(57)【要約】【課題】間接変換方式のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、分解能の一層の向上を図る。【解決手段】Ｘ線検出素子としての微少電子放出源２をアレイ状に並べたカソード基板３と、微少電子放出源２からの電子ビームを電気信号に変換する光電変換膜４を成膜したアノード基板５とを互いに平行に配置する。微少電子放出源２と光電変換膜４は真空セル７に封じ込められ、これによりフラットパネル型Ｘ線センサー１の撮像板９が構成される。撮像板９には、磁力線がカソード基板３及びアノード基板５に垂直な磁場を、微少電子放出源２及び光電変換膜４の存在する領域全体にわたって形成する一様磁場形成装置１０が組み合わせられる。一様磁場形成装置１０は強磁性体プレート１１、１２と磁石１３を組み合わせて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出素子としての微少電子放出源をアレイ状に並べたカソード基板と、前記微少電子放出源からの電子ビームを電気信号に変換する光電変換膜を成膜したアノード基板とを互いに平行に配置し、前記微少電子放出源と光電変換膜を真空セルに封じ込めたフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、
磁力線が前記カソード基板及びアノード基板に垂直な磁場を、前記微少電子放出源及び光電変換膜の存在する領域全体にわたって形成する一様磁場形成装置を備えることを特徴とするフラットパネル型Ｘ線センサー。
【請求項２】
前記一様磁場形成装置が、前記カソード基板及びアノード基板と平行し、且つ前記微少電子放出源及び光電変換膜を挟むように配置された２枚の強磁性体プレートと、これら２枚の強磁性体プレートの少なくとも一方に組み合わせられるものにして、当該強磁性体プレートに接する側の面及びその反対側の面が磁極となった磁石により構成されることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネル型Ｘ線センサー。
【請求項３】
前記カソード基板自体が前記２枚の強磁性体プレートの一方であることを特徴とする請求項２に記載のフラットパネル型Ｘ線センサー。
【請求項４】
前記アノード基板自体が前記２枚の強磁性体プレートの一方であることを特徴とする請求項２に記載のフラットパネル型Ｘ線センサー。
【請求項５】
前記２枚の強磁性体プレートの一方には板状磁石が同心配置で組み合わせられ、他方にはその周縁部に重なる形でリング状磁石が組み合わせられ、前記板状磁石とリング状磁石の前記強磁性体プレートに接する面同士を同極性としたことを特徴とする請求項２に記載のフラットパネル型Ｘ線センサー。
【請求項６】
前記一様磁場形成装置が、前記カソード基板及びアノード基板と平行し、且つ前記微少電子放出源及び光電変換膜を挟むように配置され、互いに向き合う面が反対磁極となった２枚の板状磁石により構成されることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネル型Ｘ線センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラットパネル型Ｘ線センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線像を撮影する手段には様々なものがあるが、近年ではフラットパネル型Ｘ線センサーが注目され、盛んに開発が行われるようになっている。フラットパネル型Ｘ線センサーの例を特許文献１〜３に見ることができる。
【０００３】
特許文献１には、被検体へのＸ線照射に伴って入射する透過Ｘ線を光に変換するＸ線・光変換薄層と、このＸ線・光変換薄層により変換された光を電気信号に変換する光電変換薄層とを積層してなる薄膜式Ｘ線露出センサーが表面または裏面に一体的に設置されたフラットパネル型Ｘ線センサーが記載されている。また、被検体へのＸ線照射に伴って入射する透過Ｘ線を先ず光に変換し、その変換光を電荷に変換するＸ線検出素子が縦横に配置されているフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、表面または裏面に、前記Ｘ線検出素子で生じた変換光を電気信号に変換する光電変換薄層を備えた薄膜式Ｘ線露出センサーが一体的に設置されたフラットパネル型Ｘ線センサーが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、検出画素を１次元または２次元のマトリックス状に配列したフラットパネル型Ｘ線センサーが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、光電変換ターゲットと電界放出型陰極アレイを有する平面型撮像装置であって、Ｘ線撮像にも用いることができるものが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１８８０２１号公報（図５、８）
【特許文献２】特開２００１−３４０３３１号公報（図２）
【特許文献３】特開２０００−４８７４３号公報（図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｘ線センサーの分解能に対する要求は年々高まりつつある。本発明は、特許文献３に記載のもののような、微少電子放出源をＸ線検出素子として用い、この微少電子放出源から放出された電子ビームを光電変換膜で電気信号に変換する、間接変換方式のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、分解能の一層の向上を図ることができる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、Ｘ線検出素子としての微少電子放出源をアレイ状に並べたカソード基板と、前記微少電子放出源からの電子ビームを電気信号に変換する光電変換膜を成膜したアノード基板とを互いに平行に配置し、前記微少電子放出源と光電変換膜を真空セルに封じ込めたフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、磁力線が前記カソード基板及びアノード基板に垂直な磁場を、前記微少電子放出源及び光電変換膜の存在する領域全体にわたって形成する一様磁場形成装置を備えることを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、磁場により電子ビームが集束されて光電変換膜に到達するので、センサーの分解能が向上する。磁場は微少電子放出源及び光電変換膜の存在する領域全体にわたって一様に形成されるので、画像全体の分解能を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、上記構成のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、前記一様磁場形成装置が、前記カソード基板及びアノード基板と平行し、且つ前記微少電子放出源及び光電変換膜を挟むように配置された２枚の強磁性体プレートと、これら２枚の強磁性体プレートの少なくとも一方に組み合わせられるものにして、当該強磁性体プレートに接する側の面及びその反対側の面が磁極となった磁石により構成されることを特徴としている。
【００１０】
この構成によると、磁力線がカソード基板及びアノード基板に対し垂直である状態を広い領域で確保することができ、光電変換膜の隅々まで分解能向上効果をもたらすことができる。
【００１１】
また本発明は、上記構成のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、前記カソード基板自体が前記２枚の強磁性体プレートの一方であることを特徴としている。
【００１２】
この構成によると、より簡素な構成でフラットパネル型Ｘ線センサーの分解能向上を実現できる。
【００１３】
また本発明は、上記構成のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、前記アノード基板自体が前記２枚の強磁性体プレートの一方であることを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、より簡素な構成でフラットパネル型Ｘ線センサーの分解能向上を実現できる。
【００１５】
また本発明は、上記構成のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、前記２枚の強磁性体プレートの一方には板状磁石が同心配置で組み合わせられ、他方にはその周縁部に重なる形でリング状磁石が組み合わせられ、前記板状磁石とリング状磁石の前記強磁性体プレートに接する面同士を同極性としたことを特徴としている。
【００１６】
この構成によると、磁力線がカソード基板及びアノード基板に対し垂直である状態を広い領域で確保することができ、光電変換膜の隅々まで分解能向上効果をもたらすことができる。
【００１７】
また本発明は、上記構成のフラットパネル型Ｘ線センサーにおいて、前記一様磁場形成装置が、前記カソード基板及びアノード基板と平行し、且つ前記微少電子放出源及び光電変換膜を挟むように配置され、互いに向き合う面が反対磁極となった２枚の板状磁石により構成されることを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、磁力線がカソード基板及びアノード基板に対し垂直である状態を広い領域で確保することができ、光電変換膜の隅々まで分解能向上効果をもたらすことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、一様磁場形成装置を組み合わせたことにより、分解能の高いフラットパネル型Ｘ線センサーを得ることができる。また一様磁場形成装置は強磁性体プレートと磁石の組み合わせで構成するから、一般のディスプレイ装置に見られるような集束電極を形成する必要がなく、分解能の向上を比較的簡便且つ安価に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施形態を図に基づき説明する。図１は第１実施形態に係るフラットパネル型Ｘ線センサーの模型的断面図である。
【００２１】
フラットパネル型Ｘ線センサー１は、Ｘ線検出素子としての微少電子放出源２をアレイ状に並べたカソード基板３と、微少電子放出源２からの電子ビームを電気信号に変換する光電変換膜４を成膜したアノード基板５とを互いに平行に配置している。図１では一つの集合として描かれている微少電子放出源２は、微少電子放出源の個体を多数、アレイ状（マトリックス状）に並べたものである。微少電子放出源２としてはフィールドエミッションアレイ（field emission array）を用いることができる。光電変換膜４としては、ａ−ＳｅやＣｄＴｅを主原料とする光電変換膜を用いることができる。
【００２２】
カソード基板３とアノード基板５の間にガラス製のスペーサーリング６を挟んで封止した上、カソード基板３、アノード基板５、及びスペーサーリング６で囲まれた空間の空気を抜き、真空セル７を構成する。微少電子放出源２と光電変換膜４は真空セル７に封じ込められるものである。真空セル７の内部では、微少電子放出源２と光電変換膜４の間にメッシュ電極８が配置されている。このように微少電子放出源２、カソード基板３、光電変換膜４、アノード基板５、スペーサーリング６、メッシュ電極８を組み合わせた構造体が撮像板９となる。
【００２３】
撮像板９に対し、一様磁場形成装置１０が組み合わせられる。一様磁場形成装置１０は、磁力線がカソード基板３及びアノード基板５に垂直な磁場を、微少電子放出源２及び光電変換膜４の存在する領域全体にわたって形成するものである。第１実施形態の一様磁場形成装置１０は、カソード基板３及びアノード基板５と平行し、且つ微少電子放出源２及び光電変換膜４を挟むように配置された、鉄等の強磁性体からなる２枚の強磁性体プレート１１、１２と、一方の強磁性体性体プレート１２に組み合わせられる磁石（永久磁石）１３により構成される。磁石１３は撮像板９と強磁性体プレート１２の間に、一方の面が強磁性体プレート１２に接する形で配置されており、強磁性体プレート１２に接する側の面及びその反対側の面が磁極となっている。
【００２４】
２枚の強磁性体プレートと１個の永久磁石を図１のように配置した場合の磁場シミュレーションの結果を図２に示す。カソード基板３、アノード基板５、微少電子放出源２、及び光電変換膜４は省略してある。強磁性体は鉄（μ＝５０００）、永久磁石はネオジウム磁石（Ｂｒ＝１．２Ｔ）であるものとした。図２から分かるように、強磁性体プレートの中央領域では、磁力線は一様に強磁性体プレートに垂直、すなわちカソード基板３及びアノード基板５に垂直になる。かかる磁力線領域は、微少電子放出源２及び光電変換膜４の存在する領域全体をカバーする。
【００２５】
上記のような一様磁場が存在する場合と存在しない場合とで微少電子放出源から放たれる電子ビームの挙動がどのように変化するかのシミュレーション結果を図６〜図８に示す。複数のグラファイトナノファイバーが電子ビーム放出源となり、その上に直径５μｍの開口を有するクロム製の引出電極（ゲート電極）が配置されるものとした。
【００２６】
図７に示すのは一様磁場が存在しないまま電子ビームを放出した場合のシミュレーション結果である。この場合には電子ビームが集束しないままになってしまう。
【００２７】
図８に示すのは一様磁場の存在下で電子ビームを放出した場合のシミュレーション結果である。この場合には電子ビームがいくつかの箇所に節を形成する形で集束する。節の位置はメッシュ電極に印加する電圧によって変化するので、メッシュ電極の電圧を調整することにより、光電変換膜の位置における集束度を高めることができる。このように、一様磁場が存在する場合の電子ビーム集束度は一様磁場が存在しない場合（図７）に比べ著しく高くなる。これにより分解能が上がり、より精細な画像が得られるようになる。
【００２８】
電子ビームの集束について考えた場合、ＦＥＤ（field emission display）のようなディスプレイであれば、１ドットが大きい（５０μｍ〜３００μｍピッチ）ことと、アノード面に高電圧（５〜６ｋＶ）を印加することとが相まって、電子ビームは比較的絞りやすい。しかしながらＸ線センサーの場合、分解能（≒１ドット）が高いこと（５０μｍ以下であること）が求められる上に、アノード面に印加される電圧が数１０Ｖ（２０〜３０Ｖ程度）であるため、エミッタンスの悪い微少電子放出源の場合、電子ビームの集束が難しい。この弱点を本発明は補うものであり、上記のような条件下でも電子ビームを集束させることが可能となる。
【００２９】
本発明は、図１及び図２に示す第１実施形態と異なる様々な形態で実施することができる。引き続き他の実施形態について説明する。
【００３０】
第２実施形態として、カソード基板３自体を強磁性体プレートとしたものを考えることができる。これにより、簡素な構成でフラットパネル型Ｘ線センサー１の分解能向上を実現できる。
【００３１】
第３実施形態として、アノード基板５自体を強磁性体プレートとしたものを考えることができる。これにより、簡素な構成でフラットパネル型Ｘ線センサー１の分解能向上を実現できる。
【００３２】
第４実施形態として、カソード基板３とアノード基板５をそれぞれ強磁性体プレートとしたものを考えることができる。これにより、簡素な構成でフラットパネル型Ｘ線センサー１の分解能向上を実現できる。
【００３３】
第５実施形態として、図３のシミュレーション図に示す構成を考えることができる。図３には、２枚の強磁性体プレートの一方には板状磁石が同心配置で組み合わせられ、他方にはその周縁部に重なる形でリング状磁石が組み合わせられ、板状磁石とリング状磁石の強磁性体プレートに接する面同士を同極性とした構成が描かれている。カソード基板３、アノード基板５、微少電子放出源２、及び光電変換膜４は省略してある。この構成によれば、磁力線がカソード基板３及びアノード基板５に対し垂直である状態を広い領域で確保することができ、光電変換膜４の隅々まで分解能向上効果をもたらすことができる。
【００３４】
第６実施形態として、図４のシミュレーション図に示す構成を考えることができる。図４では、一様磁場形成装置１０が、カソード基板３及びアノード基板５と平行し、且つ微少電子放出源２及び光電変換膜４を挟むように配置され、互いに向き合う面が反対磁極となった２枚の板状磁石により構成されている。カソード基板３、アノード基板５、微少電子放出源２、及び光電変換膜４は省略してある。この構成によれば、磁力線がカソード基板３及びアノード基板５に対し垂直である状態を広い領域で確保することができ、光電変換膜４の隅々まで分解能向上効果をもたらすことができる。
【００３５】
第７実施形態として、図５のシミュレーション図に示す構成を考えることができる。図
５では、図４の２枚の板状磁石に対し、それぞれ前記互いに向き合う面と反対側の面に強磁性体プレートが組み合わせられている。カソード基板３、アノード基板５、微少電子放出源２、及び光電変換膜４は省略してある。この構成によれば、一様磁場の磁界強度を一層高めることができる。
【００３６】
以上本発明の各実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は間接変換方式のフラットパネル型Ｘ線センサーに広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】は、フラットパネル型Ｘ線センサーの模型的断面図である。
【図２】は、磁場シミュレーションの結果を示す図である。
【図３】は、本発明の第５実施形態を示すシミュレーション図である。
【図４】は、本発明の第６実施形態を示すシミュレーション図である。
【図５】は、本発明の第７実施形態を示すシミュレーション図である。
【図６】は、電子ビームの挙動を示す第１のシミュレーション図である。
【図７】は、電子ビームの挙動を示す第２のシミュレーション図である。
【図８】は、電子ビームの挙動を示す第３のシミュレーション図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    フラットパネル型Ｘ線センサー
２    微少電子放出源
３    カソード基板
４    光電変換膜
５    アノード基板
７    真空セル
８    メッシュ電極
９    撮像板
１０  一様磁場形成装置
１１、１２  強磁性体プレート
１３  磁石
【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】
2009128143.tif 000008
【図７】
2009128143.tif 000009
【図８】
2009128143.tif 000010