JP5070031B2

JP5070031B2 - 放射線画像検出器

Info

Publication number: JP5070031B2
Application number: JP2007331495A
Authority: JP
Inventors: 真二今井
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-12-25
Also published as: JP2009158509A; US20090159806A1; US7939814B2

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画像検出器に関するものである。

医療診断を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して電気信号に変換する放射線画像検出器（半導体を主要部とするもの）を使用した放射線撮像装置が知られている。放射線画像検出器としては、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：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式からは、放射線の照射により発生した電荷を蓄積容量に蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：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方式ともいう）と、放射線の照射により発生した電荷を蓄電部に蓄積し、その蓄積した電荷を光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式とに大別される。

直接変換方式の放射線画像検出器は、放射線感応型の半導体膜（記録用光導電層）の表面に形成されたバイアス電極と、基板上に形成された基準電極との間で所定のバイアス電圧を印加するとともに、半導体膜の裏面に形成された電荷収集電極で放射線照射に伴って生成した電荷を収集して放射線検出信号として取り出すことにより放射線の検出を行う構成となっており、記録用光導電層は、高い暗抵抗を有し、応答速度が優れているという利点からアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）により形成されることが多い。

一般に、上記電極材料は、環境安定性の観点からＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄのような仕事関数の大きな（５ｅＶ程度）金属材料が用いられることが多い。ａ−Ｓｅの仕事関数は約５．８ｅＶであり、上記電極材料との差が小さいため、ａ−Ｓｅ上に電極を形成し、電位が正となるバイアス電圧を印加すると、電極からａ−Ｓｅへ電界に助けられて注入した正孔による暗電流が生じる。一旦注入されると、これらの余分な正孔はａ−Ｓｅの高い固有抵抗をかなり超える大きな暗電流に寄与する。

例えば、特許文献１あるいは特許文献２には、ａ−Ｓｅ層にＳｂ₂Ｓ₃層（０．０１〜５０μｍ厚）を積層すると、Ｓｅ層とＳｂ₂Ｓ₃層との界面に依拠して正孔をブロッキングできることが記載されている。また、特許文献３には、正電極から注入された全電荷を捕獲し、正電極界面の電界強度を低減するため、ａ−ＳｅにＬｉＦをドープした層を正孔捕獲層（厚み０．５〜１０μｍ）として設けることが記載されている。
特開２００１−２８４６２８号公報特開２００１−１７７１４０号公報特開平９−３６３４１号公報

特許文献１や２に記載されている正孔ブロッキング層は、初期の電気特性（暗電流）を満たすことは可能であるものの、長期に亘って電気特性（暗電流、欠陥）を維持することは難しかった。これは、正孔のブロッキングをＳｅ層とＳｂ₂Ｓ₃層の界面に依存しているため、Ｓｅ層とＳｂ₂Ｓ₃層の接合界面におけるわずかな特性変化で、正孔ブロッキング特性が変化しやすいためと考えられるが、このため、繰り返し使用後の暗電流特性が一時的に悪化するという問題を抱えている。

一方、特許文献３に記載されている正孔捕獲層のように、ＣａＦ₂，ＬｉＦ，ＬｉＦ₂といった化合物ドーパントをａ−Ｓｅ内にドープすると、ａ−Ｓｅが結晶化しやすく、長期に亘って品質（欠陥）を維持することは難しい。また、上記化合物ドーパントをａ−Ｓｅ内にドープした正孔捕獲層を設けるためには、Ｓｅ用ボートとドーパント用ボートを同一の真空チャンバー内に設置する必要があり、Ｓｅボートがドーパント蒸着物によって汚染されやすく、メンテナンスの周期が短く、製造コストが上がるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、繰り返し使用後の電気特性（暗電流）や、長期に亘って電気特性（暗電流、欠陥）を維持することが可能であって、製造上のコスト高を抑制することが可能な放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。

本発明の放射線画像検出器は、第一の態様として、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子とからなる放射線画像検出器において、前記バイアス電極と前記記録用光導電層との間に、フッ化物薄層を設けたことを特徴とするものである。

本発明の放射線画像検出器は、第二の態様として、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子とからなる放射線画像検出器において、前記電荷検出素子と前記記録用光導電層との間に、フッ化物薄層を設けたことを特徴とするものである。

本発明の放射線画像検出器は、第三の態様として、記録用の放射線に対して透過性を有する第一電極、記録用の放射線の照射を受けることにより光導電性を呈するａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層、前記第一電極で発生した潜像極性電荷を蓄積する蓄電部、読取用電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、前記読取用電磁波に対して透過性を有する第二電極をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、前記第一電極と前記記録用光導電層との間に、フッ化物薄層を設けたことを特徴とするものである。

本発明の放射線画像検出器は、第四の態様として、記録用の放射線に対して透過性を有する第一電極、記録用の放射線の照射を受けることにより光導電性を呈するａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層、前記第一電極で発生した潜像極性電荷を蓄積する蓄電部、読取用電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、前記読取用電磁波に対して透過性を有する第二電極をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、前記第二電極と前記読取用光導電層との間に、フッ化物薄層を設けたことを特徴とするものである。

前記第一〜第四の放射線画像検出器における前記フッ化物薄層の層厚は、１〜５ｎｍであることが好ましい。

本発明の放射線画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子とからなる放射線画像検出器においては、前記バイアス電極と前記記録用光導電層との間、または前記電荷検出素子と前記記録用光導電層との間に、記録用の放射線に対して透過性を有する第一電極、記録用の放射線の照射を受けることにより光導電性を呈するａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層、前記第一電極で発生した潜像極性電荷を蓄積する蓄電部、読取用電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、前記読取用電磁波に対して透過性を有する第二電極をこの順に積層してなる放射線画像検出器においては、前記第一電極と前記記録用光導電層との間、または前記第二電極と前記読取用光導電層との間に、フッ化物単独からなる薄層を設けたので、化合物ドーパントをａ−Ｓｅ内にドープした層を設ける場合に比べて、製造時に化合物ドーパントが直接ａ−Ｓｅと接触しないため、ａ−Ｓｅの経時結晶化が極めて起こりにくい。このため、経時において画像欠陥が増加しにくい。

また、フッ化物薄層内の電荷蓄積を抑制し、繰り返し使用後の暗電流を低く抑えながら、同時に長期に亘って感度を良好に維持することができる。加えて、化合物ドーパントをａ−Ｓｅ内にドープした正孔捕獲層を設ける場合に比べて、製造過程においてＳｅ用ボートとドーパント用ボートを同一の真空チャンバー内に設置する必要がないため、メンテナンスの周期を長くすることができるので、製造コストを低く抑えることが可能である。

放射線画像検出器には、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：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光をａ−Ｓｅ等の光伝導性層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式があるが、本発明の放射線画像検出器は前者の直接変換方式にも、後者の間接変換方式にも適用することが可能である。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。
また、本発明の放射線画像検出器は、ＴＦＴ方式にも、また、いわゆる光読取方式にも用いることができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器について説明する。図１は、本発明の第一の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図である。図１に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と画素電極と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２、電子ブロッキング層３、結晶化防止層４、記録用光導電層５、結晶化防止層６、正孔ブロッキング層７、フッ化物薄層８、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極９がこの順に積層されたものである。

アクティブマトリクス層２は、記録用光導電層５において発生した電荷を蓄積する蓄電部およびこの蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子である。アクティブマトリクス層２の拡大断面図を図３に示す。アクティブマトリクス層２は、図３に示すように各画素毎に対応してＴＦＴ３１と蓄積容量３２が形成されており、各ＴＦＴ３１の出力ラインは不図示の信号検出手段に接続される。また各ＴＦＴ３１の制御ラインは不図示のＴＦＴ制御手段に接続されている。蓄積容量３２は、基板１上に、下部電極３３、絶縁層３４、上部電極３５および電荷収集電極３６がこの順に積層されてなるものである。ここで、蓄積容量３２の上部電極３５のうち、下部電極３３に対向した領域は電荷が誘起（蓄積）される領域であり、蓄電部に相当する。また、下部電極３３は、バイアス電極９に対する基準電位となるための電極で、基準電極に相当する。

この放射線画像検出器１０は、バイアス電極９と基準電極との間に電界を形成している際に、記録用光導電層５にＸ線が照射されると、記録用光導電層５内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷がアクティブマトリクス層２内の蓄電部に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、アクティブマトリクス層２のＴＦＴを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷に基づく画像信号を出力ラインから出力させて、この画像信号を信号検出手段により検出することにより、潜像電荷が担持する静電潜像を読み取ることができる。

図１において、蓄電部の電荷を読出す際に、この蓄電部に対して電位が正である側の電極はバイアス電極９であり、バイアス電極９に電圧を印加すると、バイアス電極９から記録用光導電層のａ−Ｓｅへ正孔が注入するが、フッ化物薄層８をバイアス電極９と記録用光導電層５との間に設けることによって、この正孔をブロックすることができる。なお、図１ではバイアス電極９と記録用光導電層５との間に、結晶化防止層６と正孔ブロッキング層７を設けた態様を示しているが、結晶化防止層６と正孔ブロッキング層７はどちらか一方のみを設けてもよいし、共に省略してもよい。

基板１としては、ガラス、ポリイミド、ポリカーボネート、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳ金属板にＳｉＯ_２等の絶縁性薄膜を形成したフレキシブル基板等を用いることができる。

電子ブロッキング層３は、層内または層界面で、画素電極から記録用光導電層５に注入される電子を阻止または捕獲するための層であり、Ｓｂ₂Ｓ₃、Ａｓ₂Ｓｅ₃、Ａｓ₂Ｓ₃、ＣｄＳｅ等の無機物や、ＰＶＫ、正孔輸送分子を添加したポリカーボネート（ＰＣ）等の有機膜等を用いることができる。電子ブロッキング層の層厚は０．０５〜５μｍ程度が好ましい。

結晶化防止層４および６は、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を３〜４０％、好ましくは１０〜３３％含むａ−Ｓｅ層であって、好ましくは厚み０．０５〜０．３μｍのａ−Ｓｅ層、あるいはポリカーボネート膜などの有機膜等を用いることができる。結晶化防止層４および６を設けることによって、記録用光導電層５との界面における記録用光導電層５の結晶化を抑制することができる。

記録用光導電層５は、ａ−Ｓｅを主成分とするもので、アルカリ金属でドーピングされていてもよい。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有する意味である。

正孔ブロッキング層７は、正孔はブロッキングして電子は通す層であって、Ｓｂ₂Ｓ₃、ＣｄＳ、ＣｅＯ₂等の膜、あるいは有機高分子層により構成される。有機高分子層としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリシクロオレフィン等の絶縁性高分子に、Ｃ６０（フラーレン）、Ｃ７０等のカーボンクラスターを混合した膜を好ましく用いることができる。正孔ブロッキング層７は、Ｓｂ₂Ｓ₃等の膜と有機高分子層を積層して用いてもよく、この場合記録導電層５側を有機高分子層とすることが好ましい。

フッ化物薄層８は、フッ化物単独からなる層であり、フッ化物としてはアルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、詳細にはＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＣｓＦ，ＲｂＦ，ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂等を好ましくあげることができ、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着等の方法により設けることができる。

フッ化物薄層の層厚は、１〜５ｎｍであることが好ましく、さらには１〜３ｎｍの層厚がより好ましい。１ｎｍ未満では正孔ブロック機能が十分ではなく、一方５ｎｍよりも大きくなると、フッ化物薄層を製造する工程において熱による影響がおおきくなって、下層の熱ダメージが憂慮される。フッ化物薄層の層厚は、作製した放射線画像検出器の断面ＴＥＭ写真から直接計測することができる。

バイアス電極９は、Ｘ線に対して透過性を有するものであればよく、例えば金薄膜等を用いることができる。

上記の電子ブロッキング層、結晶化防止層、記録用光導電層、バイアス電極は抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等の公知の方法によりそれぞれ設けることができる。

図２は、本発明の第二の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図である。なおこの図２において、図１中の構成要素と同等の構成要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。図２に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と画素電極とからなるアクティブマトリクス層２、フッ化物薄層８、正孔ブロッキング層７、結晶化防止層６、記録用光導電層５、結晶化防止層４、電子ブロッキング層３、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極９がこの順に積層されたものである。

図２に示す放射線画像検出器は、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極がＴＦＴからなる読み取り回路と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２（詳細にはアクティブマトリクス層内の基準電極）であり、電圧を印加すると、基準電極から記録用光導電層５のａ−Ｓｅへ正孔が注入するが、フッ化物薄層８を基準電極と記録用光導電層５との間に設けることによって、この正孔をブロックすることができる。なお、図２においてもアクティブマトリクス層２と記録用光導電層５との間に、結晶化防止層６と正孔ブロッキング層７を設けた態様を示しているが、結晶化防止層６と正孔ブロッキング層７はどちらか一方のみを設けてもよいし、共に省略してもよい。

図４は、本発明の第三の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図であり、蓄電領域に蓄積した電荷を、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図４に示す放射線画像検出器１０は、基板１上に第二電極１１、読取用光導電層１２、蓄電部１３、記録用光導電層５、結晶化防止層６、正孔ブロッキング層７、フッ化物薄層８、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過する第一電極９がこの順に積層されたものである。この放射線画像検出器は読出用線状光源を第二電極１１に直交する方向に走査することにより放射線画像を読み出すことができるものである。

図４に示す放射線画像検出器においては、蓄電部１３の電荷を読出す際に、蓄電部１３に対して電位が正である側の電極は第一電極９であり、第一電極９に電圧を印加すると、第一電極９から記録用光導電層５のａ−Ｓｅへ正孔が注入するが、フッ化物薄層８を第一電極９と記録用光導電層５との間に設けることによって、この正孔をブロックすることができる。

第二電極１１は、信号取り出しのための電極がストライプ上に交互配置された線状電極構造を有している。その下層には透明の有機絶縁層を介して一部任意の波長の光だけを透過させるカラーフィルター層が形成されている。そして線状電極構造を有している第二電極１１は、カラーフィルター層上部にある層が共通ライン、カラーフィルター層のない部分にある層が信号ラインとなり、共通ラインは放射線検出部の外側で共通化される。第二電極１１は裏面より光を照射するため透明であることと、高電圧印加時の電界集中による破壊などを避けるため平坦性が必要であり、たとえばＩＺＯ、ＩＴＯが用いられる。

読取用光導電層１２は、電磁波特に可視光を吸収し電荷を発生する光導電物質であり、アモルファスセレン化合物、アモルファスＳｉ：Ｈ、結晶Ｓｉ、ＧａＡｓ等のエネルギーギャップが０．７−２．５ｅＶの範囲に含まれる半導体物質を用いることができ、特にはアモルファスセレンであることが好ましい。アモルファスセレン化合物の場合には、その層中にＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ等のアルカリ金属を０．００１ｐｐｍから１ｐｐｍまでの間で微量にドープしたもの、ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＣｓＦ，ＲｂＦ等のフッ化物を１０ｐｐｍから１００００ｐｐｍまでの間で微量にドープしたもの、Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｇｅを５０ｐｐｍから０．５％までの間添加したもの、Ａｓを１０ｐｐｍから０．５％までドープしたもの、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉを１ｐｐｍから１００ｐｐｍの間で微量にドープしたものを用いることができる。

蓄電部１３は、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性の膜であれば良く、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、ＰＶＡ、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやＡｓ₂Ｓ₃，Ｓｂ₂Ｓ₃，ＺｎＳ等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物より構成される。更には、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性であり、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有する方がより好ましく、移動度×寿命の積が、電荷の極性により３桁以上差がある物質が好ましい。

第一電極９は金属薄膜が好ましく用いられ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｍｇ，ＭｇＡｇ３−２０％合金、Ｍｇ-Ａｇ系金属間化合物、ＭｇＣｕ３−２０％合金、Ｍｇ-Ｃｕ系金属間化合物などの金属から形成される。特にＡｕやＰｔ，Ｍｇ-Ａｇ系金属間化合物が好ましく用いられる。

図５は本発明の第四の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図であり、光読取方式の放射線画像検出器の別の構成を示す概略断面図である。図５に示す放射線画像検出器１０は、基板１上に線状電極１１（第二電極、基準電極に相当、以下基準電極という）、フッ化物薄層８、読取用光導電層１２、蓄電部１３、記録用光導電層５、結晶化防止層６、正孔ブロッキング層７、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過する第一電極９がこの順に積層されたものである。

図５に示す放射線画像検出器においては、蓄電部１３の電荷を読出す際に、蓄電部１３に対して電位が正である側の電極は線状電極１１であり、線状電極１１に電圧を印加すると、線状電極１１から記録用光導電層５のａ−Ｓｅへ正孔が注入するが、フッ化物薄層８を線状電極１１と記録用光導電層５との間に設けることによって、この正孔をブロックすることができる。
以下に本発明の放射線画像検出器を実施例を用いてさらに詳細に説明する。

（実施例１−５、比較例１）
スイッチングＴＦＴと蓄積容量が配列された基板上に、２μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ₂Ｓ₃）からなる電子ブロッキング層を形成した。次に、Ａｓを３％含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して層厚０．１５μｍの結晶化防止層を形成した。続いて、Ｎａを１０ｐｐｍ含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して、層厚２００μｍの非晶質Ｓｅからなる記録用光導電層を形成した。

次ぎに、０．３μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ₂Ｓ₃）からなる正孔ブロッキング層を形成した。続いて、ＬｉＦ原料をＡｌ₂Ｏ₃坩堝にいれ、タングステン・フィラメントでこの坩堝を加熱し、所定時間蒸着の後、ＬｉＦ用ボートの蒸気をセルシャッターでカットし、実施例１〜５の層厚のＬｉＦ薄層を成膜した（ＬｉＦ薄層の層厚は水晶振動子を用いた膜厚モニターで膜厚をモニターしながら、蒸着時間を調整することによった。なお、比較例１においては、ＬｉＦ薄層を設けなかった）。

続いて、ＬｉＦ薄層の上に、Ａｕを蒸着により成膜して、層厚０．１μｍのバイアス電極を形成した。最後に、バイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続し、ＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して放射線画像検出器を完成させた。

なお、アモルファスＩＺＯ層が設けられた５ｃｍ角ガラス基板にも、同時プロセスで上記と同様の構成で同様の膜を形成して、下記の暗電流およびＸ線感度を測定するためのリファレンス用検出器とした。

（加速試験前後の画像欠陥の測定）
・ＴＦＴ画素サイズ；１５０μｍ
・加速試験；４０℃―３ヶ月間（加速試験温度を４０℃として、加速試験時間を適宜変えて実験を行ったところ、３ヶ月間の加速試験経時で、画像欠陥の増加に違いが識別できたので、本条件を評価に用いた。）
・電界印加；バイアス電極に＋２ｋＶ印加後６０ｓ後測定

上記で作製した放射線画像検出器を用いて、上記条件における加速試験経時前後の画像欠陥数の相対変化を算出した。加速試験経時前後画像の画像欠陥の数は、まずバイアス電極に＋２ｋＶ印加後、６０ｓの時点でのオフセット画像を取得し、このオフセット画像の濃度揺らぎ分散の５倍を超える異常濃度画素を欠陥画素と見なし、その異常画素の総数を欠陥画素数として算出した。加速試験後の欠陥画素数を比較例１に対する相対値として表１に示す。

（Ｘ線感度および暗電流の測定）
上記リファレンス用検出器の上部電極に＋２ｋＶを印加するとともに、ＩＺＯ層に電流計を接続し、暗電流、Ｘ線感度を読み出した。暗電流は、バイアス電圧印加後６０ｓの電流値を計測した。Ｘ線感度は、バイアス電界を６００ｓ印加した後、管電圧２８ｋＶ（Ｍｏ管球）、管電流８０ｍＡ、Ｍｏフィルター３０μｍ、Ａｌフィルター２ｍｍを通したＸ線（７１０ｍｓｅｃ）を１５秒間隔で１０回照射し、その後６０ｓの電流値を計測した。各サンプルの繰り返し後の暗電流とＸ線感度を比較例１に対する相対値として表１に示す。

（ＬｉＦ薄層の層厚の測定）
作製した放射線画像検出器の断面ＴＥＭ写真から直接計測した。

表１から明らかなように、ＬｉＦを０．１〜１０ｎｍを積層した実施例１〜５は、繰り返しＸ線照射後の暗電流の増加が比較例１に対して少なく、特にＬｉＦ薄層の厚みが１ｎｍ以上である実施例３〜５では、厚みが０．１〜０．３ｎｍである実施例1および２に比して、繰り返しＸ線照射後の暗電流が有意に少なかった。また、ＬｉＦ薄層の層厚が５ｎｍ以下である実施例1〜４では、層厚が１０ｎｍの実施例５に対し、加速試験後の画像欠陥数やＸ線感度の低下が少なかった。これは、ＬｉＦ薄層の層厚が１０ｎｍともなると、このＬｉＦ薄層を設ける際の熱による影響が大きく、下層の正孔ブロッキング層の熱ダメージが看過できなくなる程度に大きくなるためであると推測される。

以上のことから明らかなように、実施例に示す放射線画像検出器は、バイアス電極と記録用光導電層との間にＬｉＦ薄層が設けられているので、繰り返し使用後の暗電流の増加を防ぐとともに、経時による画像欠陥の増加を防ぐことができ、かつＸ線感度の低下を防ぐことができる。また、ａ−Ｓｅ中にＬｉＦをドープする共蒸着法に比べて、ＳｅチャンバーがＬｉＦで汚染されることが無く、製造の安定性が向上する。なお、ここでは正孔ブロッキング層（Ｓｂ₂Ｓ₃）とＬｉＦ薄層を積層する例を示したが、正孔ブロッキング層を設けず、記録用光導電層の上に直接ＬｉＦ薄層を形成してもよい。

なお、実施例ではＴＦＴを備えた放射線画像検出器において、バイアス電極と記録用光導電層との間にＬｉＦ薄層が設けられた態様を例にとって示したが、図２に示すような基準電極と記録用光導電層との間にＬｉＦ薄層が設けられた態様の放射線画像検出器や、図３や４に示す光読取方式の放射線画像検出器においても同様の傾向が予測される。

また、本実施例では、ＬｉＦのみを例示したが、他のアルカリ金属フッ化物やアルカリ金属土類フッ化物も同様に用いることができる。これらのフッ化物は、イオン結合性でバンドギャップも大きく、ａ−Ｓｅ中にあって正孔を捕獲する局在準位を形成する点でもほぼ同等であり、化学的性質が似ていることから同様の結果を得ることができると推測される。

本発明の第一の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図本発明の第二の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図アクティブマトリクス層の拡大断面図本発明の第三の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図本発明の第四の態様である放射線画像検出器の一実施の形態を示す概略断面図

符号の説明

１基板
２アクティブマトリクス層
３電子ブロッキング層
４結晶化防止層
５記録用光導電層
６結晶化防止層
７正孔ブロッキング層
８ＬｉＦ薄層
９バイアス電極
10 放射線画像検出装置
11 線状電極
12 読取用光導電層
13 蓄電部
31 ＴＦＴ
32 蓄積容量

Claims

画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子とからなる放射線画像検出器において、
前記バイアス電極と前記記録用光導電層との間にＳｂ_２Ｓ_３層を設け、
前記バイアス電極と前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に、アルカリ金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物からなるフッ化物薄層を設けたことを特徴とする放射線画像検出器。
前記電荷検出素子と前記記録用光導電層との間にＳｂ_２Ｓ_３層を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
前記記録用光導電層とそれぞれの前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に結晶化防止層を設けたことを特徴とする請求項２記載の放射線画像検出器。
画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子とからなる放射線画像検出器において、
前記電荷検出素子と前記記録用光導電層との間にＳｂ_２Ｓ_３層を設け、
前記電荷検出素子と前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に、アルカリ金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物からなるフッ化物薄層を設けたことを特徴とする放射線画像検出器。
前記バイアス電極と前記記録用光導電層との間にＳｂ_２Ｓ_３層を設けたことを特徴とする請求項４記載の放射線画像検出器。
前記記録用光導電層とそれぞれの前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に結晶化防止層を設けたことを特徴とする請求項５記載の放射線画像検出器。
記録用の放射線に対して透過性を有する第一電極、記録用の放射線の照射を受けることにより光導電性を呈するａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層、前記第一電極で発生した潜像極性電荷を蓄積する蓄電部、読取用電磁波の照射を受けることにより光導電性を呈する読取用光導電層、前記読取用電磁波に対して透過性を有する第二電極をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、
前記第一電極と前記記録用光導電層との間にＳｂ_２Ｓ_３層を設け、
前記第一電極と前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に、アルカリ金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物からなるフッ化物薄層を設けたことを特徴とする放射線画像検出器。
前記記録用光導電層と前記Ｓｂ_２Ｓ_３層との間に結晶化防止層を設けたことを特徴とする請求項７記載の放射線画像検出器。
前記フッ化物薄層の層厚が１〜５ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の放射線画像検出器。