(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線検出器の、蛍光体の発光スペクトルと光導電層の分光感度とのマッチングが良好なものとする。【解決手段】照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換するシンチレータ３からなる光変換部、およびこの光変換部からの可視光を電荷に変換してこの電荷を蓄積する光導電層を有し、この光導電層に蓄積した電荷を読み取る固体光検出器２とからなる放射線検出器１において、シンチレータ３がその発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなり、光導電層がＴｅをドープされたａ−Ｓｅからなるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線を該放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、前記蛍光体層がその発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなり、前記光導電層がＴｅをドープされたａ−Ｓｅからなることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記Ｔｅのドープ量が、前記ａ−Ｓｅの０．１〜３０モル％であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記蛍光体層がＣｓＸ：Ｔｌ（ＸはＩ，ＢｒまたはＣｌのいずれか、またはこれらの混合物である）、またはＴｂ3+および／またはＥｕ3+で付活された酸化物または酸硫化物系蛍光体からなることを特徴とする請求項１または２の記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線などの放射線撮像装置に適用して好適な放射線検出器に関し、詳しくは、シンチレータと光検出器との組合せを利用する放射線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、放射線を検出して電気信号に変換する放射線検出器（半導体を主要部とするもの）を使用した放射線画像検出装置が知られている。放射線検出器としては、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式から、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器により読み取る、いわゆる光読取方式と、放射線の照射により発生した電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ（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方式という）に大別される。
【０００３】
上記間接変換方式の放射線検出器として、シンチレータに緑白色乃至は緑色発光を呈するＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）を用い、光導電層としてａ−Ｓｅを用いたものが知られている（特許文献１）。しかし、これらの組合せでは分光感度が低いという問題がある。一方、ａ―Ｓｅを光導電層として用いた場合に、良好な分光感度を示すシンチレータとして、青色発光を呈するＣｓＩ：Ｎａを組合せたものが知られているが（特許文献２、特許文献３）、ＣｓＩ：Ｎａは潮解性が強いために耐湿性が極めて悪いという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１３７０８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６９５１号公報
【特許文献３】特開２０００−０３５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体と光導電層がａ−Ｓｅとの組み合わせからなる放射線検出器において、蛍光体の発光スペクトルと光導電層との分光感度のマッチングが良好であって、高い耐湿性を有する放射線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】
【０００５】
本発明の放射線検出器は、照射された放射線を該放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、前記蛍光体層がその発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなり、前記光導電層がＴｅをドープされたａ−Ｓｅからなることを特徴とするものである。  
前記Ｔｅのドープ量は、前記ａ−Ｓｅの０．１〜３０モル％であることが好ましい。
【０００６】
発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体としては、ＣｓＸ：Ｔｌ（ＸはＩ，ＢｒまたはＣｌのいずれか、またはこれらの混合物である。以下、この記載は省略する。）、またはＴｂ３＋および／またはＥｕ３＋で付活された酸化物または酸硫化物系蛍光体からなることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の放射線検出器は、照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部と、該光変換部からの可視光を吸収して電荷を生成および輸送する光導電層と、該光導電層に生成した電荷を取り出す電極部からなる放射線検出器において、蛍光体層がその発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなり、光導電層がＴｅをドープされたａ−Ｓｅからなるので、蛍光体の発光スペクトルと光導電層との分光感度のマッチングが極めて良好な放射線検出器とすることができる。
【０００８】
特に、蛍光体を、ＣｓＸ：ＴｌまたはＴｂ３＋および／またはＥｕ３＋で付活された酸化物または酸硫化物系蛍光体からなるものとした時は、蛍光層の発光光と検出器とのマッチングや蛍光層の光変換効率がより向上し、放射線を無駄なく画像信号に変換することができ、高い効率と耐湿性を両立した放射線検出器とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の放射線検出器を説明する。図１は本発明の放射線検出器の概略構成図を示す部分拡大図である。図１に示すように、放射線検出器１は支持体21上に、固体光検出器２およびシンチレータ３が積層されて構成され、固体光検出器２は、光導電層12を含む光導電部10と薄膜トランジスタ層20とが形成されてなるものである。薄膜トランジスタ層20は、所望の画素ピッチで二次元状に配置された多数のトランジスタ20ａが作りこまれた層である。１つのトランジスタ20ａとそれに対応する光導電部10の部分により１つの固体検出素子が構成され、すなわち、固体検出器２は二次元状に配置された多数の固体検出素子から構成されている。
【００１０】
シンチレータ３は、照射された放射線をこの放射線の線量に応じた量の可視光に変換する蛍光体層からなる光変換部であって、その発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなる。より好ましくは、ＣｓＸ：Ｔｌ、またはＴｂ３＋および／またはＥｕ３＋で付活された酸化物または酸硫化物系蛍光体からなる。シンチレータ３は、上記蛍光体とこれを分散状態で含有支持する結合剤とからなる粒子分散膜から構成されていてもよいし（塗布法）、上記蛍光体またはその原料を蒸着法などにより蒸発気化させて支持体上に堆積させることにより形成された蒸着膜（蒸着法）であってもよい。塗布法による場合のシンチレータの層厚は５０〜３００μｍ程度が好ましく、蒸着法による場合のシンチレータの層厚は１００〜１０００μｍ程度が好ましい。
【００１１】
図３は固体検出器２の１つの固体検出素子を拡大して示すものである。既述の通り、固体検出器２は光導電部10と薄膜トランジスタ層20（以下、ＴＦＴ層20という。）とから構成されている。ＴＦＴ層20の各ＴＦＴ20ａの構成は、図３に示すように、基板21上に形成された半導体膜（アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ層）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ層）、有機半導体、アモルファス酸化物半導体膜（ａ−ＩｎＧａＺｎＯ4層）など）22を挟んで、ソース電極およびドレイン電極23および24、ゲート絶縁膜25を介したゲート電極26が形成されてなるものである。電極23、24および26は、いずれも金属や透明酸化物などの導電材料から構成されている。
【００１２】
基板21としてはガラス、アルミニウム、セラミックス、などが用いられるが、支持体として必要な強度を保持する樹脂シートであっても良い。
【００１３】
光導電部10は、光を受けて導電性を呈する、すなわち光電変換を行う光導電層12と、この光導電層12を挟んで配置される透明電極11および13からなる。なお、本実施形態の固体検出器２は、光導電部10で発生した電荷を蓄積する蓄電部15を備えており、この蓄電部15に蓄積された電荷をTFTにより取り出すものである。なお、蓄電部15は電極13と電極14およびこの電極間に挟まれた絶縁層25から構成される。
【００１４】
光導電層12はＴｅがドープされたａ−Ｓｅからなる。Ｔｅのドープ量は、ａ−Ｓｅの０．１〜３０モル％、さらには１〜１０モル％であることが好ましい。光導電層は、蒸着法によって光導電層を連続的に形成することによりＴＦＴ上に光導電層を積層することができる。光導電層の層厚は、０．１〜１００μｍ程度であることが好ましい。光導電層が厚くなるとそれ自体のＸ線吸収も画像形成に関与することになり、蛍光体層によるＸ線吸収と併せて画像形成を行うハイブリッド型といえるものになる。
【００１５】
続いて、本発明の放射線検出器１を用いた放射線画像撮影について簡単に説明する。  
被写体を透過したＸ線が放射線検出器１に照射されると、放射線検出器１に照射されたＸ線はシンチレータ３において可視光に変換される。シンチレータ３では吸収したＸ線の線量に応じた量の可視光を発光する。この可視光は光導電層10において光電変換され、発光強度に応じ蓄電部15に電荷が蓄積される。その後この電荷が読み出され、電気信号としての画像信号が出力され、出力された画像信号は情報処理手段に入力されて所定の画像処理等がなされ、処理がなされた処理済画像信号は再生手段に入力されて被写体の放射線画像が可視像として再生される。
【００１６】
上記実施形態においては、固体検出器として、光導電層とＴＦＴ層との配置が、光導電層が放射線照射面側となる配置で構成したものについて説明したが、逆に放射線照射面側にＴＦＴ層を配置した構成としてもよい。
【００１７】
次に、その発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体としてＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体と、従来よりａ−ＳｅとのマッチングがよいとされるＣｓＩ：Ｎａ蛍光体の２種類のシンチレータと、ａ−Ｓｅ、Ｔｅを５モル％ドープしたａ−Ｓｅ、Ｔｅを３０モル％ドープしたａ−Ｓｅの３種類の光導電層とを組み合わせて、そのマッチングについて評価したものを示す。
【００１８】
図３は、ＣｓＩ：Ｔｌ蛍光体、ＣｓＩ：Ｎａ蛍光体の２種類のシンチレータにおける波長λと相対輝度との関係を示す発光スペクトルＩ（λ）（それぞれのピーク強度を１に規格化）、図４はａ−Ｓｅ、Ｔｅを５モル％ドープしたａ−Ｓｅ、Ｔｅを３０モル％ドープしたａ−Ｓｅの３種類の光導電層における波長λと相対感度との関係を示す分光感度Ｓ（λ）（それぞれのピーク強度を１に規格化）である。
【００１９】
ここで、マッチングファクター（ＭＦ）を以下のように定義する。  
ＭＦ＝∫Ｓx（λ）Ｉy（λ）ｄλ／∫Ｉy（λ）ｄλ
たとえば、Ｓx（λ）＝１ならば  ＭＦ＝１となる。発光と分光感度のそれぞれのスペクトル間に重なりがなければ、Ｓx（λ）Ｉy（λ）＝０なのでＭＦ＝０となる。
【００２０】
表１および図５に上記のようにして計算した発光スペクトルと分光感度のマッチングファクターを示す。
【表１】
2007163250.tif 000003
【００２１】
図４から明らかなように、Ｔｅのドーピングによってａ−Ｓｅからなる光導電層の分光感度は向上し、図５に示すように、Ｔｅがドーピングされた光導電層では、ドーピングされていないａ−Ｓｅよりも、シンチレータＣｓＩ：Ｔｌとのマッチングが改善されており、また、従来よりａ−ＳｅとのマッチングよいとされるＣｓＩ：Ｎａ蛍光体よりもマッチングがよい。上記の計算式から求められるＭＦは概ね、０．６５以上あることが好ましい。
【００２２】
なお、ここでは、ＣｓＸ：Ｔｌの一例としてＣｓＩ：Ｔｌとのマッチングのみを示したが、ＸがＢｒ、Ｃｌあるいはこれらの混合物であっても、また、Ｌｎ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ（ＬｎはＧｄ，Ｌｕ，ＬａまたはＹのいずれか、またはこれらの混合物である。）などのＴｂ３＋および／またはＥｕ３＋で付活された酸化物または酸硫化物系蛍光体においても良好なマッチングを得ることができる。
【００２３】
以上のように、本発明の放射線検出器は、蛍光体層がその発光光子の１／２以上が５００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲にある蛍光体からなり、光導電層がＴｅをドープされたａ−Ｓｅからなるので、蛍光体の発光スペクトルと光導電層との分光感度のマッチングが極めて良好な放射線検出器とすることができる。
【００２４】
なお、上記ではＴＦＴ方式の放射線検出器について説明したが、本発明のシンチレータと光導電層との組合せは、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器により読み取る、いわゆる光読取方式にも利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の放射線検出器の概略構成図を示す部分拡大図
【図２】固体検出器の１つ素子を表す部分拡大図
【図３】蛍光体の波長と相対輝度との関係を示す発光スペクトル
【図４】光導電層の波長と相対感度との関係を示す分光感度
【図５】発光スペクトルと分光感度のマッチングを示すグラフ
【符号の説明】
【００２６】
１    放射線検出器
２    固体光検出器
３    シンチレータ
10   光導電部
11    透明電極
12    光導電層
13,14  電極
15    畜電部
20    薄膜トランジスタ層
20ａ  薄膜トランジスタ
21    基板
22    半導体膜
【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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