(57)【要約】【課題】本発明は、白キズの出現が起きないようにすることを目的とするものである。【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、下方側がＸ線入射面となったＸ線透過性基板１７と、このＸ線透過性基板１７の上面側に順次設けた薄膜状電極１８、正孔注入阻止層１９、光変換膜層２０、電子注入阻止層２１とを備え、前記Ｘ線透過性基板の上面には凹部３２を有し、前記Ｘ線透過性基板１７の凹部３２の上方に対応する薄膜状電極１８部分は、前記凹部３２によって左右または前後に分離された構成とした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方側がＸ線入射面となったＸ線透過性基板と、このＸ線透過性基板の上面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層とを備え、前記Ｘ線透過性基板の上面には凹部を有し、前記Ｘ線透過性基板の凹部の上方に対応する薄膜状電極部分は、前記凹部によって左右または前後に分離された構成としたＸ線センサー。
【請求項２】
前記Ｘ線透過性基板上の凹部の深さは、薄膜状電極の膜厚の長さより深く形成した請求項１に記載のＸ線センサー。
【請求項３】
前記Ｘ線透過性基板上の凹部の幅は、薄膜状電極の膜厚の長さの２倍より広く形成した請求項１または２に記載のＸ線センサー。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のＸ線センサーの製造方法であって、
Ｘ線透過性基板上に凹部を形成する第１の工程と、このＸ線透過性基板上に薄膜状電極を成膜する第２の工程と、この成膜された薄膜状電極上に正孔注入阻止層を成膜する第３の工程と、成膜された正孔注入阻止層上に光変換膜層を成膜する第４の工程と、成膜された光変換膜層上に電子注入阻止層を成膜する第５の工程と、を備えたＸ線センサーの製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、Ｘ線透過性基板上に凹部を形成した後、このＸ線透過性基板を洗浄する処理を行う工程とした請求項４に記載のＸ線センサーの製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程は、Ｘ線透過性基板上に凹部を形成した後、この凹部のエッジ部分に面取り処理を行う工程とした請求項４または５に記載のＸ線センサーの製造方法。
【請求項７】
Ｘ線源と、このＸ線源に所定間隔おいて対向配置したＸ線センサーとを備え、
前記Ｘ線センサーとして、請求項１から３のいずれか一つに記載のＸ線センサーを用いたＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、Ｘ線センサーとその製造方法と、それを用いたＸ線診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、Ｘ線源と、このＸ線源に所定間隔おいて対向配置したＸ線センサーとを備え、Ｘ線源から放射したＸ線を人体に照射、通過させることにより、Ｘ線センサーで人体内部の状態を目視可能とするものである。
【０００３】
このＸ線診断装置の構成要素であるＸ線センサーは、人体を通過したＸ線量を電気信号に変換するために多層構造で構成されたターゲット部を備えており、このターゲット部は、Ｘ線照射側よりＸ線透過性基板と、このＸ線透過性基板の他面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層より構成されている。
【０００４】
このターゲット部が、Ｘ線量を電気信号に変換する際に、ターゲット部で余剰となった電荷が反射され、再びターゲット部内に入射し、これがノイズとなって、Ｘ線の映像信号に発生してしまうという課題がある。
【０００５】
あるいは、薄膜状電極全体を一つの電源で制御し、画像信号を画素ごとに順次読み出した場合は、全体の映像信号の読み出しの処理時間が長くかかってしまうという課題もある。
【０００６】
このような課題を解決するために、ターゲット部の薄膜状電極を複数のエリアに分割し、それぞれ異なる電源に接続して制御する方法が知られている。
【０００７】
このような薄膜状電極を分割したターゲット部の製造方法としては、Ｘ線透過性基板上に薄膜状電極を成膜する第１の工程と、この成膜された薄膜状電極を、所定のエリアに分割するために、マスクしてエッチングする第２の工程と、この分割された薄膜状電極上に正孔注入阻止層を成膜する第３の工程と、成膜された正孔注入阻止層上に光変換膜層を成膜する第４の工程と、成膜された光変換膜層上に電子注入阻止層を成膜する第５の工程と、を備えたものとなっている。
【０００８】
このようにして製造されたターゲット部を用いて画像ノイズを抑制したＸ線撮像管の技術が公開されている（例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３４３０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の製造方法で製造したＸ線センサーの課題は、Ｘ線画像に白キズが発生してしまうことであった。
【００１１】
すなわち、従来のＸ線センサーでは、ターゲット部を複数に分割するために、製造工程において、薄膜状電極をマスク／エッチングして分割を行った後、その分割された薄膜状電極上に正孔注入阻止層を成膜していたが、薄膜状電極をエッチングした際に発生したパーティクルが薄膜状電極上に残留した状態で正孔注入阻止層を成膜するので、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間にパーティクルが残ってしまい、このパーティクルによって正孔注入防止効果が不十分になり、正孔が高圧電源側から流入し白キズとして出現してしまうのである。
【００１２】
そこで本発明は、例えば、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間のパーティクルの発生を抑制し、それによる白キズの出現が起きないように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】
【００１３】
そしてこの目的を達成するために本発明のＸ線センサーは、下方側がＸ線入射面となったＸ線透過性基板と、このＸ線透過性基板の上面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層とを備え、前記Ｘ線透過性基板の上面には凹部を有し、前記Ｘ線透過性基板の凹部の上方に対応する薄膜状電極部分は、前記凹部によって左右または前後に分離された構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明のＸ線センサーは、下方側がＸ線入射面となったＸ線透過性基板と、このＸ線透過性基板の上面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層とを備え、前記Ｘ線透過性基板の上面には凹部を有し、前記Ｘ線透過性基板の凹部の上方に対応する薄膜状電極部分は、前記凹部によって左右または前後に分離された構成としたものであるので、白キズの出現が起きないようにすることができる。
【００１５】
すなわち、本発明のＸ線センサーは、Ｘ線透過性基板上に凹部を形成し、このＸ線透過性基板上に薄膜状電極を成膜することで、凹部によって薄膜状電極を分割することが可能となるので、薄膜状電極自体をエッチングする必要がなくなり、そのエッチングによるパーティクルの発生がなくなるために、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間にパーティクルを抑制できるので、これによる白キズの出現が起きないようにすることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの外観を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの断面図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの主要部の断面図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの制御ブロック図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの主要部の断面図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの製造方法の工程図
【図９】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの主要部の断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかるＸ線センサー、およびそのＸ線センサーを用いたＸ線診断装置の実施の一形態について、添付図面を交えて説明する。なお添付図面は、理解を容易にするために模式的な図を示している。
【００１８】
まず、この実施の形態にかかるＸ線診断装置の全体構成について、図１および図２を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図である。図１に示すように、Ｘ線診断装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサー２とを備え、Ｘ線源１から放射したＸ線を撮像対象者３に照射し、その撮像対象者３を透過したＸ線をＸ線センサー２に入射させることにより、撮像対象者３の内部の状態を可視化とするものである。
【００２０】
具体的には、側面視したときの形状が略半円状のアーム４の一端にＸ線源１が設けられ、アーム４の他端にＸ線センサー２が設けられている。このようにしてＸ線源１とＸ線センサー２が所定の間隔をおいて対向配置されている。したがってアーム４によって、ベッド５に横たわった撮像対象者３を挟んでＸ線源１とＸ線センサー２とを対向配置させることができるので、Ｘ線源１から照射されて撮影対象者３を透過したＸ線を、Ｘ線センサー２で検出することができる。
【００２１】
アーム４は、装置本体６に回動自在に取り付けられている。装置本体６は、アーム４を回動させる駆動装置（図示せず）を内蔵している。このようにすることで、撮像対象者３の内部の状態を様々な角度から可視化することが可能となる。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置のブロック図である。
【００２３】
図２に示すように、Ｘ線源１はＸ線制御部７に接続されており、Ｘ線制御部７はコントローラ８に接続されている。コントローラ８は、Ｘ線診断装置全体の動作を統括的に制御するものである。Ｘ線制御部７は、コントローラ８からの指令信号に従って、Ｘ線源１によるＸ線の照射動作やＸ線の照射量を制御する。
【００２４】
Ｘ線センサー２は画像処理部９に接続されている。画像処理部９は、Ｘ線センサー２から取り出された電気信号（光電変換信号）を検出して画像処理する。画像処理部９により処理された信号はコントローラ８に送信される。コントローラ８は、Ｘ線センサー２が検出したＸ線の光量（強度）に基づく画像、すなわち撮像対象者３の内部の状態を表示する画像をモニタ１０に映し出す。
【００２５】
またＸ線センサー２は、電子源制御部１１にも接続されている。この電子源制御部１１もコントローラ８に接続されている。電子源制御部１１は、コントローラ８からの指令信号に従って、後述する電子源による電子線の照射動作や電子線の照射量を制御する。
【００２６】
装置本体６に内蔵されているアーム４を回動させる駆動装置（図示せず）は移動制御部１３に接続されており、移動制御部１３はコントローラ８に接続されている。移動制御部１３は、コントローラ８からの指令信号に従って、アーム４の回動動作を制御する。
【００２７】
コントローラ８には、さらに入力部１４が接続されている。コントローラ８は、入力部１４から入力された指令に従って、Ｘ線診断装置全体の動作を統括的に制御する。
【００２８】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線センサー２について、図３ないし図６を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの外観を示す斜視図であり、図４は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの断面図であり、図５は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーのターゲット部１２の断面図であり、図６は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサーの制御ブロック図である。
【００２９】
図３および図４に示すように、Ｘ線センサー２は、平面視したときの形状が矩形状の取り付け基板１５を備える。また図４に示すように、取り付け基板１５の主面上には、同じく矩形状の電子源１６が設けられており、その電子源１６の上部には、ターゲット部１２が配置されている。
【００３０】
このターゲット部１２は、Ｘ線入射面となったＸ線透過性基板１７と、このＸ線透過性基板のＸ線入射面の裏面側に順次設けた薄膜状電極１８、正孔注入阻止層１９、光変換膜層２０、電子注入阻止層２１より構成されている。
【００３１】
より詳しくは、Ｘ線透過性基板１７は、Ｘ線が入射される面（Ｘ線入射面）とは反対側の面が電子源１６に向くように、取り付け基板１５に対して対向配置されている。
【００３２】
そして、ターゲット部１２と電子源１６は、Ｘ線の照射エネルギーを光電変換可能とするために、本体ケース１９内に真空密封された状態で構成されている。
【００３３】
図５に示すように、ターゲット部１２は、Ｘ線透過性基板１７の薄膜状電極１８が形成されている面上に順次設けられた正孔注入阻止層１９と、電荷増倍機能を持つ光導電性の光変換膜層２０と、電子注入阻止層２１とからなる。したがって、Ｘ線透過性基板１７は、電子注入阻止層２１が電子源１６に向くように、取り付け基板１５に対して対向配置される。これにより、電子源１６は電子注入阻止層２１側の面に向けて電子線を照射することができる。
【００３４】
また、本実施形態における光変換膜層２０は、感度層により構成されているが、さらには、Ｘ線入射面より順に、緩和層、正孔トラップ層、感度層より構成しても良い。
【００３５】
正孔トラップ層は、Ｘ線や可視光などの照射によって発生した正孔をトラップする層であり、緩和層と正孔トラップ層が設けられているのは、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生している場合でも、それによる白キズの発生を抑えることができるようにするためである。
【００３６】
なお、光変換膜層２０の電荷増倍機能は、感度層によるものであり、光変換膜層２０の構成要素としては、感度層のみで構成しても良い。
【００３７】
ここで、薄膜状電極１８には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用される。また、正孔注入阻止層１９には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が、緩和層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、正孔トラップ層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が、感度層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、電子注入阻止層２１には硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）がそれぞれ使用される。
【００３８】
図６に示すように、電子源１６には、電子線を照射するための電圧Ｖｄが供給される。さらに電子源１６は、電子源制御部１１に含まれるＸ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８に接続している。したがって、電子源１６は、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により、ターゲット部１２の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。
【００３９】
またＸ線センサー２は、図６に示すように、複数の開口が設けられたメッシュ２９を備えてもよい。メッシュ２９は、電子源１６から照射される電子線を加速させたり、集束させたり、余剰電子を回収するために設けられる中間電極であり、電子源制御部１１に含まれるメッシュ電圧印可部３０に接続している。メッシュ電圧印可部３０はメッシュ２９に正電圧（メッシュ電圧）Ｖｍｅｓｈを印可する。メッシュ２９は、公知の金属材料、合金、半導体材料等で形成することができる。
【００４０】
薄膜状電極１８は、高電圧Ｖｈａｒｐを供給する高電圧源３１に接続している。この高電圧Ｖｈａｒｐにより、ターゲット部１２の光変換膜層２０に高電界が印加される。さらに薄膜状電極１８は画像処理部９に接続している。画像処理部９は、上述したように、薄膜状電極１８から取り出された光電変換信号を検出して画像処理する。光電変換信号のレベルは、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面に入射される光の光量（強度）に応じて変化する。
【００４１】
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び作用が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。
【００４２】
図７は、図５のターゲット部１２の断面図における、Ｘ線透過性基板１７に設けた凹部３２付近を拡大した図である。
【００４３】
図７に示す凹部３２は、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面とは反対面上に凹部３２を切削して形成している。図７においては、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面は図面上の左側になっており、その反対面となるＸ線透過性基板１７の図面上の右側の面上に凹部３２が形成されているので、Ｘ線透過性基板１７の断面形状は、図面上の右側が開口した状態の凹形状となっている。
【００４４】
この凹部３２の深さｂは、薄膜状電極１８の膜厚の長さより深く形成しているので、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面とは反対面上に薄膜状電極１８を成膜すると、薄膜状電極１８は、凹部３２において分割された状態で成膜されることになる。また、凹部３２の幅ａは、薄膜状電極１８の膜厚の長さの２倍以上長くなるように形成している。これは、凹部３２の表面に成膜された場合に、薄膜状電極１８がブリッジして繋がらないようにするためである。その結果、Ｘ線透過性基板の凹部３２の上方に対応する薄膜状電極部分は、凹部３２によって左右または前後に分離された状態となっている。
【００４５】
つまり、Ｘ線透過性基板１７に形成した凹部３２によって、Ｘ線透過性基板１７上に成膜した薄膜状電極１８は分割されることになる。この薄膜状電極１８の上方（図面上右方向）には正孔注入阻止層１９が成膜され、その上方には光変換膜層２０、電子注入阻止層２１がそれぞれ成膜された構成となっている。
【００４６】
上述したＸ線センサーのターゲット部の製造方法を図８に示す。
【００４７】
まず、第１の工程（ａ）では、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面とは反対面上に凹部３２を形成する。Ｘ線透過性基板１７としてはX線を透過し、且つ、電気絶縁性の基板であればいかなる材料でも良く、ガラス系や樹脂系やセラミックス系などが使用可能である。凹部３２の加工方法としては、切削（ダイサー）やレーザーやエッチングを用いて、凹部３２の形成が可能である。
次に、第２の工程（ｂ）では、このＸ線透過性基板１７上に薄膜状電極１８を成膜する。薄膜状電極１８は良導体でX線を透過する材料であれば良く、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ）などが使用可能で、形成方法としては、蒸着法やスパッタ法等を用いて形成することができる。
次に、第３の工程（ｃ）では、この成膜された薄膜状電極上に正孔注入阻止層を成膜する。正孔注入阻止層１９としては、外部からの正孔注入が阻止を強化する材料であれば良く、酸化セリウム（ＣｅＯ２）などが使用可能で、成膜方法としては、蒸着法やスパッタ法等を用いて形成することができる。
次に第４の工程（ｄ）では、成膜された正孔注入阻止層１９上に光変換膜層２０を成膜する。光変換膜層２０としては、非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用可能であるが、使用目的に応じて、弗化リチウム（ＬｉＦ）やテルル（Ｔｅ）や砒素（Ａｓ）などを一部乃至全体に添加しても良い。成膜方法としては、蒸着法やスパッタ法等を用いて形成することができる。
【００４８】
そして、第５の工程（ｅ）では、成膜された光変換膜層２０上に電子注入阻止層２１を成膜する。電子注入阻止層２１としては、二次電子の放出を抑制する効果を持つ材料であればいかなる材料でも良く、材料としては、Zn、Cd、Ga、In、Si、Ge、Sn、As、Sb、Biからなる群の中から選ばれた少なくとも一者と、S、Sb、Te、の中の少なくとも一者からなる化合物が使用可能で、形成方法の一例として、不活性ガス中での蒸着により形成し、上記材料からなる多孔質性薄膜の膜厚、乃至は蒸着時の不活性ガス圧を可変することにより制御できる。或いは、上記材料からなる複数の多孔質性薄膜を積層して使用することも出来る。材料の一例として不活性ガス中蒸着で得られた硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）が使用可能である。
【００４９】
以上のようにして、Ｘ線センサーのターゲット部１２を製造していく。
【００５０】
さらに第１の工程（ａ）において、凹部３２を形成した後には、Ｘ線透過性基板１７は、洗浄可能なので、洗浄工程を加えることで、Ｘ線透過性基板１７上のパーティクルは低減することとなり、パーティクルによる白キズの出現を抑制することが可能となる。本来、Ｘ線透過性基板１７のサイズカットや表面研磨などを行った後に、基板洗浄を行うため、洗浄工程を加えることは問題とならない。基板洗浄方法としては、オゾン水洗浄やスプレー洗浄や純水・中性洗剤・有機溶剤を用いた超音波洗浄などがあり、パーティクル等が除去できればいかなる方法を用いても良い。
【００５１】
また、図９に示すように、第１の工程（ａ）において、凹部３２のエッジ部分に対して面取り処理を行うことによって、本来、凹部３２にエッジ部分があった場合、そこに薄膜状電極１８を成膜するとエッジ部分の方に膜が付きやすくエッジ部分が強調されたように形状となる。そのため、Ｘ線センサーに電圧を印加すると、エッジ部分に成膜された薄膜状電極１８に電界集中して絶縁破壊がおこり、薄膜状電極１８側から光変換膜層２０に直接流れてしまうため、画像不良が発生する可能性が高い。これらを低減させることが可能となる。
【００５２】
以上説明したような製造方法によって、Ｘ線透過性基板１７上に凹部３２を形成し、このＸ線透過性基板１７上に薄膜状電極１８を成膜することで、凹部３２によって薄膜状電極１８を分割することが可能となるので、一連の成膜工程の途中でのエッチングをする必要がなくなり、そのエッチングによるエッチング残渣やパーティクルの発生がなくなるために、薄膜状電極１８と正孔注入阻止層１９の間にパーティクルを抑制できるので、これによる白キズの出現が起きないようにすることができるのである。
【００５３】
尚、本実施形態においては、Ｘ線センサーの方向性を便宜上、Ｘ線透過性基板１７のＸ線入射面を下方と定義し、このＸ線透過性基板１７の上方に薄膜状電極１８、正孔注入阻止層１９、光変換膜層２０、電子注入阻止層２１を順次成膜する構成としたが、この方向性については、Ｘ線の入射方向によって適宜変わるものであるので、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように本発明のＸ線センサーは、下方側がＸ線入射面となったＸ線透過性基板と、このＸ線透過性基板の上面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層とを備え、前記Ｘ線透過性基板の上面には凹部を有し、前記Ｘ線透過性基板の凹部の上方に対応する薄膜状電極部分は、前記凹部によって左右または前後に分離された構成としたものであるので、白キズの出現が起きないようにすることができる。
【００５５】
すなわち、本発明のＸ線センサーは、Ｘ線透過性基板上に凹部を形成し、このＸ線透過性基板上に薄膜状電極を成膜することで、凹部によって薄膜状電極を分割することが可能となるので、薄膜状電極自体をエッチングする必要がなくなり、そのエッチングによるパーティクルの発生がなくなるために、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間にパーティクルを抑制できるので、これによる白キズの出現が起きないようにすることができるのである。
【００５６】
したがって、Ｘ線センサーとそれを用いたＸ線診断装置への適用が大いに期待されるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線センサー
３  撮像対象者
４  アーム
５  ベッド
６  装置本体
７  Ｘ線制御部
８  コントローラ
９  画像処理部
１０  モニタ
１１  電子源制御部
１２  ターゲット部
１３  移動制御部
１４  入力部
１５  取り付け基板
１６  電子源
１７  Ｘ線透過性基板
１８  薄膜状電極
１９  正孔注入阻止層
２０  光変換膜層
２１  電子注入阻止層
２７  Ｘ走査ドライバ
２８  Ｙ走査ドライバ
２９  メッシュ
３０  メッシュ電圧印可部
３１  高電圧源
３２  凹部
【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】
2012230942.tif 000008
【図７】
2012230942.tif 000009
【図８】
2012230942.tif 000010
【図９】
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