層１３、光導電層１３に電界を形成する電圧が印加される上部電極１４、上部電極１４と後述する耐電圧層１６との密着性を確保する密着層１５、耐電圧性を有する耐電圧層１６、および耐透湿性を有する耐透湿層１７をこの順に積層したものである。
【００３０】
検出層１２は、各画素毎に対応してＴＦＴが形成されており、各ＴＦＴの出力ラインは不図示の信号検出回路（アンプ）に接続される。また各ＴＦＴの制御ラインは不図示のＴＦＴ駆動回路に接続されている。
【００３１】
光導電層１３は、量子効率が高く、暗電流の少ないアモルファスセレンから構成されている。本実施の形態においてこの光導電層１３の厚さは２００μｍとしている。
【００３２】
上部電極１４は、Ｘ線に対して透過性を有するものであればよく、例えば金薄膜等を用いることができる。本実施の形態においては厚さ１００ｎｍの金膜としている。
【００３３】
密着層１５は、上部電極１４と後述する耐電圧層１６との密着性を確保する材料であれば如何なる材料で形成するようにしてもよいが、たとえば、ポリ−パラキシリレン系の樹脂により形成することができる。
【００３４】
耐透湿層１７は、耐透湿性を有し、外気中からアモルファスセレンからなる光導電層１３への水分の透過を抑制するものであれば如何なるものでもよいが、たとえば、金属シートにより形成することができる。金属シートは、アルミニウム膜１７ａとナイロンからなるベースフィルム１７ｂとを積層したものである。また、耐透湿層１７におけるアルミニウム膜１７ａは、図１に示すように、接地していることが望ましい。図１に示すように接地することによりノイズを低減することができる。また、放射線画像検出器に印加される高電圧が人体に及ぶ危険性を回避することができ、安全性も向上することができる。また、本実施形態においては、耐透湿層としてアルミニウム膜とベースフィルムを積層したものを利用するようにしたが、これに限らず、無機膜とベースフィルムとを積層したものを利用するようにしてもよい。無機膜としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などがある。
【００３５】
また、上記実施形態の放射線画像検出器においては、耐透湿層１７と基板１１とによってデバイス全体をカバーするようにしたが、これに限らず、側面にリブを設けるようにしてもよい。
【００３６】
耐電圧層１６は、少なくとも上部電極１４に電圧を印加した際に耐えうる絶縁性を有するものである。耐電圧層１６としては、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いることができる。また、これに限らず、酸化アルミニウム膜や窒化ケイ素膜を利用することができる。そして、これらの材料からなる層を複数層設けるようにしてもよい。
【００３７】
そして、耐電圧層１６は、上記のような材料を用いて耐電圧性を有するように、材料の誘電率に応じて定まる適切な厚さで形成する必要があるが、その厚さの計算の方法について以下に説明する。
【００３８】
まず、密着層１５にかかる電圧をＶ１、耐電圧層１６にかかる電圧をＶｎ、耐透湿層１７のベースフィルム１７ｂにかかる電圧をＶ３、上部電極１４にかかる電圧をＶｈとすると、
Ｖｈ＝Ｖ１＋Ｖｎ＋Ｖ３      （１）
である。
【００３９】
密着層１５、耐電圧層１６、ベースフィルム１７ｂにおいて発生する電荷は同じであるので、
Ｖ１・（ε０・ε１・Ｓ）／ｄ１＝Ｖｎ・（ε０・ε２・Ｓ）／ｄ２＝Ｖ３・（ε０・ε３・Ｓ）／ｄ３        （２）
となる。ただし、ε０は真空の誘電率、Ｓは電極の面積、ε１は密着層１５の誘電率、密ｄ１は密着層１５の厚さ、ε２は耐電圧層１６の誘電率、ｄ２は耐電圧層１６の厚さ、ε３はベースフィルム１７ｂの誘電率、ｄ３はベースフィルム１７ｂの厚さである。
【００４０】
（１）式と（２）式から、
Ｖｈ＝Ｖｎ・ε２／ｄ２・ｄ１／ε１＋Ｖｎ＋Ｖｎ・ε２／ｄ２・ｄ３／ε３
上式からｄ２が満たさなければならない条件を求めると、以下の不等式となる。
【００４１】
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・（ｄ１・ε３＋ｄ３・ε１）／[ε１・ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
ここで、Ｖｈ−Ｖｎは、密着層１５とベースフィルム１７ｂの耐電圧の合計であり、密着層１５をポリ−パラキシリレン系の樹脂で０．０２ｍｍの厚さで形成したとすると、その耐電圧は４０００Ｖ、ベースフィルム１７ｂをナイロンで０．０２５の厚さだとすると、その耐電圧は５００Ｖとなるので、Ｖｈを１０００Ｖとすると、
Ｖｈ−Ｖｎ＝４５００Ｖ、Ｖｎ＝５５００Ｖ
となる。
【００４２】
したがって、密着層１５をポリ−パラキシリレン系の樹脂で形成したとするとε１＝３、耐電圧層１６をＰＥＴフィルムで形成したとするとε２＝３．８、ベースフィルム１７ｂをナイロンで形成したとするとε３＝３となるので、
ｄ２≧５５００・３．８・（０．０２・３＋０．０２５・３）／[３・３・４５００]
＝０．０７
よって、耐電圧層１６の厚さは０．０７ｍｍより小さいと絶縁破壊することになる。
【００４３】
故に、安全性を見込み、Ｖｈ＝１６．８ｋＶとすると、
ｄ２≧１２３００・３、８・（０．０２・３＋０．０２５・３）／[３・３・４５００]
＝０．１５７
よって、耐電圧層１６の厚さは０．１５７ｍｍ以上必要ということになる。
【００４４】
なお、密着層１５を特に設けない場合には、上記と同様の算出方法により、ｄ２は下式で表される。
【００４５】
ｄ２≧Ｖｎ・ε２・ε３／[ε３・（Ｖｈ−Ｖｎ）]
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記のＴＦＴ読出方式の放射線画像検出器に限定されるものではなく、光読出方式の放射線画像検出器にも適用可能である。また、上記実施形態のような直接変換方式の放射線画像検出器に限らず、間接変換方式の放射線画像検出器にも適用可能である。
【００４６】
また、本発明の放射線画像検出器は、上記実施形態の放射線画像検出器の層構成に限らず、その他の層を設けるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態の放射線画像検出器の耐電圧層１６と耐透湿層１７との配置を逆にすることも可能である。即ち、耐透湿層１７の上に耐電圧層１６を積層することによっても耐透湿性および耐電圧性の双方を実現することができる。ただし、かかる場合、アルミニウム膜１７ａの接地を行なう必要は必ずしもない。このとき、検出回路系への静電誘導によるノイズ混入を防ぐ為、アルミニウム膜の電位を一定に保つ事が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の放射線固体検出器の一実施形態の断面図
【図２】従来の放射線画像検出器の概略構成図
【符号の説明】
【００４９】
１０    放射線固体検出器
１１    ガラス基板
１２    検出層
１３    光導電層
１４    上部電極
１５    密着層
１６  耐電圧層
１７  耐透湿層
１７ａ  アルミニウム膜
１７ｂ  ベースフィルム
【図１】
2008249601.tif 000003
【図２】
2008249601.tif 000004