(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線画像検出器において、環境の温度変化による変形や破壊を防止する。【解決手段】放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、その光導電層の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有する基板とがこの順に積層された放射線画像検出器において、基板の光導電層が設けられた側とは反対側に、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層を基板に固定して備え、光導電層の膜厚がｄ１であり、変形抑制層の膜厚がｄ２であるとき、下記式（１）を充足するように構成する。2008235657.tif 000006【選択図】なし【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、該光導電層の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有する基板とがこの順に積層された放射線画像検出器において、
前記基板の前記光導電層が設けられた側とは反対側に、前記基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層を前記基板に固定して備え、
前記光導電層の膜厚がｄ１であり、前記変形抑制層の膜厚がｄ２であるとき、下記式（１）を充足することを特徴とする放射線画像検出器。
【数１】
2008235657.tif 000005
【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と基板とが積層された放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療診断を目的とする放射線撮影において、放射線が照射されることにより光導電層内で発生した電荷を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力することによって放射線画像情報を表す画像信号を出力する放射線画像検出器が知られている。このような放射線画像検出器は、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、該蓄電部と接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）を走査駆動して読み出すＴＦＴ読出方式のものや、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等がある。
【０００３】
ここで、上記のような放射線画像検出器は、放射線の検出に用いられる光導電層を含む複数の層をガラス等の材料からなる基板上に形成してなるものであり、光導電層の熱膨張係数と基板の熱膨張係数とが大きく異なるため、環境の温度変化により反り等の変形が生じる。過度の変形は、光導電層の剥離等の物理的破損とともに、この放射線画像検出器により得られた放射線画像の画質の低下を招くおそれもある。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、光導電層と、その光導電層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する基板とが積層された放射線画像検出器において、光導電層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する変形抑制層を光導電層の基板が設けられた側とは反対側に備えることにより、熱膨張による光導電層および基板の変形を抑制する放射線検出器が提案されている。
【特許文献１】特開平２００３−２０９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、変形抑制層を光導電層の基板が設けられた側とは反対側に備える特許文献１の放射線検出器では、変形抑制層が放射線の入射方向に対して光導電層の前方に配置される構成であるため、放射線が光導電層に到達するまでに変形抑制層により吸収もしくは散乱されてしまい、放射線画像検出器における放射線の検出効率が低下するとともに、放射線画像の鮮鋭度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、光導電層と、その光導電層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する基板とが積層された放射線画像検出器において、環境の温度変化による変形や破壊を防止するとともに、放射線の検出効率の低下を回避す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、その光導電層の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有する基板とがこの順に積層された放射線画像検出器において、基板の光導電層が設けられた側とは反対側に、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層を基板に固定して備え、光導電層の膜厚がｄ１であり、変形抑制層の膜厚がｄ２であるとき、下記式（１）を充足することを特徴とするものである。
【数１】
2008235657.tif 000002
【発明の効果】
【０００８】
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、その光導電層の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有する基板とがこの順に積層された放射線画像検出器において、基板の光導電層が設けられた側とは反対側に、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層を基板に固定して備え、光導電層の熱膨張係数ａ１、光導電層の膜厚ｄ１、変形抑制層の熱膨張係数ａ２、および変形抑制層の膜厚ｄ２の４つのファクターと温度変化による放射線画像検出器の変形との関係に基づいて、光導電層と変形抑制層の構成を定めているので、環境の温度変化による変形や破壊を防止することができるとともに、変形抑制層を放射線の入射方向に対して光導電層の後方に配置しているので、変形抑制層による放射線の検出効率の低下を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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を示す概略構成図である。
【００１０】
本放射線画像検出器１０は、所定の電圧が印加されるとともに、放射線画像を担持した放射線を透過する上部電極層１１、上部電極層１１を透過した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１４、光導電層１４において発生した電荷に応じた信号を出力するＴＦＴを備えた下部電極層１７、および基板１８がこの順に積層された放射線画像検出器において、基板１８の光導電層１４が設けられた側とは反対側に変形抑制層１９を基板１８に固定して備えてなるものであり、光導電層１４と上部電極層１１との間には電荷注入阻止層１２が、光導電層１４と下部電極層１７との間には電荷注入阻止層１６が設けられている。さらに、電荷注入阻止層１２と光導電層１４との間には結晶化防止層１３が、電荷注入阻止層１６と光導電層１４との間には結晶化防止層１５が設けられている。
【００１１】
上部電極層１１としては、放射線を透過するものであればよく、たとえば、ＡｌやＡｕなどを５００Ａ〜１０００Ａ厚にして用いることができる。
【００１２】
光導電層１４は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、基板１７の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ１を有するａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは２００μｍ〜１０００μｍ程度が適切である。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。なお、この光導電層の厚さは、光導電層の厚さの分布が一様でない場合には、全体的な厚さの平均値を用いる。
【００１３】
電荷注入阻止層１２と１６は、電子又は正孔の光導電層１４への注入を阻止するものであり、例えば、Ｓｂ２Ｓ３などの材料により数ミクロンの膜厚で形成されている。また、結晶化防止層１３と１５は、光導電層１４の結晶化を抑制するものであり、結晶化温度の高いＳｅ−Ａｓ系化合物により数ミクロンの膜厚で形成されている。
【００１４】
下部電極層１７は、光導電層１４で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量と、電荷蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチとが２次元状に多数配列されたものである。そして、上記ＴＦＴスイッチをオン／オフするための多数の走査線と上記電荷蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ線とが設けられている。
【００１５】
基板１８は、ガラス基板であり、例えば、コーニング社製のガラス基板を使用することができる。このコーニング社製のガラス基板の厚さは０．７ｍｍ程度であり、熱膨張係数は８．７×１０−６である。
【００１６】
変形抑制層１９としては、基板１８の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有するポリカーボネ−ト、アラルダイト２０２０（エポキシ接着剤）などを、光導電層の熱膨張係数ａ１および光導電層の膜厚ｄ１を参照し、下記の式（１）を充足する厚ｄ２にして用いることができる。
【数２】
2008235657.tif 000003
【００１７】
この式（１）では、光導電層の熱膨張係数ａ１、光導電層の膜厚ｄ１、変形抑制層の熱膨張係数ａ２、および変形抑制層の膜厚ｄ２の４つのファクターと温度変化による放射線画像検出器の変形との関係に基づいて、環境の温度変化による放射線画像検出器１０の変形を抑制することができる構成を定めている。
【００１８】
具体的には、光導電層の熱膨張係数が基板の熱膨張係数より大きいため、環境の温度変化とともに、基板の光導電層１４が設けられた側の面に、基板と光導電層との熱膨張の差による界面応力が発生し、その反対側と比較して伸び縮みの程度が大きくなり、放射線画像検出器に反り等の変形が生じるおそれがある。また、この界面応力は光導電層の膜厚ｄ１に比例して大きくなるため、光導電層の膜厚ｄ１が大きくなるほど、放射線画像検出器に反り等の変形が生じやすい。ここで、基板１８の光導電層１４が設けられた側とは反対側に、基板１８の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２および所定の膜厚ｄ２を有する変形抑制層１９を基板１８に固定して設けることにより、基板の光導電層１４が設けられた側とは反対側の面にも、基板と変形抑制層１９との熱膨張の差による界面応力を発生させ、この応力によって基板に作用する全体的な曲げ応力を減少させることにより、環境の温度変化による放射線画像検出器１０の変形を抑制する。
【００１９】
ここで、この放射線画像検出器１０においては、基板１８上に光導電層１４以外にも複数の他の層を有しているが、光導電層がそれらの他の層に比べて充分厚く、環境の温度変化による放射線画像検出器１０の変形に対する光導電層の影響がそれらの他の層による影響を無視できるほど支配的であることから、変形抑制層１９とともに光導電層１４の構成のみを考慮した上記式（１）を充足するようにしている。
【００２０】
この放射線画像検出器１０は、上部電極層１１にバイアス電圧が印加され、上部電極層１１と下部電極層１６との間に電界が形成されているときに、光導電層１４に画像情報を担持する放射線が照射されると、光導電層１４内に電荷が発生し、そ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下部電極層１６に集められ、下部電極層１６に電気的に接続された電荷蓄積容量に蓄積される。その後、走査線を介してＴＦＴスイッチをオン状態にする信号を順次加え、データ線を介して各電荷蓄積容量に蓄積された電荷を放射線画像として読み取ることができる。
【００２１】
以下の表１に、上記放射線画像検出器１０における光導電層の熱膨張係数ａ１、変形抑制層の熱膨張係数ａ２、光導電層の膜厚ｄ１、および変形抑制層の膜厚ｄ２の構成が異なる、実施例１〜１３および比較例１〜１３の放射線画像検出器に対して５℃から４０℃の温度サイクルを１５回繰返した後、画質および外観を評価した結果を示す。
【００２２】
ここで、放射線画像検出器に環境の温度変化によって過度の変形が生じると、光導電層が基板から剥離する等の物理的破損が発生し、その放射線画像検出器により得られた放射線画像中に画像欠陥が増加し、画質が低下することから、上記画質評価は、各場合において、上記温度サイクル処理を行った後の放射線画像検出器により得られた放射線画像から単位面積４３ｃｍ×４３ｃｍあたりの画像欠陥数をカウントし、その数が１０００未満である場合は○、１０００以上である場合は×として画質を評価した。
【００２３】
また、外観評価は、光導電層と基板の間におけるコーナー部とエッジ部の剥離状態を観察し、いずれの部分にも剥離が発生してない場合を○として評価した。
【００２４】
ここで、光導電層１４としては、熱膨張係数ａ１が４．７８×１０−５であるａ−Ｓｅを使用している。変形抑制層１９の構成材料としては、熱膨張係数が７．０×１０−５の場合にはポリカーボネ−トを使用し、熱膨張係数が７．８×１０−５の場合にはアラルダイト２０２０を使用している。
【表１】
2008235657.tif 000004
【００２５】
表１に示すように、変形抑制層の熱膨張係数ａ２と変形抑制層の膜厚ｄ２との積に対する光導電層の熱膨張係数ａ１と光導電層の膜厚ｄ１との積の比（ｄ１×ａ１）／（ｄ２×ａ２）が０．５以下又は２以上である比較例１〜１３と比較して、上記の比（ｄ１×ａ１）／（ｄ２×ａ２）が０．５より大きくかつ２より小さい、上記式（１）を充足する実施例１〜１３では、環境の温度変化による変形を抑制でき、剥離の発生を防止できるとともに、画像欠陥数が少ない高画質の放射線画像が得られることが明らかである。
【００２６】
以上のように、本発明の放射線画像検出器では、放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、その光導電層の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有する基板とがこの順に積層された放射線画像検出器において、基板の光導電層が設けられた側とは反対側に、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層を基板に固定して備え、光導電層の熱膨張係数ａ１、光導電層の膜厚ｄ１、変形抑制層の熱膨張係数ａ２、および変形抑制層の膜厚ｄ２の４つのファクターと温度変化による放射線画像検出器の変形との関係に基づいて、光導電層と変形抑制層の構成が上記式（１）を充足するようにしたので、環境の温度変化による変形や破壊を防止することができる。また、変形抑制層を放射線の入射方向に対して光導電層の後方に配置しているので、変形抑制層による放射線の検出効率の低下を回避することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記実施の形態に示したいわゆるＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器に限らず、光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。
【００２８】
たとえば、図２に示す光読取方式の放射線画像検出器２０は、放射線に対して透過性を有する第１の電極層２１、第１の電極層２１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２４、記録用光導電層２４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２５、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２６、読取光を透過する線状に延びる透明線状電極と読取光を遮光する線状に延びる遮光線状電極とが平行に交互に配列された第２の電極層２７、光透過性を有する基板２８とがこの順に積層された放射線画像検出器において、基板２８の光導電層２４が設けられた側とは反対側に、基板２８の熱膨張係数より大きい熱膨張係数ａ２を有する変形抑制層２９を基板２８に固定して備えてなるものであり、記録用光導電層２４と電荷輸送層２５との界面には、記録用光導電層２４内で発生した電荷を蓄積する蓄電部２２が形成されている。
【００２９】
図２に示すこの放射線画像検出器２０においては、基板２８上に記録用光導電層２４、読取用光導電層２６および複数の他の層を有しているが、読取用光導電層２６および他の層を無視できるほど記録用光導電層２４が充分厚く、環境の温度変化による放射線画像検出器１０の変形に対する記録用光導電層２４の影響が支配的であるので、基板が記録用光導電層２４の熱膨張係数ａ１より小さい熱膨張係数を有するものであり、記録用光導電層２４の膜厚がｄ１であり、変形抑制層２９の膜厚がｄ２であるとき、記録用光導電層２４と変形抑制層２９の構成が上記式（１）を充足するように構成することにより、環境の温度変化による変形や破壊を防止することができる。また、変形抑制層を放射線の入射方向に対して光導電層の後方に配置しているので、変形抑制層による放射線の検出効率の低下を回避することができる。
【００３０】
なお、上記各実施の形態において、変形抑制層を基板に固定して設ける方法としては、環境の変化による変形抑制層と基板の熱膨張の程度の差により両者の界面において界面応力を発生させ、この応力によって基板に作用する全体的な曲げ応力を減少させることができる程度であればよく、変形抑制層の基板側の面の全体を基板に接着して固定するようにしてもよいし、変形抑制層の基板側の面の一部、たとえば矩形の変形抑制層の対向する２辺の端部をねじ止め、ビス止め等の方法により基板に固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の示す概略構成図
【符号の説明】
【００３２】
１０、２０      放射線画像検出器
１４、２４      光導電層、記録用光導電層（光導電層）
１８、２８      基板
１９、２９      変形抑制層
１１     上部電極層
１６     下部電極層
ａ１     光導電層の熱膨張係数
ａ２     変形抑制層の熱膨張係数
ｄ１     光導電層の膜厚
ｄ２     変形抑制層の膜厚
【図１】
2008235657.tif 000007
【図２】
2008235657.tif 000008