放射线检测器的制作方法

本发明的实施方式涉及一种放射线检测器。

背景技术：

放射线检测器的一个例子包括X射线检测器。在X射线检测器中例如设有：将入射的X射线转换为荧光的闪烁体；设有多个将来自闪烁体的荧光转换为信号电荷的光电转换部(对应于X射线图像的像素)的阵列基板；对多个光电转换部分别读取信号电荷的信号处理电路；以及基于读取出的信号电荷构成X射线图像的图像构成电路。此外，光电转换部中设置有将荧光转换为信号电荷的光电转换元件；对信号电荷的存储和释放进行切换的薄膜晶体管；以及存储信号电荷的存储电容器等。

一般，X射线检测器如下述那样构建X射线图像。首先，利用从外部输入的信号识别X射线的入射。接着，在经过预先确定的时间以后，使进行读取的光电转换部的薄膜晶体管变为导通状态，读取所存储的信号电荷。并且，基于对各个光电转换部读取出的信号电荷的值来构成X射线图像。

这里，对各个光电转换部读取出的信号电荷的值中包含与X射线的剂量对应的值；以及与光电转换元件、薄膜晶体管的漏电流对应的值。因此，在构成X射线图像时，从各光电转换部的信号电荷的值中减去与各光电转换部的漏电流对应的值，进行偏移处理(偏移校正)。偏移处理中，为了去除与漏电流对应的值，而从X射线的各图像的值(X射线图像的像素值)中减去与暗图像对应的像素的值(暗图像的像素值)。

在该情况下，若暗图像的像素值发生变动，则可能无法进行正确的偏移处理。因此，提出了一种在X射线图像的拍摄间歇对暗图像进行拍摄，并定期更新暗图像涉及的数据的技术。

然而，拍摄出的暗图像中有时会存在问题。例如，朝向相邻的X射线检测器所照射的X射线的一部分有时会射入正在拍摄暗图像的X射线检测器。在这样的情况下，在漏电流所对应的值中加入了不期望的X射线的入射所对应的值。因此，所获得的暗图像的像素值的可靠性降低。

于是，期望开发出能提高暗图像的像素值的可靠性的放射线检测器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000－189411号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

本发明所要解决的课题在于提供一种能提高暗图像的像素值的可靠性的放射线检测器。

解决技术问题所采用的技术方案

实施方式涉及的放射线检测器包括：多个检测部，该多个检测部直接检测放射线或与闪烁体联动地来检测放射线；控制部，该控制部从所述多个检测部分别读取信号电荷；存储部，该存储部存储预先求出的暗图像的正常像素值的上限值和下限值以及所述上限值和所述下限值的温度依赖性所涉及的数据；以及温度传感器，该温度传感器测定放射线检测器的温度。所述控制部在未照射期望的放射线的状态下，从所述多个检测部分别读取所述信号电荷并拍摄暗图像，获取通过所述温度传感器测定出的拍摄到所述暗图像时的温度，从所述存储部中提取与获取到的所述温度对应的所述上限值和所述下限值，利用提取出的所述上限值和所述下限值，检查所述拍摄到的暗图像的像素值。

附图说明

图1是用于例示X射线检测器的示意立体图。

图2是X射线检测器的框图。

图3是阵列基板的电路图。

图4是信号处理电路的框图。

图5是用于例示暗图像的像素值与温度的关系的示意图表。

图6是用于例示暗图像的像素值的检查的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行例示。另外，各图中，对同样的构成要素标注相同的标号并适当省略详细说明。

本实施方式的放射线检测器除了X射线以外，还能应用于γ射线等各种放射线。这里，作为一个例子，以放射线中具有代表性的X射线所涉及的情况为例进行说明。因此，通过将以下实施方式的“X射线”替换为“其它放射线”，从而也能应用于其它放射线。

此外，以下所例示的X射线检测器1是对放射线图像即X射线图像进行检测的X射线平面传感器。X射线平面传感器大致分为直接转换方式和间接转换方式。

直接转换方式是利用高电场将通过入射X射线在光导电膜内部产生的光导电电荷(信号电荷)直接导入到电荷存储用的存储电容器的方式。

间接转换方式是利用闪烁体将X射线转换为荧光(可见光)，利用光电二极管等光电转换元件将荧光转换为信号电荷并将信号电荷导入到存储电容器的方式。

以下，作为一个例子示出间接转换方式的X射线检测器1，但本发明也能适用于直接转换方式的X射线检测器。另外，直接转换方式的X射线的检测部能应用已知的技术，因此省略详细说明。

即，X射线检测器只要具有直接检测X射线或与闪烁体联动地检测X射线的多个检测部即可。

此外，X射线检测器1虽然例如能用于一般的医疗等，但并不限定其用途。

图1是用于例示X射线检测器1的示意立体图。

另外，图1中，省略了偏置线2c3等的绘制。

图2是X射线检测器1的框图。

图3是阵列基板2的电路图。

图4是信号处理电路3的框图。

如图1和图2所示，X射线检测器1中设有阵列基板2、信号处理电路3、图像构成电路4以及闪烁体5。

此外，能在X射线检测器1中设有收纳阵列基板2、信号处理电路3和闪烁体5的未图示的框体。能在框体的内部设有未图示的支持板。能在支持板的X射线的入射侧的面上设有阵列基板2和闪烁体5。能在支持板的X射线的入射侧相反一侧的面上设有信号处理电路3。此外，能在X射线检测器1中设有收纳图像构成电路4的未图示的壳体。

阵列基板2将通过闪烁体5由X射线转换而来的荧光(可见光)转换为电信号。

如图1和图3所示，阵列基板2具有基板2a、光电转换部2b、控制线(或栅极线)2c1、数据线(或信号线)2c2以及偏置线2c3。

另外，光电转换部2b、控制线2c1、数据线2c2以及偏置线2c3等的数量并不限于所例示的情况。

基板2a呈板状，由无碱玻璃等透光性材料形成。

在基板2a的一个表面上设置有多个光电转换部2b。

光电转换部2b呈矩形，并且设置在由控制线2c1和数据线2c2所划分的区域中。多个光电转换部2b排列成矩阵状。

另外，一个光电转换部2b对应于X射线图像中的一个像素(pixel)。

本实施方式中，光电转换部2b成为与闪烁体5联动地检测X射线的检测部。

多个光电转换部2b中分别设有光电转换元件2b1、以及作为开关元件的薄膜晶体管(TFT；Thin Film Transistor)2b2。

此外，如图3所示，能设置存储电容器2b3，对在光电转换元件2b1中转换得到的信号电荷进行存储。存储电容器2b3例如呈矩形平板状，能设置在各薄膜晶体管2b2的下方。其中，根据光电转换元件2b1的容量，光电转换元件2b1能兼用作存储电容器2b3。

光电转换元件2b1例如能以光电二极管等来形成。

薄膜晶体管2b2进行电荷的存储以及释放的切换，该电荷是因荧光入射至光电转换元件2b1而产生的。薄膜晶体管2b2具有栅极电极2b2a、漏极电极2b2b以及源极电极2b2c。薄膜晶体管2b2的栅极电极2b2a与对应的控制线2c1电连接。薄膜晶体管2b2的漏极电极2b2b与对应的数据线2c2电连接。薄膜晶体管2b2的源极电极2b2c与对应的光电转换元件2b1和存储电容器2b3电连接。此外，光电转换元件2b1的阳极侧以及存储电容器2b3与对应的偏置线2c3电连接。

多条控制线2c1隔开规定间隔相互平行地设置。控制线2c1例如沿着行方向延伸。

一条控制线2c1与设置在基板2a的边缘附近的多个布线焊盘2d1的其中一个电连接。一个布线焊盘2d1与设置在柔性印刷基板2e2上的多条布线的其中一条电连接。设置在柔性印刷基板2e1上的多条布线的另一端与设置在信号处理电路3中的控制电路31电连接。

多条数据线2c2隔开规定间隔相互平行地设置。数据线2c2例如沿着与行方向垂直的列方向延伸。

一条数据线2c2与设置在基板2a的边缘附近的多个布线焊盘2d2的其中一个电连接。一个布线焊盘2d2与设置在柔性印刷基板2e2上的多条布线的其中一条电连接。设置在柔性印刷基板2e2上的多条布线的另一端与设置在信号处理电路3中的信号检测电路32电连接。

偏置线2c3与数据线2c2平行地设置在数据线2c2与数据线2c2之间。

偏置线2c3与未图示的偏置电源电连接。未图示的偏置电源例如能设置在信号处理电路3等中。

另外，偏置线2c3并非必要，根据需要设置即可。在未设置偏置线2c3的情况下，光电转换元件2b1的阳极侧和存储电容器2b3与接地端电连接，来代替与偏置线2c3电连接。

控制线2c1、数据线2c2以及偏置线2c3例如能使用铝、铬等低电阻金属来形成。

保护层2f覆盖光电转换部2b、控制线2c1、数据线2c2以及偏置线2c3。

保护层2f例如包含氧化物绝缘材料、氮化物绝缘材料、氮氧化物绝缘材料以及树脂材料中的至少一种。

信号处理电路3设置在阵列基板2的、与闪烁体5一侧相反的一侧。如图4所示，在信号处理电路3中设有控制电路31、信号检测电路32、控制部33、存储部34、存储部35、存储部36、通信电路37和温度传感器38。

控制电路31对薄膜晶体管2b2的导通状态和截止状态进行切换。

如图2所示，控制电路31具有多个栅极驱动器31a和行选择电路31b。

向行选择电路31b输入控制信号S1。控制信号S1例如能基于用于进行后文所述的X射线图像的拍摄的程序等对向行选择电路31b进行输入。行选择电路31b根据X射线图像的扫描方向对相应的栅极驱动器31a输入控制信号S1。

栅极驱动器31a向对应的控制线2c1输入控制信号S1。例如，栅极驱动器31a经由柔性印刷基板2e1依次向每条控制线2c1输入控制信号S1。利用输入到控制线2c1的控制信号S1使薄膜晶体管2b2变为导通状态，从而能接收来自光电转换部2b的信号电荷(图像数据信号S2)。

信号检测电路32在薄膜晶体管2b2处于导通状态时，根据来自图像构成电路4的采样信号，经由数据线2c2和柔性印刷基板2e2从存储电容器2b3读取信号电荷(图像数据信号S2)。

控制部33基于存储于存储部34的程序，控制控制电路31、信号检测电路32和通信电路37等的动作。例如控制部33分别从多个光电转换部2b中读取信号电荷。控制部33例如能设为CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等。

此外，控制部33检查暗图像的拍摄和拍摄到的暗图像的像素值。另外，暗图像的像素值的检查涉及的详细内容将在后文中阐述。

存储部34存储用于控制控制电路31和信号检测电路32的动作的程序。在该情况下，存储部34中能存储用于拍摄X射线图像的程序、用于拍摄暗图像的程序和用于检查暗图像的像素值的程序。

存储部35暂时存储读取出的图像数据信号S2、即拍摄到的X射线图像的数据、暗图像的数据和拍摄到暗图像时的温度的数据。

存储部36存储预先求出的暗图像的正常像素值的上限值和下限值以及上限值和下限值的温度依赖性所涉及的数据。与之相关的详细情况将在后文中阐述。

存储部34、存储部36和存储部36例如能设为半导体存储器、硬盘驱动器等。

通信电路37发送载有读取出的图像数据信号S2的电波。通信电路37接收载有X射线的入射定时等控制信息的电波。通信电路37例如具有发送电路、接收电路和天线。发送电路例如能设为具有产生高频信号的电路、使高频信号增大至规定功率的放大电路以及将图像数据信号S2加载至高频信号的调制电路等。载有图像数据信号S2的电波经由天线被发送至收纳了阵列基板2、信号处理电路3和闪烁体5的框体的外部。接收电路对经由天线接收到的载有控制信号的电波进行解调来复原控制信息。复原的控制信息被输入至控制部33等。

温度传感器38测定X射线检测器1的温度。例如，温度传感器38能设于信号处理电路3。温度传感器38能将温度转换为电信号。温度传感器38例如能设为热电偶、热敏电阻、测温电阻等。控制部33将拍摄到暗图像时通过温度传感器38测定出的温度的数据存储至存储部35。

在图像构成电路4中设有通信电路41。通信电路41例如具有发送电路、接收电路和天线。发送电路例如能设为具有产生高频信号的电路、使高频信号增大至规定功率的放大电路以及将构成的X射线图像的数据加载至高频信号的调制电路等。载有构成的X射线图像的数据的电波经由天线被发送至图像构成电路4的框体的外部。接收电路对经由天线接收到的载有图像数据信号S2的电波进行解调来复原图像数据信号S2。

图像构成电路4对复原的图像数据信号S2依次放大，将放大后的图像数据信号S2(模拟信号)转换为数字信号，基于转换为数字信号的图像数据信号S2来构成X射线图像。构成的X射线图像的数据通过发送电路向显示装置等外部设备发送。

另外，虽然例示出了通过无线进行信号处理电路3和图像构成电路4之间的数据通信的情况，但不限于此。也可以利用布线将信号处理电路3和图像构成电路4电连接，通过有线进行数据通信。在通过有线进行数据通信的情况下，能省去通信电路37和通信电路41。此外，还能使信号处理电路3和图像构成电路4一体化。

但是，若利用无线进行数据通信，则能提高X射线检测器1的检测部分(收纳阵列基板2、信号处理电路3和闪烁体5的框体)的便携性。

闪烁体5设置在多个光电转换元件2b1上，将入射的X射线转换为荧光。闪烁体5被设置成覆盖基板2a上设有多个光电转换部2b的区域(有效像素区域)。

闪烁体5例如能使用碘化铯(CsI)：铊(Tl)或碘化钠(NaI)：铊(Tl)等来形成。该情况下，若使用真空蒸镀法等来形成闪烁体5，则形成由多个柱状结晶的集合体构成的闪烁体5。

此外，闪烁体5例如还能使用硫氧化钆(Gd2O2S)等来形成。在该情况下，能在各光电转换部2b中分别设有四棱柱状的闪烁体5。

除此以外，为了提高荧光的利用效率来改善灵敏度特性，能设置未图示的反射层来覆盖闪烁体5的表面侧(X射线的入射面侧)。

此外，为了抑制闪烁体5的特性与未图示的反射层的特性因空气中包含的水蒸汽而劣化，能够设置将闪烁体5与未图示的反射层覆盖的未图示的防潮体。

此外，能在收纳阵列基板2、信号处理电路3和闪烁体5的框体的内部或框体的外表面设有二次电池。二次电池例如能设为锂离子电池等。像这样能提高X射线检测器1的检测部分的便携性。另外，也能在收纳图像构成电路4的框体的内部或框体的外表面设有二次电池。

接着，对X射线检测器1的作用进行说明。

首先，例示了X射线图像的拍摄。

在X射线图像的拍摄中，首先控制部33读取存储于存储部34的用于拍摄X射线图像的程序。

接着，控制部33基于用于拍摄X射线图像的程序，控制控制电路31、信号检测电路32和通信电路37等的动作。

例如，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2依次设为导通状态。薄膜晶体管2b2变为导通状态，从而一定的电荷经由偏置线2c3存储到存储电容器2b3中。

接着，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2设为截止状态。

从X射线源辐射出的X射线射入闪烁体5后，通过闪烁体5将X射线转换为荧光。荧光入射到光电转换元件2b1后，因光电效应产生电荷(电子以及空穴)，产生的电荷与存储电容器2b3中存储的电荷(异种电荷)相结合，使所存储的电荷减少。

接着，控制部33利用来自X射线源等的信号，识别X射线的入射。在该情况下，来自X射线源等的信号经由通信电路37被输入至控制部33。另外，在检测X射线的入射的检测器设于X射线检测器1的情况下，控制部33利用来自该检测器的信号识别X射线的入射。

接着，经过了预先确定的时间后，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2依次设为导通状态。此外，控制部33控制信号检测电路32，根据采样信号来经由数据线2c2读取储存储在各存储电容器2b3中的减少后的电荷(图像数据信号S2)。

接着，控制部33控制通信电路37，发送载有读取出的图像数据信号S2的电波。

接着，图像构成电路4接收载有读取出的图像数据信号S2的电波，复原图像数据信号S2，基于复原后的图像数据信号S2来构成X射线图像。

通过以上方式，拍摄X射线图像。

这里，对各个光电转换部2b读取出的信号电荷的值中包含与X射线的剂量对应的值；以及与光电转换元件2b1、薄膜晶体管2b2的漏电流对应的值。因此，在构成X射线图像时，从各光电转换部2b的信号电荷的值中减去各光电转换部2b的漏电流所对应的值，进行偏移处理(偏移校正)。

在该情况下，以未照射X射线的状态拍摄到的X射线图像(暗图像)的各像素的值(像素值)中，包含漏电流所对应的值，但不包含X射线的剂量所对应的值。因此，偏移处理中，为了去除漏电流所对应的值，而从X射线的各图像的值(X射线图像的像素值)中减去与暗图像对应的像素的值(暗图像的像素值)。

然而，有时向X射线检测器1射入了不期望的X射线。例如，朝向相邻的X射线检测器所照射的X射线的一部分有时会射入正在拍摄暗图像的X射线检测器1。在这样的情况下，在漏电流所对应的值中加入了不期望的X射线的入射所对应的值。因此，所获得的暗图像的像素值的可靠性降低。

在该情况下，若将拍摄多个暗图像并按各像素对像素值的值进行了平均的处理用于偏移处理，则能提高暗图像的像素值的可靠性。此外，若增加暗图像的拍摄次数，则能进一步提高暗图像的像素值的可靠性。然而，若拍摄多个暗图像或增加暗图像的拍摄次数则可能会增加X射线检测器1的功耗，或延长待机时间。

此外，由于暗图像的像素值是与光电转换元件2b1、薄膜晶体管2b2的漏电流对应的值，因此具有温度依赖性。即，若光电转换元件2b1、薄膜晶体管2b2等的温度变化，则获得的暗图像的像素值发生变化。

于是，本实施方式涉及的X射线检测器1中，对以下方式获得的暗图像的像素值进行检查。

在暗图像的拍摄中，首先控制部33读取存储于存储部34的用于拍摄暗图像的程序。

接着，控制部33基于用于拍摄暗图像的程序，控制控制电路31、信号检测电路32和通信电路37等的动作。

例如，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2依次设为导通状态。薄膜晶体管2b2变为导通状态，从而一定的电荷经由偏置线2c3存储到存储电容器2b3中。

接着，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2设为截止状态。

接着，经过了预先确定的时间后，控制部33控制控制电路31，将多个薄膜晶体管2b2依次设为导通状态。此外，控制部33控制信号检测电路32，根据采样信号来经由数据线2c2读取储存储在各存储电容器2b3中的电荷(图像数据信号S2)。

通过以上方式，拍摄一张暗图像。

即，控制部33在未照射所期望的X射线的状态下从多个光电转换部2b分别读取信号电荷并拍摄暗图像。暗图像的拍摄例如能在X射线图像的拍摄间歇进行。

控制部33将拍摄到的暗图像的数据和拍摄暗图像时的温度的数据存储在存储部35。

这里，存储部36存储暗图像的正常像素值的上限值和下限值以及上限值和下限值的温度依赖性所涉及的数据。这些数据被预先求出并在X射线检测器1制造时等被存储至储存部36。

图5是用于例示暗图像的像素值与温度的关系的示意图表。

如前文所述，由于暗图像的像素值是与光电转换元件2b1、薄膜晶体管2b2的漏电流对应的值，因此具有温度依赖性。

因此如图5所示，若温度Ta～Tc发生变化，则暗图像的像素值Pa～Pc发生变化。结果是，暗图像的正常像素值的上限值和下限值也发生变化。上限值和下限值的温度依赖性涉及的数据能预先进行实验来获取。在利用获取到的数据，求出温度依赖性的等式、近似式的情况下，能将温度依赖性的等式、近似式存储于存储部36。此外，在无法求出温度依赖性的等式、近似式的情况下，能将温度依赖性的数据形成表格等进行存储。

另外，上限值和下限值可以根据一张暗图像求出，也可以根据多张暗图像求出。

接着，控制部33检查存储于存储部35的拍摄到的暗图像的像素值。

控制部33首先从存储部35获取通过温度传感器38测定出的拍摄暗图像时的温度。

接着，控制部33从存储部36提取与获取到的温度对应的上限值和下限值。

接着，控制部33利用提取出的上限值和下限值，检查拍摄到的暗图像的全部像素值。

这里，暗图像的像素数量变得非常多，因此检查全部像素值的检查时间变长。

因此，控制部33能求出拍摄到的暗图像的像素值的平均值，并检查平均值。在该情况下，也可以根据拍摄到的暗图像的像素的最大值和最小值求出平均值。根据这种方式，能进一步缩短检查时间。

接着，控制部33判定拍摄到的暗图像的像素或像素的平均值是否处于从存储部36提取出的上限值和下限值之间。

在这些值处于上限值和下限值之间的情况下，控制部33判定所检查的暗图像为正常的暗图像。在这些值不处于上限值和下限值之间的情况下，控制部33判定所检查的暗图像有异常。

能将判定为异常的暗图像的数据废弃。

此外，控制部33能在判定暗图像有异常的情况下，再次拍摄暗图像。能重复进行暗图像的拍摄直到判定为正常的暗图像为止。

根据这种方式，能提高暗图像的像素值的可靠性。

接着，控制部33利用判定为正常的暗图像的像素值，进行偏移处理。例如，控制部33从拍摄到的X射线图像的各像素的像素值中减去判定为正常的暗图像所对应的像素的像素值。通过这种方式，能去除因漏电流等导致的噪声。

图6是用于例示暗图像的像素值的检查的流程图。

如图6所示，首先拍摄暗图像。(步骤S1)

接着，根据拍摄到的暗图像获取像素值的数据。(步骤S2)

接着，获取暗图像拍摄时的温度信息(T1)。(步骤S3)

接着，获取预先求出的与温度信息(T1)对应的正常像素值的上限值和下限值(Offset max(T1)/Offset min(T1))。(步骤S4)

接着，根据拍摄到的暗图像(作为检查对象的暗图像)的像素值的最大值和最小值求出平均值(Offset ave)。(步骤S5)

接着，利用上限值、下限值和平均值，进行拍摄到的暗图像的异常判定。(步骤S6)

在判定为异常的情况下，废弃该暗图像的数据。(步骤S7)

在判定为正常的情况下，利用该暗图像的数据进行偏移处理。(步骤S8)

另外，各步骤的内容可与上文所述的内容相同，因此省略详细的说明。

以上，对本发明的几个实施方式进行了例示，但这些实施方式只是作为示例而呈现，而并非要对发明的范围进行限定。这些新的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式及其变形例均包含在发明范围和要旨中，并且也包含在权利要求书所记载的发明及其等同范围内。此外，上述各实施方式能相互组合地进行实施。

标号说明

1 X射线检测器、2 阵列基板、2b 光电转换部、2b1 光电转换元件、3 信号处理电路、4 图像构成电路、5 闪烁体、31 控制电路、32 信号检测电路、33 控制部、34 存储部、35 存储部、36 存储部、38 温度传感器。