(57)【要約】【課題】本発明は、例えば、薄膜状電極、正孔注入阻止層などにキズや、ムラが発生した場合でも、それによる陰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の上面側の上方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、前記正孔注入阻止層１９および薄膜状電極１８を貫通し、前記Ｘ線透過性基板の上面に達する凹部３２を形成。【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の上方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、前記正孔注入阻止層および薄膜状電極を貫通し、前記Ｘ線透過性基板の上面に達する凹部を形成したＸ線センサー。
【請求項２】
前記光変換膜層は、感度層を有する請求項１に記載のＸ線センサー。
【請求項３】
前記光変換膜層は、緩和層を有する請求項１または２に記載のＸ線センサー。
【請求項４】
前記光変換膜層は、正孔トラップ層を有する請求項１から３のいずれか一つに記載のＸ線センサー。
【請求項５】
前記凹部の正孔注入阻止層における開口幅よりも、その下方の薄膜状電極における開口幅を広くした請求項１から４のいずれか一つに記載のＸ線センサー。
【請求項６】
請求項１から５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上に正孔注入阻止層を成膜する第２の工程と、前記成膜された正孔注入阻止層からＸ線透過性基板の上面まで凹部を形成する第３の工程と、この正孔注入阻止層上および凹部の上に光変換膜層を成膜する第４の工程と、この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５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線を人体に照射し、透過したＸ線をＸ線センサーで感知、画像変換を行って人体内部の状態を可視化するものである。
【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、ターゲット部の撮像エリアと非撮像エリアに分割するために、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、薄膜状電極に接続された高圧電源から光変換膜層へ正孔が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の上方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、前記正孔注入阻止層および薄膜状電極を貫通し、前記Ｘ線透過性基板の上面に達する凹部を形成し、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の上方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、前記正孔注入阻止層および薄膜状電極を貫通し、前記Ｘ線透過性基板の上面に達する凹部を形成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線透過性基板の上方側に薄膜状電極、正孔注入阻止層を順次成膜し、その状態で正孔注入阻止層よりＸ線透過性基板に至るまでをエッチングして薄膜状電極を分割したので、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間のパーティクル混入を抑制でき、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
【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で感知することができる。
【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が感知した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放出動作や電子線の放出量を制御する。
【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放出することができる。
【００３４】
また、本実施形態における光変換膜層２０は、Ｘ線入射面より順に、緩和層２０ａ、正孔トラップ層２０ｂ、感度層２０ｃより構成されている。
【００３５】
正孔トラップ層２０ｂ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２０ａと正孔トラップ層２０ｂが設けられているのは、正孔注入阻止層１９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低減す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２０ｃ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２０ｃ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２０ａには非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、正孔トラップ層２０ｂには非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が、感度層２０ｃ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、電子線を放出するための電圧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、以下に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、凹部３２付近を拡大した図である。
【００４３】
図７に示す凹部３２は、正孔注入阻止層１９および薄膜状電極１８を貫通し、前記Ｘ線透過性基板１７の上面に達している。
【００４４】
また、この凹部３２の正孔注入阻止層１９における開口幅よりも、その下方の薄膜状電極１８における開口幅を広くした形状とすることで、薄膜状電極１８と光変換膜層２０が接触せず、薄膜状電極１８は正孔注入阻止層１９を介してのみ光変換膜層２０と接触する。このため、正孔注入阻止層１９により薄膜状電極１８から光変換膜層２０への正孔注入が阻止されノイズ発生を防ぐことができる。
【００４５】
次に、上述したＸ線センサーのターゲット部の製造方法について図８を用いて説明する。
【００４６】
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薄膜状電極１８を成膜する。次に、第２の工程（ｂ）では、この成膜された薄膜状電極１８上に正孔注入阻止層２０を成膜し、次に第３の工程（ｃ）では、成膜された正孔注入阻止層１８から薄膜状電極１８を貫通し、Ｘ線透過性基板１７の上面まで凹部３２を形成する。
【００４７】
この凹部３２の形成方法について、以下に詳しく説明する。まず、正孔注入阻止層１９上にフォトレジストを均一に塗布し、その後、所望のパターンのフォトマスクを介して紫外線露光、現像を行って所望のフォトレジストパターンを形成する。その後、ドライエッチングやウェットエッチングで正孔注入阻止層１９のフォトレジストで覆われていない部分を薄膜状電極１８上面までエッチングし、続いて薄膜状電極１８もＸ線透過性基板１７上面までエッチングする。
【００４８】
この際に次のようにすると凹部３２の正孔注入阻止層１９における開口幅よりも、その下方の薄膜状電極１８における開口幅を広くした形状を作製することができる。正孔注入阻止層１のフォトレジストで覆われていない部分を薄膜状電極１８上面までエッチングする。例えば、正孔注入阻止層が酸化セリウム（ＣｅＯ２）の場合は、Ａｒ（アルゴン）などのドライエッチングによりエッチングすることができる。然る後、薄膜状電極１８をウェットエッチングする。この際に、意図的に薄膜状電極１８が正孔注入阻止層１９に対してアンダーエッチされるようエッチング時間を調節する。薄膜状電極１８が例えば酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）の場合は、塩酸やシュウ酸、あるいは市販のＩＴＯ用エッチャントを用いてエッチングすることができる。然る後、剥離液やアセトン等でフォトレジストを剥離する。
【００４９】
このようにすることで、凹部３２の正孔注入阻止層１９における開口幅よりも、その下方の薄膜状電極１８における開口幅を広く形成することができる。
【００５０】
第４の工程（ｄ）では、正孔注入阻止層１９上および凹部３２の上に光変換膜層２０を成膜する。そして、第５の工程（ｅ）では、光変換膜層２０上に電子注入阻止層２１を成膜して、Ｘ線センサーのターゲット部１２を製造していく。
【００５１】
以上説明したような製造方法によって、正孔注入阻止層１８から薄膜状電極１８を貫通し、Ｘ線透過性基板１７の上面まで凹部３２を形成することで、薄膜状電極１８と正孔注入阻止層１９の間のパーティクル混入を抑制できるため、このパーティクル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。
【００５２】
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】
【００５３】
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の上方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、前記正孔注入阻止層および薄膜状電極を貫通し、前記Ｘ線透過性基板の上面に達する凹部を形成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。
【００５４】
すなわち、本発明のＸ線センサーは、Ｘ線透過性基板の上方側に薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、を順次成膜し、その状態で正孔注入阻止層よりＸ線透過性基板に至るまでをエッチングして薄膜状電極を分割したので、薄膜状電極と正孔注入阻止層の間の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。
【００５５】
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】
【００５６】
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
２０ａ  緩和層２０ａ
２０ｂ  正孔トラップ層
２０ｃ  感度層
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】
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【図７】
2012230943.tif 000009
【図８】
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