(57)【要約】【課題】  放射線画像検出器において、暗電流の発生を抑制するとともに、光導電層に形成される電界を大きくすることにより画質を向上させる。【解決手段】  分割電極６の端部Ｂを絶縁性の保護膜７で覆うことにより、分割電極の端部Ｂの電界が、分割電極の中央部Ａの電界の３倍を越えないように、より好ましくは１．５倍を超えないように構成する。【選択図】     図２
2008103635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、
前記光導電層の一方の側に設けられた所定の電圧が印加される共通電極と、
前記光導電層の他方の側に設けられた該光導電層で発生した電荷に応じた信号を出力する複数個の分割電極と
を備えた放射線画像検出器において、
前記分割電極の端部の電界が、前記分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成したことを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記分割電極の端部の電界が、前記分割電極の中央部の電界の１．５倍を越えないように構成した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】
前記分割電極の端部を絶縁性の保護膜で覆うことにより、前記分割電極の端部の電界が、前記分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成したことを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層、光導電層の一方の側に設けられた所定の電圧が印加される共通電極、および光導電層の他方の側に設けられた該光導電層で発生した電荷に応じた信号を出力する複数の分割電極を備えてな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、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて発生した電荷を蓄電部に一旦蓄積し、該蓄積した電荷を電気信号に変換して出力する放射線画像検出器が各種提案されている。この放射線画像検出器としては、種々のタイプのものが提案されているが、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、検出器に読取光を照射して読み出す光読取方式と、薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）などの電気的スイッチを１画素ずつＯＮ・ＯＦＦすることにより読み取る方式（以下、ＴＦＴ読取方式という）のものがある。
【０００３】
上記のような放射線画像検出器は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生する光導電層、光導電層の放射線が照射される側に形成された共通電極、および光導電層の共通電極側とは反対の側に形成された分割電極を有し、共通電極に負の高電圧、分割電極に正の高電圧を印加することにより光導電層に電界を形成し、被写体を透過した放射線の照射に伴って光導電層で発生した電荷をその電界の作用を受けて分割電極まで移動させ、分割電極で収集した電荷を放射線検出信号として取り出すことにより放射線の検出を行うようになっている。
【０００４】
ここで、光導電層で発生した電荷は、光導電層に形成される電界が高いほど分割電極へ移動して画像信号として検出される検出電荷量が多くなるため、より高画質の放射線画像が得られるが、一方、この電界がある閾値を超えると急激に暗電流が増加し、発生した暗電流は画像信号とともに検出され、画質の劣化を招くことになる。この閾値は光導電層に使用される材料により異なり、たとえば、アモルファス−Ｓｅ（ａ−Ｓｅ）である場合には、電界が２５Ｖ/μｍ〜３０Ｖ/μｍを超えると急激に暗電流が増加する。
【０００５】
さらに、分割電極に正の高電圧を印加するとき、分割電極の端部に分極電極の中央部より正の電荷が集中し、分割電極の端部に形成される電界が分割電極の中央部に形成される電界より高くなるため、上記暗電流が急激に増加する現象は分割電極の端部から発生する。
【０００６】
したがって、この分割電極の端部における電界が上記閾値以下となるようにする必要がある。また、特許文献１においては、分割電極の端部に発生する暗電流を防止するため、分割電極の端部に絶縁膜を設けることが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、放射線画像の画質を向上させるために光導電層に形成される電界を大きくする場合には、上記特許文献１のように単に保護膜を設けるだけでは、暗電流の抑制効果が充分ではなく、画質の低下を招く可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、暗電流の発生を抑制するとともに、光導電層に形成される電界を大きくすることにより画質を向上させることができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線画像検出器は、放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層の一方の側に設けられた所定の電圧が印加される共通電極と、光導電層の他方の側に設けられた該光導電層で発生した電荷に応じた信号を出力する複数個の分割電極とを備えた放射線画像検出器において、分割電極の端部の電界が、分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成したものであることを特徴とするものである。
【００１０】
上記装置においては、分割電極の端部の電界が、分割電極の中央部の電界の１．５倍を越えないように構成したものであることがより好ましい。
【００１１】
また、分割電極の端部を絶縁性の保護膜で覆うことにより、分割電極の端部の電界が、分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成したものであってもよい
また、本発明の放射線画像検出器は、上記共通電極と光導電層と分割電極とをこの順に有するものであれば、それらの層の間あるいはそれらの層の上下にさらに他の層や微小導電部材を備えているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の放射線画像検出器によれば、放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層の一方の側に設けられた所定の電圧が印加される共通電極と、光導電層の他方の側に設けられた該光導電層で発生した電荷に応じた信号を出力する複数個の分割電極とを備えた放射線画像検出器において、分割電極の端部の電界が分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成することにより、分割電極の端部における電界を暗電流の発生閾値以下にしながら、光導電層に形成される電界を大きくすることが可能であり、画質を向上させることができる。
【００１３】
上記装置において、分割電極の端部の電界が、分割電極の中央部の電界の１．５倍を越えないように構成する場合、分割電極の端部における電界を暗電流の発生閾値以下にしながら、光導電層に形成される電界をより大きくすることが可能であり、一層優れた画質の放射線画像を取得することができる。
【００１４】
また、分割電極の端部を絶縁性の保護膜で覆うことにより、分割電極の端部の電界が、分割電極の中央部の電界の３倍を越えないように構成する場合、絶縁性の保護膜により分割電極の端部における電界を低下させ、暗電流の発生を抑制することにより、光導電層に形成される電界を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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説明する。図１は本発明の放射線画像検出器の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。図２は図１に示す放射線画像検出器のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１６】
この放射線画像検出器１は、放射線に対して透過性を有する共通電極２、共通電極２を透過した放射線の照射を受けることにより電荷対を発生して導電性を呈する記録用光導電層３、記録用光導電層３において発生した潜像電荷に対しては絶縁体として作用し、且つその潜像電荷と逆極性の輸送電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層４、読取光の照射を受けることにより電荷対を発生して導電性を呈する読取用光導電層５、読取光を透過する複数個の分割電極６、および各分割電極６の端部を覆うように形成された絶縁性の保護膜７を備えている。また、記録用光導電層３と電荷輸送層４との間には、記録用光導電層３内で発生した電荷を蓄積する蓄電部８が形成されている。なお、上記放射線画像検出器１は図示しない光透過性を有する基板（たとえばガラス基板）上に形成されるものである。
【００１７】
共通電極２は、放射線画像情報を記録する際に負の電荷が帯電されるものであって、平板状に形成されている。共通電極２は放射線を透過する材料からなっており、たとえばネサ皮膜（ＳｎＯ2）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））等の材料を用いて５０〜２００ｎｍに成膜し、あるいはＡｌやＡｕなどを１００ｎｍに成膜することにより形成されている。
【００１８】
記録用光導電層３は、放射線の照射を受けることにより電荷対を発生するものであって、たとえば放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを５００μｍ程度に成膜することにより形成されている。
【００１９】
電荷輸送層４は、記録用光導電層３において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用するようになっている。電荷輸送層４は、たとえば放射線画像の記録の際に共通電極２に帯電する電荷の移動度とその逆極性となる電荷の移動度との差が大きい（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）からなっており、たとえばポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ等の半導体物質により形成されている。
【００２０】
読取用光導電層５は読取光または消去光の照射を受けることにより電荷対を発生するものであって、たとえばａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質を用いて０．１〜１μｍ程度に成膜することにより形成されている。
【００２１】
分割電極６は放射線画像検出器１に読取光が照射されたとき、放射線画像検出器１に記録されている画像情報を信号電荷として読み取る線状の電極であって、ストライプ状に配列されている。分割電極６は読取光Ｌ１を透過する材料からなっており、たとえばＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などにより０．５μｍ〜１μｍ厚に形成されている。
【００２２】
保護膜７は、図２に示すように、各分割電極６の長手方向に直交する方向における端部Ｂの電界（Ｅｂ）を低下させることにより分割電極６の端部から発生する暗電流を抑制するものであって、分割電極６の長手方向に沿ってその分割電極の両端部を覆うように形成されている。具体的には、各分割電極６は正の高電圧が印加されることにより正の電荷で帯電されるが、図２に示す分割電極６の端部Ｂに分割電極６の中央部Ａより正の電荷が集中するため、分割電極の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極の中央部Ａの電界（Ｅａ）より高く、暗電流が生じやすい。ここで、絶縁性の保護膜を分割電極６の端部Ｂを覆うように設けることにより、分割電極６の長手方向に直交する方向における端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極６の長手方向に直交する方向における中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍未満になるように、より好ましくは１．５倍未満となるようにしている。保護膜７は、絶縁性の材料であれば種々のものが使用可能であり、たとえば、アクリル樹脂、ＳｉＯ2、ポリイミド、ＰＶＡ（polyvinylalcohol）、ＰＶＰ（polyvinyl pyrrolidone）、ＰＡＡ（Polyacrylic Acid）、ノボラック樹脂、Ｔａ2Ｏ５、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ３等が挙げられる。
【００２３】
ただし、単に保護膜７を設けるだけでは、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍未満にすることはできない。たとえば保護膜の厚さＤ、保護膜の幅Ｗ、保護膜の電気的特性（比誘電率）等を適切に選択して設けることにより、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍未満、より好ましくは１．５未満にすることができる。
【００２４】
以下の表１に、上記放射線画像検出器１における分割電極６間の距離Ｒ、保護膜７の厚さＤ、保護膜７の幅Ｗ、保護膜７の誘電率を変化させ、それぞれに場合において、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）に対する分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）の比（電界比＝Ｅｂ／Ｅａ）を調べた結果を表１に示す。
【００２５】
なお、保護膜７の構成材料としては、比誘電率が３の場合にはアクリル樹脂膜を使用し、比誘電率が１０の場合にはＴａ2Ｏ５複合膜を使用している。分割電極６間の距離Ｒは５μｍ〜２０μｍ、保護膜７の幅Ｗは０．５μｍ〜２μｍ、保護膜７の厚さＤは０．０５μｍ〜０．２μｍ範囲で変化させ、電界比（Ｅｂ／Ｅａ）を算出し、その値が１．５未満は◎、１．５〜３は○、３以上は×として電界比を評価した。
【表１】
2008103635.tif 000003
【００２６】
上記表１では、たとえば保護膜７の比誘電率が３または１０、分割電極６間の距離Ｒが５μｍ〜２０μｍ、保護膜７の幅Ｗが０．５μｍ〜２μｍのとき、保護膜７の厚さＤが０．２μｍ以上である場合、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍未満になった。また、保護膜７の比誘電率が１０、分割電極６間の距離Ｒが５μｍ〜１０μｍ、保護膜７の幅Ｗが０．５μｍ〜２μｍのとき、保護膜７の厚さＤが０．２μｍ以上である場合、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の１．５倍未満になった。
【００２７】
上記構成により、この本実施形態の放射線画像検出器１では、共通電極２にバイアス電圧が印加され、共通電極２と分割電極６との間に電界が形成されているときに、記録用光導電層３に画像情報を担持する放射線が照射されると、記録用光導電層３内に正と負の電荷が発生し、そのうちの負の電荷が上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って分割電極６に集中せしめられ、記録用光導電層３と電荷輸送層４との界面である蓄電部８に潜像電荷として蓄積される。潜像電荷の量は照射放射線量に略比例し、この潜像電荷の量が放射線画像を示すことになる。一方、記録用光導電層３内で発生する正電荷は共通電極２に引き寄せられて、電圧源から注入された負の電荷と結合して消滅する。
【００２８】
次に、上記のようにして放射線画像検出器１に記録された放射線画像を読み取る際には、分割電極６の長手方向に直交する方向に延びる線状の読取光を分割電極６の長手方向に移動させて放射線画像検出器１の全面を走査することにより、読取光の走査位置に対応する読取用光導電層５内に正負の電荷対が発生し、読取用光導電層５に生じた正電荷は蓄積部８の潜像電荷に引きつけられ、蓄電部８で潜像電荷と電荷再結合し消滅する一方、読取用光導電層５に生じた負電荷は分割電極６の正電荷と電荷再結合し消滅する。この読取りの際に各画素に対応して発生した潜像電荷に基づく画像信号を分割電極６に接続された図外の電流検出アンプにおいて検出し、放射線画像として読み取ることができる。
【００２９】
次に、放射線画像検出器１において、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）を２５Ｖ/μｍと固定し、分割電極６の端部Ｂと中央部Ａの電界の比（Ｅｂ/Ｅａ）を変えながら分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）を算出し、それぞれの場合において画質評価をした結果を表１に示す。
【００３０】
ここでは、表１のそれぞれの場合において、共通電極２と分割電極６に所定のバイアス電圧を印加して、共通電極２と分割電極６との間に電界が形成されているときに、放射線が照射された状態で検出された電気信号（明電流）と、放射線の照射のない状態で検出された電気信号（暗電流）との比（以下、明/暗電流比という）を求め、求められた各場合における明/暗電流比を、以下に説明する比較例の明/暗電流比と比較することにより画質の評価を行う。
【００３１】
比較例としては、放射線画像検出器１において分割電極６の代わりに第２の共通電極を備えた放射線画像検出器を用いる。この比較例の共通電極２と第２の共通電極に、表１の他の場合と同一のバイアス電圧を印加して、共通電極２と第２の共通電極との間に電界が形成されているときに、放射線が照射された状態で検出された電気信号（明電流）と、放射線の照射のない状態で検出された電気信号（暗電流）との比（明/暗電流比）を求める。
【００３２】
そして、表１のそれぞれの場合において、明/暗電流比が比較例の明/暗電流比の９０〜１００％であれば◎、明/暗電流比が比較例の明/暗電流比の５０〜９０％未満であれば○、明/暗電流比が比較例の明/暗電流比の５０％未満であれば、許容範囲外と判断し、×として画質を評価した。
【表２】
2008103635.tif 000004
【００３３】
表２に示すように、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）に対する分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）の比（電界比＝Ｅｂ／Ｅａ）が３を超えるものと比較して、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）に対する分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）の比（電界比＝Ｅｂ／Ｅａ）が３を超えないようにした場合、検出電荷量を支配する分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）を１０Ｖ/μｍより大きくすることができるとともに、光導電層に形成される全体の電界を大きくすることが可能であり、高画質の放射線画像が得られる。さらに電界比が１．５を超えないようにした場合には、一層優れた画質の放射線画像を取得できることが明らかである。
【００３４】
以上のように、本発明の放射線画像検出器は、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍を越えないように、より好ましくは１．５倍を超えないように構成することにより、分割電極の端部における電界を暗電流の発生閾値以下にしながら、光導電層に形成される電界を大きくすることが可能であり、画質を向上させることができる。
【００３５】
また、分割電極６の端部Ｂを絶縁性の保護膜７で覆うことにより、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍、より好ましくは１．５倍を越えないように構成する上記実施の形態によれば、分割電極６の端部Ｂにおける暗電流の発生を抑制することにより、光導電層に形成される電界を大きくすることが可能となり、画質を向上させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、本発明の放射線画像検出器１は分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍、より好ましくは１．５倍を越えないようにする一方法として、分割電極６の端部Ａに保護膜７を設ける方法について説明しているが、例えば、電極端部の端部形状を円弧状にする等電極端部の端部形状に丸みを持たせる方法、分割電極間の間隙を狭くする方法、それらを組み合わせた方法等いかなる方法を用いて、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍、より好ましくは１．５倍を越えないように構成してもよい。
【００３７】
なお、全ての分割電極６においてその分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍、より好ましくは１．５倍を越えないようにすることが望ましいが、それに限らず、少なくとも画像形成範囲内の分割電極６において、分割電極６の端部Ｂの電界（Ｅｂ）が、分割電極６の中央部Ａの電界（Ｅａ）の３倍、より好ましくは１．５倍を越えないようにするものであればよい。
【００３８】
また、本発明は、上記実施の形態に示したいわゆる光読取方式の放射線画像検出器に限らず、ＴＦＴ読取方式等いかなるタイプの放射線画像検出器にも適用可能である。
【００３９】
たとえば、図３に示すＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器１１は、共通電極１２にバイアス電圧が印加され、共通電極１２と分割電極１６との間に電界が形成されているときに、光導電層１３に画像情報を担持する放射線が照射されると、光導電層１３内に正と負の電荷が発生し、そのうちの負の電荷が上記電圧の印加により形成された電界分布に沿って分割電極１６に集められ、分割電極１６に電気的に接続された蓄積容量３４に蓄積される。その後、走査線３１を介してスイッチ素子１８をＯＮ状態にする信号を順次加え、データ線３５を介して各蓄積容量３４に蓄積された電荷を取り出し、アンプ３３において検出し、放射線画像として読み取ることができる。図４に示すこの放射線画像検出器の各画素部１５において、破線で示す四角形の分割電極１６の端部（周縁）の電界が中央部（対角線の交点）の電界の３倍を越えないように、分割電極１６の端部（周縁）全体を覆う保護膜１７を設けることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態は、放射線の照射を受けてその放射線を直接電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる直接変換方式の放射斜線画像検出器に本発明を適用したものであるが、これに限らず、たとえば、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる間接変換方式の放射線画像検出器にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の放射線画像検出器の一実施形態を示す概略構成図
【図２】図１に示す放射線画像検出器のＩＩ−ＩＩ線断面図
【図３】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の概略構成を示す断面図
【図４】図３に示す放射線画像検出器の画素部のレイアウト
【符号の説明】
【００４２】
１       放射線画像検出器
２       共通電極
３       記録用光導電層（光導電層）
４       電荷輸送層
５       読取用光導電層
６       分割電極
７       保護膜
８       蓄電部
Ａ       分割電極の中央部
Ｂ       分割電極の端部
Ｒ       分割電極間の距離
Ｄ       保護膜の厚さ
Ｗ       保護膜の幅
【図１】
2008103635.tif 000005
【図２】
2008103635.tif 000006
【図３】
2008103635.tif 000007
【図４】
2008103635.tif 000008