DE3733114A1 - Strahlungsdetektor - Google Patents
StrahlungsdetektorInfo
- Publication number
- DE3733114A1 DE3733114A1 DE19873733114 DE3733114A DE3733114A1 DE 3733114 A1 DE3733114 A1 DE 3733114A1 DE 19873733114 DE19873733114 DE 19873733114 DE 3733114 A DE3733114 A DE 3733114A DE 3733114 A1 DE3733114 A1 DE 3733114A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation detector
- electrode
- electrons
- semiconductor block
- detector device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 54
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 40
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- YFDLHELOZYVNJE-UHFFFAOYSA-L mercury diiodide Chemical compound I[Hg]I YFDLHELOZYVNJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/085—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors the device being sensitive to very short wavelength, e.g. X-ray, Gamma-rays
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und insbesondere
einen Halbleiter-Strahlungsdetektor vom Direktumsetzungstyp
zum Messen der Photonenenergie einer Strahlung.
Ein Detektor, wie beispielsweise ein Spektrometer-
Zähler, der den äußeren photoelektrischen Effekt
einer Photozelle ausnützt, ist als Vorrichtung zum
Erfassen einer Strahlung, wie beispielsweise einer
Gammastrahlung üblich.
In letzter Zeit ist ein Halbleiter-Strahlungsdetektor
des Direktumsetzungstyps zum direkten Übertragen einer
Photonenenergie in ein elektrisches Signal unter Ausnutzung
des inneren photoelektrischen Effektes, der
durch die Wechselwirkung zwischen einem Halbleiter
und einer Strahlung induziert ist, entwickelt worden.
Fig. 1 zeigt einen Volumen-Halbleiterdetektor. In
Fig. 1 sind zwei Elektroden auf den Seitenflächen
des Volumen-Halbleiterdetektors so angeordnet, daß
sie einander gegenüberliegen und sich entlang der
Photonen-Einfallsrichtung erstrecken. Eine Spannung
liegt zwischen beiden Elektroden 5 und 6 des Halbleiterdetektors.
Wenn Photonen auf einen Halbleiterdetektor
einwirken, werden Paare von Elektronen und
positiven Löchern 3 bzw. 4 in einem Halbleiterkristall
durch den inneren photoelektrischen Effekt erzeugt,
der auf die Energie der auf den Detektor einfallenden
Photonen zurückgeht. Die Energie der Photonen ist im
wesentlichen proportional zu der Energie der Paare
aus Elektronen und positiven Löchern. Wenn die Paare
aus Elektronen und positiven Löchern im Halbleiterkristall
erzeugt werden, bewegen sich die Elektronen 3
auf die Elektrode 5 der positiven Spannungsseite zu,
während die positiven Löcher 4 zur Elektrode 6 auf
Masseseite wandern, so daß die Elektronen und die
positiven Löcher an den Elektrodenflächen ankommen.
Auf die Bewegungen der Elektronen und positiven
Löcher hin wird ein Signalstrom entsprechend der
Energie der Photonen in einer äußeren Schaltung
erzeugt, welche zwischen beiden Elektroden angeordnet
ist. Dieser Signalstrom wird als ein Integral
eines Spannungssignales durch die äußere Schaltung
erfaßt. Somit steht die an den Elektrodenflächen
ankommende Signalladung in einem Zusammenhang mit der
Stärke der Strahlung. Die an beiden Elektroden angekommene
Ladung Qout wird durch die folgende Gleichung
(1) ausgedrückt:
Qout = Qe λ e/D (1-e -X/λ e )+Qh λ h/D (1-e (D-X)/λ h )-(1)
mit:
Qe, Qh:Ladungsgrößen der Elektronen und positiven
Löcher (Qe = Qh),λ e, λ h:mittlere freie Weglängen der Elektronen
und positiven Löcher,D= Abstand zwischen Elektroden undX= Abstand zwischen positiver Spannungselektrode
und der Stelle, in der die Paare aus
Elektronen und positiven Löchern erzeugt
werden.
Gleichung (1) stellt eine allgemeine Beziehung dar,
in welcher der erste Term der Ladungsgröße durch die
Elektronen und der zweite Term die Ladungsgröße durch
die positiven Löcher bilden. In tatsächlichen Messungen
werden Ladungsträger an Fehlstellen, wie beispielsweise
einer Gitterfehlstelle, die in einem
bei Raumtemperatur betreibbaren Halbleiterdetektor
mit hoher Quantenwirksamkeit aus CdTe, HgI₂ oder GaAs
ausgebildet sind, eingefangen. Da die Einfangwahrscheinlichkeit
der positiven Löcher besonders groß
ist, gilt in den meisten Fällen λ h « D. Somit wird
die Energie der Photonen durch lediglich die Menge
der erzeugten Elektronen bestimmt, da die Ladung
durch positive Löcher im wesentlichen vernachlässigt
werden kann.
In einem derartigen Fall wird die Signalladung Qout
angenähert wiedergegeben durch die folgende Gleichung
(2):
Qout = Qe λ e/D (1-e -X/λ e ) (2)
Aus Gleichung (2) folgt, daß die Signalladung von dem
Abstand (X) zwischen der Stelle, in der die Paare der
Elektronen und positiven Löcher erzeugt werden, und der
Elektrode der positiven Spannungsseite abhängt. Somit
ändert sich die Ladung Q entsprechend der erzeugten
Stelle. Mit anderen Worten, in einem herkömmlichen
Volumen-Halbleiterdetektor kann die Ladung durch den
Abstand (X) beeinflußt werden, und die Signalspannung
kann sich ebenfalls ändern.
Ein herkömmlicher Volumen-Halbleiterdetektor hat eine
Energie-/Spektralkennlinie der Photonen, wie diese in
Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl der
durch einen Strahlungsdetektor gezählten Ausgangssignale
und der Energie von dessen Signal, wenn
Photonen mit einer vorbestimmten Stärke kontinuierlich
auf einen herkömmlichen Halbleiterdetektor einwirken.
In Fig. 2 sind auf der Ordinate die Anzahl
der während einer vorbestimmten Zeit gezählten Photonen
angegeben, was einen spezifischen Ausgangswert
darstellt, während auf der Abszisse der Wert eines
Ausgangssignales entsprechend der Energie der Photonen
aufgetragen ist. Es ist aus der Spektral-Kennlinie
von Fig. 2 zu ersehen, daß in dem herkömmlichen
Detektor ein Fühler- bzw. Meßsignal sich ändert
bzw. schwankt. Es wird angestrebt, daß ein scharfer
Spitzenwert lediglich an dem spezifischen Wert entsprechend
der Energie der einfallenden Photonen dargeboten
werden sollte. Da die Stelle oder Lage der
Erzeugung der Elektronen das Ausgangssignal beeinflußt,
kann tatsächlich eine Anzahl von Unregelmäßigkeiten
beobachtet werden, welche das Energieauflösungsvermögen
beträchtlich vermindern, wie dies
aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen sich durch ein erhöhtes Energieauflösungsvermögen
auszeichnenden Strahlungsdetektor zum
Messen der Energie von Strahlung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Strahlungsdetektor nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß
durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 12.
Der erfindungsgemäße Strahlungsdetektor hat eine Masseseite-
Elektrode, die senkrecht zu der Photoneneinfallsrichtung
angeordnet ist, eine Elektrode positiver Spannung,
die in einem Abstand D rückwärts von der Masseseite-
Elektrode liegt und eine positive Spannung bezüglich
der Masseelektrode aufweist, und einen Halbleiter,
der zwischen der Masseelektrode und der Elektrode positiver
Spannung vorgesehen ist, wobei der Abstand D zwischen
beiden Elektroden die folgende Beziehung erfüllt:
D << 1/µ i (µ i bedeutet den Absorptionskoeffizienten des
Detektors).
Wenn der Absorptionskoeffizient und die Dicke des Strahlungsdetektors
ausreichend groß sind, um durch die Masseelektrode
in den Halbleiterkristall einwirkende Photonen
zu fangen, so werden Paare aus Elektronen und positiven
Löchern nahe der Oberfläche des Strahlungsdetektors erzeugt,
also nahe der Masseelektrodenplatte in dem Strahlungsdetektor.
Der Strahlungsdetektor, der die Eigenschaften λ e << D und
λ h « D erfüllt, erfaßt Strahlung aufgrund der Ladung der
an der Elektrode ankommenden Elektronen. Die Signalladung
Qe der angekommenen Elektronen ist durch die
obige Gleichung (2) gegeben. In Gleichung (2) bedeutet
λ e die mittlere freie Weglänge der Elektronen, welche
im allgemeinen durch die folgende Gleichung ausgedrückt
wird:
g e = µe · τ e · E
mit:
µe= Elektronen-Beweglichkeit und
t e= mittlere freie Weglänge der Elektronen.
Diese Faktoren können zuvor gemessen und als spezifischer
Wert gehandhabt werden.
Der mittlere Abstand X zwischen der Stelle der Erzeugung
der Paare aus Elektronen und positiven Löchern und der
positiven Spannungselektrode wird durch die folgende
Gleichung (3) wiedergegeben:
X = D-1/µ i (3)
Mit
Ei= Energie der einfallenden Strahlung
µ i = Absorptionskoeffizient des Halbleiterdetektors
entspricht Ei.
Der Term 1/µ i in Gleichung (3) gibt den mittleren Abstand
zwischen der Stelle, an der Elektronen im Detektor erzeugt
werden, und der Masse-Elektrodenseite an. Wenn der mittlere
Abstand 1/µ i die Bedingung D << 1/µ i erfüllt, so werden
die Paare aus Elektronen und positiven Löchern ungefähr
X = D, d. h., die Paare aus Elektronen und positiven
Löchern werden nahe der Oberfläche des Halbleiterkristalles
direkt unter der Masse-Elektrodenseite der
Strahlungseinfallseite erzeugt.
Wie oben erläutert wurde, hängt die Signalladung Qout
in Gleichung (2) lediglich von der Ladung Qe der erzeugten
Elektronen und nicht von den Größen λ e und X ab.
Somit kann der erfindungsgemäße Detektor die Unregelmäßigkeiten
der Stelle oder Position der Erzeugung der
Paare von Elektronen und positiven Löchern im Vergleich
mit dem herkömmlichen Detektor vermindern, bei dem die
Anordnungsrichtung beider Elektroden parallel zur Einfallsrichtung
der Strahlung ist, um so einen Strahlungsdetektor
mit hohem Energieauflösungsvermögen zu schaffen.
Da die Elektronen nahe der masseseitigen Elektrode erzeugt
und zur Elektrode der positiven Spannungsseite
bewegt werden, beträgt der Bewegungsabstand der Elektronen
ungefähr D. Somit wird ein Strahlungsdetektor vorgesehen,
in welchem das Verhältnis der Unregelmäßigkeit der Erzeugungsstelle
zu dem Bewegungsabstand der Elektronen,
d. h. das S/N-Verhältnis (Rauschabstand) anwächst und der
daher ein hohes Energieauflösungsvermögen hat.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen
Strahlungsdetektors,
Fig. 2 ein Diagramm mit der Energie-/Spektral-Kennlinie
bei dem herkömmlichen Strahlungsdetektor,
Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) eine Vordersicht, Seitensicht
bzw. Draufsicht eines schematischen Ausführungsbeispiels
des Strahlungsdetektors,
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung
des Rahmens einer in Fig. 3(A) bis 3(C) dargestellten
Drei-Schicht-Substrat-Struktur,
Fig. 5 einen schematischen Schnitt des Strahlungsdetektors
der Fig. 3(A) bis 3(C),
Fig. 6 ein Diagramm mit der Energie-/Spektral-Kennlinie
des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Gamma-Kamera,
in welcher in den Fig. 3(A) bis 3(C) gezeigte
Detektoren in Matrix-Anordnung vorgesehen sind,
und
Fig. 8 ein elektrisches Schaltbild der in Fig. 7 gezeigten
Gamma-Kamera.
Die Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors. Fig. 4
zeigt einen Rahmen mit einem Abschirmmaterial für ein
elektrisches Feld und einer Drei-Schicht-Substrat-
Struktur. Ein Rahmen hat auch eine Funktion als ein
Leiter von einer Masseelektrode.
Eine masseseitige Elektrode 11 ist so angeordnet, daß
sie für Photonen in einem in Fig. 3 gezeigten Strahlungsdetektor
freiliegt. Die masseseitige Elektrode 11
ist auf einer Photoneneinfallfläche eines Halbleiterkristallblockes
13 zum Umsetzen von Photonen in elektrische
Ladungen befestigt. Eine positive Elektrode 12
ist auf der anderen Fläche des Halbleiterkristallblockes
13 gegenüber zu der Photoneneinfallsfläche
angebracht und von der Masseelektrode 11 in einem vorbestimmten
Abstand D angeordnet, welcher gleich ist
zu der Dicke des Halbleiter-Kristallblockes 13 und
die Beziehung D << 1/µ i erfüllt. Ein Leiter 14 auf der
Seite positiver Hochspannung ist mit der positiven
Elektrode 12 verbunden. Die Masseelektrode 11 ist
durch einen Leiter 24 mit einer Metallschicht 22 des
Rahmens 20 mit einer Drei-Schicht-Substrat-Struktur
verbunden.
Die Innenflächen des Rahmens 20 berühren jeweils zwei
benachbarte Oberflächen des Halbleiter-Kristallblockes.
In Fig. 4 ist im Rahmen 20 eine Metallschicht 22 mit
den Innenseiten eines L-förmigen isolierenden Substrates
21 verbunden, und ein isolierender Film 23 ist auf
der Metallschicht 22 mit Ausnahme der oberen Endteile
der Schicht 22 angebracht.
Im folgenden wird der Betrieb des beschriebenen Strahlungsdetektors
näher erläutert.
Fig. 5 zeigt schematisch die relative Lagebeziehung
zwischen einem Bereich, in welchem Paare von Elektronen
und positiven Löchern 3 bzw. 4 erzeugt werden,
und den Positionen der Masseelektrode 11 sowie
der positiven Elektrode 12. Die auf die Masseplatte
11 entlang einer Richtung A einfallenden Photonen
wandern durch die Masseelektrodenplatte zum Halbleiter-
Kristall 13. Die einfallenden Photonen werden
in Paare von Elektronen und positiven Löchern
durch den inneren photoelektrischen Effekt im Halbleiter-
Kristall umgesetzt. Die meisten Paare der
Elektronen und positiven Löcher werden in einem
Bereich nahe der masseseitigen Elektrodenplatte
im Halbleiter-Kristall erzeugt. Mit anderen Worten,
Paare von Elektronen und positiven Löchern 3 bzw. 4
werden auf dem Oberflächenbereich des Halbleiter-
Kristallblockes 13 erzeugt. Da der Abstand X zwischen
der positiven Elektrode 12 und dem Oberflächenbereich
im wesentlichen konstant ist, kann
die Unregelmäßigkeit des Erzeugens der Paare von
Elektronen und positiven Löchern 3 bzw. 4 ausreichend
kleiner sein als bei dem herkömmlichen
Detektor gemäß Fig. 1.
Fig. 6 zeigt eine Ausgangssignal-Kennlinie des Strahlungsdetektors
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie aus einem Vergleich dieser Kennlinie mit
derjenigen des herkömmlichen Detektors in Fig. 2 hervorgeht,
hat der erfindungsgemäße Detektor eine scharfe
Energiespitze bei dem spezifischen Wert und weist somit
ein hohes Energieauflösungsvermögen (d. h., Δ E/E₀)
auf.
Nahe der Masseelektrode erzeugte Elektronen 3 wandern
um den Abstand D zwischen den Elektroden und werden
durch die positive Elektrode 13 eingefangen. Somit
ist ein Strahlungsdetektor vorgesehen, bei dem das
Verhältnis der Unregelmäßigkeit der Erzeugungsstelle
zu dem Bewegungsabstand der Elektronen, also das S/N-
Verhältnis bzw. der Rauschabstand zunimmt.
Fig. 7 zeigt ein Gamma-Kamerasystem zum Messen
der Photonenverteilung, bei welchem eine Anzahl von
Strahlungsdetektoren in Matrixanordnung vorgesehen
ist, um elektrisch miteinander verbunden zu sein.
In dem System in Fig. 7 haben die einzelnen Strahlungsdetektoren
die Rahmen der oben erläuterten Drei-
Schicht-Substrat-Struktur. Die Rahmen sind mit den
Rahmen der anderen Strahlungsdetektoren der gleichen
Zeile oder Spalte neben dem Rahmen integriert und
in einer Matrixanordnung-Struktur vorgesehen. Die
einzelnen Detektoren sind angeschlossen, wie dies
in Jerry D. Allison in "Cadmium Telluride Matrix
Gamma Camera", Am. Assoc. Phys. Med, Vol. 7, No. 3,
Mai/Juni 1980, Seite 203, erläutert ist. Wie in Fig. 8
gezeigt ist, sind die Detektoren so angeschlossen,
daß sie eine Matrixanordnung von X Zeilen und Y Spalten
bilden. Beispielsweise sind die Masseelektroden 11
elektrisch durch einen gemeinsamen Masseleiter 30 in
jeder Zeile verbunden, und die Enden der Masseleiter
30 sind geerdet. Die positiven Elektroden 12 sind elektrisch
durch einen gemeinsamen Hochspannungsleiter 30
in jeder Spalte verbunden, und die Enden des positiven
Hochspannungsleiters 31 sind mit einer Konstant-
Vorspannungsquelle 35 verbunden. Die Spannungsquelle
35 legt eine Spannung zwischen die Masseelektroden
und die positiven Hochspannungselektroden. Die Masseelektrode
und die positive Hochspannungselektrode, an
denen die Spannung liegt, sind jeweils durch Leiter 32
mit Signaldetektoren 40 verbunden. Wenn somit Photonen
auf einen Detektor einfallen, fließen elektrische Ladungen
zwischen den Elektrodenplatten der Detektoren. In
diesem Fall werden die Stromsignale, die in den gemeinsamen
Leitern 30 und 31 erzeugt sind, welche in
jeder Zeile und Reihe verbunden sind, durch entsprechende
Widerstände 37 und 38 in Spannungssignale
umgesetzt. Die Spannungssignale liegen über Leiter 32
an den Signaldetektor 40. Der Signaldetektor 40 verarbeitet
die Signale, um die Stärke und Verteilung
der auf den Detektor einfallenden Strahlung zu messen.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden
die miteinander verbundenen Metallschichten 22 als
masseseitige Leiter 30 verwendet. Somit werden in
den in Matrixanordnung vorgesehenen Strahlungsdetektoren
Signale mit hoher Wirksamkeit erzeugt und von
den masseseitigen Elektroden 11 ausgegeben. Damit
kann der Detektor in seinen Abmessungen vermindert
werden.
Der Halbleiter-Kristall 13 ist in dem Rahmen der Drei-
Schicht-Substrat-Struktur vorgesehen und im wesentlichen
durch die Metallschicht 22 des Rahmens 24 und
die Elektroden 11, 12 eingeschlossen. Auf diese Weise
ist der Halbleiter-Kristall gegen ein äußeres elektrisches
Feld abgeschirmt. Als Ergebnis wird durch
die Metallschicht 22 das in dem Detektor erzeugte
Rauschen wirksam herabgesetzt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die besonderen
Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Es sind vielmehr
zahlreiche Abwandlungen möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Detektor so
angeordnet, daß die einfallenden Photonen über die
Masseelektrode auf den Halbleiterkristall einwirken,
und der Abstand D zwischen den Elektroden ist so eingestellt,
daß die Beziehung D << 1/µ i erfüllt ist. Auf
diese Weise kann ein Strahlungsdetektor mit hohem
Auflösungsvermögen geschaffen werden.
Claims (13)
1. Strahlungsdetektor mit:
- - einem Halbleiterblock (13) aus einem Halbleiterkristall zum Umsetzen einfallender Photonen in Ladungen und
- - einer ersten und zweiten Elektrode (11 bzw. 13), die an dem Halbleiterblock (13) festgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die erste Elektrode (11) derart an einer ersten Oberfläche des Halbleiterblocks (13) festgelegt ist, daß sie für die Photonen freigelegt und geerdet ist, und
- - die zweite Elektrode (12) an der zweiten Oberfläche gegenüber zu der ersten Oberfläche festgelegt und mit einer positiven Hochspannung beaufschlagt ist.
2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittleren freien Weglängen der in
dem Halbleiterblock (13) erzeugten Elektronen (3)
und positiven Löcher (4) und ein Abstand D zwischen
beiden Elektroden (11, 12) die Beziehungen
λ e » D und λ h « D erfüllen, mit: g e= mittlere freie Weglänge der Elektronen (3) undλ h= mittlere freie Weglänge der positiven Löcher (4).
λ e » D und λ h « D erfüllen, mit: g e= mittlere freie Weglänge der Elektronen (3) undλ h= mittlere freie Weglänge der positiven Löcher (4).
3. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand D zwischen den Elektroden
(11, 12) zu D << 1/µ i bestimmt ist, wobei µ i den Absorptionskoeffizienten
des Detektors bedeutet.
4. Strahlungsdetektorvorrichtung mit:
einer Vielzahl von Strahlungsdetektoren, die nebeneinander in einer Matrixanordnung vorgesehen sind, wobei jeder der Strahlungsdetektoren aufweist:
einen Halbleiterblock (13) aus einem Halbleiterkristallmaterial zum Umsetzen einfallender Photonen in elektrische Ladungen, wobei der Halbleiterblock (13) eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche (13) gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, gekennzeichnet durch:
eine erste Elektrode (11), die an der ersten Oberfläche so angebracht ist, daß sie für Photonen freiliegt und geerdet ist, damit die Photonen dort hindurch in den Halbleiterblock (13) gelangen können, und
eine zweite Elektrode (12), die an der zweiten Oberfläche angebracht und mit positiver Hochspannung beaufschlagt ist.
einer Vielzahl von Strahlungsdetektoren, die nebeneinander in einer Matrixanordnung vorgesehen sind, wobei jeder der Strahlungsdetektoren aufweist:
einen Halbleiterblock (13) aus einem Halbleiterkristallmaterial zum Umsetzen einfallender Photonen in elektrische Ladungen, wobei der Halbleiterblock (13) eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche (13) gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, gekennzeichnet durch:
eine erste Elektrode (11), die an der ersten Oberfläche so angebracht ist, daß sie für Photonen freiliegt und geerdet ist, damit die Photonen dort hindurch in den Halbleiterblock (13) gelangen können, und
eine zweite Elektrode (12), die an der zweiten Oberfläche angebracht und mit positiver Hochspannung beaufschlagt ist.
5. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die mittleren freien Weglängen der
in dem Halbleiterblock (13) erzeugten Elektronen (3)
und positiven Löcher (4) und ein Abstand D zwischen
beiden Elektroden (11, 12) die Beziehungen
λ e » D und g h « D erfüllen, mit:
λ e= mittlere freie Weglänge der Elektronen (3) undλ h= mittlere freie Weglänge der positiven Löcher (4).
6. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand D zwischen den Elektroden
(11, 12) zu D <<1/µ i festgelegt ist, wobei µ i den
Absorptionskoeffizienten des Detektors bedeutet.
7. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die vier Seitenflächen des Halbleiterblockes
durch ein Abschirmungsmaterial (20) für ein
elektrisches Feld eingeschlossen sind.
8. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abschirmungsmaterial (20) für
das elektrische Feld zum Einschließen des Halbleiterblockes
(13) auch als ein Abschirmungsmaterial elektrischer
Felder von anderen benachbarten Detektoren
verwendet wird.
9. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abschirmungsmaterial (20) für
das elektrische Feld aus einem isolierenden Substrat
(21), einer auf einer Seitenfläche des isolierenden
Substrats (21) gebildeten Metallschicht (22) und einer
isolierenden Schicht (23) zum Isolieren der Metallschicht
(22) von dem Kristall besteht.
10. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallschicht (22) und die
Masseelektrode (24) elektrisch verbunden sind.
11. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallschicht (22) in jeder
Zeile (oder Spalte) in den Matrixanordnung-Detektoren
verbunden ist.
12. Strahlungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (12)
der positiven Hochspannungsseite elektrisch in jeder
Zeile (oder Spalte) in den Matrixanordnung-Detektoren
elektrisch verbunden sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61233470A JPS6385487A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 放射線検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3733114A1 true DE3733114A1 (de) | 1988-04-07 |
Family
ID=16955527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873733114 Ceased DE3733114A1 (de) | 1986-09-30 | 1987-09-30 | Strahlungsdetektor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4996432A (de) |
JP (1) | JPS6385487A (de) |
DE (1) | DE3733114A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597517A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-04-26 | 吉林大学 | 一种对闪烁体加电压的闪烁体探头 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9416149D0 (en) * | 1994-08-10 | 1994-09-28 | Univ Strathclyde | Vesicle formulation |
US6011264A (en) * | 1994-08-11 | 2000-01-04 | Urigal Technologies, Ltd. | Apparatus, system and method for gamma ray and x-ray detection |
IL110637A (en) * | 1994-08-11 | 2001-10-31 | Urigal Techn Ltd | Apparatus, system and method for gamma-ray and x-ray detection |
US5886359A (en) * | 1996-06-13 | 1999-03-23 | Eastman Kodak Company | X-ray dectector, detection assembly, and method |
IL119075A (en) * | 1996-08-14 | 1999-11-30 | Imarad Imaging Systems Ltd | Semiconductor detector |
IL120807A (en) * | 1997-05-08 | 2001-03-19 | Israel Atomic Energy Comm | Method for compensating for the effects of incomplete charge collection and for improving spectroscopic characteristics of room temperature solid state gamma or x-ray detectors |
US6331705B1 (en) | 1997-05-08 | 2001-12-18 | State Of Israel, Atomic Energy Commission | Room temperature solid state gamma or X-ray detectors |
US6069360A (en) * | 1998-05-08 | 2000-05-30 | Lund; James C. | Method and apparatus for electron-only radiation detectors from semiconductor materials |
US6492697B1 (en) * | 2000-04-04 | 2002-12-10 | Honeywell International Inc. | Hall-effect element with integrated offset control and method for operating hall-effect element to reduce null offset |
CA2615827A1 (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-22 | Karim S. Karim | Method and apparatus for single-polarity charge sensing for semiconductor radiation detectors deposited by physical vapor deposition techniques |
US7947959B2 (en) * | 2009-04-21 | 2011-05-24 | Honeywell International Inc. | Enhanced sensitivity solid state radiation detector |
FR2951580B1 (fr) * | 2009-10-15 | 2014-04-25 | Biospace Med | Dispositif d'imagerie radiographique et detecteur pour un dispositif d'imagerie radiographique |
WO2014015285A2 (en) | 2012-07-19 | 2014-01-23 | The Research Foundation | Field-shaping multi-well avalanche detector for direct conversion amorphous selenium |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1202197A (en) * | 1966-10-14 | 1970-08-12 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to semiconductor radiation detector arrangements |
DE1764066B1 (de) * | 1967-03-29 | 1971-08-05 | Lenia Fisitscheskij I Im P N L | Kernstrahlungsdetektor aus Diamant und Verfahren zu dessen Herstellung |
US4255659A (en) * | 1978-03-27 | 1981-03-10 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor radiation detector |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP61233470A patent/JPS6385487A/ja active Pending
-
1987
- 1987-09-29 US US07/102,489 patent/US4996432A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-30 DE DE19873733114 patent/DE3733114A1/de not_active Ceased
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Appl. Phys. Lett., Vol. 26(1975), S. 344-346 * |
IEEE Transactions of Nuclear Science, Vol. NS-23 (1976), S. 131-137 * |
Nuclear Instruments and Methods, Vol. 162(1979), S. 113-123 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597517A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-04-26 | 吉林大学 | 一种对闪烁体加电压的闪烁体探头 |
CN106597517B (zh) * | 2017-02-06 | 2018-11-23 | 吉林大学 | 一种对闪烁体加电压的闪烁体探头 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6385487A (ja) | 1988-04-15 |
US4996432A (en) | 1991-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0588397B1 (de) | Röntgenbilddetektor | |
DE2806858C2 (de) | ||
DE69617608T2 (de) | Detektor für ionisierende Strahlung | |
DE3813079C2 (de) | ||
DE3733114A1 (de) | Strahlungsdetektor | |
DE19616545B4 (de) | Schneller Strahlungsdetektor | |
DE3413829C2 (de) | ||
DE69114036T2 (de) | Strahlungsdetektion und Strahlungsdetektor. | |
DE2553378A1 (de) | Waermestrahlungsfuehler | |
DE2727156C2 (de) | ||
DE3885653T2 (de) | Strahlungsdetektor. | |
DE60033894T2 (de) | Strahlungsdetektor | |
DE2017067B2 (de) | Pyroelektrischer Detektor | |
DE2949862A1 (de) | Festkoerperstrahlungsdetektor und anordnungen derselben | |
DE60319905T2 (de) | Röntgenstrahlungsdetektor | |
EP0007384A1 (de) | Eindimensionaler CCD-Sensor mit Überlaufvorrichtung | |
DE3425377A1 (de) | Pyroelektrischer detektor | |
DE2460686A1 (de) | Detektor zur teilchenortung | |
DE3638893C2 (de) | ||
DE3617229C2 (de) | Strahlungsdetektor | |
DE60223358T2 (de) | Halbleiter-strahlungsdetektionselement | |
WO2000070864A1 (de) | Sensormatrix | |
DE2609626A1 (de) | Strahlennachweisvorrichtung | |
DE19711849C2 (de) | Röntgendetektoren mit semi-isolierendem Halbleiter-Substrat | |
DE2703324A1 (de) | Ionisationsstrahlungs-festkoerperdetektor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |