(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された電荷収集電極層と、
前記電荷収集電極層上に配置されたＸ線光導電層と、
金薄膜からなり、前記Ｘ線光導電層上に配置された上部電極層とを有し、
前記電荷収集電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加した状態でＸ線を照射すると、前記Ｘ線光導電層内に潜像が形成されるＸ線光電変換器であって、
前記電荷収集電極層と前記Ｘ線光導電層との間には下引層が配置され、
前記下引層は、前記基板と、ＳｉＯ2を主成分とする成膜材料とを真空雰囲気に配置し、前記真空雰囲気で前記成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させることによって、前記基板上の前記電荷収集電極層上に成膜され、
前記下引層の膜厚は０．１μｍ以上１００μｍ以下にされ、
前記Ｘ線光導電層は無定形セレン薄膜であり、前記Ｘ線光導電層は前記下引層上に形成され、
前記Ｘ線光導電層の表面には、前記上部電極層と、電荷輸送層と、セレンの結晶転移点温度以下で形成された上引層のいずれかの層が密着して配置されたＸ線光電変換器。
【請求項２】
前記ＳｉＯ2粒子は、真空加熱蒸着法により前記真空雰囲気に放出された請求項１記載のＸ線光電変換器。
【請求項３】
前記ＳｉＯ2粒子は、スパッタリング法により前記真空雰囲気に放出された請求項１記載のＸ線光電変換器。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に配置された電荷収集電極層と、
前記電荷収集電極層上に配置された下引層と、
前記下引層上に配置されたＸ線光導電層と、
金薄膜からなり、前記Ｘ線光導電層上に配置された上部電極層とを有し、
前記電荷収集電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加した状態でＸ線を照射すると、前記Ｘ線光導電層内に潜像が形成されるＸ線光電変換器を製造するＸ線光電変換器の製造方法であって、
前記電荷収集電極層が形成された前記基板と、ＳｉＯ2を主成分とする成膜材料とを真空雰囲気に配置し、前記真空雰囲気で前記成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させることによって、前記電荷収集電極層上に膜厚が０．１μｍ以上１００μｍ以下の下引層を成膜し、
前記下引層上に、無定形セレン膜からなる前記Ｘ線光導電層を成膜した後、
前記上部電極層と、電荷輸送層と、セレンの結晶転移点温度以下で形成された上引層のいずれかの層を、前記Ｘ線光導電層の表面に密着形成するＸ線光電変換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線光導電層と電極の間に下引層を設けた電界印加型Ｘ線光電変換器の技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を電気信号に変換し、取出した電荷をデジタル化し処理する技術は、産業用や医療用など幅広く活用されはじめている。
【０００３】
本発明者らは、Ｘ線を電気信号に変換し取出すためのＸ線光電変換器として、平行する電極間にＸ線光導電層を設けたＸ線光電変換器を研究していたが、Ｘ線光電変換器に電界を与えたときの電流値（ノイズ）が大きく、電界を与えたＸ線光電変換器にＸ線を照射した時の電流値（シグナル）とノイズの比（Ｓ／Ｎ比）が小さくなってしまった。
また、電極間に高電界を与えると、Ｘ線光電変換器が放電破壊を起こし、外的エネルギーに対して弱いものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電界印加型Ｘ線光電変換器について、Ｓ／Ｎ比を向上させること、外的エネルギーに高い耐久性を示すことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、真空雰囲気でＳｉＯ2を含有する成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させることによって成膜された下引層を、Ｘ線光導電層の下部、即ち電荷収集電極とＸ線光導電層との間に設けることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【０００６】
かかる知見に基づいてなされた請求項１記載の発明は、基板と、前記基板上に配置された電荷収集電極層と、前記電荷収集電極層上に配置されたＸ線光導電層と、金薄膜からなり、前記Ｘ線光導電層上に配置された上部電極層とを有し、前記電荷収集電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加した状態でＸ線を照射すると、前記Ｘ線光導電層内に潜像が形成されるＸ線光電変換器であって、前記電荷収集電極層と前記Ｘ線光導電層との間には下引層が配置され、前記下引層は、前記基板と、ＳｉＯ2を主成分とする成膜材料とを真空雰囲気に配置し、前記真空雰囲気で前記成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させることによって、前記基板上の前記電荷収集電極層上に成膜され、前記下引層の膜厚は０．１μｍ以上１００μｍ以下にされ、前記Ｘ線光導電層は無定形セレン薄膜であり、前記Ｘ線光導電層は前記下引層上に形成され、前記Ｘ線光導電層の表面には、前記上部電極層と、電荷輸送層と、セレンの結晶転移点温度以下で形成された上引層のいずれかの層が密着して配置されたＸ線光電変換器である
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＸ線光電変換器であって、前記ＳｉＯ2粒子は、真空加熱蒸着法により前記真空雰囲気に放出されたＸ線光電変換器である。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のＸ線光電変換器であって、前記ＳｉＯ2粒子は、スパッタリング法により前記真空雰囲気に放出されたＸ線光電変換器である。
請求項４記載の発明は、基板と、前記基板上に配置された電荷収集電極層と、前記電荷収集電極層上に配置された下引層と、前記下引層上に配置されたＸ線光導電層と、金薄膜からなり、前記Ｘ線光導電層上に配置された上部電極層とを有し、前記電荷収集電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加した状態でＸ線を照射すると、前記Ｘ線光導電層内に潜像が形成されるＸ線光電変換器を製造するＸ線光電変換器の製造方法であって、前記電荷収集電極層が形成された前記基板と、ＳｉＯ2を主成分とする成膜材料とを真空雰囲気に配置し、前記真空雰囲気で前記成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させることによって、前記電荷収集電極層上に膜厚が０．１μｍ以上１００μｍ以下の下引層を成膜し、前記下引層上に、無定形セレン膜からなる前記Ｘ線光導電層を成膜した後、前記上部電極層と、電荷輸送層と、セレンの結晶転移点温度以下で形成された上引層のいずれかの層を、前記Ｘ線光導電層の表面に密着形成するＸ線光電変換器の製造方法である。
【０００７】
本発明は上記のように構成されており、下引層の成膜に用いられる成膜材料はＳｉＯ2を主成分とし、溶剤を含有しない。従って、本発明の下引層は緻密なＳｉＯ2の膜であって、スピンコート法等により形成したＳｉＯ2薄膜のように溶媒などの不純物が残留することがない。
尚、成膜材料に添加剤を添加することができ、例えば、添加剤として着色剤を添加すれば、下引層を着色することができる。
【０００８】
また、本発明では成膜材料から直接ＳｉＯ2粒子が放出され、該ＳｉＯ2粒子が電荷収集電極上に堆積することによって成膜される。従って、成膜材料としてシラン化合物を用い、該シラン化合物を重合させてＳｉＯ2膜を成膜する場合のように、成膜材料を重合させる必要がなく、成膜の際に反応の副生成物が生じないので、得られるＳｉＯ2膜の膜質が優れている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電界印加型Ｘ線光電変換器の実施形態を以下に示すが、これに限定されるものではない。
【００１０】
図１の符号１１はＸ線光電変換器の製造に用いられる真空加熱蒸着装置の一例を示している。真空加熱蒸着装置１１は真空槽１２を有しており、真空槽１２内の底壁側にはるつぼ又はボート等の容器１５が配置されている。真空槽１２外部には真空排気系１４が設置されている。
【００１１】
この真空加熱蒸着装置１１を用いてＸ線光電変換器を製造するには、先ず、真空排気系１４を起動して、真空槽１２内を真空排気し、該真空槽１２内に所定真空度の真空雰囲気を形成する。
【００１２】
次に、真空雰囲気を維持したまま、片面に電荷収集電極２が形成されたガラスからなる基板１を真空槽１２内に搬入し、電荷収集電極２が形成された面を下に向けた状態で、該ガラス基板１を容器１５上方に配置する。
【００１３】
容器１５内には二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）粉末からなる成膜材料１７が予め収容されており、容器１５に設けられた不図示の加熱手段に通電して容器１５を昇温させ、容器１５内の成膜材料１７を加熱して成膜材料１７を蒸発させ、真空雰囲気中にＳｉＯ2粒子を蒸気として放出させる。
真空雰囲気中に放出させたＳｉＯ2粒子が電荷収集電極２表面に到達すると、電荷収集電極２表面にケイ素酸化物（ＳｉＯ2）の薄膜からなる下引層が形成される（真空加熱蒸着法）。
【００１４】
下引層が形成された状態の基板１を別の真空加熱蒸着装置へ搬入し、成膜材料としてセレンを用いて下引層３表面にセレン薄膜からなるＸ線光導電層を形成した後、更に基板１を別の真空加熱蒸着装置へ搬入し、成膜材料として金を用いてＸ線光導電層表面に金薄膜からなる上部電極５を形成すると、本発明のＸ線光電変換器が得られる。図２の符号１０は上部電極５が形成された状態のＸ線光電変換器を示している。
【００１５】
以上は、Ｘ線光導電層４を下引層３表面に形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図３に示すＸ線光電変換器２０のように、下引層３の上に電荷輸送層６を設けてもよい。また、図４に示すＸ線光電変換器３０のように、Ｘ線光導電層４と上部電極５との間に電荷輸送層６を設けることもできる。更に、図５に示すＸ線光電変換器４０のように、上部電極５の上に保護層７を設けてもよい。更にまた、図６に示すＸ線光電変換器５０のように、Ｘ線光導電層４と上部電極５との間に上引層８を設けてもよい。
【００１６】
なお、特に図示はしないが、電荷輸送層６と、保護層７と、上引層８とを同じＸ線光電変換器に設けることもできる。
本発明の下引層３は、上述した真空加熱蒸着法のように、真空雰囲気で熱や電子ビーム、イオン衝突などのエネルギーを成膜材料であるＳｉＯ2に与えることによって、該成膜材料からＳｉＯ2粒子を放出させて形成される。
【００１７】
下引層３を形成する具体的方法としては、真空加熱蒸着法以外にも、Ａｒガスのような不活性ガスを基板１が配置された真空雰囲気中に導入し、該真空雰囲気中で不活性ガスのプラズマを発生させてＳｉＯ2からなるターゲット（成膜材料）をスパッタリングして成膜するスパッタリング法を用いることができる。
【００１８】
下引層３は透明でもよく着色されていてもよい。下引層３の膜厚は特に限定されないが０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、上記のような方法で得られたケイ素酸化物からなる下引層３は、電気抵抗が高いもので、アモルファス状態でもよく結晶状態でもよい。
【００１９】
本発明の電荷収集電極２としては、金、アルミニウム、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）などを用いることができる。この電極２はＸ線照射領域を覆うように一様に形成してもよく、また、マトリクス状やストライプ状に形成してもよい。また、ガラス基板１と電荷収集電極２との間にトランジスタを設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）としてもよい。
【００２０】
本発明のＸ線光導電層４としては、Ｘ線を電気変換する材料を用いる。この材料としては、セレン、セレンテルル化合物、セレンヒ素化合物、硫化カドミウム、酸化亜鉛、アモルファスシリコン等の無機材料を用いることができ、セレン若しくはセレン化合物が好ましい。
【００２１】
Ｘ線光導電層４は、用いる材料によって異なるが、真空加熱蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどによって形成できる。形成されたＸ線光導電層４の膜厚も、用いる材料によって異なるが、５０μｍ以上２０００μｍ以下程度に形成する。
【００２２】
本発明の上部電極５としては、金、アルミニウム、ＩＴＯなどを用いることができる。また、上部電極５の成膜方法は真空加熱蒸着法に限定されるものではなく、スパッタリング法等種々の方法で成膜することができる。
【００２３】
本発明に用いることができる電荷輸送層６は、ノイズの更なる低減効果がある。電荷輸送層６の材料としては、三硫化二アンチモン、テルル化亜鉛カドミウムなどの無機材料を用いることができる。また、電荷移動性を示す有機材料を用いることもできる。
【００２４】
本発明に用いることができる保護層７及び上引層８としては、有機または無機の高抵抗膜を用いることができる。Ｘ線光導電層４としてセレンを用いる場合は、セレンの結晶転移点温度以下で形成できるものが好ましい。
【００２５】
また、Ｘ線を照射する位置も特に限定されるものではなく、結果としてＸ線がＸ線光導電層４に到達するのであれば、Ｘ線を上部電極５に対して照射しても良いし、ガラス基板１に対して照射しても良い。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
＜実施例１＞
ガラス基板１上に電荷収集電極２としてＩＴＯをマトリックス形成したものを用意し、それを真空加熱蒸着装置１１内に設置する。真空加熱蒸着装置１１の容器１５に成膜材料１７であるＳｉＯ2を各々散布し、真空状態にし、ＳｉＯ2を散布した容器を１８００℃に加熱し、電荷収集電極２表面に膜厚１μｍの下引層３を形成した。
【００２８】
次いで、成膜材料としてセレンを用い、真空加熱蒸着法により下引層３上に膜厚５００μｍのセレン層（Ｘ線光導電層）４を成膜し、次いで成膜材料として金を用い、真空加熱蒸着法によりＸ線光導電層４上に膜厚０．１μｍの金薄膜（上部電極）５を形成し、実施例１のＸ線光電変換器１０を作製した。
【００２９】
＜比較例１＞
実施例１において、下引層を形成せずに電荷収集電極上に膜厚５００μｍのセレン層と次いで膜厚０．１μｍの金薄膜を形成し、下引層を有しない比較例１のＸ線光電変換器を作製した。
【００３０】
＜比較例２＞
ポリカーボネート１００容量部を溶剤であるクロロホルム１００容量部に添加し、攪拌しながらポリカーボネイトを溶解させ、下引層形成用塗液とした。次に、ガラス基板上にＩＴＯをマトリックス形成した電荷収集電極の上に上記下引層形成用塗液を塗り、これを１００℃で５時間加熱してクロロホルムを蒸発させ、膜厚１μｍの透明なポリカーボネイト薄膜からなる下引層を形成した。更に、該下引層上に、実施例１と同様にＸ線光導電層と上部電極とを成膜し、比較例２のＸ線光電変換器を作製した。
【００３１】
＜比較例３＞
上記実施例１で用いたＳｉＯ2に変え、成膜材料としてＣｅＯ2を用いた以外は実施例１と同じ条件で電荷収集電極上にＣｅＯ2からなる下引層を形成した後、該下引層上に実施例１と同じ条件でＸ線光導電層と上部電極とをそれぞれ成膜し、比較例３のＸ線光電変換器を作成した。
【００３２】
＜比較例４＞
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）１００容量部をテトラヒドロフラン１００容量部でよく攪拌しながら溶解させた。これにシランカップリング剤であるβ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン３０容量部を加えてよく混合し、溶液を調整し下引層形成用塗液とした。次に、ガラス基板上にＩＴＯをマトリックス形成した電荷収集電極に、上記下引層形成用塗液を塗り、これを１００℃で５時間加熱し、膜厚１μｍの透明な下引層を形成した。尚、この反応では、シランカップリング剤の加水分解による縮重合反応は起こらず、下引層はＳｉＯ2ではなく、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを主成分とする。
【００３３】
更に、この下引層上に実施例１と同じ条件でＸ線光導電層と上部電極とを形成して比較例４のＸ線光電変換器を作製した。
尚、上記実施例１及び比較例２〜４で作製されたＸ線光電変換器は図２に示したＸ線光電変換器１０と同じ構造を有する。
【００３４】
＜評価＞
実施例及び比較例１〜４で作製されたＸ線光電変換器に対する評価項目を以下に示す。
【００３５】
▲１▼耐久性試験
Ｘ線光電変換器１０を図７に示すように回路接続し、Ｘ線放射装置６１から上部電極５表面にＸ線６５を照射したまま、上部電極５に対し、１Ｖ／μｍ／時間で印加電圧を上げ、放電破壊した電界値を測定し、耐久性試験とした。この時のＸ線照射条件としては、Ｘ線管電圧１２０ｋＶで線量は１８Ｒ／分である。
【００３６】
▲２▼Ｓ／Ｎ比
Ｘ線光電変換器１０を図７に示すように回路接続し、電界を１０Ｖ／μmとした場合に、Ｘ線を照射せずに暗所１０分放置したときの電流値をノイズ電流値Ｎとし、１８Ｒ／分のＸ線を照射をさせたときの電流値をシグナル電流値Ｓとした。得られたシグナル電流値Ｓとノイズ電流値Ｎの比（Ｓ／Ｎ比）を算出した。
【００３７】
上記▲１▼及び▲２▼の試験の評価結果を下記表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003913031.tif 000002
【００３９】
上記表１によると、ＳｉＯ2を真空加熱蒸着で形成させてなるケイ素酸化物からなる下引層３が設けられている実施例１のＸ線光電変換器１０は、耐久性試験において２０Ｖ／μｍの電界を与えても放電破壊せず、連続使用にも耐え得ることがわかった。また、Ｓ／Ｎ比は４５００以上であり優れた特性を示すことがわかった。
【００４０】
一方、下引層を全く設けていない比較例１やシラン化合物からなる下地層を設けた比較例４では、耐久性試験においてそれぞれ１２Ｖ／μｍ、１５Ｖ／μｍで放電破壊を起こし、また、Ｓ／Ｎ比も非常に小さく、ノイズ電流が大きく実用に耐えないことがわかった。
【００４１】
また、ポリカーボネートからなる下引層を設けた比較例２及びＣｅＯ2からなる下引層を設けた比較例３は、耐久性試験において１５Ｖ／μｍで放電破壊を起こし高電界の印加に弱いことがわかった。
【００４２】
尚、真空加熱蒸着法に変え、ＳｉＯ2からなるターゲットを用いてスパッタリング法により下引層３を形成したところ、耐久性とＳ／Ｎ比が上記実施例１と同程度に優れたＸ線光電変換器１０が得られた。
【００４３】
【発明の効果】
以上の結果より、真空中でＳｉＯ2にエネルギーを与えて飛翔させて形成させてなるケイ素酸化物からなる下引層が設けられている本発明のＸ線光電変換器は、高電界印加に対する耐久性が高く、Ｓ／Ｎ比の高い優れたＸ線光電変換器である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線光電変換器の製造に用いる真空加熱蒸着装置の一例を示す断面図
【図２】本発明のＸ線光電変換器の第一例を示す断面図
【図３】本発明のＸ線光電変換器の第二例を示す断面図
【図４】本発明のＸ線光電変換器の第三例を示す断面図
【図５】本発明のＸ線光電変換器の第四例を示す断面図
【図６】本発明のＸ線光電変換器の第五例を示す断面図
【図７】寿命試験及びＳ／Ｎ比を測定するための回路接続図
【符号の説明】
１……ガラス基板
２……電荷収集電極
３……下引層
４……Ｘ線光導電層
５……上部電極
６……電荷輸送層
７……保護層
８……上引層
１０、２０、３０、４０、５０……Ｘ線光電変換器
【図１】
0003913031.tif 000003
【図２】
0003913031.tif 000004
【図３】
0003913031.tif 000005
【図４】
0003913031.tif 000006
【図５】
0003913031.tif 000007
【図６】
0003913031.tif 000008
【図７】
0003913031.tif 000009