JPH0690318B2

JPH0690318B2 - 固体ｘ線映像変換装置

Info

Publication number: JPH0690318B2
Application number: JP63073101A
Authority: JP
Inventors: 義則清水; 益志海老谷
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH01248100A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、固体Ｘ線映像変換装置に係り、特に薄膜の積
層体からなる解像度の優れた固体Ｘ線映像変換装置に関
する。

（従来の技術） EL層と光導電層を組合わせた、いわゆる光増幅器の原理
は古くから知られており、更にこれをＸ線域に適用した
Ｘ線映像変換装置も多くの研究者により研究され、一部
実用化されている。これらＸ線映像変換装置は、蛍光増
感紙に比べ100倍近い感度を有し、かつ構造が簡単で安
価であるため、イメージインテンシファイア等の高価な
装置を利用するまでもない用途に用いられている。この
種のＸ線映像変換装置は、電極部を除いた部分が、粉体
状の素材を有機バインダー中に分散させ、これをスクリ
ーン印刷等により塗布することにより形成されているも
のであった。

（発明が解決しようとする課題）上述の分散型Ｘ線映像変換装置は、次のような欠点を有
している。

（１）解像度が粉体粒子の大きさや分散状態に大きく左
右され、かつ厚い膜厚を必要とするため、肉眼で観察す
る上で支障はないが、拡大したりテレビカメラで撮影す
る場合には分解能が悪い。

（２）Ｘ線の照射により生ずる発熱によってバインダー
の劣化が起こるため、長時間の連続使用に限界がある。

（３）使用可能な蛍光体の種類が限定されるため、所望
の特性のものが得にくい。

以上の欠点も、肉眼で観察する用途にはさほど問題とは
ならないが、近年の固体撮像装置の開発やコンピュータ
ーによる画像処理技術の発達等の周辺技術の進歩によ
り、上記欠点の解決が強く望まれるようになった。ま
た、人体にＸ線を照射する場合に当然のことであるが、
より一層の低線量化、即ち高感度化が望まれている。

本発明は以上のような事情の下になされたものであっ
て、高解像度を示し、連続使用に耐えることが出来、か
つテレビカメラや画像処理と組合せた場合でも高感度で
高品位のＸ線像を得ることが可能な固体Ｘ線映像変換装
置およびその製造方法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）本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた
結果、上述した従来のＸ線映像変換装置の欠点は、粉末
状の素材を用いた分散型であることに起因することを見
出した。即ち、従来の分散型Ｘ線映像変換装置による
と、蛍光層における厚い膜厚と粉体粒子による散乱のた
め分解能は著しく阻害され、また膜厚の局部的不均一に
より輝度むらを生じてしまう。更に、粉体粒子間の空隙
を埋め、充分な電流を流すために誘電率の高いバインダ
ーを用いることが必要であるが、そのようなバインダー
の使用は上述の欠点（２）を引起す原因となる。光導電
層についても、その粉状性は画質に大きく影響してしま
う。なお、不都合なことに、粒子が大きなもの程感度が
高くなる。

本発明は、このような知見に基づきなされたものであ
る。

即ち、本発明の固体Ｘ線映像変換装置は、透明基板上
に、透明導電膜からなる第１の電極層、蛍光層、不透光
層、光導電層、および第２の電極層の各薄膜を順次積層
してなり、第１の電極層および第２の電極層間に交流電
圧を印加して、光導電層に入射したＸ線像を直接可視光
線または近赤外線像に変換するものである。

本発明の固体Ｘ線映像変換装置においては、第１の電極
と蛍光層との間および／または蛍光層と不透光層との間
に、寿命向上おび製造の安定化のために、絶縁層を設け
ることが好ましい。この場合、蛍光層および不透光層と
絶縁層との反応を避けるために、絶縁層を多層に重ねて
用いることが出来る。更に、不透光層を２層の絶縁層に
より挟む構造とすることが好ましい。不透光層と隣接す
る層との化学反応を避けるためである。絶縁層として
は、金属酸化物または金属塩からなるものを用いること
が出来る。好ましい金属酸化物または金属塩は、Al、G
a、Si、Zr、Ti、Ta、Nb、希土類およびアルカリ土類金
属の１種もしくは２種以上の混合物、又は塩である。

蛍光層としては、II-VI族化合物例えばアルカリ土類金
属、Zn、またはCdと、Ｏ、Ｓ、Se、またはTeとからなる
化合物の１種または２種以上を母体とし、これに希土類
元素、ハロゲン元素、Mn、Cu、Ag、Au、Pb、Ｐ、および
Asの少なくとも１種を附活剤として用いたものが使用可
能である。蛍光層の厚さは、0.5〜1.0μｍが好ましい。

不透光層としては、Ｃ、Ge、Si、GaAs、InP、InAs、Si
C、およびCu、Pb、AgまたはBiの硫化物の少なくとも１
種を用いることが出来る。

光導電層としては、ZnまたはCdと、Ｏ、Ｓ、Se、または
TeとからなるII-VI族化合物の１種または２種以上を母
体とし、これにCu、Ag、Ｆ、Cl、BrおよびＩの少なくと
も１種を添加した半導体の少なくとも１種を用いること
が出来る。光導電層の厚さは、２〜５μｍが好ましい。

（作用）本発明の固体Ｘ線映像変換装置においては、すべてが薄
膜を積層することにより構成されている。そのため、粉
体状の素材を有機バインダー中に分散させ、これをスク
リーン印刷等により塗布することにより形成されている
従来の分散型Ｘ線映像変換装置の欠点をすべて解消する
ことが可能となった。

（実施例）以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例である固体Ｘ線映像変換装
置の断面図である。第１図に示すように、固体Ｘ線映像
変換装置は、ガラス基板１上に多層の薄膜を積層するこ
とにより構成されている。なお、ガラス基板は、外光に
よるコントラストの低下を防止するために黒く着色して
もよい。ガラス基板１の一方の面には、I.T.O（酸化イ
ンジウム錫）からなる透明電極２がスパッタリングによ
り形成されている。

透明電極２の上にチタン酸バリウムからなる第１の絶縁
層３が形成されている。この第１の絶縁層３の上に、第
１の絶縁層３と第２の絶縁層５とで挟まれるように、0.
5〜1.0μｍの膜厚の蛍光層４が設けられている。蛍光層
４としては、像を肉眼で観察するかまたはテレビカメラ
やセンサーでモニターするかで異なるが、それぞれ目的
に合ったピーク波長を有する効率の良い蛍光体を選択す
る。この実施例では、ZnS:TbF₃を用いた。第２の絶縁層
５は、第１の絶縁層３と同様チタン酸バリウムにより構
成されている。第１の絶縁層３、蛍光層４および第２の
絶縁層５は、いずれもスパッタリングにより形成され
た。なお、第１の絶縁層３、蛍光層４および第２の絶縁
層５からなる積層体を、以後発光層と呼ぶ。

第２の絶縁層５の上に不透光層６が形成されている。不
透光層６は、蛍光層４から光導電層に正帰還がかかり、
像が得られなくなるのを防止するためのものである。不
透光層６としては、黒色の導電体、半導体、誘電体等を
用いることが出来、この実施例ではカーボンを用いた。
不透光層６のインピーダンスは、輝度および解像度に大
きな影響を及ぼす。

不透光層６の上にCdSe:CuClからなる光導電層７が設け
られている。光導電層７もまたスパッタリング法により
形成された。

光導電層７の上に、Alからなる第２の電極が真空蒸着に
より形成されている。

次に、以上説明した固体Ｘ線映像変換装置の動作につい
て説明する。

まず、透明電極２と第２の電極との間に400〜500Vの交
流電圧を印加する。Ｘ線が印加されない状態では、光導
電層７は数ＭΩの高い抵抗を示し、従って印加電圧の大
部分は光導電層７で消費され、蛍光体層４には発光に充
分な電圧が印加されず、そのため蛍光体層４は発光しな
い。

この状態でＸ線を照射し、Ｘ線量を徐々に増加させてい
くと、光導電層７の抵抗は下降し、この抵抗と発光層の
静電容量とにより決定される電圧分配比が次第に発光層
側に傾き、発光層に印加される電圧が高くなる。そし
て、発光層に印加される電圧が発光開始電圧を越える
と、急激に発光輝度が増加する。発光輝度は、Ｘ線の強
度に比例するため、Ｘ線は、直接可視光像に変換され
る。

以上の動作は、第２図に示すような等価回路を用いて、
次のように説明することが出来る。

即ち、光導電層はＸ線の照射により抵抗が変化する可変
抵抗11と、不透光層は抵抗12と、発光層は損失を有する
容量13とそれぞれ等価である。各層の膜厚はそれぞれの
抵抗および容量の値に直接相関しており、従って、膜厚
のムラは輝度のムラとなって現われる。しかし、粉体状
の素材により形成した従来の層構造では、膜厚は蛍光層
で数10μｍ、光導電層で数100μｍと厚く、膜厚のムラ
を解消することは事実上不可能であった。

これに対し、本発明においては、蛍光層は0.5〜1.0μ
ｍ、光導電層は２〜５μｍと薄い薄膜構造であって、膜
厚のムラは無く、また蛍光層で発光した光は粒子による
散乱を受けないため、従来に比べはるかに高い解像度を
示した。即ち、従来の粉体状の素材により形成した分散
型Ｘ線映像変換装置によると、空間解像度が1.25である
のに対し、本実施例のＸ線映像変換装置によると、空間
解像度は8.0と極めて高い値を示した。

また、従来の分散型Ｘ線映像変換装置により得た映像
が、ざらざらしており、にじみがあるのに対し、本実施
例のＸ線映像変換装置によると、一様にムラのない、輪
郭のはっきりした見やすい映像が得られた。

更に、本実施例のＸ線映像変換装置の輝度特性およびコ
ントラスト（輝度曲線の傾きにより表わされる）は、第
３図の曲線ａに示すように、従来の分散型Ｘ線映像変換
装置の輝度特性（曲線ｂ）に比べ、かなり改善されてい
ることがわかる。第３図の縦軸は対数スケールで表わさ
れている。なお、輝度特性を得るための試験において、
電源電圧は、弱いＸ線量時の立上がり特性を良くするた
めにＸ線強度０の時の輝度を0.1ft-Ｌに設定し、本実施
例の場合1kHz440V、従来例の場合1kHz440Vとした。

以上の実施例においては、膜形成にスパッタリングを用
いたが、本発明はそれに限らず、蒸着、電子ビーム蒸
着、MBE、またはCVD等、薄膜形成に用いられる種々の技
術を用いることが出来る。

（効果）以上説明したように、本発明のＸ線映像変換装置による
と、膜構造すべてが薄膜を積層することにより構成され
ているため、粉体状の素材を有機バインダー中に分散さ
せ、これをスクリーン印刷等により塗布することにより
形成されている従来の分散型Ｘ線映像変換装置に比べ、
輝度および解像度を飛躍的に向上させることが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るＸ線映像変換装置の
断面図、第２図は、第１図に示すＸ線映像変換装置の等
価回路図、および第３図は、本発明の１実施例に係るＸ
線映像変換装置の輝度特性を、従来の分散型Ｘ線映像変
換装置と比較して示す特性図である。１……ガラス基板、２……透明電極、3,5……絶縁層、
４……蛍光層、６……不透光層、７……光導電層、８…
…電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、透明導電膜からなる第１の
電極層、蛍光層、不透光層、光導電層、および第２の電
極層の各薄膜を順次積層してなり、前記第１の電極層お
よび第２の電極層間に交流電圧を印加して、前記光導電
層に入射したＸ線像を直接可視光像または近赤外光像に
変換する固体Ｘ線映像変換装置。
【請求項２】前記第１の電極と蛍光層との間および／ま
たは前記蛍光層と不透光層との間には薄膜絶縁層が設け
られている特許請求の範囲第１項記載の固体Ｘ線映像変
換装置。
【請求項３】前記不透光層は２層の薄膜絶縁層により挟
まれている特許請求の範囲第１項記載の固体Ｘ線映像変
換装置。
【請求項４】前記絶縁層は、Al、Ga、Si、Zr、Ti、Ta、
Nb、希土類およびアルカリ土類金属から選ばれた少なく
とも１種の金属の酸化物または塩からなる特許請求の範
囲第２または３項記載の固体Ｘ線映像変換装置。
【請求項５】前記蛍光層は、アルカリ土類金属、Zn、ま
たはCdと、Ｏ、Ｓ、Se、またはTeとからなるII-VI族化
合物の１種または２種以上を母体とし、これに希土類元
素、ハロゲン元素、Mn、Cu、Ag、Au、Pb、Ｐ、およびAs
の少なくとも１種を附活剤として用いたものである特許
請求の範囲第１項記載の固体Ｘ線映像変換装置。
【請求項６】前記不透光層は、Ｃ、Ge、Si、GaAs、In
P、InAs、SiC、およびCu、Pb、AgまたはBiの硫化物の少
なくとも１種からなる特許請求の範囲第１項記載の固体
Ｘ線映像変換装置。
【請求項７】前記光導電層は、ZnまたはCdと、Ｏ、Ｓ、
Se、またはTeとからなるII-VI族化合物の１種または２
種以上を母体とし、これにCu、Ag、Ｆ、Cl、BrおよびＩ
の少なくとも１種を添加した半導体の少なくとも１種か
らなる特許請求の範囲第１項記載の固体Ｘ線映像変換装
置。