東大ら,高精細・高感度なX線イメージセンサを作製

東京大学,東北大学,ジャパンディスプレイ(JDI)は,新たに臭化タリウムを直接変換膜とした高精細・高感度なX線イメージセンサの作成手法を確立した(ニュースリリース)。

X線イメージセンサ技術は,医療応用から産業応用まで幅広い領域で利用されている重要な技術となっている。これまでのX線イメージセンサは,CsI等のシンチレータと光検出器を内蔵したFPD技術を用いた間接変換型が主流となっている。

しかし,放射線の計測においては一般的に,X線等の放射線の信号を直接電荷に変換する直接変換型の方が,最終的に生成される信号量が大きいため,信号雑音比が高いことが知られている。また直接変換型では光漏れの影響がなく,高い解像度が実現できる可能性がある。

これまでに直接変換型としてCdTe(テルル化カドミウム)やa-Se(アモルファスセレン)などが検討されているが,接合が必要であったり,信号生成に必要なエネルギーが大きい等の課題があった。この研究では既存のいずれの材料よりも高い原子番号と密度(7.56g/cm3)を有する臭化タリウム(TlBr)に着目し,高感度な直接変換型のX線イメージセンサ技術の創出をめざした。

TlBrはガンマ線では非常に高いエネルギー分解能が実証されている材料で,融点が460℃と比較的低いことが知られている。

研究グループは,TlBrの低融点である特徴を用いて,蒸着手法によるX線イメージセンサの実現可能性と結晶膜の品質の向上を目指した。実験では形成した臭化タリウムによる厚さ50µmの変換膜が1010Ωcm以上の高い抵抗率を有し,低い暗電流で動作可能なことが確認された。

また,235µmピクセルのJDI製のLTPS型FPD上に臭化タリウム膜を形成することで,250µmの空間解像度が得られることを確認した。さらに開発したX線イメージセンサを用いて,ニボシの画像を取得し,内部構造を高精細に可視化できることがわかった。

研究グループは,これにより,将来の開発が期待される大型X線装置への展開や,形状が特殊なフレキシブル型,更に微細化したピクセルによる高精細X線イメージセンサなどへの応用も考えられ,多くの展開が想定されるとしている。

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