(57)【要約】【課題】  電磁波と可視光とをそれぞれ独立して同時に検出できるようにし、それぞれの信号に対する解析を正確且つ素早く処理できるような電磁波センサを提供することである。【解決手段】  透明基体２と、この透明基体２上に順に積層される可視光センサ部３および放射線センサ部４と、これら可視光センサ部３と放射線センサ部４との間に形成されるバイアス電極５とを備え、このバイアス電極５と可視光センサ部３に設けられた可視光読取電極３ａとの間で前記透明基体２側から入射した可視光を検出し、前記バイアス電極５と放射線センサ部４に設けられた放射線読取電極４ａとの間で前記透明基体２側から入射した放射線を検出する。【選択図】  図１
2007040935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基体と、
この透明基体上に順に積層される可視光センサ部および放射線センサ部とを備え、
前記透明基体側から入射する可視光を可視光センサ部で検出する一方、前記透明基体側
から入射する放射線を放射線センサ部で検出することを特徴とする電磁波センサ。
【請求項２】
前記可視光センサ部と放射線センサ部との間にバイアス電極が形成され、このバイアス
電極と可視光センサ部に設けられた可視光読取電極との間で可視光を検出し、前記バイアス電極と放射線センサ部に設けられた放射線読取電極との間で放射線を検出する請求項１記載の電磁波センサ。
【請求項３】
前記可視光センサ部は、可視光導電体を備えており、この可視光導電体が有機光導電材料からなる請求項１又は２記載の電磁波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光及び放射線の両方のセンサ機能を兼ね備えた電磁波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や医療用の放射線撮像装置の設置場所などには、放射線環境を定常的に監視する手段として放射線監視設備が設置されている。この放射線監視設備は、放射線漏れなどをモニターする放射線検出器を備え、この放射線検出器の撮像素子から得られた放射線情報を常に監視するものである。また、放射線環境における人体などの有無を検出する手段として可視光センサ装置が設置されている。この可視光センサ装置は、可視光を検出して画像信号を出力するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を用いたセンサ素子やその集合体を用いており、ビデオカメラやデジタルカメラ等で監視している。従来。これらの放射線検出器及び可視孔センサ装置は、それぞれが独立した装置として設置されていたが、最近ではこれら両方の装置からの信号を一つのデバイスで検出して画素信号として取り出す方法も提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、上記のように放射線及び可視光の両センサ機能を兼ね備えた装置は、各々の信号を検出し、画素信号として取り出すことは可能であるが、両者からの信号を同時に区別して取り出すことは困難である。これは、センサ機能を有する光受光部が一つ、信号取り出し部が一つしかないために、一度に２種類の光を受光した場合は、出力信号を混在した信号として取り出すことになり、信号の判別をすることが困難と思われるからである。そのため、現状では各センサ装置を別々に設置せざるを得ず、それぞれの設置場所を確保する必要がある他、コスト的にも割高になるという問題を有している。
【特許文献１】特開２０００−２４４８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、電磁波と可視光とをそれぞれ独立して同時に検出できるようにし、それぞれの信号に対する解析を正確且つ素早く処理できるような電磁波センサを提供することである。また、本発明の電磁波センサは、従来別々に設置されていた放射線検出器及び可視孔センサ装置とを１つに集約することで、設置場所をとらず且つ低コストで設備できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁波センサは、透明基体と、この透明基体上に順に積層される可視光センサ部および放射線センサ部とを備え、前記透明基体側から入射する可視光を可視光センサ部で検出する一方、前記透明基体側から入射する放射線を放射線センサ部で検出することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の一例では、前記可視光センサ部と放射線センサ部との間にバイアス電極が形成され、このバイアス電極と可視光センサ部に設けられた可視光読取電極との間で可視光を検出し、前記バイアス電極と放射線センサ部に設けられた放射線読取電極との間で放射線を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放射線などの電磁波を検出する機能と可視光などの光を検出する機能とを一つのセンサの中に独立して設けたので、電磁波と可視光とを同時に検出することができると共に、検出したそれぞれの信号を混同させることなく独立して解析することができる。また、従来はそれぞれ単独で設置していた２種類のセンサ装置を１つに集約できるので、設置場所が１箇所で済む他、設備に要するコストを抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る電磁波センサの好ましい実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を図によって示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に係る電磁波センサの構成は、放射線などの電磁波を検出する機能と、可視光などの光を検出する機能を一度に同時に達成させるために、バイアス電極を挟んでその上下に光導電体層を設け、さらに両者の光を電気信号として取り出す電極をそれぞれ設けたことを特徴とする。
【０００９】
図１は本発明に係る電磁波センサの一構成例をモデル的に示した図である。この図において、本発明に係る電磁波センサ１は、ガラスや透明樹脂など可視光を透過する絶縁性の透明基体２と、この透明基体２の上に層状に形成された可視光センサ部３および放射線センサ部４と、これら両センサ部３，４の間に形成されたバイアス電極５とを備える。
【００１０】
前記透明基体２は、上記したガラスの他にフレキシブルな樹脂製シートによっても構成することができ、例えばポリマーフィルムをシートとして用いることができる。前記ポリマーフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）等からなるフィルムが挙げられる。このようなプラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を使用した場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性が向上する。
【００１１】
前記可視光センサ部３は、人や物の動きを監視するための機能を有し、可視光の強度（濃淡差）に応じた電気信号に変換して電荷、電流量として取り出すものであり、可視光読取電極３ａと可視光導電体３ｂとで層状に形成されている。可視光読取電極３ａは、薄膜トランジスタを用いた２次元マトリクスのように画像認識が可能な電極構造からなる。適用される材料としては、可視光を透過する導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）等を用いることができ、その中でも特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯおよび炭素が好ましい。
【００１２】
前記可視光読取電極３ａの形成方法としては、例えば上記の材料を用いて蒸着やスパッタリング等により導電性薄膜を形成し、この導電性薄膜を公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極を形成する方法、あるいは前記導電性薄膜をアルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写したり、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法などがある。
【００１３】
他方、可視光導電体３ｂは、その内部に生じた光電荷（キャリア）を前記可視光読取電極３ａと後述する放射線センサ部４の放射線読取電極４ａとの間を流れる電流値として反映させるものである。この可視光導電体３ｂの材料としては、可視光の照射で電気抵抗が下がる反面電磁波に対しては電気抵抗変化を示さない有機光導電材料が好ましい。
【００１４】
有機光導電材料としては、電荷発生機能を有する物質と電荷輸送機能を有する物質の中から選択される。可視光導電体３ｂは、前記電荷発生機能を有する物質と電荷輸送機能を有する物質をそれぞれ積層した２層構造として形成され、あるいは前記２種の物質を混合した単層構造として形成される。
【００１５】
電荷発生機能を有する電荷発生物質としては、例えばスーダンレッド又はダイアンブルー等のアゾ顔料、ピレンキノン、アントアントロン等のキノン顔料、インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ顔料、アズレニウム塩顔料、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどのフタロシアニン顔料の中から選択される。
【００１６】
一方、電荷輸送機能を有する電荷輸送物質としては、例えばオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フエナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１−ビニルピレン、ポリ−９−ビニルアントラセン、スチリル化合物、アミン誘導体、ジスチリル系化合物（以上ｐ型）、ベンゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ナフタレンジイミド系化合物、フルオレノン系化合物、チオピラン系化合物、インダン系化合物、インダンジオン系化合物、シクロペンタジエン系化合物及びこれらのニトロ誘導体、シアノ誘導体、ジシアノメチレン誘導体、マロンサンエステル誘導体、フエニルイミノ誘導体（以上ｎ型）などの中から選択される。
【００１７】
前記可視光導電体３ｂは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、酢酸酪酸セルロース等のバインダー樹脂に前記有機光導電材料を適当量分散させたものを形成したものである。なお、形成される可視光導電体３ｂの膜厚は、０．０１〜１０μｍ程度、好ましくは０．１〜５μｍである。
【００１８】
一方、放射線センサ部４は、放射線の強度を電気信号に変換して、電荷、電流量として取り出すものであり、放射線読取電極４ａと放射線導電体４ｂとを有する。具体的には透明基体２から入射した放射線を放射線導電体４ｂで受光して電子対を発生させ、これを放射線の入力信号として例えば放射線漏れなどの検出が可能となる。
【００１９】
前記放射線センサ部４の放射線読取電極４ａは、バイアス電極５と同様に、抵抗値の小さい導電体であれば特に限定されるものではないが、金やアルミ等の膜形成が容易な材料が好ましい。一方の放射線導電体４ｂは、高エネルギーである電磁波に対し吸収性の高い光導電材料が好ましく、例えば、CdTe、CdSのようなカドミウム化合物、Se、SeTe、SeAsのようなセレン化合物、ZnS、ZnSeのような亜鉛化合物等々の重元素並びにその化合物が適用できるものである。より好ましくは、原子番号３０以上の重元素を１つ以上含む光導電性材料がよい。その中でも特に、Ｘ線の吸収率が高いセレン、砒素、テルルなどが好ましい。
【００２０】
本発明のバイアス電極５は、前記可視光導電体３ｂと放射線導電体４ｂとの間に挟まれるように設けられ、上下の導電体３ｂ、４ｂに一様にバイアスをかけることができる。前記バイアス電極５に用いる材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｎ等の金属、アモルファス半導体厚膜などが挙げられる。また、他の方法として、バイアス電極５に接する側の可視光導電体３ｂと放射線導電体４ｂにそれぞれカーボンテープを貼り付けてバイアス電極５としてもよいし、カーボンブラック、ニッケル微粒子などの導電微粒子を分散させたフイルム状、ペースト状の電気接続材料でもよい。
【００２１】
上記構成からなる電磁波センサ１は、図１に示されるように、バイアス電極５を挟んで上下に可視光センサ部３と放射線センサ部４とが配置され、可視光センサ部３の上部に透明基体２が配置された層状構造からなる。また、可視光センサ部３は可視光読取電極３ａと可視光導電体３ｂとで層状をなし、放射線センサ部４は放射線読取電極４ａと放射線導電体４ｂとで層状をなしている。また、本発明の電磁波センサ１は、上記の基本構成の範囲内であれば、例えば、可視光読取電極３ａと可視光導電体３ｂとの間、可視光導電体３ｂとバイアス電極５との間、バイアス電極５と放射線導電体４ｂとの間、放射線導電体４ｂと放射線読取電極４ａとの間に中間層を設け、センサのＳＮ比を高くし、各センサ機能を上げることができるものである。
【００２２】
次に、上記構成からなる電磁波センサ１の検出動作について説明する。図２において、バイアス電極５にかかるバイアス極性は正負いずれでもよいがバイアス極性が負の場合、電磁波センサ１の透明基体２側から可視光Ａが入射されると、可視光読取電極３ａ付近の可視光導電体３ｂで可視光が吸収され、電子正孔の対を形成して対向電極であるバイアス電極５側へ正孔が移動する。これにより可視光導電体３ｂの電荷密度が上昇して抵抗値が大幅に低下し、バイアス電極５に印加されたバイアス電圧により、上下電極間を流れる電流値に反映され、該電流値を検出することで、可視光センサとして用いることができる。なお、バイアス電極５に印加されるバイアス電圧は、０〜５０Ｖ程度が好ましい。
【００２３】
図３は放射線センサとして作用する時の動作を示したものである。透明基体２側から放射線Ｂが入射されると、放射線導電体４ｂで電子正孔の対を形成し、それぞれ逆極性の対向電極へ移動する。これにより、放射線導電体４ｂの電荷密度が上昇して抵抗値が大幅に低下し、バイアス電極５に印加されたバイアス電圧により、上下電極間を流れる電流値に反映され、該電流値を検出することで、放射線センサとして用いることができる。本発明の電磁波センサ１は、紫外線エネルギー以上のエネルギーを有する紫外線、ガンマ線、電子線等の検知に有効である。
【００２４】
以下、本発明に関する実施例を述べるが、本発明はこれに限定されるものではなく、適用できるものである。
【実施例】
【００２５】
＜実施例１＞
透明のガラス基板上にＩＴＯによる可視光読取電極３ａを形成し、この可視光読取電極３ａ上に可視光導電体３ｂとしてアゾ顔料とポリビニルブチラール樹脂からなる電荷発生層と電荷輸送物質のブタジエン化合物とポリカーボネート樹脂をこの上に塗布により積層して形成した。次いで、金を真空蒸着してバイアス電極５を形成し、その一端に高圧ケーブルを接続し、該接続部にはシリコン樹脂を塗布して可視光読取電極３ａならびに上層に形成する放射線読取電極４ａとの絶縁関係を確保した。さらに、セレンを真空蒸着して放射線導電体４ｂとして２００μｍのセレン層を形成した。最後に、金を真空蒸着して放射線読取電極４ａを形成することで電磁波センサ１を完成させた。
【００２６】
＜実施例２＞
可視光導電体３ｂをヒドラゾン化合物で形成した以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００２７】
＜実施例３＞
放射線導電体４ｂをセレン砒素で形成した以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００２８】
＜実施例４＞
バイアス電極５及び放射線読取電極４ａをアルミニウムで形成した以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００２９】
＜実施例５＞
可視光読取電極３ａを金で形成した以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００３０】
＜実施例６＞
可視光読取電極３ａをアルミニウムで形成した以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００３１】
＜実施例７＞
可視光読取電極３ａと可視光導電体３ｂとの間に中間層として硫化カドミウムを設けた以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００３２】
＜実施例８＞
放射線読取電極４ａと放射線導電体４ｂとの間に中間層として酸化セリウムを設けた以外は、前記実施例１と同様の方法で作成した。
【００３３】
上記実施例１〜８についてその電気的特性（暗電流と信号電流）を調べた。暗電流及び信号電流は以下のようにして評価した。その評価結果を表１に示す。
【００３４】
暗電流の評価：バイアス電極５へのバイアス極性を負とし、１Ｋｖの電圧を与えたまま、その状態で暗所放置し３分後の値を記録した。バイアス印加のみで可視光導電体３ｂ及び放射線導電体４ｂに流れるノイズ成分を定量化した結果で評価した。なお、可視光読取電極３ａでの暗電流をD11、放射線読取電極４ａでの暗電流をD16とする。
【００３５】
信号電流：上記暗電流測定後、一様な可視光及び放射線を照射させ、照射１分後に可視光導電体３ｂ及び放射線導電体４ｂに流れる電流値を記録したものである。それぞれの光により流れた信号成分を定量化した。可視光読取電極３ａでの信号電流をＬ12、放射線読取電極４ａでの信号電流をＬ16とする。この時の可視光は10Lux、Ｘ線照射条件としては、Ｘ線管電圧８０Ｋｖで線量としては1Rとした。
【００３６】
【表１】
2007040935.tif 000003
【００３７】
上記表結果からもわかるように、可視光並びに放射線に対し、いずれの構成でもセンサ機能であるシグナル／ノイズ比ともに使用可能なレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電磁波センサは、原子力発電所や医療用の放射線撮像装置の設置場所などにおいて、場所を取らず且つ低コストのセンサ手段として有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電磁波センサの構造を示す概念図である。
【図２】可視光センサ部の動作説明図である。
【図３】放射線センサ部の動作説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  電磁波センサ
２  透明基体
３  可視光センサ部
３ａ  可視光読取電極
３ｂ  可視光導電体
４  放射線センサ部
４ａ  放射線読取電極
４ｂ  放射線導電体
５  バイアス電極
【図１】
2007040935.tif 000004
【図２】
2007040935.tif 000005
【図３】
2007040935.tif 000006