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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor, welcher mit einem Strahlungshinweiselement und einem Verstärker versehen ist, welcher als Ganzes oder als ein Teil eines Vorverstärkers zu verwenden ist.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Strahlungsdetektor zum Detektieren von Strahlung, wie z.B. Röntgenstrahlung, wird mit einem Strahlungshinweiselement bereitgestellt, wie z.B. einem SDD (Silizium-Drift-Detektor). Ein Strahlungshinweiselement gibt ein Ladungssignal entsprechend einer detektierten Strahlung aus, das Ladungssignal wird durch einen Vorverstärker in ein Spannungssignal umgewandelt und es wird eine Signalbearbeitung, wie z.B. die Erzeugung eines Spektrums, auf Basis des Spannungssignales durchgeführt. Einige herkömmliche Strahlungsdetektoren bilden zusammen mit einem Strahlungshinweiselement und einem Vorverstärker eine Einheit. Ein Beispiel eines als eine Einheit gebildeten Strahlungsdetektors ist in der
japanischen Patentschrift Nr. 3,127,930 offenbart.
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Ein als eine Einheit gebildeter Strahlungsdetektor umfasst neben einem Strahlungshinweiselement und einem Vorverstärker Verbindungsdrähte bzw. -Kabel (die Begriffe "Draht" und "Kabel" sollen im Folgenden synonym verwendet werden), welche jeweils mit dem Strahlungshinweiselement und dem Vorverstärker verbunden sind, um sie mit elektrischer Energie zu versorgen. Jeder Verbindungsdraht ist mit einer externen Energieversorgung bzw. Masse über einen Verbindungsanschluss verbunden. Einige andere als eine Einheit gebildete Strahlungsdetektoren umfassen nicht den gesamten Schaltkreis eines Vorverstärkers, sondern nur einen Teil eines Vorverstärkers. Beispielsweise ist in einigen Strahlungsdetektoren ein FET (Feld-Effekt-Transistor), welcher ein Teil eines Vorverstärkers ist, mit einem Strahlungshinweiselement verbunden. In einem solchen Strahlungsdetektor ist ein FET mit dem anderen Teil des Vorverstärkers verbunden, welcher sich außerhalb befindet, und zwar über einen Verbindungsanschluss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Hinsichtlich eines Strahlungsdetektors wird, da eine Eingangskapazität von einem Strahlungshinweiselement zu einem Vorverstärker erhöht ist, Rauschen, welches in einem auszugebenden Signal enthalten ist, erhöht, und, da das Rauschen erhöht bzw. verstärkt ist, eine Energieauflösung einer Strahlungsdetektion verschlechtert sich. Um die Energieauflösung der Strahlungsdetektion zu erhöhen bzw. zu verbessern, wird bevorzugt, die Eingangskapazität eines Vorverstärkers zu senken bzw. zu verringern. Wenn ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität, wie z.B. einen Kondensator, an einem Signaldraht zur Eingabe eines Signales von einem Strahlungshinweiselement in einen Vorverstärker bereitgestellt wird, wird eine Eingangskapazität des Vorverstärkers ebenso erhöht. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird lediglich eine unzureichende Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität an einem Signaldraht umgesetzt, um die Eingangskapazität zu unterdrücken. Dementsprechend bereitet die Handhabung eines herkömmlichen Strahlungsdetektors ein Problem in der Hinsicht, dass statische Elektrizität einen Signaldraht bzw. einen Vorverstärker durch Verbinden eines Drahtes an einen Anschluss beschädigen kann, was zu einem Ausfall des Strahlungsdetektors führen kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund dieser Probleme gemacht, wobei es die Aufgabe ist, einen Strahlungsdetektor bereitzustellen, welcher durch eine geeignete Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verbessert ist, während eine Eingangskapazität eines Vorverstärkers gering gehalten wird.
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Ein Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Strahlungsdetektor, welcher folgende Merkmale umfasst: ein Strahlungshinweiselement zum Nachweisen von Strahlung und Ausgeben eines Signales; einen Verstärker, in welchen das Signal von dem Strahlungshinweiselement eingegeben wird; und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten bzw. -Kabeln, welche jeweils mit dem Strahlungshinweiselement oder dem Verstärker und jeweils mit einer externen Energiequelle bzw. Masse zu verbinden sind; und gekennzeichnet ist durch ein Schaltkreiselement, welches zwischen wenigstens einem von der Mehrzahl von Verbindungsdrähten und einem weiteren Verbindungsdraht geschaltet ist und eine Kapazität aufweist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Schaltkreiselement, welches zwischen einem oder einer Mehrzahl von Verbindungsdrähten geschaltet ist, welche mit dem Strahlungshinweiselement und einem Verbindungsdraht verbunden sind, welcher mit dem Verstärker und mit Masse verbunden ist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker mit einer Mehrzahl von Verbindungsdrähten verbunden ist, wobei das Schaltkreiselement zwischen einem Verbindungsdraht und einem mit dem Verstärker verbundenen weiteren Verbindungsdraht verbunden ist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Substraten aufweist, wobei das Strahlungshinweiselement und der Verstärker auf einem von der Mehrzahl von Substraten befestigt sind und das Schaltkreiselement auf einem anderen Substrat befestigt ist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltkreiselement eine Eigenschaft aufweist, elektrischen Strom nicht in einer vorbestimmten Richtung bei einer Gleichspannung unter einem vorgegebenen Spannungswert zu leiten und elektrischen Strom bei einer gepulsten Spannung bei einem Spannungswert, welcher niedriger als der vorbestimmte Spannungswert ist, zu leiten.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltkreiselement entweder ein Kondensator, eine Diode oder ein Varistor ist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltkreiselement ein Kondensator ist, welcher unter Verwendung einer parasitären Kapazität zwischen einem Verbindungsdraht und einem weiteren Verbindungsdraht ausgebildet ist.
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Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin ein abgedichtetes Gehäuse umfasst, welches einen reduzierten negativen Innendruck aufweist bzw. ein darin eingeschlossenes Edelgas enthält, wobei das abgedichtete Gehäuse das Strahlungshinweiselement, den Verstärker und das Schaltkreiselement darin enthält.
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In der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich eines Strahlungsdetektors, welcher mit einem Strahlungshinweiselement und einem Verstärker versehen ist, ein eine Kapazität aufweisendes Schaltkreiselement zwischen einer Mehrzahl von Verbindungsdrähten geschaltet, welche jeweils mit dem Strahlungshinweiselement und dem Verstärker verbunden sind und jeweils mit dem Außenraum zu verbinden sind. Beispielsweise ist ein Schaltkreiselement mit einer Kapazität, wie z.B. ein Kondensator, eine Diode oder ein Varistor, zwischen Verbindungsdrähten geschaltet. In einem anderen Beispiel wird ein Schaltkreiselement unter Verwendung einer parasitären Kapazität zwischen Verbindungsdrähten bereitgestellt. Ein Schaltkreiselement unterdrückt eine Beschädigung durch statische Elektrizität mittels Verbindungsdrähten.
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Überdies ist in der vorliegenden Erfindung ein Schaltkreiselement mit einer Kapazität zwischen einem Verbindungsdraht, welcher mit dem Strahlungshinweiselement verbunden ist, und einem Verbindungsdraht, welcher mit dem Verstärker verbunden ist und mit einer externen Masse verbunden werden muss, geschaltet. Ein durch statische Elektrizität erzeugter elektrischer Strom fließt durch das Schaltkreiselement zur Masse.
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Weiterhin ist in der vorliegenden Erfindung ein eine Kapazität aufweisendes Schaltkreiselement auf einem Substrat befestigt, welches von dem Substrat verschieden ist, auf welchem ein Strahlungshinweiselement befestigt ist, und zwar an einer Position, welche eine Strahlungsdetektion nicht negativ beeinträchtigt.
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Weiterhin weist in der vorliegenden Erfindung ein Schaltkreiselement mit einer Kapazität eine Eigenschaft auf, elektrischen Strom nicht in einer vorbestimmten Richtung bei Anliegen einer DC-Spannung unter einem vorbestimmten Spannungswert zu leiten und elektrischen Strom bei einer pulsierten Spannung bei einem Spannungswert niedriger als der vorbestimmte Spannungswert zu leiten. Daher funktioniert ein solches Schaltkreiselement nicht in einem Zustand, wo eine DC-Spannung zum Betreiben eines Strahlungsdetektors angewendet bzw. angelegt wird, wobei das Element selbst bei einer niedrigen Spannung funktioniert, wenn eine statische Elektrizität erzeugt ist, um so einen Schaltkreis zu schützen.
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Weiterhin ist in der vorliegenden Erfindung ein Strahlungsdetektor in einer solchen Art und Weise konstruiert, dass das Strahlungshinweiselement, der Verstärker und das Schaltkreiselement in einem abgedichteten Gehäuse untergebracht sind.
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Durch die vorliegende Erfindung ist ein Strahlungshinweiselement vor statischer Elektrizität geschützt, während eine Eingangskapazität eines Verstärkers, welcher wenigstens als Teil eines Vorverstärkers verwendet werden soll, gering gehalten wird. Dementsprechend erzeugt die vorliegende Erfindung vorteilhafte Wirkungen, wie z.B. die, dass ein Strahlungsdetektor durch eine ausreichende Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verbessert ist, während eine Eingangskapazität eines Vorverstärkers gering gehalten wird.
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KURZE BESCHREIBUNG EINIGER ZEICHNUNGSANSICHTEN
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1 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung eines Strahlungsdetektors der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Abschnittsansicht zur Darstellung eines Beispiels der Struktur eines Strahlungsdetektors;
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3 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, wobei die Anzahl an Kondensatoren verringert ist;
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4 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, wobei die Anzahl an Kondensatoren verringert ist;
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5 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, wobei ein Substrat bereitgestellt ist;
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6 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors einschließlich eines Teils eines Vorverstärkers; und
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7 ist eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, welcher durch eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität unter Verwendung von parasitärer Kapazität verbessert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung wird die vorliegende Erfindung mit konkreten Begriffen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutern, welche eine Ausführungsform davon darstellen.
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1 ist eine schematische Schaltkreiszeichnung eines Strahlungsdetektors der vorliegenden Erfindung. Ein Strahlungsdetektor wird zum Detektieren bzw. Empfangen von Strahlung, wie z.B. Röntgenstrahlen, mit einem Strahlungshinweiselement 1 versehen. Das Strahlungshinweiselement 1 ist ein Halbleiterempfangselement, wie z.B. ein SDD. Wenn Strahlung auf das Strahlungshinweiselement 1 trifft, erzeugt das Strahlungshinweiselement 1 ein zu der Energie der Strahlung proportionales Ladungssignal, Ein Ausgangsanschluss des Strahlungshinweiselement 1 ist mit einem Signaldraht bzw. -Kabel 3 verbunden. Das Strahlungshinweiselement 1 gibt ein Ladungssignal aus, wobei das ausgegebene Ladungssignal über das Signalkabel 3 übertragen wird. Der Strahlungsdetektor ist weiterhin mit einem Vorverstärker 2 versehen, wobei ein Eingangsanschluss des Vorverstärkers 2 mit dem Signalkabel 3 verbunden ist. Der Vorverstärker 2 ist ein Verstärker gemäß der vorliegenden Erfindung und besteht beispielsweise aus integrierten Schaltkreisen. Ein von dem Strahlungshinweiselement 1 ausgegebenes Ladungssignal durchläuft das Signalkabel 3 und wird in den Vorverstärker 2 eingegeben. Der Vorverstärker 2 wandelt das eingegebene Ladungssignal in ein zu der Energie der Strahlung proportionales Spannungssignal um. Ein Ausgabeanschluss des Vorverstärkers 2 ist mit einer Ausgabeleitung 21 verbunden, welche mit einem mit dem Äußeren zu verbindenden Verbindungsanschluss 6 verbunden ist. Der Vorverstärker 2 gibt ein Spannungssignal über die Ausgabeleitung 21 und den Verbindungsanschluss 6 an das Äußere aus. Das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 sind auf einem Substrat 41 befestigt.
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Das Strahlungshinweiselement 1 ist mit Verbindungskabeln 11 und 12 verbunden, und zwar zusätzlich zu dem Signalkabel 3. Jedes der Verbindungskabel 11 und 12 ist an einem Verbindungsanschluss 6 angeschlossen. Jedes der Verbindungskabel 11 und 12 ist mit einer externen Energieversorgung bzw. Masse jeweils durch einen Verbindungsanschluss 6 verbunden. Eine zum Betrieb des Strahlungshinweiselementes 1 verwendete Spannung wird von außen über die Verbindungskabel 11 und 12 am Strahlungshinweiselement 1 angelegt. Ein elektrischer Widerstand zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Signalkabel 3 ist geringer als ein elektrischer Widerstand zwischen einem anderen Verbindungskabel, welches mit dem Strahlungshinweiselement 1 verbunden ist, und dem Signalkabel 3. D.h., der elektrische Widerstand in dem Strahlungshinweiselement 1, welcher sich entlang eines Pfades zwischen dem Ausgangsanschluss des Strahlungshinweiselementes 1 befindet, welcher mit dem Signalkabel 3 verbunden ist, und einem Verbindungsanschluss, welcher mit dem Verbindungskabel 11 verbunden ist, ist geringer als der eines anderen Pfades. Obwohl 1 eine Anordnung darstellt, wobei zwei Verbindungskabel mit dem Strahlungshinweiselement 1 verbunden sind, kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration, wobei ein einzelnes Verbindungskabel mit dem Strahlungshinweiselement 1 verbunden ist, bzw. eine Konfiguration, wobei drei oder mehr Verbindungskabel verbunden sind, aufweisen.
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Der Vorverstärker 2 ist mit Verbindungskabeln 22 und 23 verbunden, und zwar zusätzlich zu dem Signalkabel 3 und der Ausgangsleitung 21. Jedes der Verbindungskabel 22 und 23 ist an einen Verbindungsanschluss 6 angeschlossen. Das Verbindungskabel 22 ist ein Massekabel, welches durch einen Verbindungsanschluss 6 mit externer Masse verbunden werden muss. Das Verbindungskabel 23 ist über einen Verbindungsanschluss 6 mit einer externen Energieversorgung verbunden. Obwohl 1 eine Konfiguration darstellt, wo zwei Verbindungskabel mit dem Vorverstärker 2 verbunden sind, kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration, wo ein einzelnes Verbindungskabel mit dem Vorverstärker 2 verbunden ist, bzw. eine Konfiguration, wo drei oder mehr Verbindungskabel angeschlossen sind, aufweisen. Wenn drei bzw. mehr Verbindungskabel angeschlossen sind, ist jedes der Verbindungskabel mit einer externen Energieversorgung bzw. Masse verbunden.
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2 ist eine schematische Abschnittsansicht zur Darstellung eines Beispiels der Struktur eines Strahlungsdetektors. Das Substrat 41, das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 sind in einem abgedichteten Gehäuse 73 untergebracht. Eine Spitze jedes der Verbindungsanschlüsse 6 steht vom Äußeren des abgedichteten Gehäuses 73 ab. Das abgedichtete Gehäuse 73 weist einen reduzierten Innendruck auf bzw. enthält ein Edelgas, welches darin eingeschlossen ist. Das abgedichtete Gehäuse 73 wird durch ein Verfahren abgedichtet, wie z.B. Verkleben, Löten bzw. Hartlöten, um so eine Struktur zu erhalten, welche nicht in einfacher Weise zu öffnen ist. Das abgedichtete Gehäuse 73 ist mit einem Fensterelement 74 versehen. Das Fensterelement 74 besteht aus einem Material, welches von dem Strahlungsdetektor zu detektierende Strahlung durchlässt, wie z.B. einen Kohlenstofffilm, beispielsweise Diamant, einen SiN-Film, einen Berylliumfilm oder einen Polymerfilm. Das Fensterelement 74 kann entsprechend behandelt werden, so dass das Fensterelement 74 für sichtbares Licht durchlässig ist.
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Das Strahlungshinweiselement 1 ist auf einer Fläche des Substrates 41 angeordnet, um so vor dem Fensterelement 74 positioniert zu sein. Strahlung tritt durch das Fensterelement 74 hindurch, trifft auf das Strahlungshinweiselement 1 und wird dort detektiert bzw. empfangen. Der Vorverstärker 2 ist auf der anderen Fläche des Substrates 41 angeordnet, um so mit Bezug auf das Strahlungshinweiselement 1 hinter dem Substrat 41 angeordnet zu sein. Das Signalkabel 3 erstreckt sich durch ein im Substrat 41 befindliches Durchgangsloch und ist mit dem Strahlungshinweiselement 1 sowie dem Vorverstärker 2 verbunden. Jedes der Verbindungskabel 11, 12, 22 und 23 und die Ausgangsleitung 21 umfassen: eine auf der Oberfläche des Substrates 41 bzw. im Substrat 41 gebildete Verdrahtung; eine Verbindungsstelle; und einen Draht bzw. ein Kabel.
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In dem abgedichteten Gehäuse ist weiterhin eine Kühleinheit 71 zum Kühlen des Strahlungshinweiselementes 1 bereitgestellt. Die Kühleinheit 71 ist beispielsweise ein Peltier-Element. Der Strahlungsdetektor ist weiterhin versehen mit: einer Verbindungseinheit, welche in den Figuren nicht dargestellt ist, und zwar zur Verbindung mit einer externen Energiequelle, um so die Kühleinheit 71 von außen mit elektrischem Strom zu versorgen; und eine Wärmestrahlungseinheit, welche in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Kühleinheit 71 ist mit einer Wärmeübertragungseinheit 72 gekoppelt, welche sich in Kontakt mit dem Strahlungshinweiselement 1 und dem Substrat 41 befindet. Das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 werden mittels der Kühleinheit 71 durch die Wärmeübertragungseinheit 72 und das Substrat 41 gekühlt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmeübertragungseinheit 72 ein Teil des Substrats 41 sein kann. Ein Kühlen des Strahlungshinweiselementes 1 und des Vorverstärkers 2 führt zu einer Reduzierung des Rauschens.
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Beispielsweise ist der Strahlungsdetektor in einem Röntgenstrahlen-Detektionsapparat bereitgestellt. Im Betrieb ist die Ausgangsleitung 21 mit einem Signalprozessor in dem Röntgenstrahlen-Detektionsapparat über einen Verbindungsanschluss 6 verbunden. Weiterhin sind die Verbindungskabel 11 und 12 mit einer Energieversorgung in dem Röntgenstrahlen-Detektionsapparat verbunden, das Verbindungskabel 22 ist in dem Röntgenstrahlen-Detektionsapparat mit Masse verbunden und das Verbindungskabel 23 ist mit einer Energieversorgung verbunden. Das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 werden mit elektrischem Strom versorgt, so dass das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 betrieben werden können. Der Strahlungsdetektor gibt über die Ausgangsleitung 21 ein Spannungssignal aus, wobei das Spannungssignal vom Signalprozessor im Röntgenstrahlen-Detektionsapparat bearbeitet wird. Der Signalprozessor führt beispielsweise eine Bearbeitung dahingehend aus, dass er Spannungssignale verschiedener Werte zählt und somit ein Spektrum der detektierten Röntgenstrahlen erhält. In einem anderen Beispiel ist der Strahlungsdetektor in einem Röntgenstrahlen-Fluoreszenzanalysator bereitgestellt. In dem Röntgenstrahlen-Fluoreszenzanalysator detektiert der Strahlungsdetektor Fluoreszenz-Röntgenstrahlen von einer Probe und analysiert die Probe hinsichtlich einer Röntgenstrahlungsfluoreszenz. Weiterhin kann der Strahlungsdetektor beispielsweise ein Photodetektor sein.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist der Strahlungsdetektor zusätzlich zum Substrat 41 mit einem Substrat 42 versehen. Das Substrat 42 ist in dem abgedichteten Gehäuse 73 angeordnet und, in dem in 2 dargestellten Beispiel, parallel zum Substrat 41 angeordnet, und zwar in einer die Kühleinheit 71 umgebenden Position. Ein Kondensator 5 ist zwischen das Verbindungskabel 22, welches als Massekabel dient, und jedes der anderen Verbindungskabel geschaltet, wobei die Mehrzahl an Kondensatoren 5 auf dem Substrat 42 befestigt sind. D.h., ein Kondensator 5 ist zwischen das Verbindungskabel 22 und das Verbindungskabel 11 geschaltet, ein weiterer Kondensator 5 ist zwischen das Verbindungskabel 22 und das Verbindungskabel 12 geschaltet, und noch ein weiterer Kondensator 5 ist zwischen das Verbindungskabel 22 und das Verbindungskabel 23 geschaltet. Jedes der Verbindungskabel 11, 12, 22 und 23 und die Ausgangsleitung 21 umfassen: auf der Oberfläche des Substrats 42 bzw. darin gebildete Verdrahtung; sowie eine Verbindungsstelle. Überdies besteht ein Teil eines Verbindungskabels zum Verbinden eines Kondensators 5 zwischen dem Verbindungskabel 22 und einem weiteren Verbindungskabel aus einer Verdrahtung, welche in 2 mit gestrichelten Linien dargestellt und innerhalb des Substrates 42 gebildet ist. Da ein Kondensator 5 zwischen einem jeden Verbindungskabel und dem Verbindungskabel 22 geschaltet ist, strömt durch statische Elektrizität erzeugter elektrischer Strom, wobei die statische Elektrizität an einem beliebigen Verbindungsanschluss 6 erzeugt werden kann, durch einen Kondensator 5 zur Masse und fließt nicht durch ein Verbindungskabel zum Signalkabel 3. Daher werden weder das Signalkabel 3 noch der Vorverstärker 2 durch statische Elektrizität beschädigt, und der Strahlungsdetektor ist vor statischer Elektrizität geschützt. Vorzugsweise weist jeder Kondensator 5 eine ausreichende Kapazität auf, um zu vermeiden, dass durch statische Elektrizität erzeugter elektrischer Strom durch ein Verbindungskabel zum Signalkabel 3 fließt. Beispielsweise ist die Kapazität eines Kondensators 5 vorzugsweise gleich oder größer als 100 pF. Wenn die Kapazität eines Kondensators 5 100 pF beträgt, ist es möglich, den Strahlungsdetektor vor statischer Elektrizität mit einer Spannung von 50 V zu schützen.
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Hinsichtlich des Strahlungsdetektors erfährt das Signalkabel 3 bzw. der Vorverstärker 2 eine maximale Beschädigung, wenn durch statische Elektrizität erzeugter elektrischer Strom zum Signalkabel 3 durch das Verbindungskabel 11 fließt, welches mit Bezug auf der Signalkabel 3 von den mit dem Strahlungshinweiselement 1 verbundenen Verbindungskabeln den geringsten elektrischen Widerstand aufweist. Aus diesem Grund ist der Strahlungsdetektor hinsichtlich statischer Elektrizität durch das Verbindungskabel 11 äußerst empfindlich. In der vorliegende Erfindung, wo ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und das Verbindungskabel 22 geschaltet ist, wird vermieden, dass ein durch statische Elektrizität erzeugter elektrischer Strom durch das Verbindungskabel 11 zum Signalkabel 3 fließt, und somit wird eine Beschädigung am Signalkabel 3 bzw. dem Vorverstärker 2 aufgrund von statischer Elektrizität auf wirksame Weise vermieden. Überdies fließt, da ein Kondensator 5 ebenso zwischen das Verbindungskabel 22 und das Verbindungskabel 23 geschaltet ist, elektrischer Strom, welcher durch statische Elektrizität am Verbindungskabel 23 erzeugt wurde, durch den Kondensator 5 zur Masse ab. Es wird ein Fließen von durch statische Elektrizität erzeugtem elektrischen Strom vermieden, und zwar von einem mit dem Vorverstärker 2 verbundenen Verbindungskabel zum Vorverstärker 2 oder Signalkabel 3, und eine Beschädigung am Signalkabel 3 bzw. am Vorverstärker 2 aufgrund statischer Elektrizität wird auf ähnliche Weise vermieden.
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Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform, wo ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität am Signalkabel 3 nicht bereitgestellt ist, ein Erhöhen der Eingangskapazität des Vorverstärkers 2 aufgrund eines Schaltkreiselementes vermieden, wobei eine Eingangskapazität des Vorverstärkers 2 niedrig gehalten wird. Dementsprechend ist hinsichtlich eines Strahlungsdetektors der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität umgesetzt, während eine Eingangskapazität des Vorverstärkers niedrig gehalten wird. Daher kann der Strahlungsdetektor eine Strahlungsdetektion mit hoher Energieauflösung erzielen und weist einen ausgezeichneten Widerstand hinsichtlich statischer Elektrizität auf.
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Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Kondensatoren 5 auf dem Substrat 42 befestigt, im Gegensatz zum Substrat 41, auf welchem das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 befestigt sind. Vorzugsweise ist ein Kondensator 5 an einer Position angeordnet, wo keine negative Beeinträchtigung hinsichtlich der Detektion von Strahlung ausgeübt wird. Beispielsweise ist ein Kondensator 5 an einer Position angeordnet, wo keine Strahlung empfangen wird, oder an einer Position, wo durch Strahlung erzeugte Strahlung zum Kondensator 5 nicht erzeugt werden kann, so dass Strahlung auf das Strahlungshinweiselement 1 treffen könnte. In dem in 2 dargestellten Beispiel sind das Substrat 41 und das Strahlungshinweiselement 1 zwischen dem Fensterelement 74 und dem Substrat 42 angeordnet, so dass Strahlung, welche durch das Fensterelement 74 gelangt ist, hauptsächlich auf das Strahlungshinweiselement 1 und weniger die Kondensatoren 5 trifft. Da eine Mehrzahl von Kondensatoren 5 auf dem Substrat 42 befestigt ist, im Gegensatz zum Substrat 41, kann der Ort des entsprechenden Kondensators 5 in einfacher Weise auf Positionen ausgerichtet werden, so dass keine negative Beeinträchtigung hinsichtlich der Detektion von Strahlung stattfindet. Weiterhin wird es einfacher, da die Position der Kondensatoren 5 jeweils ausgerichtet werden kann, ohne den Ort des Strahlungshinweiselementes 1 und des Vorverstärkers 2 zu ändern, einen Strahlungsdetektor der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Schaltkreis-Layouts eines bereits bestehenden Strahlungsdetektors zu konstruieren.
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Als Nächstes wird ein weiteres Beispiel der Struktur eines Strahlungsdetektors erläutert. 3 und 4 sind schematische Schaltkreisdiagramme zur Darstellung von Beispielen eines Strahlungsdetektors, wo die Anzahl an Kondensatoren 5 verringert ist. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und das Verbindungskabel 22 geschaltet, wobei kein weiterer Kondensator 5 bereitgestellt ist. In einem solchen Beispiel wird ein Fluss von durch statische Elektrizität durch das Verbindungskabel 11 zum Signalkabel 3 erzeugtem elektrischen Strom ebenso durch den Kondensator 5 vermieden. In einem solchen Beispiel wird ein Teil, welches äußerst empfindlich hinsichtlich statischer Elektrizität des Strahlungsdetektors ist, durch den Kondensator 5 auf eine definierte Art und Weise geschützt, wobei lediglich eine kleine Anzahl von Kondensatoren 5 als maximale Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität umgesetzt wird. Wie in 3 dargestellt ist, kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wobei ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11, welches den geringsten elektrischen Widerstand hinsichtlich des Signalkabels 3 von allen Verbindungskabeln aufweist, welche mit dem Strahlungshinweiselement 1 verbunden sind, und ein weiteres Verbindungskabel geschaltet ist, wobei die anderen Kondensatoren 5 weggelassen sind.
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In dem in 4 dargestellten Beispiel ist ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und das Verbindungskabel 12 geschaltet, wobei kein weiterer Kondensator 5 bereitgestellt ist. In einem solchen Beispiel wird ein Fluss von durch statische Elektrizität durch das Verbindungskabel 11 zu dem Signalkabel 3 erzeugtem elektrischen Strom ebenso durch den Kondensator 5 unterdrückt. Wie in 4 dargestellt ist, kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo ein Kondensator 5 zwischen ein Verbindungskabel, welches nicht das Verbindungskabel 22 ist, und das Verbindungskabel 11 geschaltet ist. Weiterhin kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und jedem von einer Mehrzahl von weiteren Verbindungskabeln geschaltet ist. Wenn ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und ein weiteres Verbindungskabel geschaltet ist, wird ein Teil, welches äußerst empfindlich gegenüber statischer Elektrizität ist, auf eine definierte Art und Weise geschützt, und somit weist ein Strahlungsdetektor einen Widerstand hinsichtlich statischer Elektrizität auf. Weiterhin kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo ein Kondensator 5 zwischen Verbindungskabel geschaltet ist, welche nicht das Verbindungskabel 11 sind. In einer solchen Konfiguration wird ein Fluss von durch statische Elektrizität durch ein Verbindungskabel, welches mit dem Kondensator 5 verbunden ist, zum Signalkabel 3 erzeugtem elektrischen Strom ebenso unterdrückt.
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5 ist ein schematisches Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, wo ein Substrat bereitgestellt ist. Wie in 5 dargestellt ist, kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wobei Kondensatoren 5 als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität auf dem Substrat 41 befestigt sind, auf welchem das Strahlungshinweiselement 1 und der Vorverstärker 2 befestigt sind. Ein Strahlungsdetektor kann ebenso eine Konfiguration aufweisen, wo ein Kondensator 5 nicht auf einem Substrat befestigt ist, sondern direkt an einem Verbindungskabel bereitgestellt wird. Ein Strahlungsdetektor kann ebenso eine Konfiguration aufweisen, wo ein Kondensator 5 zwischen Verbindungsanschlüssen 6 geschaltet ist, welche mit entsprechenden Verbindungskabeln verbunden sind.
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Ein Strahlungsdetektor kann ebenso eine Konfiguration aufweisen, wo ein Verstärker, welcher als ein Teil eines Vorverstärkers zu verwenden ist, bereitgestellt wird. 6 ist ein schematisches Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors einschließlich eines Teiles eines Vorverstärkers. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist der Strahlungsdetektor mit einem FET 20 bereitgestellt, welcher einem Verstärker entspricht. Der FET 20 ist mit dem Signalkabel 3 verbunden und ist weiterhin mit der Ausgangsleitung 21 und dem Verbindungskabel 22 verbunden. Das Verbindungskabel 22 ist ein Massekabel. Die Ausgangsleitung 21 ist mit dem anderen Teil des Vorverstärkers verbunden, welches an der Außenseite bereitgestellt ist, und zwar mittels eines Verbindungsanschlusses 6. Beispielsweise ist der Strahlungsdetektor in einem Röntgenstrahlen-Detektionsapparat angeordnet, welcher mit dem anderen Teil des Vorverstärkers versehen ist. Wenn ein Signal von dem Strahlungshinweiselement 1 durch das Signalkabel 3 in den FET 20 eingegeben wird, verstärkt der FET 20 das Signal willkürlich und gibt ein Signal durch die Ausgangsleitung 21 zu dem anderen Teil des Vorverstärkers aus. Weiterhin ist ein Kondensator 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und das Verbindungskabel 22 geschaltet, und ein weiterer Kondensator 5 ist zwischen das Verbindungskabel 12 und das Verbindungskabel 22 geschaltet. Mit einer solchen Anordnung ist ein Strahlungsdetektor ebenso durch die Kondensatoren 5 gegenüber statischer Elektrizität geschützt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen kann, wo ein Schaltkreiselement, im Gegensatz zu einem Kondensator, als ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verwendet wird, solange das Schaltkreiselement eine Kapazität aufweist. Beispielsweise kann ein Strahlungsdetektor eine Diode bzw. einen Varistor als ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verwenden. Da das Strahlungshinweiselement 1 ein Halbleiter-Detektionselement ist, wird im Betrieb eine konstante Gleichspannung an dem Strahlungshinweiselement 1 angelegt. Daher ist es vorteilhaft, dass ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität derart konstruiert ist, dass das Element für den Betrieb nicht durch eine an dem Strahlungshinweiselement 1 angelegte Spannung betrieben wird. Andererseits, um in wirksamer Weise das Signalkabel 3 bzw. den Vorverstärker 2 vor einer Beschädigung durch einen elektrischen Strom, welcher durch statische Elektrizität erzeugt worden ist, zu schützen, wird ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität vorzugsweise selbst mit einer geringen Spannung betrieben, wenn eine statische Elektrizität erzeugt wird. Dementsprechend weist ein Schaltkreiselement als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität, wie z.B. eine Diode oder ein Varistor, vorzugsweise eine Eigenschaft auf, elektrischen Strom bei Gleichspannung unter einem vorbestimmten Spannungswert nicht zu leiten und elektrischen Strom bei einer pulsierenden Spannung bei einem Spannungswert, welcher kleiner als der vorbestimmte Spannungswert ist, zu leiten. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Schaltkreiselement, wie z.B. eine Diode oder ein Varistor, eine ausreichende Kapazität zur Vermeidung von durch statische Elektrizität erzeugtem elektrischen Strom zum Fließen durch ein Verbindungskabel zu dem Signalkabel 3 aufweist.
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Weiterhin kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo eine Mehrzahl von Schaltkreiselementen an einer Stelle verwendet wird, um eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität umzusetzen. Beispielsweise kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo eine Mehrzahl von Kondensatoren 5 zwischen das Verbindungskabel 11 und das Verbindungskabel 22 geschaltet ist. In einem weiteren Beispiel kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo ein Schaltkreis als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität angeordnet ist, zusammengesetzt aus einer Mehrzahl von Arten von Schaltkreiselementen einschließlich eines Kondensators, und zwar zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Verbindungskabel 22 geschaltet. Vorzugsweise wird eine Kapazität durch eine Kombination einer Mehrzahl von Schaltkreiselementen, welche an einer Stelle bereitgestellt sind, zur Vermeidung eines Flusses von elektrischem Strom erzielt, welcher durch statische Elektrizität erzeugt worden ist, und zwar durch ein Verbindungskabel zu dem Signalkabel 3.
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Weiterhin ist ein Strahlungsdetektor nicht auf eine Konfiguration beschränkt, wo ein diskretes Schaltkreiselement als Umsetzung einer Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verwendet wird, sondern kann eine Konfiguration aufweisen, wo ein Schaltkreiselement unter Verwendung parasitärer Kapazität als eine Kapazität für eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität bereitgestellt wird. 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels eines Strahlungsdetektors, welcher unter Verwendung einer parasitären Kapazität für eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verbessert ist. Ein Teil eines Strahlungsdetektors ist in 7 dargestellt. Das Strahlungshinweiselement 1 ist auf dem isolierenden Substrat 41 befestigt, wobei das Verbindungskabel 11 aus einer leitfähigen Verdrahtung gebildet ist. Das Verbindungskabel 11 ist mit dem Strahlungshinweiselement 1 und einem Verbindungsanschluss 6 mittels einer Verbindungsstelle und einem Draht verbunden. Das Substrat 41 ist ein vielschichtiges Substrat, wobei eine leitfähige Verdrahtungsschicht darin bereitgestellt ist. Das Verbindungskabel 12 ist auf der Verdrahtungsschicht in dem Substrat 41 gebildet. Das Verbindungskabel 12 ist in 7 mit gestrichelten Linien gezeichnet. Das Verbindungskabel 12 ist über ein Durchgangsloch mit einer auf dem Substrat 41 bereitgestellten Verbindungsstelle verbunden und ist mit dem Strahlungshinweiselement 1 und einem Verbindungsanschluss 6 mittels der Verbindungsstelle und einem Draht verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verbindungskabel 12 auf einer Rückseite des Substrats 41 angeordnet sein kann.
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In der Mitte des Verbindungskabels 11 ist ein rechteckiges Plattenteil 111 bereitgestellt. Das Plattenteil 111 ist eine Metallplatte mit einer besonderen Fläche. Weiterhin ist in der Mitte des Verbindungskabels 12 ein rechteckiges Plattenteil 121 bereitgestellt. Das Plattenteil 121 ist eine Metallplatte mit einer Fläche entsprechend der des Plattenteils 111. Weiterhin ist das Plattenteil 121 unmittelbar unter dem Plattenteil 111 angeordnet, d.h. an einer Position, wo es das Plattenteil 111 überdeckt, und zwar bei vertikaler Projektion auf die obere Fläche des Substrates 41. Das Plattenteil 111 und das Plattenteil 121 sind im Wesentlichen parallel zueinander. Es sei festgestellt, dass das Plattenteil 111 und das Plattenteil 121 von einem Rechteck abweichende Formen aufweisen können.
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Da ein Teil des isolierenden Substrats 41 sich zwischen dem leitfähigen Plattenteil 111 und dem leitfähigen Plattenteil 121 befindet, wird eine parasitäre Kapazität zwischen dem Plattenteil 111 und dem Plattenteil 121 erzeugt. Ein solcher Zustand gleicht einem Zustand, wo ein Kondensator mit einem Paar von Elektroden in der Art des Plattenteiles 111 und des Plattenteiles 121 und Dielektrika eines Teils des Substrats 41 verbunden zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Verbindungskabel 12 gebildet ist. D.h., ein Schaltkreis eines in 7 dargestellten Strahlungsdetektors entspricht einem Schaltkreis, wo ein Kondensator zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Verbindungskabel 12 geschaltet ist, wie es in 4 dargestellt ist. In einer solchen Konfiguration wird der Strahlungsdetektor ebenso vor statischer Elektrizität geschützt, wie es in dem in 4 dargestellten Beispiel der Fall ist. Das Plattenteil 111 und das Plattenteil 121 sind derart dimensioniert, um eine ausreichende Kapazität bereitzustellen, um elektrischen Strom, welcher durch statische Elektrizität erzeugt wird, vom Fließen durch ein Verbindungskabel 3 abzuhalten.
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Ein Kondensator mit einem Paar von Elektroden, welche aus dem Plattenteil 111 und dem Plattenteil 121 zusammengesetzt sind, ist ein Schaltkreiselement, welches zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Verbindungskabel 12 geschaltet ist und eine Kapazität aufweist. Wie oben erläutert, ist ein Schaltkreiselement, welches zwischen Verbindungskabel geschaltet ist, als eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität nicht auf ein bestimmtes Schaltkreiselement beschränkt, sondern kann ein Schaltkreiselement sein, einschließlich eines Teils eines Verbindungskabels unter Verwendung parasitärer Kapazität zwischen Verbindungskabeln als Kapazität. In ähnlicher Weise kann ein Schaltkreiselement unter Verwendung parasitärer Kapazität zur Umsetzung einer Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität verwendet werden, und zwar im Gegensatz zum in 7 dargestellten Beispiel. Beispielsweise kann eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität durch Bereitstellen eines Schaltkreiselementes unter Verwendung parasitärer Kapazität zwischen dem Verbindungskabel 11 und dem Verbindungskabel 22 umgesetzt werden. Weiterhin kann ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen, wo eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität durch eine Kombination eines Schaltkreiselementes unter Verwendung parasitärer Kapazität und eines bestimmten Schaltkreiselementes umgesetzt wird.
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Es sei festgestellt, dass in 1 bis 7 eine minimale Struktur eines Strahlungsdetektors dargestellt ist, wobei ein Strahlungsdetektor eine Konfiguration aufweisen kann, welche ein weiteres Schaltkreiselement oder Verdrahtung aufweist, welche in den Figuren nicht dargestellt ist, und zwar für eine Verwendung, die sich hauptsächlich auf eine Gegenmaßnahme gegen statische Elektrizität bezieht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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