JP2005294680A - Optical conductive layer for constituting radiant-ray photographing panel, and same panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線などの放射線撮像装置に適用して好適な放射線撮像パネルに関し、詳しくは、放射線撮像パネルを構成する光導電層に関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging panel suitable for application to a radiation imaging apparatus such as an X-ray, and more particularly to a photoconductive layer constituting the radiation imaging panel.
従来より、医療用X線撮影において、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上等のために、X線に感応する光導電層を感光体として用い、この光導電層にX線により形成された静電潜像を、光或いは多数の電極で読み取って記録するX線撮像パネルが知られている。これらは、周知の撮影法であるTV撮像管による間接撮影法と比較して高解像度である点で優れている。 Conventionally, in medical X-ray photography, a photoconductive layer sensitive to X-rays has been used as a photoconductor to reduce the exposure dose received by subjects and improve diagnostic performance. An X-ray imaging panel that reads and records a recorded electrostatic latent image with light or multiple electrodes is known. These are superior in that the resolution is higher than the indirect photographing method using a TV image pickup tube which is a well-known photographing method.
上述したX線撮像パネルは、この撮像パネル内に設けられた電荷生成層にX線を照射することによって、X線エネルギーに相当する電荷を生成し、生成した電荷を電気信号として読み出すようにしたものであって、上記光導電層は電荷生成層として機能する。従来より、この光導電層としてはアモルファスセレン(a−Se)、PbI2、HgI2、Cd(Zn)Teなどの材料が使用されている(特許文献1、特許文献2)。
The X-ray imaging panel described above generates charges corresponding to X-ray energy by irradiating the charge generation layer provided in the imaging panel with X-rays, and reads the generated charges as an electrical signal. The photoconductive layer functions as a charge generation layer. Conventionally, materials such as amorphous selenium (a-Se), PbI 2 , HgI 2 , and Cd (Zn) Te have been used for this photoconductive layer (
しかし、上記特許文献1および2に記載されている放射線導電性材料のうち、アモルファスセレンは放射線吸収効率が劣るために厚膜化が必要で、高電場印可が必要となるため信頼性低下の問題がある。また、PbI2、HgI2、Cd(Zn)Teは暗電流が高くS/N比が悪いという問題がある。
However, among the radiation conductive materials described in
このような観点からこれらにかわる放射線導電性材料として、例えば特許文献3にはBiI3が記載されている。BiI3は、環境負荷が小さいという利点を有しているが、塗布法で形成した場合、発生電荷の捕集効果が低く、電気ノイズが大きくなるため、画像の粒状性が悪くなるという問題がある。また、特許文献2に記載されているZnOもまた環境負荷は小さいという利点を有しているが、放射線吸収効率が劣るため感度が低いという問題がある。
上記いずれの光導電性材料も放射線吸収効率、発生電荷の捕集効果、暗電流、環境負荷の点において充分に満足できるものとは言えない。 None of the above photoconductive materials can be said to be sufficiently satisfactory in terms of radiation absorption efficiency, trapping effect of generated charges, dark current, and environmental load.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、感度が高く、環境負荷の小さい、新規な導電性材料からなる光導電層、およびこの光導電層を備えた放射線撮像パネルを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a photoconductive layer made of a novel conductive material having high sensitivity and low environmental load, and a radiation imaging panel including the photoconductive layer. It is what.
本発明の光導電層は、放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する光導電層であって、該光導電層がBi2Ti2O7からなることを特徴とするものである。 The photoconductive layer of the present invention is a photoconductive layer constituting a radiation imaging panel for recording radiographic image information as an electrostatic latent image, and the photoconductive layer is made of Bi 2 Ti 2 O 7. Is.
前記光導電層は塗布により設けられたバインダーを含む層であっても、また焼結膜のようなバインダーを含まない層であってもよい。 The photoconductive layer may be a layer containing a binder provided by coating, or may be a layer containing no binder such as a sintered film.
本発明の放射線撮像パネルは、放射線画像情報を静電潜像として記録するBi4MO12からなる光導電層を備えたことを特徴とするものである。 The radiation imaging panel of the present invention includes a photoconductive layer made of Bi 4 MO 12 that records radiation image information as an electrostatic latent image.
本発明の光導電層は、放射線画像情報を静電潜像として記録する放射線撮像パネルを構成する光導電層であって、この光導電層がBi2Ti2O7からなるので、発生電荷の捕集効果を大きくすることが可能となり感度を向上させることができる。また、電気ノイズを小さくすることができるため、粒状性のよい画像を得ることが可能である。また、Bi2Ti2O7からなる光導電層は耐久性に優れるとともに、毒性がなく、環境負荷も小さいという利点がある。 The photoconductive layer of the present invention is a photoconductive layer constituting a radiation imaging panel that records radiation image information as an electrostatic latent image, and since this photoconductive layer is made of Bi 2 Ti 2 O 7 , The collection effect can be increased and the sensitivity can be improved. In addition, since electric noise can be reduced, an image with good graininess can be obtained. In addition, the photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 is advantageous in that it has excellent durability, is not toxic, and has a low environmental load.
特に、従来より光導電性材料として知られるBiI3等は、塗布法で形成した場合、バインダーの不純物の炭化などに起因して発生電荷の捕集効果が低く、画像の粒状性が悪いといった問題があったが、本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層では、塗布法で形成しても感度を高くすることが可能である。加えて、塗布法による光導電層は低コストで製造することが可能であるため、放射線撮像パネルの製造コストを下げることができる。 In particular, BiI 3 and the like, which are conventionally known as photoconductive materials, have a problem that when formed by a coating method, the effect of collecting generated charges is low due to carbonization of the impurities of the binder, and the graininess of the image is poor However, in the photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 of the present invention, the sensitivity can be increased even if it is formed by a coating method. In addition, since the photoconductive layer by the coating method can be manufactured at low cost, the manufacturing cost of the radiation imaging panel can be reduced.
一方、Bi2Ti2O7からなる光導電層を焼結膜とした場合には、Bi2Ti2O7の充填率を高くすることが可能となり、従って、光導電層は緻密な層となり、X線吸収率を向上させることが可能になるとともに、発生電荷の捕集効果が高まり感度を大幅に向上させることができる。 On the other hand, when the photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 and sintered membrane, it is possible to increase the filling factor of Bi 2 Ti 2 O 7, therefore, the photoconductive layer becomes dense layer, The X-ray absorption rate can be improved, and the effect of collecting generated charges can be increased to greatly improve the sensitivity.
本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層は第1に塗布法により形成することができる。具体的には、例えば、Bi2O3とTiO2を化学量論比で混合、焼成してBi2Ti2O7粉末を得、このBi2Ti2O7粉末をバインダーと混ぜ合わせて支持体に塗布し、塗布後に乾燥させてBi2Ti2O7からなる光導電層を形成することができる。 The photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 of the present invention can be formed first by a coating method. Specifically, for example, Bi 2 O 3 and TiO 2 are mixed and stoichiometrically mixed and fired to obtain Bi 2 Ti 2 O 7 powder, and this Bi 2 Ti 2 O 7 powder is mixed with a binder to support it. It can be applied to the body and dried after application to form a photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 .
また、Bi源としてBiの硝酸塩、酢酸塩またはアルコキシドと、Ti源としてチタン酸のアンモニウム塩またはTiのアルコキシド(例えばチタンテトライソプロポキシドなど)とを反応させ、水熱反応あるいは焼成反応でBi2Ti2O7粉末を得、このBi2Ti2O7粉末をバインダーと混ぜ合わせて支持体に塗布し、塗布後に乾燥させてBi2Ti2O7からなる光導電層を形成することができる。 Further, Bi nitrate, acetate or alkoxide as Bi source is reacted with ammonium titanate or Ti alkoxide (eg, titanium tetraisopropoxide) as Ti source, and Bi 2 is obtained by hydrothermal reaction or baking reaction. A Ti 2 O 7 powder can be obtained, and this Bi 2 Ti 2 O 7 powder can be mixed with a binder, applied to a support, and dried after application to form a photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7. .
バインダーとしては、公知のバインダーを用いることができ、例えば、ニトロセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー、ポリアルキルメタアクリレート、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリスリレン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニルコポリマー、セルロースアセテート、ポリビニルアルコール、線状ポリエステル、ナイロン、カルボキシメチルセルロース等を好ましく用いることができる。 As the binder, known binders can be used. For example, nitrocellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate, vinylidene chloride / vinyl chloride copolymer, polyalkyl methacrylate, polyurethane, polyvinyl butyral, polyester, polythylene, polyamide, polyethylene, polychlorinated Vinyl, polyvinyl acetate, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, cellulose acetate, polyvinyl alcohol, linear polyester, nylon, carboxymethyl cellulose and the like can be preferably used.
本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層は第2に焼結膜として形成することができる。具体的には、上記したBi2O3とTiO2を化学量論比で混合、焼成してBi2Ti2O7粉末を得(あるいは、Bi源としてBiの硝酸塩、酢酸塩またはアルコキシドと、Ti源としてチタン酸のアンモニウム塩またはTiのアルコキシドとを反応させ、水熱反応あるいは焼成反応でBi2Ti2O7粉末を得)、真空中でこのBi4M3O12粉体をキャリアガスで巻き上げて、そのBi2Ti2O7粉体の混じったキャリアガスを真空中で支持体に吹き付けてBi2Ti2O7粉体を堆積させるエアロゾルデポジション法(AD法)、上記Bi2Ti2O7粉体をプレス機を用いて高圧力でプレスすることで膜化し、得られた膜を焼結させるプレス焼結法、上記Bi2Ti2O7粉体をバインダーを用いて塗布してグリーンシート(バインダーを含んだ膜)を作製し、このグリーンシートを焼成して脱バインダー化及び粉末の焼結化を行う方法(以下、グリーンシート法)などの公知の方法を用いることができる。 The photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 of the present invention can be secondly formed as a sintered film. Specifically, Bi 2 O 3 and TiO 2 described above are mixed at stoichiometric ratio and fired to obtain Bi 2 Ti 2 O 7 powder (or Bi nitrate, acetate or alkoxide as Bi source, Reaction with ammonium salt of titanate or Ti alkoxide as Ti source, and Bi 2 Ti 2 O 7 powder is obtained by hydrothermal reaction or baking reaction), and this Bi 4 M 3 O 12 powder is carrier gas in vacuum in rolled up, the Bi 2 Ti 2 O 7 powder of mixed carrier gas and the blowing to a support in a vacuum Bi 2 Ti 2 O 7 powder aerosol deposition method of depositing (AD method), the Bi 2 The Ti 2 O 7 powder is formed into a film by pressing at a high pressure using a press machine, and the above-mentioned Bi 2 Ti 2 O 7 powder is applied using a binder, and the resulting film is sintered. Green sheet (binder And a known method such as a method of baking the green sheet to remove the binder and sinter the powder (hereinafter referred to as the green sheet method).
なお、グリーンシート法ではバインダーを用いるが、このバインダーとしては、セルロースアセテート、ポリアルキルメタアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等を好ましくあげることができる。 In the green sheet method, a binder is used. Preferred examples of the binder include cellulose acetate, polyalkyl methacrylate, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral.
放射線撮像パネルには、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度CsIなどのシンチレータで光に変換し、その光をa−Siフォトダイオードで電荷に変換し蓄積する間接変換方式があるが、本発明の光導電層は前者の直接変換方式に用いるものである。なお、放射線としてはX線の他、γ線、α線などについて使用することが可能である。 In the radiation imaging panel, a direct conversion method in which radiation is directly converted into charges and stored, and radiation is converted into light once by a scintillator such as CsI, and the light is converted into charges by an a-Si photodiode and stored. Although there is an indirect conversion method, the photoconductive layer of the present invention is used for the former direct conversion method. In addition to X-rays, γ rays, α rays, etc. can be used as radiation.
また、本発明の光導電層は、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器により読み取る、いわゆる光読取方式にも、放射線の照射により発生した電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)などの電気的スイッチを1画素ずつON・OFFすることにより読み取る方式(以下、TFT方式という)にも用いることができる。 In addition, the photoconductive layer of the present invention accumulates charges generated by radiation irradiation in a so-called optical reading system that reads by a radiation image detector using a semiconductor material that generates charges by light irradiation. It can also be used for a method (hereinafter referred to as “TFT method”) in which the charges are read by turning on and off an electrical switch such as a thin film transistor (TFT) one pixel at a time.
まず、前者の光読取方式に用いられる放射線撮像パネルを例にとって説明する。図1は本発明の光導電層を有する放射線撮像パネルの一実施の形態を示す断面図を示すものである。 First, a radiation imaging panel used for the former optical reading method will be described as an example. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a radiation imaging panel having a photoconductive layer according to the present invention.
この放射線撮像パネル10は、後述する記録用の放射線L1に対して透過性を有する第1の導電層1、この導電層1を透過した放射線L1の照射を受けることにより導電性を呈する記録用放射線導電層2、導電層1に帯電される電荷(潜像極性電荷;例えば負電荷)に対しては略絶縁体として作用し、かつ、電荷と逆極性の電荷(輸送極性電荷;上述の例においては正電荷)に対しては略導電体として作用する電荷輸送層3、後述する読取用の読取光L2の照射を受けることにより導電性を呈する読取用光導電層4、電磁波L2に対して透過性を有する第2の導電層5を、この順に積層してなるものである。
The
ここで、導電層1および5としては、例えば、透明ガラス板上に導電性物質を一様に塗布したもの(ネサ皮膜等)が適当である。電荷輸送層3としては、導電層1に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きい程良く、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等の半導体物質が適当である。特に、有機系化合物(PVK,TPD、ディスコティック液晶等)は光不感性を有するため好ましく、また、誘電率が一般に小さいため電荷輸送層3と読取用光導電層4の容量が小さくなり読み取り時の信号取り出し効率を大きくすることができる。
Here, as the
読取用光導電層4には、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)等のうち少なくとも1つを主成分とする光導電性物質が好適である。
The reading
記録用放射線導電層2には、本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層を使用する。すなわち、本発明の光導電層は記録用放射線導電層である。
For the recording radiation
続いて、静電潜像を読み取るために光を用いる方式について簡単に説明する。図2は放射線撮像パネル10を用いた記録読取システム(静電潜像記録装置と静電潜像読取装置を一体にしたもの)の概略構成図を示すものである。この記録読取システムは、放射線撮像パネル10、記録用照射手段90、電源50、電流検出手段70、読取用露光手段92並びに接続手段S1、S2とからなり、静電潜像記録装置部分は放射線撮像パネル10、電源50、記録用照射手段90、接続手段S1とからなり、静電潜像読取装置部分は放射線撮像パネル10、電流検出手段70、接続手段S2とからなる。
Next, a system that uses light to read an electrostatic latent image will be briefly described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a recording / reading system using the radiation imaging panel 10 (integrated electrostatic latent image recording device and electrostatic latent image reading device). This recording / reading system comprises a
放射線撮像パネル10の導電層1は接続手段S1を介して電源50の負極に接続されるとともに、接続手段S2の一端にも接続されている。接続手段S2の他端の一方は電流検出手段70に接続され、放射線撮像パネル10の導電層5、電源50の正極並びに接続手段S2の他端の他方は接地されている。電流検出手段70はオペアンプからなる検出アンプ70aと帰還抵抗70b とからなり、いわゆる電流電圧変換回路を構成している。
The
導電層1の上面には被写体9が配設されており、被写体9は放射線L1に対して透過性を有する部分9aと透過性を有しない遮断部(遮光部)9bが存在する。記録用照射手段90は放射線L1を被写体9に一様に曝射するものであり、読取用露光手段92は赤外線レーザ光やLED、EL等の読取光L2を図3中の矢印方向へ走査露光するものであり、読取光L2は細径に収束されたビーム形状をしていることが望ましい。
A subject 9 is disposed on the upper surface of the
以下、上記構成の記録読取システムにおける静電潜像記録過程について電荷モデル(図3)を参照しながら説明する。図2において接続手段S2を開放状態(接地、電流検出手段70の何れにも接続させない)にして、接続手段S1をオンし導電層1と導電層5との間に電源50による直流電圧Edを印加し、電源50から負の電荷を導電層1に、正の電荷を導電層5に帯電させる(図3(A)参照)。これにより、放射線撮像パネル10には導電層1と5との間に平行な電場が形成される。
Hereinafter, an electrostatic latent image recording process in the recording / reading system having the above configuration will be described with reference to a charge model (FIG. 3). In FIG. 2, the connection means S2 is opened (not connected to either the ground or current detection means 70), the connection means S1 is turned on, and the DC voltage Ed from the
次に記録用照射手段90から放射線L1を被写体9に向けて一様に曝射する。放射線L1は被写体9の透過部9aを透過し、さらに導電層1をも透過する。放射線導電層2はこの透過した放射線L1を受け導電性を呈するようになる。これは放射線L1の線量に応じて可変の抵抗値を示す可変抵抗器として作用することで理解され、抵抗値は放射線L1によって電子(負電荷)とホール(正電荷)の電荷対が生じることに依存し、被写体9を透過した放射線L1の線量が少なければ大きな抵抗値を示すものである(図3(B)参照)。なお、放射線L1によって生成される負電荷(−)および正電荷(+)を、図面上では−または+を○で囲んで表している。
Next, the radiation L1 is uniformly irradiated toward the subject 9 from the recording irradiation means 90. The radiation L1 passes through the
放射線導電層2中に生じた正電荷は放射線導電層2中を導電層1に向かって高速に移動し、導電層1と放射線導電層2との界面で導電層1に帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する(図3(C),(D)を参照)。一方、放射線導電層2中に生じた負電荷は放射線導電層2中を電荷転送層3に向かって移動する。電荷転送層3は導電層1に帯電した電荷と同じ極性の電荷(本例では負電荷)に対して絶縁体として作用するものであるから、放射線導電層2中を移動してきた負電荷は放射線導電層2と電荷転送層3との界面で停止し、この界面に蓄積されることになる(図3(C),(D)を参照)。蓄積される電荷量は放射線導電層2中に生じる負電荷の量、即ち、放射線L1の被写体9を透過した線量によって定まるものである。
The positive charge generated in the radiation
一方、放射線L1は被写体9の遮光部9bを透過しないから、放射線撮像パネル10の遮光部9bの下部にあたる部分は何ら変化を生じない( 図3(B)〜(D)を参照)。このようにして、被写体9に放射線L1を曝射することにより、被写体像に応じた電荷を放射線導電層2と電荷転送層3との界面に蓄積することができるようになる。なお、この蓄積せしめられた電荷による被写体像を静電潜像という。
On the other hand, since the radiation L1 does not pass through the
次に静電潜像読取過程について電荷モデル(図4)を参照しつつ説明する。接続手段S1を開放し電源供給を停止すると共に、S2を一旦接地側に接続し、静電潜像が記録された放射線撮像パネル10の導電層1および5を同電位に帯電させて電荷の再配列を行った後に(図4(A)参照)、接続手段S2を電流検出手段70側に接続する。
Next, an electrostatic latent image reading process will be described with reference to a charge model (FIG. 4). The connection means S1 is opened to stop the power supply, and S2 is temporarily connected to the ground side, and the
読取用露光手段92により読取光L2を放射線撮像パネル10の導電層5側に走査露光すると、読取光L2は導電層5を透過し、この透過した読取光L2が照射された光導電層4は走査露光に応じて導電性を呈するようになる。これは上記放射線導電層2が放射線L1の照射を受けて正負の電荷対が生じることにより導電性を呈するのと同様に、読取光L2の照射を受けて正負の電荷対が生じることに依存するものである(図4(B)参照)。なお、記録過程と同様に、読取光L2によって生成される負電荷(−)および正電荷(+)を、図面上では−または+を○で囲んで表している。
When the reading light L2 is scanned and exposed to the
電荷輸送層3は正電荷に対しては導電体として作用するものであるから、光導電層4に生じた正電荷は蓄積電荷に引きつけられるように電荷輸送層3の中を急速に移動し、放射線導電層2と電荷輸送層3との界面で蓄積電荷と電荷再結合をし消滅する(図4(C)参照)。一方、光導電層4に生じた負電荷は導電層5の正電荷と電荷再結合をし消滅する(図4(C)参照)。光導電層4は読取光L2により十分な光量でもって走査露光されており、放射線導電層2と電荷輸送層3との界面に蓄積されている蓄積電荷、即ち静電潜像が全て電荷再結合により消滅せしめられる。このように、放射線撮像パネル10に蓄積されていた電荷が消滅するということは、放射線撮像パネル10に電荷の移動による電流Iが流れたことを意味するものであり、この状態は放射線撮像パネル10を電流量が蓄積電荷量に依存する電流源で表した図4(D)のような等価回路でもって示すことができる。
Since the
このように、読取光L2を走査露光しながら、放射線撮像パネル10から流れ出す電流を検出することにより、走査露光された各部(画素に対応する)の蓄積電荷量を順次読み取ることができ、これにより静電潜像を読み取ることができる。なお、本放射線検出部動作については特開2000-105297号等に記載されている。
In this way, by detecting the current flowing out from the
次に、後者のTFT方式の放射線撮像パネルについて説明する。この放射線撮像パネルは、図5に示すように放射線検出部100とアクティブマトリックスアレイ基板(以下AMA基板)200が接合された構造となっている。図6に示すように放射線検出部100は大きく分けて放射線入射側から順に、バイアス電圧印加用の共通電極103と、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する光導電層104と、キャリア収集用の検出電極107とが積層形成された構成となっている。共通電極の上層には放射線検出部支持体を有していてもよい。
Next, the latter TFT type radiation imaging panel will be described. This radiation imaging panel has a structure in which a
光導電層104は本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層である。共通電極103や検出電極107は、例えばITO(インジウム錫酸化物)や、AuあるいはPtなどの導電材料からなる。バイアス電圧の極性に応じて、正孔注入阻止層、電子注入阻止層が共通電極103や検出電極107に付設されていてもよい。
The
AMA基板200の各部の構成について簡単に説明する。AMA基板200は図7に示すように、画素相当分の放射線検出部105の各々に対して電荷蓄積容量であるコンデンサ210とスイッチング素子としてTFT220とが各1個ずつ設けられている。支持体102においては、必要画素に応じて縦1000〜3000×横1000〜3000程度のマトリックス構成で画素相当分の放射線検出部105が2次元配列されており、また、AMA基板200においても、画素数と同じ数のコンデンサ210およびTFT220が、同様のマトリックス構成で2次元配列されている。光導電層で発生した電荷はコンデンサ210に蓄積され、光読取方式に対応して静電潜像となる。本発明のTFT方式においては、放射線で発生した静電潜像は電荷蓄積容量に保持される。
The configuration of each part of the
AMA基板200におけるコンデンサ210およびTFT220の具体的構成は、図6に示す通りである。すなわち、AMA基板支持体230は絶縁体であり、その表面に形成されたコンデンサ210の接地側電極210aとTFT220のゲート電極220aの上に絶縁膜240を介してコンデンサ210の接続側電極210bとTFT220のソース電極220bおよびドレイン電極220cが積層形成されているのに加え、最表面側が保護用の絶縁膜250で覆われた状態となっている。また接続側電極210bとソース電極220bはひとつに繋がっており同時形成されている。コンデンサ210の容量絶縁膜およびTFT220のゲート絶縁膜の両方を構成している絶縁膜240としては、例えば、プラズマSiN膜が用いられる。このAMA基板200は、液晶表示用基板の作製に用いられるような薄膜形成技術や微細加工技術を用いて製造される。
Specific configurations of the
続いて放射線検出部100とAMA基板200の接合について説明する。検出電極107とコンデンサ210の接続側電極210bを位置合わせした状態で、両基板100、200を銀粒子などの導電性粒子を含み厚み方向のみに導電性を有する異方導電性フィルム(ACF)を間にして加熱・加圧接着して貼り合わせることで、両基板100、200が機械的に合体されると同時に、検出電極107と接続側電極210bが介在導体部140によって電気的に接続される。
Subsequently, the joining of the
さらに、AMA基板200には、読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とが設けられている。読み出し駆動回路260は、図7に示すように、列が同一のTFT220のドレイン電極を結ぶ縦(Y)方向の読み出し配線(読み出しアドレス線)280に接続されており、ゲート駆動回路270は行が同一のTFT220のゲート電極を結ぶ横(X)方向の読み出し線(ゲートアドレス線)290に接続されている。なお、図示しないが、読み出し駆動回路260内では、1本の読み出し配線280に対してプリアンプ(電荷−電圧変換器)が1個それぞれ接続されている。このように、AMA基板200には、読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とが接続されている。ただし、AMA基板200内に読み出し駆動回路260とゲート駆動回路270とを一体成型し、集積化を図ったものも用いられる。
Further, the
なお、上述の放射線検出器100とAMA基板200とを接合合体させた放射線撮像装置による放射線検出動作については例えば特開平11-287862号などに記載されている。
以下に本発明の放射線撮像パネルを構成する光導電層の実施例を示す。
The radiation detection operation by the radiation imaging apparatus in which the
Examples of the photoconductive layer constituting the radiation imaging panel of the present invention are shown below.
(実施例1)
Bi(NO)3粉・5H2Oを10%硝酸溶液で溶解して、0.2M水溶液を調整した(以下、この水溶液をB−1溶液という)。チタンペロキソクエン酸アンモニウム四水和物(フルウチ化学製:TAS-Fine)を水に溶かし0.2M水溶液を調整した(以下、この水溶液をT−1溶液という)。B−1溶液とT−1溶液を1:1の割合で混合し、攪拌しながら28%アンモニア水溶液を添加して白色沈殿物を得た。遠心分離により、水で洗浄して上澄みを捨てる洗浄操作を5回繰り返し、回収乾燥をした。この粉末を水に分散させ、PARR社製耐圧容器Parr Acid Digestion Bombsで180℃48時間熟成し、平均粒径約1μmのBi2Ti2O7粉末粒子を得た。得られたBi2Ti2O7粉末粒子の結晶相をX線解析装置(RINT-ULTIMA+:理学電気製)で確認したところ、Bi2Ti2O7単相になっていた。得られたBi2Ti2O7粉末とポリエステルバインダ(バイロン300:東洋紡)を重量比9:1の割合でメチルエチルケトン溶媒で混合分散させ、これをドクターブレード法でAl基板に塗布し、乾燥して約200μm厚の塗布膜(光導電層)を得た。
(Example 1)
Bi (NO) 3 powder · 5H 2 O was dissolved in a 10% nitric acid solution to prepare a 0.2M aqueous solution (hereinafter, this aqueous solution is referred to as a B-1 solution). Titanium peroxosodium citrate tetrahydrate (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd .: TAS-Fine) was dissolved in water to prepare a 0.2 M aqueous solution (hereinafter, this aqueous solution is referred to as T-1 solution). The B-1 solution and the T-1 solution were mixed at a ratio of 1: 1, and a 28% aqueous ammonia solution was added with stirring to obtain a white precipitate. The washing operation of washing with water and discarding the supernatant was repeated five times by centrifugation, and then recovered and dried. This powder was dispersed in water and aged in a PRR pressure vessel Parr Acid Digestion Bombs at 180 ° C. for 48 hours to obtain Bi 2 Ti 2 O 7 powder particles having an average particle diameter of about 1 μm. When the crystal phase of the obtained Bi 2 Ti 2 O 7 powder particles was confirmed with an X-ray analyzer (RINT-ULTIMA +: manufactured by Rigaku Corporation), it was a Bi 2 Ti 2 O 7 single phase. The obtained Bi 2 Ti 2 O 7 powder and polyester binder (Byron 300: Toyobo) were mixed and dispersed in a methyl ethyl ketone solvent at a weight ratio of 9: 1, and this was applied to an Al substrate by the doctor blade method and dried. A coating film (photoconductive layer) having a thickness of about 200 μm was obtained.
(実施例2)
三酸化ビスマス(Bi2O3)粉末と二酸化チタン(TiO2)粉末をモル比1:2となるように配合し、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中でボールミル混合を行った。これを回収して乾燥した後、マッフル炉で800℃6時間の仮焼成を行って三酸化ビスマスと二酸化チタンの固相反応によりBi2Ti2O7粉末を得た。得られたBi2Ti2O7粉末粒子の結晶相をX線解析装置で確認したところ、Bi2Ti2O7単相になっていた。このBi2Ti2O7粉末を乳鉢粉砕し、150μm以下のメッシュを通した後、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中、ボールミルで粉砕、分散を行った。この際に0.4重量%のポリビニルブチラール(PVB)を分散剤として添加した。その後、バインダーとして0.7重量%のPVBと、可塑剤として0.8重量%のフタル酸ジオクチルを加え、さらにボールミル粉砕を行って、シート成型用のスラリーを調整した。回収したスラリーは真空脱泡処理により脱泡と濃縮を行い粘度を50ポアズに調整した。
(Example 2)
Bismuth trioxide (Bi 2 O 3 ) powder and titanium dioxide (TiO 2 ) powder were blended at a molar ratio of 1: 2, and ball mill mixing was performed in ethanol using zirconium oxide balls. This was recovered and dried, and then calcined at 800 ° C. for 6 hours in a muffle furnace to obtain Bi 2 Ti 2 O 7 powder by a solid phase reaction between bismuth trioxide and titanium dioxide. When the crystal phase of the obtained Bi 2 Ti 2 O 7 powder particles was confirmed with an X-ray analyzer, it was a Bi 2 Ti 2 O 7 single phase. The Bi 2 Ti 2 O 7 powder was pulverized and passed through a mesh of 150 μm or less, and then pulverized and dispersed in ethanol using a zirconium oxide ball in ethanol. At this time, 0.4% by weight of polyvinyl butyral (PVB) was added as a dispersant. Thereafter, 0.7% by weight of PVB as a binder and 0.8% by weight of dioctyl phthalate as a plasticizer were added, and ball milling was further performed to prepare a sheet molding slurry. The recovered slurry was defoamed and concentrated by vacuum defoaming to adjust the viscosity to 50 poise.
粘度調整を行ったスラリーはコーターを用いて離型剤の付いたフィルムベース上に、焼成後の膜厚が約200μmとなるように塗布しシート状に成型した。成型体は室温に24時間放置して乾燥させた後、フィルムベースから剥離し、グリーンシート膜を作製した。このグリーンシート膜を、セッターとして酸化アルミニウム焼結体上に置き、焼結温度800℃で焼結を行った。この焼結したBi2Ti2O7を導電性ペーストドータイト(藤倉化成製)を用いてAl基板に接合して光導電層を得た。 The slurry whose viscosity was adjusted was applied onto a film base with a release agent using a coater so that the film thickness after firing was about 200 μm and molded into a sheet. The molded body was left to dry at room temperature for 24 hours, and then peeled off from the film base to produce a green sheet film. This green sheet film was placed on an aluminum oxide sintered body as a setter and sintered at a sintering temperature of 800 ° C. This sintered Bi 2 Ti 2 O 7 was bonded to an Al substrate using conductive paste dotite (manufactured by Fujikura Kasei) to obtain a photoconductive layer.
(比較例)
三酸化ビスマス(Bi2O3)粉末と二酸化ゲルマニウム(GeO2)粉末をモル比6:1となるように配合し、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中でボールミル混合を行った。これを回収して乾燥した後、マッフル炉で800℃6時間の仮焼成を行って三酸化ビスマスと二酸化ゲルマニウムの固相反応によりBi12GeO20粉末を得た。このBi12GeO20粉末を乳鉢粉砕し、150μm以下のメッシュを通した後、酸化ジルコニウムボールを用いてエタノール中、ボールミルで粉砕、分散を行い回収乾燥した。得られた粉体は平均粒径が約4μmであった。得られたBi12GeO20粉末とポリエステルバインダ(バイロン300:東洋紡)を重量比9:1の割合でメチルエチルケトン溶媒で混合分散させ、これをドクターブレード法でAl基板に塗布し、乾燥して約200μm厚の塗布膜(光導電層)を得た。
(Comparative example)
Bismuth trioxide (Bi 2 O 3 ) powder and germanium dioxide (GeO 2 ) powder were blended at a molar ratio of 6: 1, and ball mill mixing was performed in ethanol using zirconium oxide balls. This was recovered and dried, and then calcined at 800 ° C. for 6 hours in a muffle furnace to obtain Bi 12 GeO 20 powder by a solid phase reaction between bismuth trioxide and germanium dioxide. This Bi 12 GeO 20 powder was pulverized in a mortar, passed through a mesh of 150 μm or less, pulverized and dispersed in ethanol using a zirconium oxide ball in a ball mill, and dried. The obtained powder had an average particle size of about 4 μm. The obtained Bi 12 GeO 20 powder and a polyester binder (Byron 300: Toyobo) were mixed and dispersed in a methyl ethyl ketone solvent at a weight ratio of 9: 1, and this was applied to an Al substrate by a doctor blade method and dried to about 200 μm. A thick coating film (photoconductive layer) was obtained.
実施例1、2および比較例で得られた光導電層に上部電極として金を60nmの厚みでスパッタした。これに、X線光電流信号を電圧80kVの条件で、10mRのX線を0.1秒間照射し、電圧を印加した条件(印可電圧は電場2.5V/μmに相当するように印可)で生じたパルス上の光電流を電流増幅器で電圧に変換し、デジタルオシロスコープで測定した。得られた電流・時間カーブより、X線照射時間の範囲において積分し、発生荷電量として測定した。また、暗電流は、X線未照射の暗所中において、光電流測定と同じ方法で電流値として測定した。 Gold was sputtered to a thickness of 60 nm as the upper electrode on the photoconductive layers obtained in Examples 1 and 2 and the comparative example. A pulse generated under the condition that X-ray photocurrent signal is irradiated with 10mR X-ray for 0.1 second under the condition of voltage 80kV and voltage is applied (applied voltage is applied to correspond to electric field 2.5V / μm). The above photocurrent was converted to voltage with a current amplifier and measured with a digital oscilloscope. From the obtained current / time curve, integration was performed in the range of the X-ray irradiation time, and the amount of generated charge was measured. Further, the dark current was measured as a current value by the same method as the photocurrent measurement in a dark place not irradiated with X-rays.
結果を表1に示す。なお、発生電荷量は上記方法により測定された比較例の発生電荷量を100とした相対値により、暗電流は上記方法により測定された比較例の暗電流を1とした相対値により示した。
表1から明らかなように、本発明のBi2Ti2O7からなるの光導電層は、Bi12GeO20からなる光導電層に比較して塗布法によって設けた光導電層(実施例1)において1.2倍、焼結膜の光導電層(実施例2)にあっては42倍、発生電荷の捕集効果が高かった。また、塗布法によって設けた光導電層では、Bi12GeO20からなる光導電層に比較して暗電流が半分に減少し、電気ノイズが小さいため粒状性のよい画像を得ることが可能である。なお、焼結膜の光導電層では暗電流は大きくなったものの、感度に比べてその大きさは小さく、従って、著しいSN比改善と感度向上が達成された。 As is clear from Table 1, the photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 according to the present invention is a photoconductive layer provided by a coating method as compared with the photoconductive layer made of Bi 12 GeO 20 (Example 1). ) Was 1.2 times, and the photoconductive layer (Example 2) of the sintered film was 42 times higher, and the generated charge collecting effect was high. Further, in the photoconductive layer provided by the coating method, the dark current is reduced by half compared to the photoconductive layer made of Bi 12 GeO 20 and the electric noise is small, so that an image with good graininess can be obtained. . In the sintered photoconductive layer, although the dark current was large, the magnitude thereof was small compared to the sensitivity, and therefore, a remarkable SN ratio improvement and sensitivity improvement were achieved.
以上のように、本発明のBi2Ti2O7からなる光導電層は、発生電荷の捕集効果が大きいために感度が高く、電気ノイズが小さいため粒状性のよい画像を得ることが可能である。また、耐久性に優れるとともに、毒性がなく、環境負荷も小さいという利点がある。 As described above, the photoconductive layer made of Bi 2 Ti 2 O 7 according to the present invention has high sensitivity due to the large effect of collecting generated charges, and can obtain an image with good graininess because of low electric noise. It is. In addition, it has advantages of excellent durability, non-toxicity, and low environmental load.
1 導電層
2 記録用放射線導電層
3 電荷輸送層
4 記録用光導電層
5 導電層
10 放射線撮像パネル
70 電流検出手段
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|---|---|
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Citations (1)
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