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JP2013088373A - X-ray sensor and x-ray diagnostic apparatus using the same - Google Patents

X-ray sensor and x-ray diagnostic apparatus using the same Download PDF

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JP2013088373A
JP2013088373A JP2011231400A JP2011231400A JP2013088373A JP 2013088373 A JP2013088373 A JP 2013088373A JP 2011231400 A JP2011231400 A JP 2011231400A JP 2011231400 A JP2011231400 A JP 2011231400A JP 2013088373 A JP2013088373 A JP 2013088373A
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JP
Japan
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ray
electron
electrode
incident
photoelectric conversion
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Application number
JP2011231400A
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Japanese (ja)
Inventor
Emi Miyata
恵美 宮田
Tetsuya Norikane
哲也 則兼
Daizo Yamazaki
大蔵 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a frame rate of an x-ray sensor.SOLUTION: An x-ray sensor is configured so that one face side is an x-ray incident face and the other face side is an electron beam incident face. A photoelectric conversion film 12 with a thin film-like electrode 18 and an electron source 16 for applying an electron beam 26 to the photoelectric conversion film 12 are arranged on the x-ray incident face side. The electron source 16 has a plurality of electron beams 26 to be selected and applied in each scanning line. The photoelectric conversion film 12 includes conductive band-like electron incident electrodes 22 formed on positions respectively corresponding to scanning lines of electron beams on the electron beam incidence face. The thin film-like electrode 18 on the x-ray incident face side has a constitution divided into a plurality of bands almost orthogonal to the electron incident electrodes 22.

Description

本発明は、例えば、X線センサーと、このX線センサーを用いたX線診断装置に関するものである。   The present invention relates to, for example, an X-ray sensor and an X-ray diagnostic apparatus using the X-ray sensor.

従来のX線センサーの構成は、一面側がX線入射面、他面側を電子ビーム入射面とし、X線入射面側には薄膜状電極を有する光電変換膜と、この光電変換膜の電子ビーム入射面側に対向して設けられ、電子ビームを光電変換膜に照射する電子源とを備えたものとなっていた。   A conventional X-ray sensor has a configuration in which one surface side is an X-ray incident surface, the other surface side is an electron beam incident surface, a photoelectric conversion film having a thin film electrode on the X-ray incident surface side, and an electron beam of the photoelectric conversion film And an electron source that is provided opposite to the incident surface side and irradiates the photoelectric conversion film with an electron beam.

前記光電変換膜のX線入射面側よりX線が入射すると、薄膜状電極の近傍の膜内に、入射X線量に応じた電子・正孔が生成される。このうち正孔は薄膜状電極を介して光電変換膜に印加された電界によって加速され、新たな電子/正孔対を生成する衝突イオン化を繰り返すことでアバランシェ増倍される。これによって、光変換膜層の電子源側には、入射X線の強度に応じて生成、増倍された正孔の2次パターンが形成される。   When X-rays enter from the X-ray incident surface side of the photoelectric conversion film, electrons and holes corresponding to the incident X-ray dose are generated in the film near the thin film electrode. Of these, holes are accelerated by the electric field applied to the photoelectric conversion film via the thin film electrode, and are avalanche-multiplied by repeating collision ionization to generate new electron / hole pairs. As a result, a secondary pattern of holes generated and multiplied in accordance with the intensity of incident X-rays is formed on the electron source side of the light conversion film layer.

これら光変換膜層の正孔に対して、電子源から電子ビームが放射され、光変換膜層を画素ごとに走査していく。このときに、正孔と電子ビームの電子が結合したときに流れる電流を、薄膜状電極を介して取り出すことで、X線の強度に応じた映像情報を得ることができる(例えば下記特許文献1)。   An electron beam is emitted from the electron source to the holes in the light conversion film layer, and the light conversion film layer is scanned pixel by pixel. At this time, video information corresponding to the intensity of the X-ray can be obtained by taking out the current that flows when the holes and electrons of the electron beam are combined through the thin film electrode (for example, Patent Document 1 below). ).

米国特許第5892222号明細書US Pat. No. 5,882,222

上記従来のX線センサーの課題は、1枚のX線画像を生成するフレームレートが遅いことであった。   The problem with the conventional X-ray sensor is that the frame rate for generating one X-ray image is slow.

前述したように、従来のX線センサーの構成においては、X線の強度に応じた映像情報を取り出す場合には、電子源は、光変換膜層を画素ごとに走査していき、そのときに流れる電流を、薄膜状電極を介して取り出すことで、X線の強度に応じた映像情報を得ていた。   As described above, in the configuration of the conventional X-ray sensor, when extracting video information according to the intensity of the X-ray, the electron source scans the light conversion film layer for each pixel, and at that time Video information corresponding to the intensity of X-rays was obtained by taking out the flowing current through the thin film electrode.

この場合には、1枚の映像情報を取り出す際には、1枚の映像の画素の数の走査回数が必要となってくるので、その結果、フレームレートが遅くなってしまうのであった。   In this case, when one piece of video information is extracted, the number of scans equal to the number of pixels of one video is required, and as a result, the frame rate is slowed down.

そこで本発明は、X線センサーのフレームレートを速くすることを目的とするものである。   Accordingly, the present invention aims to increase the frame rate of the X-ray sensor.

そしてこの目的を達成するために本発明のX線センサーは、一面側がX線入射面、他面側を電子ビーム入射面とし、X線入射面側には薄膜状電極を有する光電変換膜と、電子ビームを光電変換膜に照射する電子源とを備え、前記電子源は、走査ラインごとに選択して照射する複数の電子ビームを有するとともに、前記光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、X線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割した構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。   In order to achieve this object, the X-ray sensor of the present invention comprises a photoelectric conversion film having an X-ray incident surface on one side, an electron beam incident surface on the other side, and a thin film electrode on the X-ray incident surface side, An electron source that irradiates the photoelectric conversion film with an electron beam, and the electron source includes a plurality of electron beams that are selectively irradiated for each scanning line, and the photoelectric conversion film includes electrons on an electron beam incident surface. A conductive band-shaped electron incident electrode is provided at a position corresponding to the scanning line of the beam, and the thin-film electrode on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of bands substantially orthogonal to the electron incident electrode. Yes, and this achieves the intended purpose.

以上のように、本発明のX線センサーは、一面側がX線入射面、他面側を電子ビーム入射面とし、X線入射面側には薄膜状電極を有する光電変換膜と、電子ビームを光電変換膜に照射する電子源とを備え、前記電子源は、走査ラインごとに選択して照射する複数の電子ビームを有するとともに、前記光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、X線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割した構成としたものであるので、X線センサーのフレームレートを速くすることができる。   As described above, the X-ray sensor of the present invention has an X-ray incident surface on one surface side, an electron beam incident surface on the other surface side, a photoelectric conversion film having a thin film electrode on the X-ray incident surface side, and an electron beam. An electron source for irradiating the photoelectric conversion film, the electron source having a plurality of electron beams selected and irradiated for each scanning line, and the photoelectric conversion film scanning the electron beam on the electron beam incident surface. A conductive band-shaped electron incident electrode is provided at a position corresponding to the line, and the thin film-shaped electrode on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of bands substantially orthogonal to the electron incident electrode. The frame rate of the X-ray sensor can be increased.

すなわち、光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、この電子入射電極に対して、電子源は、電子ビームを選択して照射することで、ラインごとの走査を行うことが可能となる。   That is, the photoelectric conversion film is provided with a conductive band-shaped electron incident electrode at a position corresponding to the scanning line of the electron beam on the electron beam incident surface, and the electron source selects the electron beam with respect to the electron incident electrode. Thus, it becomes possible to perform scanning for each line.

次に、光電変換膜のX線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割したので、この複数の薄膜状電極の電流値を走査ラインごとに同時に読み取ることで、走査ラインと薄膜状電極が直交した位置に対応した複数の画素に対応したX線感度を同時に読み取ることができることとなり、その結果、走査回数、電流値読み取り回数ともに低減できるので、X線センサーのフレームレートを速くすることができるのである。   Next, since the thin film electrode on the X-ray incident surface side of the photoelectric conversion film is divided into a plurality of strips substantially orthogonal to the electron incident electrode, the current values of the plurality of thin film electrodes are simultaneously read for each scanning line. Thus, the X-ray sensitivity corresponding to a plurality of pixels corresponding to the position where the scanning line and the thin film electrode are orthogonal to each other can be read simultaneously. As a result, both the number of scanning times and the number of current value readings can be reduced. The frame rate of the sensor can be increased.

本発明の実施の形態にかかるX線診断装置の構成図The block diagram of the X-ray diagnostic apparatus concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線診断装置のブロック図The block diagram of the X-ray diagnostic apparatus concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの断面図Sectional drawing of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの主要部の断面図Sectional drawing of the principal part of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの制御ブロック図Control block diagram of X-ray sensor according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの主要部の断面図Sectional drawing of the principal part of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの主要部の断面図Sectional drawing of the principal part of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention 本発明の実施の形態にかかるX線センサーの外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the X-ray sensor concerning embodiment of this invention

(実施の形態1)
以下、本発明にかかるX線センサー、およびそのX線センサーを用いたX線診断装置の実施の一形態について、添付図面を交えて説明する。なお添付図面は、理解を容易にするために模式的な図を示している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of an X-ray sensor according to the present invention and an X-ray diagnostic apparatus using the X-ray sensor will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the attached drawings are schematic views for easy understanding.

まず、この実施の形態にかかるX線診断装置の全体構成について、図1および図2を用いて説明する。   First, the overall configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1は本発明の実施の形態にかかるX線診断装置の構成図である。図1に示すように、X線診断装置は、X線源1と、X線源1から所定の間隔をおいて対向配置されるX線センサー2とを備え、X線源1から放射したX線を撮像対象者3に照射し、その撮像対象者3を透過したX線をX線センサー2に入射させることにより、撮像対象者3の内部の状態を可視化するものである。   FIG. 1 is a configuration diagram of an X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the X-ray diagnostic apparatus includes an X-ray source 1 and an X-ray sensor 2 disposed to face the X-ray source 1 at a predetermined interval. By irradiating the imaging target person 3 with a line and causing the X-ray transmitted through the imaging target person 3 to enter the X-ray sensor 2, the internal state of the imaging target person 3 is visualized.

具体的には、側面視したときの形状が略半円状のアーム4の一端にX線源1が設けられ、アーム4の他端にX線センサー2が設けられている。このようにしてX線源1とX線センサー2が所定の間隔をおいて対向配置されている。したがってアーム4によって、ベッド5に横たわった撮像対象者3を挟んでX線源1とX線センサー2とを対向配置させることができるので、X線源1から照射されて撮像対象者3を透過したX線を、X線センサー2で検出することができる。   Specifically, the X-ray source 1 is provided at one end of an arm 4 having a substantially semicircular shape when viewed from the side, and the X-ray sensor 2 is provided at the other end of the arm 4. In this way, the X-ray source 1 and the X-ray sensor 2 are arranged to face each other at a predetermined interval. Therefore, since the X-ray source 1 and the X-ray sensor 2 can be arranged to face each other with the arm 4 sandwiching the imaging target person 3 lying on the bed 5, the X-ray source 1 is irradiated and transmitted through the imaging target person 3. X-rays can be detected by the X-ray sensor 2.

アーム4は、装置本体6に回動自在に取り付けられている。装置本体6は、アーム4を回動させる駆動装置(図示せず)を内蔵している。このようにすることで、撮像対象者3の内部の状態を様々な角度から可視化することが可能となる。   The arm 4 is rotatably attached to the apparatus main body 6. The apparatus body 6 incorporates a drive device (not shown) that rotates the arm 4. By doing in this way, it becomes possible to visualize the internal state of the person to be imaged 3 from various angles.

図2は本発明の実施の形態にかかるX線診断装置のブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram of the X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.

図2に示すように、X線源1はX線制御部7に接続されており、X線制御部7はコントローラ8に接続されている。コントローラ8は、X線診断装置全体の動作を統括的に制御するものである。X線制御部7は、コントローラ8からの指令信号に従って、X線源1によるX線の照射動作やX線の照射量を制御する。   As shown in FIG. 2, the X-ray source 1 is connected to an X-ray control unit 7, and the X-ray control unit 7 is connected to a controller 8. The controller 8 controls the overall operation of the X-ray diagnostic apparatus. The X-ray control unit 7 controls an X-ray irradiation operation and an X-ray irradiation amount by the X-ray source 1 according to a command signal from the controller 8.

X線センサー2は画像処理部9に接続されている。画像処理部9は、X線センサー2から取り出された電気信号(光電変換信号)を検出して画像処理する。画像処理部9により処理された信号はコントローラ8に送信される。コントローラ8は、X線センサー2が検出したX線の光量(強度)に基づく画像、すなわち撮像対象者3の内部の状態を表示する画像をモニタ10に映し出す。   The X-ray sensor 2 is connected to the image processing unit 9. The image processing unit 9 detects an electric signal (photoelectric conversion signal) extracted from the X-ray sensor 2 and performs image processing. The signal processed by the image processing unit 9 is transmitted to the controller 8. The controller 8 displays an image based on the amount (intensity) of X-rays detected by the X-ray sensor 2, that is, an image displaying an internal state of the imaging subject 3 on the monitor 10.

またX線センサー2は、電子源制御部11にも接続されている。この電子源制御部11もコントローラ8に接続されている。電子源制御部11は、コントローラ8からの指令信号に従って、後述する電子源による電子線の照射動作や電子線の照射量を制御する。   The X-ray sensor 2 is also connected to the electron source control unit 11. The electron source control unit 11 is also connected to the controller 8. The electron source control unit 11 controls an electron beam irradiation operation and an electron beam irradiation amount by an electron source, which will be described later, in accordance with a command signal from the controller 8.

装置本体6に内蔵されているアーム4を回動させる駆動装置(図示せず)は移動制御部13に接続されており、移動制御部13はコントローラ8に接続されている。移動制御部13は、コントローラ8からの指令信号に従って、アーム4の回動動作を制御する。   A drive device (not shown) for rotating the arm 4 built in the apparatus main body 6 is connected to the movement control unit 13, and the movement control unit 13 is connected to the controller 8. The movement control unit 13 controls the rotation operation of the arm 4 according to a command signal from the controller 8.

コントローラ8には、さらに入力部14が接続されている。コントローラ8は、入力部14から入力された指令に従って、X線診断装置全体の動作を統括的に制御する。   An input unit 14 is further connected to the controller 8. The controller 8 comprehensively controls the operation of the entire X-ray diagnostic apparatus according to a command input from the input unit 14.

続いて、この実施の形態にかかるX線センサー2について、図3ないし図6を用いて説明する。図3は本発明の実施の形態にかかるX線センサー2の外観を示す斜視図であり、図4は本発明の実施の形態にかかるX線センサー2の断面図であり、図5は本発明の実施の形態にかかるX線センサー2の光電変換膜であるターゲット部12の断面図であり、図6は本発明の実施の形態にかかるX線センサー2の制御ブロック図である。   Next, the X-ray sensor 2 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing an external appearance of the X-ray sensor 2 according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view of the X-ray sensor 2 according to the embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing of the target part 12 which is a photoelectric converting film of the X-ray sensor 2 concerning this embodiment, FIG. 6 is a control block diagram of the X-ray sensor 2 concerning embodiment of this invention.

以下、X線センサー2の光電変換膜については、ターゲット部と称して説明を行う。   Hereinafter, the photoelectric conversion film of the X-ray sensor 2 will be described as a target portion.

図3および図4に示すように、X線センサー2は、平面視したときの形状が矩形状の取り付け基板15を備える。また図4に示すように、取り付け基板15の主面上には、同じく矩形状の電子源16が設けられており、その電子源16の上部には、ターゲット部12が配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the X-ray sensor 2 includes a mounting substrate 15 having a rectangular shape when viewed in plan. Also, as shown in FIG. 4, a rectangular electron source 16 is provided on the main surface of the mounting substrate 15, and a target portion 12 is disposed above the electron source 16.

図5にターゲット部12の構成図を示す。ターゲット部12は、X線入射面となったX線透過性基板17と、このX線透過性基板17のX線入射面の裏面側に順次設けた薄膜状電極18、正孔注入阻止層19、電荷増倍機能を持つ光導電性の光変換膜層20、電子注入阻止層21、電子入射電極22とにより構成されている。   FIG. 5 shows a configuration diagram of the target unit 12. The target portion 12 includes an X-ray transmissive substrate 17 that becomes an X-ray incident surface, a thin film electrode 18 and a hole injection blocking layer 19 that are sequentially provided on the back side of the X-ray incident surface of the X-ray transmissive substrate 17. And a photoconductive photoconversion film layer 20 having a charge multiplying function, an electron injection blocking layer 21, and an electron incident electrode 22.

ターゲット部12の光変換膜層20は、a−Se(アモルファスセレン)を主成分として構成されている。また、薄膜状電極18と、CeO2(酸化セリウム)より形成された正孔注入阻止層19と、光変換膜層20との接合により、外部からの正孔注入が阻止され、また、Sb2S3(三硫化アンチモン)やSi3N4(窒化ケイ素)より形成された電子注入阻止層21と、光変換膜層20との接合により、外部からの電子注入が阻止される構造となっている。   The light conversion film layer 20 of the target unit 12 is composed mainly of a-Se (amorphous selenium). Also, the injection of holes from the outside is blocked by the bonding of the thin film electrode 18, the hole injection blocking layer 19 formed of CeO 2 (cerium oxide), and the light conversion film layer 20, and Sb 2 S 3 (three The electron injection blocking layer 21 made of antimony sulfide) or Si3N4 (silicon nitride) and the light conversion film layer 20 are joined to prevent electron injection from the outside.

X線透過性基板17は、図4に示すように、図5の電子注入阻止層21が電子源16に向くように、取り付け基板15に対して対向配置される。これにより、電子源16は電子注入阻止層21側の面に向けて電子線を照射することができる。   As shown in FIG. 4, the X-ray transparent substrate 17 is disposed to face the mounting substrate 15 so that the electron injection blocking layer 21 of FIG. 5 faces the electron source 16. Thereby, the electron source 16 can irradiate an electron beam toward the surface on the electron injection blocking layer 21 side.

そして、ターゲット部12と電子源16は、X線の照射エネルギーを光電変換可能とするために、図3に示すように、本体ケース2a内に真空密封された状態で構成されている。   The target unit 12 and the electron source 16 are configured to be vacuum-sealed in the main body case 2a as shown in FIG. 3 in order to enable photoelectric conversion of the X-ray irradiation energy.

次に図6を用いて、X線センサー2の動作について説明する。   Next, the operation of the X-ray sensor 2 will be described with reference to FIG.

まず、ターゲット部12の薄膜状電極18は、10kV程度の電源24に接続される。   First, the thin film electrode 18 of the target unit 12 is connected to a power source 24 of about 10 kV.

また、電子源16は、10〜80V程度の電源25に接続されている。   The electron source 16 is connected to a power source 25 of about 10 to 80V.

この状態において、ターゲット部12のX線入射面側(図6の上方)よりX線23が入射すると、ターゲット部12の電子源16側(図6の下方)の光変換膜層20には、入射X線の強度に応じて生成、増倍された正孔の2次パターンが形成される。   In this state, when X-rays 23 are incident from the X-ray incident surface side of the target unit 12 (upper side in FIG. 6), the light conversion film layer 20 on the electron source 16 side (lower side in FIG. 6) of the target unit 12 A secondary pattern of holes generated and multiplied according to the intensity of incident X-rays is formed.

次に、この正孔の2次パターンを電流値として読み取るために、電子源16の電子ビーム26からターゲット部12の下面に設けられた電子入射電極22に向けて、ラインごとに走査して、電子を放出することになる。   Next, in order to read the secondary pattern of holes as a current value, scanning is performed line by line from the electron beam 26 of the electron source 16 toward the electron incident electrode 22 provided on the lower surface of the target unit 12. Electrons will be emitted.

ここで、図6を用いて、電子入射電極22、および、薄膜状電極18の構成について説明する。   Here, the configuration of the electron incident electrode 22 and the thin film electrode 18 will be described with reference to FIG.

まず、電子入射電極22は、アルミニウム等の導電性の金属で形成されたものであり、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置(図6の手前から奥行き方向)に、22a、22b、22eのように、所定間隔をおいて配置された帯状に設けられている。また、X線入射面側の薄膜状電極18は、18a、18b、18cのように電子入射電極22にほぼ直交した、複数の帯状に分割(所定間隔をおいて配置)した構成となっている。   First, the electron incident electrode 22 is formed of a conductive metal such as aluminum, and 22a is positioned at a position corresponding to the scanning line of the electron beam on the electron beam incident surface (from the front of FIG. 6 to the depth direction). , 22b and 22e are provided in a strip shape arranged at a predetermined interval. Further, the thin film electrode 18 on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of strips (arranged at predetermined intervals) substantially orthogonal to the electron incident electrode 22 as in 18a, 18b, and 18c. .

このような構成において、電子源16の電子ビーム26は、電子入射電極22に向けて、ラインごとに走査して、電子を放出していく。   In such a configuration, the electron beam 26 of the electron source 16 scans for each line toward the electron incident electrode 22 and emits electrons.

図6においては、まず電子ビーム26eから電子が放出され、この電子は電子入射電極22eに入射し、この電子入射電極22e上方近傍の膜内に生成された正孔と、電子入射電極22eより入射した電子が結合したときに流れる電流を、薄膜状電極18より読み出している。より具体的には、薄膜状電極18aより読み取った電流値は、電子入射電極22eと薄膜状電極18aが直交する画素27aの入射X線の強度に相当する電流値となり、薄膜状電極18bより読み取った電流値は、電子入射電極22eと薄膜状電極18bが直交する画素27bの入射X線の強度に相当する電流値となり、薄膜状電極18cより読み取った電流値は、電子入射電極22eと薄膜状電極18cが直交する画素27cの入射X線の強度に相当する電流値となる。   In FIG. 6, electrons are first emitted from the electron beam 26e, and the electrons enter the electron incident electrode 22e. The holes generated in the film near the electron incident electrode 22e and the electrons incident from the electron incident electrode 22e. The current that flows when the electrons are combined is read from the thin film electrode 18. More specifically, the current value read from the thin film electrode 18a is a current value corresponding to the intensity of the incident X-ray of the pixel 27a where the electron incident electrode 22e and the thin film electrode 18a are orthogonal, and is read from the thin film electrode 18b. The current value corresponds to the intensity of the incident X-ray of the pixel 27b where the electron incident electrode 22e and the thin film electrode 18b are orthogonal to each other, and the current value read from the thin film electrode 18c is the same as that of the electron incident electrode 22e and the thin film shape. The current value corresponds to the intensity of the incident X-ray of the pixel 27c at which the electrode 18c is orthogonal.

それぞれの薄膜状電極18a、18b、18cには、電流読み取り部28が設けられた構成となっており、制御部29は、電子源16の複数の電子ビーム26を電子ビーム26a、電子ビーム26bの順に、走査ラインごとに選択して照射するよう制御するとともに、選択された走査ラインに対応して、薄膜状電極18に設けた電流読み取り部28から読み取ることにより、画素の入射X線の強度を読み取ることが可能となる。   Each thin film electrode 18a, 18b, 18c has a configuration in which a current reading unit 28 is provided, and the control unit 29 converts a plurality of electron beams 26 of the electron source 16 into an electron beam 26a and an electron beam 26b. In turn, control is performed to select and irradiate each scanning line, and the intensity of incident X-rays of the pixel is determined by reading from the current reading unit 28 provided on the thin film electrode 18 corresponding to the selected scanning line. It becomes possible to read.

さらに詳細な説明をするために、図7、図8を用いて説明する。   For further detailed description, description will be made with reference to FIGS.

図7、図8にターゲット部12と電子源16の断面構造の模式図を示す。   7 and 8 are schematic views of the cross-sectional structure of the target unit 12 and the electron source 16.

図7は、図6を正面より見た断面構造の模式図であり、図8は、図6を左側面より見た断面構造の模式図である。   7 is a schematic diagram of a cross-sectional structure when FIG. 6 is viewed from the front, and FIG. 8 is a schematic diagram of the cross-sectional structure when FIG. 6 is viewed from the left side.

図7に示すように、ターゲット部12は、X線入射面となったX線透過性基板17と、このX線透過性基板17のX線入射面の裏面側に順次設けた薄膜状電極18と、CeO2(酸化セリウム)より形成された正孔注入阻止層19、a−Se(アモルファスセレン)で形成され、電荷増倍機能を持つ光導電性の光変換膜層20と、Sb2S3(三硫化アンチモン)やSi3N4(窒化ケイ素)より形成された電子注入阻止層21と、アルミニウムで形成された電子入射電極22と、より構成されている。   As shown in FIG. 7, the target unit 12 includes an X-ray transmissive substrate 17 that becomes an X-ray incident surface, and a thin film electrode 18 that is sequentially provided on the back side of the X-ray incident surface of the X-ray transmissive substrate 17. A hole injection blocking layer 19 made of CeO2 (cerium oxide), a photoconductive photoconversion film layer 20 formed of a-Se (amorphous selenium) and having a charge multiplication function, and Sb2S3 (trisulfide trisulfide). The electron injection blocking layer 21 is made of antimony) or Si3N4 (silicon nitride), and the electron incidence electrode 22 is made of aluminum.

電子入射電極22は、アルミニウム等の導電性の金属で形成されたものであり、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置(図7の手前から奥行き方向)に、22a、22b、・・・22fのように所定間隔離した帯状に設けられている。それぞれの電極間隔の長さAは、ほぼ100um程度である。これら電子入射電極22に対向した位置に、電子源16の電子ビーム26が設けられており、それぞれの電子ビームの間隔は、電子入射電極22の電極間隔Aと同様に、ほぼ100um程度となっている。   The electron incident electrode 22 is formed of a conductive metal such as aluminum, and 22a and 22b are positioned at positions corresponding to the scanning lines of the electron beam on the electron beam incident surface (from the front of FIG. 7 to the depth direction). ,... 22f are provided in a strip shape separated by a predetermined distance. The length A of each electrode interval is about 100 μm. An electron beam 26 of the electron source 16 is provided at a position facing the electron incident electrode 22, and the interval between the electron beams is approximately 100 μm, similar to the electrode interval A of the electron incident electrode 22. Yes.

また、電子源16と、ターゲット部12の間隔Bは、ほぼ400um程度となっている。   Further, the distance B between the electron source 16 and the target unit 12 is about 400 μm.

また、図8に示すように、X線入射面側の薄膜状電極18は、18a、18b、18cのように電子入射電極22にほぼ直交した複数の帯状に分割した構成となっており、この薄膜状電極の間隔Cは、ほぼ100um程度である。   Further, as shown in FIG. 8, the thin film electrode 18 on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of strips substantially orthogonal to the electron incident electrode 22 such as 18a, 18b and 18c. The distance C between the thin film electrodes is about 100 μm.

なお、薄膜状電極の分割は、イオンドープ法によって、電極分割される。   The thin film electrode is divided by an ion doping method.

このような構成において、ターゲット部12と電子源16の構成による動作について説明する。   In such a configuration, the operation of the target unit 12 and the electron source 16 will be described.

ターゲット部12のX線23のX線入射面となったX線透過性基板17側よりX線が入射すると、薄膜状電極18の近傍の光変換膜層20の膜内に、入射X線量に応じた電子・正孔が生成される。このうち正孔は薄膜状電極18を介して光変換膜層20に印加された電界によって加速され、新たな電子/正孔対を生成する衝突イオン化を繰り返すことでアバランシェ増倍される。   When X-rays enter from the side of the X-ray transparent substrate 17 that becomes the X-ray incident surface of the X-rays 23 of the target unit 12, the incident X-ray dose is reduced in the film of the light conversion film layer 20 near the thin film electrode 18. Corresponding electrons and holes are generated. Of these holes, the holes are accelerated by the electric field applied to the light conversion film layer 20 through the thin film electrode 18 and are avalanche-multiplied by repeating collision ionization to generate new electron / hole pairs.

これによって、光変換膜層20の電子源16側には、入射X線の強度に応じて生成、増倍された正孔の2次パターンが形成される。   As a result, a secondary pattern of holes generated and multiplied in accordance with the intensity of incident X-rays is formed on the side of the electron source 16 of the light conversion film layer 20.

これら光変換膜層20の正孔に対して、電子源16から電子ビームが放射され、光変換膜層20をラインごとに走査していく。   An electron beam is emitted from the electron source 16 to the holes of the light conversion film layer 20, and the light conversion film layer 20 is scanned line by line.

図7においては、まず、電子入射電極22aに対応したラインに対して、電子ビーム26aが選択され、電子を電子入射電極22aに放射していく。   In FIG. 7, first, the electron beam 26a is selected for the line corresponding to the electron incident electrode 22a, and electrons are emitted to the electron incident electrode 22a.

図8においては、電子ビーム26aから放射された電子は、電子入射電極22aに拡がり、その電子は光変換膜層20の下面に形成された正孔の2次パターンと結合し、その上方に位置する薄膜状電極18a〜18fに対して、X線の強度に応じた電流が流れることになる。この電流を薄膜状電極18a〜18fからそれぞれ取り出すことで、電子入射電極22aに対応したラインに対する画素の入射X線強度を測定することができる。   In FIG. 8, the electrons radiated from the electron beam 26a spread to the electron incident electrode 22a, and the electrons are combined with the secondary pattern of holes formed on the lower surface of the light conversion film layer 20, and are positioned above the electrons. Current corresponding to the intensity of the X-rays flows through the thin film electrodes 18a to 18f. By extracting this current from each of the thin film electrodes 18a to 18f, the incident X-ray intensity of the pixel with respect to the line corresponding to the electron incident electrode 22a can be measured.

この走査を電子ビーム26aから電子ビーム26fまで繰り返すことで、電子入射電極22と薄膜状電極18によりマトリクス状に位置づけられる画素の入射X線強度を測定することができ、それを1枚の画像とするとX線画像となるのである。   By repeating this scanning from the electron beam 26a to the electron beam 26f, the incident X-ray intensity of the pixels positioned in a matrix by the electron incident electrode 22 and the thin film electrode 18 can be measured. Then, it becomes an X-ray image.

このように、ターゲット部12は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極22を設け、この電子入射電極22に対して、電子源16は、電子ビーム26を選択して照射することで、ラインごとの走査を行うことが可能となり、次に、ターゲット部12のX線入射面側の薄膜状電極18は、電子入射電極22にほぼ直交した複数の帯状に分割したので、この複数の薄膜状電極18の電流値を走査ラインごとに同時に読み取ることで、走査ラインと薄膜状電極18が直交した位置に対応した複数の画素に対応したX線感度を同時に読み取ることができることとなり、その結果、走査回数、電流値読み取り回数ともに低減できるので、X線センサーのフレームレートを速くすることができるのである。   As described above, the target unit 12 is provided with the conductive band-shaped electron incident electrode 22 at a position corresponding to the scanning line of the electron beam on the electron beam incident surface. By selecting and irradiating the electron beam 26, it becomes possible to perform scanning for each line. Next, the thin-film electrode 18 on the X-ray incident surface side of the target unit 12 is substantially orthogonal to the electron incident electrode 22. Since the current values of the plurality of thin film electrodes 18 are simultaneously read for each scanning line, the X corresponding to the plurality of pixels corresponding to the positions where the scanning lines and the thin film electrodes 18 are orthogonal to each other are divided. The line sensitivity can be read at the same time. As a result, the number of scans and the number of current values can be reduced, so that the frame rate of the X-ray sensor can be increased. A.

また、電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極22を設け、この電子入射電極22に対するラインに対して、電子ビームを設け、この電子ビームによってラインに生成された正孔に対して電子を放射することができるので、画素ごとに電子ビームを設ける場合と比較して、少ない電子ビーム数で電子源16を構成できる。   Also, a conductive band-shaped electron incident electrode 22 is provided at a position corresponding to the scanning line of the electron beam, an electron beam is provided for the line with respect to the electron incident electrode 22, and the positive beam generated in the line by the electron beam is generated. Since electrons can be emitted to the holes, the electron source 16 can be configured with a smaller number of electron beams than when an electron beam is provided for each pixel.

この場合には、電子ビームの数を低減できるので、電子ビームの感度ばらつきも低減できることとなる。   In this case, since the number of electron beams can be reduced, the sensitivity variation of the electron beams can also be reduced.

なお、図6から図8に示した電子源16は、電子ビームを一次配列したライン構成となっているが、図9に示したように、1本の電子入射電極22に対して、複数の電子ビームを配する構成も可能である。このような構成にすることで、1つの電子ビームの電子放射量を低減することが可能となるので、電子源16の設計許容度を広げることが可能となる。   The electron source 16 shown in FIGS. 6 to 8 has a line configuration in which electron beams are primarily arranged. However, as shown in FIG. A configuration in which an electron beam is arranged is also possible. With such a configuration, it is possible to reduce the amount of electron emission of one electron beam, so that the design tolerance of the electron source 16 can be increased.

また、本実施形態における光変換膜層20は、感度層により構成されているが、さらには、X線入射面より順に、緩和層、正孔トラップ層、感度層より構成しても良い。   In addition, the light conversion film layer 20 in the present embodiment is configured by a sensitivity layer, but may be further configured by a relaxation layer, a hole trap layer, and a sensitivity layer in order from the X-ray incident surface.

正孔トラップ層は、X線や可視光などの照射によって発生した正孔をトラップする層であり、緩和層と正孔トラップ層が設けられているのは、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生している場合でも、それによる白キズの発生を抑えることができるようにするためである。   The hole trapping layer is a layer that traps holes generated by irradiation with X-rays or visible light. The relaxation layer and the hole trapping layer are provided with a scratch or a hole injection blocking layer. This is for the purpose of suppressing the occurrence of white flaws even when film thickness unevenness occurs.

なお、光変換膜層20の電荷増倍機能は、感度層によるものであり、光変換膜層20の構成要素としては、感度層のみで構成しても良い。   The charge multiplying function of the light conversion film layer 20 is based on the sensitivity layer, and the light conversion film layer 20 may be constituted only by the sensitivity layer.

ここで、薄膜状電極18には酸化インジウム・スズ(ITO)や酸化スズ、Si等半導体基板などが使用される。また、正孔注入阻止層19には酸化セリウム(CeO)が、緩和層には非晶質セレン(a−Se)が、正孔トラップ層には非晶質セレン(a−Se)とフッ化リチウム(LiF)が、感度層には非晶質セレン(a−Se)が、電子注入阻止層21には硫化アンチモン(Sb)やSi3N4(窒化ケイ素)がそれぞれ使用される。 Here, for the thin film electrode 18, a semiconductor substrate such as indium tin oxide (ITO), tin oxide, or Si is used. The hole injection blocking layer 19 is made of cerium oxide (CeO 2 ), the relaxation layer is made of amorphous selenium (a-Se), and the hole trapping layer is made of amorphous selenium (a-Se). Lithium fluoride (LiF) is used, amorphous selenium (a-Se) is used for the sensitivity layer, and antimony sulfide (Sb 2 S 3 ) or Si 3 N 4 (silicon nitride) is used for the electron injection blocking layer 21.

以上のように、本発明のX線センサーは、一面側がX線入射面、他面側を電子ビーム入射面とし、X線入射面側には薄膜状電極を有する光電変換膜と、電子ビームを光電変換膜に照射する電子源とを備え、前記電子源は、走査ラインごとに選択して照射する複数の電子ビームを有するとともに、前記光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、X線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割した構成としたものであるので、X線センサーのフレームレートを速くすることができる。   As described above, the X-ray sensor of the present invention has an X-ray incident surface on one surface side, an electron beam incident surface on the other surface side, a photoelectric conversion film having a thin film electrode on the X-ray incident surface side, and an electron beam. An electron source for irradiating the photoelectric conversion film, the electron source having a plurality of electron beams selected and irradiated for each scanning line, and the photoelectric conversion film scanning the electron beam on the electron beam incident surface. A conductive band-shaped electron incident electrode is provided at a position corresponding to the line, and the thin film-shaped electrode on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of bands substantially orthogonal to the electron incident electrode. The frame rate of the X-ray sensor can be increased.

すなわち、光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、この電子入射電極に対して、電子源は、電子ビームを選択して照射することで、ラインごとの走査を行うことが可能となる。   That is, the photoelectric conversion film is provided with a conductive band-shaped electron incident electrode at a position corresponding to the scanning line of the electron beam on the electron beam incident surface, and the electron source selects the electron beam with respect to the electron incident electrode. Thus, it becomes possible to perform scanning for each line.

次に、光電変換膜のX線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割したので、この複数の薄膜状電極の電流値を走査ラインごとに同時に読み取ることで、走査ラインと薄膜状電極が直交した位置に対応した複数の画素に対応したX線感度を同時に読み取ることができることとなり、その結果、走査回数、電流値読み取り回数ともに低減できるので、X線センサーのフレームレートを速くすることができるのである。   Next, since the thin film electrode on the X-ray incident surface side of the photoelectric conversion film is divided into a plurality of strips substantially orthogonal to the electron incident electrode, the current values of the plurality of thin film electrodes are simultaneously read for each scanning line. As a result, the X-ray sensitivity corresponding to a plurality of pixels corresponding to the position where the scanning line and the thin film electrode are orthogonal to each other can be read at the same time. The frame rate of the sensor can be increased.

したがって、X線センサーやX線診断装置への適用が大いに期待されるものである。   Therefore, application to an X-ray sensor or an X-ray diagnostic apparatus is highly expected.

1 X線源
2 X線センサー
3 撮像対象者
4 アーム
5 ベッド
6 装置本体
7 X線制御部
8 コントローラ
9 画像処理部
10 モニタ
11 電子源制御部
12 ターゲット部(光電変換膜)
13 移動制御部
14 入力部
15 取り付け基板
16 電子源
17 X線透過性基板
18 薄膜状電極
18a、18b、18c、18d、18e、18f 薄膜状電極
19 正孔注入阻止層
20 光変換膜層
21 電子注入阻止層
22 電子入射電極
22a、22b、22c、22d、22e、22f 電子入射電極
23 X線
24 電源
25 電源
26 電子ビーム
26a、26b、26c、26d、26e、26f 電子ビーム
27a、27b、27c 画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 X-ray sensor 3 Person to image 4 Arm 5 Bed 6 Apparatus main body 7 X-ray control part 8 Controller 9 Image processing part 10 Monitor 11 Electron source control part 12 Target part (photoelectric conversion film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Movement control part 14 Input part 15 Mounting board 16 Electron source 17 X-ray transparent board | substrate 18 Thin film-like electrode 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f Thin film-like electrode 19 Hole injection | pouring prevention layer 20 Photoconversion film | membrane layer 21 Electron Injection blocking layer 22 Electron incident electrode 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f Electron incident electrode 23 X-ray 24 Power source 25 Power source 26 Electron beam 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f Electron beam 27a, 27b, 27c Pixel

Claims (5)

一面側がX線入射面、他面側を電子ビーム入射面とし、X線入射面側には薄膜状電極を有する光電変換膜と、電子ビームを光電変換膜に照射する電子源とを備え、前記電子源は、走査ラインごとに選択して照射する複数の電子ビームを有するとともに、前記光電変換膜は、電子ビーム入射面上の電子ビームの走査ラインに対応した位置に導電性の帯状の電子入射電極を設け、X線入射面側の薄膜状電極は、前記電子入射電極にほぼ直交した複数の帯状に分割した構成としたX線センサー。 An X-ray incident surface on one surface side, an electron beam incident surface on the other surface side, a photoelectric conversion film having a thin film electrode on the X-ray incident surface side, and an electron source for irradiating the photoelectric conversion film with an electron beam, The electron source has a plurality of electron beams to be selectively irradiated for each scanning line, and the photoelectric conversion film has a conductive band-shaped electron incident at a position corresponding to the scanning line of the electron beam on the electron beam incident surface. An X-ray sensor in which an electrode is provided and a thin film electrode on the X-ray incident surface side is divided into a plurality of strips substantially orthogonal to the electron incident electrode. 前記光電変換膜の、複数の帯状に分割された、それぞれの薄膜状電極には、電流読み取り部が設けられた構成とした請求項1に記載のX線センサー。 The X-ray sensor according to claim 1, wherein each photoelectric conversion film divided into a plurality of strips is provided with a current reading unit. 前記光電変換膜は、電子源の複数の電子ビームを、走査ラインごとに選択して照射するよう制御するとともに、選択された走査ラインに対応して、前記薄膜状電極に設けた電流読み取り部から読み取る制御部を設けた請求項2に記載のX線センサー。 The photoelectric conversion film is controlled to select and irradiate a plurality of electron beams of an electron source for each scanning line, and from a current reading unit provided on the thin film electrode corresponding to the selected scanning line. The X-ray sensor according to claim 2, further comprising a reading control unit. 前記光電変換膜は、X線入射面側より、X線透過性基板と、このX線透過性基板のX線入射面の裏面側に順次設けた薄膜状電極、正孔注入阻止層、光変換膜層、電子注入阻止層、電子入射電極、より構成した請求項1から3のいずれか一つに記載のX線センサー。 The photoelectric conversion film includes an X-ray transparent substrate from the X-ray incident surface side, a thin film electrode, a hole injection blocking layer, a light conversion layer sequentially provided on the back side of the X-ray incident surface of the X-ray transparent substrate. The X-ray sensor according to claim 1, comprising a film layer, an electron injection blocking layer, and an electron incident electrode. X線源と、このX線源に所定間隔おいて対向配置したX線センサーとを備え、
前記X線センサーとして、請求項1から4のいずれか一つに記載のX線センサーを用いたX線診断装置。
An X-ray source and an X-ray sensor disposed opposite to the X-ray source at a predetermined interval;
The X-ray diagnostic apparatus using the X-ray sensor as described in any one of Claim 1 to 4 as said X-ray sensor.
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