JP2020041944A - 放射線検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】感度の向上が可能な放射線検出器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、放射線検出器は、第１部材、第１電極、第２電極及び有機光電変換層を含む。前記第１部材は、放射線を光に変換する。前記第１部材は、第１部分及び第２部分を含む第１面を含む。前記第１電極は、前記第１部分に設けられる。前記第２電極は、前記第２部分に設けられる。前記有機光電変換層の第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。
例えば、放射線検出器において、高い検出感度が得られることが望まれる。
米国特許第９２６８０３２号明細書
本発明の実施形態は、感度の向上が可能な放射線検出器を提供する。
本発明の実施形態によれば、放射線検出器は、第１部材、第１電極、第２電極及び有機光電変換層を含む。前記第１部材は、放射線を光に変換する。前記第１部材は、第１部分及び第２部分を含む第１面を含む。前記第１電極は、前記第１部分に設けられる。前記第２電極は、前記第２部分に設けられる。前記有機光電変換層の第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる。
図１は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図２は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図４は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図５は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図６は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図７は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図８は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図９は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図１０は、放射線検出器の一部を例示する回路図である。 図１１は、放射線検出器の一部を例示する模式的断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１１０は、第１部材３０、第１電極１１、第２電極１２、及び、有機光電変換層２０を含む。
第１部材３０は、放射線８１を光に変換する。第１部材３０は、例えば、シンチレータである。放射線８１は、例えばβ線を含む。光は、例えば、可視光を含む。光は、例えば紫外光を含んでも良い。
第１部材３０は、第１面３０ａを含む。第１面３０ａは、第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２を含む。
第１電極１１は、第１部分ｐ１に設けられる。第２電極１２は、第２部分ｐ２に設けられる。
有機光電変換層２０は、少なくとも、第１中間領域２５ｒを含む。第１中間領域２５ｒは、第１電極１１と第２電極１２との間に設けられる。
この例では、第１中間領域２５ｒは、第１部材３０と接する。
例えば、放射線８１が、第１部材３０に入射する。第１部材３０において、放射線８１が、光に変換される。光は、例えば、第１電極１１と第２電極１２との間を通過して、有機光電変換層２０の第１中間領域２５ｒに入射する。例えば、第１中間領域２５ｒにおいて、移動可能な電荷が生じる。電荷の量は、入射する放射線８１に応じて変化する。例えば、電荷の量は、入射する放射線８１によって生じる光の量に応じて変化する。
例えば、第１電極１１と第２電極１２との間にバイアス電圧を印加する。これにより、電荷に応じた信号が得られる。信号は、入射する放射線８１の量、または、入射する放射線８１のエネルギーに応じている。放射線検出器１１０により、放射線８１（例えばβ線）が検出できる。
実施形態においては、第１部材３０で生じた光が電極の間を通過して、有機光電変換層２０に効率良く入射できる。光の損失が抑制できる。実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器を提供できる。
第１部材３０は、例えば、有機物を含む。第１部材３０は、例えば、プラスチックシンチレータである。第１部材３０は、例えば、アントラセン、スチルベン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリエステル、ｐ−ターフェニル、テトラフェニルブタジエン、及び、ｐ−ジ（５−フェニル−２−オキサゾル）−ベンゼンよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでもよい。
実施形態において、第１部材３０の屈折率と、有機光電変換層２０の屈折率と、の差の絶対値は、０．２以下ある。屈折率の差の絶対値は、０．１以下でも良い。
屈折率の差が小さいことで、第１部材３０と有機光電変換層２０との間の界面における反射が抑制できる。反射による光の損失が抑制できる。感度をより向上できる。
例えば、無機シンチレータを用いる場合、屈折率の差が大きくなり易い。このため、界面における反射による損失が大きくなりやすい。第１部材３０が有機物を含むことで、屈折率の差が小さくでき、界面における反射が抑制できる。反射による光の損失が抑制できる。
光電変換層として有機光電変換層２０を用いることで、例えば、目的とする放射線を効率よく検出できる。例えば、光電変換層として重い元素を含む材料を用いる参考例においては、放射線８１からの直接変換が生じる場合がある。例えば、β線に加えてγ線に対しても感度が生じる場合がある。光電変換層として有機光電変換層２０を用いることで、例えば、直接変換が抑制できる。例えば、第１部材３０による間接変換により、目的とする放射線（例えばβ線）を選択的に効率よく検出できる。
例えば、β線を検出する第１参考例として、電極上に有機光電変換層を形成する直接変換型の放射線検出器が考えられる。β線を検出するために、有機光電変換層の厚さを２００μｍ以上にする。有機光電変換層が過度に厚いと、電極までの距離が長くなる。電荷が電極まで移動する間に、有機光電変換層内で電荷が消滅（失活）する場合がある。例えば、電荷の移動の時間が長くなり、得られる出力信号がパルス状ではなくなる場合がある。この場合、出力信号とノイズとの判別が困難になる場合がある。そのため、第１参考例では、検出効率が低い。
第２参考例として、シンチレータと、平板状の光透過性電極と、を組み合わせた間接変換型の放射線検出器が考えられる。例えば、光透過性電極の屈折率は、１．９以上と、高い。一方、有機光電変換層の屈折率は約１．５である。屈折率の差が大きいため、界面で光が反射し易い。光が損失される。そのため、検出効率が低い。
光透過性電極は、インジウム、スズまたは亜鉛などの原子番号の大きな元素を含む。このため、光透過性電極において光電効果によりγ線から二次電子が発生する。二次電子は、β線と同様に、シンチレータに入り、光を発生させる。このため、γ線を透過させてβ線を選択的に検出しようとしても、γ線も検出される。
実施形態においては、例えば、屈折率の差を小さくできる。光の損失を抑制できる。高い検出感度が得られる。
実施形態においては、放射線８１が第１部材３０で光に変換される。このため、有機光電変換層２０は厚くなくても良い。例えば、有機光電変換層２０の厚さは、０．１μｍ以上１００μｍ以下でも良い。電荷の取り出し効率が高い。高い検出感度が得られる。有機光電変換層２０が適度に厚いことで、光を効率よく吸収できる。例えば、感度をより高くできる。
実施形態においては、電極はアルミニウムなどを含んでも良い。この場合、アルミニウムの原子番号は比較的小さいため、γ線の光電効果を低減することができる。例えば、β線またはα線を選択的に検出することができる。
有機光電変換層２０は、第１中間領域２５ｒに加えて、第１領域２１及び第２領域２２をさらに含んでも良い。第１領域２１と第１部分ｐ１との間に、第１電極１１が設けられる。第２領域２２と第２部分ｐ２との間に、第２電極２２が設けられる。
例えば、第１部材３０から有機光電変換層２０への方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
例えば、有機光電変換層２０の厚さｔ２０（図１参照）は、第１電極１１の厚さｔｅ１よりも厚くても良い。厚さは、Ｚ軸方向に沿う長さに対応する。
例えば、第１面３０ａと交差する方向（Ｚ軸方向）に沿う第１電極１１の厚さを厚さｔｅ１とする。この交差する方向（Ｚ軸方向）に沿う第１領域２１の厚さを厚さｔｒ１とする。厚さｔｅ１と厚さｔｒ１の和は、有機光電変換層２０の厚さｔ２０に対応する。実施形態において、厚さｔｅ１と厚さｔｒ１の和は、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。このような厚さにより、光を効率良く電荷に変換できる。光の損失が抑制できる。例えば、放射線８１の直線変換が抑制できる。
図１に示すように、第１部材３０は、第２面３０ｂをさらに含む。第２面３０ｂと第１電極１１との間に第１部分ｐ１が設けられる。第２面３０ｂと第２電極１２との間に第２部分ｐ２が設けられる。例えば、第２面３０ｂと有機光電変換層２０との間に、第１面３０ａが設けられる。第２面３０ｂは、第１面３０ａとは反対側の面である。
この例では、放射線８１は、第２面３０ｂから入射する。放射線８１は、第２面３０ｂから第１部材３０に入射する。
図１に示すように、この例では、光学層４０がさらに設けられている。光学層４０と第１電極１１との間に第１部分ｐ１が設けられる。光学層４０と第２電極１２との間に第２部分ｐ２が設けられる。
光学層４０は、例えば、第２面３０ｂに設けられる。この例では、光学層４０は、第１部材３０の側面にも設けられている。側面は、第１面３０ａを含む平面と交差する。
光学層４０は、例えば、光反射層である。例えば、光学層４０の光に対する反射率は、第１部材３０のその光に対する反射率よりも高い。この光は、放射線８１から変換された光のピーク波長の成分を含む。
光学層４０を設けることで、第１部材３０で生じた光を有機光電変換層２０に向けて、効率良く反射できる。光の損失がより抑制できる。
光学層４０は、例えば、硫酸バリウムなどを含む。光学層４０は、例えば、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ素系樹脂、アルミニウム、及び、チタンよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。
光学層４０は、放射線８１を通過させる。
第１部材３０は、基体として機能しても良い。基体は、電極（第１電極１１及び第２電極１２など）及び有機光電変換層２０を支持する。
この例では、第２部材５２及び接着層５３がさらに設けられている。第２部材５２と第１部材３０との間に、第１電極１１、第２電極１２及び有機光電変換層２０が設けられる。接着層５３は、第２部材５２と第１部材３０とを接着する。
第２部材５２は、例えば、封止部である。第１部材３０と第２部材５２との間に空間が形成される。この空間内に、電極及び有機光電変換層２０が設けられる。接着層５３は、第２部材５２及び第１部材３０により形成される空間を気密に封止する。例えば、有機光電変換層２０が、水または酸素などと接触することが抑制できる。
この例では、吸収層５５がさらに設けられる。吸収層５５は、第１部材３０、第２部材５２及び接着層５３により形成される空間内に設けられる。吸収層５５は、例えば、水及び酸素の少なくともいずれかを吸収する。
図１に示すように、この例では、第３電極１３及び第４電極１４がさらに設けられる。第１面３０ａは、第３部分ｐ３及び第４部分ｐ４をさらに含む。第３電極１３は、第３部分ｐ３に設けられる。第４電極１４は、第４部分ｐ４に設けられる。有機光電変換層２０は、第２中間領域２５ｓをさらに含む。第２中間領域２５ｓは、第３電極１３と第４電極１４との間に設けられる。
第１部材３０で生じた光は、第２中間領域２５ｓに効率よく入射できる。第２中間領域２５ｓにおいても、効率的に光電変換が行われる。第２中間領域２５ｓにより、感度の向上が可能である。
図２は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的斜視図である。
図２は、図１の矢印ＡＲからみたときの電極を例示している。図２では、電極を除く部分が省略されている。図１は、図２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
図２に示すように、第１〜第８電極１１〜１８が設けられても良い。例えば、第１〜第８電極１１〜１８のそれぞれは、複数設けられても良い。
例えば、第１電極１１及び第２電極１２は、第１画素ｐｘ１に含まれる。第３電極１３及び第４電極１４は、第２画素ｐｘ２に含まれる。第５電極１５及び第６電極１６は、第３画素ｐｘ３に含まれる。第７電極１７及び第８電極１８は、第４画素ｐｘ４に含まれる。
例えば、第１画素ｐｘ１から第２画素ｐｘ２への方向は、Ｘ軸方向に沿う。第３画素ｐｘ３から第４画素ｐｘ４への方向は、Ｘ軸方向に沿う。第１画素ｐｘ１から第３画素ｐｘ３への方向は、Ｙ軸方向に沿う。第２画素ｐｘ２から第４画素ｐｘ４への方向は、Ｙ軸方向に沿う。
このように、複数の画素ｐｘが設けられても良い。複数の画素ｐｘは、例えば、マトリクス状に並ぶ。複数の画素ｐｘのそれぞれにおいて、複数の電極が設けられる。
例えば、第１電極１１は、複数設けられる。複数の第１電極１１の１つと、複数の第１電極１１の別の１つと、の間に、第２電極１２が設けられる。例えば、第２電極１２は、複数設けられても良い。例えば、複数の第１電極１１の上記の１つは、複数の第２電極１２の１つと、複数の第２電極１２の別の１つとの間に設けられる。
例えば、複数の第１電極１１及び複数の第２電極１２は、インターデジタル電極（例えば櫛歯）を形成する。このように、複数の画素ｐｘの少なくとも１つにおいて、インターデジタル電極が設けられても良い。
以下、実施形態に係る放射線検出器に関するいくつかの例について説明する。以下では、放射線検出器１１０と異なる部分について説明する。
図３は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図３に示すように、放射線検出器１１１において、第１部材３０は、第１面３０ａ及び第２面３０ｂを含む。この場合も、第２面３０ｂと第１電極１１との間に第１部分ｐ１が設けられる。第２面３０ｂと第２電極１２との間に第２部分ｐ２が設けられる。第２面３０ｂは、凹凸３０ｄｐを含む。 この例では、光学層４０が設けられている。この例では、光学層４０は、凹凸３０ｄｐに沿う膜状である。
凹凸３０ｄｐにより、光を効率的に有機光電変換層２０に向けて反射することができる。凹凸３０ｄｐの深さｔｄｐは、放射線８１から生じる光の波長（例えばピーク波長）の２０倍以上１００００倍以下である。
放射線検出器１１０においては、凹凸３０ｄｐは選択的に設けられている。
図３に示すように、第１〜第４電極１１〜１４が設けられている。既に説明したように、第１電極１１は、第１部材３０の第１部分ｐ１に設けられる。第２電極１２は、第１部材３０の第２部分ｐ２に設けられる。第３電極１３は、第１部材３０の第３部分ｐ３に設けられる。第４電極１４は、第１部材３０の第４部分ｐ４に設けられる。第１電極１１及び第２電極１２は、第１画素ｐｘ１（図２参照）に含まれる。第３電極１３及び第４電極１４は第２画素ｐｘ２（図２参照）に含まれる。
図３に示すように、第１部材３０の第２面は、第１対向領域ｒｃ１、第２対向領域ｒｃ２及び第３対向領域ｒｃ３を含む。第１面３０ａと交差する第１方向（Ｚ軸方向）において、第１対向領域ｒｃ１は第１画素ｐｘ１と重なる。この第１方向において、第２対向領域ｒｃ２は、第２画素ｐｘ２と重なる。この第１方向において、第３対向領域ｒｃ３は、第１画素ｐｘ１と第２画素ｐｘ２との間の領域ｐｘｉと重なる。
第１対向領域ｒｃ１の凹凸３０ｄｐの大きさは、第３対向領域ｒｃ３の凹凸よりも大きい。第２対向領域ｒｃ２の凹凸３０ｄｐの大きさは、第３対向領域ｒｃ３の凹凸よりも大きい。
例えば、画素に対応する領域に凹凸３０ｄｐが設けられ、画素の間の領域ｐｘｉにおいて、第２面３０ｂの表面はフラットでも良い。例えば、画素に対応する領域では、光が画素に対応する有機光電変換層２０に向かって効率的に反射する。画素の間の領域ｐｘｉでは、光が画素に向かって効率的に反射する。光の損失が抑制できる。感度をより向上できる。
図４は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図４に示すように、放射線検出器１１２において、第２部材５２、接着層５３及び基体５４が設けられる。
基体５４と第２部材５２との間に、光学層４０が設けられる。光学層４０と第２部材５２との間に、第１部材３０が設けられる。第１部材３０と第２部材５２との間に、電極（例えば、第１電極１１及び第２電極１２など）が設けられる。
接着層５３は、基体５４と第２部材５２とを接着する。基体５４、第２部材５２及び接着層５３により形成される空間に、光学層４０、第１部材３０、電極及び有機光電変換層２０が気密に封止される。
図５は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図５に示すように、放射線検出器１１３においても、第２部材５２、接着層５３及び基体５４が設けられる。放射線検出器１１３においては、第１部材３０の第２面３０ｂに凹凸３０ｄｐが設けられている。
この例では、第１対向領域ｒｃ１の凹凸３０ｄｐの大きさは、第３対向領域ｒｃ３の凹凸よりも大きい。第２対向領域ｒｃ２の凹凸３０ｄｐの大きさは、第３対向領域ｒｃ３の凹凸よりも大きい。放射線検出器１１３においても、光を効率的に反射する。光の損失が抑制できる。感度をより向上できる。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１２０は、第１部材３０、第１電極１１、第２電極１２、及び、有機光電変換層２０を含む。
この例においても、第１部材３０は、放射線８１を光に変換する。有機光電変換層２０は、第１部材３０と接する。有機光電変換層２０は、第１領域２１、第２領域２２及び第１中間領域２５ｒを含む。第１領域２１は、第１電極１１と第１部材３０との間に設けられる。第２領域２２は、第２電極１２と第１部材３０との間に設けられる。第１中間領域２５ｒは、第１電極１１と第２電極１２との間に設けられる。
この例では、第３電極１３及び第４電極１４がさらに設けられている。有機光電変換層２０は、第３領域２３、第４領域２４及び第２中間領域２５ｓを含む。第３領域２３は、第３電極１３と第１部材３０との間に設けられる。第４領域２４は、第４電極１４と第１部材３０との間に設けられる。第２中間領域２５ｓは、第３電極１３と第４電極１４との間に設けられる。
第１部材３０は、第１面３０ａ及び第２面３０ｂを含む。第１面３０ａは、有機光電変換層２０の側の面である。第２面３０ｂは、第１面３０ａとは反対側の面である。
例えば、放射線８１が、第２面３０ｂから第１部材３０に入射する。第１部材３０において、光が発生する。光は、有機光電変換層２０（例えば、第１中間領域２５ｒ及び第２中間領域２５ｓなど）に入射する。
有機光電変換層２０が第１部材３０と接するため、界面での光の反射が抑制される。光が効率よく有機光電変換層２０に導入される。例えば、感度をより向上できる。
この例においても、第１部材３０は、有機物を含むことが好ましい。
放射線検出器１２０においても、光学層４０が設けられている。光学層４０と有機光電変換層２０との間に第１部材３０が設けられる。放射線検出器１２０において、基体５４と第２部材５２とが接着層５３により接着される。これらにより形成される空間に、第１部材３０、電極及び有機光電変換層２０が気密に封止される。
以下、放射線検出器のいくつかの例について説明する。以下の説明において、放射線検出器１２０（または放射線検出器１１０）と異なる部分について説明する。
図７は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１２１においては、第２部材５２が省略される。第１部材３０と基体５４とが、接着層５３により接着される。第１部材３０、基体５４及び接着層５３により形成される空間に、電極及び有機光電変換層２０が気密に封止される。
図８は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１２２においては、第１部材３０の第２面３０ｂに凹凸３０ｄｐが設けられる。放射線検出器１２２におけるこれ以外の構成は、放射線検出器１２０の構成と同じである。例えば、第１部材３０の第１面３０ａは、第１部材３０の第２面３０ｂと有機光電変換層２０との間に設けられる。第２面３０ｂは、凹凸３０ｄｐを含む。
図９は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１２３においては、第１部材３０の第２面３０ｂに凹凸３０ｄｐが設けられる。放射線検出器１２３におけるこれ以外の構成は、放射線検出器１２１の構成と同じである。
第１〜第４電極１１〜１４は、例えば、金属を含む。第１〜第４電極１１〜１４は、例えば、互いに同じ材料を含んでも良い。第３電極１３は、第１電極１１と同じ材料を含んでも良い。第４電極１４は、第２電極１２と同じ材料を含んでも良い。第１〜第４電極１１〜１４は、例えば、互いに異なる材料を含んでも良い。第１電極１１及び第３電極１３の材料が、第２電極１２及び第４電極１４の材料と異なっても良い。１つの例において、第１電極１１及び第３電極１３は、アルミニウムを含み、第２電極１２及び第４電極１４は金を含む。これらの電極は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、マグネシウム、ニッケル、クロム及びチタンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの電極は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、または、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（4-スチレンスルホン酸塩））などを含んでも良い。
１つの例において、第１電極１１と第２電極１２との間の距離（例えば、Ｘ軸方向に沿う距離、図１参照）は、例えば、２μｍ以上５００μｍ以下である。
第１電極１１及び第２電極１２の一方は、例えば、電荷増幅器に接続される。第１電極１１及び第２電極１２の他方は、例えば、グランド電位に設定される。第１電極１１及び第２電極１２の他方は、例えば、放射線検出器に設けられる１つの電位（基準電位）に設定されても良い。
放射線８１が第１部材３０に入射すると、光が発生する。その光が有機光電変換層２０で電荷（電子と正孔）に変換される。この電荷が２つの電極に移動する。電荷増幅器は、第１部材３０に入射した放射線８１に応じた信号を出力する。電荷増幅器は、検出回路に含まれる。
実施形態に係る放射線検出器は、検出回路をさらに含んでも良い。検出回路は、例えば、第１電極１１と第２電極１２との間に生じる電気信号を検出する。電気信号は、放射線８１の強度に応じた信号である。検出回路は、この電気信号に応じた信号を出力する。
図１０は、放射線検出器の一部を例示する回路図である。
図１０は、検出回路７１の例を示す。検出回路７１の入力部７１ａに、第１電極１１及び第２電極１２の一方が接続される。第１電極１１及び第２電極１２の他方は、検出回路７１のグランドＧＮＤに接続される。
検出回路７１は、例えば、電荷増幅器５１を含む。検出回路７１の出力部７１ｂから、放射線８１に応じた出力信号が出力される。
検出回路７１の出力が、処理部に供給されても良い。処理部は、例えば、波形整形増幅器（スペクトロスコピー・アンプ）で波形を整形し、波高分析器（マルチチャンネルアナライザ）で、パルスの波高値と、パルスの数と、を計測しても良い。または、処理部は、波形整形増幅器で波形を整形し、コンパレータであらかじめ設定した閾値以上の信号を取り出し、その信号の数をカウンタ回路で計測しても良い。
波形整形増幅器は、例えば、電荷増幅器５１から出力されたパルス状の信号をノイズ成分と分離する。波形整形増幅器は、例えば、信号を、波高分析器の入出レンジに適合するように、増幅する。例えば、放射線８１に由来する信号は、１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの周波数を有する。例えば、１ｋＨｚ未満の周波数におけるノイズ成分と、２０ｋＨｚ超える周波数におけるノイズ成分と、が分離される。この分離は、例えば、波形整形増幅器に内蔵されたフィルタ回路で行われる。この分離は、別に設けられたフィルタ回路で行われても良い。これにより、信号に含まれるノイズ成分を低減させる。電荷増幅器５１及び処理部においては、パルス法によるカウントが行われる。
以下、有機光電変換層２０の例について説明する。
図１１は、放射線検出器の一部を例示する模式的断面図である。
図１１は、有機光電変換層２０を例示する。有機光電変換層２０は、例えば、有機半導体領域２０Ｍを含む。有機半導体領域２０Ｍは、第１化合物２３ａ及び第２化合物２３ｂを含む。第１化合物２３ａは、例えば、ポリアルキルチオフェンを含む。ポリアルキルチオフェンは、例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、及び、ポリ（３−ドデシルチオフェン）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１化合物２３ａは、例えば、ポリアルキルイソチオナフテンを含む。ポリアルキルイソチオナフテンは、例えば、ポリ（３−ブチルイソチオナフテン）、ポリ（３−ヘキシルイソチオナフテン）、ポリ（３−オクチルイソチオナフテン）、及び、ポリ（３−デシルイソチオナフテン）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２化合物２３ｂは、例えば、フラーレン及びフラーレン誘導体を含む。第２化合物２３ｂは、例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（６０ＰＣＢＭ）、［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル（７０ＰＣＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加物（６０ＩＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ６０ビス付加物（６０ＮＣＢＡ）、及び、ジヒドロナフチル−Ｃ７０ビス付加物（７０ＮＣＢＡ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの領域は、混ざり合っている。例えば、有機半導体領域２０Ｍは、バルクヘテロ接合構造を有する。有機半導体領域２０Ｍの少なくとも一部は、アモルファスでも良い。例えば、有機半導体領域２０Ｍにおける均一性が高まる。
実施形態においては、例えば、高γ線の環境においても、他の放射線（α線及びβ線）を高感度で検出できる。例えば、高γ線の環境においても、β線を高感度で検出できる。
基体５４は、例えば、ガラスまたはプラスティックなどの光透過性の材料を含む。第２部材５２は、金属板、ガラス板、または、フィルム板などが用いられる。金属板は、例えば、凹形状のアルミニウム板などを含む。接着層５３は、例えば、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
実施形態は、例えば、以下の構成（例えば技術案）を含む。
（構成１）
放射線を光に変換し、第１部分及び第２部分を含む第１面を含む第１部材と、
前記第１部分に設けられた第１電極と、
前記第２部分に設けられた第２電極と、
有機光電変換層と、
を備え、
前記有機光電変換層の第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた、放射線検出器。
（構成２）
前記第１中間領域は、前記第１部材と接する、構成１記載の放射線検出器。
（構成３）
前記第１部材は、有機物を含む、構成１または２に記載の放射線検出器。
（構成４）
前記有機光電変換層は第１領域及び第２領域をさらに含み、
前記第１領域と前記第１部分との間に前記第１電極が設けられ、
前記第２領域と前記第２部分との間に前記第２電極が設けられた、構成１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成５）
前記第１面と交差する方向に沿う前記第１電極の厚さと、前記交差する前記方向に沿う前記第１領域の厚さと、の和は、０．１μｍ以上１００μｍ以下である、構成１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成６）
前記第１部材は、第２面をさらに含み、
前記第２面と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
前記第２面と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
前記放射線は、前記第２面から入射する、構成１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成７）
前記第１部材は、第２面をさらに含み、
前記第２面と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
前記第２面と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
前記第２面は、凹凸を含む、構成１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成８）
前記凹凸の深さは、前記光の波長の２０倍以上１００００倍以下である、構成７記載の放射線検出器。
（構成９）
第３電極及び第４電極をさらに備え、
前記第１面は、第３部分及び第４部分をさらに含み、
前記第３電極は、前記第３部分に設けられ、
前記第４電極は、前記第４部分に設けられ、
前記有機光電変換層の第２中間領域は、前記第３電極と前記第４電極との間に設けられ、
前記第１電極及び前記第２電極は第１画素に含まれ、
前記第３電極及び前記第４電極は第２画素に含まれ、
前記第１部材は、第２面をさらに含み、
前記第２面と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
前記第２面と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
前記第２面は、第１対向領域、第２対向領域及び第３対向領域を含み、
前記第１面と交差する第１方向において、前記第１対向領域は前記第１画素と重なり、
前記第１方向において、前記第２対向領域は前記第２画素と重なり、
前記第１方向において、前記第３対向領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の領域と重なり、
前記第１対向領域の凹凸は、前記第３対向領域の凹凸よりも大きい、構成１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１０）
前記第１電極は複数設けられ、
前記複数の第１電極の１つと前記複数の第１電極の別の１つとの間に前記第２電極が設けられた、構成１〜９のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１１）
前記第２電極は複数設けられ、
前記複数の第１電極の前記１つは、前記複数の第２電極の１つと前記複数の第２電極の別の１つとの間に設けられた、構成１０記載の放射線検出器。
（構成１２）
光学層をさらに備え、
前記光学層と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
前記光学層と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
前記光学層の前記光に対する反射率は、前記第１部材の前記光に対する反射率よりも高い、構成１〜１１のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１３）
第２部材と、
接着層と、
をさらに備え、
前記第２部材と前記第１部材との間に、前記第１電極、前記第２電極及び前記有機光電変換層が設けられ、
前記接着層は、前記第２部材と前記第１部材とを接着する、構成１〜１２のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１４）
第２部材と、
接着層と、
基体と、
をさらに備え、
前記基体と前記第２部材との間に、光学層が設けられ、
前記光学層と前記第２部材との間に、前記第１部材が設けられ、
前記第１部材と前記第２部材との間に、前記第１電極及び前記第２電極が設けられた構成１３記載の放射線検出器。
（構成１５）
放射線を光に変換する第１部材と、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１部材と接する有機光電変換層と、
を備え、
前記有機光電変換層は、第１領域、第２領域及び第１中間領域を含み、
前記第１領域は、前記第１電極と前記第１部材との間に設けられ、
前記第２領域は、前記第２電極と前記第１部材との間に設けられ、
前記第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる、放射線検出器。
（構成１６）
前記第１部材は、有機物を含む、構成１５記載の放射線検出器。
（構成１７）
前記第１部材は、第１面及び第２面を含み、
前記第１面は、前記第２面と前記有機光電変換層との間に設けられ、
前記第２面は、凹凸を含む、構成１５または１６に記載の放射線検出器。
（構成１８）
前記第１部材の屈折率と、前記有機光電変換層の屈折率と、の差の絶対値は、０．２以下である、構成１〜１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１９）
前記放射線は、β線を含む、構成１〜１８のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成２０）
前記第１電極と前記第２電極との間に生じ前記放射線の強度に応じた電気信号を検出する検出回路をさらに備えた放射線検出器。
実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器を提供できる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、放射線検出器に含まれる部材、電極、有機光電変換層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した放射線検出器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての放射線検出器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１１〜１８…第１〜第８電極、 ２０…有機光電変換層、 ２０Ｍ…有機半導体領域、 ２１〜２４…第１〜第４領域、 ２３ａ、２３ｂ…第１、第２化合物、 ２５ｒ、２５ｓ…第１、第２中間領域、 ３０…第１部材、 ３０ａ、３０ｂ…第１、第２面、 ３０ｄｐ…凹凸、 ４０…光学層、 ５１…電荷増幅器、 ５２…第２部材、 ５３…接着層、 ５４…基体、 ５５…吸収層、 ７１…検出回路、 ７１ａ…入力部、 ７１ｂ…出力部、 ８１…放射線、 １１０〜１１３、１２０〜１２３…放射線検出器、 ＡＲ…矢印、 ＧＮＤ…グランド、 ｐ１〜ｐ４…第１〜第４部分、 ｐｘ…画素、 ｐｘ１〜ｐｘ４…第１〜第４画素、 ｐｘｉ…領域、 ｒｃ１〜ｒｃ３…第１〜第３対向領域、 ｔ２０…厚さ、 ｔｄｐ…深さ、 ｔｅ１、ｔｒ１…厚さ

Claims (9)

  1. 放射線を光に変換し、第１部分及び第２部分を含む第１面を含む第１部材と、
    前記第１部分に設けられた第１電極と、
    前記第２部分に設けられた第２電極と、
    有機光電変換層と、
    を備え、
    前記有機光電変換層の第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた、放射線検出器。
  2. 前記第１中間領域は、前記第１部材と接する、請求項１記載の放射線検出器。
  3. 前記第１部材は、有機物を含む、請求項１または２に記載の放射線検出器。
  4. 前記第１部材は、第２面をさらに含み、
    前記第２面と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
    前記第２面と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
    前記第２面は、凹凸を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  5. 第３電極及び第４電極をさらに備え、
    前記第１面は、第３部分及び第４部分をさらに含み、
    前記第３電極は、前記第３部分に設けられ、
    前記第４電極は、前記第４部分に設けられ、
    前記有機光電変換層の第２中間領域は、前記第３電極と前記第４電極との間に設けられ、
    前記第１電極及び前記第２電極は第１画素に含まれ、
    前記第３電極及び前記第４電極は第２画素に含まれ、
    前記第１部材は、第２面をさらに含み、
    前記第２面と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
    前記第２面と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
    前記第２面は、第１対向領域、第２対向領域及び第３対向領域を含み、
    前記第１面と交差する第１方向において、前記第１対向領域は前記第１画素と重なり、
    前記第１方向において、前記第２対向領域は前記第２画素と重なり、
    前記第１方向において、前記第３対向領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の領域と重なり、
    前記第１対向領域の凹凸は、前記第３対向領域の凹凸よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  6. 前記第１電極は複数設けられ、
    前記複数の第１電極の１つと前記複数の第１電極の別の１つとの間に前記第２電極が設けられた、請求項１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  7. 前記第２電極は複数設けられ、
    前記複数の第１電極の前記１つは、前記複数の第２電極の１つと前記複数の第２電極の別の１つとの間に設けられた、請求項６記載の放射線検出器。
  8. 光学層をさらに備え、
    前記光学層と前記第１電極との間に前記第１部分が設けられ、
    前記光学層と前記第２電極との間に前記第２部分が設けられ、
    前記光学層の前記光に対する反射率は、前記第１部材の前記光に対する反射率よりも高い、請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  9. 放射線を光に変換する第１部材と、
    第１電極と、
    第２電極と、
    前記第１部材と接する有機光電変換層と、
    を備え、
    前記有機光電変換層は、第１領域、第２領域及び第１中間領域を含み、
    前記第１領域は、前記第１電極と前記第１部材との間に設けられ、
    前記第２領域は、前記第２電極と前記第１部材との間に設けられ、
    前記第１中間領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる、放射線検出器。
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