JP2017181272A - 検出素子及び放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線の位置検出精度を向上させた放射線検出装置を提供する。
【解決手段】 複数の層を有する絶縁部材、絶縁部材の第１面に配置され第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極、絶縁部材の層間である第２面に配置され第２の方向に延在し複数の開口部に配置される貫通孔から第１面に露出する複数の第２電極、及び第１面に配置され複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子を備える検出素子と、第２の方向の一端側に配置された第２接続端子と第１電極との間に、一端が配置されたドリフトケージと、を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、検出素子及び放射線検出装置に関する。

ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器の研究が進められている。ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出装置は、従来の検出装置による放射線検出では不十分であった、特に、検出領域の画像イメージングにおいて、大面積かつリアルタイムイメージングができるという特徴がある。

ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出装置の構造に関しては、例えば、特許文献１および２を参照することができる。

特許第３３５４５５１号公報 特許第４３９１３９１号公報

特許文献１および２に開示されている放射線検出装置によれば、放射線（荷電粒子）はガスと相互作用することにより電離電子を生じ、その電離電子をピクセル型電極において捕捉することによって間接的に放射線を検出する。電離電子を捕捉したピクセル型電極の位置を特定することで、放射線の飛跡を検出することができる。しかしながら放射線検出領域内の電場が均等に分布していない場合、電離電子の動きは乱れ、所定の位置のピクセル型電極に捕捉されない場合がある。このような場合に、放射線検出装置の位置検出精度は低下し、放射線の飛跡を正確に検出することができなくなることが問題となっていた。

そこで本発明は、放射線の位置検出精度を向上させた放射線検出装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態によると、絶縁部材の第１面に配置され第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、絶縁部材の第２面に配置され第２の方向に延在し複数の開口部に配置される貫通孔から第１面に露出する複数の第２電極と、第１面に配置され複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、を備える検出素子であって、第２の方向の一端側に配置された第２接続端子と第１電極との間にドリフトケージの一端が配置されることを特徴とする検出素子が提供される。

本発明の一実施形態によると、絶縁部材の第１面に配置され第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極、絶縁部材の第２面に配置され第２の方向に延在し複数の開口部に配置される貫通孔から第１面に露出する複数の第２電極、及び第１面に配置され複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子を備える検出素子と、第２の方向の一端側に配置された第２接続端子と第１電極との間に、一端が配置されたドリフトケージと、を備えることを特徴とする放射線検出装置が提供される。

放射線検出装置は、第１面に配置され複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備える検出素子と、第１の方向の一端側に配置された第１接続端子と第１電極との間に、一端が配置されたドリフトケージと、をさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態によると、絶縁部材の第１面に配置され第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極、絶縁部材の第２面に配置され、第２の方向に延在し、複数の開口部に配置される貫通孔から第１面に露出する複数の第２電極、及び第１面の第２の方向の一端側と第２の方向の一端側と向かい合う第２の方向の他端側とに交互に配置され複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子を備える検出素子と、
記第２の方向の一端側に配置された第２接続端子と第１電極の間と、第２の方向の他端側に配置された第２接続端子と第１電極の間とに、それぞれ一端が配置されたドリフトケージと、を備えることを特徴とする放射線検出装置が提供される。

放射線検出装置は、第１面の第１の方向の一端側と第１の方向の一端側と向かい合う第１の方向の他端側とに交互に配置され複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備える検出素子と、第１の方向の一端側に配置された第１接続端子と第１電極の間と、第１の方向の他端側に配置された第１接続端子と第１電極の間とに、それぞれ一端が配置されたドリフトケージと、をさらに備えてもよい。

検出素子は、絶縁部材の第１面とドリフトケージとの間に第１グランド電極を備えてもよい。

検出素子の、第２接続端子と第１グランド電極との間の距離は４００μｍ以上であってもよい。

検出素子は、絶縁部材の第３面および／または第４面に、第２および／または第３グランド電極を備えてもよい。

ドリフトケージは、側壁に第４グランド電極を備えてもよい。

第４グランド電極の高さは、第２接続端子と外部回路を接続するワイヤーボンディングの高さと同じであってもよい。

本発明の一実施形態によると、放射線の位置検出精度を向上させた放射線検出装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の放射線検出原理を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示す上面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示すＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示すＣ−Ｃ’断面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示す上面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示すＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示すＣ−Ｃ’断面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示す上面図である。 本発明の一実施形態に係る検出素子とドリフトケージを示す上面図である。

以下、図面を参照して、本発明の検出素子及び放射線検出装置について詳細に説明する。なお、本発明の検出素子及び放射線検出装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

（本件発明に至る経緯）
特許文献２に開示されている放射線検出装置（以下「従来の放射線検出装置」という。）においては、ピクセル型電極のアノード電極パターンはビア（貫通孔）を介して表層の接続端子に接続されている。ピクセル型電極の外周部に設けられた接続端子と外部回路（以降、中継基板という）の端子は、ワイヤーボンディングで接続されている。

ピクセル型電極の中央部では、ドリフト電極とピクセル型電極間で電場が均等に分布し、電離電子はほぼ垂直にピクセル電極に向う。一方で、本発明者らが検討を重ねたところ、ピクセル型電極の外周部（特に、ワイヤーボンディング部付近）では、ピクセル型電極の中央部と比較して電場が広いエリアに不均一に分布していることが分かった。

放射線検出装置においては、アノード電極に高電圧をかけることから、その接続端子、ワイヤーボンディング、および中継基板の端子にも電場が形成されてしまうことが考えられる。この結果、ピクセル型電極外周部で電離した電子はワイヤーボンディング（接続端子、中継基板の端子も含む）側に起動を変え引き寄せられてしまい、ピクセル型電極中央部に比べて位置検出精度が劣る可能性をみいだした。

そこで、本発明者は、上述したような現象を鋭意検討した結果、本願発明に至った。

＜第１実施形態＞
［放射線検出装置の概要］
図１を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の構造の概要を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線検出装置１００は、チャンバー１４０を有する。チャンバー１４０の内部には、検出素子１０と、ドリフト電極１１０と、ドリフトケージ１１１とを備える。検出素子１０とドリフト電極１１０とは、一定のスペースを介して対向して配置される。検出素子１０は、カソード電極１０４とアノード電極１０６とを含むピクセル電極１と、カソード電極１０４の接続端子１０４ａと、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとを備える。ドリフトケージ１１１は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０との間のスペースを囲むように配置される。ドリフトケージ１１１は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場の分布を均一化するよう、ドリフト電極１１０からピクセル電極１に向けて（Ｚ方向）、徐々に電圧を接地電圧（グランド）に近づけていくための配線パターンを備える。

本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａはドリフトケージ１１１の内側に、アノード電極１０６の接続端子１０６ａはドリフトケージ１１１の外側に配置される。すなわち、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとカソード電極１０４との間に、ドリフトケージの一端が配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。

放射線検出装置１００は、容器モジュールという場合がある。検出素子１０は、ピクセル電極基板という場合がある。また、カソード電極１０４を第１電極、アノード電極１０６を第２電極、ドリフト電極１１０を第３電極という場合がある。

図１に示すように、ピクセル電極１は、カソード電極１０４と、開口部１０５と、アノード電極１０６と、アノード電極パターン１０６ｃと、複数の層を有する絶縁部材１０２とを含む。カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を備える。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。

絶縁部材１０２は、カソード電極１０４の開口部１０５に絶縁部材１０２の第１面から層間である第２面へ貫通孔を備える。複数のアノード電極１０６は、絶縁部材１０２のそれぞれの貫通孔を介して第１面に露出するよう配置される。アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面から第２面まで絶縁部材１０２を貫通し、アノード電極パターン１０６ｃと接続する。アノード電極パターン１０６ｃは、絶縁部材１０２の第２面に複数配置される。アノード電極パターン１０６ｃは、ストリップ状に形成されているので、アノードストリップパターンともいう。

ここでカソード電極１０４が延在するＸ方向と、アノード電極１０６が接続するアノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向とは概略垂直である。本実施形態において、絶縁部材１０２は３層構造を有し、表面および各層間に、ピクセル電極１を有する第１面からＸ方向およびＹ方向と略垂直なＺ方向に第２面、第３面、および第４面を形成する。すなわち第１面および第４面が、絶縁部材１０２の両表面となる。

一般的なピクセル電極は１０ｃｍ×１０ｃｍの検出面積があり、このような放射線検出装置におけるカソード電極１０４およびアノード電極１０６の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅：３５０μｍ
カソード電極のピッチ：４００μｍ
アノード電極の幅：３００μｍ
アノード電極のピッチ：Ｘ方向及びＹ方向に４００μｍ
アノード電極の個数：２５６×２５６＝６５５３６個
カソード電極とアノード電極との間隔：およそ１００μｍ

本発明の一実施形態に係る放射線検出装置１００は上述した構成をとることにより、ピクセル電極１において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有する。すなわち、第１面に露出するアノード電極１０６はＸ方向及びＹ方向に等間隔に配列される。本実施形態において、アノード電極１０６のＸ方向及びＹ方向におけるピッチは、４００μｍである。アノード電極１０６がＸ方向及びＹ方向に等間隔に配列されることにより、ピクセル電極１とドリフト電極１１０との間のスペースに均等に電場を形成することができる。

検出素子１０は、ピクセル電極１と中継基板（図示せず）との接続端子（１０６ａおよび１０４ａ）を備える。アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の一端側に配置される。アノード電極１０６はアノード電極パターン１０６ｃと層間接続部１０６ｂを介して、接続端子１０６ａに接続される。すなわち複数のアノード電極１０６と、アノード電極パターン１０６ｃと、層間接続部１０６ｂと、接続端子１０６ａとは、一つの導電体であり、接続端子１０６ａはアノード電極１０６の接続端子として機能する。なお、本実施形態においては、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、および接続端子１０６ａは別に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明するが、これに限定されず、一体形成されてもよい。

カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に配置される。なお、本実施形態においては、カソード電極１０４と、接続端子１０４ａとは一体形成されている形態について説明するが、これに限定されず、それぞれが別に設けられ、電気的に接続されてもよい。

本発明の一実施形態に係る絶縁部材１０２の材料はポリイミドであるが、絶縁性を備えた材料ならこれに限定しない。絶縁部材１０２は、複数種類の絶縁部材の積層によって形成されていてもよい。本実施形態に係る、カソード電極１０４、カソード電極の接続端子１０４ａ、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０６ｃ、層間接続部１０６ｂ、およびアノード電極の接続端子１０６ａの材料は銅であるが、導電性を備えた金属材料ならこれに限定しない。

［放射線検出の原理］
図２を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の動作原理を説明する。図１で示す放射線検出装置１００の構成は、アルゴンやキセノンなどの希ガスとエタン、メタンなどの分子性気体の混合ガスで封入されたチャンバー１４０内に配置する。放射線検出装置１００は、ピクセル電極１とドリフト電極１１０の間に入射した放射線を検出する。

カソード電極１０４はグランドに接続されており、ドリフト電極１１０はグランドに対して負の電圧を印加することで、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に電場が形成される。アノード電極１０６（アノード電極パターン１０６ｃ）はグランドに対して正の電圧が印加され、カソード電極１０４とアノード電極１０６の間にも電場が形成される。

放射線が入射した時、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に発生させた電場の影響により、入射する放射線が存在する気体との相互作用により発生させた電子はほぼ放射線の進行方向に弾かれるとともにもらった運動エネルギーにより更に気体との衝突を行い多数の電子（雲）を形成し、これらの電子がアノード電極１０６とカソード電極１０４からなるピクセル電極１の方向へ、垂直（Ｚ方向）に引き寄せられる。このとき、引き寄せられた電子は気体原子と衝突し、気体原子を電離する。ガス増幅により電離した電子は雪崩的に増殖し、アノード電極１０６で収集される電子群は、電気信号として読み出すことができる程度にまで達する。この電気信号を、アノード電極パターン１０６ｃおよび層間接続部１０６ｂを介して接続端子１０６ａから外部に読み出すことができる。一方、カソード電極１０４には電子群に誘導された正電荷が生じ、ここから得られる電気信号をカソード電極の接続端子１０４ａから外部に読みだすことができる。これらの電気信号を位置時系列に計測することにより、荷電粒子の飛跡を測定することができる。

ピクセル電極１の外周部にはアノード電極１０６の接続端子１０６ａが配置されている。アノード電極は高電圧をかけることから、その接続端子１０６ａ、ワイヤーボンディング１２０、および中継基板１３０の端子にも電場が形成される。この結果、ピクセル電極１の外周部付近で電離した電子は、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）に引き寄せられてしまい軌道を変える為、ピクセル電極１中央部に比べて位置検出精度が劣る。

図２では省略したが、本実施形態においては、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を囲うように、ドリフトケージ１１１が配置される。このとき、アノード電極１０６の接続端子１０６ａはドリフトケージ１１１の外側に配置される。すなわち、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとカソード電極１０４との間に、ドリフトケージの一端が配置される。接続端子１０６ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。

［検出素子とドリフトケージの構成］
本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子とドリフトケージについて、より詳細に説明する。

図３Ａ〜図３Ｃを用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子とドリフトケージについて、詳細に説明する。図３Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す上面図である。図３Ｂおよび図３Ｃは本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す断面図である。図３Ｂには図３ＡのＢ−Ｂ’線における断面図を、図３Ｃには図３ＡのＣ−Ｃ’線における断面図を示す。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、検出素子１０は、アノード電極１０６の接続端子１０６ａと、近接するカソード電極１０４との間にドリフトケージ１１１を備える。さらに検出素子１０上のドリフトケージ１１１設置エリアには、第１グランド電極１１２を備える。すなわちドリフトケージ１１１の一端と絶縁部材１０２の第１面との間には、第１グランド電極１１２が配置される。本実施形態において第１グランド電極１１２の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。図３Ａ〜図３Ｃでは省略したが、第１グランド電極１１２は、ワイヤボンドによって中継基板１３０のグランドに接続される。第１グランド電極１１２をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

本実施形態において、第１グランド電極１１２と、近接するアノード電極１０６の接続端子１０６ａとの距離ｙは４００μｍである。距離ｙを４００μｍ以上にすることにより、第１グランド電極１１２と接続端子１０６ａとの間に発生する電圧差に対して絶縁性が確保できる。よって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の動作を良好にすることができる。

本実施形態において、検出素子１０は、絶縁部材１０２の層間および表面である第３面および第４面に、第２グランド電極１１３および第３グランド電極１１４を備える。すなわち検出素子１０は、ピクセル電極１の下層に第２グランド電極１１３および第３グランド電極１１４を配置される。本実施形態において第２グランド電極１１３および第３グランド電極１１４の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。図３Ａ〜図３Ｃでは省略したが、第２グランド電極１１３および第３グランド電極１１４は、層間接続部を介して第１面の第１グランド電極１１２に接続される。第１グランド電極１１２は、ワイヤボンドによって中継基板１３０のグランドに接続される。第２グランド電極１１３および第３グランド電極１１４をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、中継基板１３０が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。

本実施形態において、ドリフトケージ１１１は、下部両側面に第４グランド電極１１５を備える。すなわちドリフトケージ１１１の一端は、第４グランド電極１１５で覆われる。しかしながらこれに限定されず、第４グランド電極１１５は、ドリフトケージ１１１の下部外側面のみに配置してもよく、ドリフトケージ１１１とは独立したものであってもよい。本実施形態において第４グランド電極１１５の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。図３Ａ〜図３Ｃでは省略したが、第４グランド電極１１５は、中継基板１３０のグランドに接続される。第４グランド電極１１５をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

本実施形態において、第４グランド電極１１５の高さは、中継基板１３０の端子に接続されるワイヤーボンディング１２０の高さｚと同じである。第４グランド電極１１５の高さを高さｚ以下にすることで、ドリフトケージ１１１の効果を保持し、かつワイヤーボンディング１２０がピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態において、アノード電極１０６の接続端子１０６ａをドリフトケージ１１１の外側に配置することによって、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。

また本実施形態において、第１グランド電極１１２、第２グランド電極１１３、第３グランド電極１１４、第４グランド電極１１５を配置することによって、接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）および中継基板１３０がピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。

本実施形態に係る放射線検出装置１００において、ピクセル電極１の外周部付近における検出量と検出位置の精度を向上することで、より大きい検出素子を備える従来の放射線検出装置と同等の性能をもつ放射線検出装置を提供することができる。よって放射線検出装置の製造コストの低減、およびコンパクト化が可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態ではカソード電極１０４の接続端子１０４ａはドリフトケージ１１１の内側に、アノード電極１０６の接続端子１０６ａはドリフトケージ１１１の外側に配置したが、第２実施形態ではカソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａとをドリフトケージ１１１の外側に配置する。なお第１実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。

［検出素子とドリフトケージの構成］
図４Ａ〜図４Ｃを用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子とドリフトケージについて、詳細に説明する。図４Ａは本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す上面図である。図４Ｂおよび図４Ｃは本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す断面図である。図４Ｂには図４ＡのＢ−Ｂ’線における断面図を、図４Ｃには図４ＡのＣ−Ｃ’線における断面図を示す。

本実施形態において、アノード電極１０６の接続端子１０６ａと、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとはドリフトケージ１１１の外側に配置される。すなわち、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとカソード電極１０４との間と、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとカソード電極１０４との間とに、ドリフトケージの一端が配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。さらにカソード電極１０４の接続端子１０４ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０４ａがピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を備える。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。

カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、絶縁部材１０２の第１面に複数配置される。接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に配置される。カソード電極１０４は、層間接続部１０４ｂおよび第２層接続部１０４ｃを介して接続端子１０４ａに接続される。第２層接続部１０４ｃは絶縁部材１０２の層間である第２面に複数配置される。すなわちカソード電極１０４と、第２層接続部１０４ｃと、層間接続部１０４ｂと、接続端子１０４ａとは、一つの導電体であり、接続端子１０４ａはカソード電極１０４の接続端子として機能する。

本実施形態において、第１グランド電極１１２と、近接するカソード電極１０４の接続端子１０４ａとの距離ｘは１０μｍである。第１グランド電極１１２と接続端子１０４ａとの間に発生する電圧差は大きくないので、距離ｘは１０μｍ以上であれば絶縁性が確保できる。よって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の省スペース化が可能となる。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、検出素子１０は、アノード電極１０６の接続端子１０６ａと、近接するカソード電極１０４との間にドリフトケージ１１１を備える。カソード電極１０４の接続端子１０４ａと、近接するカソード電極１０４との間にもドリフトケージ１１１を備える。さらに検出素子１０上のそれぞれのドリフトケージ１１１設置エリアには、第１グランド電極１１２を備える。すなわちドリフトケージ１１１の一端と絶縁部材１０２の第１面との間には、第１グランド電極１１２が配置される。本実施形態において第１グランド電極１１２の形状は、ベタパターンであるが、電気的にシールド効果が得られればメッシュやストライプが連結した模様であってもよい。さらに模様は不規則なものであってもよい。図４Ａ〜図４Ｃでは省略したが、第１グランド電極１１２は、中継基板１３０のグランドに接続される。第１グランド電極１１２をカソード電極１０４と同電位（グランド）にすることで、電気的シールドの効果を高められ、接続端子１０４ａおよび１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）が、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

本発明の第２実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａをドリフトケージ１１１の外側に配置することによって、接続端子１０４ａ、１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。

また本実施形態において、第１グランド電極１１２、第２グランド電極１１３、第３グランド電極１１４、第４グランド電極１１５を配置することによって、接続端子１０６ａ、１０４ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）および中継基板１３０がピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。また、放射線検出時における電圧変動を抑制する効果がある。これによって、本実施形態に係る放射線検出装置１００の放射線検出を安定に作動することができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、接続端子１０４ａはカソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に、接続端子１０６ａはアノード電極１０６が延在するＹ方向の一端側に配置したが、第３実施形態では、接続端子１０４ａはカソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に、接続端子１０６ａはアノード電極１０６が延在するＹ方向の両端に交互に配置する。なお第１実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。

［検出素子とドリフトケージの構成］
図５を用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子とドリフトケージについて、詳細に説明する。図５は本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す上面図である。

本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に交互に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の両端に交互に配置される。接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に均等に配置されることにより、それぞれの接続端子１０４ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場はそれぞれ小さくなる。さらに接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に均等に配置されることにより、検出素子１０における接続端子１０４ａによる影響は分散され、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場はより均一に保持することが可能となる。接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に均等に配置されることにより、それぞれの接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場もそれぞれ小さくなる。さらに接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に均等に配置されることにより、検出素子１０における接続端子１０６ａによる影響は分散され、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場はより均一に保持することが可能となる。

さらに図５に示すように、アノード電極１０６の接続端子１０６ａはドリフトケージ１１１の外側に配置される。すなわち、アノード電極１０６のそれぞれの接続端子１０６ａとカソード電極１０４との間に、ドリフトケージの一端が配置される。それぞれの接続端子１０６ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

＜第４実施形態＞
第２実施形態では、接続端子１０４ａはカソード電極１０４が延在するＸ方向の一端側に、接続端子１０６ａはアノード電極１０６が延在するＹ方向の一端側に配置したが、第３実施形態では、接続端子１０４ａはカソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に、接続端子１０６ａはアノード電極１０６が延在するＹ方向の両端に交互に配置する。なお第２実施形態と同様である部分は、その詳しい説明を省略する。

［検出素子とドリフトケージの構成］
図６を用いて、本発明に係る放射線検出装置が有する検出素子とドリフトケージについて、詳細に説明する。図６は本発明の一実施形態に係る検出素子１０とドリフトケージ１１１を示す上面図である。

本実施形態において、カソード電極１０４の接続端子１０４ａは、カソード電極１０４が延在するＸ方向の両端に交互に配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａは、アノード電極パターン１０６ｃが延在するＹ方向の両端に交互に配置される。接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に均等に配置されることにより、それぞれの接続端子１０４ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場はそれぞれ小さくなる。さらに接続端子１０４ａがカソード電極１０４の両端に均等に配置されることにより、検出素子１０における接続端子１０４ａによる影響は分散され、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場はより均一に保持することが可能となる。接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に均等に配置されることにより、それぞれの接続端子１０６ａ（ワイヤーボンディング１２０、中継基板１３０の端子も含む）とドリフト電極１１０との間で形成される電場もそれぞれ小さくなる。さらに接続端子１０６ａがアノード電極パターン１０６ｃの両端に均等に配置されることにより、検出素子１０における接続端子１０６ａによる影響は分散され、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場はより均一に保持することが可能となる。

さらに図６に示すように、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとアノード電極１０６の接続端子１０６ａとはドリフトケージ１１１の外側に配置される。すなわち、アノード電極１０６の接続端子１０６ａとカソード電極１０４との間と、カソード電極１０４の接続端子１０４ａとカソード電極１０４との間とに、ドリフトケージの一端が配置される。アノード電極１０６の接続端子１０６ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０６ａとドリフト電極１１０との間で電場が形成されることを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場を、接続端子１０６ａによって乱されないよう保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度を向上することができる。さらにカソード電極１０４の接続端子１０４ａがドリフトケージ１１１の外側に配置されることにより、接続端子１０４ａがピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場へ影響することを抑制することができる。すなわち、ピクセル電極１とドリフト電極１１０とによって形成される電場をより均一な状態に保持することができ、本実施形態に係る放射線検出装置１００の検出量と検出位置の精度をさらに向上することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１：ピクセル電極
１０：検出素子
１００：放射線検出装置
１０２：絶縁部材
１０４：カソード電極
１０４ａ：カソード電極１０４の接続端子
１０５：開口部
１０６：アノード電極
１０６ａ：アノード電極１０６の接続端子
１０６ｂ：層間接続部
１０６ｃ：アノード電極パターン
１１０：ドリフト電極
１１１：ドリフトケージ
１１２：第１グランド電極
１１３：第２グランド電極
１１４：第３グランド電極
１１５：第４グランド電極
１２０：ワイヤーボンディング
１３０：中継基板
１４０：チャンバー

Claims (8)

1. 複数の層を有する絶縁部材と、
   前記絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極と、
   前記絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、前記複数の開口部に配置される貫通孔から前記第１面に露出する複数の第２電極と、
   前記第１面に配置され、前記複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子と、を備える検出素子であって、
   前記第２の方向の一端側に配置された前記第２接続端子と前記第１電極との間にドリフトケージの一端が配置されることを特徴とする検出素子。
2. 複数の層を有する絶縁部材、前記絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極、前記絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、前記複数の開口部に配置される貫通孔から前記第１面に露出する複数の第２電極、及び前記第１面に配置され、前記複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子を備える検出素子と、
   前記第２の方向の一端側に配置された前記第２接続端子と前記第１電極との間に、一端が配置されたドリフトケージと、
   を備えることを特徴とする放射線検出装置。
3. 前記第１面に配置され、前記複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備える検出素子と、
   前記第１の方向の一端側に配置された前記第１接続端子と前記第１電極との間に、一端が配置されたドリフトケージと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
4. 複数の層を有する絶縁部材と、
   絶縁部材の第１面に配置され、第１の方向に延在する複数の開口部を有する複数の第１電極、前記絶縁部材の層間である第２面に配置され、第２の方向に延在し、前記複数の開口部に配置される貫通孔から前記第１面に露出する複数の第２電極、及び前記第１面の前記第２の方向の一端側と、前記第２の方向の一端側と向かい合う前記第２の方向の他端側とに交互に配置され、前記複数の第２電極がそれぞれ接続される複数の第２接続端子を備える検出素子と、
   前記第２の方向の一端側に配置された前記第２接続端子と前記第１電極の間と、前記第２の方向の他端側に配置された前記第２接続端子と前記第１電極の間とに、それぞれ一端が配置されたドリフトケージと、
   を備えることを特徴とする放射線検出装置。
5. 前記第１面の前記第１の方向の一端側と、前記第１の方向の一端側と向かい合う前記第１の方向の他端側とに交互に配置され、前記複数の第１電極がそれぞれ接続される複数の第１接続端子をさらに備える検出素子と、
   前記第１の方向の一端側に配置された前記第１接続端子と前記第１電極の間と、前記第１の方向の他端側に配置された前記第１接続端子と前記第１電極の間とに、それぞれ一端が配置されたドリフトケージと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出装置。
6. 前記第１面と前記ドリフトケージの一端との間に第１グランド電極を備えることを特徴とする検出素子を備える請求項２乃至５の何れか１項に記載の放射線検出装置。
7. 前記第２接続端子と前記第１グランド電極との間の距離は４００μｍ以上であることを特徴とする検出素子を備える請求項６に記載の放射線検出装置。
8. 前記絶縁部材の第３面および／または第４面に第２および／または第３グランド電極を備えることを特徴とする検出素子を備える請求項２乃至７の何れか１項に記載の放射線検出装置。

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