(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的にＸ線を吸収し、電極として作用する第１の極性の基板上に設けられた光伝導体を含むＸ線像変換器と、定められた向きを有する電界が上記光伝導体内に発生されるよう上記光伝導体を一定の極性で充電する手段とを用いてＸ線像を形成する装置であって、
上記基板と上記光伝導体との間に、外部から上記光伝導体内に注入される上記第１の極性の電荷担体を削減する第１のトラッピング層が設けられており、且つ
上記光伝導体の上記基板から遠い方の側に、外部から上記光伝導体内に注入される第２の極性の電荷担体を削減する第２のトラッピング層が設けられている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
上記トラッピング層の材料は、上記注入された電荷担体をトラップする欠陥スポットが上記トラッピング層に形成されるように、付加的な物質でドープすることにより上記光伝導体の材料から異ならされていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記光伝導体から遠い方の上記トラッピング層の面は、上記光伝導体層の厚さよりも実質的に薄く、上記光伝導体層と同一の物理的組成を有する層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
パッシベーション層が上記光伝導体の上記基板から遠い方の側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
上記光伝導体は主としてセレンを含み、
上記基板は、上記光伝導体と対向する表面が酸化されたアルミニウムからなり、
上記光伝導体を充電する手段は、上記基板から遠い方の上記光伝導体の面上の電位が上記基板の電位よりも正側であるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記光伝導体は主として酸化鉛を含み、
上記基板は、上記光伝導体と対向する表面が酸化されたアルミニウムからなり、
上記光伝導体を充電する手段は、上記基板から遠い方の上記光伝導体の面上の電位が上記基板の電位よりも負側であるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
電子トラッピング層は、１０００ｐｐｍ未満の塩素又は酸素がドーピングされたセレンを含有することを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
【請求項８】
正孔トラッピング層は、２０００ｐｐｍ未満のナトリウム又は水素がドーピングされたセレンを含有することを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
【請求項９】
電子トラッピング層及び正孔トラッピング層は、夫々、鉛原子よりも多数及び少数の酸素原子をもつ酸化鉛を含有することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項１０】
Ｘ線を発生するＸ線源と、請求項１記載の装置とを有するＸ線画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも部分的にＸ線を吸収する光伝導体が電極として作用する基板上に設けられているＸ線像変換器と、定められた向きを有する電界が光伝導体内に発生されるように一定の極性で光伝導体を充電する手段とからなり、Ｘ線像変換器を用いてＸ線像を形成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
理想的な光伝導体は、露光されていないときの絶縁体である。Ｘ線による露光又は照射の場合には、絶縁体が導電性になること、即ち、放射線強度が高くなると共に導電性になることは稀有である。このため、照射された位置で前の充電動作により発生された電荷密度は、上記場所での入射線量に従って減少される。かくして光伝導体の表面に生成され、本質的にＸ線量の空間分布に対応する２次元電荷パターン（潜像又は電荷像）は、読み出しユニットにより電気信号に変換され、その信号は増幅、フィルタ処理、ディジタル化され、記憶される。かくして、ディジタル画像処理に適する信号が得られる。
【０００３】
欧州特許出願第０３４２７６０号によれば、所謂記憶効果が光伝導体の欠陥スポットに起因して生じることが記載されている。上記欠陥スポットのため、一定の伝導性が照射後に欠陥スポットの周辺に持続し、従って、次のＸ線像が形成されたとき、前のＸ線像の構造がアーティファクトとして現れる。記憶効果は、前の露光量が高くなるにつれて顕著になる。従って、記憶効果はＸ線像の場合に限り顕在し、実質的に個別の画像について少量のＸ線しか発生されないＸ線蛍光透視法の場合には妨害性の影響が無い。従来の装置において、記憶効果によって生じるアーティファクトは、ソフトウェアに基づく補正を用いて除去又は縮小される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明は、記憶効果自体が低減されたＸ線像の形成装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の目的は、基板と光伝導体との間に、及び／又は、基板から遠い方の光伝導体の面に、外部から光伝導体に注入される電荷担体を減少させるトラッピング層を設けることにより達成される。
本発明による装置はＸ線画像化装置として利用される際に利点がある。本発明によるＸ線画像化装置は、
Ｘ線を発生するＸ線源と、
少なくとも部分的にＸ線を吸収し、電極として作用する基板上に設けられている光伝導体を含むＸ線像変換器と、
定められた向きを有する電界が上記光伝導体内に発生されるように、上記光伝導体を単一の極性で充電する手段と、
上記Ｘ線により上記Ｘ線像変換器内に発生された電荷パターンを読む読み出しユニットとからなり、
記憶効果の低減は、外部から上記光伝導体に注入される電荷担体を減少させるトラッピング層が、基板と上記光伝導体との間、及び／又は、上記基板から遠い方の上記光伝導体の面上に設けられることにより達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、記憶効果の重大な原因が外部又は境界面から光伝導体に注入された電荷担体電流内で見つけられるという事実の認識に基づいている。トラッピング層は、光伝導体に注入される電荷担体の数を減少させるので、記憶効果も低下させる。しかし、トラッピング層は、欧州特許出願第０３４２７６０号に記載されているように、記憶効果を生じさせる欠陥スポットに対し直接的な影響を与えない。
【０００７】
トラッピング層に要求される条件は、光伝導体が充電される極性に依存する。基板が負側にあるとき、電子トラッピング層は基板と光伝導体との間に設ける必要があり、及び／又は、正孔トラッピング層は基板から遠い方の光伝導体面に設けられる必要がある。しかし、基板が正側であるとき、正孔トラッピング層は基板と光伝導体との間に設けられる必要があり、及び／又は、電子トラッピング層は基板から遠い方の光伝導体面に設けられる必要がある。
【０００８】
米国特許第５，４３６，１０１号には、光伝導体の両側に（０．１乃至３３重量パーセントの砒素を含む）セレン−砒素合金の正孔トラッピング層が設けられているセレン光伝導体を備えたＸ線像変換器が既に開示されていることに注意する必要がある。その目的は、負の充電（基板が負側）の場合と同様に、正の充電（基板が正側）の場合に光伝導体を動作させることである。上記の２層は、光伝導体の負の充電に関して改良を行うので、光伝導体の挙動は正の充電の場合と同じである。光伝導体の特性は、そのダイナミックレンジが依然として制限されているので、光伝導体の正の充電に対し改善されない。しかし、本発明によれば、一方の極性の充電だけが想定され（セレン光伝導体の場合に、好ましくは正の充電）、本発明はこの充電極性に対する光伝導体の特性を改善する。
【０００９】
また、欧州特許出願第０５８８３９７号には、センサマトリックスを含み、センサマトリックスのセンサ素子が上方に置かれた光伝導体の領域からの電荷担体を検出するＸ線蛍光透視用Ｘ線画像検出器が開示されることに注意する必要がある。蛍光透視を阻害する暗放電レートを減少させるため、ドーパントを含むセレン層がセレン光伝導体の両側に設けられるので、一方の層が正孔をトラップし、もう一方の層が電子をトラップする。
【００１０】
光伝導体と比較すると、トラッピング層は、一方の型の電荷担体（例えば、電子）に対する導電率が低く、反対の型の電荷担体（正孔）に対する導電率が高い。本発明の更なる実施例において、上記挙動は、トラッピング層の材料が付加的な物質でドーピングすることにより光伝導体の材料と異ならされるので、注入される電荷担体をトラップする欠陥スポットがトラッピング層に形成されることにより達成される。
【００１１】
本発明の他の好ましい一実施例において、光伝導体から離れている方のトラッピング層の面には、光伝導体よりも厚さは薄いが、光伝導体と同一の物理的組成を有する層が設けられる。この層は、特に、基板において画像化機能を有する層を境界面から分離する緩衝層として作用する。本発明の他の好ましい一実施例において、パッシベーション層は、光伝導体の基板から遠い方の側に設けられる。かかるパッシベーション層は、光伝導体の表面に対する機械的及び化学的保護を形成し、更に、光伝導体に侵入する電荷担体の数を削減する。
【００１２】
本発明の好ましい一実施例において、光伝導体は主としてセレンを含み、アルミニウムにより構成され光伝導体と対向する表面を有する基板は酸化され、光伝導体を充電する手段は基板から遠い方の面上の電位が基板の電位に対し正側であるように配置されている。それとは逆に、光伝導体が負電位に充電されるならば、非常に好ましくない挙動が生じる。
【００１３】
本発明の更なる好ましい一実施例において、光伝導体は主として酸化鉛を含み、アルミニウムにより構成され光伝導体と対向する表面を有する基板は酸化され、光伝導体を充電する手段は基板から遠い方の面上の電位が基板の電位に対し負側であるように配置されている。セレン光伝導体の場合とは逆に、酸化鉛光伝導体の場合に、光伝導体を負電位に充電すると共に、より好ましい結果が得られる。
【００１４】
本発明の他の一実施例における電子トラッピング層は、１０００ｐｐｍ未満の塩素又は酸素でドーピングされたセレンを含有する。これに対し、本発明の他の一実施例において、正の電荷担体（正孔）をトラップするため、正孔トラッピング層は、２０００ｐｐｍ未満のナトリウム又は水素でドーピングされたセレンを含有する。
【００１５】
酸化鉛光伝導体に適する本発明の一実施例において、一方のトラッピング層は、鉛原子よりも多数の酸素原子を含む酸化鉛を含有し、他方のトラッピング層は、鉛原子よりも少数の酸素原子を含む酸化鉛を含有する。酸素過多の場合には、トラッピング層は電子をトラップし、酸素不足の場合には、トラッピング層は正孔をトラップし得る。
【００１６】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１には、本発明が適用されるＸ線検査装置の一部分が示されている。Ｘ線像変換器１は、円筒状又はドラム状のアルミニウム製の支持部材１１を含み、外面には本質的に光伝導体を含有する被膜１０が設けられている。
【００１７】
支持部材１１は基板として作用し、例えば、接地に対し１．５ｋＶの負の直流電圧を供給する直流電圧源５に接続される。
Ｘ線照射の前に、光伝導体を含むＸ線像変換器１は、所定の電位、例えば、０ボルトまで均一に充電される。モータ８は支持部材１１をその長軸１２の周りで確実に回転させるので、均一な充電が実現される。充電は、コロナユニット３と、コロナユニット３用の直流電圧を供給する直流電圧発生器９又はマイナス電源ユニットとを含む充電装置を用いて行われる。コロナユニット３は、図の紙面に対し垂直に延在するので、支持部材１１の回転軸と平行、かつ、支持部材の全長に亘りに延在する。コロナユニット３は、Ｕ字形断面を有する接地された筐体３ａを有し、筐体３ａの開口面は光伝導体と対向する。筐体３ａはワイヤ３ｂを収容し、接地されたグリッドが好ましくは上記ワイヤと光伝導体との間に配置される。ワイヤ３ｂは、充電中に、例えば、４ｋＶの正電圧を支える。従って、実質的に不均一な電界がワイヤの周りに発生し、この電界が気体放電を生じさせる。気体放電の間に、ワイヤ３ｂの付近の空気分子がイオン化される。上記グリッドのメッシュを通して、かくして発生された正の電荷担体は、光伝導体を含むＸ線像変換器の表面に到達し、光伝導体を充電する。光伝導体が接地された筐体３ａの電位に達したとき、実際上、これ以上の正の電荷担体は光伝導体に到達しない。
【００１８】
支持部材１１はＸ線照射中に静止し、支持部材１１のＸ線源２と対向する面は露光されるので、光伝導体の伝導性は増加し、光伝導体の表面はＸ線の強度に従って放電され、対応する電荷パターンを生成する。
Ｘ線照射後、Ｘ線照射により光伝導体の表面に生成された電荷パターンは、読み出しユニット４を用いて読まれる。読み出しユニット４はＸ線像変換器１の軸１２と平行に延在し、その向きに分布され表面上の電荷密度に対応する電気信号を発生する多数の感応プローブを含む。このような容量的な読み出しに対して、電荷パターンをＴＦＴマトリックス（米国特許第５，３９６，０７２号を参照のこと）又はレーザ走査を用いて読み出してもよい。
【００１９】
また、本発明は、別の構造をなす支持部材、例えば、平らな支持部材を備えたＸ線像変換器のため使用することが可能である。従って、被膜１０の一連の層を示す図２の（ａ）乃至図４の（ｂ）の場合に、平らな支持部材又は基板１１が想定される。基板１１は、酸化膜１１０が設けられたアルミニウムからなるが、例えば、アルミニウムのような金属、又は、インジウム−錫酸化物により被われたガラス部材でも構わない。その場合、再結晶化を防止するため、０．５％重量パーセントの砒素のドーパントを含むセレンからなる光伝導体層１０１が設けられる。光伝導体層１０１は、１００乃至１０００μｍ、例えば、５００μｍの厚さを有する。光伝導体層１０１は、基板１１から遠い方の面上にパッシベーション層１０２が被覆される。パッシベーション層１０２は、光伝導体表面の機械的及び化学的保護を行い、例えば、有機ラッカー又はパラポリキシリルを含む。
【００２０】
光伝導体１０１と対向する基板１１の面は、例えば、湿式化学的に形成され得る酸化膜１１０が設けられる。パッシベーション層１０２及び酸化膜１１０は、理想的な場合に正孔又は電子の光伝導体層１０１への侵入を阻止する。しかし、実際上、電荷担体の電流、例えば、電子が基板から光伝導体１０１の中に注入されることは避けられない。電流は、Ｘ線の影響下で発生する空間電荷（界面付近の充電された欠陥スポット）により更に増倍されるので、妨害性の記憶効果が生じる。
【００２１】
基板１１からの電子の流入は、本発明による電子トラッピング層１０３を用いて抑止される。電子トラッピング層１０３は、０．１乃至５０μｍの厚さを有し、１０００ｐｐｍ未満の塩素又は酸素がドーピングされたセレン層である。層の厚さが薄くなると共に、ドーピングを高くする必要がある。ドーピングのため、トラッピング層１０３は電子を集める欠陥スポットを含むので、電子に対する導電性又は電子移動度が減少され、一方、正孔に対する導電性又は正孔移動度が増加される。
【００２２】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の実施例と類似した実施例を示し、同図において、酸化鉛のＸ線吸収率はセレンのＸ線吸収率よりも高いので、光伝導体は図２の（ａ）のセレン層１０１の厚さよりも薄い厚さ、例えば、５０乃至５００μｍの厚さを有する酸化鉛層１０１’からなる。基板１１は、酸化膜１１０が設けられたアルミニウムからなるが、例えば、アルミニウムのような金属、又は、インジウム−錫酸化物により被われたガラス部材でも構わない。しかし、図２の（ａ）に示された実施例における層１０２と同じ厚さ及び同一の材料からなるパッシベーション層１０２の外面を、正側ではなく負側に充電し、基板電位をパッシベーション層１０２に対し正にすることが望ましい。図１に示される如くの装置において、これは、アルミニウム支持部材１１を正の直流電圧に接続することにより実現される。
【００２３】
このような充電極性の相違によって、正孔は基板１１から光伝導体１０１’に注入される。その結果として、基板１１と光伝導体層１０１’との間にあるトラッピング層１０３’は、図２の（ｂ）において、正孔トラッピング層として作用する。かかる層は０．１乃至５０μｍの厚さを有し、２０００ｐｐｍ未満のナトリウム又は水素がドープされたセレン、水素がドープされた酸化鉛層、若しくは、鉛及び酸素の化学量論的な割合に対し酸素が不足した酸化鉛層、即ち、鉛原子よりも少ない酸素原子を含有する酸化鉛層からなる。
【００２４】
図３の（ａ）に示された実施例は、基板１１と電子トラッピング層１０３との間に層１０４が設けられている点で、図２の（ａ）に示された実施例とは異なる。層１０４は、最大５０μｍの厚さを有し、光伝導体１０１と同じ材料からなる。付加的な層１０４は、基板とセレンとの間に在り常に僅かに乱されている境界面から、画像化機能を有する層１０３と１０１を分離する緩衝層として作用する。
【００２５】
同様に、図３の（ｂ）に示された層の並びは、化学量論的な割合からなる５０μｍまでの厚さの酸化鉛層１０４’が正孔トラッピング層１０３’と基板１１との間に設けられ、その結果として、基板１１から光伝導体１０１に注入される正孔電流が更に減少される点で、図２の（ｂ）に示された層の並びとは異なる。図４の（ａ）に示された層の並びは、パッシベーション層１０２と光伝導体１０１との間に、０．１乃至２０μｍの厚さを有し、パッシベーション層１０２と隣接し、光伝導体１０１と同一の材料から作られた層１０５が設けられ、かつ、光伝導体１０１と隣接する正孔トラッピング層１０６が設けられている点で、図３の（ａ）に示された層の並びとは相違する。正孔トラッピング層１０６は、０．１乃至５０μｍの厚さを有し、２０００ｐｐｍ未満のナトリウム又は水素がドープされたセレンから作られる。光伝導体１０１に注入される正孔電流は、このようにして減少される。
【００２６】
同様に、図４の（ｂ）に示された層の並びは、パッシベーション層１０２と光伝導体層との間に、最大で２０μｍの厚さを有する化学量論的な酸化鉛層１０５’が設けられ、０．１μｍ乃至５０μｍの厚さを有し、１乃至１００ｐｐｍの塩素がドープされたセレン、若しくは、酸素過多である酸化鉛層からなる電子トラッピング層１０６’が設けられている点で、図３の（ｂ）に示された層の並びとは相違する。
【００２７】
基板１１から光伝導体１０１に侵入する電荷担体電流が、反対側から光伝導体１０１に注入される電荷担体フラックスよりも少ないとき、層１０３及び１０４、若しくは、層１０３’及び１０４’を省いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が使用され得るＸ線装置の概略図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、夫々、本発明の第１の実施例のセレン検出器及び酸化鉛検出器を表わす図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、夫々、本発明の第２の実施例のセレン検出器及び酸化鉛検出器を表わす図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、夫々、本発明の第３の実施例のセレン検出器及び酸化鉛検出器を表わす図である。
【符号の説明】
１    Ｘ線像変換器
２    Ｘ線源
３    コロナユニット
３ａ    筐体
３ｂ    ワイヤ
４    読み出しユニット
５    直流電圧源
８    モータ
９    直流電圧発生器
１０    被膜
１１    支持部材
１２    Ｘ線像変換器の軸
１０１    セレン層
１０１’，１０４’    酸化鉛層
１０２    パッシベーション層
１０３，１０６’    電子トラッピング層
１０３’，１０６    正孔トラッピング層
１０４    緩衝層
１０５，１０５’    化学量論的な酸化鉛層
１１０    酸化膜
【図１】
0004049857.tif 000002
【図２】
0004049857.tif 000003
【図３】
0004049857.tif 000004
【図４】
0004049857.tif 000005