JP2001296365A

JP2001296365A - Ｘ線撮影センサ

Info

Publication number: JP2001296365A
Application number: JP2000111748A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakahara; 信一中原; Takayoshi Yutsu; 隆義遊津; Yasuhiko Makaji; 康彦眞梶; Toshiyoshi Yamamoto; 敏義山本; Yoshiteru Cho; 吉輝猪
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＴＦＴスイッチ等により構成されるX
線センサにおいては、基板は通常平板なガラス基板で構
成され、検査対象物が、パイプ等の曲面を有する場合、
X線撮影画像が歪をもって撮影されるという課題を有し
ていた。また、ガラス基板をベースとしているため、振
動や衝撃に弱く、重量も重たいという問題もあった。【解決手段】平面なガラス基板を曲率をもったガラス
基板により構成する方法、及びフィルムにより構成する
ことにより、曲面を有する被検体を低歪で撮影可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体にＸ線を照
射し、その透過Ｘ線像を画像化するＸ線撮影センサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、Ｘ線撮影検査で主に使用される撮
像系は以下のようなものである。１）増感紙（蛍光体）とＸ線フィルムを組み合わせたス
クリーン・フィルム撮影２）輝尽発光体を塗布したプレート（イメージングプレ
ート）を使用するコンピューテッド・ラジオグラフィー
撮影３）Ｘ線を光に変換するイメージインテンシファイア
（Ｉ．Ｉ．）とテレビジョン装置（ＴＶ）等を組み合わ
せて使用する撮影しかしながら、近年、前記フィルム・スクリーン系や、
イメージングプレートの様な携帯性、高解像度特性を有
し、且つＩ．Ｉ．−ＴＶ系システムの持つリアルタイム
性を備える次世代Ｘ線装置として、液晶表示装置などに
用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉ
ｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチングゲートに
使用するものが提案されている。これにはガラス基板上
に構成されるＴＦＴ回路の上にフォトダイオードアレイ
を構成し、その上にＸ線蛍光板をおいて画像を読み出す
技術、あるいは蛍光板の代わりにＸ線を電荷に直接変換
する光導電体材料を用いて直接ＴＦＴパネルで読み出す
技術などの方式が提案されている。

【０００３】第１の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を光に変
換する蛍光体とその光を電荷に変換するフォトダイオー
ドアレイ、電荷を蓄積するコンデンサ、電荷を読み取る
ＴＦＴスイッチ、ガラス基板等から構成される。

【０００４】第２の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を直接電
荷に変換する半導体層からなる光導電体部と電荷を蓄積
するコンデンサ、電荷を読み取るＴＦＴスイッチ、ガラ
ス基板等から構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｘ
線センサにおいては、基板は通常平板なガラス基板で構
成され、検査対象物が、パイプ等の曲面を有する場合、
Ｘ線撮影画像が歪をもって撮影されるという課題を有し
ていた。また、ガラス基板をベースとしているため、振
動や衝撃に弱く、重量も重たいという問題もあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。

【０００７】本発明第１のＸ線撮影センサは、被検体か
らの透過Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換手段と、こ
のＸ線電荷変換手段に発生する電荷を蓄積、及び蓄積さ
れた電荷を読み出す電荷読み出し手段と基板とにおい
て、前記基板が、曲率を有する基板より構成される。

【０００８】本発明第２のＸ線撮影センサは、被検体か
らの透過Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換手段と、こ
のＸ線電荷変換手段に発生する電荷を蓄積、及び蓄積さ
れた電荷を読み出す電荷読み出し手段と基板とにおい
て、前記基板がフィルムより構成されたことを要旨とす
る。

【０００９】本発明第３のＸ線撮影センサは、本発明第
２のＸ線撮影装置においてフィルムがポリミド等の樹脂
フィルムであることを要旨とする。

【００１０】本発明第４のＸ線撮影装置は、本発明第１
又は第２のＸ線撮影装置において、Ｘ線電荷変換手段が
光導電体であることを要旨とする。

【００１１】本発明第５のＸ線撮影センサは、Ｘ線電荷
変換手段が、蛍光体とフォトダイオードであることを要
旨とする。

【００１２】本発明第６のＸ撮影センサは、蓄積された
電荷を読み出す電荷読み出し手段がＴＦＴを含む回路よ
り構成されることを要旨とする。

【００１３】本発明第７のＸ線撮影センサは、シリコン
樹脂等の柔軟性のある保護膜により封止したことを要旨
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明第１のＸ線撮影センサによ
れば、被検体に合わせた曲率を有する基板にＸ線電荷変
換手段、電荷読み出し手段を形成することにより、被検
体の透過陰影像を低歪で撮影することが可能となる。

【００１５】本発明第２のＸ線撮影センサによれば、基
板を従来のガラス基板より、フィルムとすることによ
り、耐振動性や、耐衝撃性が増し、重量も軽くなる。

【００１６】本発明第３のＸ線撮影センサによれば耐熱
性の高いポリミド等の樹脂フィルムを用いることによ
り、Ｘ線電荷変換手段や、読み取り手段を形成する場合
のプロセス温度に対し、最も裕度を保持することができ
る。

【００１７】本発明第４のＸ線撮影センサによれば、殊
に被検体の曲率に合わせた曲率を有する基板上に光導電
体を形成することにより、Ｘ線電荷変換手段が蛍光体と
フォトダイオードである場合よりも空間分解能に優れた
光導電体との組み合わせにより、より高分解能領域まで
低歪で高精度なＸ線透過陰影像が得られる。

【００１８】本発明第５のＸ線撮影センサによれば、殊
に蛍光体の柔軟性により、曲げることが可能なＸ線セン
サを提供することが可能となる。

【００１９】本発明第６のＸ撮影センサによれば大型
で、高精細な２次元Ｘ線センサを提供することが可能と
なる。

【００２０】本発明第７のＸ線撮影センサによればシリ
コン樹脂等の柔軟性により、曲げることが可能で、周囲
環境等に対してもより安定なＸ線センサを提供すること
が可能となる。

【００２１】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は、本発明における
第１の実施形態であるＸ線センサにおける一部の構成を
模式的に示したものである。

【００２３】このＸ線センサは複数の画素からなるＸ線
電荷変換手段が、格子状に配列されたゲート線６と読出
し線４に囲まれた範囲を１画素としてマトリックス状に
配列されている。１は画素電極であり、各画素電極１に
電荷蓄積部２、スイッチ部としてのＴＦＴ３のドレイン
側が接続され、制御線としてのゲート線６に前記ＴＦＴ
３のゲートが、読出し線４に前記ＴＦＴ３のソースが接
続されている。ＴＦＴ３は薄膜トランジスタであり、電
界効果トランジスタからなる。また、ゲート線６は制御
回路部としてのゲートドライバ７、読出し線４は読出し
回路５に接続される。図中、明示はしていないが、Ｔ
ＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１の画素位置による区
別をするため、ゲート線６ａ列に対してはａ〜ｄを、ゲ
ート線６ｂ列に対してはｅ〜ｈ、ゲート線６ｃ列に対し
てはｉ〜ｌ、ゲート線６ｄ列に対してはｍ〜ｐを、それ
ぞれのＴＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１に付記し、
画素毎に区別可能とした。

【００２４】図２にＸ線検出器単一画素に対応する断面
の模式図を示す。図２において複数のＸ線電荷変換手段
は基板１０の上部であって、画素電極１と上部電極１１
と光電変換部１２より構成される。基板１０は図２では
直線で記載しているが実際には曲率をもったガラス基板
により構成される。光電変換部にはＰｂＩ₂（ヨウ化
鉛）を用いる。ＰｂＩ₂の上部電極１１には高電位が印
加され、上部電極１１より、画素電極１に向けて電界Ｅ
が発生している。Ｘ線曝射によりＰｂＩ₂内に発生した
負電荷は、上部電極１１に集められ、正電荷は下部電極
に集められる。画素電極１には電荷蓄積部２（コンデン
サ）がＧＮＤに接続された電極１３と絶縁層１４とで構
成され、前記集荷された正電荷を蓄積する。ＴＦＴ３は
ゲート線６に接続されるゲート電極１５、画素電極１に
接続されるドレイン電極１６、読出し線４に接続される
ソース電極１７等で構成される。

【００２５】図３にＸ線検出器単一画素に対応する等価
回路概略図を示す。光電変換部１３は、図３に示すよう
にコンデンサで表せ、電荷蓄積部２を形成するコンデン
サと接続される。Ｘ線曝射により光電変換部１３は入射
Ｘ線に応じて電荷を発生させ、電荷蓄積部２に蓄積され
る。この状態でゲート線６を介してＴＦＴ３を構成する
ゲート電極１５とソース電極１７間にスレシホールド電
圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖｇｓが印加されると、ＴＦＴ３は
導通状態となり、電荷蓄積部２に蓄積された電荷が読出
し線４を介して増幅器８等より構成される読出し回路５
により読み出される。

【００２６】図１に戻り、Ｘ線曝射終了後に、ゲートド
ライバ７からのゲート制御信号Ｖｇｓが、ゲート線６ａ
に加えられと、ゲート線６ａに接続されるＴＦＴ３ａ〜
３ｄが全て導通状態となり、Ｘ線曝射量に応じて各電荷
蓄積部２ａ〜２ｄに蓄積された電荷が、それぞれ読出し
線４ａ〜４ｄに読み出される。読み出された信号は読出
し回路５に構成される増幅器８ａ〜８ｄにより増幅され
た後、マルチプレクサ９によりパラレル信号からシリア
ル信号に変換され、図示してはいないＡ／Ｄ変換器に入
力され、対応する画素の電荷量に応じた１列のデジタル
画像信号となる。以上の動作をゲート線６ａより、６ｄ
まで順次繰り返すことにより、２次元のＸ線撮影像（静
止画）やＸ線透視像（動画）が得られる。

【００２７】図４に、本実施例のＸ線センサの形状と実
際の撮影形態を模式的に示す。図中１８は本実施例によ
るＸ線センサの断面であり、Ｘ線電荷変換手段は面１９
側に形成される。２０は被検体であるパイプの断面であ
り、２１はＸ線管で破線２２のごとくＸ線を放射する。
Ｘ線センサ１８はＸ線の照射方向に対向する面を所定の
曲率を有する曲面としている。なお、本実施例では、Ｘ
線センサ１８の曲率は、パイプ２０の曲面に適合させて
構成されている。従って図に示すごとく、パイプ３２を
回転させながら、軸方向に移動する状態で、Ｘ線を間欠
パルスであるいは連続照射で照射し、Ｘ線センサでパイ
プの透過陰影像を取得することにより、平面センサで構
成された場合と比較し、センサ周囲も含め、パイプ全体
を低歪な画像により検査できる。

【００２８】なお、本実施形態においてはＸ線電荷変換
手段を構成する光導電体としてＰｂＩ₂を使用したが、
ａ−Ｓｅ、Ｃｄ−Ｔｅ、ＨｇＩ₂、ＰｂＯ、ＺｎＴｅ、
ＣｕＩｎＳｅ₂、等の光導電体でもよいのはもちろんで
ある。また、本実施例では、Ｘ線電荷変換部は光導電体
で形成したが、蛍光体とフォトダイオードで構成しても
よい。また、本実施例では、Ｘ線センサ１８はパイブの
外側に配し、パイプ２０の内側よりＸ線を照射する１例
を示したが、本発名はかかる線源との位置関係や被検体
の移動方法等によらないことはもちろんである。また、
Ｘ線センサの曲率や曲面の一部を形成するものにもよら
ず、例えばＸ線センサ１８を円筒形に構成してもよい。

【００２９】（実施の形態２）図５、及び図６に第２の
実施形態を示す。第２の実施形態は、基板２７が、ポリ
ミドフィルムより構成されるとともに、複数の画素から
なるＸ線電荷変換手段が、光電変換素子の上にＸ線蛍光
板を構成することを特徴とする。図中、図２、図３と同
一番号は第１の実施形態と同一な構成要素であることを
示す。図５において２３は画素ごとに構成されるフォト
ダイオードであり、２４はフォトダイオード２３の静電
容量成分による電荷蓄積部である。

【００３０】３はスイッチ部としてのＴＦＴ３であり、
５は読出し回路、８は読出し回路の一部を構成する増幅
器である。図５において、Ｘ線曝射の前にＴＦＴ３を
導通状態とし、フォトダイオード２３に逆バイアスを印
加すると、電荷蓄積部２４にはフォトダイオードのカソ
ード側にプラスの、アノード側にマイナスの電荷が蓄積
する。ＴＦＴ３をゲート線６により非導通状態でＸ線を
曝射すると、フォトダイオード２３はＸ線照射量に応じ
て電荷を発生し、電荷蓄積部２４に蓄積された電荷を打
ち消す。ここで再度ＴＦＴ３を導通状態とすることで、
再度、逆バイアスにより充電される。この充電電荷を読
出し回路５を構成する増幅器８により読み出す。

【００３１】図６に第２の実施形態におけるＸ線検出器
の単一画素の断面模式図を示す。２５はＸ線を光に変換
する蛍光体でＧｄ₂Ｏ₂Ｓよりなり、画素内のＸ線の曝射
量に応じて光に変換する。２３はフォトダイオードであ
り、画素内でＸ線により変換された光の入射量に応じて
電荷を発生する。２６は上部電極で、図９に示したよう
にフォトダイオード２３に逆バイアスを印加する。よっ
て、Ｘ線電荷変換手段の構成は異なるが、それ以降の構
成要件は第１の実施形態、或いは第２の実施形態とゲー
ト線６の制御方法や読出し線４を流れる電流方向等を除
くと同様であり省略するが、第１の実施形態、或いは第
２の実施形態と全く同様な制御が可能となる。

【００３２】２８は保護膜であり、気密性や耐候性を保
つために柔軟性のあるシリコン樹脂により形成される。

【００３３】また、フィルムよりなる基板２７上に、Ｘ
線電荷変換手段や、電荷読み出し手段等を形成する際に
は一般に摂氏数百度の高温に曝されるため、フィルム表
面の温度を耐熱温度以下に抑制のために、フィルムをド
ラム等で回転させながら、徐々に形成する等の必要が一
般に生じるが、この際、耐熱温度の高いポリミドフィル
ム等を用いることにより、プロセス上の温度裕度を高く
とることが出来、製造性を向上させることが可能とな
る。

【００３４】さらに、本実施例においては、基板２７が
ポリミドフィルムにより構成されるため、ガラス基板を
用いる場合よりも、軽量で衝撃に強い構成が可能とな
る。また、Ｘ線電荷変換手段にフレキシブルな蛍光体を
使用するとともに、柔軟なシリコン樹脂で密封すること
により、曲げることが可能で周囲環境等に対しより安定
なＸ線センサを提供できる。

【００３５】なお、本実施例においては蛍光体としてＧ
ｄ₂Ｏ₂Ｓを使用したが、ＣｄＷｏ₄、ＣｓＩ、ＢａＦＣ
ｌ等の蛍光体のいずれでもよいことはもちろんである。

【００３６】また、曲げることを考慮しなければ、Ｘ線
電荷変換部に光導電体を用いてよいことはもちろんであ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、被検体からの透過Ｘ線
を電荷に変換するＸ線電荷変換手段と、このＸ線電荷変
換手段に発生する電荷を蓄積、及び蓄積された電荷を読
み出す電荷読み出し手段と基板とにおいて、基板を、
曲率を有する基板より構成されたＸ線センサや使用する
ことにより、曲面を有する例えばパイプ等の被検体の透
過陰影像を、平面センサで構成された場合と比較し、セ
ンサ周囲も含め、低歪に検査でき、検査精度が向上す
る。また、センサ周辺のデータも有効な検査データが得
られるため、センサの大型化がはかれ、検査効率の向上
もはかれる。また、殊に、Ｘ線電荷変換手段として、光
導電体を適用することにより、蛍光体とフォトダイオー
ドとを組み合わせた場合と比較し、蛍光体による光散乱
等による像のボケが原理的にはないため、より高分解能
領域まで低歪で高精度な検査が可能となる。

【００３８】また、被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換
するＸ線電荷変換手段と、このＸ線電荷変換手段に発生
する電荷を蓄積、及び蓄積された電荷を読み出す電荷読
み出し手段と、基板とにおいて、基板をフィルムより構
成することにより、基板を従来のガラス基板より、耐振
動性や、耐衝撃性が増し、重量も軽くなる。また、フィ
ルムに耐熱性の高いポリミド等の樹脂フィルムを適用す
ることにより、Ｘ線電荷変換手段や、読み取り手段を形
成する場合のプロセス温度に対し、最も温度裕度を保持
することができ、製造性が向上する。さらに、基板をフ
ィルムとした場合に、Ｘ線電荷変換手段を、殊に蛍光体
とフォトダイオードで構成することにより、ある程度自
在に曲げることが可能なＸ線センサを提供することが可
能となる。また、曲げた状態での使用は、基板を、曲率
を有する基板より構成された前記Ｘ線センサや使用する
ことによる効果と同様な効果が得られる。このＸ線セン
サを、気密性と耐候性を保つためにシリコン樹脂等の柔
軟性のある保護膜により封止することにより、可撓性を
保持したまま、より周囲環境等に対し安定したＸ線セン
サを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるＸ線センサの一
部の構成模式図

【図２】本発明の実施の形態１におけるＸ線センサ単一
画素に対応する断面の模式図

【図３】本発明の実施の形態１におけるＸ線センサ単一
画素に対応する等価回路概略図

【図４】本発明の実施の形態１におけるＸ線センサの形
状、及び撮影形態図

【図５】本発明の実施の形態２におけるＸ線センサ単一
画素に対応する等価回路概略図

【図６】本発明の実施の形態２におけるＸ線センサ単一
画素に対応する断面模式図

【符号の説明】

２電荷蓄積部３ＴＦＴ４読出し線５読出し回路６ゲート線７ゲートドライバ１０基板１３光導電体２４電荷蓄積部２５蛍光体２７基板２８保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者眞梶康彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山本敏義大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者猪吉輝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 GA12 HA12 HA13 KA03 MA06 2G088 FF02 GG21 JJ05 5F088 AA01 AA11 AB01 AB09 BB03 EA04 GA10 HA12 KA10 LA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換する
Ｘ線電荷変換手段と、このＸ線電荷変換手段に発生する
電荷を蓄積、及び蓄積された電荷を読み出す電荷読み出
し手段と、前記Ｘ線電荷変換手段が載置される基板とか
らなり、前記基板のＸ線照射方向に対向する面が所定の
曲率を有する曲面で構成されたことを特徴とするＸ線撮
影センサ。
【請求項２】被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換する
Ｘ線電荷変換手段と、このＸ線電荷変換手段に発生する
電荷を蓄積、及び蓄積された電荷を読み出す電荷読み出
し手段と、前記Ｘ線電荷変換手段が載置される基板とか
らなり、基板がフィルムより構成されたことを特徴とす
るＸ線撮影センサ。
【請求項３】フィルムはポリミドフィルム等の樹脂フ
ィルムより構成されたことを特徴とする請求項２項記載
のＸ線撮影センサ。
【請求項４】Ｘ線電荷変換手段は光導電体であること
を特徴とする請求項１、２、３項記載のＸ線撮影セン
サ。
【請求項５】Ｘ線電荷変換手段は蛍光体とフォトダイ
オードであることを特徴とする請求項１、２、３項記載
のＸ線撮影センサ。
【請求項６】蓄積された電荷を読み出す電荷読み出し
手段がＴＦＴを含む回路より構成されることを特徴とす
る請求項１、２、３、４、５項記載のＸ線撮影センサ。
【請求項７】シリコン樹脂等の柔軟性のある保護膜に
より封止したことを特徴とする請求項１、２、３、４、
５項記載のＸ線撮影センサ。