JP2000164913A - Radiation detector - Google Patents

Radiation detector

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JP2000164913A
JP2000164913A JP10338766A JP33876698A JP2000164913A JP 2000164913 A JP2000164913 A JP 2000164913A JP 10338766 A JP10338766 A JP 10338766A JP 33876698 A JP33876698 A JP 33876698A JP 2000164913 A JP2000164913 A JP 2000164913A
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Japan
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radiation
electrode
sensitive layer
bias voltage
carrier
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JP10338766A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Hori
直行 堀
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To apply a sufficient bias voltage to a radiation sensitive layer. SOLUTION: A radiation sensitive layer 3 wherein a carrier is directly generated by an incident radiation comprises three division sensitive layers 3a-3c, stuck together, separated by internal electrodes 6a and 6b for applying bias voltage, with the carrier acceleration electric field applied sequentially, in time shard manner, to each of division sensitive layers 3a-3c from a surface electrode 4 side instead of to the entire radiation sensitive layer 3. Since, the bias voltage applied to each of electrodes 4, 6a, and 6b is lower compared to when it is applied to the entire radiation sensitive layer at always, a sufficient bias voltage is eventually applied to the radiation sensitive layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、入射放射線によ
って放射線感応層に直にキャリア(電子あるいは正孔)
が生成される直接変換タイプの放射線検出装置に係り、
特に放射線感応層へ十分なバイアス電圧を印加するため
の技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing carriers (electrons or holes) directly on a radiation-sensitive layer by incident radiation.
Is related to a direct conversion type radiation detection device in which
In particular, the present invention relates to a technique for applying a sufficient bias voltage to a radiation-sensitive layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、医用X線装置では、従来のイメー
ジインテンシファイアや電離箱式X線検出器に変わるも
のとして、いわゆる間接変換タイプの放射線検出装置や
直接変換タイプの放射線検出装置が盛んに検討されてい
る。前者の間接変換タイプの場合、入射放射線が先ず放
射線変換層で光に変換された後、この変換光が光電変換
層で電気信号へ変換される構成であるが、後者の直接変
換タイプの場合、入射放射線が光に変換されることなく
直に電気信号へ変換される構成となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the medical X-ray apparatus, so-called indirect conversion type radiation detection apparatuses and direct conversion type radiation detection apparatuses have become popular as alternatives to conventional image intensifiers and ionization chamber type X-ray detectors. Is being considered. In the case of the former indirect conversion type, after the incident radiation is first converted to light in the radiation conversion layer, this converted light is converted to an electrical signal in the photoelectric conversion layer, but in the case of the latter direct conversion type, The configuration is such that incident radiation is directly converted into an electric signal without being converted into light.

【0003】従来の直接変換タイプの放射線検出装置
は、図8に示すように、放射線感応層51の表裏面にそ
れぞれ表面電極52とキャリア収集電極53が形成され
ており、表面電極52にバイアス電圧Vaが印加される
とともに、キャリア収集電極53からキャリア(電子あ
るいは正孔)が取り出されるよう構成されている。すな
わち、入射放射線により放射線感応層51の内に生じた
キャリアは、バイアス電圧Vaの印加によるキャリア加
速用電界により、キャリア収集電極53と下電極54と
容量層(例えばSiO2 層)55とで構成されるコンデ
ンサCaへ速やかに集められて蓄えられるとともに、コ
ンデンサCaに蓄えられたキャリアは適時にキャリア収
集電極53から薄膜トランジスタ(TFT)56を介し
て外部に取り出されるようになっているのである。
In a conventional direct conversion type radiation detecting apparatus, as shown in FIG. 8, a front surface electrode 52 and a carrier collecting electrode 53 are formed on the front and back surfaces of a radiation sensitive layer 51, respectively. Va is applied, and carriers (electrons or holes) are extracted from the carrier collection electrode 53. That is, the carriers generated in the radiation-sensitive layer 51 by the incident radiation are composed of the carrier collection electrode 53, the lower electrode 54, and the capacitor layer (for example, SiO 2 layer) 55 by the carrier accelerating electric field by applying the bias voltage Va. The carriers accumulated in the capacitor Ca are quickly collected and stored, and the carriers stored in the capacitor Ca are taken out of the carrier collection electrode 53 via a thin film transistor (TFT) 56 at an appropriate time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直接変換タイプの放射線検出装置の場合、放射線感応層
51へ十分なバイアス電圧をかけることが難しいという
問題がある。放射線検出効率を十分に確保するには放射
線感応層51を厚くして入射放射線が放射線感応層51
に十分吸収されるようにしなければならない。また、放
射線検出におけるS/N比を確保するには、放射線感応
層51の内のキャリア加速用電界を強くしなければなら
ない。このような厚い放射線感応層51の内に強いキャ
リア加速用電界を生成する必要性を満たすためには、極
めて高いバイアス電圧Vaを表面電極52に与えなけれ
ばならない。
However, in the case of the conventional direct conversion type radiation detecting apparatus, there is a problem that it is difficult to apply a sufficient bias voltage to the radiation sensitive layer 51. In order to ensure sufficient radiation detection efficiency, the radiation-sensitive layer 51 is made thicker so that incident radiation is
Must be well absorbed. In order to secure an S / N ratio in radiation detection, the electric field for carrier acceleration in the radiation-sensitive layer 51 must be increased. In order to satisfy the need to generate a strong carrier accelerating electric field in such a thick radiation-sensitive layer 51, an extremely high bias voltage Va must be applied to the surface electrode 52.

【0005】しかし、表面電極52に与えられるバイア
ス電圧Vaが極めて高くなると、電極間の放電によるノ
イズの増大やキャリア収集用の回路素子(例えばTF
T)の破壊、あるいは、バイアス電圧供給用電源のコス
トアップといった別の問題を招来することから、なかな
か放射線感応層51へ十分なバイアス電圧がかけられな
いというのが実情である。
However, when the bias voltage Va applied to the surface electrode 52 becomes extremely high, noise due to discharge between the electrodes increases, and a circuit element for collecting carriers (for example, TF
Since another problem such as destruction of T) or an increase in the cost of a bias voltage supply power supply is caused, it is difficult to apply a sufficient bias voltage to the radiation sensitive layer 51 in reality.

【0006】この発明は、上記の事情に鑑み、放射線感
応層へ十分なバイアス電圧をかけることができる直接変
換タイプの放射線検出装置を提供することを課題とす
る。
An object of the present invention is to provide a direct conversion type radiation detecting apparatus capable of applying a sufficient bias voltage to a radiation sensitive layer in view of the above circumstances.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明の放射線検出装置は、放射線が入射
することによりキャリアが生成される放射線感応層の表
裏面にそれぞれ電極が形成されていて、一方の電極(表
面電極)にバイアス電圧が印加されるとともに他方の電
極(キャリア収集電極)からキャリアが取り出されるよ
う構成された放射線検出装置において、放射線感応層の
内を面方向へ延びて放射線感応層を区分するようにして
配設されたバイアス電圧印加用の内部電極を少なくとも
ひとつ備えているとともに、内部電極によって区分され
ている放射線感応層の各区分感応層にキャリア加速用電
界が表面電極側の区分感応層からキャリア収集電極側の
区分感応層へ順番にかかってゆく電界印加走査が行われ
るよう各電極へのバイアス電圧印加を制御する電圧印加
制御手段を備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a radiation detecting apparatus, wherein electrodes are formed on the front and back surfaces of a radiation-sensitive layer in which carriers are generated by the incidence of radiation. In the radiation detection apparatus, a bias voltage is applied to one electrode (surface electrode) and carriers are taken out from the other electrode (carrier collection electrode). At least one internal electrode for applying a bias voltage is provided extending so as to partition the radiation-sensitive layer, and a carrier accelerating electric field is applied to each of the radiation-sensitive layers divided by the internal electrode. Is applied to each electrode so that electric field application scanning is performed in order from the section sensitive layer on the surface electrode side to the section sensitive layer on the carrier collection electrode side. And a voltage application control means for controlling the bias voltage application.

【0008】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の放射線検出装置において、内部電極がメッシュ状ある
いはストライプ状の金属製電極である。
According to a second aspect of the present invention, in the radiation detecting apparatus according to the first aspect, the internal electrode is a mesh-shaped or stripe-shaped metal electrode.

【0009】また、請求項3の発明は、請求項1に記載
の放射線検出装置において、内部電極が薄膜状の不純物
半導体層電極である。
According to a third aspect of the present invention, in the radiation detecting device according to the first aspect, the internal electrode is a thin film impurity semiconductor layer electrode.

【0010】また、請求項4の発明は、請求項1から3
までのいずれかに記載の放射線検出装置において、内部
電極が放射線感応層に多数段に設けられているととも
に、放射線感応層における全区分感応層が、放射線感応
層の厚み方向に沿って続く複数のグループに分けられて
いて、各グループ毎に電圧印加制御手段による電界印加
走査が同時並行的に行われるよう構成されている。
[0010] Further, the invention of claim 4 is based on claims 1 to 3.
In the radiation detection device according to any one of the above, while the internal electrodes are provided in a number of stages in the radiation-sensitive layer, all the division sensitive layers in the radiation-sensitive layer, a plurality of continuous in the thickness direction of the radiation-sensitive layer They are divided into groups, and are configured so that electric field application scanning by voltage application control means is performed simultaneously and in parallel for each group.

【0011】〔作用〕次に、この発明の放射線検出装置
で放射線を検出する時に放射線感応層へバイアス電圧が
印加される際の作用を説明する。請求項1の発明の放射
線検出装置の場合、放射線感応層はバイアス電圧印加用
の内部電極により区分けされている区分感応層が幾つか
重ねられた構成となっており、電圧印加制御手段による
バイアス電圧印加制御により、キャリア加速用電界は、
放射線感応層全体に対して常にかけられるのではなく、
各区分感応層に対し表面電極側から順番にかけられてゆ
く(電界印加走査が行われる)。勿論、放射線の入射に
より区分感応層に生じたキャリアは、バイアス電圧印加
によるキャリア加速用電界の生成に伴って速やかにキャ
リア収集電極へ移動してゆくことになる。
[Operation] Next, the operation when a bias voltage is applied to the radiation sensitive layer when radiation is detected by the radiation detection apparatus of the present invention will be described. In the radiation detecting apparatus according to the first aspect of the present invention, the radiation-sensitive layer has a configuration in which a number of divisionally-sensitive layers separated by internal electrodes for applying a bias voltage are stacked, and the bias voltage is controlled by the voltage application control means. By the application control, the electric field for carrier acceleration is
Rather than always being applied to the entire radiation sensitive layer,
It is applied to each section sensitive layer in order from the surface electrode side (electric field application scanning is performed). Of course, the carriers generated in the divisionally responsive layer due to the incidence of the radiation move quickly to the carrier collecting electrode with the generation of the carrier acceleration electric field by the application of the bias voltage.

【0012】このように、請求項1の放射線検出装置で
は、必要な強さのキャリア加速用電界が放射線感応層全
体に常時かかるのではなく、放射線感応層全体の厚みに
比べて遙かに薄い各区分感応層毎に順番に必要な強さの
キャリア加速用電界がかかるだけなのである。またキャ
リア加速用電界の強さは、バイアス電圧に比例し、感応
層の厚みに反比例する。したがって、各区分感応層に必
要な強さのキャリア加速用電界をかけるだけに必要なバ
イアス電圧は、放射線感応層全体に同じ強さのキャリア
加速用電界をかけるのに必要なバイアス電圧に比べる
と、遙かに低い電圧となる。
As described above, in the radiation detecting apparatus according to the first aspect, the electric field for accelerating the carrier having the required strength is not always applied to the entire radiation sensitive layer, but is much smaller than the thickness of the entire radiation sensitive layer. The only requirement is that a carrier accelerating electric field having the required strength is applied to each of the divided sensitive layers in order. The strength of the electric field for carrier acceleration is proportional to the bias voltage and inversely proportional to the thickness of the sensitive layer. Therefore, the bias voltage required only to apply the carrier acceleration electric field of the required strength to each section sensitive layer is smaller than the bias voltage required to apply the same carrier acceleration electric field to the entire radiation sensitive layer. , Resulting in a much lower voltage.

【0013】請求項2の発明の放射線検出装置では、放
射線の入射により区分感応層に生じたキャリアが、内部
電極である金属製電極のメッシュの目あるいはストライ
プの間隙を抜けて速やかにキャリア収集電極の方へ移動
してゆく。
In the radiation detecting apparatus according to the second aspect of the present invention, carriers generated in the divisionally sensitive layer due to the incidence of the radiation quickly pass through the meshes of the metal electrodes, which are the internal electrodes, or the gaps between the stripes. Move toward.

【0014】請求項3の発明の放射線検出装置では、放
射線の入射により区分感応層に生じたキャリアが、内部
電極である不純物半導体層電極の薄膜を透過してキャリ
ア収集電極へ移動してゆく。
In the radiation detecting apparatus according to the third aspect of the present invention, carriers generated in the divisionally sensitive layer by the incidence of the radiation pass through the thin film of the impurity semiconductor layer electrode, which is the internal electrode, and move to the carrier collecting electrode.

【0015】請求項4の発明の放射線検出装置では、多
数段の内部電極で区分けされた全区分感応層が、放射線
感応層の厚み方向に沿って続く複数のグループに分けら
れ、電圧印加制御手段による電界印加走査が、各グルー
プ毎に同時並行的に行われる。つまり、全グループでキ
ャリアの移動が同時進行するのである。キャリア加速用
電界がグループの区分感応層を1順すれば、1サイクル
の電界印加走査が終わり次のサイクルが始まることか
ら、全区分感応層を全くグループ分けしない場合に比
べ、電界印加走査の走査速度が同じであれば、電界印加
走査のサイクル周期は短くなって、生成キャリアに素早
くキャリア加速用電界がかかり、また電界印加走査のサ
イクル周期が同じであれば、走査速度が長くなって、バ
イアス電圧の印加制御は低速で行えばよいことになる。
In the radiation detecting apparatus according to a fourth aspect of the present invention, all of the divided sensitive layers divided by the multi-stage internal electrodes are divided into a plurality of groups extending along the thickness direction of the radiation sensitive layer, and voltage application control means is provided. Are applied simultaneously for each group. In other words, carrier movement proceeds simultaneously in all groups. If the carrier accelerating electric field goes through the grouping sensitive layers one by one, the electric field applying scanning of one cycle ends and the next cycle starts. Therefore, the scanning of the electric field applying scanning is compared with the case where all the grouping sensitive layers are not grouped at all. If the speed is the same, the cycle period of the electric field application scanning becomes short, and the generated carrier is quickly applied with the carrier accelerating electric field. If the cycle period of the electric field application scanning is the same, the scanning speed becomes long, and the bias is increased. The application of the voltage may be performed at a low speed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】続いて、この発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図1は実施例に係る放射線
検出装置の要部の基本構成を示すブロック図、図2は実
施例装置の内部電極の形状を示す部分平面図である。図
1の放射線検出装置は、入射放射線をキャリアに変換す
る放射線センサ部1と、この放射線センサ部1に与える
バイアス電圧の印加を制御する電圧印加制御部2とを備
えている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a main part of a radiation detection apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a partial plan view illustrating a shape of an internal electrode of the embodiment. The radiation detection apparatus shown in FIG. 1 includes a radiation sensor unit 1 that converts incident radiation into a carrier, and a voltage application control unit 2 that controls application of a bias voltage applied to the radiation sensor unit 1.

【0017】放射線センサ部1は、図1に示すように、
放射線が入射することによりキャリアが生成される放射
線感応層3と、放射線感応層3の表裏面に設けられた表
面電極(一方の電極)4およびキャリア収集電極(他方
の電極)5と、放射線感応層3の内に配設されたバイア
ス電圧印加用の2本の内部電極6a,6bとを備えてい
る。両内部電極6a,6bが放射線感応層3の内を面方
向へ全面的に延びているので、両内部電極6a,6bに
より、放射線感応層3は厚み方向に積み重なっなる3つ
の区分感応層3a〜3cに区分された状態となってい
る。
The radiation sensor unit 1 is, as shown in FIG.
A radiation-sensitive layer 3 in which carriers are generated by the incidence of radiation, a front electrode (one electrode) 4 and a carrier collection electrode (the other electrode) 5 provided on the front and back surfaces of the radiation-sensitive layer 3, It has two internal electrodes 6 a and 6 b for applying a bias voltage, which are arranged in the layer 3. Since both internal electrodes 6a and 6b extend entirely in the surface direction of the radiation-sensitive layer 3, the radiation-sensitive layer 3 is stacked by the two internal electrodes 6a and 6b in the thickness direction. 3c.

【0018】また、放射線センサ部1は、キャリア収集
電極5に接続されているキャリア取り出し用の薄膜トラ
ンジスタ(TFT)7やキャリア収集電極5の下側に形
成されたコンデンサCaを備えている。このコンデンサ
Caは、収集電極5および下電極8と両電極5,8の間
の配設された容量層(例えばSiO2 層等)9で構成さ
れている。
The radiation sensor section 1 includes a carrier extracting thin film transistor (TFT) 7 connected to the carrier collecting electrode 5 and a capacitor Ca formed below the carrier collecting electrode 5. The capacitor Ca includes a collecting electrode 5 and a capacitor layer (for example, an SiO 2 layer) 9 disposed between the lower electrode 8 and the electrodes 5 and 8.

【0019】放射線センサ部1の放射線感応層3は、例
えばアモルファスセレン(a−Se)層である。放射線
感応層3の全体の厚みは、区分感応層の層数等によって
異なるが、普通、1mm程度までであり、区分感応層の
厚みは1層あたり例えば50〜100ミクロン程度であ
る。実施例の場合、放射線感応層3では等厚みの区分感
応層が3層積み重ねられているが、区分感応層の合計層
数は特定の3層に限られない。また、各区分感応層の厚
みも必ずしも等厚みである必要もない。
The radiation sensitive layer 3 of the radiation sensor unit 1 is, for example, an amorphous selenium (a-Se) layer. The total thickness of the radiation-sensitive layer 3 varies depending on the number of the divided sensitive layers and the like, but is generally up to about 1 mm, and the thickness of the divided sensitive layer is, for example, about 50 to 100 microns per layer. In the case of the embodiment, the radiation-sensitive layer 3 has three divisionally sensitive layers having the same thickness, but the total number of the divisionally sensitive layers is not limited to the specific three layers. In addition, the thickness of each of the divided sensitive layers does not necessarily have to be the same.

【0020】表面電極4およびキャリア収集電極5や下
電極8は、例えば厚み数百オングストローム程度の金な
どの金属製電極である。また内部電極6a,6bは、金
あるいはアルミニウムなどの金属製電極であり、図2に
示すように、金属ライン6Aが縦横に走る正方形格子状
(メッシュ状)に形成されている。なお、金属ライン6
Aが縦または横の一方だけに走るストライプ状でも構わ
ない。本実施例の内部電極6a,6bにおける金属ライ
ン6Aの幅Laと金属ライン6Aの間隙6Bの幅Lbと
の比(Lb/La)は、特定の値に限られないが、例え
ばLb/La=10程度であれば、キャリアが通り抜け
易いメッシュとなる。具体的には、内部電極6a,6b
は、例えば厚さが数μm〜数百μm程度、金属ライン6
Aの幅Laが1μm程度、金属ライン6Aの間隙Lbが
10μm程度である。なお、これらの値は実験により最
適値を求めるのが好ましい。
The surface electrode 4, the carrier collection electrode 5, and the lower electrode 8 are, for example, metal electrodes such as gold having a thickness of about several hundred angstroms. The internal electrodes 6a and 6b are electrodes made of metal such as gold or aluminum. As shown in FIG. 2, the metal lines 6A are formed in a square lattice (mesh) running vertically and horizontally. The metal line 6
A may be a stripe shape running only in one of the vertical and horizontal directions. The ratio (Lb / La) between the width La of the metal line 6A and the width Lb of the gap 6B between the metal lines 6A in the internal electrodes 6a and 6b of this embodiment is not limited to a specific value, but, for example, Lb / La = If it is about 10, a mesh through which the carrier easily passes will be obtained. Specifically, the internal electrodes 6a, 6b
Has a thickness of, for example, about several μm to several hundred μm,
The width La of A is about 1 μm, and the gap Lb between the metal lines 6A is about 10 μm. It is preferable that these values be determined by experiments.

【0021】一方、電圧印加制御部2は、図1に示すよ
うに、各電極へ与えるバイアス電圧の発生期間を制御す
る電源制御部11と電源制御部11の指令信号に従って
バイアス電圧を出力する電圧発生部12a〜12cを備
えており、電圧発生部12aは表面電極4にバイアス電
圧を供給するよう配線され、電圧発生部12bは内部電
極6aにバイアス電圧を供給するよう配線され、電圧発
生部12cは内部電極6bへバイアス電圧を供給するよ
う配線されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the voltage application control section 2 controls a power supply control section 11 for controlling a period of generation of a bias voltage applied to each electrode and a voltage for outputting a bias voltage in accordance with a command signal of the power supply control section 11. The voltage generator 12a is wired to supply a bias voltage to the surface electrode 4, the voltage generator 12b is wired to supply a bias voltage to the internal electrode 6a, and the voltage generator 12c Are wired to supply a bias voltage to the internal electrode 6b.

【0022】以下、電圧印加制御部2によるバイアス電
圧の印加制御の様子を図面を参照して説明する。図4
は、電圧発生部12a〜12cによる各電極の電圧状況
と、区分感応層3a〜3cにおけるキャリア加速用電界
Eの状況を対比して示すグラフである。
The manner in which the voltage application controller 2 controls the application of the bias voltage will be described below with reference to the drawings. FIG.
Is a graph showing the voltage state of each electrode by the voltage generation units 12a to 12c in comparison with the state of the electric field E for carrier acceleration in the divisionally sensitive layers 3a to 3c.

【0023】放射線検出開始に伴って、図4の第1段
(最上段)に示すように、電圧発生部12aはバイアス
電圧Vbを表面電極4に与え始めて以後そのまま保持す
る。また、図4の第2段に示すように、放射線検出開始
から期間Taだけ経過した時点で電圧発生部12bはバ
イアス電圧Vbを内部電極6aに与え、さらに、図4の
第3段に示すように、内部電極6aにバイアス電圧Vb
が与えられ始めてから期間Taだけ経過した時点で電圧
発生部12cはバイアス電圧Vbを内部電極6bに与え
る。そして、内部電極6bにバイアス電圧Vbが与えら
れ始めてから期間Taだけ経過した時点で両電圧発生部
12b,12cはバイアス電圧Vbの出力を停止して両
内部電極6a,6bの電圧を一度ゼロボルトに戻した
後、さらに期間Taが経過した後、図4の第2,3段に
示すように、再び同じバイアス電圧Vbの出力動作を繰
り返す。
With the start of radiation detection, as shown in the first stage (uppermost stage) of FIG. 4, the voltage generator 12a starts to apply the bias voltage Vb to the surface electrode 4, and thereafter holds the same. Further, as shown in the second stage of FIG. 4, the voltage generator 12b applies the bias voltage Vb to the internal electrode 6a when the period Ta has elapsed from the start of the radiation detection, and further, as shown in the third stage of FIG. The bias voltage Vb is applied to the internal electrode 6a.
The voltage generator 12c applies the bias voltage Vb to the internal electrode 6b at the point in time when the period Ta has elapsed since the start of application of. When the period Ta has elapsed since the start of the application of the bias voltage Vb to the internal electrode 6b, the voltage generators 12b and 12c stop outputting the bias voltage Vb, and once reduce the voltage of the internal electrodes 6a and 6b to zero volt. After returning, after the elapse of the period Ta, the output operation of the same bias voltage Vb is repeated again as shown in the second and third stages of FIG.

【0024】一方、上のような各電圧発生部12a〜1
2cによるバイアス電圧Vbの出力動作に従って、区分
感応層3aでは、図4の第4段に示すように、表面電極
4にのみバイアス電圧Vbが印加されている期間Taだ
けキャリア加速用電界Eがかかり、区分感応層3bで
は、図4の第5段に示すように、表面電極4および内部
電極6aにバイアス電圧Vbが印加されている期間Ta
だけキャリア加速用電界Eがかかり、また区分感応層3
cでは、図4の第6段(最下段)に示すように、表面電
極4および内部電極6a、6bにバイアス電圧Vbが印
加されている期間Taだけキャリア加速用電界Eがかか
る。そして、放射線検出動作が行われている間、区分感
応層3a〜3cにキャリア加速用電界Eが順番にかかっ
てゆく電界印加走査のサイクルが繰り返し行われること
になる。
On the other hand, each of the voltage generators 12a-1
According to the output operation of the bias voltage Vb by 2c, the carrier accelerating electric field E is applied to the section sensitive layer 3a for the period Ta during which the bias voltage Vb is applied only to the front surface electrode 4, as shown in the fourth stage of FIG. In the division sensitive layer 3b, as shown in the fifth row of FIG. 4, a period Ta during which the bias voltage Vb is applied to the surface electrode 4 and the internal electrode 6a is applied.
Only the carrier accelerating electric field E is applied and the division sensitive layer 3
In FIG. 4C, as shown in the sixth stage (bottom stage) of FIG. 4, the carrier acceleration electric field E is applied only during the period Ta during which the bias voltage Vb is applied to the surface electrode 4 and the internal electrodes 6a and 6b. While the radiation detection operation is being performed, the electric field application scan cycle in which the carrier accelerating electric field E is sequentially applied to the divisionally sensitive layers 3a to 3c is repeatedly performed.

【0025】上記の期間Taは、例えば、キャリア加速
用電界Eは例えば50μSEC〜200μSECで次の
区分感応層に移るように定められる。なお、バイアス電
圧Vbは加速対象のキャリアが正孔の場合は+(プラ
ス)電圧であり、加速対象のキャリアが電子の場合は−
(マイナス)電圧である。ちなみに放射線感応層3がア
モルファスセレン(a−Se)層である実施例の場合、
加速対象のキャリアは正孔であるので、バイアス電圧V
bは+電圧となる。
The above-mentioned period Ta is determined, for example, so that the electric field E for carrier acceleration moves from 50 .mu.SEC to 200 .mu.SEC to the next section sensitive layer. The bias voltage Vb is a + (plus) voltage when the carrier to be accelerated is a hole, and − when the carrier to be accelerated is an electron.
(Minus) voltage. Incidentally, in the case of the embodiment in which the radiation-sensitive layer 3 is an amorphous selenium (a-Se) layer,
Since the carrier to be accelerated is a hole, the bias voltage V
b is a positive voltage.

【0026】さらに、実施例の放射線センサ部1は、図
3に示すように、検出素子1aがX,Y方向に沿って多
数配列(例えば1024×1024)された面センサ構
成となっており、図1に示した放射線センサ部1が、ち
ょうど検出ユニット1aひとつ分の構成を示している。
図3に示すように、表面電極4および内部電極6a,6
bは共通電極として全面形成されているが、キャリア収
集電極5は個別電極として各検出素子1a毎に分離形成
され、薄膜トランジスタ7も各検出素子1a毎にそれぞ
れ1個形成されている。また、放射線センサ部1では、
図3に示すように、検出素子1aの薄膜トランジスタ7
のソースが横(X)方向の読出し配線13に接続され、
ゲートが縦(Y)方向の読出し配線14に接続されてい
る。読出し配線13はプリアンプ群15を介してマルチ
プレクサ16に接続されているとともに、読出し配線1
4はゲートドライバ17に接続されている。プリアンプ
群15では、1本の読出し配線13に対して、図1に示
すようなプリアンプ15aが1個それぞれ接続されてい
る。
Further, as shown in FIG. 3, the radiation sensor section 1 of the embodiment has a surface sensor configuration in which a large number of detecting elements 1a are arranged along the X and Y directions (for example, 1024 × 1024). The radiation sensor unit 1 shown in FIG. 1 shows a configuration just for one detection unit 1a.
As shown in FIG. 3, the surface electrode 4 and the internal electrodes 6a, 6
b is formed on the entire surface as a common electrode, but the carrier collection electrode 5 is formed separately as an individual electrode for each detection element 1a, and one thin film transistor 7 is formed for each detection element 1a. In the radiation sensor unit 1,
As shown in FIG. 3, the thin film transistor 7 of the detection element 1a
Are connected to the horizontal (X) direction readout wiring 13,
The gate is connected to the readout wiring 14 in the vertical (Y) direction. The read wiring 13 is connected to a multiplexer 16 via a preamplifier group 15 and the read wiring 1
4 is connected to the gate driver 17. In the preamplifier group 15, one preamplifier 15a as shown in FIG.

【0027】そして、放射線センサ部1の場合、マルチ
プレクサ16およびゲートドライバ17へキャリア取り
出し用の走査信号が送り込まれることになる。放射線セ
ンサ部1の各検出素子1aの特定は、X方向・Y方向の
配列に沿って各検出素子1aへ順番に割り付けられてい
るアドレス(例えば0〜1023)に基づいて行われる
ので、取り出し用の走査信号は、それぞれX方向アドレ
スまたはY方向アドレスを指定する信号となる。Y方向
の走査信号に従ってゲートドライバー17からY方向の
読出し配線14に対し取り出し用の電圧が印加されるの
に伴い、各検出素子1aが列単位で選択される。そし
て、X方向の走査信号に従ってマルチプレクサ16が切
替えられることにより、選択された列の検出素子1aの
コンデンサCaに蓄積されたキャリア(電子またはキャ
リア)が順にプリアンプ群15およびマルチプレクサ1
6を経て取り出されることになる。
In the case of the radiation sensor section 1, a scanning signal for extracting a carrier is sent to the multiplexer 16 and the gate driver 17. The identification of each detection element 1a of the radiation sensor unit 1 is performed based on the addresses (for example, 0 to 1023) sequentially assigned to each detection element 1a along the array in the X direction and the Y direction. Are signals for specifying an X-direction address or a Y-direction address, respectively. As a voltage for taking out is applied from the gate driver 17 to the readout wiring 14 in the Y direction according to the scanning signal in the Y direction, each detection element 1a is selected in a column unit. Then, by switching the multiplexer 16 according to the scanning signal in the X direction, the carriers (electrons or carriers) accumulated in the capacitor Ca of the detection element 1a in the selected column are sequentially transferred to the preamplifier group 15 and the multiplexer 1
6 and will be taken out.

【0028】上記のことから、放射線センサ部1からの
キャリアの取り出し方式は、概ね通常のTVカメラなど
の映像機器に類似の構成であると言える。実施例の場
合、放射線センサ部1のまわりにプリアンプ群15およ
びマルチプレクサ16やゲートドライバー17さらには
必要に応じてAD変換器(図示省略)なども設置され、
一段と集積化が図られた構成となっている。しかし、プ
リアンプ群15およびマルチプレクサ16やゲートドラ
イバー17あるいはAD変換器などの全部または一部
が、放射線センサ部1とは別体設置の構成であってもか
まわない。
From the above, it can be said that the method of taking out the carrier from the radiation sensor section 1 has a configuration similar to that of a general video device such as a TV camera. In the case of the embodiment, a preamplifier group 15, a multiplexer 16, a gate driver 17 and, if necessary, an AD converter (not shown) are provided around the radiation sensor unit 1.
The structure is further integrated. However, all or a part of the preamplifier group 15, the multiplexer 16, the gate driver 17, the AD converter, and the like may be configured separately from the radiation sensor unit 1.

【0029】また、実施例の放射線検出装置の放射線セ
ンサ部1を作成する場合は、ガラス製等の絶縁基板10
の表面に、各種真空蒸着法による薄膜形成技術やフォト
リソグラフィ法によるパターン化技術を利用して、下電
極8,容量層9,キャリア収集電極5および薄膜トラン
ジスタ7,区分感応層3a〜3cおよび内部電極6a,
6b,表面電極4などを順に積層形成してゆくことにな
る。
When the radiation sensor unit 1 of the radiation detecting apparatus according to the embodiment is manufactured, the insulating substrate 10 made of glass or the like is used.
The lower electrode 8, the capacitor layer 9, the carrier collecting electrode 5, the thin film transistor 7, the divisionally sensitive layers 3a to 3c, and the internal electrodes are formed on the surface of the substrate by using a thin film forming technique by various vacuum evaporation methods or a patterning technique by photolithography. 6a,
6b, the surface electrode 4 and the like are sequentially laminated.

【0030】続いて、上記の構成を有する実施例の放射
線検出装置における放射線検出を行う際の放射線感応層
へのバイアス電圧供給に伴うキァリアの移動状況を説明
する。図5は、電界印加走査に伴って放射線感応層3で
起こるキァリアHの移動状況を示す模式図である。放射
線検出が開始されると、先の図4の第4段に示すよう
に、表面電極4のみにバイアス電圧Vbが供給されてい
る期間Taだけ区分感応層3aにキャリア加速用電界E
がかかり、図5(a)に示すように、区分感応層3aに
生成したキャリアHが内部電極6aのメッシュの目を通
り抜けて速やかに次の区分感応層3bへ移動してゆく。
Next, a description will be given of the movement of the carrier due to the supply of a bias voltage to the radiation sensitive layer when radiation is detected in the radiation detector of the embodiment having the above-described configuration. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a movement state of the carrier H occurring in the radiation-sensitive layer 3 with the electric field application scanning. When the radiation detection is started, as shown in the fourth stage in FIG. 4, the carrier accelerating electric field E is applied to the section sensitive layer 3a only during the period Ta during which the bias voltage Vb is supplied only to the surface electrode 4.
As shown in FIG. 5 (a), the carriers H generated in the divisionally sensitive layer 3a move quickly to the next divisionally sensitive layer 3b through the mesh of the internal electrode 6a.

【0031】続いて、図4の第5段に示すように、表面
電極4および内部電極6aにバイアス電圧Vbが印加さ
れている期間Taだけ区分感応層3bにキャリア加速用
電界Eがかかり、図5(b)に示すように、区分感応層
3bに生成したキャリアHは区分感応層3aから移動し
てきたキャリアHと共に内部電極6bのメッシュの目を
通り抜けて速やかに次の区分感応層3cへ移動してゆ
く。引き続いて、図4の第6段(最下段)に示すよう
に、表面電極4および内部電極6a,6bにバイアス電
圧Vbが印加されている期間Taだけ区分感応層3cに
キャリア加速用電界Eがかかり、図5(c)に示すよう
に、区分感応層3cに生成したキャリアHは区分感応層
3a,3bから移動してきたキャリアHと共にキャリア
収集電極5の下に移動してゆく。以後、放射線検出が続
いている間、上の図5(a)〜図5(c)の状況が繰り
返されるとともに、その間、適当なタイミングで蓄積さ
れたキャリアが取り出される(読みだされる)。
Subsequently, as shown in the fifth stage of FIG. 4, the carrier accelerating electric field E is applied to the section sensitive layer 3b only during the period Ta during which the bias voltage Vb is applied to the surface electrode 4 and the internal electrode 6a. As shown in FIG. 5 (b), the carrier H generated in the divisionally sensitive layer 3b passes through the mesh of the internal electrode 6b together with the carrier H that has moved from the divisionally sensitive layer 3a and immediately moves to the next divisionally sensitive layer 3c. I will do it. Subsequently, as shown in the sixth stage (bottom stage) of FIG. 4, the carrier accelerating electric field E is applied to the divisionally sensitive layer 3c only during the period Ta during which the bias voltage Vb is applied to the surface electrode 4 and the internal electrodes 6a and 6b. As a result, as shown in FIG. 5C, the carriers H generated in the divisionally sensitive layers 3c move below the carrier collecting electrodes 5 together with the carriers H that have moved from the divisionally sensitive layers 3a and 3b. Thereafter, while the radiation detection is continued, the above-described situations of FIGS. 5A to 5C are repeated, and during that time, the accumulated carriers are taken out (read) at an appropriate timing.

【0032】以上に述べたように、実施例の放射線検出
装置では、キャリア加速用電界が放射線感応層3の全体
に対してかけられるのではなく、各区分感応層3a〜3
cに対し表面電極側から順番にかけられる構成であるの
で、各区分感応層3a〜3cの一つに必要な強さのキャ
リア加速用電界Eをかけるのに要するバイアス電圧Vb
は、放射線感応層3の全体に必要な強さのキャリア加速
用電界Eをかけるのに要する従来のバイアス電圧Vaに
比べれば、遙かに低い電圧で済み、結果的に放射線感応
層3に十分なバイアス電圧が印加できることになる。
As described above, in the radiation detecting apparatus of the embodiment, the electric field for accelerating the carrier is not applied to the entire radiation-sensitive layer 3, but is applied to each of the section-sensitive layers 3a to 3a.
c is applied in order from the surface electrode side, so that the bias voltage Vb required to apply a carrier accelerating electric field E having a necessary strength to one of the divided sensitive layers 3a to 3c.
Requires a much lower voltage than the conventional bias voltage Va required to apply the carrier accelerating electric field E of the required strength to the entire radiation-sensitive layer 3, and as a result, It is possible to apply an appropriate bias voltage.

【0033】従来は放射線感応層3の全体に7000〜
1万V程度のバイアス電圧Vaを与えているので、区分
感応層の合計層数が3である実施例の場合のバイアス電
圧Vbは、2500〜3000V前後となる。勿論、区
分感応層の合計層数が多いほど、バイアス電圧Vbは低
下し、区分感応層の合計層数が10となれば、バイアス
電圧Vbは700〜1000V前後まで低下する。ま
た、実施例の場合、キャリアが内部電極6a,6bであ
る金属製電極のメッシュの目を抜けて速やかに移動する
ので、キャリア収集電極5へ十分な量のキャリアが集ま
り、十分な検出効率を確保することができる。
Conventionally, the entire radiation-sensitive layer 3 has a thickness of 7000
Since the bias voltage Va of about 10,000 V is applied, the bias voltage Vb in the case of the embodiment in which the total number of the divisionally sensitive layers is 3 is around 2500 to 3000 V. Of course, the bias voltage Vb decreases as the total number of the divisionally sensitive layers increases, and when the total number of divisionally sensitive layers becomes 10, the bias voltage Vb decreases to about 700 to 1000 V. Further, in the case of the embodiment, since the carriers move quickly through the meshes of the metal electrodes as the internal electrodes 6a and 6b, a sufficient amount of the carriers are collected on the carrier collecting electrode 5, and the sufficient detection efficiency is obtained. Can be secured.

【0034】次に、この発明の他の実施例に係る放射線
検出装置を図面を参照しながら説明する。図6は他の実
施例の放射線検出装置での各電極のバイアス電圧の印加
状況とキャリア加速用電界の状況を示す模式図である。
他の実施例の放射線検出装置では、図6に示すように、
放射線感応層3に4つの内部電極6a〜6dが設けられ
ていて、放射線感応層3は5つの区分感応層3a〜3e
が積み重ねられた形となっており、かつ以下に述べるよ
うに、全区分感応層3a〜3eが、放射線感応層の厚み
方向に沿って続く二つのグループG1,G2に分けら
れ、各グループG1,G2毎に電圧印加制御部2による
電界印加走査が同時並行的に行われるよう構成されてい
る以外、先の実施例と同様の構成であるので、異なる部
分のみを説明し、共通部分の説明は省略する。
Next, a radiation detecting apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of applying a bias voltage to each electrode and a state of a carrier accelerating electric field in a radiation detecting apparatus according to another embodiment.
In the radiation detection device of another embodiment, as shown in FIG.
The radiation-sensitive layer 3 is provided with four internal electrodes 6a to 6d, and the radiation-sensitive layer 3 has five section-sensitive layers 3a to 3e.
Are stacked, and as described below, all the divided sensitive layers 3a to 3e are divided into two groups G1 and G2 that continue along the thickness direction of the radiation sensitive layer. Since the configuration is the same as that of the previous embodiment except that the electric field application scanning by the voltage application control unit 2 is performed simultaneously and in parallel for each G2, only the different parts will be described, and the description of the common parts will be omitted. Omitted.

【0035】すなわち、他の実施例の装置の場合、区分
感応層3a〜3cがグループG1を構成し、区分感応層
3d,3eがグループG2を構成している。そして、放
射線検出が開始された後の期間Taは、図6(a)に示
すように、グループG1の場合、表面電極4のみにバイ
アス電圧Vbが供給される結果、区分感応層3aにキャ
リア加速用電界Eがかかり、グループG2の場合、内部
電極6cのみにバイアス電圧Vbが供給される結果、区
分感応層3dにキャリア加速用電界Eがかかる。したが
って、区分感応層3aに生成したキャリアは内部電極6
aを通り抜けて速やかに次の区分感応層3bへ移動する
とともに、区分感応層3dに生成したキャリアは内部電
6cを通り抜けて速やかに次の区分感応層3eへ移動す
る。
That is, in the case of the device of another embodiment, the divisionally sensitive layers 3a to 3c constitute a group G1, and the divisionally sensitive layers 3d and 3e constitute a group G2. Then, during the period Ta after the start of the radiation detection, as shown in FIG. 6A, in the case of the group G1, the bias voltage Vb is supplied only to the surface electrode 4, and as a result, the carrier acceleration is applied to the divisionally sensitive layer 3a. In the case of the group G2, the bias voltage Vb is supplied only to the internal electrode 6c, and as a result, the carrier accelerating electric field E is applied to the divisionally sensitive layer 3d. Therefore, the carriers generated in the division sensitive layer 3a are
a, the carrier immediately moves to the next section-sensitive layer 3b, and the carriers generated in the section-sensitive layer 3d quickly move to the next section-sensitive layer 3e through the internal electrode 6c.

【0036】次の期間Taは、図6(b)に示すよう
に、グループG1の場合、表面電極4および内部電極6
aにバイアス電圧Vbが供給される結果、区分感応層3
bにキャリア加速用電界Eがかかり、グループG2の場
合、内部電極6c,6dにバイアス電圧Vbが供給され
る結果、区分感応層3eにキャリア加速用電界Eがかか
る。したがって、区分感応層3bに生成したキャリアは
区分感応層3aから移動してきたキャリアと共に内部電
極6bを通り抜けて速やかに次の区分感応層3cへ移動
するとともに、区分感応層3eに生成したキャリアは区
分感応層3dから移動してきたキャリアと共にキャリア
収集電極5の下に移動して蓄積される。
In the next period Ta, as shown in FIG. 6B, in the case of the group G1, the surface electrode 4 and the internal electrode 6
a is supplied with the bias voltage Vb, so that the divided sensitive layer 3
b, a carrier accelerating electric field E is applied. In the case of group G2, the bias voltage Vb is supplied to the internal electrodes 6c and 6d. As a result, the carrier accelerating electric field E is applied to the divisionally sensitive layer 3e. Therefore, the carriers generated in the divisionally sensitive layer 3b pass through the internal electrode 6b together with the carriers that have moved from the divisionally sensitive layer 3a, and immediately move to the next divisionally sensitive layer 3c, and the carriers generated in the divisionally sensitive layer 3e are separated. The carrier moves under the carrier collecting electrode 5 together with the carrier moving from the sensitive layer 3d and is accumulated.

【0037】さらに次の期間Taは、図6(c)に示す
ように、グループG1の場合、表面電極4および内部電
極6a,6bにバイアス電圧Vbが供給される結果、区
分感応層3cにキャリア加速用電界Eがかかり、グルー
プG2の場合、内部電極6c,6dにはバイアス電圧V
bが供給されず区分感応層3d,3eにはキャリア加速
用電界Eがかからない。したがって、区分感応層3cに
生成したキャリアは区分感応層3a,3bから移動して
きたキャリアと共に内部電極6cを通り抜けて速やかに
次の区分感応層3dへ移動するが、区分感応層3d,3
eではキャリアの移動は起こらない。
In the next period Ta, as shown in FIG. 6C, in the case of the group G1, the bias voltage Vb is supplied to the surface electrode 4 and the internal electrodes 6a and 6b, so that the carrier is supplied to the divisionally sensitive layer 3c. When the acceleration electric field E is applied and the group G2, the bias voltage V is applied to the internal electrodes 6c and 6d.
b is not supplied, and no carrier accelerating electric field E is applied to the divisionally sensitive layers 3d and 3e. Therefore, the carriers generated in the divisionally responsive layers 3c pass through the internal electrodes 6c and move to the next divisionally responsive layer 3d promptly together with the carriers that have moved from the divisionally sensitive layers 3a, 3b.
In e, carrier movement does not occur.

【0038】以後は、放射線検出が続いている間、上の
図6(a)〜図6(c)に示す電界印加走査が繰り返さ
れるとともに、その間、適当なタイミングで蓄積された
キャリアが取り出されることになる。ただ、最初の電界
印加走査サイクルは除いた第2回目以降のサイクル電界
印加走査の場合、グループG2の領域ではグループG1
の領域から移動してきたキャリアとグループG2で生成
したキャリアとが一緒にキャリア収集電極5へ移動して
ゆくことになる。
Thereafter, while the radiation detection continues, the electric field application scanning shown in FIGS. 6A to 6C is repeated, and during that time, the accumulated carriers are taken out at an appropriate timing. Will be. However, in the case of the second and subsequent cycle electric field application scans excluding the first electric field application scan cycle, in the region of the group G2, the group G1
And the carriers generated in the group G2 move to the carrier collection electrode 5 together.

【0039】以上に述べたように、他の実施例の放射線
検出装置の場合、全区分感応層3a〜3eが二つのグル
ープG1,G2に分けられ、電界印加走査によりキャリ
ア加速用電界がグループG1,G2の区分感応層を1順
すれば、1サイクルの電界印加走査が終わり次のサイク
ルが始まる構成であるので、全区分感応層3a〜3eを
全くグループ分けしない場合に比べ、電界印加走査の走
査速度が同じであれば、電界印加走査のサイクル周期は
短くなって、生成キャリアを素早くキャリア収集電極5
に到達させられる。また電界印加走査のサイクル周期が
同じであれば、走査速度が長くなって、バイアス電圧V
bの印加制御は低速で行えばよくなるので、実施し易
い。
As described above, in the case of the radiation detecting apparatus of the other embodiment, all of the divided sensitive layers 3a to 3e are divided into two groups G1 and G2, and the electric field for carrier acceleration is changed to the group G1 by electric field application scanning. , G2, the order is one, the one cycle of electric field application scanning ends and the next cycle starts. Therefore, compared to the case where all the division sensitive layers 3a to 3e are not grouped at all, the electric field application scanning is not performed. If the scanning speed is the same, the cycle period of the electric field application scanning becomes short, and the generated carriers are quickly collected by the carrier collection electrode 5.
Is reached. If the cycle period of the electric field application scanning is the same, the scanning speed becomes longer and the bias voltage V
Since the application control of b may be performed at a low speed, it is easy to implement.

【0040】なお、図5および図6では、説明の便宜
上、キャリア収集電極5の電圧がゼロボルトとして図示
しているが、実際は下電極8がゼロボルトであり、放射
線感応層3に生成したキャリアをキャリア収集電極5の
下に蓄積する薄膜トランジスタ7の遮断中はキャリア収
集電極5は外部と繋がっておらず、キャリア収集電極5
の電圧は厳密にはゼロボルトより僅か上または僅か下の
電圧である。
In FIGS. 5 and 6, for convenience of explanation, the voltage of the carrier collecting electrode 5 is shown as zero volt, but actually, the lower electrode 8 is at zero volt, and the carrier generated in the radiation sensitive layer 3 is the carrier. While the thin film transistor 7 accumulating under the collecting electrode 5 is shut off, the carrier collecting electrode 5 is not connected to the outside and the carrier collecting electrode 5
Is exactly a voltage slightly above or slightly below zero volts.

【0041】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。 (1)実施例の放射線検出装置では、内部電極がメッシ
ュ状ないしストライプ状の金属製電極であったが、内部
電極が薄膜状の不純物半導体層電極である構成の装置
が、変形例として挙げられる。不純物半導体層電極とし
ては、放射線感応層の型と反対の型の半導体層が用いら
れる。例えば、放射線感応層が純Seの場合、この放射
線感応層はN型と考えられるので、不純物半導体層電極
としては、P型である硫化アンチモン(Sb2 3 )、
あるいはセレン化砒素(As2 Se)などが用いられ
る。不純物半導体層電極は、その厚みが極めて薄く、例
えば数100オングストローム〜1μm程度である。こ
の変形例の場合、不純物半導体層電極の薄膜を透過して
キャリア収集電極の方へキャリアが移動するので、不純
物半導体層の薄膜には、メッシュ状あるいはストライプ
状のパターンニングを施す必要がなくなる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows. (1) In the radiation detection apparatus of the embodiment, the internal electrode is a mesh-shaped or striped metal electrode. However, a modified example is a device in which the internal electrode is a thin-film impurity semiconductor layer electrode. . As the impurity semiconductor layer electrode, a semiconductor layer of a type opposite to that of the radiation sensitive layer is used. For example, when the radiation-sensitive layer is pure Se, the radiation-sensitive layer is considered to be N-type. Therefore, as the impurity semiconductor layer electrode, P-type antimony sulfide (Sb 2 S 3 ),
Alternatively, arsenic selenide (As 2 Se) is used. The impurity semiconductor layer electrode has an extremely small thickness, for example, about several hundred angstroms to about 1 μm. In the case of this modification, carriers move through the thin film of the impurity semiconductor layer electrode toward the carrier collection electrode, so that it is not necessary to pattern the thin film of the impurity semiconductor layer with a mesh or stripe pattern.

【0042】(2)上述した各実施例では表面電極や内
部電極に印加するバイアス電圧は一定電圧であったが、
各電極に異なるバイアス電圧を印加するようにしてもよ
い。以下、図7を参照して説明する。この例では、バイ
アス電圧Vbとグランド電位との間の値をとる中間バイ
アス電圧MVを内部電極6a,6bに印加している。す
なわち、図7(a)では、表面電極4にバイアス電圧V
b、内部電極6aに中間バイアス電圧MVをそれぞれ印
加して、区分感応層3aのキャリアを区分感応層3bの
側へ移動させる。続いて図7(b)では、表面電極4お
よび内部電極6aにバイアス電圧Vb、内部電極6bに
中間バイアス電圧MVをそれぞれ印加して、区分感応層
3bのキャリアを区分感応層3cの側へ移動させる。さ
らに図7(c)では、中間バイアス電圧MVは印加せず
に、表面電極4および内部電極6a,6bの全てにバイ
アス電圧Vbを印加して区分感応層3cのキャリアをキ
ャリア収集電極5の側へ移動させている。以下、同様に
図7(a)〜(c)を繰り返し実行する。なお、小さな
バイアス電圧で大きな電界を得るためには、中間バイア
ス電圧MVとグランド電位との電位差の絶対値は、バイ
アス電圧Vbとグランド電位との電位差の絶対値よりも
かなり小さくするのが有利であると考えられる。
(2) In each of the above embodiments, the bias voltage applied to the surface electrode and the internal electrode was a constant voltage.
A different bias voltage may be applied to each electrode. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. In this example, an intermediate bias voltage MV having a value between the bias voltage Vb and the ground potential is applied to the internal electrodes 6a and 6b. That is, in FIG. 7A, the bias voltage V
b, applying the intermediate bias voltage MV to each of the internal electrodes 6a to move the carriers of the divisionally sensitive layer 3a toward the divisionally sensitive layer 3b. Subsequently, in FIG. 7B, the bias voltage Vb is applied to the surface electrode 4 and the internal electrode 6a, and the intermediate bias voltage MV is applied to the internal electrode 6b, and the carriers of the divisionally sensitive layer 3b are moved toward the divisionally sensitive layer 3c. Let it. Further, in FIG. 7C, the bias voltage Vb is applied to all of the surface electrode 4 and the internal electrodes 6a and 6b without applying the intermediate bias voltage MV, and the carriers of the divisionally sensitive layer 3c are moved to the side of the carrier collection electrode 5. Has been moved to. Hereinafter, FIGS. 7A to 7C are repeatedly executed in the same manner. In order to obtain a large electric field with a small bias voltage, it is advantageous that the absolute value of the potential difference between the intermediate bias voltage MV and the ground potential is considerably smaller than the absolute value of the potential difference between the bias voltage Vb and the ground potential. It is believed that there is.

【0043】(3)実施例の放射線検出装置では、放射
線感応層がセレンで形成されている構成であったが、放
射線感応層がCdZnTeで形成されている構成の装置
が変形例として挙げられる。
(3) In the radiation detecting apparatus of the embodiment, the radiation sensitive layer is formed of selenium. However, as a modified example, a radiation sensitive layer is formed of CdZnTe.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項1の発明
の放射線検出装置によれば、放射線感応層がバイアス電
圧印加用の内部電極により区分けれた幾つかの区分感応
層を重ね合わせた形となっていて、キャリア加速用電界
が放射線感応層全体に対してかけられるのではなく、各
区分感応層に対し表面電極側から順番にかけられる構成
であり、各区分感応層に必要な強さのキャリア加速用電
界をかけるのに要するバイアス電圧は、放射線感応層全
体に必要な強さのキャリア加速用電界をかけるのに要す
るバイアス電圧に比べて遙かに低い電圧で済むので、結
果的に放射線感応層には十分なバイアス電圧を印加する
ことができることになる。
As described above in detail, according to the radiation detecting apparatus of the first aspect of the present invention, the radiation sensitive layer is formed by superposing several divided sensitive layers separated by the internal electrode for applying the bias voltage. The structure is such that the carrier accelerating electric field is not applied to the entire radiation-sensitive layer, but is applied to each of the divided sensitive layers in order from the surface electrode side. Since the bias voltage required to apply the carrier acceleration electric field of this type is much lower than the bias voltage required to apply the carrier acceleration electric field of the required strength to the entire radiation-sensitive layer, Thus, a sufficient bias voltage can be applied to the radiation-sensitive layer.

【0045】また、請求項2の発明の放射線検出装置に
よれば、内部電極である金属製電極のメッシュの目ある
いはストライプの間隙を抜けてキャリアが速やかに移動
するので、キャリア収集電極へ十分な量のキャリアが集
められる。
Further, according to the radiation detecting apparatus of the second aspect of the present invention, the carriers move quickly through the meshes of the metal electrodes, which are the internal electrodes, or the gaps between the stripes. A quantity of career is collected.

【0046】また、請求項3の発明の放射線検出装置に
よれば、内部電極である不純物半導体層電極の薄膜をキ
ャリアが透過して移動するので、事実上、不純物半導体
層の薄膜には、メッシュ状あるいはストライプ状のパタ
ーンニングを施す必要がなくなる。
According to the radiation detecting apparatus of the third aspect of the present invention, since carriers move through the thin film of the impurity semiconductor layer electrode which is the internal electrode, the thin film of the impurity semiconductor layer is practically meshed. This eliminates the need for patterning in the shape of stripes or stripes.

【0047】また、請求項4の発明の放射線検出装置に
よれば、放射線感応層の全区分感応層が厚み方向に沿っ
て続く複数のグループに分けられ、キャリア加速用電界
がグループの区分感応層を1順すれば、1サイクルの電
界印加走査が終わり次のサイクルが始まる構成であるの
で、全区分感応層を全くグループ分けしない場合に比
べ、電界印加走査の走査速度が同じであれば、電界印加
走査のサイクル周期は短くなり、生成キャリアを素早く
キャリア収集電極に到達させられ、また電界印加走査の
サイクル周期が同じであれば、走査速度が長くなって、
バイアス電圧の印加制御は低速で行えばよくなり、実施
し易くなる。
Further, according to the radiation detecting apparatus of the present invention, all the division sensitive layers of the radiation sensitive layer are divided into a plurality of groups which follow along the thickness direction, and the electric field for carrier acceleration is divided into the division sensitive layers of the group. If the scanning speed of the electric field application scanning is the same as compared with the case where all the divided sensitive layers are not grouped at all, the electric field application scanning of one cycle ends and the next cycle starts. The cycle period of the applied scan becomes shorter, the generated carriers can quickly reach the carrier collection electrode, and if the cycle period of the electric field applied scan is the same, the scanning speed becomes longer,
The control of the application of the bias voltage may be performed at a low speed, and the control becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例に係る放射線検出装置の要部の基本構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a main part of a radiation detection apparatus according to an embodiment.

【図2】実施例装置の内部電極の形状を示す部分平面図
である。
FIG. 2 is a partial plan view showing the shape of an internal electrode of the device according to the embodiment.

【図3】実施例装置の放射線センサ部の構成を示す平面
図である。
FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a radiation sensor unit of the example device.

【図4】実施例装置の各電極の電圧状況と各区分感応層
のキャリア加速用電界の状況とを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a voltage state of each electrode of the example apparatus and a state of a carrier accelerating electric field of each section sensitive layer.

【図5】実施例装置の放射線感応層で起こるキァリアの
移動状況を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a carrier moving state occurring in the radiation-sensitive layer of the apparatus of the embodiment.

【図6】他の実施例の各電極の電圧状況と各区分感応層
のキャリア加速用電界の状況とを示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a voltage state of each electrode and a state of a carrier accelerating electric field of each divisionally sensitive layer according to another embodiment.

【図7】バイアス電圧印加の変形例を示す模式図であ
る。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a modification of bias voltage application.

【図8】従来の放射線検出装置の要部の基本構成を示す
ブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a basic configuration of a main part of a conventional radiation detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …放射線センサ部 2 …電圧印加制御部 3 …放射線感応層 3a〜3e …区分感応層 4 …表面電極 5 …キャリア収集電極 6a〜6d …内部電極 7 …薄膜トランジスタ 12a〜12c …電圧発生部 E …キャリア加速用電界 G1,G2 …グループ Vb …バイアス電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radiation sensor part 2 ... Voltage application control part 3 ... Radiation sensitive layer 3a-3e ... Division sensitive layer 4 ... Surface electrode 5 ... Carrier collection electrode 6a-6d ... Internal electrode 7 ... Thin film transistor 12a-12c ... Voltage generation part E ... Electric field for carrier acceleration G1, G2 ... group Vb ... bias voltage

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放射線が入射することによりキャリアが生
成される放射線感応層の表裏面にそれぞれ電極が形成さ
れていて、一方の電極(表面電極)にバイアス電圧が印
加されるとともに他方の電極(キャリア収集電極)から
キャリアが取り出されるよう構成された放射線検出装置
において、放射線感応層の内を面方向へ延びて放射線感
応層を区分するようにして配設されたバイアス電圧印加
用の内部電極を少なくともひとつ備えているとともに、
内部電極によって区分されている放射線感応層の各区分
感応層にキャリア加速用電界が表面電極側の区分感応層
からキャリア収集電極側の区分感応層へ順番にかかって
ゆく電界印加走査が行われるよう各電極へのバイアス電
圧印加を制御する電圧印加制御手段を備えていることを
特徴とする放射線検出装置。
An electrode is formed on each of the front and back surfaces of a radiation-sensitive layer in which carriers are generated by the incidence of radiation, and a bias voltage is applied to one electrode (front electrode) and the other electrode (front electrode). In a radiation detection device configured to take out carriers from a carrier collection electrode, an internal electrode for applying a bias voltage, which extends in the surface direction of the radiation-sensitive layer and is arranged so as to partition the radiation-sensitive layer, is provided. While having at least one,
An electric field application scan is performed in which a carrier accelerating electric field is sequentially applied to each of the radiation-sensitive layers of the radiation-sensitive layer divided by the internal electrode from the surface-electrode-side radiation-sensitive layer to the carrier collection electrode-side radiation-sensitive layer. A radiation detection apparatus comprising voltage application control means for controlling application of a bias voltage to each electrode.
【請求項2】請求項1に記載の放射線検出装置におい
て、内部電極がメッシュ状あるいはストライプ状の金属
製電極である放射線検出装置。
2. The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the internal electrode is a mesh-shaped or stripe-shaped metal electrode.
【請求項3】請求項1に記載の放射線検出装置におい
て、内部電極が薄膜状の不純物半導体層電極である放射
線検出装置。
3. The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the internal electrode is a thin film impurity semiconductor layer electrode.
【請求項4】請求項1から3までのいずれかに記載の放
射線検出装置において、内部電極が放射線感応層に多数
段に設けられているとともに、放射線感応層における全
区分感応層が、放射線感応層の厚み方向に沿って続く複
数のグループに分けられていて、各グループ毎に電圧印
加制御手段による電界印加走査が同時並行的に行われる
よう構成されている放射線検出装置。
4. The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the internal electrodes are provided in a plurality of stages on the radiation sensitive layer, and all of the radiation sensitive layers in the radiation sensitive layer are radiation sensitive. A radiation detection device which is divided into a plurality of groups that continue along a thickness direction of a layer, and is configured so that electric field application scanning by voltage application control means is performed simultaneously and in parallel for each group.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234661A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Toshiba Corp Radiation incident position detector, and radiation incident position detecting method
WO2018016311A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 株式会社日立製作所 Radiation detector

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