JP2015021843A - Radiation detector, radiation detection device and radiation analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物から放出される放射線を検出する放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置に関する。 The present invention relates to a radiation detector, a radiation detection apparatus, and a radiation analysis apparatus that detect radiation emitted from a measurement object.
物質から放出される物質固有のX線、γ線、紫外線、赤外線、可視光線などの放射線を分析するために、放射線を検出する放射線検出器が使用されている。放射線検出器は、放射線のエネルギーを電気信号に変える変換素子などの放射線検出素子を備える。 A radiation detector for detecting radiation is used to analyze radiation specific to the substance, such as X-rays, γ-rays, ultraviolet rays, infrared rays, and visible rays. The radiation detector includes a radiation detection element such as a conversion element that converts radiation energy into an electrical signal.
通常、放射線検出素子には、放射線が照射される照射領域が設定されている。所定の照射領域以外の領域に放射線が照射されると、放射線のエネルギーから変換される電気信号にばらつきが生じるなどして、放射線の検出結果の精度が劣化する。このため、照射領域以外での放射線検出素子への放射線照射は遮断する必要がある。例えば、照射領域以外の領域を遮蔽するコリメータが放射線検出素子に配置されて、照射領域が設定される(例えば、特許文献1参照。)。 Usually, the radiation detection element is set with an irradiation region to which the radiation is irradiated. When radiation is irradiated to a region other than the predetermined irradiation region, the electrical signal converted from the energy of the radiation varies, and the accuracy of the radiation detection result deteriorates. For this reason, it is necessary to block radiation irradiation to the radiation detection element outside the irradiation region. For example, a collimator that shields an area other than the irradiation area is arranged on the radiation detection element, and the irradiation area is set (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、コリメータと放射線検出素子との間に隙間があると、入射角の大きい放射線がコリメータ下方で放射線検出素子に入射する。例えば、放射線検出素子から電気信号を外部に取り出すための電極やボンディングワイヤが放射線検出素子の表面に配置されていると、これらの電極やボンディングワイヤを配置するための空間を放射線検出素子の表面上に確保する必要がある。このため、コリメータと放射線検出素子との間に隙間ができる。 However, if there is a gap between the collimator and the radiation detection element, radiation having a large incident angle enters the radiation detection element below the collimator. For example, when an electrode or a bonding wire for taking out an electrical signal from the radiation detection element is arranged on the surface of the radiation detection element, a space for arranging the electrode or the bonding wire is provided on the surface of the radiation detection element. It is necessary to secure it. For this reason, a gap is formed between the collimator and the radiation detection element.
その結果、放射線の入射角が大きい場合などに、コリメータと放射線検出素子間の隙間を通過して、照射領域以外の領域に放射線が照射されてしまう。これにより、検出精度が低下するという問題があった。 As a result, when the incident angle of radiation is large, the region passes through the gap between the collimator and the radiation detection element, and the region other than the irradiation region is irradiated with the radiation. As a result, there is a problem that the detection accuracy is lowered.
上記問題点に鑑み、本発明は、放射線検出素子の照射領域以外の領域への放射線の照射が抑制される放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a radiation detector, a radiation detection apparatus, and a radiation analysis apparatus in which irradiation of a region other than the irradiation region of the radiation detection element is suppressed.
本発明の一態様によれば、(イ)主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子と、(ロ)照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータとを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線検出器が提供される。 According to one aspect of the present invention, (b) a radiation detection element that sets an irradiation region on the main surface and converts the energy of radiation irradiated to the irradiation region into an electrical signal, and (b) a region around the irradiation region The collimator is disposed on the main surface in contact with and shields radiation around the irradiation area, and the collimator radiates the main surface and enters the inside of the radiation detection element. A radiation detector is provided that is disposed on the principal surface at a position that is incident on the region and not incident on the region surrounding the side surface of the effective region.
本発明の他の態様によれば、(イ)主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、(ロ)変換された電気信号を増幅する初段FETとを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線検出装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, (i) an irradiation region is set on the main surface, and a radiation detection element that converts the energy of radiation irradiated to the irradiation region into an electrical signal, and a region around the irradiation region A radiation detector having a collimator arranged in contact with the main surface and shielding radiation around the irradiation area, and (b) a first-stage FET for amplifying the converted electric signal. The collimator irradiates the main surface. The radiation detecting apparatus is arranged on the main surface at a position where the radiation that enters the inside of the radiation detecting element is incident on the effective area inside the radiation detecting element and is not incident on the area surrounding the side surface of the effective area. Provided.
本発明の更に他の態様によれば、(イ)主面に照射領域が設定され、照射領域に照射された放射線のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子、及び、照射領域の周囲の領域に接して主面上に配置され、照射領域の周囲において放射線を遮蔽するコリメータを有する放射線検出器と、(ロ)変換された電気信号を用いて放射線のエネルギーを分析する信号分析装置とを備え、コリメータが、主面に照射されて放射線検出素子の内部に進入する放射線が放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で主面に配置されている放射線分析装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, (a) an irradiation region is set on the main surface, and a radiation detection element that converts the energy of radiation irradiated to the irradiation region into an electrical signal, and a region around the irradiation region A radiation detector having a collimator disposed on the main surface in contact with the shield and shielding radiation around the irradiation area, and (b) a signal analyzer for analyzing the energy of the radiation using the converted electrical signal. The collimator is disposed on the main surface at a position where the radiation that is irradiated onto the main surface and enters the inside of the radiation detection element enters the effective area inside the radiation detection element and does not enter the area surrounding the side surface of the effective area. A radiation analysis apparatus is provided.
本発明によれば、放射線検出素子の照射領域以外の領域への放射線の照射が抑制される放射線検出器、放射線検出装置及び放射線分析装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a radiation detector, a radiation detection device, and a radiation analysis device in which irradiation of radiation to regions other than the radiation region of the radiation detection element is suppressed.
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description.
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as follows. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る放射線検出器1は、図1に示すように、主面111に照射領域110が設定され、照射領域110に照射された放射線L1のエネルギーを電気信号に変換する放射線検出素子10と、照射領域110に隣接する領域において放射線検出素子10に接して配置され、照射領域110に隣接する領域で放射線L1を遮蔽するコリメータ20とを備える。コリメータ20は、主面111に照射されて放射線検出素子10の内部に進入する放射線L1が放射線検出素子10の内部の有効領域101に入射し、且つ有効領域101の側面を囲む領域(以下において、「不完全キャリア収集領域102」という。)には入射されない位置で放射線検出素子10上に配置されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the radiation detector 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention has an
コリメータ20によって、放射線検出素子10の照射領域110の周囲から放射線L1が放射線検出素子10に入射するのが防止される。つまり、コリメータ20が配置されていない領域として、照射領域110が主面111に定義されている。
The
放射線検出素子10には、PIN型の半導体装置などを採用可能である。例えば、放射線検出素子10は、主面111及び主面111に対向する裏面112とで両面を定義された半導体基板11と、主面111上に配置された第1の主電極12及び裏面112上に配置された第2の主電極13とを備える。
As the
例えば、半導体基板11の主面111の一部にボロン(B)などのp型不純物を添加して、照射領域110に第1の電極領域120を形成する。そして、第1の電極領域120の外側に、第1の電極領域120と電気的に接続する第1の主電極12を配置する。第1の主電極12は、半導体基板11の主面111上に配置された絶縁膜14によって、第1の電極領域120以外の半導体基板11の領域とは絶縁分離されている。絶縁膜14には、酸化シリコン(SiO2)膜などを採用可能である。なお、本実施形態ではX線の吸収を極力避けるために照射領域110には絶縁膜14は配置されていない。
For example, a
また、絶縁膜14上には、第1の主電極12に電圧を印加した時に主面111が安定するように、パッシベーション膜15が放射線検出素子10の最上層として配置されている。パッシベーション膜15には、例えばPSG膜とBSG膜の積層膜などを採用可能である。パッシベーション膜15上に、コリメータ20が直接配置されている。
A
第1の主電極12はパッシベーション膜15に埋め込まれている。このように第1の主電極12が放射線検出素子10の上部の一部に埋め込まれているため、放射線検出素子10とコリメータ20間に隙間が生じない。このため、放射線検出素子10とコリメータ20間の隙間を通過して放射線L1が放射線検出素子10に入射するのが防止される。
The first
一方、半導体基板11の裏面112にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を添加して、第2の電極領域130を形成する。そして、第2の電極領域130上に第2の主電極13が配置されている。第1の主電極12や第2の主電極13には、例えばアルミニウム(Al)などの金属薄膜を採用可能である。
On the other hand, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As) is added to the
以下に、図1に示した放射線検出器1の動作について説明する。 Below, operation | movement of the radiation detector 1 shown in FIG. 1 is demonstrated.
第1の主電極12と第2の主電極13間に電圧を印加して、半導体基板11内に空乏層(I層)を形成する。例えば、第2の主電極13の電位を100Vとし、第1の主電極12の電位を0Vとする。
A voltage is applied between the first
半導体基板11内に形成される空乏層が有効領域101であり、空乏層の側面を囲む領域が不完全キャリア収集領域102である。図1において、有効領域101と不完全キャリア収集領域102との境界(以下において、「空乏層境界面」という。)を符号103として示した。なお、照射領域110に入射し、図1に破線で示した信号境界面104を通過した放射線L1は、不完全キャリア収集領域102には進入しない。
The depletion layer formed in the
半導体基板11内に空乏層が形成された状態で放射線L1が放射線検出素子10に照射されると、有効領域101である空乏層に入射した放射線L1によって半導体基板11内に電子と正孔が生じ、放射線検出素子10の外部に電流パルスとして検出される。即ち、放射線L1のエネルギーが電気信号に変換される。この電気信号は、第1の主電極12を経由して、放射線検出素子10の外部に出力される。
When the
半導体基板11は、X線、γ線、紫外線、赤外線、可視光線などの放射線L1の種類に合わせて選択される。つまり、検出する放射線L1が吸収されてキャリアを発生する材料の基板が選択される。例えばX線を検出する場合には、半導体基板11にシリコン(Si)基板が選択される。また、γ線を検出する場合には、ゲルマニウム(Ge)基板などを採用可能である。
The
放射線L1を遮蔽するコリメータ20には、放射線L1を吸収する材料を使用する。更に、検出結果に影響を及ぼす不純線を放射しない材料がコリメータ20に選ばれる。例えば、放射線L1がX線である場合には、放射線検出素子10側から順にアルミニウム(Al)層、クロム(Cr)層、タングステン(W)層を積層したコリメータ20を採用可能である。W層によってX線が吸収されたときに不純線が発生しても、この不純線はCr層によって吸収される。このときCr層に発生した不純線は、Al層で吸収される。Al層で発生した不純線が放射線検出素子10に入射したとしても、軽い原子であるため、検出結果に与える影響が小さい。このように、放射線検出素子10側ほど軽い原子の材料を配置した積層型のコリメータ20を使用することによって、コリメータ20で発生する不純線の影響を抑制することができる。
A material that absorbs the radiation L1 is used for the
なお、図1に示すように、接地されたガードリング16を半導体基板11と電気的に接触させることにより、第1の主電極12の容量を減少させて、分解能を向上させることが好ましい。絶縁膜14上に配置されたガードリング16は、絶縁膜14に形成した開口部において半導体基板11と接触している。半導体基板11のガードリング16との接触箇所には、p型不純物を添加したコンタクト領域160が形成されている。コンタクト領域160は、空乏層が形成される領域に配置される。ガードリング16を接地することにより、第1の主電極12周囲のp型領域の範囲が小さくなり、放射線検出器1の分解能が向上する。ガードリング16は、放射線検出素子10とコリメータ20間に隙間が生じないように、第1の主電極12と同様にパッシベーション膜15に埋め込まれている。ガードリング16にも、Al層などの金属薄膜を採用可能である。
As shown in FIG. 1, it is preferable that the grounded
図2に、放射線検出素子10の平面図を示す。図2において、コリメータ20の位置を破線で示している。なお、図1は図2のI−I方向に沿った断面図である。
FIG. 2 is a plan view of the
図2に示すように、第1の主電極12は、照射領域110の外周に沿って主面111上に配置されている。第1の主電極12は、放射線検出素子10とコリメータ20間に配置されて主面111の外側に延伸する信号配線121に接続されている。放射線L1のエネルギーが変換されて第1の主電極12から出力された電気信号は、信号配線121によって放射線検出素子10の外部に伝播される。
As shown in FIG. 2, the first
また、ガードリング16と電気的に接触するガードリング配線161が、放射線検出素子10とコリメータ20間に配置されて主面111の外側に延伸している。ガードリング16は、ガードリング配線161を介して接地される。
A
信号配線121と接続する第1の主電極12用のボンディングパッド122、及びガードリング配線161と接続するガードリング16用のボンディングパッド162は、コリメータ20が配置された領域の外側で、放射線検出素子10の主面111に配置される。そして、コリメータ20の下方では、信号配線121及びガードリング配線161は、第1の主電極12やガードリング16と同様に、パッシベーション膜15に埋め込まれる。つまり、信号配線121及びガードリング配線161は、金属薄膜を用いた配線パターンとして形成される。このため、放射線検出素子10とコリメータ20とを隙間なく密着させることができる。
The
なお、図2で信号配線121とガードリング16とが交差する領域は、図示を省略するが多層配線構造が採用されており、信号配線121とガードリング16とは絶縁分離されている。
In FIG. 2, a region where the
図2には第1の主電極12やガードリング16を円形状に配置した例を示したが、円形以外の多角形状などに配置してもよい。ただし、電界が角部に集中することを抑制するために、第1の主電極12やガードリング16を円形状に配置することが好ましい。
Although FIG. 2 shows an example in which the first
ところで、半導体基板11内の空乏層が広がらない領域である不完全キャリア収集領域102に放射線L1が進入した場合にも、不完全キャリア収集領域102内で電子と正孔が生じる。そして、空乏層境界面103近傍の不完全キャリア収集領域102内で発生したキャリアが有効領域101に移動すると、電流信号として検出される。このようなキャリアによって生成された電気信号を「不完全キャリア収集信号」という。有効領域101内で発生したキャリアは瞬時に検出されるのと比べて、不完全キャリア収集信号はキャリアが生成されてから検出されるまでに、有効領域101まで移動するための時間が経過している。このため、不完全キャリア収集領域102に入射した放射線L1は、検出結果を示すスペクトル特性に大きなノイズを発生させる。その結果、電気信号にばらつきが生じるなどして、検出結果の精度が劣化する。具体的には、図3に破線で示す特性S2のように、スペクトル特性にバックグランド上昇(B)やゴーストピーク(P)が表れる。なお、図3に実線で示した特性S1は、不完全キャリア収集領域102に入射した放射線L1による影響が少ない場合のスペクトル特性である。
By the way, even when the radiation L1 enters the incomplete
図4に示す比較例の放射線検出器1Aの場合を検討する。放射線検出器1Aに使用する放射線検出素子10Aは、放射線検出素子10と同様のPIN型の放射線検出素子である。放射線検出器1Aでは、放射線検出素子10Aで発生する電気信号を外部に取り出すためのボンディングパッド122Aやボンディングワイヤ123A、及びガードリング16に接続するボンディングパッド162Aやボンディングワイヤ163Aを、放射線検出素子10Aの主面上に配置する。このため、コリメータ20Aと放射線検出素子10Aとの間に隙間がある。
Consider the case of the
したがって、放射線L1の入射角が大きい場合には、コリメータ20Aと放射線検出素子10A間の隙間を通過して、不完全キャリア収集領域102に放射線L1が入射する。このため、不完全キャリア収集信号が生成され、大きなノイズが発生する。このように、比較例の放射線検出器1Aを用いた測定では、検出精度が低下する。なお、「入射角」は、放射線L1と主面111の面法線とのなす角である。
Therefore, when the incident angle of the radiation L1 is large, the radiation L1 enters the incomplete
放射線検出器1Aを用いた測定においては、信号強度を上げるために測定対象物と放射線検出器1Aを接近させようとすると、入射角の大きい放射線L1が増加し、不完全キャリア収集信号が大きくなる。その結果、測定対象物と放射線検出器1Aとの距離が近いほど大きなノイズが発生しやすく、図5に示すように低エネルギー側にゴーストピークPが発生するなどの問題が生じる。
In the measurement using the
図5は、測定対象物を鉄55線源(Fe55)とした場合に、測定対象物から放出されたX線の分析結果である。具体的には、放射線検出器1Aを用いて検出された電荷の個数をエネルギーの大きさ毎に集計した結果を示したグラフである。縦軸が集計されたカウント数、横軸がエネルギーのチャンネルである。つまり、図5は、放射線L1が入射した放射線検出素子10Aでキャリアが発生することにより検出された電荷の個数をエネルギーの大きさ毎にカウントした結果を示す。
FIG. 5 is an analysis result of X-rays emitted from the measurement object when the measurement object is an iron 55 radiation source (Fe55). Specifically, it is a graph showing the result of counting the number of charges detected using the
図5に実線で示した特性Aは、破線で示した特性Bよりも測定対象物と放射線検出素子10A間の距離が近い場合の分析結果である。このように、信号強度を上げるために測定対象物と放射線検出素子10Aの距離を近づけるには限界がある。
The characteristic A indicated by a solid line in FIG. 5 is an analysis result when the distance between the measurement object and the
以上に説明したように、不完全キャリア収集領域102に放射線L1が入射するとノイズが発生し、検出精度が低下する。特に、コリメータと放射線検出素子との間に隙間がある場合には、測定対象物と放射線検出器間の距離を近づけて信号強度を上げることは困難である。
As described above, when the radiation L1 enters the incomplete
これに対し、図1に示した放射線検出器1では、放射線検出素子10の主面111上に配置された第1の主電極12、信号配線121、ガードリング16、ガードリング配線161が、放射線検出素子10の上部の一部に埋め込まれた配線層を用いた配線パターンである。このため、主面111の照射領域110以外の領域が、コリメータ20によって密着して覆われている。その結果、不完全キャリア収集領域102への放射線L1の入射が抑制される。上記のように、放射線検出器1によれば、放射線検出素子10の照射領域110以外の領域への放射線L1の照射が抑制され、不完全キャリア収集信号の発生を防止することができる。
On the other hand, in the radiation detector 1 shown in FIG. 1, the first
更に、放射線検出器1によれば、入射角が大きい放射線L1についても不完全キャリア収集領域102への入射が抑制されるため、測定対象物と放射線検出器1間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。その結果、検出効率が向上し、検出時間を短縮できる。
Furthermore, according to the radiation detector 1, since the radiation L1 having a large incident angle is also prevented from entering the imperfect
なお、図4に示した比較例において不完全キャリア収集信号を減らすためには、コリメータ20Aの開口部分の領域を小さくする方法や測定対象物と放射線検出素子10A間の距離を大きくする方法が考えられる。しかし、これらの方法は、放射線検出素子10に入射する放射線L1を入射角が小さいものに絞ることによって、不完全キャリア収集領域102への放射線L1の入射を制限するものである。そのため、放射線検出素子10Aに入射する放射線L1の総エネルギーが減少し、検出効率が低下してしまう。これに対し、放射線検出器1では、コリメータ20の開口部分の領域を小さくしたり、測定対象物と放射線検出素子10間の距離を大きくする必要がないため、検出効率は低下しない。
In order to reduce the incomplete carrier collection signal in the comparative example shown in FIG. 4, a method of reducing the area of the opening of the
(第2の実施形態)
図6に、上記に説明した放射線検出器1を用いた放射線検出装置200の例を示す。放射線検出装置200は、放射線検出器1と、放射線検出素子10と電気的に接続された初段FET回路210と、放射線検出器1と初段FET回路210を囲むようにして支持するコールドフィンガー220とを有する。図6は、放射線検出器1に入射する放射線の進行方向に沿った断面図である。例えば、図2に示したボンディングパッド122と初段FET回路210とをボンディングワイヤなどによって電気的に接続する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows an example of a
コールドフィンガー220は、放射線検出器1及び初段FET回路210を支持すると共に、放射線検出器1及び初段FET回路210を冷却する。このため、例えば図6に示すように、冷却装置250によってコールドフィンガー220が冷却される。冷却装置250は例えば液体窒素デュアであり、冷却装置250に接続された冷却媒体251が液体窒素によって冷却される。冷却媒体251はコールドフィンガー220に熱的に接続されている。このため、熱伝導率の良い銅(Cu)などからなる冷却媒体251を介して、コールドフィンガー220が冷却される。そして、冷却されたコールドフィンガー220に接触する放射線検出素子10及び初段FET回路210が冷却される。
The
放射線検出器1、初段FET回路210及びコールドフィンガー220は、容器230の内部に配置されている。放射線検出時に、容器230の内部は真空状態に維持される。測定対象物から放出された放射線L1は、容器230に配置された入射窓240を透過して、放射線検出素子10に入射する。入射窓240の材料は、例えば放射線L1がX線の場合には、ベリリウム(Be)などである。
The radiation detector 1, the first
放射線検出素子10から出力される電気信号は、初段FET回路210に受信される。例えば図7に示すように、放射線L1の入射によって放射線検出素子10に生成された電気信号Iが、初段FET回路210の電界効果トランジスタ(FET)のゲート電極に入力される。そして、初段FET回路210によって、放射線検出素子10の電気信号Iは放射線L1のエネルギーに比例した電圧に変換・増幅され、検出信号STとして出力される。初段FET回路210から出力された検出信号STを解析することにより、測定対象物に含まれる元素を特定可能である。
The electrical signal output from the
放射線検出器1を使用することによって、放射線検出素子10での不完全キャリア収集信号の発生が防止され、更に、測定対象物400と放射線検出器1間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。したがって、本発明の第2の実施形態に係る放射線検出装置200によれば、検出精度の低下が抑制されると共に、検出効率が向上する。
By using the radiation detector 1, generation of an incomplete carrier collection signal in the
(第3の実施形態)
図7に示した放射線検出装置200は、例えば図8に示すように放射線分析装置300に適用することができる。放射線分析装置300は、放射線源310から出力した励起用放射線L0を測定対象物400に照射し、これにより測定対象物400から放出された放射線L1を検出、分析する。
(Third embodiment)
The
放射線L1が放射線検出装置200に入射すると、既に説明したように、放射線L1が放射線検出器1によって検出され、初段FET回路210から放射線L1のエネルギーに比例した大きさを示す検出信号STが出力される。放射線L1は、測定対象物400に含まれる元素固有のエネルギーを有する。このため、検出信号STを信号分析装置320によって分析することによって、測定対象物400に含まれる元素が特定される。
When the radiation L1 enters the
放射線検出器1を使用する放射線分析装置300は、例えば、放射線源310にX線源を使用するエネルギー分散型蛍光放射線分析装置(EDX)や、放射線源310に電子線源を使用するエネルギー分散型放射線分析装置(EDS)などである。
The
既に述べたように、放射線検出器1を使用することによって、放射線検出素子10での不完全キャリア収集信号の発生が防止され、更に、測定対象物400と放射線検出器1間の距離を近づけて信号強度を上げることができる。したがって、本発明の第3の実施形態に係る放射線分析装置300によれば、検出精度の低下が抑制されると共に、検出効率が向上し、検出時間を短縮できる。
As described above, by using the radiation detector 1, generation of an incomplete carrier collection signal in the
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、放射線検出素子10にSi単結晶にリチウム(Li)を拡散・ドリフトさせて形成したPIN型の半導体素子なども採用可能である。
For example, a PIN-type semiconductor element formed by diffusing and drifting lithium (Li) in a Si single crystal in the
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
L1…放射線
1…放射線検出器
10…放射線検出素子
11…半導体基板
12…第1の主電極
13…第2の主電極
14…絶縁膜
15…パッシベーション膜
16…ガードリング
20…コリメータ
101…有効領域
102…不完全キャリア収集領域
103…空乏層境界面
110…照射領域
111…主面
112…裏面
200…放射線検出装置
300…放射線分析装置
310…放射線源
320…信号分析装置
400…測定対象物
L1 ... Radiation 1 ...
Claims (7)
前記照射領域に隣接する領域において前記放射線検出素子に接して配置され、前記照射領域に隣接する領域で前記放射線を遮蔽するコリメータと
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線検出器。 An irradiation area is set on the main surface, and a radiation detection element that converts the energy of radiation irradiated to the irradiation area into an electrical signal;
A collimator disposed in contact with the radiation detection element in a region adjacent to the irradiation region, and shielding the radiation in a region adjacent to the irradiation region;
A position where the collimator is irradiated on the main surface and enters the inside of the radiation detection element so that the radiation enters the effective area inside the radiation detection element and does not enter the area surrounding the side surface of the effective area. The radiation detector is arranged on the radiation detection element.
前記主面及び前記主面に対向する裏面とで両面を定義された半導体基板と、
前記主面上に配置された第1の主電極及び前記裏面上に配置された第2の主電極と
を備え、前記第1の主電極と前記第2の主電極間に電圧を印加して前記半導体基板内に形成される空乏層領域を前記有効領域とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出器。 A semiconductor substrate in which the radiation detection element is defined on both sides by the main surface and a back surface facing the main surface;
A first main electrode disposed on the main surface and a second main electrode disposed on the back surface, and applying a voltage between the first main electrode and the second main electrode The radiation detector according to claim 1, wherein a depletion layer region formed in the semiconductor substrate is the effective region.
変換された前記電気信号を増幅する初段FETと
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線検出装置。 An irradiation area is set on the main surface, a radiation detection element that converts the energy of radiation irradiated to the irradiation area into an electrical signal, and an area adjacent to the irradiation area is disposed in contact with the radiation detection element, A radiation detector having a collimator for shielding the radiation in an area adjacent to the irradiation area;
A first stage FET for amplifying the converted electrical signal,
A position where the collimator is irradiated on the main surface and enters the inside of the radiation detection element so that the radiation enters the effective area inside the radiation detection element and does not enter the area surrounding the side surface of the effective area. The radiation detection apparatus is arranged on the radiation detection element.
変換された前記電気信号を用いて前記放射線の前記エネルギーを分析する信号分析装置と
を備え、
前記コリメータが、前記主面に照射されて前記放射線検出素子の内部に進入する前記放射線が前記放射線検出素子の内部の有効領域に入射し、且つ前記有効領域の側面を囲む領域には入射されない位置で前記放射線検出素子上に配置されていることを特徴とする放射線分析装置。 An irradiation area is set on the main surface, a radiation detection element that converts the energy of radiation irradiated to the irradiation area into an electrical signal, and an area adjacent to the irradiation area is disposed in contact with the radiation detection element, A radiation detector having a collimator for shielding the radiation in an area adjacent to the irradiation area;
A signal analyzer for analyzing the energy of the radiation using the converted electrical signal;
A position where the collimator is irradiated on the main surface and enters the inside of the radiation detection element so that the radiation enters the effective area inside the radiation detection element and does not enter the area surrounding the side surface of the effective area. The radiation analyzer is arranged on the radiation detection element.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019504297A (en) * | 2015-11-26 | 2019-02-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Dark current compensation |
JP2020521169A (en) * | 2017-09-29 | 2020-07-16 | クンシャン ゴー−ビシオノクス オプト−エレクトロニクス カンパニー リミテッドKunshan Go−Visionox Opto−Electronics Co., Ltd. | Array substrate and manufacturing method thereof |
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2013
- 2013-07-19 JP JP2013150120A patent/JP2015021843A/en active Pending
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