JP5207451B2 - 放射線画像検出器 - Google Patents

Description

本発明は、放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。

上記放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線画像検出器があり、そのような放射線画像検出器として、いわゆる光読取方式のものやＴＦＴ読取方式のものが提案されている。

光読取方式の放射線画像検出器としては、たとえば、図１３に示すように、放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層１０１、第１の電極層１０１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層１０２、記録用光導電層１０２において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層１０３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層１０４、および読取光を透過する透明線状電極１０６と読取光を遮光する遮光線状電極１０７とからなる第２の電極層をこの順に積層してなるものが提案されている。

上記のような光読取方式の放射線画像検出器に放射線画像を記録する際には、まず、高圧電源によって放射線画像検出器の第１の電極層１０１に負の電圧を印加した状態において、被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器の第１の電極層１０１側から照射される。

そして、放射線画像検出器に照射された放射線は、第１の電極層１０１を透過し、記録用光導電層１０２に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層１０２において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層１０１に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として記録用光導電層１０２と電荷輸送層１０３との界面に形成される蓄電部１０５に蓄積されて放射線画像が記録される（図１３参照）。

そして、次に、第１の電極層１０１が接地された状態において、第２の電極層側から読取光が照射され、読取光は透明線状電極１０６を透過して読取用光導電層１０４に照射される。読取光の照射により読取用光導電層１０４において発生した正の電荷が蓄電部１０５における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が透明線状電極１０６および遮光線状電極１０７に帯電した正の電荷と結合する際に流れる電流が遮光線状電極に接続されたチャージアンプにより検出されて放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

しかしながら、上記のようにして放射線画像検出器に放射線画像を記録した後、画像信号の読出しのために第１の電極層１０１を接地すると、蓄電部１０５に蓄積された電子の影響によって第１の電極層１０１から記録用光導電層１０２に正孔が注入され、この正孔注入によって、読み出された画像信号にノイズが混入し、読み出された放射線画像の画質が劣化してしまう（図１３参照）。

一方、ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器としては、たとえば、電圧が印加される上部電極と、放射線の照射を受けて電荷を発生する半導体層と、半導体層において発生した電荷を収集する収集電極と収集電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量と蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチとを有する画素が２次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板とが積層されたものが提案されている。

そして、上記のようなＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器に放射線画像を記録する際には、まず、電圧源によって放射線画像検出器の上部電極に正の電圧を印加した状態において、被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器の上部電極側から照射される。

そして、放射線画像検出器に照射された放射線は、上部電極を透過し、半導体層に照射される。そして、その放射線の照射によって半導体層において電荷対が発生し、そのうち負の電荷は上部電極に帯電した正の電荷と結合して消滅し、正の電荷は潜像電荷としてアクティブマトリクス基板の各画素の各収集電極に収集され、各蓄積容量に蓄積されて放射線画像が記録される。

そして、アクティブマトリクス基板のＴＦＴスイッチがゲートドライバから出力された制御信号に応じてＯＮされ、蓄積容量に蓄積された電荷が読み出され、その電荷信号がチャージアンプによって検出されることによって放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

しかしながら、ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器においても、上記のようにして上部電極に正の電圧を印加すると、この電圧印加により上部電極から半導体層に正孔が注入される。そうすると、図９に示すように、放射線の照射を停止した後も、上部電極から正孔が注入され、この正孔が残像電流（図９の斜線部）として検出され、読み出された画像信号にノイズが混入し、読み出された放射線画像の画質が劣化してしまう。

また、特許文献１および特許文献２にもアモルファスセレンを利用した放射線画像検出器が提案されており、これらの文献に記載されている放射線画像検出器においては、電圧が印加される電極からアモルファスセレン層に電荷が注入されるのを阻止するためにＳｂ_２Ｓ_３から形成される層を電極とアモルファスセレン層との間に設けることが提案されている。
特開２００１−２８４６２８号公報 特開２００１−１７７１４０号公報

しかしながら、Ｓｂ_２Ｓ_３からなる層は、その厚さによっては電荷の注入を阻止する効果が得られるが、その効果は十分ではなく、やはり放射線画像の画質の劣化を招くことがわかった。

本発明は、上記の事情に鑑み、電極から半導体層への電荷の注入を十分の抑制することができ、読み出される放射線画像の画質の向上を図ることができる放射線画像検出器を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像検出器は、電圧が印加される電圧印加電極と、放射線の照射を受けて電荷を発生する半導体層と放射線量に応じた電気信号を検出する電極とが積層され、半導体層において発生した電荷に応じた画像信号が読み出される放射線画像検出器において、電圧印加電極と半導体層との間に、正孔注入阻止層が設けられ、その正孔注入阻止層がＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金からなり、ｘが４１≦ｘ≦６０を満たすものであることを特徴とする。

また、上記本発明の放射線画像検出器においては、正孔注入阻止層の厚さを、０．２５μｍ以上３μｍ以下とすることができる。

また、正孔注入阻止層と半導体層との間に、ＳｅとＡｓとを主成分とする結晶化防止層を設けるようにすることができる。

また、結晶化防止層におけるＡｓの成分を２％〜１５％とすることができる。

また、電圧印加電極を、放射線の照射時には負電圧が印加され、画像信号の読出し時には接地されるものとすることができる。

また、電圧印加電極を、放射線の照射時には正の電圧が印加されるものとすることができる。

本発明の放射線画像検出器によれば、電圧印加電極と半導体層との間に、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}、４１≦ｘ≦６０の合金から形成された正孔注入阻止層を設けるようにしたので、後述するように電圧印加電極から半導体層への正孔の注入を十分に抑制することができ、読み出される放射線画像の画質の向上を図ることができる。

また、上記本発明の放射線画像検出器において、正孔注入阻止層と半導体層との間に、ＳｅとＡｓとを主成分とする結晶化防止層を設けるようにした場合には、正孔注入阻止層を形成する際に半導体層に結晶核が生成されてしまうのを抑制することができる。

また、結晶化防止層におけるＡｓの成分を２％〜１５％とした場合には、正孔注入阻止層の正孔注入阻止効果を維持するとともに、半導体層における結晶核の生成を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の第1の実施形態について説明する。第１の実施形態の放射線画像検出器は、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器である。図１は放射線画像検出器の斜視図、図２は図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図である。

第１の実施形態の放射線画像検出器１０は、図１および図２に示すように、放射線画像を担持した放射線を透過する第１の電極層１、正孔注入阻止層２、第１の電極層１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層３、記録用光導電層３において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層４、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層５、および第２の電極層６をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層３と電荷輸送層４との界面近傍には、記録用光導電層３内で発生した電荷を蓄積する蓄電部７が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板上に第２の電極層６から順に形成されるものであるが、図１および図２においては、ガラス基板を省略している。

第１の電極層１としては、放射線を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ₂）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。

第２の電極層６は、読取光を透過する複数の透明線状電極８と読取光を遮光する複数の遮光線状電極９とを有するものである。そして、透明線状電極８と遮光線状電極９とは、図１に示すように、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。

透明線状電極８は読取光を透過するとともに、導電性を有する材料から形成されている。上記のような材料であれば如何なるものでもよいが、たとえば、第１の電極層１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｒなどの金属を用いて読取光を透過する程度の厚さ（たとえば、１０ｎｍ程度）で形成するようにしてもよい。

遮光線状電極９は読取光を遮光するとともに、導電性を有する材料から形成されている。上記のような材料であれば如何なるものでもよいが、たとえば、１００−３００ｎｍ厚のＣｒ、Ｍｏ、Ｗがある。または、予めレジスト材料からなる遮光層をストライプ状にパターニングし、その上に上記透明線状電極と同じ材料をストライプ状にパターニングし、遮光された電極として機能させてもよい。

記録用光導電層３は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは１００μｍ以上２０００μｍ以下が適切である。また、特にマンモグラフィ用途である場合には、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、一般撮影用途である場合には、５００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好ましい。

電荷輸送層４としては、たとえば、放射線画像の記録の際に第１の電極層１に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい程良く（例えば１０^２以上、望ましくは１０^３以上）、たとえば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ、Ａｓ_２Ｓｅ_３等の半導体物質が適当である。厚さは０．２〜２μｍ程度が適切である。

読取用光導電層５としては、読取光および消去光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、たとえば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。

ここで、従来の光読取方式の放射線画像検出器においては、上述したように放射線画像を記録した後、画像信号の読出しのために第１の電極層を接地すると、蓄電部に蓄積された電子の影響によって第１の電極層から記録用光導電層に正孔が注入され、この正孔注入によって読み出された画像信号にノイズが混入し、読み出された放射線画像の画質が劣化してしまう。

そこで、本実施形態の放射線画像検出器１０においては、第１の電極層１からの正孔の注入を阻止するために第１の電極層１と記録用光導電層３との間に、正孔注入阻止層２を設けるようにしている。

そして、正孔注入阻止層２の正孔注入阻止の効果を十分に得るため、正孔注入阻止層２を、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金から形成し、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}を４１≦ｘ≦６０を満たすような組成比としている。

ここで、図３に、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の組成比を、Ｓｂ_３５Ｓ_６５、Ｓｂ_４０Ｓ_６０、Ｓｂ_４２Ｓ_５８、Ｓｂ_４５Ｓ_５５、Ｓｂ_６０Ｓ_４０とした場合において、第１の電極層からの正孔注入によって生じた電流値を測定した結果を示す。また、図３に示す１Ｒ、２Ｒ、３．２Ｒはそれぞれ放射線画像検出器に照射された放射線の線量を示している。図３に示すように、電流値は、組成比が４１≦ｘ≦６０の範囲において劇的に減少し、全ての放射線量について点線で示す範囲（たとえば±５ｐＡ／ｍｍ^２）内に収まっているのがわかる。なお、正孔注入阻止層２の厚さは０．５μｍとしている。正孔注入阻止層２の厚さは、本実施形態のように０．５μｍに限らず、０．２５μｍ程度から均一な膜が得られ正孔注入阻止性能の向上を示し、また、厚くした場合には更には注入阻止性能が向上する。しかし、厚くすると製膜後にアモルファスセレン膜が得られにくくなり、結晶化部分から局所的な電荷注入が生じることから、０．２５μｍ以上３μｍ以下とすることが望ましい。

なお、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金であって、４１≦ｘ≦６０の範囲の組成比の正孔注入阻止層を製造する方法としては、たとえば、まず、原子比が上記範囲の組成比となるようなＳｂとＳの分量を計測し、その分量のＳｂとＳとを混合してパイレックス（登録商標）ガラス管中に充填する。そして、真空封入し、高温で反応させ、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金を作製する。そして、このＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金を、ステンレスルツボにつめて、抵抗加熱蒸着によって成膜するようにすればよい。

次に、上記第１の実施形態の放射線画像検出器への放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、高圧電源２０によって放射線画像検出器１０の第１の電極層１に負の電圧を印加した状態において、被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器１０の第１の電極層１側から照射される。

そして、放射線画像検出器１０に照射された放射線は、第１の電極層１を透過し、記録用光導電層３に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層３において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層１に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として記録用光導電層３と電荷輸送層４との界面に形成される蓄電部７に蓄積されて放射線画像が記録される（図４（Ｂ）参照）。

そして、次に、図５に示すように、第１の電極層１が接地された状態において、第２の電極層６側から読取光Ｌ１が照射され、読取光Ｌ１は透明線状電極８を透過して読取用光導電層５に照射される。読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層５において発生した正の電荷が蓄電部７における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、遮光線状電極９に接続されたチャージアンプ３０を介して遮光線状電極９に帯電した正の電荷と結合する。

そして、読取用光導電層５において発生した負の電荷と遮光線状電極９に帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ３０に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出され、放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

本実施形態の放射線画像検出器１０によれば、第１の電極層１と記録用光導電層３との間に、上述した正孔注入阻止層２を設けるようにしたので、図５に示すように、第１の電極層１を接地した際、第１の電極層１から記録用光導電層３への正孔注入を十分に阻止することができ、上記正孔注入による画像信号中のノイズを軽減し、読み出される放射線画像の画質の向上を図ることができる。なお、上記実施形態の放射線画像検出器１０のような正孔注入阻止効果が得られる理由としては、詳細は不明であるが、化学量論比的な通常状態に比べ、Ｓｂの方が多いため、原子配列中のＳ欠陥が多くなり、これが正孔のブロックに寄与していることが考えられる。

また、上記第１の実施形態の放射線画像検出器においては、記録用光導電層３上に直接正孔注入阻止層２を設けるようにしたが、上記のように正孔注入阻止層２を抵抗加熱蒸着によって設けるようにした場合、記録用光導電層３が５５５度程度に加熱された坩堝からの輻射にさらされるが、ａ−Ｓｅは４４度程度で結晶化してしまうため、記録用光導電層３に結晶核が生成してしまう。この結晶核は放射線画像検出器の使用を繰り返すと拡大化するので読み出した放射線画像に欠陥を生じてしまう。

そこで、図６に示すように、正孔注入阻止層２と記録用光導電層３との間に、ＳｅとＡｓを主成分とする結晶化防止層１１を設けるようにしてもよい。ＳｅとＡｓを主成分とする結晶化防止層１１は、結晶化する温度がａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層２よりも高いので、正孔注入阻止層２を設ける際に結晶核が生成されるのを抑制することができる。

ここで、結晶化防止層１１は、上述したようにＳｅとＡｓを主成分として形成されるが、Ａｓ成分が多すぎると結晶化防止層１１が正孔を引き込んでしまい正孔注入阻止層２の正孔注入阻止効果が低下してしまうことがわかった。

そこで、正孔注入阻止層２の正孔注入阻止効果を維持するとともに、結晶化防止効果を得ることができるＡｓの割合を実験により確認した。その結果を下表１に示す。なお、正孔注入阻止効果については、上記で説明したように、第１の電極層１からの正孔注入によって生じた電流値を測定することによって評価した。測定した電流値が５ｐＡ／ｍｍ^２（絶対値）の範囲に収まる場合を○、逸脱した場合を×とした。また、結晶化防止効果については、作成した放射線画像検出器を４０度の恒温槽で二ヶ月間保存した後、放射線画像の記録と読出しを行い、その読み出された放射線画像の画像欠陥の程度をみることによって評価した。記録用光導電層または結晶化防止層が結晶化した場合には、結晶化した箇所より電荷が注入され画像上で黒い欠陥となる。結晶化によるこのような黒い画像欠陥が画像全面に３００個以上現れた場合を×、３００個未満しか現れなかった場合を○とした。

なお、結晶化防止層１１ついては、共蒸着により、Ａｓの成分の割合が０％、２．５％、５％、１２％、１４％および１６％で、厚さが０．５±０．２μｍのものを形成して評価を行なった。

具体的には、Ｓｅ原料と、Ａｓ_２Ｓｅ_３原料とをそれぞれ別個の坩堝に入れ、その２つの坩堝と、第２の電極層６から記録用光導電層３までを形成した基板とを蒸着装置内に配置し、装置内を真空とした。

そして、Ｓｅ原料が入れられた坩堝とＡｓ_２Ｓｅ_３原料が入れられた坩堝とを抵抗加熱器によって同時に加熱することにより共蒸着を行い結晶化防止層１１を形成した。Ａｓの成分の割合の調整については、Ｓｅ原料が入れられた坩堝を２７５℃に加熱し蒸着レートが一定とすると同時に、Ａｓ_２Ｓｅ_３原料が入れられた坩堝も所定のＡｓ濃度とするために所定の温度に加熱し一定の蒸着レートとし、基板側のシャッタを開けて蒸着した。低Ａｓ濃度とする場合にはＡｓ_２Ｓｅ_３入り坩堝を低温に、高Ａｓ濃度とする場合には高温にすれば良く、例えば、３５０℃とした場合には２．５％となり、４００℃の場合には１２％となった。表１のＡｓ濃度範囲とするための温度範囲は３５０℃から４４０℃の間で良く、いずれの場合でもＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}を蒸着する際の温度５５５℃よりも１００℃以上低い。したがって坩堝からの輻射熱も少なく結晶化防止層蒸着時にａ−Ｓｅ表面において結晶核が生成される可能性も低くなる。

なお、記録用光導電層３のａ−Ｓｅ蒸着の最終段階においてＡｓ_２Ｓｅ_３入り坩堝を加熱しＡｓ_２Ｓｅ_３入り坩堝のシャッタを開けて、ａ−ＳｅとＡｓ_２Ｓｅ_３の共蒸着を行い結晶化防止層とした場合でも、同じ効果が得られた。

表１に示すように、Ａｓ成分の割合が１６％以上になると正孔注入阻止効果が低下してしまうことがわかった。また、Ａｓ成分の割合が２．５％でも結晶化防止効果を十分に得られることがわかった。表１の評価結果から、結晶化防止層１１のＡｓ成分の割合は、２％〜１５％であることが望ましい。

次に、本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の放射線画像検出器は、いわゆるＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器である。図７は第２の実施形態の放射線画像検出器の一部断面図である。

第２の実施形態の放射線画像検出器５０は、図７に示すように、アクティブマトリクス基板６０と、このアクティブマトリクス基板６０上に積層された放射線検出部７０とから構成されている。

放射線検出部７０は、アクティブマトリクス基板６０上の略全面に形成された半導体層７１と、半導体層７１上に設けられた正孔注入阻止層７２と、正孔注入阻止層７２上に設けられた上部電極７３とを備えている。

半導体層７１は、電磁波導電性を有するものであり、Ｘ線が照射されると膜の内部に電荷を発生するものである。半導体層７１としては、たとえば、セレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍの非晶質ａ−Ｓｅ膜を用いることができる。上記半導体層７１は、アクティブマトリクス基板６０上に真空蒸着法によって形成される。

上部電極７３は、Ａｕ、Ａｌなどの低抵抗の導電材料で形成されている。

アクティブマトリクス基板６０は、半導体層７１において発生した電荷を収集する収集電極６１、収集電極６１によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量６２および蓄積容量６２に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ６３を有する多数の画素６４とＴＦＴスイッチ６３をＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査配線６５と蓄積容量６２に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ配線６６とを備えている。

ＴＦＴスイッチ６３としては、一般的には、アモルファスシリコンを活性層に用いたａ−ＳｉＴＦＴが用いられる。

図８に、アクティブマトリクス基板６０の平面図を示す。アクティブマトリクス基板６０には、図８に示すように、蓄積容量６２とＴＦＴスイッチ６３とを有する画素６４が２次元状に多数設けられており、走査配線６５とデータ配線６６とが、格子状に配置されている。そして、データ配線６６の終端には、データ配線６６に流れ出した信号電荷を検出するアンプからなる読出回路８０が接続され、走査配線６５には、ＴＦＴスイッチ６３をＯＮ/ＯＦＦするための制御信号を出力するゲートドライバ９０が接続されている。

ここで、従来のＴＦＴ方式の放射線画像検出器においては、放射線画像の記録および読取りの際、上部電極に正の電圧が印加されるが、この正の電圧の印加により上部電極から半導体層に正孔が注入される。そうすると、図９に示すように、放射線の照射を停止した後も、上部電極から正孔が注入され、この正孔が残像電流（図９の斜線部）として検出され、読み出された画像信号にノイズが混入し、読み出された放射線画像の画質が劣化してしまう。

そこで、本実施形態の放射線画像検出器５０においては、上部電極７３からの正孔の注入を阻止するために上部電極７３と半導体層７１との間に、正孔注入阻止層７２を設けるようにしている。

上記第１の実施形態の放射線画像検出器と同様に、正孔注入阻止層７２の正孔注入阻止の効果を十分に得るため、正孔注入阻止層７２を、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金から形成し、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}を４１≦ｘ≦６０を満たすような組成比としている。なお、正孔注入阻止層７２の製造方法については、上記第第１の実施形態の放射線画像検出器における正孔注入阻止層７２と同様である。

ここで、図１０に、正孔注入阻止層７２のＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の組成比を、Ｓｂ_４０Ｓ_６０とした場合における正孔注入の影響を示す。図１０に示すように、最初の放射線照射時は、放射線照射時の信号電流に対する残像電流の比が桁で示すと３．５桁であったが、繰り返し放射線の照射を繰り返すと、放射線照射時の信号電流に対する残像電流の比が桁で示すと３桁まで増加し、ノイズとして無視できない量になることがわかった。

これに対し、正孔注入阻止層７２のＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の組成比を、Ｓｂ_４２Ｓ_５８とした場合には、最初の放射線照射時は、放射線照射時の信号電流に対する残像電流の比を桁で示すと４．５桁となり、さらにその後、放射線照射を繰り返しても正孔注入による残像電流は増加しなかった。また、正孔注入阻止層７２のＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の組成比を、Ｓｂ_４５Ｓ_５５とした場合には、正孔注入による信号電荷は、最初の放射線照射時は、最初の放射線照射時は、放射線照射時の信号電流に対する残像電流の比が桁で示すと４桁となり、さらにその後、放射線照射を繰り返しても正孔注入による残像電流は増加しなかった。

つまり、Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}を、４１≦ｘ≦６０を満たすような組成比とすることによって、正孔注入による残像電流を減少させることができ、さらに放射線照射を繰り返しても正孔注入による残像電流を増加させないようにすることができる。

なお、正孔注入阻止層７２の厚さは０．５μｍとしている。正孔注入阻止層７２の厚さは、本実施形態のように０．５μｍに限らず、０．２５μｍ程度から均一な膜が得られ正孔注入阻止性能の向上を示し、また、厚くした場合には更には注入阻止性能が向上する。しかし、厚くすると製膜後にアモルファスセレン膜が得られにくくなり、結晶化部分から局所的な電荷注入が生じることから、０．２５μｍ以上３μｍ以下とすることが望ましい。

次に、上記第２の実施形態の放射線画像検出器への放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。

まず、図１１に示すように、電圧源５５によって放射線画像検出器５０の上部電極に正の電圧を印加した状態において、被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器５０の上部電極７３側から照射される。

そして、放射線画像検出器５０に照射された放射線は、上部電極７３を透過し、半導体層７１に照射される。そして、その放射線の照射によって半導体層７１において電荷対が発生し、そのうち負の電荷は上部電極７３に帯電した正の電荷と結合して消滅し、正の電荷は潜像電荷として各画素６４の各収集電極６１に収集され、各蓄積容量６２に蓄積されて放射線画像が記録される。

そして、次に、図８に示すゲートドライバ９０から各走査配線６５にＴＦＴスイッチ６３をＯＮするための制御信号が順次出力される。そして、各走査配線６５に接続されたＴＦＴスイッチ６３がゲートドライバ９０から出力された制御信号に応じてＯＮし、各画素６４の蓄積容量６２からデータ配線６６に蓄積電荷が読み出される。そして、データ配線６６に流れ出した電荷信号は読出回路８０のチャージアンプにより画像信号として検出され、放射線画像に応じた画像信号の読取りが行われる。

本実施形態の放射線画像検出器５０によれば、上部電極７３と半導体層７１との間に、上述した正孔注入阻止層７２を設けるようにしたので、上部電極７３から半導体層７２への正孔注入を十分に阻止することができ、上記正孔注入による画像信号中のノイズを軽減し、読み出される放射線画像の画質の向上を図ることができる。

また、上記第２の実施形態の放射線画像検出器においては、半導体層７１上に直接正孔注入阻止層７２を設けるようにしたが、上記のように正孔注入阻止層７２を抵抗加熱蒸着によって設けるようにした場合、上記第１の実施形態の放射線画像検出器と同様に、半導体層７１に結晶核が生成し、放射線画像に欠陥を生じてしまう。

そこで、図１２に示すように、正孔注入阻止層７２と半導体層７１との間に、ＳｅとＡｓを主成分とする結晶化防止層７４を設けるようにしてもよい。結晶化防止層７４におけるＡｓの成分の割合については、上記第１の実施形態の放射線画像検出器の場合と同様に、
２％〜１５％であることが望ましい。

また、上記実施形態においては、放射線を直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の放射線画像検出器について説明したが、これに限らず、放射線を蛍光体により一旦光に変換し、その光を電荷に変換する、いわゆる間接変換型の放射線画像検出器に類似する構成の放射線画像検出器にも本発明は適用することができる。なお、間接変換型の放射線画像検出器に類似する構成の放射線画像検出器とは、直接変換型の放射線画像検出器よりもａ
−Ｓｅ層を薄くし、光透過型の第１の電極層を設けるとともに、第１の電極層の上方に蛍光体を設け、その蛍光体からの光を電荷に変換するものである。なお、上記のように構成された放射線画像検出器においては、記録用光導電層や半導体層の厚さは１〜３０μｍ程度となり、ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器の場合には、蓄積容量はなくてもよい。

本発明の放射線画像検出器の第１の実施形態を示す斜視図 図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図 Ｓｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の組成比の変化に対する電流値の変化を示す図 第１の実施形態の放射線画像検出器への放射線画像の記録の作用を説明するための図 第１の実施形態の放射線画像検出器からの放射線画像の読取りの作用を説明するための図 第１の実施形態の放射線画像検出器の変形例を示す断面図 本発明の第２の実施形態の放射線画像検出器の一部断面図 第２の実施形態の放射線画像検出器におけるアクティブマトリクス基板の平面図 従来の放射線画像検出器において発生する残像電流を説明するための図 従来の放射線画像検出器において発生する残像電流を説明するための図 第２の実施形態の放射線画像検出器への放射線画像の記録および読取りの作用を説明するための図 第２の実施形態の放射線画像検出器の変形例を示す断面図 従来の放射線画像検出器における正孔注入を説明するための図

符号の説明

１ 第１の電極層（電圧印加電極）
２ 正孔注入阻止層
３ 記録用光導電層（半導体層）
４ 電荷輸送層
５ 読取用光導電層
６ 蓄電部
７ 第２の電極層
８ 透明線状電極
９ 遮光線状電極
１０ 放射線画像検出器
１１ 結晶化防止層
２０ 高圧電源
３０ チャージアンプ
５０ 放射線画像検出器
５５ 電圧源
６０ アクティブマトリクス基板
６１ 収集電極
６２ 蓄積容量
６３ ＴＦＴスイッチ
６４ 画素
６５ 走査配線
６６ データ配線
７０ 放射線検出部
７１ 半導体層
７２ 正孔注入阻止層
７３ 上部電極（電圧印加電極）
７４ 結晶化防止層
８０ 読出回路
９０ ゲートドライバ
１０１ 第１の電極層
１０２ 記録用光導電層
１０３ 電荷輸送層
１０４ 読取用光導電層
１０５ 蓄電部
１０６ 透明線状電極
１０７ 遮光線状電極

Claims (6)

1. 電圧が印加される電圧印加電極と、放射線の照射を受けて電荷を発生する半導体層と、放射線量に応じた電気信号を検出する電極とが積層され、前記半導体層において発生した電荷に応じた画像信号が読み出される放射線画像検出器において、
   前記電圧印加電極と前記半導体層との間に、前記電圧印加電極から前記半導体層への正孔の注入を阻止する正孔注入阻止層が設けられ、
   該正孔注入阻止層がＳｂ_ｘＳ_{１００−ｘ}の合金からなり、前記ｘが４１≦ｘ≦６０を満たすものであることを特徴とする放射線画像検出器。
2. 前記正孔注入阻止層の厚さが、０．２５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
3. 前記正孔注入阻止層と前記半導体層との間に、ＳｅとＡｓとを主成分とする結晶化防止層が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
4. 前記結晶化防止層におけるＡｓの成分が２％〜１５％であることを特徴とする請求項３記載の放射線画像検出器。
5. 前記電圧印加電極が、前記放射線の照射時には負電圧が印加され、前記画像信号の読出し時には接地されるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像検出器。
6. 前記電圧印加電極が、前記放射線の照射時には正の電圧が印加されるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像検出器。

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