Ｘ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置
【課題】正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑えることができるＸ線センサを提供する。
【解決手段】本発明にかかるＸ線センサは、透光性基板１７と、前記透光性基板１７の一方の面上に形成された透光性電極２１と、前記透光性基板１７の前記透光性電極２１が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層２２と、電界緩和層２３と、正孔トラップ層２４と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層２５と、電子注入阻止層２６とを含む光導電性膜１８と、を備え、前記電界緩和層２３の厚みが、前記透光性電極２１と前記正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかるＸ線センサは、透光性基板１７と、前記透光性基板１７の一方の面上に形成された透光性電極２１と、前記透光性基板１７の前記透光性電極２１が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層２２と、電界緩和層２３と、正孔トラップ層２４と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層２５と、電子注入阻止層２６とを含む光導電性膜１８と、を備え、前記電界緩和層２３の厚みが、前記透光性電極２１と前記正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、Ｘ線源と、そのＸ線源から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサとを備え、Ｘ線源から放射したＸ線を人体に照射し、その人体を通過したＸ線をＸ線センサに入射させることにより、人体内部の状態を目視可能とするものである。このようにＸ線診断装置はＸ線を人体に照射するので、Ｘ線の照射量はできるだけ少ないほうが好ましい。したがってＸ線診断装置では、Ｘ線センサの感度を高める必要がある。
【０００３】
そこでＸ線センサに、阻止型構造を有する光導電性のターゲット部に電荷増倍機能を持たせた撮像装置（例えば、特許文献１参照）を採用することで、Ｘ線センサの感度を高めることが考えられる。
【０００４】
具体的には、この撮像装置には、正孔注入阻止層と電子注入阻止層との間に挟まれる光導電性の感度層、すなわち入射した光により電荷が発生する感度層の材料に、高電界をかけると電荷増倍作用が起こるものが採用されている。具体的には、特許文献１には、感度層がＳｅを主体とする非晶質半導体で形成された撮像装置が記載されている。この撮像装置によれば、少ない光量でも感度よく撮像ができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−３０４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、正孔注入阻止層と、電子注入阻止層と、これらの間に挟まれる電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、を備える光導電性膜をＸ線センサに採用することにより、Ｘ線センサの感度を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、既知の技術では、例えば正孔注入阻止層にキズや膜厚ムラが発生した場合、正孔注入阻止効果が不十分となる。つまり、高圧電源からの正孔が正孔注入阻止層のキズやムラ部を通過して感度層に到達してしまう。そのため、既知の技術では、撮像画像に白キズが出現するという問題があった。
【０００８】
正孔注入阻止層に発生するキズや膜厚ムラは、透光性基板に残留する微小なゴミに起因するところが大きい。つまり、透光性基板にゴミが残留すると、そのゴミによって発生する凹凸が薄い透光性電極に転写されて、正孔注入阻止層にキズや膜厚ムラを発生させる。ところで、Ｘ線診断装置においては、Ｘ線センサに極めて大きな面積が必要となる。例えば、マンモグラフィー用のＸ線診断装置には、平面視したときの各辺の長さが２００〜２５０ｍｍ程度のサイズの矩形状のセンサ面を持つＸ線センサが、胸部用のＸ線診断装置には、平面視したときの各辺の長さが４５０ｍｍ程度のサイズの矩形状のセンサ面を持つＸ線センサがそれぞれ用いられている。このように大きな面積のＸ線センサを形成するときには、どうしても、透光性基板から完全にゴミを除去できずに、光導電性膜の一部にキズや膜厚ムラが発生してしまうことがある。
【０００９】
本発明は、上記した問題に鑑み、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑えることができるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置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】
【００１０】
上記した目的を達成するために本発明にかかるＸ線センサは、
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面上に形成された透光性電極と、
前記透光性基板の前記透光性電極が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層と、電界緩和層と、正孔トラップ層と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、電子注入阻止層とを含む光導電性膜と、
を備え、前記電界緩和層の厚みが、前記透光性電極と前記正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
また本発明にかかるＸ線センサの検査方法は、上記した本発明にかかるＸ線センサの検査方法であって、前記透光性電極に電圧を印加して前記光導電性膜に電界をかけた状態で、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に赤色光を照射する第１工程と、前記赤色光を照射することにより前記光導電性膜の前記感度層に発生した電荷の量に応じた電気信号を前記光導電性膜の外部へ取り出す第２工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また本発明にかかるＸ線診断装置は、Ｘ線源から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサに、上記した本発明にかかるＸ線センサを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、透光性電極に高電圧を供給する高圧電源から流入した正孔を正孔トラップ層においてトラップすることで、透光性電極と正孔トラップ層との間の電界を緩和できる上、電界緩和層によって電界緩和領域を広げることができる。さらに本発明によれば、電界緩和層の厚みを、透光性電極と正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くしたので、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができる。したがって本発明によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑制することができる。
【００１４】
また本発明によれば、Ｘ線センサの品質を評価する際に、Ｘ線を用いる代わりに、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いることが可能となる。すなわち、赤色光は６μｍ以下の厚みの電界緩和層を透過可能であることから、電界緩和層が６μｍ以下の厚みであれば、赤色光を用いたＸ線センサの品質の評価が可能となる。より具体的には、赤色光をＸ線センサに照射して、Ｘ線センサの光導電性膜に発生する膜欠陥（黒キズや白キズ）を評価することが可能となる。したがって、本発明によれば、赤色光を用いてＸ線センサの品質を評価することが可能となるので、Ｘ線を用いた検査方法と比較してＸ線センサの品質の評価が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図
【図２】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
【図３】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの外観を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの断面図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの光導電性膜の構成図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図９】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図１０】本発明の実施の形態にかかる電界緩和層の厚みと白キズの発生個数との関係を示す図
【図１１】本発明の実施の形態にかかる電界緩和層の厚みとバイアス光源から照射される光の波長との関係を示す図
【図１２】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの検査時の制御ブロック図
【図１３】本発明の他の実施の形態にかかるＸ線センサの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いた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。
【００１７】
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。
【００１８】
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を通過したＸ線をＸ線センサ２に入射させることにより、撮像対象者３の内部の状態を目視可能とするものである。
【００１９】
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、該アーム４の他端にＸ線センサ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、ベット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２とを対向配置させることができるので、Ｘ線源１から放射されて撮影対象者３を通過したＸ線を、Ｘ線センサ２で検出することができる。
【００２０】
アーム４は、本体ケース６に回動自在に取り付けられている。本体ケース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目視することが可能となる。
【００２１】
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。
【００２２】
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線の放射動作やＸ線の照射量を制御する。
【００２３】
Ｘ線センサ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。
【００２４】
またＸ線センサ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。
【００２５】
さらにＸ線センサ２は、バイアス光源制御部１２にも接続されている。このバイアス光源制御部１２もコントローラ８に接続されている。バイアス光源制御部１２は、コントローラ８からの指令信号に従って、後述するバイアス光源による光の照射動作や光の照射量を制御する。
【００２６】
本体ケース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。
【００２７】
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。
【００２８】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線センサ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線センサの光導電性膜の構成図であり、図６は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図である。
【００２９】
図３および図４に示すように、Ｘ線センサ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、透光性基板１７が配置されている。詳しくは、透光性基板１７は、Ｘ線が入射される面（Ｘ線入射面）とは反対側の面が電子源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。図示しないが、透光性基板１７のＸ線入射面とは反対側の面には透光性電極が形成されていて、その透光性基板１７の透光性電極が形成されている面上に光導電性膜１８が設けられている。
【００３０】
さらに図３および図４に示すように、取り付け基板１５の主面上において、電子源１６と透光性基板１７がカバー１９で覆われており、そのカバー１９内に、透光性基板１７のＸ線入射面に光を照射するバイアス光源２０が配置されている。詳しくは、バイアス光源２０は、カバー１９内の透光性基板１７の投影領域から外れる位置に配置されている。
【００３１】
図５に示すように、光導電性膜１８は、透光性基板１７の透光性電極２１が形成されている面上に順次設けられた正孔注入阻止層２２と、電界緩和層２３と、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正孔トラップ層２４と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層２５と、電子注入阻止層２６とからなる。したがって、透光性基板１７は、電子注入阻止層２６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は光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に向けて電子線を照射することができる。
【００３２】
ここで、透光性電極２１には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用される。また、正孔注入阻止層２２には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が、電界緩和層２３には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、正孔トラップ層２４には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が、感度層２５には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、電子注入阻止層２６には三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）がそれぞれ使用される。
【００３３】
光導電性膜１８に電界緩和層２３と正孔トラップ層２４が設けられているのは、正孔注入阻止層２２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。
【００３４】
すなわち、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラが発生している状態では、Ｘ線が照射されていない時でも透光性電極２１に接続される高圧電源から正孔が常時流入し、その流入した正孔が光導電性膜１８の内部電界により加速・増倍して白キズとして現れてしまう。この問題に対して、透光性電極２１と感度層２５との間に正孔トラップ層２４を設けることにより、正孔トラップ層２４で正孔をトラップさせて、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界を緩和させることができる。したがって、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラがある場合でも、高圧電源から流入した正孔が感度層２５へ到達することを防止して、撮影画像に出現する白キズの個数を低減することができる。
【００３５】
さらに、正孔注入阻止層２２と正孔トラップ層２４との間に配置された電界緩和層２３により、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界緩和領域を広げることができる。したがって、この電界緩和層２３により、白キズの発生をより抑えることができる。また、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚み（３０ｎｍ程度）よりも厚くしている。これにより、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができる。なお、可視光用途のセンサにおいても、透光性電極には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用され、正孔注入阻止層には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が使用され、電界緩和層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、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）が使用され、感度層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、電子注入阻止層には三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）が使用される。
【００３６】
また、バイアス光源２０が設けられているのは、正孔トラップ層２４による電界緩和効果をより効果的に発揮させるためである。すなわち、Ｘ線照射前にバイアス光源２０から透光性基板１７のＸ線入射面に光を照射することにより、バイアス光源２０から照射された光によって発生する正孔を正孔トラップ層２４でトラップさせて電界緩和効果を発現させることができる。したがって、キズや膜厚ムラの感度層２５への影響を無くすことができる。
【００３７】
図６に示すように、電子源１６には、電子線を照射するための電圧Ｖｄが供給される。さらに電子源１６は、電子源制御部１１に含まれるＸ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８に接続している。したがって、電子源１６は、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により、光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。
【００３８】
またＸ線センサ２は、図６に示すように、複数の開口が設けられたメッシュ２９を備えてもよい。メッシュ２９は、電子源１６から照射される電子線を加速させたり、集束させたり、余剰電子を回収するために設けられる中間電極であり、電子源制御部１１に含まれるメッシュ電圧印加部３０に接続している。メッシュ電圧印加部３０はメッシュ２９に正電圧（メッシュ電圧）Ｖｍｅｓｈを印加する。メッシュ２９は、公知の金属材料、合金、半導体材料等で形成することができる。
【００３９】
透光性電極２１は、高電圧Ｖｈａｒｐを供給する高電圧源３１に接続している。この高電圧Ｖｈａｒｐにより、光導電性膜１８の感度層２５に高電界がかかる。さらに透光性電極２１は画像処理部９に接続している。画像処理部９は、上述したように、透光性電極２１から取り出された光電変換信号を検出して画像処理する。光電変換信号のレベルは、透光性基板１７のＸ線入射面に入射される光の光量（強度）に応じて変化する。
【００４０】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線診断装置の動作を説明する。この実施形態においては、撮影対象者３のＸ線撮影を行う前に、バイアス光源２０から透光性基板１７に向けて光を照射する。バイアス光源２０には、例えば、波長が５４０ｎｍ（緑色）あるいは４４０ｎｍ（青色）の可視光を照射できる光源を用いる。
【００４１】
このような初期操作を行う理由は、図５に示すように、透光性基板１７のＸ線入射面の前に被写体が存在しないＡ部と、透光性基板１７のＸ線入射面の前にＸ線の透過率が悪い被写体が存在するＢ部が発生した場合、Ａ部とＢ部との間で正孔トラップ層２４による電界緩和効果に差ができるためである。この電界緩和効果の差は、Ｘ線照射によって発生し正孔トラップ層２４でトラップされる正孔の量に差ができ、透光性電極２１から正孔トラップ層２４までの電位に差ができるために起こる。
【００４２】
Ａ部とＢ部との間で電界緩和効果に差ができる現象を、図７ないし図９を用いて具体的に説明する。図７ないし図９は、透光性電極からの膜厚深さ方向への電圧の分布をそれぞれ示す。
【００４３】
まず、初期状態では、図７に示すように、正孔トラップ層２４で正孔がトラップされていないので電界緩和効果は現れず、Ａ部、Ｂ部とも、透光性電極２１から電子注入阻止層２６までの電圧が膜厚深さ方向に線形的に下がる特性になる。
【００４４】
そして、この初期状態から初回のＸ線照射の前までに、光導電性膜１８の透光性基板１７側の面の全体にバイアス光源２０から光（バイアス光）を一様に照射した場合、図８に実線で示すように、Ａ部、Ｂ部とも、正孔トラップ層２４に十分な量の正孔がトラップされて電界緩和効果が発現する。つまり、正孔トラップ層２４の電圧が上昇して、透光性電極２１と正孔トラップ層２４の電圧がほぼ同じになり、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界がほぼゼロになる。そして、このように正孔トラップ層２４の電圧が上昇したことにより、Ａ部、Ｂ部ともに、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化が急峻になる。
【００４５】
一方、バイアス光が照射されない場合には、図８に破線で示すように、Ａ部、Ｂ部とも、初期状態と同じく透光性電極２１から電子注入阻止層２６までの電圧が膜厚深さ方向に線形的に下がる特性になる。
【００４６】
初回のＸ線照射後、すなわち２回目のＸ線照射前、Ａ部では、初回のＸ線照射によって十分な量の正孔が正孔トラップ層２４でトラップされるため、図９に示すように電界緩和効果が発現する。したがってＡ部では、バイアス光が照射されない場合でもＸ線照射によって電界緩和効果が発現する。
【００４７】
一方、Ｂ部では、Ｘ線照射によって発生し正孔トラップ層２４でトラップされる正孔の量が不十分となる。したがって、バイアス光が照射されない場合、不完全電界緩和が発現する。つまり、図９に破線で示すように、正孔トラップ層２４の電圧が若干上昇するものの、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電圧が膜厚深さ方向に下がる。そのため、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化は、Ａ部に比べて急峻にはならない。
【００４８】
したがって、バイアス光が照射されない場合、Ａ部とＢ部との間で、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの電圧の変化に差が生ずる。すなわち、正孔トラップ層２４と電子注入阻止層２６との間に配置された感度層２５にかかる電界強度に差が生ずる。感度層２５にかかる電界強度は、感度層２５の感度と大きな関係があるため、Ａ部とＢ部との間で感度層２５にかかる電界強度に差が生ずると、同一の被写体を撮影してもＡ部とＢ部との間で信号レベルに差が出てしまう。すなわち、以前に撮影した被写体の履歴を引きずることになる。
【００４９】
これに対して、２回目のＸ線照射前に、初回のＸ線照射前と同様にバイアス光を照射することにより、Ａ部、Ｂ部ともに、電界緩和効果を発現させることができる。つまり、図９に実線で示すように、Ａ部、Ｂ部ともに、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化を急峻にさせることができる。
【００５０】
以上のようにＸ線照射前にバイアス光源を用いて電界緩和効果を発現させることにより、照射履歴の影響を受けず、感度バラツキの無いＸ線センサを実現することができる。
【００５１】
但し、正孔トラップ層２４による正孔のトラップは不安定なものであるので、少なくともＸ線撮影の前には必ずバイアス光源２０を点灯させて、Ｘ線センサのセンサ面全体で安定的に電界緩和効果を発現させることが望ましい。
【００５２】
続いて、電界緩和層２３の厚みについて説明する。上述したように、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚みが３０ｎｍ程度であるのに対して、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くしている。
【００５３】
すなわち、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚みが３０ｎｍ程度であるのは、可視光用途のセンサにおいては、全ての可視光が感度層まで到達する必要があるためであり、これに対して、Ｘ線センサにおいては、Ｘ線が可視光と比較して透過力が高いために、電界緩和層の厚みを可視光用途のセンサの電界緩和層に比べて厚くすることが可能となる。この実施の形態においては、透光性電極２１の厚みは３０ｎｍ程度、正孔注入阻止層２２の厚みは３０ｎｍ程度であり、したがって透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みは、ほぼ６０ｎｍ程度となっている。
【００５４】
以上説明したように、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くするだけでも、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができるが、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚み（６０ｎｍ程度）よりも十分に肉厚に設定している。具体的には、１．５μｍから６μｍまでの範囲から選択した厚みを設定している。
【００５５】
図１０に、この実施の形態におけるＸ線センサの電界緩和層２３の厚みと白キズの発生個数との関係を示す。この白キズの発生個数は、Ｘ線もバイアス光も照射していない状態で測定したものである。図１０に示すように、白キズの発生個数は、電界緩和層２３の厚みが３０ｎｍから１．５μｍまでの範囲では急峻に減少し、電界緩和層２３の厚みが１．５μｍよりも厚くなると、その減少カーブが緩やかになる。
【００５６】
つまり、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚み（６０ｎｍ程度）よりも十分に肉厚な１．５μｍ以上にすることにより、正孔注入阻止層などに発生したキズや膜厚ムラが感度層２５に与える影響をより効果的に低減することができる。
【００５７】
また、電界緩和層２３の厚みは、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達しないようにする厚みに設定するのが望ましい。すなわち、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達しないようにすることで、バイアス光源を連続点灯しても、光電変換信号に対してバイアス光源が影響しなくなる。したがって、バイアス光源の点灯タイミングを制御する必要がなくなる。具体的には、Ｘ線照射前ごとにバイアス光源を点灯したり、Ｘ線動画撮影のブランキング期間ごとにバイアス光源を点灯しなくて済む。
【００５８】
図１１に、この実施の形態における電界緩和層の厚みとバイアス光源から照射される光の波長との関係を示す。図１１に示すように、波長４４０ｎｍの青色光や波長５４０ｎｍの緑色光をバイアス光源２０から照射する場合、電界緩和層２３の厚みを１μｍ以上にすれば、バイアス光源２０から照射された光が感度層２５に到達することを阻止することができる。
【００５９】
したがって、この実施の形態のように電界緩和層２３の厚みを１．５μｍ以上に設定した場合、バイアス光源２０から照射する光として青色光や緑色光を選択すれば、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達することを阻止することが十分に可能となる。なお、図１１に示すように、Ｘ線は殆んど電界緩和層２３を透過し、減衰しない。
【００６０】
以上のように、電界緩和層２３の厚みを十分に肉厚にすることで、白キズの発生数をより低減できる。しかし、その反面、電界緩和層２３を厚くし過ぎると、可視光では電界緩和層２３を透過できなくなるため、Ｘ線センサの検査にＸ線が必要になり、Ｘ線の遮蔽機構を含め検査装置が大掛かりになる。したがって、より容易にＸ線センサの検査を実施するためには、電界緩和層２３の厚みに制限を加えて、可視光を用いた検査を可能にする必要がある。
【００６１】
そこで、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを６μｍ以下に制限している。すなわち、図１１に示すように、赤色光は、電界緩和層２３の厚みが６μｍ程度までは透過可能であるので、電界緩和層２３の厚みを６μｍ以下に設定することにより、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いたＸ線センサの検査が可能となる。
【００６２】
以下、この実施の形態におけるＸ線センサの検査方法について図１２を交えて説明する。図１２は、赤色光を用いたＸ線センサの検査時の制御ブロック図である。
【００６３】
まず、透光性電極２１に電圧を印加して、光導電性膜１８に対して５０Ｖ／μｍ〜１００Ｖ／μｍの電界をかけた状態で、光源３２から透光性基板１７のＸ線入射面の全面に波長６２０ｎｍの赤色光を一様に照射する（第１工程）。
【００６４】
この赤色光は、感度層２５に入射する。よって、この赤色光によって感度層２５に電荷が発生する。次に、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により電子源１６をコントロールして、光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。この電子線の走査によって、赤色光を照射することにより感度層２５に発生した電荷の量に応じた電気信号、すなわち感度層２５に入射した赤色光の強度に応じた電気信号が画像処理部９へ読み出される（第２工程）。
【００６５】
この読み出された電気信号は、画像処理部９によって画像処理された後、コントローラ８によって映像信号としてモニタ１０に表示される。この結果、モニタ１０の表示画面に、白キズが白く、黒キズが黒く映る。したがって、可視光である赤色光を用いた光導電性膜１８のキズの評価が可能となる。
【００６６】
以上のように、この実施の形態によれば、電界緩和層２３の厚みを可視光用途のセンサの電界緩和層よりも十分に厚くしたので、例えば正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、電界緩和効果を効果的に発揮させて、撮影画像に出現する白キズの個数（白キズの発生数）を低減することができる。
【００６７】
さらに、この実施の形態によれば、Ｘ線センサの品質を評価する際に、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いることが可能であるので、Ｘ線を用いた評価と比較すると、容易にＸ線センサの評価が可能となる。
【００６８】
続いて、Ｘ線センサの他の実施の形態について説明する。この他の実施の形態にかかるＸ線センサは、図１３に示すように、導光板３３が透光性基板１７の上部に配置されている点が、上述した実施の形態と異なる。すなわち、この他の実施の形態では、図１３に示すように、バイアス光源２０から放射される光が導光板３３の側面へ入射される。そして、導光板３３が、バイアス光源２０から受光した光を、透光性基板１７のＸ線入射面全体に均一に照射する。これにより、正孔トラップ層２４に対してバイアス光源２０からの光を均一に照射することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかるＸ線センサおよびそれを用いたＸ線診断装置によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑制することができる。さらに本発明にかかるＸ線センサの検査方法によれば、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いてＸ線センサの品質を評価することが可能となるので、Ｘ線を用いた検査方法と比較してＸ線センサの品質の評価が容易となる。したがって、本発明にかかるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置は、Ｘ線を用いて検査対象体の内部状態を観察するための機器に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線センサ
３ 撮像対象者
４ アーム
５ ベッド
６ 本体ケース
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 バイアス光源制御部
１３ 移動制御部
１４ 入力部
１５ 取り付け基板
１６ 電子源
１７ 透光性基板
１８ 光導電性膜
１９ カバー
２０ バイアス光源
２１ 透光性電極
２２ 正孔注入阻止層
２３ 電界緩和層
２４ 正孔トラップ層
２５ 感度層
２６ 電子注入阻止層
２７ Ｘ走査ドライバ
２８ Ｙ走査ドライバ
２９ メッシュ
３０ メッシュ電圧印加部
３１ 高圧電源
３２ 光源
３３ 導光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、Ｘ線源と、そのＸ線源から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサとを備え、Ｘ線源から放射したＸ線を人体に照射し、その人体を通過したＸ線をＸ線センサに入射させることにより、人体内部の状態を目視可能とするものである。このようにＸ線診断装置はＸ線を人体に照射するので、Ｘ線の照射量はできるだけ少ないほうが好ましい。したがってＸ線診断装置では、Ｘ線センサの感度を高める必要がある。
【０００３】
そこでＸ線センサに、阻止型構造を有する光導電性のターゲット部に電荷増倍機能を持たせた撮像装置（例えば、特許文献１参照）を採用することで、Ｘ線センサの感度を高めることが考えられる。
【０００４】
具体的には、この撮像装置には、正孔注入阻止層と電子注入阻止層との間に挟まれる光導電性の感度層、すなわち入射した光により電荷が発生する感度層の材料に、高電界をかけると電荷増倍作用が起こるものが採用されている。具体的には、特許文献１には、感度層がＳｅを主体とする非晶質半導体で形成された撮像装置が記載されている。この撮像装置によれば、少ない光量でも感度よく撮像ができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−３０４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、正孔注入阻止層と、電子注入阻止層と、これらの間に挟まれる電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、を備える光導電性膜をＸ線センサに採用することにより、Ｘ線センサの感度を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、既知の技術では、例えば正孔注入阻止層にキズや膜厚ムラが発生した場合、正孔注入阻止効果が不十分となる。つまり、高圧電源からの正孔が正孔注入阻止層のキズやムラ部を通過して感度層に到達してしまう。そのため、既知の技術では、撮像画像に白キズが出現するという問題があった。
【０００８】
正孔注入阻止層に発生するキズや膜厚ムラは、透光性基板に残留する微小なゴミに起因するところが大きい。つまり、透光性基板にゴミが残留すると、そのゴミによって発生する凹凸が薄い透光性電極に転写されて、正孔注入阻止層にキズや膜厚ムラを発生させる。ところで、Ｘ線診断装置においては、Ｘ線センサに極めて大きな面積が必要となる。例えば、マンモグラフィー用のＸ線診断装置には、平面視したときの各辺の長さが２００〜２５０ｍｍ程度のサイズの矩形状のセンサ面を持つＸ線センサが、胸部用のＸ線診断装置には、平面視したときの各辺の長さが４５０ｍｍ程度のサイズの矩形状のセンサ面を持つＸ線センサがそれぞれ用いられている。このように大きな面積のＸ線センサを形成するときには、どうしても、透光性基板から完全にゴミを除去できずに、光導電性膜の一部にキズや膜厚ムラが発生してしまうことがある。
【０００９】
本発明は、上記した問題に鑑み、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑えることができるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置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】
【００１０】
上記した目的を達成するために本発明にかかるＸ線センサは、
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面上に形成された透光性電極と、
前記透光性基板の前記透光性電極が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層と、電界緩和層と、正孔トラップ層と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、電子注入阻止層とを含む光導電性膜と、
を備え、前記電界緩和層の厚みが、前記透光性電極と前記正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
また本発明にかかるＸ線センサの検査方法は、上記した本発明にかかるＸ線センサの検査方法であって、前記透光性電極に電圧を印加して前記光導電性膜に電界をかけた状態で、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に赤色光を照射する第１工程と、前記赤色光を照射することにより前記光導電性膜の前記感度層に発生した電荷の量に応じた電気信号を前記光導電性膜の外部へ取り出す第２工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また本発明にかかるＸ線診断装置は、Ｘ線源から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサに、上記した本発明にかかるＸ線センサを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、透光性電極に高電圧を供給する高圧電源から流入した正孔を正孔トラップ層においてトラップすることで、透光性電極と正孔トラップ層との間の電界を緩和できる上、電界緩和層によって電界緩和領域を広げることができる。さらに本発明によれば、電界緩和層の厚みを、透光性電極と正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くしたので、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができる。したがって本発明によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑制することができる。
【００１４】
また本発明によれば、Ｘ線センサの品質を評価する際に、Ｘ線を用いる代わりに、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いることが可能となる。すなわち、赤色光は６μｍ以下の厚みの電界緩和層を透過可能であることから、電界緩和層が６μｍ以下の厚みであれば、赤色光を用いたＸ線センサの品質の評価が可能となる。より具体的には、赤色光をＸ線センサに照射して、Ｘ線センサの光導電性膜に発生する膜欠陥（黒キズや白キズ）を評価することが可能となる。したがって、本発明によれば、赤色光を用いてＸ線センサの品質を評価することが可能となるので、Ｘ線を用いた検査方法と比較してＸ線センサの品質の評価が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図
【図２】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
【図３】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの外観を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの断面図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの光導電性膜の構成図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図９】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの特性図
【図１０】本発明の実施の形態にかかる電界緩和層の厚みと白キズの発生個数との関係を示す図
【図１１】本発明の実施の形態にかかる電界緩和層の厚みとバイアス光源から照射される光の波長との関係を示す図
【図１２】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの検査時の制御ブロック図
【図１３】本発明の他の実施の形態にかかるＸ線センサの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いた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。
【００１７】
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。
【００１８】
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を通過したＸ線をＸ線センサ２に入射させることにより、撮像対象者３の内部の状態を目視可能とするものである。
【００１９】
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、該アーム４の他端にＸ線センサ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、ベット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２とを対向配置させることができるので、Ｘ線源１から放射されて撮影対象者３を通過したＸ線を、Ｘ線センサ２で検出することができる。
【００２０】
アーム４は、本体ケース６に回動自在に取り付けられている。本体ケース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目視することが可能となる。
【００２１】
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。
【００２２】
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線の放射動作やＸ線の照射量を制御する。
【００２３】
Ｘ線センサ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。
【００２４】
またＸ線センサ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。
【００２５】
さらにＸ線センサ２は、バイアス光源制御部１２にも接続されている。このバイアス光源制御部１２もコントローラ８に接続されている。バイアス光源制御部１２は、コントローラ８からの指令信号に従って、後述するバイアス光源による光の照射動作や光の照射量を制御する。
【００２６】
本体ケース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。
【００２７】
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。
【００２８】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線センサ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線センサの光導電性膜の構成図であり、図６は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図である。
【００２９】
図３および図４に示すように、Ｘ線センサ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、透光性基板１７が配置されている。詳しくは、透光性基板１７は、Ｘ線が入射される面（Ｘ線入射面）とは反対側の面が電子源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。図示しないが、透光性基板１７のＸ線入射面とは反対側の面には透光性電極が形成されていて、その透光性基板１７の透光性電極が形成されている面上に光導電性膜１８が設けられている。
【００３０】
さらに図３および図４に示すように、取り付け基板１５の主面上において、電子源１６と透光性基板１７がカバー１９で覆われており、そのカバー１９内に、透光性基板１７のＸ線入射面に光を照射するバイアス光源２０が配置されている。詳しくは、バイアス光源２０は、カバー１９内の透光性基板１７の投影領域から外れる位置に配置されている。
【００３１】
図５に示すように、光導電性膜１８は、透光性基板１７の透光性電極２１が形成されている面上に順次設けられた正孔注入阻止層２２と、電界緩和層２３と、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正孔トラップ層２４と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層２５と、電子注入阻止層２６とからなる。したがって、透光性基板１７は、電子注入阻止層２６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は光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に向けて電子線を照射することができる。
【００３２】
ここで、透光性電極２１には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用される。また、正孔注入阻止層２２には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が、電界緩和層２３には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、正孔トラップ層２４には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が、感度層２５には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、電子注入阻止層２６には三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）がそれぞれ使用される。
【００３３】
光導電性膜１８に電界緩和層２３と正孔トラップ層２４が設けられているのは、正孔注入阻止層２２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。
【００３４】
すなわち、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラが発生している状態では、Ｘ線が照射されていない時でも透光性電極２１に接続される高圧電源から正孔が常時流入し、その流入した正孔が光導電性膜１８の内部電界により加速・増倍して白キズとして現れてしまう。この問題に対して、透光性電極２１と感度層２５との間に正孔トラップ層２４を設けることにより、正孔トラップ層２４で正孔をトラップさせて、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界を緩和させることができる。したがって、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラがある場合でも、高圧電源から流入した正孔が感度層２５へ到達することを防止して、撮影画像に出現する白キズの個数を低減することができる。
【００３５】
さらに、正孔注入阻止層２２と正孔トラップ層２４との間に配置された電界緩和層２３により、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界緩和領域を広げることができる。したがって、この電界緩和層２３により、白キズの発生をより抑えることができる。また、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚み（３０ｎｍ程度）よりも厚くしている。これにより、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができる。なお、可視光用途のセンサにおいても、透光性電極には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用され、正孔注入阻止層には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が使用され、電界緩和層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、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）が使用され、感度層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、電子注入阻止層には三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）が使用される。
【００３６】
また、バイアス光源２０が設けられているのは、正孔トラップ層２４による電界緩和効果をより効果的に発揮させるためである。すなわち、Ｘ線照射前にバイアス光源２０から透光性基板１７のＸ線入射面に光を照射することにより、バイアス光源２０から照射された光によって発生する正孔を正孔トラップ層２４でトラップさせて電界緩和効果を発現させることができる。したがって、キズや膜厚ムラの感度層２５への影響を無くすことができる。
【００３７】
図６に示すように、電子源１６には、電子線を照射するための電圧Ｖｄが供給される。さらに電子源１６は、電子源制御部１１に含まれるＸ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８に接続している。したがって、電子源１６は、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により、光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。
【００３８】
またＸ線センサ２は、図６に示すように、複数の開口が設けられたメッシュ２９を備えてもよい。メッシュ２９は、電子源１６から照射される電子線を加速させたり、集束させたり、余剰電子を回収するために設けられる中間電極であり、電子源制御部１１に含まれるメッシュ電圧印加部３０に接続している。メッシュ電圧印加部３０はメッシュ２９に正電圧（メッシュ電圧）Ｖｍｅｓｈを印加する。メッシュ２９は、公知の金属材料、合金、半導体材料等で形成することができる。
【００３９】
透光性電極２１は、高電圧Ｖｈａｒｐを供給する高電圧源３１に接続している。この高電圧Ｖｈａｒｐにより、光導電性膜１８の感度層２５に高電界がかかる。さらに透光性電極２１は画像処理部９に接続している。画像処理部９は、上述したように、透光性電極２１から取り出された光電変換信号を検出して画像処理する。光電変換信号のレベルは、透光性基板１７のＸ線入射面に入射される光の光量（強度）に応じて変化する。
【００４０】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線診断装置の動作を説明する。この実施形態においては、撮影対象者３のＸ線撮影を行う前に、バイアス光源２０から透光性基板１７に向けて光を照射する。バイアス光源２０には、例えば、波長が５４０ｎｍ（緑色）あるいは４４０ｎｍ（青色）の可視光を照射できる光源を用いる。
【００４１】
このような初期操作を行う理由は、図５に示すように、透光性基板１７のＸ線入射面の前に被写体が存在しないＡ部と、透光性基板１７のＸ線入射面の前にＸ線の透過率が悪い被写体が存在するＢ部が発生した場合、Ａ部とＢ部との間で正孔トラップ層２４による電界緩和効果に差ができるためである。この電界緩和効果の差は、Ｘ線照射によって発生し正孔トラップ層２４でトラップされる正孔の量に差ができ、透光性電極２１から正孔トラップ層２４までの電位に差ができるために起こる。
【００４２】
Ａ部とＢ部との間で電界緩和効果に差ができる現象を、図７ないし図９を用いて具体的に説明する。図７ないし図９は、透光性電極からの膜厚深さ方向への電圧の分布をそれぞれ示す。
【００４３】
まず、初期状態では、図７に示すように、正孔トラップ層２４で正孔がトラップされていないので電界緩和効果は現れず、Ａ部、Ｂ部とも、透光性電極２１から電子注入阻止層２６までの電圧が膜厚深さ方向に線形的に下がる特性になる。
【００４４】
そして、この初期状態から初回のＸ線照射の前までに、光導電性膜１８の透光性基板１７側の面の全体にバイアス光源２０から光（バイアス光）を一様に照射した場合、図８に実線で示すように、Ａ部、Ｂ部とも、正孔トラップ層２４に十分な量の正孔がトラップされて電界緩和効果が発現する。つまり、正孔トラップ層２４の電圧が上昇して、透光性電極２１と正孔トラップ層２４の電圧がほぼ同じになり、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界がほぼゼロになる。そして、このように正孔トラップ層２４の電圧が上昇したことにより、Ａ部、Ｂ部ともに、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化が急峻になる。
【００４５】
一方、バイアス光が照射されない場合には、図８に破線で示すように、Ａ部、Ｂ部とも、初期状態と同じく透光性電極２１から電子注入阻止層２６までの電圧が膜厚深さ方向に線形的に下がる特性になる。
【００４６】
初回のＸ線照射後、すなわち２回目のＸ線照射前、Ａ部では、初回のＸ線照射によって十分な量の正孔が正孔トラップ層２４でトラップされるため、図９に示すように電界緩和効果が発現する。したがってＡ部では、バイアス光が照射されない場合でもＸ線照射によって電界緩和効果が発現する。
【００４７】
一方、Ｂ部では、Ｘ線照射によって発生し正孔トラップ層２４でトラップされる正孔の量が不十分となる。したがって、バイアス光が照射されない場合、不完全電界緩和が発現する。つまり、図９に破線で示すように、正孔トラップ層２４の電圧が若干上昇するものの、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電圧が膜厚深さ方向に下がる。そのため、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化は、Ａ部に比べて急峻にはならない。
【００４８】
したがって、バイアス光が照射されない場合、Ａ部とＢ部との間で、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの電圧の変化に差が生ずる。すなわち、正孔トラップ層２４と電子注入阻止層２６との間に配置された感度層２５にかかる電界強度に差が生ずる。感度層２５にかかる電界強度は、感度層２５の感度と大きな関係があるため、Ａ部とＢ部との間で感度層２５にかかる電界強度に差が生ずると、同一の被写体を撮影してもＡ部とＢ部との間で信号レベルに差が出てしまう。すなわち、以前に撮影した被写体の履歴を引きずることになる。
【００４９】
これに対して、２回目のＸ線照射前に、初回のＸ線照射前と同様にバイアス光を照射することにより、Ａ部、Ｂ部ともに、電界緩和効果を発現させることができる。つまり、図９に実線で示すように、Ａ部、Ｂ部ともに、正孔トラップ層２４から電子注入阻止層２６までの膜厚深さ方向の電圧の変化を急峻にさせることができる。
【００５０】
以上のようにＸ線照射前にバイアス光源を用いて電界緩和効果を発現させることにより、照射履歴の影響を受けず、感度バラツキの無いＸ線センサを実現することができる。
【００５１】
但し、正孔トラップ層２４による正孔のトラップは不安定なものであるので、少なくともＸ線撮影の前には必ずバイアス光源２０を点灯させて、Ｘ線センサのセンサ面全体で安定的に電界緩和効果を発現させることが望ましい。
【００５２】
続いて、電界緩和層２３の厚みについて説明する。上述したように、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚みが３０ｎｍ程度であるのに対して、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くしている。
【００５３】
すなわち、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚みが３０ｎｍ程度であるのは、可視光用途のセンサにおいては、全ての可視光が感度層まで到達する必要があるためであり、これに対して、Ｘ線センサにおいては、Ｘ線が可視光と比較して透過力が高いために、電界緩和層の厚みを可視光用途のセンサの電界緩和層に比べて厚くすることが可能となる。この実施の形態においては、透光性電極２１の厚みは３０ｎｍ程度、正孔注入阻止層２２の厚みは３０ｎｍ程度であり、したがって透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みは、ほぼ６０ｎｍ程度となっている。
【００５４】
以上説明したように、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層よりも厚くするだけでも、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができるが、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚み（６０ｎｍ程度）よりも十分に肉厚に設定している。具体的には、１．５μｍから６μｍまでの範囲から選択した厚みを設定している。
【００５５】
図１０に、この実施の形態におけるＸ線センサの電界緩和層２３の厚みと白キズの発生個数との関係を示す。この白キズの発生個数は、Ｘ線もバイアス光も照射していない状態で測定したものである。図１０に示すように、白キズの発生個数は、電界緩和層２３の厚みが３０ｎｍから１．５μｍまでの範囲では急峻に減少し、電界緩和層２３の厚みが１．５μｍよりも厚くなると、その減少カーブが緩やかになる。
【００５６】
つまり、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚み（６０ｎｍ程度）よりも十分に肉厚な１．５μｍ以上にすることにより、正孔注入阻止層などに発生したキズや膜厚ムラが感度層２５に与える影響をより効果的に低減することができる。
【００５７】
また、電界緩和層２３の厚みは、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達しないようにする厚みに設定するのが望ましい。すなわち、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達しないようにすることで、バイアス光源を連続点灯しても、光電変換信号に対してバイアス光源が影響しなくなる。したがって、バイアス光源の点灯タイミングを制御する必要がなくなる。具体的には、Ｘ線照射前ごとにバイアス光源を点灯したり、Ｘ線動画撮影のブランキング期間ごとにバイアス光源を点灯しなくて済む。
【００５８】
図１１に、この実施の形態における電界緩和層の厚みとバイアス光源から照射される光の波長との関係を示す。図１１に示すように、波長４４０ｎｍの青色光や波長５４０ｎｍの緑色光をバイアス光源２０から照射する場合、電界緩和層２３の厚みを１μｍ以上にすれば、バイアス光源２０から照射された光が感度層２５に到達することを阻止することができる。
【００５９】
したがって、この実施の形態のように電界緩和層２３の厚みを１．５μｍ以上に設定した場合、バイアス光源２０から照射する光として青色光や緑色光を選択すれば、バイアス光源２０から照射される光が感度層２５に到達することを阻止することが十分に可能となる。なお、図１１に示すように、Ｘ線は殆んど電界緩和層２３を透過し、減衰しない。
【００６０】
以上のように、電界緩和層２３の厚みを十分に肉厚にすることで、白キズの発生数をより低減できる。しかし、その反面、電界緩和層２３を厚くし過ぎると、可視光では電界緩和層２３を透過できなくなるため、Ｘ線センサの検査にＸ線が必要になり、Ｘ線の遮蔽機構を含め検査装置が大掛かりになる。したがって、より容易にＸ線センサの検査を実施するためには、電界緩和層２３の厚みに制限を加えて、可視光を用いた検査を可能にする必要がある。
【００６１】
そこで、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを６μｍ以下に制限している。すなわち、図１１に示すように、赤色光は、電界緩和層２３の厚みが６μｍ程度までは透過可能であるので、電界緩和層２３の厚みを６μｍ以下に設定することにより、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いたＸ線センサの検査が可能となる。
【００６２】
以下、この実施の形態におけるＸ線センサの検査方法について図１２を交えて説明する。図１２は、赤色光を用いたＸ線センサの検査時の制御ブロック図である。
【００６３】
まず、透光性電極２１に電圧を印加して、光導電性膜１８に対して５０Ｖ／μｍ〜１００Ｖ／μｍの電界をかけた状態で、光源３２から透光性基板１７のＸ線入射面の全面に波長６２０ｎｍの赤色光を一様に照射する（第１工程）。
【００６４】
この赤色光は、感度層２５に入射する。よって、この赤色光によって感度層２５に電荷が発生する。次に、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により電子源１６をコントロールして、光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。この電子線の走査によって、赤色光を照射することにより感度層２５に発生した電荷の量に応じた電気信号、すなわち感度層２５に入射した赤色光の強度に応じた電気信号が画像処理部９へ読み出される（第２工程）。
【００６５】
この読み出された電気信号は、画像処理部９によって画像処理された後、コントローラ８によって映像信号としてモニタ１０に表示される。この結果、モニタ１０の表示画面に、白キズが白く、黒キズが黒く映る。したがって、可視光である赤色光を用いた光導電性膜１８のキズの評価が可能となる。
【００６６】
以上のように、この実施の形態によれば、電界緩和層２３の厚みを可視光用途のセンサの電界緩和層よりも十分に厚くしたので、例えば正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、電界緩和効果を効果的に発揮させて、撮影画像に出現する白キズの個数（白キズの発生数）を低減することができる。
【００６７】
さらに、この実施の形態によれば、Ｘ線センサの品質を評価する際に、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いることが可能であるので、Ｘ線を用いた評価と比較すると、容易にＸ線センサの評価が可能となる。
【００６８】
続いて、Ｘ線センサの他の実施の形態について説明する。この他の実施の形態にかかるＸ線センサは、図１３に示すように、導光板３３が透光性基板１７の上部に配置されている点が、上述した実施の形態と異なる。すなわち、この他の実施の形態では、図１３に示すように、バイアス光源２０から放射される光が導光板３３の側面へ入射される。そして、導光板３３が、バイアス光源２０から受光した光を、透光性基板１７のＸ線入射面全体に均一に照射する。これにより、正孔トラップ層２４に対してバイアス光源２０からの光を均一に照射することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかるＸ線センサおよびそれを用いたＸ線診断装置によれば、正孔注入阻止層などにキズや膜厚ムラが発生した場合でも、それによる白キズの出現を抑制することができる。さらに本発明にかかるＸ線センサの検査方法によれば、可視光である波長６２０ｎｍの赤色光を用いてＸ線センサの品質を評価することが可能となるので、Ｘ線を用いた検査方法と比較してＸ線センサの品質の評価が容易となる。したがって、本発明にかかるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置は、Ｘ線を用いて検査対象体の内部状態を観察するための機器に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線センサ
３ 撮像対象者
４ アーム
５ ベッド
６ 本体ケース
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 バイアス光源制御部
１３ 移動制御部
１４ 入力部
１５ 取り付け基板
１６ 電子源
１７ 透光性基板
１８ 光導電性膜
１９ カバー
２０ バイアス光源
２１ 透光性電極
２２ 正孔注入阻止層
２３ 電界緩和層
２４ 正孔トラップ層
２５ 感度層
２６ 電子注入阻止層
２７ Ｘ走査ドライバ
２８ Ｙ走査ドライバ
２９ メッシュ
３０ メッシュ電圧印加部
３１ 高圧電源
３２ 光源
３３ 導光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面上に形成された透光性電極と、
前記透光性基板の前記透光性電極が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層と、電界緩和層と、正孔トラップ層と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、電子注入阻止層とを含む光導電性膜と、
を備え、前記電界緩和層の厚みが、前記透光性電極と前記正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とするＸ線センサ。
【請求項２】
前記電界緩和層の厚みが６０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項３】
前記光導電性膜の前記電子注入阻止層側の面に電子線を照射する電子源を備えることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項４】
前記電子源が設けられた取り付け基板をさらに備え、前記電子源に前記電子注入阻止層が向くように、前記透光性基板が前記取り付け基板に対して対向配置されていることを特徴とする請求項３記載のＸ線センサ。
【請求項５】
前記透光性基板を覆うカバーと、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に光を照射するバイアス光源と、をさらに備え、前記バイアス光源が前記カバー内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項６】
前記バイアス光源が、前記透光性基板の投影領域から外れる位置に配置されていることを特徴とする請求項５記載のＸ線センサ。
【請求項７】
前記電界緩和層は、前記バイアス光源から照射される光が前記感度層に到達するのを阻止する厚みを有することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項８】
前記電界緩和層の厚みが６μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項９】
前記電界緩和層の厚みが１．５μｍ以上で且つ６μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のＸ線センサの検査方法であって、
前記透光性電極に電圧を印加して前記光導電性膜に電界をかけた状態で、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に赤色光を照射する第１工程と、
前記赤色光を照射することにより前記光導電性膜の前記感度層に発生した電荷の量に応じた電気信号を前記光導電性膜の外部へ取り出す第２工程と、
を具備することを特徴とするＸ線センサの検査方法。
【請求項１１】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源から所定の間隔をおいて対向配置されたＸ線センサとを備え、前記Ｘ線センサとして、請求項１ないし９のいずれかに記載のＸ線センサを用いたことを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面上に形成された透光性電極と、
前記透光性基板の前記透光性電極が形成された一方の面上に順次設けられた正孔注入阻止層と、電界緩和層と、正孔トラップ層と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層と、電子注入阻止層とを含む光導電性膜と、
を備え、前記電界緩和層の厚みが、前記透光性電極と前記正孔注入阻止層とからなる層の厚みよりも厚いことを特徴とするＸ線センサ。
【請求項２】
前記電界緩和層の厚みが６０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項３】
前記光導電性膜の前記電子注入阻止層側の面に電子線を照射する電子源を備えることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項４】
前記電子源が設けられた取り付け基板をさらに備え、前記電子源に前記電子注入阻止層が向くように、前記透光性基板が前記取り付け基板に対して対向配置されていることを特徴とする請求項３記載のＸ線センサ。
【請求項５】
前記透光性基板を覆うカバーと、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に光を照射するバイアス光源と、をさらに備え、前記バイアス光源が前記カバー内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項６】
前記バイアス光源が、前記透光性基板の投影領域から外れる位置に配置されていることを特徴とする請求項５記載のＸ線センサ。
【請求項７】
前記電界緩和層は、前記バイアス光源から照射される光が前記感度層に到達するのを阻止する厚みを有することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項８】
前記電界緩和層の厚みが６μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項９】
前記電界緩和層の厚みが１．５μｍ以上で且つ６μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のＸ線センサ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のＸ線センサの検査方法であって、
前記透光性電極に電圧を印加して前記光導電性膜に電界をかけた状態で、前記透光性基板のＸ線が入射される他方の面に赤色光を照射する第１工程と、
前記赤色光を照射することにより前記光導電性膜の前記感度層に発生した電荷の量に応じた電気信号を前記光導電性膜の外部へ取り出す第２工程と、
を具備することを特徴とするＸ線センサの検査方法。
【請求項１１】
Ｘ線源と、前記Ｘ線源から所定の間隔をおいて対向配置されたＸ線センサとを備え、前記Ｘ線センサとして、請求項１ないし９のいずれかに記載のＸ線センサを用いたことを特徴とするＸ線診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１０９３６２（Ｐ２０１２−１０９３６２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６３６６（Ｐ２０１０−２５６３６６）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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