(57)【要約】【課題】本発明は使用環境が変化した場合でも、ＴＦＴの温度に関わらず転送効率ばらつきの少ない放射線検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の放射線検出装置は、ゲート駆動装置にＴＦＴのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、使用直前にＴＦＴ近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とＶｇの関係から、適切なＶｇを選択することを特徴とする放射線検出装置である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの絶縁基板上に、放射線を電荷に変換する複数個の半導体変換素子と、スイッチ素子と、前記半導体変換素子に一定バイアスを印加するバイアス線（Ｖｓ線）と、前記スイッチ素子に駆動信号を供給する駆動線（Ｖｇ線）と、前記半導体変換素子にて変換された電荷を読み出す信号線（Ｓｉｇ線）とを有する放射線検出装置において、前記スイッチ素子の駆動電圧を変更する機能を有することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記放射線検出装置において、ＴＦＴを有する絶縁基板温度に応じた前記スイッチ素子の駆動電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記放射線検出装置の温度を、ＴＦＴを有する基板の裏面に配置した材料を介して基板温度を測定することを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記ＴＦＴを有する基板の裏面に配置した材料の熱伝導率をＴ（Ｗ／ｍ℃），膜厚をＤ（ｍ）とすると、Ｔ×Ｄ＞１×１０−３（Ｗ／℃）であることを特徴とする請求項３記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記放射線検出装置において、前記ＴＦＴを有する基板の裏面に配置した材料がＡｌ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｐｂのいずれかを含むことを特徴とする請求項３、４記載の放射線検出装置。
【請求項６】
入射した電磁波の波長を変換して出射する波長変換体を備え、この変換後の波長の電磁波を前記半導体変換素子にて電荷に変換することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項７】
共通電極と、放射線を電荷に変換するエネルギー変換体と、この変換された電荷を収集する複数の電極と、この収集された電荷を蓄積する容量素子と、この蓄積された電荷を読み出すためのトランジスタと、前記蓄積された電荷を読み出すための信号線と、前記トランジスタに接続されたゲート線とを有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記エネルギー変換体は、アモルファスセレン、ＧａＡｓからなることを特徴とする請求項７記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換装置及び放射線検出装置に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書では、可視光等の電磁波やＸ線、α線、β線、γ線なども、放射線に含まれるものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来この種の代表的な放射線検出装置としては、ＭＩＳ型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置がある。
【０００４】
従来の放射線検出装置の立体図を図４に、等価回路図を図５に、また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する絶縁基板の平面図を図６に示す。Ｐ１１〜Ｐ４５は光電変換素子などの半導体変換素子、Ｔ１１〜Ｔ４５は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、それぞれ画素を構成している。なお、ここでは画素エリアに４×５画素を示しているが、実際には例えば１０００×２０００画素が絶縁基板に配置されている。
【０００５】
図示するように、光電変換素子Ｐ１１〜Ｐ４５は共通のバイアス線Ｖｓ１〜４に接続されており、読み出し装置から一定バイアスが印加されている。各ＴＦＴのゲート電極は、共通のゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ５に接続されており、ゲート駆動装置からＴＦＴのゲートのＯＮ、ＯＦＦを制御する。
【０００６】
又、各ＴＦＴのソース若しくはドレイン電極は、共通の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続されており、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、読み出し装置に接続されている。被検体に向けて曝射されたＸ線は、被検体により減衰を受けて透過し、図示しない蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置により印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴを介して信号線に転送され、読み出し装置により外部に読み出される。その後、共通のバイアス線により、光電変換素子で発生し転送されきれなかった電荷が除去され、この動作をリフレッシュと呼ぶ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＦＴを用いた液晶パネルの製造技術の発展や、光電変換素子を有するエリアセンサーの各分野への利用（例えばＸ線撮像装置）の進展により、その使用環境は様々である。例えばＸ線撮像装置では、病院内での使用だけでなく、移動検診車への設置も行われている。
【０００８】
しかしながら、使用環境によりＴＦＴが配置された基板の温度は変化し、ＴＦＴの移動度μは図７のような変化を示すが、従来の構成ではＴＦＴのゲート駆動電圧Ｖｇは一定であったため、使用環境の温度が変化するとＴＦＴの転送効率も変化していた。
【０００９】
そこで、本発明は使用環境が変化した場合でも、ＴＦＴの転送効率ばらつきの少ない放射線検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するための手段として、放射線検出装置の使用直前にＴＦＴ近傍の温度測定を行い、前もって決めておいた温度とＶｇの関係から、適切なＶｇを選択することを特徴とする放射線検出装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例とともに図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
〔実施形態１〕
以下本発明の放射線検出装置の第１の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の放射線検出装置の第１の実施形態を説明する立体図及び平面図、図２は基板温度とＶｇの関係を示す図である。
【００１３】
本実施形態の放射線検出装置は、ＭＩＳ型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図５、図６のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はＴＦＴのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図１のように光センサー（絶縁基板）の裏面には熱伝対が設置されている。この熱伝対は温度モニターに接続されており、熱伝対１〜５の平均値を温度測定の結果として、ＴＦＴのゲート駆動電圧Ｖｇが以下のように決定される。
【００１４】
ＴＦＴの飽和ドレイン電流Ｉｄは、ゲート駆動電圧Ｖｇ、しきい値電圧Ｖｔｈ、チャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌ、単位面積当たりの容量Ｃ、移動度μとすると、
Ｉｄ＝（１／２）×（Ｗ／Ｌ）×Ｃ×μ×（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２
となることから、基板温度によらず一定のＩｄを得る（転送効率を一定にする）ためには、μの変化に応じてＶｇを変更すれば良い。よって図７からＩｄが一定になるようにＶｇを算出すると、図２のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が１０℃になった場合には、図７からμが０．１９ｃｍ２／Ｖ＊ｓｅｃ程度になるため、２５℃時と同様の転送効率にするためには、Ｖｔｈ＝２Ｖとすると、図２のようにＶｇを１２Ｖから１４．４Ｖに変更すれば良い。
【００１５】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するＴＦＴの転送効率のばらつきを低減できる。
【００１６】
〔実施形態２〕
以下本発明の放射線検出装置の第２の実施形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の放射線検出装置の第２の実施形態を説明する立体図である。
【００１７】
本実施形態の放射線検出装置は、ＭＩＳ型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の光センサーと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置で、図５、図６のような基本的な構成は従来の放射線検出装置と同様であるが、ゲート駆動装置はＴＦＴのゲート駆動電圧を複数選択できる機能を有しており、図３のように光センサー（絶縁基板）の裏面にはＡｌ基板が設置されている。ここで、絶縁基板の熱伝導率をＴａ＝１．１（Ｗ／ｍ℃），膜厚をＤａ＝１×１０−３（ｍ）とすると、Ｔａ×Ｄａ＝１．１×１０−３（Ｗ／℃）である。よって、絶縁基板の温度を測定するためには、Ｔ×Ｄ＞＞１．１×１０−３（Ｗ／℃）であるような材料を絶縁基板全面に接触させて設置するのが望ましい。そこで、本実施形態では熱伝導率をＴｂ＝２３７（Ｗ／ｍ℃），膜厚をＤａ＝１×１０−３（ｍ）のＡｌ基板を設置した。このＡｌ基板は温度モニターに接続されており、温度測定の結果からＴＦＴのゲート駆動電圧Ｖｇが以下のように決定される。
【００１８】
ＴＦＴの飽和ドレイン電流Ｉｄは、ゲート駆動電圧Ｖｇ、しきい値電圧Ｖｔｈ、チャネル幅Ｗ、チャネル長Ｌ、単位面積当たりの容量Ｃ、移動度μとすると、
Ｉｄ＝（１／２）×（Ｗ／Ｌ）×Ｃ×μ×（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２
となることから、基板温度によらず一定のＩｄを得る（転送効率を一定にする）ためには、μの変化に応じてＶｇを変更すれば良い。よって図７からＩｄが一定になるようにＶｇを算出すると、図２のようになる。例えば使用環境によって絶縁基板の温度が４０℃になった場合には、図７からμが０．４０ｃｍ２／Ｖ＊ｓｅｃ程度になるため、２５℃時と同様の転送効率にするためには、Ｖｔｈ＝２Ｖとすると、図２のようにＶｇを１２Ｖから１０．６Ｖに変更すれば良い。
【００１９】
以上のように、本実施形態を用いることより、使用環境による基板の温度変化に対するＴＦＴの転送効率のばらつきを低減できる。
【００２０】
ここでは、基板温度測定ようにＡｌ基板を用いたが、例えばＰｂを適切な厚みで用いれば、絶縁基板の裏面方向への放射線の入射を防止できるため、更に良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係わる放射線検出装置は、ＴＦＴ近傍の温度を測定し、前もって決めておいた温度とゲート駆動電圧Ｖｇの関係から適切なＶｇを選択することにより、使用環境による基板の温度変化に対するＴＦＴの転送効率のばらつきを低減できる効果をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線検出装置の第１の実施形態を説明する立体図及び平面図。
【図２】本発明の放射線検出装置の第１、第２の実施形態を説明する基板温度とＴＦＴの駆動電圧Ｖｇの関係を示す図。
【図３】本発明の放射線検出装置の第２の実施形態を説明する立体図。
【図４】従来の放射線検出装置の立体図。
【図５】従来の放射線検出装置の等価回路図。
【図６】従来の放射線検出装置の平面図。
【図７】従来の放射線検出装置の基板温度とＴＦＴの移動度μの関係を示す図。
【符号の説明】
Ｃ１１〜Ｐ４５  コンデンサー
Ｐ１１〜Ｐ４５  光電変換素子（ここではフォトダイオード）
Ｔ１１〜Ｔ４５  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
ＴＦＴ  薄膜トランジスタ
Ｔｏｎ  ＴＦＴのＯＮ時間
Ｓｉｇ線  信号線
Ｓｉｇ１〜４  共通の信号線
Ｖｇ線  ゲート線
Ｖｇ１〜４  共通のゲート線
Ｖｓ線  バイアス線
Ｖｓ１〜４  共通バイアス線
【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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【図６】
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【図７】
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