JP2003133575A - 放射線検出装置 - Google Patents
放射線検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】放射線感応型半導体膜表面に形成した電圧印加
電極端縁部の電界集中による貫通放電を阻止し、安定し
た検出動作を長期保証できる放射線検出装置を提供す
る。 【解決手段】大面積化適性を有する放射線感応型アモル
ファス半導体厚膜１と電圧印加電極２の端縁部２Ａの間
に、高耐圧の絶縁性物質３を形成する。その結果、電圧
印加電極端縁部２Ａへの電界集中がなくなり、貫通放電
の前段現象や、放電破壊が起こらなくなる。
電極端縁部の電界集中による貫通放電を阻止し、安定し
た検出動作を長期保証できる放射線検出装置を提供す
る。 【解決手段】大面積化適性を有する放射線感応型アモル
ファス半導体厚膜１と電圧印加電極２の端縁部２Ａの間
に、高耐圧の絶縁性物質３を形成する。その結果、電圧
印加電極端縁部２Ａへの電界集中がなくなり、貫通放電
の前段現象や、放電破壊が起こらなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野、工業分
野、さらには原子力分野などに用いられる直接変換タイ
プの放射線検出装置に係り、特に放射線感応型半導体膜
の耐圧特性改善のための技術に関する。
野、さらには原子力分野などに用いられる直接変換タイ
プの放射線検出装置に係り、特に放射線感応型半導体膜
の耐圧特性改善のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線（例えばＸ線）の検出装置には、
放射線（例えばＸ線）がまず光に変換された後で変換光
がさらに光電変換で電気信号へ変換される間接変換タイ
プの装置と、入射放射線が放射線感応型の半導体膜で直
接電気信号に変換される直接変換タイプの装置とがあ
る。
放射線（例えばＸ線）がまず光に変換された後で変換光
がさらに光電変換で電気信号へ変換される間接変換タイ
プの装置と、入射放射線が放射線感応型の半導体膜で直
接電気信号に変換される直接変換タイプの装置とがあ
る。
【０００３】後者の直接変換タイプの装置は、放射線感
応型の半導体膜の表面に形成された電圧印加電極に所定
のバイアス電圧を印加するとともに、半導体膜の裏面に
形成されたキャリア収集電極で放射線照射に伴って生成
したキャリアを収集して放射線検出信号として取り出す
ことにより放射線の検出を行う構成となっている。
応型の半導体膜の表面に形成された電圧印加電極に所定
のバイアス電圧を印加するとともに、半導体膜の裏面に
形成されたキャリア収集電極で放射線照射に伴って生成
したキャリアを収集して放射線検出信号として取り出す
ことにより放射線の検出を行う構成となっている。
【０００４】また、従来の直接変換タイプの放射線検出
装置の中でも、アモルファス・セレンのような半導体厚
膜を放射線感応型の半導体膜として用いる場合、アモル
ファス半導体は真空蒸着等の方法によって簡単に厚くて
広い膜を形成できるので、大面積厚膜が必要な２次元ア
レイ型放射線検出装置を構成するのに適している。
装置の中でも、アモルファス・セレンのような半導体厚
膜を放射線感応型の半導体膜として用いる場合、アモル
ファス半導体は真空蒸着等の方法によって簡単に厚くて
広い膜を形成できるので、大面積厚膜が必要な２次元ア
レイ型放射線検出装置を構成するのに適している。
【０００５】従来の２次元アレイ方式の放射線検出装置
は、図１１に示すように、電荷蓄積用のコンデンサＣａ
と通常時オフ（ＯＦＦ）状態の電荷読み出し用のスイッ
チ素子（例えば薄膜トランジスタ）８８とが縦・横式２
次元マトリックス状配列で複数個形成された絶縁性の基
板８６と、複数個の電荷蓄積用コンデンサＣａにそれぞ
れ電気的に接続されると共に複数個のキャリア収集電極
８７を介して絶縁性の基板８６上に形成され、放射線が
入射することにより電荷移動媒体（キャリア）が生成さ
れる半導体厚膜８１と、アモルファス半導体厚膜８１の
表面に形成された電圧印加電極８２とから構成されてい
る。なおキャリア収集電極８７毎に電荷蓄積用コンデン
サＣａ及び電荷読み出し用のスイッチ素子８８がそれぞ
れ各1個ずつ設けられており、それぞれが、放射線検出
ユニットである検出素子ＤＵを形成している。
は、図１１に示すように、電荷蓄積用のコンデンサＣａ
と通常時オフ（ＯＦＦ）状態の電荷読み出し用のスイッ
チ素子（例えば薄膜トランジスタ）８８とが縦・横式２
次元マトリックス状配列で複数個形成された絶縁性の基
板８６と、複数個の電荷蓄積用コンデンサＣａにそれぞ
れ電気的に接続されると共に複数個のキャリア収集電極
８７を介して絶縁性の基板８６上に形成され、放射線が
入射することにより電荷移動媒体（キャリア）が生成さ
れる半導体厚膜８１と、アモルファス半導体厚膜８１の
表面に形成された電圧印加電極８２とから構成されてい
る。なおキャリア収集電極８７毎に電荷蓄積用コンデン
サＣａ及び電荷読み出し用のスイッチ素子８８がそれぞ
れ各1個ずつ設けられており、それぞれが、放射線検出
ユニットである検出素子ＤＵを形成している。
【０００６】ここで、電圧印加電極８２にバイアス電圧
が印加された状態で、放射線が照射されると、アモルフ
ァス半導体厚膜８１で電荷が形成され、電荷蓄積用コン
デンサＣａに蓄積されるが、蓄積された電荷は、スイッ
チ素子８８をオン（ＯＮ）状態とすることによって放射
線検出信号として読み出される。
が印加された状態で、放射線が照射されると、アモルフ
ァス半導体厚膜８１で電荷が形成され、電荷蓄積用コン
デンサＣａに蓄積されるが、蓄積された電荷は、スイッ
チ素子８８をオン（ＯＮ）状態とすることによって放射
線検出信号として読み出される。
【０００７】図１１の２次元アレイ構成の放射線検出装
置を、例えばＸ線透視撮影装置の透過Ｘ線像の検出に用
いた場合、放射線検出装置から出力される放射線検出信
号に基づきＸ線透視画像が得られることになる。
置を、例えばＸ線透視撮影装置の透過Ｘ線像の検出に用
いた場合、放射線検出装置から出力される放射線検出信
号に基づきＸ線透視画像が得られることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の放射線検出装置は、アモルファス半導体厚膜８１の
表面に形成された電圧印加電極８２の端縁部で電界が集
中して、この部分で絶縁破壊が起こりやすいという問題
がある。この部分で起こる絶縁破壊のモードには2通り
あり、１つは、電圧印加電極８２の端縁８２ａからアモ
ルファス半導体厚膜８１の端縁８１ａの表面に沿って、
読み出しライン８１０、ゲートライン８１１や接地ライ
ン８１２が絶縁基板８６上でむき出しになっている部分
８１０ａ、８１１ａ、８１２ａに至る間で絶縁破壊が起
こる沿面放電のモードである。
来の放射線検出装置は、アモルファス半導体厚膜８１の
表面に形成された電圧印加電極８２の端縁部で電界が集
中して、この部分で絶縁破壊が起こりやすいという問題
がある。この部分で起こる絶縁破壊のモードには2通り
あり、１つは、電圧印加電極８２の端縁８２ａからアモ
ルファス半導体厚膜８１の端縁８１ａの表面に沿って、
読み出しライン８１０、ゲートライン８１１や接地ライ
ン８１２が絶縁基板８６上でむき出しになっている部分
８１０ａ、８１１ａ、８１２ａに至る間で絶縁破壊が起
こる沿面放電のモードである。
【０００９】もう１つの破壊モードは、電圧印加電極８
２の端縁８２ａからアモルファス半導体厚膜８１の端縁
８１ａ内部を貫通してキャリア収集電極８７ａに至る間
で絶縁破壊が起こる貫通放電のモードである。
２の端縁８２ａからアモルファス半導体厚膜８１の端縁
８１ａ内部を貫通してキャリア収集電極８７ａに至る間
で絶縁破壊が起こる貫通放電のモードである。
【００１０】図１２は、電圧印加電極８２の端縁８２ａ
を拡大した図であり、電圧を印加した場合の電位分布が
重ね書きして示されている。これは、電極端部近傍（電
極表面から10μmまで）の電位分布を計算し、上部電極
端部近傍での電場強度を予測したものである。同図から
明らかなように、電極端部近傍で、電位変化が大きく電
界が集中していることがわかる。そして、電圧印加電極
８２の端縁８２ａに電界が集中する状態で高バイアスを
印加し続けると、電圧印加電極端縁部で放電が生じ、か
かる状態で、暗電流の取得を行なうと図１３（ｂ）に示
されるような帯状または塊状の画像が得られる。ここ
で、図１３（ａ）は、電圧印加初期状態において検出装
置から得られた画像であり、図１３（ｂ）は、電圧印加
後１８時間後に検出装置から得られた画像を示してい
る。これらの図において上部が灰色になっているのは、
電極直下の暗電流によるものであり、図１３（ｂ）で
は、貫通放電の前段現象を示しており、放電による電流
のため白くなっている。なお、これらのノイズは他の部
分にも波及し、正常な動作が行われなくなる。さらに長
時間高バイアスを印加し続けると、放電破壊が起こる確
率が急激に上昇することとなる。
を拡大した図であり、電圧を印加した場合の電位分布が
重ね書きして示されている。これは、電極端部近傍（電
極表面から10μmまで）の電位分布を計算し、上部電極
端部近傍での電場強度を予測したものである。同図から
明らかなように、電極端部近傍で、電位変化が大きく電
界が集中していることがわかる。そして、電圧印加電極
８２の端縁８２ａに電界が集中する状態で高バイアスを
印加し続けると、電圧印加電極端縁部で放電が生じ、か
かる状態で、暗電流の取得を行なうと図１３（ｂ）に示
されるような帯状または塊状の画像が得られる。ここ
で、図１３（ａ）は、電圧印加初期状態において検出装
置から得られた画像であり、図１３（ｂ）は、電圧印加
後１８時間後に検出装置から得られた画像を示してい
る。これらの図において上部が灰色になっているのは、
電極直下の暗電流によるものであり、図１３（ｂ）で
は、貫通放電の前段現象を示しており、放電による電流
のため白くなっている。なお、これらのノイズは他の部
分にも波及し、正常な動作が行われなくなる。さらに長
時間高バイアスを印加し続けると、放電破壊が起こる確
率が急激に上昇することとなる。
【００１１】本発明は、このように電極端縁部への電界
集中による問題を解決すべく創案されたものであり、放
射線感応型半導体膜表面に形成した電圧印加電極端縁部
の電界集中による貫通放電や沿面放電を阻止でき、安定
した検出動作を長期保証できる放射線検出装置の提供を
目的とする。
集中による問題を解決すべく創案されたものであり、放
射線感応型半導体膜表面に形成した電圧印加電極端縁部
の電界集中による貫通放電や沿面放電を阻止でき、安定
した検出動作を長期保証できる放射線検出装置の提供を
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電荷蓄積用のコンデンサと電荷読み出し用のスイッ
チ素子とが形成された絶縁性の基板と、前記絶縁性の基
板上に形成され、前記電荷蓄積用コンデンサと電気的に
接続されたキャリア収集電極と、前記キャリア収集電極
上に形成され、放射線の入射により電荷移動媒体（キャ
リア）が生成される放射線感応型のアモルファス半導体
厚膜と、前記アモルファス半導体厚膜の表面に形成され
た電圧印加電極からなり、放射線照射により前記アモル
ファス半導体厚膜で生成され、前記電荷蓄積用コンデン
サに蓄積された電荷が、前記スイッチ素子を経由して放
射線検出信号として読み出されるよう構成された放射線
検出装置において、前記アモルファス半導体厚膜と前記
電圧印加電極の端縁部との間に、高耐圧の絶縁性物質を
形成したことを特徴とする。
は、電荷蓄積用のコンデンサと電荷読み出し用のスイッ
チ素子とが形成された絶縁性の基板と、前記絶縁性の基
板上に形成され、前記電荷蓄積用コンデンサと電気的に
接続されたキャリア収集電極と、前記キャリア収集電極
上に形成され、放射線の入射により電荷移動媒体（キャ
リア）が生成される放射線感応型のアモルファス半導体
厚膜と、前記アモルファス半導体厚膜の表面に形成され
た電圧印加電極からなり、放射線照射により前記アモル
ファス半導体厚膜で生成され、前記電荷蓄積用コンデン
サに蓄積された電荷が、前記スイッチ素子を経由して放
射線検出信号として読み出されるよう構成された放射線
検出装置において、前記アモルファス半導体厚膜と前記
電圧印加電極の端縁部との間に、高耐圧の絶縁性物質を
形成したことを特徴とする。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の放射線検出装置において、高耐圧の絶縁性物質を形成
する前に、アモルファス半導体厚膜上の少なくとも絶縁
性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性かつキャリア
選択性の高抵抗膜を形成したことを特徴とする。
の放射線検出装置において、高耐圧の絶縁性物質を形成
する前に、アモルファス半導体厚膜上の少なくとも絶縁
性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性かつキャリア
選択性の高抵抗膜を形成したことを特徴とする。
【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の放射線検出装置において、キャリア収
集電極を２次元マトリックス状に複数個形成し、各キャ
リア収集電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読
み出し用のスイッチ素子をそれぞれ設けることにより２
次元アレイ構成としたことを特徴とする。
請求項２に記載の放射線検出装置において、キャリア収
集電極を２次元マトリックス状に複数個形成し、各キャ
リア収集電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読
み出し用のスイッチ素子をそれぞれ設けることにより２
次元アレイ構成としたことを特徴とする。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３に記載の放射線検出装置において、請求項１から
請求項３に記載の放射線検出装置において、前記絶縁性
物質は、その厚みを電極端縁部に向けて広くなるよう勾
配をもたせ、前記電極端縁部内側に頂点を有することを
特徴とする。
求項３に記載の放射線検出装置において、請求項１から
請求項３に記載の放射線検出装置において、前記絶縁性
物質は、その厚みを電極端縁部に向けて広くなるよう勾
配をもたせ、前記電極端縁部内側に頂点を有することを
特徴とする。
【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１から請
求項４に記載の放射線検出装置において、前記半導体厚
膜は、アモルファス半導体厚膜であることを特徴とす
る。
求項４に記載の放射線検出装置において、前記半導体厚
膜は、アモルファス半導体厚膜であることを特徴とす
る。
【００１７】次に、この発明に係る各放射線検出装置に
おける作用を説明する。この発明の放射線検出装置によ
り放射線検出を行う場合、放射線感応型の半導体厚膜の
表面側に形成された電圧印加電極にバイアス電圧を印加
しておいて、検出対象の放射線を入射させる。そうする
と、放射線の入射により半導体厚膜に生成した電荷移動
媒体（キャリア）に相応してキャリア収集電極に電気的
に接続された電荷蓄積コンデンサに電荷が蓄積されると
ともに、電荷読み出し用のスイッチ素子のオン状態への
移行に伴って蓄積電荷がスイッチ素子経由で放射線検出
信号として読み出される。
おける作用を説明する。この発明の放射線検出装置によ
り放射線検出を行う場合、放射線感応型の半導体厚膜の
表面側に形成された電圧印加電極にバイアス電圧を印加
しておいて、検出対象の放射線を入射させる。そうする
と、放射線の入射により半導体厚膜に生成した電荷移動
媒体（キャリア）に相応してキャリア収集電極に電気的
に接続された電荷蓄積コンデンサに電荷が蓄積されると
ともに、電荷読み出し用のスイッチ素子のオン状態への
移行に伴って蓄積電荷がスイッチ素子経由で放射線検出
信号として読み出される。
【００１８】そして、この発明の放射線検出装置の場
合、半導体厚膜と電圧印加電極端縁部との間に、高耐圧
の絶縁性物質が形成されているため、図１０の電界計算
シミュレーションの結果からも推測されるように、電圧
印加電極端縁部における電界集中が解消され、貫通放電
の前段現象や、放電破壊が起こらなくなり、安定した検
出動作が長期持続される。
合、半導体厚膜と電圧印加電極端縁部との間に、高耐圧
の絶縁性物質が形成されているため、図１０の電界計算
シミュレーションの結果からも推測されるように、電圧
印加電極端縁部における電界集中が解消され、貫通放電
の前段現象や、放電破壊が起こらなくなり、安定した検
出動作が長期持続される。
【００１９】また、請求項２の放射線検出装置の場合、
高耐圧の絶縁性物質を形成する前に、半導体厚膜上の少
なくとも絶縁性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性
かつキャリア選択性の高抵抗膜が形成されているため、
高耐圧の絶縁性物質の溶剤成分によって、半導体厚膜の
表面が変質し、沿面放電が発生して耐圧が低下するとい
うような現象は起こらない。また用途に適したキャリア
選択性をもつ材料を適切に選べば、高抵抗膜の形成部分
での感度低下や暗電流の増加等が抑えられる。
高耐圧の絶縁性物質を形成する前に、半導体厚膜上の少
なくとも絶縁性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性
かつキャリア選択性の高抵抗膜が形成されているため、
高耐圧の絶縁性物質の溶剤成分によって、半導体厚膜の
表面が変質し、沿面放電が発生して耐圧が低下するとい
うような現象は起こらない。また用途に適したキャリア
選択性をもつ材料を適切に選べば、高抵抗膜の形成部分
での感度低下や暗電流の増加等が抑えられる。
【００２０】請求項３の放射線検出装置の場合、２次元
マトリックス状に複数個形成されている各キャリア収集
電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読み出し用
のスイッチ素子がそれぞれ設けられていて、放射線検出
ユニットがマトリックス状に並ぶ２次元アレイ構成とな
っており、各放射線検出ユニット毎に局所的な放射線検
出が行われる。
マトリックス状に複数個形成されている各キャリア収集
電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読み出し用
のスイッチ素子がそれぞれ設けられていて、放射線検出
ユニットがマトリックス状に並ぶ２次元アレイ構成とな
っており、各放射線検出ユニット毎に局所的な放射線検
出が行われる。
【００２１】請求項４の放射線検出装置の場合、高耐圧
の絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側に頂点を形成
することによって、内側に限りなく薄く、外側が厚くな
るように形成されているため、電圧印加電極端縁部の電
界集中がさらに緩和され、さらに安定した検出動作が長
期保証される。
の絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側に頂点を形成
することによって、内側に限りなく薄く、外側が厚くな
るように形成されているため、電圧印加電極端縁部の電
界集中がさらに緩和され、さらに安定した検出動作が長
期保証される。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の放射線検出装置の放射
線センサ部の一実施形態の構成を示す概略断面図、図２
は本発明の放射線検出装置の変形実施形態１を示す概略
断面図、図３は本実施形態の放射線検出装置の変形実施
形態２を示す概略断面図、図４は図１の実施形態の放射
線検出装置の放射線センサ部の平面図、図５は図１の実
施形態の放射線検出装置の全体構成を示すブロック図、
図６は、高耐圧の絶縁性物質の形成方法を説明するため
の図、そして図７は本実施形態の放射線検出装置の放射
線検出ユニットの検出動作を説明するための図である。
ながら説明する。図１は本発明の放射線検出装置の放射
線センサ部の一実施形態の構成を示す概略断面図、図２
は本発明の放射線検出装置の変形実施形態１を示す概略
断面図、図３は本実施形態の放射線検出装置の変形実施
形態２を示す概略断面図、図４は図１の実施形態の放射
線検出装置の放射線センサ部の平面図、図５は図１の実
施形態の放射線検出装置の全体構成を示すブロック図、
図６は、高耐圧の絶縁性物質の形成方法を説明するため
の図、そして図７は本実施形態の放射線検出装置の放射
線検出ユニットの検出動作を説明するための図である。
【００２３】本実施形態の放射線検出装置は、図１に示
すように、ＳｉＯ２層等からなるコンデンサＣａに蓄積
された電荷を取り出すための通常時オフ（遮断）の電荷
取り出し用のスイッチ素子８、例えば、トランジスタ
（ＴＦＴ）とが形成されたガラス基板等の絶縁性の基板
６と、電荷蓄積用コンデンサＣａと電気的に接続され、
キャリア収集電極７を介して絶縁性の基板６上に形成さ
れた、放射線が入射することにより電荷移動媒体（キャ
リア）が生成されるアモルファス半導体厚膜１と、アモ
ルファス半導体厚膜１の放射線入射側である表面に設け
られた電圧印加電極２とを放射線センサ部として備えて
いる。
すように、ＳｉＯ２層等からなるコンデンサＣａに蓄積
された電荷を取り出すための通常時オフ（遮断）の電荷
取り出し用のスイッチ素子８、例えば、トランジスタ
（ＴＦＴ）とが形成されたガラス基板等の絶縁性の基板
６と、電荷蓄積用コンデンサＣａと電気的に接続され、
キャリア収集電極７を介して絶縁性の基板６上に形成さ
れた、放射線が入射することにより電荷移動媒体（キャ
リア）が生成されるアモルファス半導体厚膜１と、アモ
ルファス半導体厚膜１の放射線入射側である表面に設け
られた電圧印加電極２とを放射線センサ部として備えて
いる。
【００２４】また、本実施形態の放射線検出装置は、電
圧印加電極２にバイアス電圧を印加するバイアス電圧供
給部（電源部）Ｖｅを有し、電圧印加電極２にバイアス
電圧が印加された状態で放射線が照射された場合、それ
に伴って生成したキャリアがキャリア収集電極７からコ
ンデンサＣａに送り込まれて蓄積されるとともに、読み
出しタイミングになった時にゲートライン１１からオン
信号が送り込まれてスイッチ素子８がオン（接続）とな
って蓄積電荷が放射線検出信号として読み出しライン１
０から読み出される構成になっている。以下、各部の構
成を具体的に説明する。
圧印加電極２にバイアス電圧を印加するバイアス電圧供
給部（電源部）Ｖｅを有し、電圧印加電極２にバイアス
電圧が印加された状態で放射線が照射された場合、それ
に伴って生成したキャリアがキャリア収集電極７からコ
ンデンサＣａに送り込まれて蓄積されるとともに、読み
出しタイミングになった時にゲートライン１１からオン
信号が送り込まれてスイッチ素子８がオン（接続）とな
って蓄積電荷が放射線検出信号として読み出しライン１
０から読み出される構成になっている。以下、各部の構
成を具体的に説明する。
【００２５】本実施形態の放射線検出装置の場合、アモ
ルファス半導体厚膜１は比抵抗１０ 9Ωｃｍ以上（好ま
しくは１０11Ωｃｍ以上）であって、膜厚み０．５ｍｍ
前後〜１．５ｍｍ前後の高純度アモルファス・セレン
（ａ−Ｓｅ）厚膜である。このａ−Ｓｅ厚膜は特に検出
エリアの大面積化に対する適性に優れる。アモルファス
半導体厚膜１は、もし薄いと放射線が素通りするような
かたちになって放射線を十分に吸収できなくなることか
ら、０．５ｍｍ前後〜１．５ｍｍ前後の厚めの膜が用い
られる。
ルファス半導体厚膜１は比抵抗１０ 9Ωｃｍ以上（好ま
しくは１０11Ωｃｍ以上）であって、膜厚み０．５ｍｍ
前後〜１．５ｍｍ前後の高純度アモルファス・セレン
（ａ−Ｓｅ）厚膜である。このａ−Ｓｅ厚膜は特に検出
エリアの大面積化に対する適性に優れる。アモルファス
半導体厚膜１は、もし薄いと放射線が素通りするような
かたちになって放射線を十分に吸収できなくなることか
ら、０．５ｍｍ前後〜１．５ｍｍ前後の厚めの膜が用い
られる。
【００２６】電圧印加電極２およびキャリア収集電極７
は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｉｎ等の適当な金属やＩ
ＴＯなどで形成される。もちろん、アモルファス半導体
厚膜の材料や、電極の材料は上記に例示したものに限ら
ない。
は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｉｎ等の適当な金属やＩ
ＴＯなどで形成される。もちろん、アモルファス半導体
厚膜の材料や、電極の材料は上記に例示したものに限ら
ない。
【００２７】そして、本実施形態の放射線検出装置にお
いては、特徴的な構成として、図１に示すように、端縁
部２Ａにおけるアモルファス半導体厚膜１と電圧印加電
極２の間に、高耐圧の絶縁性物質３であるシリコン樹脂
が約１ｍｍの厚さで形成されている。高耐圧の絶縁性物
質３の幅３Ａは、大きい程よい。なお、電圧印加電極２
の大きさＬＡは、キャリア収集電極７への電界集中を避
けるために、外周ダミー電極５を含めたキャリア収集電
極領域の大きさＬＢより小さくする必要がある。逆にＬ
ＡがＬＢより大きい場合は、外周ダミー電極５に電界が
集中することになる。外周ダミー電極５は、電圧印加電
極２の端縁部２Ａの直下に設置している電極であり、接
地ライン１２に接続されている。なお、この外周ダミー
電極５を、別段設けずに、キャリア収集電極７を電圧印
加電極２の端縁部２Ａの直下に設けた場合であっても、
特に差し支えはない。
いては、特徴的な構成として、図１に示すように、端縁
部２Ａにおけるアモルファス半導体厚膜１と電圧印加電
極２の間に、高耐圧の絶縁性物質３であるシリコン樹脂
が約１ｍｍの厚さで形成されている。高耐圧の絶縁性物
質３の幅３Ａは、大きい程よい。なお、電圧印加電極２
の大きさＬＡは、キャリア収集電極７への電界集中を避
けるために、外周ダミー電極５を含めたキャリア収集電
極領域の大きさＬＢより小さくする必要がある。逆にＬ
ＡがＬＢより大きい場合は、外周ダミー電極５に電界が
集中することになる。外周ダミー電極５は、電圧印加電
極２の端縁部２Ａの直下に設置している電極であり、接
地ライン１２に接続されている。なお、この外周ダミー
電極５を、別段設けずに、キャリア収集電極７を電圧印
加電極２の端縁部２Ａの直下に設けた場合であっても、
特に差し支えはない。
【００２８】また、図２に示す変形実施形態１では、ア
モルファス半導体厚膜１上の少なくとも高耐圧の絶縁性
物質３を形成する部分との間に、耐溶剤性かつキャリア
選択性の高抵抗膜４であるＳｂ２Ｓ３膜が約１μｍの厚
さで形成されている。耐溶剤性かつキャリア選択性の高
抵抗膜４の例として、Ｓｂ２Ｓ３膜を挙げたが、Ｓｂ２
Ｓ３以外にも、ＣｄＳ、ＡｓＳｅ、ＳｅＴｅ、ＣｄＴｅ
等の無機半導体膜や、キャリア移動材を添加したポリカ
ーボネート等の有機膜材料が使用可能である。これらの
膜厚は、キャリアの選択性、耐溶剤性、アモルファス半
導体厚膜１との付着性によって異なるが、０．０５μｍ
から１０μｍの範囲で選択できる。なお、キャリア選択
性の高抵抗膜は、一般に正バイアスで使用される場合は
ｎ型（正孔注入阻止型）の選択膜が、負バイアスで使用
される場合はｐ型（電子注入阻止型）の選択膜が使用さ
れるが、用途によってはこの限りではない。
モルファス半導体厚膜１上の少なくとも高耐圧の絶縁性
物質３を形成する部分との間に、耐溶剤性かつキャリア
選択性の高抵抗膜４であるＳｂ２Ｓ３膜が約１μｍの厚
さで形成されている。耐溶剤性かつキャリア選択性の高
抵抗膜４の例として、Ｓｂ２Ｓ３膜を挙げたが、Ｓｂ２
Ｓ３以外にも、ＣｄＳ、ＡｓＳｅ、ＳｅＴｅ、ＣｄＴｅ
等の無機半導体膜や、キャリア移動材を添加したポリカ
ーボネート等の有機膜材料が使用可能である。これらの
膜厚は、キャリアの選択性、耐溶剤性、アモルファス半
導体厚膜１との付着性によって異なるが、０．０５μｍ
から１０μｍの範囲で選択できる。なお、キャリア選択
性の高抵抗膜は、一般に正バイアスで使用される場合は
ｎ型（正孔注入阻止型）の選択膜が、負バイアスで使用
される場合はｐ型（電子注入阻止型）の選択膜が使用さ
れるが、用途によってはこの限りではない。
【００２９】さらに、図３に示す変形実施形態２では、
高耐圧の絶縁性物質３であるシリコン樹脂は、その厚み
に勾配をもたせ、外側の最も厚い部分で１ｍｍとし、内
側では限りなく薄くなるように形成され先端部で頂点を
形成している。この状態は、図１０の電界計算シミュレ
ーションの結果を示すグラフのうち角度が最も小さい場
合に相当し、電圧印加電極２の端縁部２Ａへの電界集中
がさらに緩和されることとなる。なお、上述した変形実
施形態２では、先端部で頂点を形成した構成を示した
が、頂点を形成しない場合であっても良好な結果が得ら
れるものと考えられる。
高耐圧の絶縁性物質３であるシリコン樹脂は、その厚み
に勾配をもたせ、外側の最も厚い部分で１ｍｍとし、内
側では限りなく薄くなるように形成され先端部で頂点を
形成している。この状態は、図１０の電界計算シミュレ
ーションの結果を示すグラフのうち角度が最も小さい場
合に相当し、電圧印加電極２の端縁部２Ａへの電界集中
がさらに緩和されることとなる。なお、上述した変形実
施形態２では、先端部で頂点を形成した構成を示した
が、頂点を形成しない場合であっても良好な結果が得ら
れるものと考えられる。
【００３０】以上述べた、図１の実施形態と、図２の変
形実施形態１、及び図３の変形実施形態２において、高
耐圧の絶縁性物質３の例としてシリコン樹脂を挙げた
が、樹脂中の溶剤成分とアモルファス半導体厚膜１との
反応性が小さい材料であれば、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、フッ素樹脂等も使用可能である。ただし、アモル
ファス半導体厚膜１にａ−Ｓｅを使用する場合は、ａ−
Ｓｅが熱によって変性しやすいので、常温で硬化するタ
イプの樹脂を選択する必要がある。これらの絶縁性物質
の形成厚は、必要とするバイアス電圧によって決まり、
バイアス電圧が高ければ厚くすべきであることは言うま
でもない。
形実施形態１、及び図３の変形実施形態２において、高
耐圧の絶縁性物質３の例としてシリコン樹脂を挙げた
が、樹脂中の溶剤成分とアモルファス半導体厚膜１との
反応性が小さい材料であれば、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、フッ素樹脂等も使用可能である。ただし、アモル
ファス半導体厚膜１にａ−Ｓｅを使用する場合は、ａ−
Ｓｅが熱によって変性しやすいので、常温で硬化するタ
イプの樹脂を選択する必要がある。これらの絶縁性物質
の形成厚は、必要とするバイアス電圧によって決まり、
バイアス電圧が高ければ厚くすべきであることは言うま
でもない。
【００３１】さらに、本実施形態装置の放射線センサ部
においては、図１、図４、及び図５に示すように、キャ
リア収集電極７は２次元マトリックス状に多数個形成さ
れているとともに、各キャリア収集電極７毎に電荷蓄積
用のコンデンサＣａおよび電荷読み出し用スイッチ素子
８がそれぞれ各１個ずつ設けられていて、放射線検出ユ
ニットである検出素子ＤＵがＸ，Ｙ方向に沿って多数配
列（例えば１０２４×１０２４）された２次元アレイ構
成のフラットパネル型放射線センサ（面センサ）となっ
ている。なお、図４は、図１の放射線センサ部の平面図
であり、図５は、その内部構成を模式的に示した図であ
る。
においては、図１、図４、及び図５に示すように、キャ
リア収集電極７は２次元マトリックス状に多数個形成さ
れているとともに、各キャリア収集電極７毎に電荷蓄積
用のコンデンサＣａおよび電荷読み出し用スイッチ素子
８がそれぞれ各１個ずつ設けられていて、放射線検出ユ
ニットである検出素子ＤＵがＸ，Ｙ方向に沿って多数配
列（例えば１０２４×１０２４）された２次元アレイ構
成のフラットパネル型放射線センサ（面センサ）となっ
ている。なお、図４は、図１の放射線センサ部の平面図
であり、図５は、その内部構成を模式的に示した図であ
る。
【００３２】すなわち、図５において、電圧印加電極２
は全検出素子ＤＵの共通電極として全面に形成されてい
るが、キャリア収集電極７は個別電極として２次元マト
リックス状に各検出素子ＤＵ毎に分離形成されていると
ともに、キャリア収集電極７毎に電荷蓄積用コンデンサ
Ｃａおよび電荷読み出し用スイッチ素子８がそれぞれ１
個ずつ接続されていて、各放射線検出ユニット毎に局所
的な放射線検出が行える構成となっている結果、放射線
強度の２次元分布測定が可能となる。
は全検出素子ＤＵの共通電極として全面に形成されてい
るが、キャリア収集電極７は個別電極として２次元マト
リックス状に各検出素子ＤＵ毎に分離形成されていると
ともに、キャリア収集電極７毎に電荷蓄積用コンデンサ
Ｃａおよび電荷読み出し用スイッチ素子８がそれぞれ１
個ずつ接続されていて、各放射線検出ユニット毎に局所
的な放射線検出が行える構成となっている結果、放射線
強度の２次元分布測定が可能となる。
【００３３】また、図１の実施形態の放射線センサ部で
は、図５に示すように、検出素子ＤＵのスイッチ素子８
用薄膜トランジスタのゲートが横（Ｘ）方向のゲートラ
イン１１に接続され、ソースが縦（Ｙ）方向の読出しラ
イン１０に接続されている。読出しライン１０は電荷−
電圧変換器群（プリアンプ群）１３を介してマルチプレ
クサ１５に接続されているとともに、ゲートライン１１
はゲートドライバ１４に接続されている。なお、図１の
実施形態では、１本の読出しライン１０に対して、電荷
−電圧変換器１３が１個それぞれ接続されている。
は、図５に示すように、検出素子ＤＵのスイッチ素子８
用薄膜トランジスタのゲートが横（Ｘ）方向のゲートラ
イン１１に接続され、ソースが縦（Ｙ）方向の読出しラ
イン１０に接続されている。読出しライン１０は電荷−
電圧変換器群（プリアンプ群）１３を介してマルチプレ
クサ１５に接続されているとともに、ゲートライン１１
はゲートドライバ１４に接続されている。なお、図１の
実施形態では、１本の読出しライン１０に対して、電荷
−電圧変換器１３が１個それぞれ接続されている。
【００３４】そして、図１の実施形態の放射線検出装置
の放射線センサ部の場合、マルチプレクサ１５およびゲ
ートドライバ１４への信号取り出し用の走査信号が送り
込まれることになる。放射線センサ部の検出素子ＤＵの
特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子ＤＵ
へ順番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０
２３）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。
の放射線センサ部の場合、マルチプレクサ１５およびゲ
ートドライバ１４への信号取り出し用の走査信号が送り
込まれることになる。放射線センサ部の検出素子ＤＵの
特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子ＤＵ
へ順番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０
２３）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。
【００３５】Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ
１４からＸ方向のゲートライン１１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ＤＵが行単位で
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１５が切替えられることにより、選択された行
の検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、
電荷−電圧変換器群１３…１３およびマルチプレクサ１
５を順に経て外部に送り出されることになる。
１４からＸ方向のゲートライン１１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ＤＵが行単位で
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１５が切替えられることにより、選択された行
の検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、
電荷−電圧変換器群１３…１３およびマルチプレクサ１
５を順に経て外部に送り出されることになる。
【００３６】図１の実施形態の放射線検出装置が、例え
ばＸ線透視撮影装置のＸ線検出器として用いられた場
合、各検出素子ＤＵの検出信号がマルチプレクサ１５か
ら画素信号として順に取り出された後、画像処理部ＤＴ
部でノイズ処理等の必要な信号処理が行われてから画像
処理部ＭＴで２次元画像（Ｘ線透視画像）として表示さ
れることになる。
ばＸ線透視撮影装置のＸ線検出器として用いられた場
合、各検出素子ＤＵの検出信号がマルチプレクサ１５か
ら画素信号として順に取り出された後、画像処理部ＤＴ
部でノイズ処理等の必要な信号処理が行われてから画像
処理部ＭＴで２次元画像（Ｘ線透視画像）として表示さ
れることになる。
【００３７】上記のことから、頭１の実施形態の放射線
センサ部における検出信号の取り出し方式は、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。図１の実施形態の場合、放射線センサ部に電荷−電
圧変換器群１３およびマルチプレクサ１５やゲートドラ
イバ１４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、電荷−電圧変換器群１３およびマルチプ
レクサ１５やゲートドライバ１４あるいはＡＤ変換器な
どの全部または一部が別体設置である構成であってもか
まわない。
センサ部における検出信号の取り出し方式は、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。図１の実施形態の場合、放射線センサ部に電荷−電
圧変換器群１３およびマルチプレクサ１５やゲートドラ
イバ１４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、電荷−電圧変換器群１３およびマルチプ
レクサ１５やゲートドライバ１４あるいはＡＤ変換器な
どの全部または一部が別体設置である構成であってもか
まわない。
【００３８】以上、図１の実施形態を図４及び図５に示
されるように、２次元構成とした場合を説明したが、図
２及び図３の変形実施形態を同様に２次元構成として形
成できることはいうまでもない。
されるように、２次元構成とした場合を説明したが、図
２及び図３の変形実施形態を同様に２次元構成として形
成できることはいうまでもない。
【００３９】次に、放射線センサ部を作成する方法につ
いて、図２に示される変形実施形態２の場合を例に説明
する。まず、絶縁基板６の表面に、各種真空成膜法によ
る薄膜形成技術やフォトリソグラフ法によるパターン化
技術を利用して、スイッチ素子８用の薄膜トランジスタ
およびコンデンサＣａ、及びキャリア収集電極７を形成
する。次いで、アモルファス半導体厚膜１、キャリア選
択性の高抵抗膜４、高耐圧の絶縁性物質３、及び電圧印
加電極２を順に積層形成することで放射線センサ部が完
成する。
いて、図２に示される変形実施形態２の場合を例に説明
する。まず、絶縁基板６の表面に、各種真空成膜法によ
る薄膜形成技術やフォトリソグラフ法によるパターン化
技術を利用して、スイッチ素子８用の薄膜トランジスタ
およびコンデンサＣａ、及びキャリア収集電極７を形成
する。次いで、アモルファス半導体厚膜１、キャリア選
択性の高抵抗膜４、高耐圧の絶縁性物質３、及び電圧印
加電極２を順に積層形成することで放射線センサ部が完
成する。
【００４０】ここで、高耐圧の絶縁性物質３として、シ
リコン樹脂を用いることができる。かかる場合、高耐圧
・絶縁性のシリコン樹脂をアルコール系の溶剤を用いて
粘度調整した材料を用いるが、これらは各種市販されて
いるものを使用できる。絶縁性物質３の形成に際して
は、アモルファス半導体厚膜１と高抵抗膜４が形成され
た絶縁性基板６における電圧印加電極２の端縁部２Ａに
相当する所定の領域上を、圧縮空気等を用いてノズルの
先からこれらの材料を射出しながら移動させることによ
って塗布した後、乾燥によってアルコール系の溶剤を飛
ばして固着させる。この際、高耐圧の絶縁性物質３の厚
さは、ノズルの断面形状や、ノズルとアモルファス半導
体厚膜１との距離、圧縮空気の圧力、移動速度等によっ
て、調節できる。移動は、ノズル側ではなく、基板側を
移動することによっても可能である。
リコン樹脂を用いることができる。かかる場合、高耐圧
・絶縁性のシリコン樹脂をアルコール系の溶剤を用いて
粘度調整した材料を用いるが、これらは各種市販されて
いるものを使用できる。絶縁性物質３の形成に際して
は、アモルファス半導体厚膜１と高抵抗膜４が形成され
た絶縁性基板６における電圧印加電極２の端縁部２Ａに
相当する所定の領域上を、圧縮空気等を用いてノズルの
先からこれらの材料を射出しながら移動させることによ
って塗布した後、乾燥によってアルコール系の溶剤を飛
ばして固着させる。この際、高耐圧の絶縁性物質３の厚
さは、ノズルの断面形状や、ノズルとアモルファス半導
体厚膜１との距離、圧縮空気の圧力、移動速度等によっ
て、調節できる。移動は、ノズル側ではなく、基板側を
移動することによっても可能である。
【００４１】また、図６に示されるように先端を斜めに
切断したノズルを用いることにより、図３に示された変
形実施形態２にように高耐圧の絶縁性物質３の厚みに勾
配をもたせ、内側が限りなく薄くした形態を容易に実現
することが可能となる。
切断したノズルを用いることにより、図３に示された変
形実施形態２にように高耐圧の絶縁性物質３の厚みに勾
配をもたせ、内側が限りなく薄くした形態を容易に実現
することが可能となる。
【００４２】次に図１から図３に示した本実施形態の放
射線検出装置による放射線検出動作を図７を参照しなが
ら説明する。これらの実施形態によって放射線検出を行
う場合、図７に示すように、アモルファス半導体厚膜１
の表面側の電圧印加電極２にバイアス電圧が印加された
状態で検出対象の放射線を入射させる。放射線の入射に
よって生成する電荷移動媒体（キャリア）である電子・
正孔は、バイアス電圧によって電圧印加電極２とキャリ
ア収集電極７に移動し、生成した数に相応してキャリア
収集電極７側の電荷蓄積用コンデンサＣａに電荷が蓄積
されるとともに、電荷読出し用スイッチ素子８のオン状
態への移行に伴って蓄積電荷がスイッチ８経由で放射線
検出信号として読み出された後、電荷−電圧変換器１３
で電圧信号に変換される。
射線検出装置による放射線検出動作を図７を参照しなが
ら説明する。これらの実施形態によって放射線検出を行
う場合、図７に示すように、アモルファス半導体厚膜１
の表面側の電圧印加電極２にバイアス電圧が印加された
状態で検出対象の放射線を入射させる。放射線の入射に
よって生成する電荷移動媒体（キャリア）である電子・
正孔は、バイアス電圧によって電圧印加電極２とキャリ
ア収集電極７に移動し、生成した数に相応してキャリア
収集電極７側の電荷蓄積用コンデンサＣａに電荷が蓄積
されるとともに、電荷読出し用スイッチ素子８のオン状
態への移行に伴って蓄積電荷がスイッチ８経由で放射線
検出信号として読み出された後、電荷−電圧変換器１３
で電圧信号に変換される。
【００４３】さらに、図１から図３の放射線検出装置の
実施形態の場合、アモルファス半導体厚膜１と電圧印加
電極２の端縁部２Ａの間に、高耐圧の絶縁性物質３が形
成されているため、電圧印加電極端縁部２Ａへの電界集
中がなくなり、貫通放電の前段現象や、放電破壊が起こ
らない。
実施形態の場合、アモルファス半導体厚膜１と電圧印加
電極２の端縁部２Ａの間に、高耐圧の絶縁性物質３が形
成されているため、電圧印加電極端縁部２Ａへの電界集
中がなくなり、貫通放電の前段現象や、放電破壊が起こ
らない。
【００４４】しかも、アモルファス半導体厚膜１と電圧
印加電極２の端縁部２Ａの間に、高耐圧の絶縁性物質３
が形成された構造は、比較的耐環境性に劣るアモルファ
ス半導体厚膜１の端縁部の保護膜としても機能する。
印加電極２の端縁部２Ａの間に、高耐圧の絶縁性物質３
が形成された構造は、比較的耐環境性に劣るアモルファ
ス半導体厚膜１の端縁部の保護膜としても機能する。
【００４５】また、図２及び図３の実施形態では高耐圧
の絶縁性物質３を形成する前に、アモルファス半導体厚
膜１上の少なくとも絶縁性物質３を形成する部分との間
に、耐溶剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜４が形成さ
れているため、高耐圧の絶縁性物質３の溶剤成分によっ
て、アモルファス半導体厚膜１の表面が変質し、沿面放
電が発生して耐圧が低下するというような現象は起こら
ない。
の絶縁性物質３を形成する前に、アモルファス半導体厚
膜１上の少なくとも絶縁性物質３を形成する部分との間
に、耐溶剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜４が形成さ
れているため、高耐圧の絶縁性物質３の溶剤成分によっ
て、アモルファス半導体厚膜１の表面が変質し、沿面放
電が発生して耐圧が低下するというような現象は起こら
ない。
【００４６】次に、本実施形態装置が、電極端縁部での
貫通放電を防ぐ効果があることを検証するために電界計
算を行なった。図１０にその結果を、図８、図９、及び
図１２に計算モデルを示す。
貫通放電を防ぐ効果があることを検証するために電界計
算を行なった。図１０にその結果を、図８、図９、及び
図１２に計算モデルを示す。
【００４７】図１０は、図１の実施形態に相当する場合
で、電極端部に高耐圧の絶縁性物質を挿入して電極端を
持ち上げた場合である。電極端部の絶縁性物質で持ち上
げられた部分の幅は10mm，挿入した絶縁性物質は厚み1m
m，比誘電率3.0としている。
で、電極端部に高耐圧の絶縁性物質を挿入して電極端を
持ち上げた場合である。電極端部の絶縁性物質で持ち上
げられた部分の幅は10mm，挿入した絶縁性物質は厚み1m
m，比誘電率3.0としている。
【００４８】図９は、変形実施形態２に相当する場合
で、絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側が薄く、外
側が厚くなるように形成した場合である。絶縁性物質の
先端角は30,60度の２種類とした。
で、絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側が薄く、外
側が厚くなるように形成した場合である。絶縁性物質の
先端角は30,60度の２種類とした。
【００４９】これに対して、図１２は、上述したよう
に、従来例の絶縁性物質を挿入しない場合を示してい
る。各々について、電極端部近傍（電極表面から10μm
まで）の電位分布を計算し、上部電極端部近傍での電場
強度を予測した。なお、図１２には、参考のために電圧
を印加した場合の電位分布をも重ね書きして表示してお
り、既に述べたように、電極端部近傍で、電位変化が大
きく電界が集中していることがわかる。
に、従来例の絶縁性物質を挿入しない場合を示してい
る。各々について、電極端部近傍（電極表面から10μm
まで）の電位分布を計算し、上部電極端部近傍での電場
強度を予測した。なお、図１２には、参考のために電圧
を印加した場合の電位分布をも重ね書きして表示してお
り、既に述べたように、電極端部近傍で、電位変化が大
きく電界が集中していることがわかる。
【００５０】図１０は、図８、図９、及び図１２それぞ
れの場合における電界計算シミュレーションの結果を示
している。なお、図１０において、横軸の「電極端部２
Ａからの距離」とは、アモルファス半導体厚膜１面上の
電極端部２Ａに対応する位置（アモルファス半導体厚膜
表面）から深さ方向（下方向）の距離を示している。同
図から明らかなように、絶縁性物質の先端角が鋭いほど
（θが小さいほど）、深さ方向の電位降下が少なく、電
界集中が少ないことがわかる。
れの場合における電界計算シミュレーションの結果を示
している。なお、図１０において、横軸の「電極端部２
Ａからの距離」とは、アモルファス半導体厚膜１面上の
電極端部２Ａに対応する位置（アモルファス半導体厚膜
表面）から深さ方向（下方向）の距離を示している。同
図から明らかなように、絶縁性物質の先端角が鋭いほど
（θが小さいほど）、深さ方向の電位降下が少なく、電
界集中が少ないことがわかる。
【００５１】この発明は、上述した通りであるが、上記
の実施形態のみに限られるものではなく、例えば、下記
のような実施形態を採用することも可能である。 （１）上記実施形態の場合、アモルファス半導体厚膜１
が高純度ａ−Ｓｅ厚膜であったが、この発明におけるア
モルファス半導体厚膜１は、結晶化阻止作用のあるＡｓ
またはＴｅをドープしたａ−Ｓｅ厚膜や、Ｓｅ系化合物
のアモルファス半導体厚膜であってもよい。また、アモ
ルファス半導体厚膜に代えて、カドテル（ＣｄＴｅ）な
どの放射線感応膜を用いてもよい。
の実施形態のみに限られるものではなく、例えば、下記
のような実施形態を採用することも可能である。 （１）上記実施形態の場合、アモルファス半導体厚膜１
が高純度ａ−Ｓｅ厚膜であったが、この発明におけるア
モルファス半導体厚膜１は、結晶化阻止作用のあるＡｓ
またはＴｅをドープしたａ−Ｓｅ厚膜や、Ｓｅ系化合物
のアモルファス半導体厚膜であってもよい。また、アモ
ルファス半導体厚膜に代えて、カドテル（ＣｄＴｅ）な
どの放射線感応膜を用いてもよい。
【００５２】（２）また、上記実施の形態では、キャリ
ア収集電極７とアモルファス半導体厚膜１の間には中間
層を設けなかったが、Ｓｂ２Ｓ３膜やＳｅ系化合物膜等
のキャリア選択性のある中間層を設けてもよい。
ア収集電極７とアモルファス半導体厚膜１の間には中間
層を設けなかったが、Ｓｂ２Ｓ３膜やＳｅ系化合物膜等
のキャリア選択性のある中間層を設けてもよい。
【００５３】（３）さらに、上記実施の形態では、多数
個の検出素子ＤＵが縦横に配列された２次元アレイ構成
であったが、複数個の検出素子ＤＵが縦または横に１列
だけ並んでいるラインセンサの構成の装置や、検出素子
ＤＵが１個だけの構成の装置も、変形例としてあげられ
る。
個の検出素子ＤＵが縦横に配列された２次元アレイ構成
であったが、複数個の検出素子ＤＵが縦または横に１列
だけ並んでいるラインセンサの構成の装置や、検出素子
ＤＵが１個だけの構成の装置も、変形例としてあげられ
る。
【００５４】（４）なお、本発明の放射線検出装置が検
出対象とする放射線も、Ｘ線に限らずあらゆる放射線を
対象とするものである。
出対象とする放射線も、Ｘ線に限らずあらゆる放射線を
対象とするものである。
【００５５】
【発明の効果】請求項１に記載の放射線検出装置によれ
ば、大面積化適性を有する放射線感応型半導体厚膜と電
圧印加電極端縁部との間に、高耐圧の絶縁性物質を形成
したため、電圧印加電極端縁部の電界集中がなくなり、
貫通放電の前段現象や、放電破壊が起こらなくなり、安
定した検出動作が長期持続される。
ば、大面積化適性を有する放射線感応型半導体厚膜と電
圧印加電極端縁部との間に、高耐圧の絶縁性物質を形成
したため、電圧印加電極端縁部の電界集中がなくなり、
貫通放電の前段現象や、放電破壊が起こらなくなり、安
定した検出動作が長期持続される。
【００５６】さらに、電圧印加電極端縁部に高耐圧の絶
縁性物質が形成された構造は、比較的耐環境性に劣る半
導体厚膜の保護膜としても機能するため、長期の信頼性
を確保することができる。
縁性物質が形成された構造は、比較的耐環境性に劣る半
導体厚膜の保護膜としても機能するため、長期の信頼性
を確保することができる。
【００５７】請求項２の放射線検出装置によれば、高耐
圧の絶縁性物質を形成する前に、半導体厚膜上の少なく
とも絶縁性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性かつ
キャリア選択性の高抵抗膜を形成したため、高耐圧の硬
化性合成樹脂の溶剤成分によって、半導体厚膜の表面が
変質することを防ぐだけでなく、暗電流の増加を防ぐ効
果があり、高いバイアス電圧をかけても暗電流の増加が
少なく、高感度な検出特性を得ることができる。
圧の絶縁性物質を形成する前に、半導体厚膜上の少なく
とも絶縁性物質を形成する部分との間に、耐溶剤性かつ
キャリア選択性の高抵抗膜を形成したため、高耐圧の硬
化性合成樹脂の溶剤成分によって、半導体厚膜の表面が
変質することを防ぐだけでなく、暗電流の増加を防ぐ効
果があり、高いバイアス電圧をかけても暗電流の増加が
少なく、高感度な検出特性を得ることができる。
【００５８】請求項３の放射線検出装置によれば、２次
元マトリックス状に多数個形成されている各キャリア収
集電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読み出し
用のスイッチ素子がそれぞれ設けられていて、放射線検
出ユニットがマトリックス状に並ぶ２次元アレイ構成と
なっており、各放射線検出ユニット毎に局所的な放射線
検出が行えるので、高いバイアス電圧をかけて高精度な
放射線強度の２次元分布測定が可能となる。
元マトリックス状に多数個形成されている各キャリア収
集電極毎に電荷蓄積用のコンデンサおよび電荷読み出し
用のスイッチ素子がそれぞれ設けられていて、放射線検
出ユニットがマトリックス状に並ぶ２次元アレイ構成と
なっており、各放射線検出ユニット毎に局所的な放射線
検出が行えるので、高いバイアス電圧をかけて高精度な
放射線強度の２次元分布測定が可能となる。
【００５９】請求項４の放射線検出装置によれば、高耐
圧の絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側が限りなく
薄く、外側が厚くなるように形成したため、電圧印加電
極端縁部の電界集中がさらに緩和され、長期の信頼性を
得ることができる。
圧の絶縁性物質の厚みに勾配をもたせ、内側が限りなく
薄く、外側が厚くなるように形成したため、電圧印加電
極端縁部の電界集中がさらに緩和され、長期の信頼性を
得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態である放射線センサ部の構
成を示す概略断面図である。
成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の変形実施形態である放射線センサ部の
構成を示す概略断面図である。
構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の変形実施形態である放射線センサ部の
構成を示す概略断面図である。
構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である放射線センサ部の平
面図である。
面図である。
【図５】本発明の一実施形態である放射線検出装置の全
体構成を示すブロック図である。
体構成を示すブロック図である。
【図６】本発明にかかる高耐圧の絶縁性物質を形成する
方法を説明する図である。
方法を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態である放射線検出ユニット
の検出動作状況を示す説明図である。
の検出動作状況を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態である放射線検出ユニット
の高耐圧の絶縁性物質の部分を示す図である。
の高耐圧の絶縁性物質の部分を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態である放射線検出ユニット
の高耐圧の絶縁性物質の部分を示す図である。
の高耐圧の絶縁性物質の部分を示す図である。
【図１０】放射線検出装置の電界計算シミュレーション
の結果を示すグラフである。
の結果を示すグラフである。
【図１１】従来の放射線検出装置の要部構成を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図１２】従来の放射線検出装置における電荷集中の状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図１３】従来の放射線検出装置において放電発生の状
態を示す実験例である。
態を示す実験例である。
１ …アモルファス半導体厚膜
２ …電圧印加電極
３ …高耐圧の絶縁性物質
４ …耐溶剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜
５ …外周ダミー電極
６ …絶縁性基板
７ …キャリア収集電極
８ …スイッチ素子
１０…読み出しライン
１１…ゲートライン
１２…接地ライン
１３…電荷−電圧変換器
１４…ゲートドライバ
１５…マルチプレクサ
Ｃａ…電荷蓄積用コンデンサ
Ｖｅ…バイアス電圧供給部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG21 JJ05 JJ09
JJ32 JJ37 LL11
4M118 AA08 AA10 AB01 BA07 CA32
CB05 CB14 FB09 FB13 FB16
GA10
5C024 AX11 CY47 GX07 GY31
5F088 AA11 AB09 BA13 BB03 BB07
EA04 EA08 FA20 LA08
Claims (5)
- 【請求項１】 電荷蓄積用のコンデンサと電荷読み出し
用のスイッチ素子とが形成された絶縁性の基板と、 前記絶縁性の基板上に形成され、前記電荷蓄積用コンデ
ンサと電気的に接続されたキャリア収集電極と、 前記キャリア収集電極上に形成され、放射線の入射によ
り電荷移動媒体（キャリア）が生成される放射線感応型
の半導体厚膜と、 前記半導体厚膜の表面に形成された電圧印加電極からな
り、 放射線照射により前記半導体厚膜で生成され、前記電荷
蓄積用コンデンサに蓄積された電荷が、前記スイッチ素
子を経由して放射線検出信号として読み出されるよう構
成された放射線検出装置において、 前記半導体厚膜と前記電圧印加電極の端縁部との間に、
高耐圧の絶縁性物質を形成したことを特徴とする放射線
検出装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の放射線検出装置におい
て、高耐圧の絶縁性物質を形成する前に、半導体厚膜上
の少なくとも絶縁性物質を形成する部分との間に、耐溶
剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜を形成したことを特
徴とする放射線検出装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の放射線
検出装置において、キャリア収集電極を２次元マトリッ
クス状に複数個形成し、各キャリア収集電極毎に電荷蓄
積用のコンデンサおよび電荷読み出し用のスイッチ素子
をそれぞれ設けることにより２次元アレイ構成としたこ
とを特徴とする放射線検出装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３に記載の放射線検
出装置において、前記絶縁性物質は、その厚みを前記電
極端縁部に向けて広くなるよう勾配をもたせ、前記電極
端縁部内側に頂点を有することを特徴とする放射線検出
装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４に記載の放射線検
出装置において、前記半導体厚膜は、アモルファス半導
体厚膜であることを特徴とする放射線検出装置。
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|---|---|---|---|
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| CA002408725A CA2408725C (en) | 2001-10-22 | 2002-10-17 | Radiation detector |
| KR10-2002-0063376A KR100451540B1 (ko) | 2001-10-22 | 2002-10-17 | 방사선 검출장치 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1304745A3 (ja) |
| JP (1) | JP3932857B2 (ja) |
| KR (1) | KR100451540B1 (ja) |
| CN (1) | CN1249452C (ja) |
| CA (1) | CA2408725C (ja) |
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| JP2020188269A (ja) * | 2016-03-01 | 2020-11-19 | ソニー株式会社 | 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、固体撮像装置の駆動方法 |
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