JP2023100063A - 放射線検出器及び放射線検出器アレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を提供する。【解決手段】放射線検出器RD1は、第一方向D1から見て矩形状を呈し、かつ、第一方向D1で互いに対向している端面1a,1bと、第一方向D1に交差する第二方向D2で互いに対向していると共に端面1a,1bを連結している側面1c,1dと、を有しているシンチレータ1と、側面1cと対向するように配置されている半導体基板11aを有している半導体光検出素子10aと、側面1dと対向するように配置されている半導体基板11bを有している半導体光検出素子10bと、半導体光検出素子10aと電気的に接続されている配線部材30aと、半導体光検出素子10bと電気的に接続されている配線部材30bと備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、放射線検出器及び放射線検出器アレイに関する。
知られている放射線検出器は、六面体形状を呈しているシンチレータと、シンチレータに配置されている半導体基板を有している半導体光検出素子と、を備えている(たとえば、特許文献1参照)。シンチレータは、放射線の入射を受けてシンチレーション光を発生する。半導体光検出素子が、発生したシンチレーション光を検出する。
本発明の第一の態様は、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を提供することを目的とする。本発明の第二及び第三の態様は、高い時間分解能と高い検出感度を有している放射線検出器を備える放射線検出器アレイを提供することを目的とする。
本発明者らは、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器について鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、以下の知見を新たに得て、本発明を想到するに至った。特許文献1は、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を開示していない。
第一方向に長いシンチレータは、第一方向で互いに対向している一対の端面のうち、一の端面から放射線を入射させる場合、高エネルギー範囲の放射線を確実に吸収してシンチレーション光を発生させる。一対の端面のうち、他の端面に半導体光検出素子が配置されている構成では、高エネルギー範囲の放射線が確実に吸収されやすい。
半導体光検出素子は、他の端面に入射するシンチレーション光を検出する。シンチレータの第一方向での長さが、第一方向に交差する方向での長さよりも大きい構成では、高い時間分解能が得られがたい。他の端面に比べて、一対の端面を連結すると共に第一方向に延在している側面は、他の端面に比べて、シンチレーション光の発生点からの距離が短い。したがって、第一方向に延在している側面に配置された半導体光検出素子は、高い時間分解能でシンチレーション光を検出しやすい。放射線検出器では、同時に発生した各シンチレーション光を短い距離で検出し得る位置に半導体光検出素子を配置することが望ましい。この半導体光検出素子の配置によれば、入射した放射線が高い時間分解能で検出される。
半導体光検出素子が側面に配置される構成では、シンチレータが複数の側面を有する場合、複数の側面にそれぞれ半導体光検出素子を配置することが可能である。複数の側面に半導体光検出素子を配置した放射線検出器によれば、一の端面にのみ一の半導体光検出素子を配置した放射線検出器に比べて高い検出感度をも実現する。
第一方向に長いシンチレータは、第一方向で互いに対向している一対の端面のうち、一の端面から放射線を入射させる場合、高エネルギー範囲の放射線を確実に吸収してシンチレーション光を発生させる。一対の端面のうち、他の端面に半導体光検出素子が配置されている構成では、高エネルギー範囲の放射線が確実に吸収されやすい。
半導体光検出素子は、他の端面に入射するシンチレーション光を検出する。シンチレータの第一方向での長さが、第一方向に交差する方向での長さよりも大きい構成では、高い時間分解能が得られがたい。他の端面に比べて、一対の端面を連結すると共に第一方向に延在している側面は、他の端面に比べて、シンチレーション光の発生点からの距離が短い。したがって、第一方向に延在している側面に配置された半導体光検出素子は、高い時間分解能でシンチレーション光を検出しやすい。放射線検出器では、同時に発生した各シンチレーション光を短い距離で検出し得る位置に半導体光検出素子を配置することが望ましい。この半導体光検出素子の配置によれば、入射した放射線が高い時間分解能で検出される。
半導体光検出素子が側面に配置される構成では、シンチレータが複数の側面を有する場合、複数の側面にそれぞれ半導体光検出素子を配置することが可能である。複数の側面に半導体光検出素子を配置した放射線検出器によれば、一の端面にのみ一の半導体光検出素子を配置した放射線検出器に比べて高い検出感度をも実現する。
第一の態様に係る放射線検出器は、第一方向から見て矩形状を呈し、かつ、第一方向で互いに対向している一対の端面と、第一方向に交差する第二方向で互いに対向していると共に一対の端面を連結している第一側面及び第二側面と、を有しているシンチレータと、第一側面と対向するように配置されている第一半導体基板を有している第一半導体光検出素子と、第二側面と対向するように配置されている第二半導体基板を有している第二半導体光検出素子と、第一半導体光検出素子と電気的に接続されている第一配線部材と、第二半導体光検出素子と電気的に接続されている第二配線部材と、を備えている。第一方向でのシンチレータの長さは、第二方向でのシンチレータの長さ及び第一側面に平行な第三方向でのシンチレータの長さより大きい。第一方向での第一側面の長さは、第三方向での第一側面の幅より大きい。第一方向での第二側面の長さは、第三方向での第二側面の幅より大きい。第一半導体基板は、第一側面で覆われている第一部分と、第一部分と第一方向に並んでいると共に第一側面から露出している第二部分とを有している。第二半導体基板は、第二側面で覆われている第三部分と、第三部分と第一方向に並んでいると共に、第二側面から露出している第四部分とを有している。第一部分及び第三部分のそれぞれには、ガイガーモードで動作する少なくとも一つのアバランシェフォトダイオードと、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオードのうち対応するアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている少なくとも一つのクエンチング抵抗とを有している複数の光検出領域が配置されている。第二部分及び第四部分のそれぞれには、複数の光検出領域のうち対応する光検出領域に含まれている少なくとも一つのクエンチング抵抗と電気的に接続されている複数の第一電極と、複数の光検出領域のうち対応する光検出領域に含まれているアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方と電気的に接続されている第二電極と、が配置されている。第一配線部材及び第二配線部材は、複数の第一電極のうち対応する第一電極と電気的に接続される複数の導体と、第二電極と接続される導体と、を有している。
上記第一の態様によれば、放射線検出器は、第一方向で長いシンチレータを備えていると共に、シンチレータの第一及び第二側面にそれぞれ配置された第一及び第二半導体光検出素子を備えている。第一及び第二半導体光検出素子は、第一及び第二半導体光検出素子が配置された第一及び第二側面に入射するシンチレーション光を検出する。第二方向でのシンチレータの長さは、第一方向でのシンチレータの長さより小さい。したがって、シンチレーション光の発生点から第一側面までの距離と、シンチレーション光の発生点から第二側面までの距離とが短い。シンチレーション光の第一及び第二半導体光検出素子への到達時間が短く、上記第一の態様は、高い時間分解能を実現する。上記第一の態様は、第一及び第二半導体光検出素子の二つの半導体光検出素子を備えているので、シンチレータの一つの側面に配置された一つの半導体光検出素子を備えている放射線検出器に比べて、高い検出感度をも実現する。
上記第一の態様によれば、放射線検出器は、第一方向に並んでいる複数の光検出領域が配置された第一及び第二半導体光検出素子を備えている。複数の光検出領域のうち、たとえば、シンチレーション光を最も多く検出した光検出領域の位置から、シンチレーション光の発生点と、シンチレータの一の端面との第一方向での距離が求められる。この結果、シンチレータの一の端面から入射した放射線のエネルギーの大きさが正確に計測される。したがって、上記第一の態様は、高いエネルギー分解能を実現する。
上記第一の態様によれば、放射線検出器は、第一方向に並んでいる複数の光検出領域が配置された第一及び第二半導体光検出素子を備えている。複数の光検出領域のうち、たとえば、シンチレーション光を最も多く検出した光検出領域の位置から、シンチレーション光の発生点と、シンチレータの一の端面との第一方向での距離が求められる。この結果、シンチレータの一の端面から入射した放射線のエネルギーの大きさが正確に計測される。したがって、上記第一の態様は、高いエネルギー分解能を実現する。
上記第一の態様では、第二方向から見て、第一半導体基板の複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域は、第一側面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈していてもよい。第二方向から見て、第二半導体基板の複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域は、第二側面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈していていてもよい。
複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域が側面の輪郭形状に対応する形状を呈している構成では、第一半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、第一半導体基板の光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。第二半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、第二半導体基板の光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。シンチレーション光の検出誤差が低下する。したがって、本構成は、第一及び第二半導体光検出素子の時間分解能と検出感度とを確実に向上する。
複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域が側面の輪郭形状に対応する形状を呈している構成では、第一半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、第一半導体基板の光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。第二半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、第二半導体基板の光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。シンチレーション光の検出誤差が低下する。したがって、本構成は、第一及び第二半導体光検出素子の時間分解能と検出感度とを確実に向上する。
上記第一の態様では、シンチレータは、互いに独立して第一方向に並んでいる複数の部分を有していてもよい。複数の部分のそれぞれは、第一半導体基板及び第二半導体基板のそれぞれに配置されている、複数の光検出領域のうち対応する光検出領域に対応して位置していてもよい。複数の部分のそれぞれは、第一方向で互いに対向している一対の対向面と、一対の対向面を連結していると共に、第一半導体基板と対向している第一連結面と、一対の対向面を連結していると共に、第二半導体基板と対向し、かつ、第二方向で第一連結面と対向している第二連結面と、を有していてもよい。
シンチレータが互いに独立して第一方向に並んでいる複数の部分を有している構成では、各部分で発生したシンチレーション光が当該部分内に閉じ込められる。当該部分に対応する光検出領域が、当該部分内で発生したシンチレーション光を確実に検出する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能を確実に実現する。
シンチレータが互いに独立して第一方向に並んでいる複数の部分を有している構成では、各部分で発生したシンチレーション光が当該部分内に閉じ込められる。当該部分に対応する光検出領域が、当該部分内で発生したシンチレーション光を確実に検出する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能を確実に実現する。
上記第一の態様では、複数の部分は、互いに接合されていてもよい。
複数の部分が互いに接合されている構成では、シンチレータの物理的強度が向上する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能をより確実に実現する。
複数の部分が互いに接合されている構成では、シンチレータの物理的強度が向上する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能をより確実に実現する。
上記第一の態様では、光反射部材を備えていてもよい。光反射部材は、複数の部分間に配置されていてもよい。
光反射部材が複数の部分間に配置されている構成では、各部分で発生したシンチレーション光が確実に当該部分内に閉じ込められる。当該部分に対応する光検出領域が、当該部分内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能を更により確実に実現する。
光反射部材が複数の部分間に配置されている構成では、各部分で発生したシンチレーション光が確実に当該部分内に閉じ込められる。当該部分に対応する光検出領域が、当該部分内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。したがって、本構成は、高いエネルギー分解能を更により確実に実現する。
上記第一の態様では、第二方向から見て、第一半導体基板の複数の光検出領域のそれぞれは、複数の部分のうち対応する部分の、第一半導体基板と対向する第一連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈していてもよい。第二方向から見て、第二半導体基板の複数の光検出領域のそれぞれは、複数の部分のうち対応する部分の、第二半導体基板と対向する第二連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈していてもよい。
光検出領域が連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している構成では、半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。したがって、本構成は、放射線検出器の時間分解能及びエネルギー分解能を確実に向上する。
光検出領域が連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している構成では、半導体基板のうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域を配置しなくてよいので、光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。したがって、本構成は、放射線検出器の時間分解能及びエネルギー分解能を確実に向上する。
上記第一の態様では、複数の光検出領域は、第一光検出領域と、第一光検出領域よりも第二部分に近い第二光検出領域と、を含んでいてもよい。第一光検出領域に対応している第一電極と、第一光検出領域とを電気的に接続している導線の幅は、第二光検出領域に対応している第一電極と、第二光検出領域とを電気的に接続している導線の幅より大きくてもよい。
第一光検出領域に対応している第一電極と、第一光検出領域とを電気的に接続している導線の幅が、第二光検出領域に対応している第一電極と、第二光検出領域とを電気的に接続している導線の幅より大きい構成では、電気抵抗差が低減される。第一光検出領域に対応している第一電極と、第一光検出領域とを電気的に接続している導線の長さは、第二光検出領域に対応している第一電極と、第二光検出領域とを電気的に接続している導線の長さより大きい。導線が長くなるほど、導線の電気抵抗が大きくなる。したがって、長い導線の幅が短い導線の幅より大きい構成では、長い導線の電気抵抗と短い導線の電気抵抗との間の電気抵抗差が低減する。したがって、本構成は、放射線検出器の時間分解能及びエネルギー分解能をより確実に向上する。
第一光検出領域に対応している第一電極と、第一光検出領域とを電気的に接続している導線の幅が、第二光検出領域に対応している第一電極と、第二光検出領域とを電気的に接続している導線の幅より大きい構成では、電気抵抗差が低減される。第一光検出領域に対応している第一電極と、第一光検出領域とを電気的に接続している導線の長さは、第二光検出領域に対応している第一電極と、第二光検出領域とを電気的に接続している導線の長さより大きい。導線が長くなるほど、導線の電気抵抗が大きくなる。したがって、長い導線の幅が短い導線の幅より大きい構成では、長い導線の電気抵抗と短い導線の電気抵抗との間の電気抵抗差が低減する。したがって、本構成は、放射線検出器の時間分解能及びエネルギー分解能をより確実に向上する。
上記第一の態様は、第二部分と、第四部分との間に配置されている補強体を備えていてもよい。補強体は、第二部分と第四部分とを覆っていると共に、第二部分と第四部分とを連結していてもよい。
第二部分と第四部分との間に配置されている補強体を備えている構成では、第二部分と第四部分との間に配置された補強体によって、第二部分及び第四部分の機械的強度が向上する。
第二部分と第四部分との間に配置されている補強体を備えている構成では、第二部分と第四部分との間に配置された補強体によって、第二部分及び第四部分の機械的強度が向上する。
上記第一の態様では、第一半導体基板は、第二方向でシンチレータと対向している第一面と、第二方向で第一面と対向している第二面と、を有していてもよい。第二半導体基板は、第二方向でシンチレータと対向している第三面と、第二方向で第三面と対向している第四面と、を有していてもよい。第二面及び第四面は、研磨面であってもよい。
第二面及び第四面が研磨面である構成では、第一及び第二半導体基板の薄化が可能である。第一及び第二半導体基板の厚み方向で、放射線検出器が小サイズ化され得る。
第二面及び第四面が研磨面である構成では、第一及び第二半導体基板の薄化が可能である。第一及び第二半導体基板の厚み方向で、放射線検出器が小サイズ化され得る。
上記第一の態様は、第二方向で互いに対向している第五面及び第六面を有している共に、第五面とシンチレータとの間に第一半導体基板が位置するように配置されている第一基体と、第二方向で互いに対向している第七面及び第八面を有している共に、第七面とシンチレータとの間に第二半導体基板が位置するように配置されている第二基体と、第五面上に配置されている複数の第一端子と、第五面上に配置されている第二端子と、第七面上に配置されている複数の第三端子と、第七面上に配置されている第四端子とを備えていてもよい。第一基体は、第一半導体基板で覆われている第五部分と、第五部分と第一方向に並んでいると共に第一半導体基板から露出している第六部分と、を有していてもよい。第二基体は、第二半導体基板で覆われている第七部分と、第七部分と第一方向に並んでいると共に第二半導体基板から露出している第八部分と、を有していてもよい。各第一端子は、第六部分上に位置すると共に、第一ワイヤを通して第二部分に配置されている複数の第一電極のうち、対応する第一電極と電気的に接続されていてもよい。第二端子は、第六部分上に位置すると共に、第二ワイヤを通して第二部分に配置されている第二電極と電気的に接続されていてもよい。各第三端子は、第八部分上に位置すると共に、第三ワイヤを通して第四部分に配置されている複数の第一電極のうち、対応する第一電極と電気的に接続されていてもよい。第四端子は、第八部分上に位置すると共に、第四ワイヤを通して第四部分に配置されている第二電極と電気的に接続されていてもよい。
第一及び第二基体を備えている構成では、放射線検出器の機械的強度が向上する。したがって、本構成は、機械的強度が向上した放射線検出器を確実に実現する。
第一及び第二基体を備えている構成では、放射線検出器の機械的強度が向上する。したがって、本構成は、機械的強度が向上した放射線検出器を確実に実現する。
上記第一の態様は、シンチレータとの間に第一半導体基板が位置するように配置されている第一被覆体と、シンチレータとの間に第二半導体基板が位置するように配置されている第二被覆体と、を備えていてもよい。第一被覆体及び第二被覆体は、光反射体及び電気絶縁体の少なくともいずれか一つを含んでいてもよい。
たとえば、第一被覆体及び第二被覆体が光反射体を含む構成では、シンチレーション光の光反射特性が向上する。たとえば、第一被覆体及び第二被覆体が電気絶縁体を含む構成では、互いに隣接する放射線検出器間の電気絶縁性が向上する。
上記第一の態様では、第一配線部材は、第一半導体基板に対して、シンチレータと同じ側に配置されていてもよい。第二配線部材は、第二半導体基板に対して、シンチレータと同じ側に配置されていてもよい。
第一配線部材が、第一半導体基板に対してシンチレータと同じ側に配置されている構成では、たとえば、第一配線部材を、第一及び第二電極とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。第二配線部材が、第二半導体基板に対してシンチレータと同じ側に配置されている構成では、たとえば、第二配線部材を、第一及び第二電極とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器の構成をより確実に簡略化する。
第一配線部材が、第一半導体基板に対してシンチレータと同じ側に配置されている構成では、たとえば、第一配線部材を、第一及び第二電極とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。第二配線部材が、第二半導体基板に対してシンチレータと同じ側に配置されている構成では、たとえば、第二配線部材を、第一及び第二電極とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器の構成をより確実に簡略化する。
上記第一の態様では、第一配線部材及び第二配線部材と、第一半導体基板及び第二半導体基板とは、可撓性を有していてもよい。第一配線部材の可撓性は、第一半導体基板の可撓性より大きくてもよい。第二配線部材の可撓性は、第二半導体基板の可撓性より大きくてもよい。
第一配線部材の可撓性が、第一半導体基板の可撓性より大きい構成では、第一配線部材から第一半導体基板への振動が伝わりにくい。第一半導体基板に、第一配線部材からの力が加わりにくく、第一半導体基板は、物理的なダメージを受けがたい。第二配線部材の可撓性が、第二半導体基板の可撓性より大きい構成では、第二配線部材から第二半導体基板への振動が伝わりにくい。第二半導体基板に、第二配線部材からの力が加わりにくく、第二半導体基板は、物理的なダメージを受けがたい。したがって、本構成は、放射線検出器の機械的強度を確実に維持する。
第一配線部材の可撓性が、第一半導体基板の可撓性より大きい構成では、第一配線部材から第一半導体基板への振動が伝わりにくい。第一半導体基板に、第一配線部材からの力が加わりにくく、第一半導体基板は、物理的なダメージを受けがたい。第二配線部材の可撓性が、第二半導体基板の可撓性より大きい構成では、第二配線部材から第二半導体基板への振動が伝わりにくい。第二半導体基板に、第二配線部材からの力が加わりにくく、第二半導体基板は、物理的なダメージを受けがたい。したがって、本構成は、放射線検出器の機械的強度を確実に維持する。
第二の態様に係る放射線検出器アレイは、一次元に配列された複数の放射線検出器を備えている放射線検出器アレイであって、複数の放射線検出器は、上記放射線検出器である。シンチレータは、一対の端面を連結していると共に第一側面と第二側面とを連結している一対の第三側面を有している。複数の放射線検出器のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の放射線検出器が備えるシンチレータの第三側面と、他方の放射線検出器が備えるシンチレータの第三側面とが互いに対向するように、並んでいる。
上記第二の態様によれば、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を一次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
上記第二の態様では、一次元に並んでいる各第一半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されていてもよい。一次元に並んでいる各第二半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されていてもよい。
一次元に並んでいる各第一及び第二半導体光検出素子が互いに一体的に形成されている構成では、複数の放射線検出器を一次元配列した放射線検出器アレイの機械的強度が向上する。
一次元に並んでいる各第一及び第二半導体光検出素子が互いに一体的に形成されている構成では、複数の放射線検出器を一次元配列した放射線検出器アレイの機械的強度が向上する。
上記第二の態様では、行列状に二次元配列された複数の放射線検出器を備える放射線検出器アレイであって、複数の放射線検出器のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器は、上記放射線検出器アレイであってもよい。複数の放射線検出器のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方と、他方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいてもよい。
複数の放射線検出器が行列状に二次元配列されている構成では、一次元配列した放射線検出器アレイが列方向に並んでいる構成によって、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
複数の放射線検出器が行列状に二次元配列されている構成では、一次元配列した放射線検出器アレイが列方向に並んでいる構成によって、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
第三の態様に係る放射線検出器アレイは、一次元に配列された複数の放射線検出器を備えている放射線検出器アレイであって、複数の放射線検出器は、上記放射線検出器である。シンチレータは、一対の端面を連結していると共に第一側面と第二側面とを連結している一対の第三側面を有している。複数の放射線検出器のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の放射線検出器が備えるシンチレータの第三側面と、他方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方とが互いに対向するように、並んでいる。
上記第三の態様によれば、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を一次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
上記第三の態様では、行列状に二次元配列された複数の放射線検出器を備える放射線検出器アレイであって、複数の放射線検出器のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器は、上記放射線検出器アレイであり、複数の放射線検出器のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の放射線検出器が備えるシンチレータの第三側面と、他方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいてもよい。
複数の放射線検出器が行列状に二次元配列されている構成では、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイが実現される。第三側面と、他方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方とが列方向で互いに対向しているので、第一及び第二半導体光検出素子が互いに対向している構成に比べて、複数の放射線検出器が、より少ないスペースで二次元配列される。
複数の放射線検出器が行列状に二次元配列されている構成では、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイが実現される。第三側面と、他方の放射線検出器が備える第一半導体光検出素子又は第二半導体光検出素子のいずれか一方とが列方向で互いに対向しているので、第一及び第二半導体光検出素子が互いに対向している構成に比べて、複数の放射線検出器が、より少ないスペースで二次元配列される。
本発明の第一の態様は、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を提供する。本発明の第二及び第三の態様は、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器を備える放射線検出器アレイを提供する。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
(第一実施形態)
図1~図10を参照しながら、第一実施形態に係る放射線検出器RD1の構成を説明する。図1及び図2は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。図3は、第一半導体光検出素子を示す平面図である。図4は、第二半導体光検出素子を示す平面図である。図5は、光検出領域の等価回路を示す図である。図6~図8は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す側面図である。図9及び図10は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。図1及び図9では、説明のため、第二半導体光検出素子の一部の図示が省略されている。図2及び図10では、説明のため、第一半導体光検出素子の一部の図示が省略されている。図9及び図10では、補強体が二点鎖線によって示されている。
図1~図10を参照しながら、第一実施形態に係る放射線検出器RD1の構成を説明する。図1及び図2は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。図3は、第一半導体光検出素子を示す平面図である。図4は、第二半導体光検出素子を示す平面図である。図5は、光検出領域の等価回路を示す図である。図6~図8は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す側面図である。図9及び図10は、第一実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。図1及び図9では、説明のため、第二半導体光検出素子の一部の図示が省略されている。図2及び図10では、説明のため、第一半導体光検出素子の一部の図示が省略されている。図9及び図10では、補強体が二点鎖線によって示されている。
図1及び図2に示されるように、放射線検出器RD1は、シンチレータ1と、半導体光検出素子10aと、半導体光検出素子10bと、配線部材30aと、配線部材30bとを備えている。シンチレータ1は、放射線の入射を受けてシンチレーション光(蛍光)を発生する。半導体光検出素子10a,10bは、シンチレータ1で発生したシンチレーション光を検出する。半導体光検出素子10aは、半導体基板11aを有しており、配線部材30aと電気的に接続されている。半導体光検出素子10bは、半導体基板11bを有しており、配線部材30bと電気的に接続されている。たとえば、半導体光検出素子10aが第一半導体光検出素子を構成する場合、半導体光検出素子10bは、第二半導体光検出素子を構成する。たとえば、配線部材30aが第一配線部材を構成する場合、配線部材30bは、第二配線部材を構成する。たとえば、半導体基板11aが第一半導体基板を構成する場合、半導体基板11bは、第二半導体基板を構成する。
シンチレータ1は、互いに対向している一対の端面1a,1bと、互いに対向している一対の側面1c,1dと、互いに対向している一対の側面1e,1fと、を有している。端面1a,1b、側面1c,1d、及び側面1e,1fは、シンチレータ1の外表面を構成している。端面1a,1bは、第一方向D1で互いに対向している。端面1a,1bは、シンチレータ1の第一方向D1での両端を規定している。側面1c,1dは、第一方向D1に交差する第二方向D2で互いに対向していると共に、一対の端面1a,1bを連結している。本実施形態では、第二方向D2は、側面1cに直交している方向と一致している。側面1c,1dは、シンチレータ1の第二方向D2での両端を規定している。側面1e,1fは、端面1a,1bを連結していると共に、側面1c及び側面1dとを連結している。側面1e,1fは、第一方向D1及び第二方向D2に交差する第三方向D3で互いに対向している。第三方向D3は、側面1cに平行な方向と一致している。本実施形態では、第一方向D1、第二方向D2、及び第三方向D3は、互いに直交している。側面1e,1fは、シンチレータ1の第三方向D3での両端を規定している。たとえば、側面1cが第一側面を構成する場合、側面1dは、第二側面を構成し、側面1e,1fは、一対の第三側面を構成する。
端面1a及び端面1bは、側面1cと側面1dとを連結するように、第二方向D2に延在している。端面1a及び端面1bは、側面1eと側面1fとを連結するように、第三方向D3に延在している。側面1c及び側面1dは、端面1aと端面1bとを連結するように、第一方向D1に延在している。側面1c及び側面1dは、側面1eと側面1fとを連結するように、第三方向D3に延在している。側面1e及び側面1fは、端面1aと端面1bとを連結するように、第一方向D1に延在している。側面1e及び側面1fは、側面1cと側面1dとを連結するように、第二方向D2に延在している。側面1e及び側面1fは、側面1cと隣り合っている。
第一方向D1でのシンチレータ1の長さは、第二方向D2でのシンチレータ1の長さより大きい。第一方向D1でのシンチレータ1の長さは、第三方向D3でのシンチレータ1の長さより大きい。第一方向D1は、シンチレータ1の長手方向である。第一方向D1での側面1cの長さは、第三方向D3での側面1cの幅より大きい。第一方向D1での側面1dの長さは、第三方向D3での側面1dの幅より大きい。
端面1a,1b、側面1c,1d、及び側面1e,1fは、これらの面に直交する方向から見て、矩形状を呈している。本実施形態では、シンチレータ1は、第一方向D1から見て、矩形状を呈しており、第二方向D2及び第三方向D3から見ても、矩形状を呈している。シンチレータ1は、たとえば、直方体形状を呈している。第一方向D1でのシンチレータ1の長さは、たとえば、約20mmである。第二方向D2でのシンチレータ1の長さは、たとえば、約4mmである。第三方向D3でのシンチレータ1の長さは、たとえば、約4mmである。本明細書での「矩形状」は、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状を含む。本明細書での「直方体形状」は、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状を含む。
シンチレータ1は、たとえば、結晶性シンチレータ、セラミックシンチレータ、又はプラスチックシンチレータを含んでいる。結晶性シンチレータは、たとえば、CsI、NaI、LaBr3、セリウム添加ルテチウムイットリウムオルトシリケート(LYSO(Ce))、ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット(GAGG)、オキシオルトケイ酸ルテチウム(LSO)、ゲルマニウム酸ビスマス(BGO)、又はルテニウムアルミニウムガーネット(LuAG)等を含んでいる。セラミックシンチレータは、たとえば、無機蛍光体の焼結体を含んでいる。プラスチックシンチレータは、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含んでいる。
半導体基板11aは、側面1cと対向するように、配置されている。半導体基板11bは、側面1dと対向するように、配置されている。半導体基板11a,11bは、たとえば、Siを含んでいる。半導体基板11bは、側面1dに配置されることを除いて、たとえば、側面1cに配置される半導体基板11aと同一の形態を有し、同一の機能を示す。半導体基板11aは、たとえば、接着剤を介して、側面1cに配置される。半導体基板11bは、たとえば、接着剤を介して、側面1dに配置される。
図3に示されるように、半導体基板11aは、部分21aと部分22aとを有している。本実施形態では、部分21aは、側面1cで覆われている。部分22aは、部分21aと第一方向D1に並んでいると共に、側面1cから露出している。図4に示されるように、半導体基板11bは、部分21bと部分22bとを有している。本実施形態では、部分21bは、側面1dで覆われている。部分22bは、部分21bと第一方向D1に並んでいると共に、側面1dから露出している。たとえば、部分21aが第一部分を構成する場合、部分22aは、第二部分を構成する。たとえば、部分21bが第三部分を構成する場合、部分22bは、第四部分を構成する。
図3及び図4に示されるように、部分21a及び部分21bのそれぞれには、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dが配置されている。複数の光検出領域23a,23b,23c,23dは、第一方向D1に並んでいる。本実施形態では、四つの光検出領域23a,23b,23c,23dが配置されている。複数の光検出領域23a,23b,23c,23dは、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12と、少なくとも一つのクエンチング抵抗13とをそれぞれ有している。図3及び図4に示した例では、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dは、複数のアバランシェフォトダイオード12と、複数のクエンチング抵抗13とをそれぞれ有している。シンチレーション光を受光したアバランシェフォトダイオード12は、光電変換によって光電子を発生する。
部分21a及び部分21bのそれぞれには、たとえば、四つの導線14a,14b,14c,14dと導線14eとが配置されている。導線14a,14b,14c,14dは、たとえば、第二方向D2から見て、格子状にパターニングされた信号読出用の配線パターンを構成している。導線14a,14b,14c,14dの各格子は、一つの光検出部15を囲んでいる。一つの光検出部15は、一つのアバランシェフォトダイオード12と、対応するアバランシェフォトダイオード12と電気的に直列接続されている一つのクエンチング抵抗13とで構成されている。部分21a及び部分21bのそれぞれには、複数の光検出部15が配置されており、光検出部15は、たとえば、行列状に二次元配置されている。図3及び図4に示した例では、各光検出領域23a,23b,23c,23dが、互いに接している。実際には、各光検出領域23a,23b,23c,23dは、互いに接していてもよく、互いに離間していてもよい。複数の光検出領域23a,23b,23c,23dは、一のアバランシェフォトダイオード12と、一のクエンチング抵抗13とをそれぞれ有していてもよい。
少なくとも一つのクエンチング抵抗13は、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12のうち対応するアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている。アバランシェフォトダイオード12は、アノード及びカソードの一方と電気的に接続されているコンタクト電極16を有しており、クエンチング抵抗13の一端は、コンタクト電極16と電気的に直列接続されている。各クエンチング抵抗13の他端は、それぞれ、配線パターンを構成している導線14a,14b,14c,14dと電気的に直列接続されている。導線14a,14b,14c,14dは、それぞれ、複数のクエンチング抵抗13を電気的に並列接続している。導線14eは、複数のアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方を電気的に並列接続している。
部分22a及び部分22bのそれぞれには、複数の電極17a,17b,17c,17dと、電極18とが配置されている。電極17a,17b,17c,17dは、それぞれ、導線14a,14b,14c,14dを介して、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれている少なくとも一つのクエンチング抵抗13を電気的に接続している。図3及び図4に示した例では、電極17a,17b,17c,17dは、それぞれ、導線14a,14b,14c,14dを介して、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれている複数のクエンチング抵抗13を電気的に並列接続している。たとえば、電極17aは、導線14aを介して、光検出領域23aと接続されている。電極17bは、導線14bを介して、光検出領域23bと接続されている。電極17cは、導線14cを介して、光検出領域23cと接続されている。電極17dは、導線14dを介して、光検出領域23dと接続されている。光検出領域23a,23b,23c,23dが、それぞれ、一のクエンチング抵抗13を含んでいる構成では、電極17a,17b,17c,17dは、それぞれ、導線14a,14b,14c,14dを介して、光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれている一のクエンチング抵抗13を電気的に直列接続している。たとえば、電極17a,17b,17c,17dが、第一電極を構成する場合、電極18は、第二電極を構成する。
電極18は、導線14eを介して、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれているアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方と電気的に接続されている。図3及び図4に示した例では、電極18は、導線14eを介して、複数のアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方を電気的に並列接続している。光検出領域23a,23b,23c,23dが、それぞれ、一のアバランシェフォトダイオード12を含んでいる構成では、電極18は、導線14eを介して、光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれている一のアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方を電気的に並列接続している。
電極17a,17b,17c,17d及び電極18は、たとえば、アルミニウム又はアルミ複合体(AlSi、AlCu、AlSiCu等)を含んでいる。電極17a,17b,17c,17d及び電極18は、たとえば、めっき法、蒸着法、又はスパッタ法によって形成される。
クエンチング抵抗13の電気抵抗率は、電極17a,17b,17c,17d及び電極18の電気抵抗率よりも大きい。クエンチング抵抗13は、たとえば、ポリシリコンを含んでいる。クエンチング抵抗13の材料は、たとえば、SiCr、NiCr、又はFeCrを含んでいてもよい。クエンチング抵抗13は、たとえば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法又はスパッタ法によって形成される。
本実施形態では、少なくとも一つのクエンチング抵抗13は、たとえば、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12のうち対応するアバランシェフォトダイオード12のアノードと電気的に接続している。この場合、電極18は、複数のアバランシェフォトダイオード12のカソードと電気的に接続している。少なくとも一つのクエンチング抵抗13は、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12のうち対応するアバランシェフォトダイオード12のカソードと電気的に接続していてもよい。この場合、電極18は、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12のアノードと電気的に接続している。
各アバランシェフォトダイオード12は、ガイガーモードで動作する。ガイガーモードでは、アバランシェフォトダイオード12のブレイクダウン電圧よりも大きな逆方向電圧(逆バイアス電圧)がアバランシェフォトダイオード12に印加される。たとえば、アバランシェフォトダイオード12のアノードには、電位V1が印加され、アバランシェフォトダイオード12のカソードには、電位V1に対して正の電位V2が印加される。これらの電位の極性は相対的なものであり、たとえば、いずれか一方の電位が接地電位であってもよい。各光検出部15は、並列に接続されている。
各アバランシェフォトダイオード12は、いわゆるリーチスルー型のアバランシェフォトダイオードであってもよく、いわゆるリバース型のアバランシェフォトダイオードであってもよい。リーチスルー型のアバランシェフォトダイオード12は、たとえば、シンチレーション光が長波長光の場合に用いられる。リバース型のアバランシェフォトダイオード12は、たとえば、シンチレーション光が短波長光の場合に用いられる。これらリーチスルー型又はリバース型のアバランシェフォトダイオード12は、ガイガーモードで動作する。放射線検出器RD1は、リニアモードで動作するアバランシェフォトダイオード12を備えていてもよい。リニアモードで動作するアバランシェフォトダイオード12も、いわゆるリーチスルー型のアバランシェフォトダイオードであってもよく、いわゆるリバース型のアバランシェフォトダイオードであってもよい。
半導体基板11a,11bには、たとえば、導線14a,14b,14c,14d及び導線14eと、導線14a,14b,14c,14dにそれぞれ接続されている電極17a,17b,17c,17dと、導線14eに接続されている電極18とが配置されている。半導体基板11a,11bには、たとえば、導線14a,14b,14c,14d、及び導線14e上に絶縁層19が配置されている。半導体基板11aでは、絶縁層19は、部分21aと部分22aとを延在している。半導体基板11bでは、絶縁層19は、部分21bと部分22bとを延在している。部分22a,22bでは、電極17a,17b,17c,17d及び導線14a,14b,14c,14dは、絶縁層19によって、電極18及び導線14eと絶縁されている。部分21a,21bでは、絶縁層19は、複数の光検出部15上に形成されている。絶縁層19は、たとえば、SiO2又はSiNを含んでいる。絶縁層19は、たとえば、熱酸化法、スパッタ法、又はCVD法によって形成される。
図1、図2及び図6に示されるように、配線部材30aは、半導体基板11aに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている。配線部材30a、半導体基板11a、及びシンチレータ1は、面11c上に配置されている。配線部材30bは、半導体基板11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている。配線部材30b、半導体基板11b、及びシンチレータ1は、面11d上に配置されている。配線部材30bは、半導体基板11bと電気的に接続されることを除いて、たとえば、半導体基板11aと電気的に接続される配線部材30aと同一の形態を有し、同一の機能を示す。
配線部材30a,30bは、導体31a,31b,31c,31dと導体32とを有している。導体31a,31b,31c,31dは、それぞれ、電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続され、導体32は、電極18と電気的に接続されている。導体31a,31b,31c,31dは、導電性バンプ33を介して、電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続されている。導体32は、導電性バンプ33を介して、電極18と接続されている。導電性バンプ33は、たとえば、はんだ、ACF(アニソトロピックコンダクティブフィルム)、又はACP(アニソトロピックコンダクティブペースト)を含んでいる。はんだは、たとえば、Sn-Ag-Cuはんだを含んでいる。導電性バンプ33は、たとえば、Auバンプ、Niバンプ、又はCuバンプを含んでいてもよい。
本実施形態では、導体31a,31b,31c,31dを介して、アバランシェフォトダイオード12のアノードに電位V1が印加され、導体32を介して、アバランシェフォトダイオード12のカソードに電位V2が印加される。導体32を介して、アバランシェフォトダイオード12のカソードに電位V1が印加され、導体31a,31b,31c,31dを介して、アバランシェフォトダイオード12のアノードに電位V2が印加されてもよい。図3では、導体31aのみが描かれている。導体31a,31b,31c,31d及び導体32は、たとえば、Al、Cu、Cu/Ni/Au、Cu/Ni/Pd/Auを含んでいる。導体31a,31b,31c,31d及び導体32は、たとえば、スパッタ法又はメッキ法によって形成される。
配線部材30a及び配線部材30bと、半導体基板11a及び半導体基板11bとは、可撓性を有している。配線部材30aの可撓性は、半導体基板11aの可撓性より大きい。配線部材30bの可撓性は、半導体基板11bの可撓性より大きい。配線部材30aの可撓性と、配線部材30bの可撓性とは、たとえば、互いに同じである。配線部材30aの可撓性と、配線部材30bの可撓性とは、互いに異なっていてもよい。
第二方向D2から見て、半導体基板11aの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dにより構成される一つの領域は、側面1cの輪郭に沿っている。各光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭を構成する複数の端縁は、第二方向D2から見て、側面1cの輪郭を構成する複数の端縁のうち対応する端縁に沿っている。第二方向D2から見て、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭により構成される一つの領域は、側面1cの輪郭形状に対応する形状を呈している。半導体基板11aにおいて、各光検出部15は、第二方向D2から見て、光検出領域23a,23b,23c,23dにより構成される一つの領域が側面1cの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈するように、並んでいる。各光検出領域23a,23b,23c,23dは、側面1cの輪郭形状に対応して、たとえば、矩形状の輪郭形状を呈している。
第二方向D2から見て、半導体基板11bの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dにより構成される一つの領域は、側面1dの輪郭に沿っている。各光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭を構成する複数の端縁は、第二方向D2から見て、側面1dの輪郭を構成する複数の端縁のうち対応する端縁に沿っている。第二方向D2から見て、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭により構成される一つの領域は、側面1dの輪郭形状に対応する形状を呈している。半導体基板11bにおいて、各光検出部15は、第二方向D2から見て、光検出領域23a,23b,23c,23dにより構成される一つの領域が側面1dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈するように、並んでいる。各光検出領域23a,23b,23c,23dは、側面1dの輪郭形状に対応して、たとえば、矩形状の輪郭形状を呈している。
図3及び図4に示した例では、複数の光検出領域23a,23b,23cにおいて、光検出部15が、第一方向D1に各列3個並んでおり、第三方向D3に各列3個並んでいる。光検出領域23aは、合計9個の光検出部15を含んでいる。光検出領域23dにおいては、光検出部15が、第一方向D1に各列5個並んでおり、第三方向D3に各列3個並んでいる。光検出領域23dは、合計15個の光検出部15を含んでいる。
光検出領域23a,23b,23c,23dは、たとえば、第一方向D1に並んでいる。本実施形態では、光検出領域23a、光検出領域23b、光検出領域23c、及び光検出領域23dの順に並んでいる。光検出領域23dは、光検出領域23a、光検出領域23b、及び光検出領域23cよりも、部分22a,22bに近い。光検出領域23cは、光検出領域23a、及び光検出領域23bよりも、部分22a,22bに近い。光検出領域23bは、光検出領域23aよりも、部分22a,22bに近い。本実施形態では、導線14aの幅は、導線14b,14c,14dの幅より大きい。導線14bの幅は、導線14c,14dの幅より大きい。導線14cの幅は、導線14dの幅より大きい。第二方向D2から見て、半導体基板11a,11bの第三方向D3での両端と、光検出領域23a,23b,23c,23dとの間に、たとえば、導線14aと導線14b,14cとが延在している。第二方向D2から見て、導線14dは、たとえば、導線14aと導線14b,14cとの間に配置されている。導線14a,14b,14c,14dは、第一方向D1に延在している。導線14a,14b,14c,14dの幅は、導線14a,14b,14c,14dの延在方向に垂直な方向での幅である。導線14a,14b,14c,14dの幅は、第三方向D3での幅である。たとえば、光検出領域23aが第一光検出領域を構成する場合、光検出領域23dは、第二光検出領域を構成する。
図1及び図2に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、補強体45を備えている。補強体45は、たとえば、部分22aと部分22bとの間に配置されている。本実施形態では、補強体45は、部分22aと部分22bとを覆っていると共に、部分22aと部分22bとを連結している。補強体45は、たとえば、部分22a及び部分22bと、シンチレータ1とに接している。補強体45は、たとえば、部分22a及び部分22bと、シンチレータ1とから露出している面45a,45b,45cを有している。面45aは、たとえば、第一方向D1で端面1bと対向している。面45b,45cは、たとえば、第三方向D3で互いに対向している。
補強体45は、たとえば、樹脂を含んでいる。補強体45の樹脂は、たとえば、部分22a及び部分22bと、シンチレータ1とで画成される空間に充填される。補強体45の樹脂は、たとえば、熱硬化性樹脂を含んでいる。補強体45の樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、又はパラキシリレン系ポリマーを含んでいる。
本実施形態では、補強体45は、たとえば、ブロックを含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、部分22a及び部分22bと、シンチレータ1とで画成される空間に合わせた形状を呈している。補強体45のブロックには、たとえば、配線部材30a及び配線部材30bと干渉しないような窪みが形成されている。補強体45のブロックは、たとえば、接着剤によって、部分22aと部分22bとの間に配置される。接着剤は、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、又はフェノール樹脂を含んでいる。
補強体45のブロックは、たとえば、金属を含んでいる。金属のブロックは、たとえば、Al、チタン合金、ニッケル合金、又はステンレス鋼を含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、ガラスのブロックを含んでいる。ガラスのブロックは、たとえば、石英ガラス、又はホウケイ酸ガラスを含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、セラミックのブロックを含んでいる。セラミックのブロックは、たとえば、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、サファイア、ジルコニア、コージライト、イットリア、窒化アルミニウム、サーメット、ムライト、ステアタイト、又はフォルステライトを含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、樹脂のブロックを含んでいる。樹脂のブロックは、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、又はパラキシリレン系ポリマーを含んでいる。
補強体45のブロックは、たとえば、金属を含んでいる。金属のブロックは、たとえば、Al、チタン合金、ニッケル合金、又はステンレス鋼を含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、ガラスのブロックを含んでいる。ガラスのブロックは、たとえば、石英ガラス、又はホウケイ酸ガラスを含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、セラミックのブロックを含んでいる。セラミックのブロックは、たとえば、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、サファイア、ジルコニア、コージライト、イットリア、窒化アルミニウム、サーメット、ムライト、ステアタイト、又はフォルステライトを含んでいる。補強体45のブロックは、たとえば、樹脂のブロックを含んでいる。樹脂のブロックは、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、又はパラキシリレン系ポリマーを含んでいる。
図6に示されるように、半導体基板11aは、第二方向D2で互いに対向している面11cと面11dとを有している。面11cは、第二方向D2でシンチレータ1と対向している。面11dは、第二方向D2で面11cと対向している。本実施形態では、アバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの一方が、面11cに配置され、アバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方が、面11dに配置されている。たとえば、面11cが第一面を構成する場合、面11dは、第二面を構成する。
半導体基板11bは、第二方向D2で互いに対向している面11eと面11fとを有している。面11eは、第二方向D2でシンチレータ1と対向している。面11fは、第二方向D2で面11eと対向している。本実施形態では、アバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの一方が、面11eに配置され、アバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方が、面11fに配置されている。たとえば、面11eが第三面を構成する場合、面11fは、第四面を構成する。
面11d,11fは、たとえば、研磨面である。たとえば、半導体基板11a,11bが、シンチレータ1に配置され、補強体45が部分22a,22b間に配置された後に、面11d,11fが研磨される。図7は、面11d,11fが研磨される前の放射線検出器RD1を示す側面図であり、図8は、面11d,11fが研磨された後の放射線検出器RD1を示す側面図である。図7及び図8に示されるように、本実施形態では、面11dが研磨されて、半導体基板11aが薄化され、面11fが研磨されて、半導体基板11bが薄化される。
面11d,11fは、たとえば、機械的に研磨される。面11d,11fの機械的な研磨は、たとえば、グラインディング法、ラッピング法、又はポリッシングホイルによるドライポリッシング法による。面11d,11fは、機械化学的に研磨されてもよい。面11d,11fの化学的な研磨は、たとえば、CMPスラリーによるウェットポリッシングによる。面11d,11fが研磨面である構成では、半導体基板11a,11bの厚みは、たとえば、10~200μmである。研磨面の表面粗さは、たとえば、0.001~200μmである。本明細書では、面の表面粗さとしては、最大高さ(Rz)が用いられる。最大高さ(Rz)は、JIS B 0601:2001(ISO 4287:1997)に定義されている。面11d,11fが研磨される前では、半導体基板11a,11bの厚みは、たとえば、250~1000μmである。
図1及び図6に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、被覆体47aを備えている。被覆体47aは、シンチレータ1との間に半導体基板11aが位置するように、配置されている。本実施形態では、被覆体47aは、面11dに配置されている。被覆体47aは、面11dの少なくとも一部に配置されており、面11dの全部に配置されていてもよい。したがって、面11dのうち、部分21aに対応する領域のみに配置されていてもよく、面11dのうち、部分21aと部分22aとに対応する領域全体に配置されていてもよい。図1及び図6では、被覆体47aが、面11dのうち、部分21aと部分22aとに対応する領域全体に配置されている例が示されている。放射線検出器RD1は、被覆体47aを備えていなくてもよい。
図2及び図6に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、被覆体47bを備えている。被覆体47bは、シンチレータ1との間に半導体基板11bが位置するように、配置されている。本実施形態では、被覆体47bは、面11fに配置されている。被覆体47bは、面11fの少なくとも一部に配置されており、面11fの全部に配置されていてもよい。したがって、面11fのうち、部分21bに対応する領域のみに配置されていてもよく、面11fのうち、部分21bと部分22bとに対応する領域全体に配置されていてもよい。図2及び図6では、被覆体47bが、面11fのうち、部分21bと部分22bとに対応する領域全体に配置されている例が示されている。放射線検出器RD1は、被覆体47bを備えていなくてもよい。たとえば、被覆体47aが第一被覆体を構成する場合、被覆体47bは、第二被覆体を構成する。
被覆体47a,47bは、たとえば、光反射体48を含んでいる。光反射体48は、たとえば、膜を含んでいる。膜は、たとえば、金属からなる。金属は、たとえば、Al、Ag、Ti、Pt、Ni、又はAuを含んでいる。光反射体48は、たとえば、金属薄膜からなる。光反射体48は、多層光学膜又はテフロン(登録商標)膜を含んでいてもよい。光反射体48は、たとえば、めっき法、蒸着法、又はスパッタ法によって形成される。光反射体48の厚みは、たとえば、0.05~100μmである。
被覆体47a,47bは、たとえば、電気絶縁体49を含んでいる。電気絶縁体49は、たとえば、膜を含んでいる。膜は、たとえば、電気絶縁材料からなる。電気絶縁材料は、たとえば、ケイ素化合物、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、又はパラキシリレン系ポリマーを含んでいる。電気絶縁体49は、たとえば、電気絶縁薄膜からなる。ケイ素化合物は、たとえば、SiO2、又はSiNを含んでいる。ポリマーは、たとえば、パラキシリレン系ポリマーを含んでいる。電気絶縁体49は、たとえば、化学蒸着法(CVD)、熱酸化法、スパッタ法、蒸着法、又はポッティング法によって形成される。電気絶縁体49は、シンチレータ1に配置された後の半導体基板11a,11bに、たとえば、電気絶縁性フィルムが巻かれることによって形成されてもよい。電気絶縁体49の厚みは、たとえば、0.05~100μmである。
被覆体47a,47bは、たとえば、光反射体48と電気絶縁体49とを含んでいる。被覆体47a,47bは、たとえば、光反射体48と電気絶縁体49との二層構造体である。この場合、光反射体48が、半導体基板11aと電気絶縁体49との間に配置されていてもよく、電気絶縁体49が、半導体基板11aと光反射体48との間に配置されていてもよい。光反射体48が、半導体基板11bと電気絶縁体49との間に配置されていてもよく、電気絶縁体49が、半導体基板11bと光反射体48との間に配置されていてもよい。本実施形態では、被覆体47a,47bは、光反射体48及び電気絶縁体49の少なくともいずれか一つを含んでいる。被覆体47a,47bは、たとえば、光反射体48又は電気絶縁体49を含む単層構造体である。被覆体47a,47bは、たとえば、光反射体及び電気絶縁体の特性を同時に備えていてもよい。図6では、電気絶縁体49が、半導体基板11aと光反射体48との間、及び、半導体基板11bと光反射体48との間に配置された例が示されている。
被覆体47aは、たとえば、面11dに配置されている。被覆体47aは、たとえば、面11dの全体の上に配置され、側面11gにも配置されてよい。側面11gは、第二方向D2で面11cと面11dとを互いに連結し、たとえば、第二方向D2から見て、被覆体47aの外周縁を構成している。光反射体48が、面11dの全部に配置され、電気絶縁体49が、面11dに配置された光反射体48上と、側面11g上とに配置されていてもよい。被覆体47bは、たとえば、面11fに配置されている。被覆体47bは、たとえば、面11fの全体の上に配置され、側面11hにも配置されてよい。側面11hは、第二方向D2で面11eと面11fとを互いに連結し、たとえば、第二方向D2から見て、被覆体47bの外周縁を構成している。光反射体48が、面11fの全部に配置され、電気絶縁体49が、面11fに配置された光反射体48上と、側面11h上とに配置されていてもよい。
本実施形態では、面11dでの、アバランシェフォトダイオード12のアノード又はカソードの電位が接地電位である構成では、面11dには、電気絶縁体49が配置されていなくてもよい。面11dでの、アバランシェフォトダイオード12のアノード又はカソードの電位が接地電位でない構成では、面11dには、電気絶縁体49が配置されていてもよい。面11fでの、アバランシェフォトダイオード12のアノード又はカソードの電位が接地電位である構成では、面11fには、電気絶縁体49が配置されていなくてもよい。面11fでの、アバランシェフォトダイオード12のアノード又はカソードの電位が接地電位でない構成では、面11fには、電気絶縁体49が配置されていてもよい。
図9及び図10に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、基体40a及び基体40bを備えている。基体40aは、第二方向D2で互いに対向している面40c及び面40dを有しており、面40cとシンチレータ1との間に半導体基板11aが位置するように、配置されている。基体40bは、第二方向D2で互いに対向している面40e及び面40fを有しており、面40eとシンチレータ1との間に半導体基板11bが位置するように、配置されている。基体40bは、たとえば、基体40aと同一の形態を有し、同一の機能を示す。たとえば、基体40aが第一基体を構成する場合、基体40bは、第二基体を構成する。たとえば、面40cが第五面を構成する場合、面40dは、第六面を構成する。たとえば、面40eが第七面を構成する場合、面40fは、第八面を構成する。
基体40aは、部分51aと部分52aとを有している。部分51aは、半導体基板11aで覆われている。部分52aは、部分51aと第一方向D1に並んでいると共に、半導体基板11aから露出している。基体40bは、部分51bと部分52bとを有している。部分51bは、半導体基板11bで覆われている。部分52bは、部分51bと第一方向D1に並んでいると共に、半導体基板11bから露出している。基体40bは、たとえば、基体40aと同一の構成と機能とを有する。たとえば、部分51aが第五部分を構成する場合、部分52aは、第六部分を構成する。たとえば、部分51bが第七部分を構成する場合、部分52bは、第八部分を構成する。
放射線検出器RD1は、面40c上に配置されている複数の端子41a,41b,41c,41dと、面40c上に配置されている端子42と、を含んでいる。端子41a,41b,41c,41d及び端子42は、半導体基板11aに対して、たとえば、シンチレータ1と同じ側に配置されている。各端子41a,41b,41c,41dは、部分52a上に位置すると共に、ワイヤ43を通して部分22aに配置されている複数の電極17a,17b,17c,17dのうち、対応する電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続されている。端子42は部分52a上に位置すると共に、ワイヤ44を通して部分22aに配置されている電極18と電気的に接続されている。ワイヤ43,44は、たとえば、補強体45の樹脂によって覆われ、保護される。配線部材30aは、導電性バンプ46を介して、電極17a,17b,17c,17d及び電極18と電気的に接続されている。基体40aにおいて、たとえば、端子41a,41b,41c,41dが第一端子を構成する場合、端子42は、第二端子を構成する。基体40aにおいて、たとえば、ワイヤ43が第一ワイヤを構成する場合、ワイヤ44は、第二ワイヤを構成する。ワイヤ43,44は、たとえば、補強体45のブロックによって保護されてもよい。
放射線検出器RD1は、面40e上に配置されている複数の端子41a,41b,41c,41dと、面40e上に配置されている端子42と、を含んでいる。端子41a,41b,41c,41d及び端子42は、半導体基板11bに対して、たとえば、シンチレータ1と同じ側に配置されている。各端子41a,41b,41c,41dは、部分52b上に位置すると共に、ワイヤ43を通して部分22bに配置されている複数の電極17a,17b,17c,17dのうち、対応する電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続されている。端子42は部分52b上に位置すると共に、ワイヤ44を通して部分22bに配置されている電極18と電気的に接続されている。ワイヤ43,44は、たとえば、補強体45の樹脂によって覆われ、保護される。配線部材30bは、導電性バンプ46を介して、電極17a,17b,17c,17d及び電極18と電気的に接続されている。基体40bにおいて、たとえば、端子41a,41b,41c,41dが第三端子を構成する場合、端子42は、第四端子を構成する。基体40bにおいて、たとえば、ワイヤ43が第三ワイヤを構成する場合、ワイヤ44は、第四ワイヤを構成する。本実施形態では、基体40bの端子41a,41b,41c,41dは、基体40aの端子41a,41b,41c,41dと同一の構成と機能とを有し、基体40bの端子42は、基体40aの端子42と同一の構成と機能とを有する。放射線検出器RD1は、基体40a及び基体40bのいずれか一つを備えていなくてもよく、基体40a及び基体40bの双方を備えていなくてもよい。ワイヤ43,44は、たとえば、補強体45のブロックによって保護されてもよい。
放射線検出器RD1は、たとえば、樹脂55を備えている。樹脂55は、たとえば、ワイヤ43及びワイヤ44を個別に覆い、又は、ワイヤ43及びワイヤ44の双方を覆っている。樹脂55がワイヤ43及びワイヤ44を個別に覆っている場合、樹脂55は、互いに離間してもよく、互いに繋がっていてもよい。本明細書において、「樹脂55が、ワイヤ43を覆う」とは、端子41とワイヤ43との接続箇所と、電極17a,17b,17c,17dとワイヤ43との接続箇所とを覆うことも含んでいる。また、「樹脂55が、ワイヤ44を覆う」とは、端子42とワイヤ44との接続箇所と、電極18とワイヤ44との接続箇所とを覆うことも含んでいる。本実施形態では、補強体45の樹脂が、たとえば、樹脂55を覆うように、部分22aと部分22bとの間に配置されている。放射線検出器RD1は、樹脂55を備えていなくてもよい。図9及び図10では、放射線検出器RD1が樹脂55を備えている例が示されている。補強体45のブロックが、樹脂55を覆うように、部分22aと部分22bとの間に配置されていてもよい。
放射線検出器RD1が基体40aを備えている構成においても、たとえば、被覆体47aが配置されている。被覆体47aは、面40d上に配置されている。この構成では、シンチレータ1、半導体基板11a、基体40a、及び被覆体47aが、この順に並んでいる。放射線検出器RD1が基体40bを備えている構成においても、たとえば、被覆体47bが配置されている。被覆体47bは、面40f上に配置されている。この構成では、シンチレータ1、半導体基板11b、基体40b、及び被覆体47bが、この順に並んでいる。放射線検出器RD1は、被覆体47a及び被覆体47bの少なくともいずれか一方を備えていなくてもよい。
図1、図2、及び図6に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、光反射体56を備えている。光反射体56は、たとえば、シンチレータ1の端面1a,1b及び側面1e、1fの少なくとも一つに配置される。本実施形態では、光反射体56は、端面1a,1b及び側面1e、1fの全てに配置されている。光反射体56は、端面1a,1b及び側面1e、1fに入射するシンチレーション光がシンチレータ1の外部に出射しないように、シンチレーション光を反射する。光反射体56の材料及び厚みは、たとえば、光反射体48の材料と厚みと同じである。光反射体56は、たとえば、光反射体48と同じ方法で形成される。放射線検出器RD1は、光反射体56を備えていなくてもよい。
図11及び図12を参照しながら、第一実施形態の変形例に係る放射線検出器RD1について説明する。図11は、第一実施形態の変形例に係る放射線検出器RD1を示す斜視図である。図12は、シンチレーション光の一部の経路を示す図である。図12では、シンチレータ1を第三方向D3から見た状態で、シンチレーション光の一部の経路が示されている。本変形例に係る放射線検出器RD1は、シンチレータ1の構成を除いて、第一実施形態に係る放射線検出器RD1と同一の構成を有している。
図11に示されるように、変形例に係るシンチレータ1は、複数の部分1p,1q,1r,1sを有している。複数の部分1p,1q,1r,1sのそれぞれは、半導体基板11a及び半導体基板11bのそれぞれに配置されている、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに対応して位置している。複数の部分1p,1q,1r,1sは、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dにそれぞれ対応している。部分1pは、光検出領域23aに対応している。部分1qは、光検出領域23bに対応している。部分1rは、光検出領域23cに対応している。部分1sは、光検出領域23dに対応している。複数の部分1p,1q,1r,1sは、互いに独立して並んでいる。
部分1p,1q,1r,1sは、互いに対向している一対の対向面3a,3bと、互いに対向している一対の連結面3c,3dと、互いに対向している一対の連結面3e,3fと、を有している。対向面3a,3b、連結面3c,3d、及び連結面3e,3fは、部分1p,1q,1r,1sの外表面を構成している。対向面3a,3bは、第一方向D1で互いに対向している。第一方向D1は、シンチレータ1の長手方向である。連結面3c,3dは、第二方向D2で互いに対向している。連結面3dは、第二方向D2で連結面3cと対向している。第二方向D2は、連結面3cに直交している方向と一致している。連結面3e,3fは、第三方向D3で互いに対向している。本変形例では、部分1pの対向面3aは、シンチレータ1の端面1aと一致しており、部分1sの対向面3bは、シンチレータ1の端面1bと一致している。部分1p,1q,1r,1sの各連結面3cが、シンチレータ1の側面1cを構成している。部分1p,1q,1r,1sの各連結面3dが、シンチレータ1の側面1dを構成している。部分1p,1q,1r,1sの各連結面3eが、シンチレータ1の側面1eを構成している。部分1p,1q,1r,1sの各連結面3fが、シンチレータ1の側面1fを構成している。たとえば、連結面3cが第一連結面を構成する場合、連結面3dは、第二連結面を構成する。
対向面3a及び対向面3bは、連結面3cと連結面3dとを連結するように、第二方向D2に延在している。対向面3a及び対向面3bは、連結面3eと連結面3fとを連結するように、第三方向D3に延在している。連結面3c及び連結面3dは、対向面3aと対向面3bとを連結するように、第一方向D1に延在している。連結面3c及び連結面3dは、連結面3eと連結面3fとを連結するように、第三方向D3に延在している。連結面3e及び連結面3fは、対向面3aと対向面3bとを連結するように、第一方向D1に延在している。連結面3e及び連結面3fは、連結面3cと連結面3dとを連結するように、第二方向D2に延在している。連結面3e及び連結面3fは、連結面3cと隣り合っている。
本変形例では、対向面3a,3b、連結面3c,3d、及び連結面3e,3fは、これらの面に直交する方向から見て、矩形状を呈している。部分1p,1q,1r,1sは、第二方向D2及び第三方向D3から見て、矩形状を呈している。部分1p,1q,1r,1sは、第一方向D1から見ても、矩形状を呈している。
本変形例では、部分1p,1q,1r,1sは、第一方向D1に並んでいる。第一方向D1での部分1p,1q,1r,1sの長さは、たとえば、約0.05~100mmである。第二方向D2での部分1p,1q,1r,1sの長さは、たとえば、約0.05~20mmである。第三方向D3での部分1p,1q,1r,1sの長さは、たとえば、約0.05~20mmである。部分1p,1q,1r,1sは、互いに異なる大きさを有していてもよい。たとえば、複数の部分1p,1q,1r,1sのうち、一部の部分1p,1q,1rが、互いに略同一の大きさを有し、他部の部分1sが、部分1p,1q,1rと異なる大きさを有していてもよい。一部の部分1p,1qが、互いに略同一の大きさを有し、他部の部分1r、1sが、部分1p,1qと異なると共に、互いに略同一の大きさを有していてもよい。部分1p,1q,1r,1sは、互いに略同一の大きさを有していてもよい。
第一方向D1での部分1p,1q,1r,1sの長さを合計した長さは、第二方向D2での各部分1p,1q,1r,1sの長さより大きい。第一方向D1での各部分1p,1q,1r,1sの長さを合計した長さは、部分1p,1q,1r,1sのうち、第二方向D2で最大の長さを有している部分1p,1q,1r,1sの長さより大きい。第一方向D1での各部分1p,1q,1r,1sの長さを合計した長さは、部分1p,1q,1r,1sのうち、第三方向D3で最大の長さを有している部分1p,1q,1r,1sの長さより大きい。
部分1p,1q,1r,1sは、たとえば、第一実施形態に係るシンチレータ1と同じ材料を含んでいる。部分1p,1q,1r,1sは、たとえば、互いに同一の材料を含んでいる。部分1p,1q,1r,1sは、第一実施形態に係るシンチレータ1に含まれる材料の中から、互いに異なる材料を含んでいてもよい。したがって、第一実施形態に係るシンチレータ1の材料の中から、たとえば、部分1p,1rが、互いに同じ材料を含み、部分1q,1sが、互いに同じ材料を含んでいてもよい。この場合、部分1p,1rに含まれている材料は、部分1q,1sに含まれている材料と異なる。
部分1p,1q,1r,1sは、たとえば、互いに接合されている。部分1pの対向面3bは、たとえば、部分1qの対向面3aと接合している。部分1qの対向面3bは、たとえば、部分1rの対向面3aと接合している。部分1rの対向面3bは、たとえば、部分1sの対向面3aと接合している。部分1p,1q,1r,1s同士の接合は、たとえば、接着剤による。
本変形例に係る放射線検出器RD1は、たとえば、光反射部材24を備えている。光反射部材24は、たとえば、複数の部分1p,1q,1r,1s間に配置されている。部分1p,1q,1r,1sは、たとえば、互いに光反射部材24を介して接合されている。光反射部材24は、たとえば、部分1p,1q間、部分1q,1r間,及び部分1r,1s間の少なくとも一つの部分間に配置される。光反射部材24を介した部分1p,1q,1r,1s同士の接合は、たとえば、接着剤による。
本変形例では、部分1p,1q,1r,1sは、互いに分離して、第一方向D1に並んでいてもよい。部分1p,1q,1r,1sが互いに分離している場合、部分1p,1q,1r,1s同士の間には、たとえば、大気が存在する。部分1p,1q,1r,1sが互いに分離している場合、部分1p,1q,1r,1sの対向面3a,3bの少なくともいずれか一つに、光反射部材24が配置されていてもよい。各部分1p,1q,1r,1sにおいて、対向面3a,3bの双方に、光反射部材24が配置されていてもよい。各部分1p,1q,1r,1sの対向面3a,3bのいずれか一方に、光反射部材24が配置されていてもよい。部分1p,1q,1r,1sのうち、たとえば、一部の部分1p,1qが、互いに接合し、接合した部分1p,1q、及び他部の部分1r,1sが、互いに分離していてもよい。
光反射部材24は、たとえば、金属、多層光学膜、又はテフロン(登録商標)等を含んでいる。光反射部材24に含まれる金属は、たとえば、Al、Ag、及びAuを含んでいる。光反射部材24は、たとえば、めっき法、蒸着法、又はスパッタ法によって形成される。光反射部材24の厚みは、たとえば、0.05~100μmである。光反射部材24は、シンチレータ1に入射する放射線を透過させ得る。光反射部材24の材料及び厚みは、たとえば、光反射体48の材料と厚みと同じである。光反射部材24は、たとえば、光反射体48と同じ方法で形成される。変形例に係る放射線検出器RD1は、光反射部材24を備えていなくてもよい。変形例に係る放射線検出器RD1は、光反射部材24を備えていない場合も、複数の部分1p,1q,1r,1sは、互いに接合されている。
本変形例では、第二方向D2から見て、半導体基板11aの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれは、複数の部分1p,1q,1r,1sのうち対応する部分1p,1q,1r,1sの、半導体基板11aと対向する連結面3cの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。第二方向D2から見て、半導体基板11bの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれは、複数の部分1p,1q,1r,1sのうち対応する部分1p,1q,1r,1sの、半導体基板11bと対向する連結面3dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。本変形例では、第二方向D2から見て、部分1p,1q,1r,1sの連結面3c,3dは、矩形状であり、対応する光検出領域23a,23b,23c,23dは、矩形状の輪郭形状を呈している。
図12は、部分1p内で発生し、連結面3cに入射するシンチレーション光の経路を示している。部分1p内で発生したシンチレーション光は、たとえば、部分1p内に閉じ込められる。本変形例では、たとえば、光反射部材24が、対向面3bに配置されている。放射線は、たとえば、部分1pの対向面3aから入射する。シンチレーション光は、たとえば、シンチレーション光の発生点GP1から連結面3cに入射する光L1と光L2とを含んでいる。光L1は、略垂直に連結面3cに入射する。光L1の略垂直である入射角は、連結面3cでの臨界角より小さい。光L1は、連結面3cに入射し、連結面3cを透過する。光L1は、半導体光検出素子10aの光検出領域23aで検出される。光L2は、入射角EA1で連結面3cに入射する。光L2の入射角EA1が連結面3cでの臨界角より小さい場合、光L2は、連結面3cに入射し、連結面3cを透過する。光L2は、半導体光検出素子10aの光検出領域23aで検出される。光L2の入射角EA1が連結面3cでの臨界角以上である場合、光L2は、連結面3cで、たとえば、全反射される。本変形例では、光反射部材24が配置されているので、連結面3cで全反射された光L2は、シンチレータ1の他部分、たとえば、部分1qには入射しがたい。部分1pで発生したシンチレーション光は、光検出領域23a以外の光検出領域23b,23c,23dでは検出されがたい。
シンチレーション光は、たとえば、シンチレーション光の発生点GP1から連結面3dに入射する光L3と光L4とを含んでいる。光L1は、略垂直に連結面3dに入射する。光L3の略垂直である入射角は、連結面3dでの臨界角より小さい。光L3は、連結面3dに入射し、連結面3dを透過する。光L3は、半導体光検出素子10bの光検出領域23aで検出される。光L4は、入射角EA2で連結面3dに入射する。光L4の入射角EA2が連結面3dでの臨界角より小さい場合、光L4は、連結面3dに入射し、連結面3dを透過する。光L4は、半導体光検出素子10bの光検出領域23aで検出される。光L4の入射角EA2が連結面3dでの臨界角以上である場合、光L4は、連結面3dで、たとえば、全反射される。本変形例では、光反射部材24が配置されているので、連結面3dで全反射された光L4は、シンチレータ1の他部分、たとえば、部分1qには入射しがたい。部分1pで発生したシンチレーション光は、光検出領域23a以外の光検出領域23b,23c,23dでは検出されがたい。光検出領域23aは、部分1pで発生し、光反射部材24によって反射されたシンチレーション光をも検出する。
本変形例では、半導体光検出素子10a,10bは、互いに同一の屈折率を有する接着剤によってシンチレータ1に接着されており、連結面3c,3dでの臨界角は、互いに等しい。シンチレータ1の屈折率は、たとえば、1.8であり、接着剤の屈折率は、たとえば、1.5である。シンチレーション光の連結面3c,3dでの臨界角は、たとえば、約56.4度である。図12では、シンチレータ1を第二方向D2から見た状態で、シンチレーション光の一部の経路が示されている。半導体光検出素子10aは、光L2の側面1cでの入射角EA1が、連結面3cでの臨界角より小さい領域R1において、光L2を検出可能である。領域R1は、連結面3cの全ての領域にまで拡がり得る。半導体光検出素子10bは、光L4の連結面3dでの入射角EA2が、連結面3dでの臨界角より小さい領域R2において、光L4を検出可能である。領域R2は、連結面3dの全ての領域にまで拡がり得る。
本変形例では、部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光も、それぞれ、光検出領域23b,23c,23dに入射し、連結面3cに配置された半導体光検出素子10a,10bによって検出される。部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光は、たとえば、それぞれ、部分1q,1r,1s内に閉じ込められる。本変形例では、たとえば、配線部材30a,30bに接続される信号処理回路によって、各光検出領域23a,23b,23c,23dへのシンチレーション光の入射に伴って出力された電気信号が加算される。
図11及び図12に示されるように、放射線検出器RD1は、たとえば、各部分1p,1q,1r,1sに、光反射体56を備えている。部分1pでは、たとえば、光反射体56は、たとえば、対向面3a,3b及び連結面3e,3fの少なくとも一つに配置される。本変形例では、光反射体56は、対向面3a及び連結面3e,3fに配置されている。部分1q,1rでは、たとえば、光反射体56は、たとえば、連結面3e,3fの少なくとも一つに配置される。本変形例では、光反射体56は、連結面3e,3fに配置されている。部分1sでは、たとえば、光反射体56は、たとえば、対向面3a,3b及び連結面3e,3fの少なくとも一つに配置される。本変形例では、光反射体56は、対向面3b及び連結面3e,3fに配置されている。光反射体56は、対向面3a及び連結面3e,3fに入射するシンチレーション光がシンチレータ1の外部に出射しないように、シンチレーション光を反射する。
本変形例に係る光反射体56の材料及び厚みは、たとえば、光反射体48の材料と厚みと同じである。本変形例に係る光反射体56は、たとえば、光反射体48と同じ方法で形成される。本変形例に係る光反射体56、光反射部材24、実施形態に係る光反射体56、及び光反射体48は、たとえば、互いに同一の材料及び厚みを有している。実施形態に係る光反射体56、本変形例に係る光反射体56、光反射部材24、及び光反射体48は、たとえば、同じ方法で形成される。本変形例に係る光反射体56、光反射部材24、実施形態に係る光反射体56、及び光反射体48は、たとえば、互いに異なる材料及び厚みを有している。実施形態に係る光反射体56、本変形例に係る光反射体56、光反射部材24、及び光反射体48は、たとえば、異なる方法で形成される。各部分1p,1q,1r,1sに配置されている各光反射体56は、隣り合う光反射体56と一体的に形成されていてもよい。本変形例に係る放射線検出器RD1は、光反射体56を備えていなくてもよい。
以上説明したように、放射線検出器RD1は、第一方向D1から見て矩形状を呈し、かつ、第一方向D1で互いに対向している一対の端面1a,1bと、第一方向D1に交差する第二方向D2で互いに対向していると共に一対の端面1a,1bを連結している側面1c及び側面1dと、を有しているシンチレータ1と、側面1cと対向するように配置されている半導体基板11aを有している半導体光検出素子10aと、側面1dと対向するように配置されている半導体基板11bを有している半導体光検出素子10bと、半導体光検出素子10aと電気的に接続されている配線部材30aと、半導体光検出素子10bと電気的に接続されている配線部材30bと、を備えている。第一方向D1でのシンチレータ1の長さは、第二方向D2でのシンチレータ1の長さ及び側面1cに平行な第三方向D3でのシンチレータ1の長さより大きい。第一方向D1での側面1cの長さは、第三方向D3での側面1cの幅より大きい。第一方向D1での側面1dの長さは、第三方向D3での側面1dの幅より大きい。半導体基板11aは、側面1cで覆われている部分21aと、部分21aと第一方向D1に並んでいると共に側面1cから露出している部分22aとを有している。半導体基板11bは、側面1dで覆われている部分21bと、部分21bと第一方向D1に並んでいると共に、側面1dから露出している部分22bとを有している。部分21a及び部分21bのそれぞれには、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオード12と、少なくとも一つのアバランシェフォトダイオード12のうち対応するアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている少なくとも一つのクエンチング抵抗13とを有している光検出領域23が配置されている。部分22a及び部分22bのそれぞれには、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれている少なくとも一つのクエンチング抵抗13と電気的に接続されている複数の電極17a,17b,17,17dと、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに含まれているアバランシェフォトダイオード12のアノード及びカソードの他方と電気的に接続されている電極18と、が配置されている。配線部材30a及び配線部材30bは、複数の電極17a,17b,17,17dのうち対応する電極17a,17b,17,17dと電気的に接続される複数の導体31a,31b,31c,31dと、電極18と接続される導体32と、を有している。
放射線検出器RD1は、第一方向D1で長いシンチレータ1を備えていると共に、シンチレータ1の側面1c,1dにそれぞれ配置された半導体光検出素子10a,10bを備えている。半導体光検出素子10a,10bは、半導体光検出素子10a,10bが配置された側面1c,1dに入射するシンチレーション光を検出する。第二方向D2でのシンチレータ1の長さは、第一方向D1でのシンチレータ1の長さより小さい。したがって、シンチレーション光の発生点GP1から側面1cまでの距離と、シンチレーション光の発生点GP1から側面1dまでの距離とが短い。シンチレーション光の半導体光検出素子10a,10bへの到達時間が短く、放射線検出器RD1は、高い時間分解能を実現する。放射線検出器RD1は、半導体光検出素子10a,10bの二つの半導体光検出素子を備えているので、シンチレータ1の一つの側面に配置された一つの半導体光検出素子を備えている放射線検出器に比べて、高い検出感度をも実現する。
放射線検出器RD1は、第一方向D1に並んでいる複数の光検出領域23a,23b,23c,23dが配置された半導体光検出素子10a,10bを備えている。複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち、たとえば、シンチレーション光を最も多く検出した光検出領域23a,23b,23c,23dの位置から、シンチレーション光の発生点GP1と、シンチレータ1の端面1aとの第一方向D1での距離が求められる。
この結果、シンチレータ1の端面1aから入射した放射線のエネルギーの大きさが正確に計測される。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を実現する。
この結果、シンチレータ1の端面1aから入射した放射線のエネルギーの大きさが正確に計測される。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を実現する。
放射線検出器RD1では、第二方向D2から見て、半導体基板11aの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭により構成される一つの領域は、側面1cの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。第二方向D2から見て、半導体基板11bの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dの輪郭により構成される一つの領域は、側面1dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。
この場合、半導体基板11aのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dを配置しなくてよいので、半導体基板11aの光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。半導体基板11bのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dを配置しなくてよいので、半導体基板11bの光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。シンチレーション光の検出誤差が低下する。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能と検出感度とを確実に向上する。
この場合、半導体基板11aのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dを配置しなくてよいので、半導体基板11aの光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。半導体基板11bのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dを配置しなくてよいので、半導体基板11bの光検出領域でのダークカウント及び容量の増加が抑制される。シンチレーション光の検出誤差が低下する。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能と検出感度とを確実に向上する。
放射線検出器RD1では、シンチレータ1は、互いに独立して第一方向D1に並んでいる複数の部分1p,1q,1r,1sを有している。複数の部分1p,1q,1r,1sのそれぞれは、半導体基板11a及び半導体基板11bのそれぞれに配置されている、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのうち対応する光検出領域23a,23b,23c,23dに対応して位置している。複数の部分1p,1q,1r,1sのそれぞれは、第一方向D1で互いに対向している一対の対向面3a,3bと、一対の対向面3a,3bを連結していると共に、半導体基板11aと対向している連結面3cと、一対の対向面3a,3bを連結していると共に、半導体基板11bと対向し、かつ、第二方向D2で連結面3cと対向している連結面3dと、を有している。
この場合、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光を確実に検出する。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を確実に実現する。
この場合、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光を確実に検出する。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を確実に実現する。
放射線検出器RD1では、複数の部分1p,1q,1r,1sは、互いに接合されている。
この場合、シンチレータ1の物理的強度が向上する。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能をより確実に実現する。
この場合、シンチレータ1の物理的強度が向上する。したがって、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能をより確実に実現する。
放射線検出器RD1では、光反射部材24を備えている。光反射部材24は、複数の部分1p,1q,1r,1s間に配置されている。
この場合、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が確実に当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。
したがって、配線部材30a,30bに接続される信号処理回路によって、各光検出領域23a,23b,23c,23d毎にシンチレーション光入射に伴って出力された電気信号が処理される。部分1p,1q,1r,1sが互いに分離して第一方向D1に並んでいる場合であっても、部分1p内で発生したシンチレーション光は、たとえば、部分1qに入射しない。この場合には、光検出領域23aに対応する部分1p内で発生したシンチレーション光は、光検出領域23aで個別に検出される。部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光が、それぞれ、部分1q,1r,1sに閉じ込められる場合は、部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光は、各光検出領域23b,23c,23dに個別に検出される。この結果、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を更により確実に実現する。
この場合、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が確実に当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。
したがって、配線部材30a,30bに接続される信号処理回路によって、各光検出領域23a,23b,23c,23d毎にシンチレーション光入射に伴って出力された電気信号が処理される。部分1p,1q,1r,1sが互いに分離して第一方向D1に並んでいる場合であっても、部分1p内で発生したシンチレーション光は、たとえば、部分1qに入射しない。この場合には、光検出領域23aに対応する部分1p内で発生したシンチレーション光は、光検出領域23aで個別に検出される。部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光が、それぞれ、部分1q,1r,1sに閉じ込められる場合は、部分1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光は、各光検出領域23b,23c,23dに個別に検出される。この結果、放射線検出器RD1は、高いエネルギー分解能を更により確実に実現する。
放射線検出器RD1では、第二方向D2から見て、半導体基板11aの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれは、複数の部分1p,1q,1r,1sのうち対応する部分1p,1q,1r,1sの、半導体基板11aと対向する連結面3cの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。第二方向D2から見て、半導体基板11bの複数の光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれは、複数の部分1p,1q,1r,1sのうち対応する部分1p,1q,1r,1sの、半導体基板11bと対向する連結面3dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している。
この場合、半導体基板11a,11bのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれを配置しなくてよいので、光検出領域23a,23b,23c,23dそれぞれでのダークカウント及び容量の増加が抑制される。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能及びエネルギー分解能を確実に向上する。
この場合、半導体基板11a,11bのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dのそれぞれを配置しなくてよいので、光検出領域23a,23b,23c,23dそれぞれでのダークカウント及び容量の増加が抑制される。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能及びエネルギー分解能を確実に向上する。
放射線検出器RD1では、複数の光検出領域23a,23b,23c,23dは、光検出領域と、光検出領域23aよりも部分22a,22dに近い光検出領域23dと、を含んでいる。光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの幅は、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの幅より大きい。
この場合、光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aと、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dとの電気抵抗差が低減される。光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの長さは、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの長さより大きい。導線14a,14dが長くなるほど、導線14a,14dの電気抵抗が大きくなる。したがって、長い導線14aの幅が短い導線14dの幅より大きい構成では、長い導線14aの電気抵抗と短い導線14dの電気抵抗との間の電気抵抗差が低減する。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能をより確実に向上する。
この場合、光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aと、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dとの電気抵抗差が低減される。光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの長さは、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの長さより大きい。導線14a,14dが長くなるほど、導線14a,14dの電気抵抗が大きくなる。したがって、長い導線14aの幅が短い導線14dの幅より大きい構成では、長い導線14aの電気抵抗と短い導線14dの電気抵抗との間の電気抵抗差が低減する。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能をより確実に向上する。
放射線検出器RD1は、部分22aと、部分22bとの間に配置されている補強体45を備えている。補強体45は、部分22aと部分22bとを覆っていると共に、部分22aと部分22bとを連結している。
この場合、部分22aと部分22bとの間に配置された補強体45によって、部分22a及び部分22bの機械的強度が向上する。部分22aと部分22bのそれぞれに位置する配線部材30a,30bは、補強体45によって保護される。部分22a及び部分22bの機械的強度が向上するので、たとえば、面11d,11fが研磨され得る。
この場合、部分22aと部分22bとの間に配置された補強体45によって、部分22a及び部分22bの機械的強度が向上する。部分22aと部分22bのそれぞれに位置する配線部材30a,30bは、補強体45によって保護される。部分22a及び部分22bの機械的強度が向上するので、たとえば、面11d,11fが研磨され得る。
放射線検出器RD1では、半導体基板11aは、第二方向D2でシンチレータ1と対向している面11cと、第二方向D2で面11cと対向している面11dと、を有している。半導体基板11bは、第二方向D2でシンチレータ1と対向している面11eと、第二方向D2で面11eと対向している面11fと、を有している。面11d及び面11fは、研磨面である。
この場合、半導体基板11a、11bの薄化が可能である。半導体基板11a、11bの厚み方向で、放射線検出器RD1が小サイズ化され得る。
この場合、半導体基板11a、11bの薄化が可能である。半導体基板11a、11bの厚み方向で、放射線検出器RD1が小サイズ化され得る。
放射線検出器RD1は、第二方向D2で互いに対向している面40c及び面40dを有している共に、面40dとシンチレータ1との間に半導体基板11aが位置するように配置されている基体40aと、第二方向D2で互いに対向している面40e及び面40fを有している共に、面40eとシンチレータ1との間に半導体基板11bが位置するように配置されている基体40bと、面40c上に配置されている複数の端子41a,41b,41c,41dと、面40c上に配置されている端子42と、面40e上に配置されている複数の端子41a,41b,41c,41dと、面40e上に配置されている端子42と、を備えている。基体40aは、半導体基板11aで覆われている部分51aと、部分51aと第一方向D1に並んでいると共に半導体基板11aから露出している部分52aと、を有している。基体40bは、半導体基板11bで覆われている部分51bと、部分51bと第一方向D1に並んでいると共に半導体基板11bから露出している部分52bと、を有している。各端子41a,41b,41c,41dは、部分52a上に位置すると共に、ワイヤ43を通して部分22aに配置されている複数の電極17a,17b,17c,17dのうち、対応する電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続されている。端子42は、部分52a上に位置すると共に、ワイヤ44を通して部分22aに配置されている電極18と電気的に接続されている。各端子41a,41b,41c,41dは、部分52b上に位置すると共に、ワイヤ43を通して部分22bに配置されている複数の電極17a,17b,17c,17dのうち、対応する電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続されている。端子42は、部分52b上に位置すると共に、ワイヤ44を通して部分22bに配置されている電極18と電気的に接続されている。
この場合、放射線検出器RD1の機械的強度が向上する。したがって、本構成は、機械的強度が向上した放射線検出器RD1を確実に実現する。
この場合、放射線検出器RD1の機械的強度が向上する。したがって、本構成は、機械的強度が向上した放射線検出器RD1を確実に実現する。
放射線検出器RD1は、シンチレータ1との間に半導体基板11aが位置するように配置されている被覆体47aと、シンチレータ1との間に半導体基板11bが位置するように配置されている被覆体47bと、を備えている。被覆体47a及び被覆体47bは、光反射体48及び電気絶縁体49の少なくともいずれか一つを含んでいる。
この場合、シンチレーション光の光反射特性が向上する。たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが電気絶縁体49を含む構成では、互いに隣接する放射線検出器RD1間の電気絶縁性が向上する。
この場合、シンチレーション光の光反射特性が向上する。たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが電気絶縁体49を含む構成では、互いに隣接する放射線検出器RD1間の電気絶縁性が向上する。
放射線検出器RD1では、配線部材30aは、半導体基板11aに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている。配線部材30bは、半導体基板11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている。
この場合、たとえば、配線部材30aを、電極17a,17b,17c,17d及び電極18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。たとえば、配線部材30bを、電極17a,17b,17c,17d及び電極18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の構成をより確実に簡略化する。
この場合、たとえば、配線部材30aを、電極17a,17b,17c,17d及び電極18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。たとえば、配線部材30bを、電極17a,17b,17c,17d及び電極18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の構成をより確実に簡略化する。
放射線検出器RD1では、配線部材30a及び配線部材30bと、半導体基板11a及び半導体基板11bとは、可撓性を有している。配線部材30aの可撓性は、半導体基板11aの可撓性より大きい。配線部材30bの可撓性は、半導体基板11bの可撓性より大きい。
この場合、配線部材30aから半導体基板11aへの振動が伝わりにくい。半導体基板11aに、配線部材30aからの力が加わりにくく、半導体基板11aは、物理的なダメージを受けがたい。配線部材30bから半導体基板11bへの振動が伝わりにくい。半導体基板11bに、配線部材30bからの力が加わりにくく、半導体基板11bは、物理的なダメージを受けがたい。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の機械的強度を確実に維持する。
この場合、配線部材30aから半導体基板11aへの振動が伝わりにくい。半導体基板11aに、配線部材30aからの力が加わりにくく、半導体基板11aは、物理的なダメージを受けがたい。配線部材30bから半導体基板11bへの振動が伝わりにくい。半導体基板11bに、配線部材30bからの力が加わりにくく、半導体基板11bは、物理的なダメージを受けがたい。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の機械的強度を確実に維持する。
(第二実施形態)
図13及び図14を参照しながら、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA1,RA2の構成を説明する。図13は、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA1を示す斜視図であり、図14は、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA2を示す斜視図である。
図13及び図14を参照しながら、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA1,RA2の構成を説明する。図13は、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA1を示す斜視図であり、図14は、第二実施形態に係る放射線検出器アレイRA2を示す斜視図である。
図13に示されるように、放射線検出器アレイRA1は、たとえば、第一実施形態又は変形例に係る複数の放射線検出器RD1が一次元に配列して構成されている。複数の放射線検出器RD1の各々は、たとえば、第三方向D3に並んでいる。図13に示した例では、三つの放射線検出器RD1が、第三方向D3に並んでいる。複数の放射線検出器RD1のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fとが互いに対向するように、並んでいる。したがって、第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとが互いに対向するように、並んでいる。第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eとが互いに対向するように、並んでいる。
一方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10aと、他方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10aとは、たとえば、互いに一次元に並んでいる。本実施形態では、一方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10aと、他方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10aとは、たとえば、互いに第三方向D3に並んでいる。一方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10bと、他方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10bとは、たとえば、互いに一次元に並んでいる。本実施形態では、一方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10bと、他方の放射線検出器RD1の半導体光検出素子10bとは、たとえば、互いに第三方向D3に並んでいる。
一次元に並んでいる各半導体光検出素子10aは、たとえば、互いに一体的に形成されている。一次元に並んでいる各半導体光検出素子10bは、たとえば、互いに一体的に形成されている。各半導体光検出素子10a,10bは、たとえば、第三方向D3に並んでいる。一次元に並んでいる各半導体光検出素子10aは、たとえば、互いに一体的に形成されていなくてもよい。一次元に並んでいる各半導体光検出素子10bは、たとえば、互いに一体的に形成されていなくてもよい。
各放射線検出器RD1は、たとえば、被覆体47a,47b及び光反射体56を備えている。各放射線検出器RD1が光反射体56を備えている場合、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとは、光反射体56が当該側面1eと当該側面1fとの間に位置している状態で、第三方向D3で互いに対向している。一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとに間には、たとえば、一方の側面1eに配置された光反射体56と、他方の側面1fに配置された光反射体56とが配置されている。一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとに間には、たとえば、一つの光反射体56が配置されていてもよい。この場合、たとえば、一方の側面1eに光反射体56が配置され、他方の側面1fには光反射体56が配置されない。各放射線検出器RD1は、被覆体47a,47b及び光反射体56の少なくとも一つを備えていなくてもよい。
図14に示されるように、放射線検出器アレイRA2は、たとえば、第一実施形態又は変形例に係る複数の放射線検出器RD1が行列状に二次元配列して構成されている。複数の放射線検出器RD1のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器RD1は、たとえば、図13に示される放射線検出器アレイRA1を構成する。放射線検出器アレイRA2は、放射線検出器アレイRA1が、列方向に並んでいる。本実施形態では、列方向は、第二方向D2であり、行方向は、第三方向D3である。複数の放射線検出器RD1のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方と、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいる。したがって、複数の放射線検出器RD1のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとが列方向で互いに対向するように、並んでいる。互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとが、列方向で互いに対向するように、並んでいる。
各放射線検出器RD1が被覆体47a,47bを備えている場合、列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1では、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとは、被覆体47a,47bが当該半導体光検出素子10a,10bの間に位置している状態で、列方向で互いに対向している。列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1では、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとは、被覆体47b,47aが当該半導体光検出素子10b,10aの間に位置している状態で、列方向で互いに対向している。図14に示した例では、三つの放射線検出器RD1が、第三方向D3に並んでおり、三つの放射線検出器RD1が、第二方向D2にも並んでいる。放射線検出器アレイRA2は、たとえば、合計9個の放射線検出器RD1で構成されている。一方の放射線検出器RD1の端面1aは、たとえば、行方向又は列方向で隣り合っている他方の放射線検出器RD1の端面1aと面一である。
以上説明したように、本実施形態に係る放射線検出器アレイRA1は、一次元に配列された複数の放射線検出器RD1を備えている放射線検出器アレイRA1であって、複数の放射線検出器RD1は、第一実施形態又は変形例に係る放射線検出器RD1である。シンチレータ1は、一対の端面1a,1bを連結していると共に側面1cと側面1dとを連結している一対の側面1e,1fを有している。複数の放射線検出器RD1のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fとが互いに対向するように、並んでいる。
本実施形態に係る放射線検出器アレイRA1によれば、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を一次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
上記第二の態様では、一次元に並んでいる各第一半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されている。一次元に並んでいる各第二半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されている。
この場合、複数の放射線検出器RD1を一次元配列した放射線検出器アレイRA1の機械的強度が向上する。
この場合、複数の放射線検出器RD1を一次元配列した放射線検出器アレイRA1の機械的強度が向上する。
本実施形態に係る放射線検出器アレイRA2は、行列状に二次元配列された複数の放射線検出器RD1を備える放射線検出器アレイRA2であって、複数の放射線検出器RD1のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器RD1は、本実施形態又は変形例に係る放射線検出器アレイRA1である。複数の放射線検出器RD1のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方と、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいる。
この場合、一次元配列した放射線検出器アレイRA1が列方向に並んでいる構成によって、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイRA2が実現される。本実施形態において、放射線検出器RD1が光反射体56を備えている場合、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eに入射したシンチレーション光は、たとえば、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fに入射しがたい。
この場合、一次元配列した放射線検出器アレイRA1が列方向に並んでいる構成によって、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイRA2が実現される。本実施形態において、放射線検出器RD1が光反射体56を備えている場合、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eに入射したシンチレーション光は、たとえば、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fに入射しがたい。
(第三実施形態)
図15及び図16を参照しながら、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA1,RA2の構成を説明する。図15は、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA1を示す斜視図であり、図16は、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA2を示す斜視図である。
図15及び図16を参照しながら、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA1,RA2の構成を説明する。図15は、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA1を示す斜視図であり、図16は、第三実施形態に係る放射線検出器アレイRA2を示す斜視図である。
図15に示されるように、放射線検出器アレイRA1は、たとえば、第一実施形態又は変形例に係る複数の放射線検出器RD1が一次元に配列して構成されている。複数の放射線検出器RD1の各々は、たとえば、第三方向D3に並んでいる。図15に示した例では、三つの、第一実施形態の放射線検出器RD1が、第三方向D3に並んでいる。複数の放射線検出器RD1のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが互いに対向するように、並んでいる。したがって、第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとが第三方向D3で互いに対向するように、並んでいる。第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとが第三方向D3で互いに対向に対向するように、並んでいる。
各放射線検出器RD1は、たとえば、被覆体47a,47b及び光反射体56を備えている。この場合、たとえば、第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1では、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとは、被覆体47b及び光反射体56が当該側面1eと当該半導体光検出素子10bの間に位置している状態で、第三方向D3で互いに対向している。たとえば、第三方向D3で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとは、被覆体47a及び光反射体56が当該側面1fと当該半導体光検出素子10aの間に位置している状態で、第三方向D3で互いに対向している。各放射線検出器RD1は、被覆体47a,47b及び光反射体56の少なくともいずれか一つを備えていなくてもよい。
図16に示されるように、放射線検出器アレイRA2は、たとえば、第一実施形態又は変形例に係る複数の放射線検出器RD1が行列状に二次元配列して構成されている。複数の放射線検出器RD1のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器RD1は、たとえば、図15に示した放射線検出器アレイRA1である。したがって、放射線検出器アレイRA2は、放射線検出器アレイRA1が、列方向に並んでいる。本実施形態では、列方向は、第二方向D2であり、行方向は、第三方向D3である。複数の放射線検出器RD1のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいる。一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fの対向方向と、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fの対向方向とは、たとえば、互いに交差している。したがって、列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとが列方向で互いに対向するように、並んでいる。列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとが列方向で互いに対向するように、並んでいる。
図16に示した例では、三つの放射線検出器RD1が、第三方向D3に並んでおり、三つの放射線検出器RD1が、第二方向D2にも並んでいる。放射線検出器アレイRA2は、たとえば、合計9個の放射線検出器RD1で構成されている。一つの放射線検出器RD1の端面1aは、たとえば、行方向又は列方向で隣り合っている別の放射線検出器RD1の端面1aと面一である。
各放射線検出器RD1が被覆体47a,47b及び光反射体56を備えている場合、列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10aとは、被覆体47a及び光反射体56が当該側面1eと当該半導体光検出素子10aの間に位置している状態で、列方向で互いに対向している。列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10bとは、被覆体47b及び光反射体56が当該側面1fと当該半導体光検出素子10bの間に位置している状態で、列方向で互いに対向している。
以上説明したように、本実施形態に係る放射線検出器アレイRA1は、一次元に配列された複数の放射線検出器RD1を備えている放射線検出器アレイRA1であって、複数の放射線検出器RD1は、第一実施形態又は変形例に係る放射線検出器RD1である。シンチレータ1は、一対の端面1a,1bを連結していると共に側面1cと側面1dとを連結している一対の側面1e,1fを有している。複数の放射線検出器RD1のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが互いに対向するように、並んでいる。
本実施形態に係る放射線検出器アレイRA1によれば、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を一次元配列した放射線検出器アレイが実現される。
本実施形態に係る放射線検出器アレイRA2は、行列状に二次元配列された複数の放射線検出器RD1を備える放射線検出器アレイRA2であって、複数の放射線検出器RD1のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器RD1は、本実施形態に係る放射線検出器アレイRA1であり、複数の放射線検出器RD1のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器RD1は、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向するように、並んでいる。
この場合、複数の放射線検出器RD1が行列状に二次元配列されている構成では、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイRA2が実現される。側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向しているので、半導体光検出素子10a,10bが互いに対向している構成に比べて、複数の放射線検出器RD1が、より少ないスペースで二次元配列される。
本実施形態では、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとが互いに対向している構成に比べて、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eに入射したシンチレーション光は、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1に入射しがたい。一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eとが互いに対向している構成に比べて、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fに入射したシンチレーション光は、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1に入射しがたい。
この場合、複数の放射線検出器RD1が行列状に二次元配列されている構成では、高い時間分解能と高い検出感度とを有している放射線検出器RD1を行列状に二次元配列した放射線検出器アレイRA2が実現される。側面1e,1fと、他方の放射線検出器RD1が備える半導体光検出素子10a又は半導体光検出素子10bのいずれか一方とが列方向で互いに対向しているので、半導体光検出素子10a,10bが互いに対向している構成に比べて、複数の放射線検出器RD1が、より少ないスペースで二次元配列される。
本実施形態では、たとえば、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fとが互いに対向している構成に比べて、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eに入射したシンチレーション光は、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1に入射しがたい。一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fと、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1eとが互いに対向している構成に比べて、一方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1の側面1fに入射したシンチレーション光は、他方の放射線検出器RD1が備えるシンチレータ1に入射しがたい。
図17を参照しながら、放射線検出器RD1の製造方法の一例について説明する。製造方法の各工程の順番は、互いに入れ替わってもよい。製造方法の一例では、初めに、シンチレータ1及び半導体光検出素子10a,10bを用意する(S101)。
続いて、配線部材30a,30bを用意し、半導体光検出素子10a,10bに接続する(S102)。たとえば、配線部材30aは、半導体光検出素子10aに接続され、配線部材30bは、半導体光検出素子10bに接続される。配線部材30a,30bは、導体31と導体32とを有しており、導体31は、半導体光検出素子10a,10bの電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続される。導体32は、半導体光検出素子10a,10bの電極18と電気的に接続される。導体31a,31b,31c,31dは、たとえば、導電性バンプ33を介して、電極17a,17b,17c,17dと電気的に接続される。
続いて、シンチレータ1と半導体光検出素子10a,10bとを一体化する(S103)。この一体化は、たとえば、接着剤によって行われる。半導体光検出素子10aは、たとえば、シンチレータ1の側面1cに配置され、半導体光検出素子10bは、たとえば、シンチレータ1の側面1dに配置される。続いて、補強体45が、部分22aと、部分22bとの間に配置される。
続いて、補強体45を配置した後に、面11d,11fが、たとえば、研磨されて、半導体光検出素子10a,10bを薄化する(S104)。素子の薄化は、たとえば、機械的な研磨又は化学的な研磨による。素子の薄化は、たとえば、複数の放射線検出器RD1が一次元に配列して構成された放射線検出器アレイRA1に対して行われる。すなわち、放射線検出器アレイRA1の半導体光検出素子10a,10bが薄化される。薄化された複数の放射線検出器アレイRA1は、たとえば、個片化されて個々の放射線検出器RD1が作製される。個片化は、たとえば、ダイシングによる。薄化された複数の放射線検出器アレイRA1は、個片化されないで、たとえば、列方向に並ぶように、配列されてもよい。複数の放射線検出器アレイRA1が行列状に二次元配列された放射線検出器アレイRA2が作製されてもよい。
本実施形態は、放射線検出器の製造方法を含む。放射線検出器の製造方法は、以下の通りである。
(製法1)
シンチレータを用意すること、
半導体光検出素子を用意すること、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化すること、及び、
前記シンチレータと一体化された前記半導体光検出素子を薄化すること、を含み、
用意される前記シンチレータは、第一方向で互いに対向している一対の端面と、前記一対の端面を連結している側面とを有すると共に、前記側面と直交する第二方向での長さより大きい前記第一方向での長さを有し、前記第一方向での前記側面の長さは、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向での前記側面の幅より大きく、
用意される前記半導体光検出素子は、互いに対向している第一主面と第二主面とを有する半導体基板を有し、前記半導体基板は、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち対応するアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている複数のクエンチング抵抗とを有している光検出領域が配置されている第一部分と、前記第一主面と前記第二主面とが互いに対向している方向に直交する方向で前記第一部分と並んでいる第二部分と、を有し、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化することは、前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを、前記側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、及び、前記シンチレータと前記第二部分とに接するように、樹脂を付与すること、を含み、
前記半導体光検出素子を薄化することは、前記半導体基板を前記第二主面側から薄化することを含む、放射線検出器の製造方法。
(製法2)
配線部材を用意すること、及び、
前記半導体光検出素子に前記配線部材を電気的に接続すること、を更に含み、
用意される前記半導体光検出素子は、前記第二部分に配置されている第一電極と第二電極とを更に有し、前記第一電極は、前記複数のクエンチング抵抗に並列接続されていると共に、前記第二電極は、前記複数のアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方に並列接続されており、
用意される前記配線部材は、第一導体と第二導体とを有し、
前記配線部材を電気的に接続することは、前記第一電極に前記第一導体を接続すること、及び、前記第二電極に前記第二導体を接続すること、を含み、
前記樹脂を付与することは、前記半導体光検出素子に電気的に接続された前記配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分にも接するように、前記樹脂を付与することを含む、製法1に記載の放射線検出器の製造方法。
(製法3)
用意される前記シンチレータは、前記側面と対向している別の側面を更に有し、
用意される前記半導体光検出素子は、前記第一部分と前記第二部分とを有する前記半導体基板を有する第一半導体光検出素子及び第二半導体光検出素子を含み、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化することは、
前記シンチレータと前記第一半導体光検出素子とを、前記側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、
前記シンチレータと前記第二半導体光検出素子とを、前記別の側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記別の側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、及び、
前記シンチレータと、前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれが有する前記半導体基板の前記第二部分とに接するように、樹脂を付与すること、を含み、
前記半導体光検出素子を薄化することは、前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれが有する前記半導体基板を前記第二主面側から薄化することを含む、製法1に記載の放射線検出器の製造方法。
(製法4)
配線部材を用意すること、及び、
前記半導体光検出素子に前記配線部材を電気的に接続すること、を更に含み、
前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれは、前記第二部分に配置されている第一電極と第二電極とを更に有し、前記第一電極は、前記複数のクエンチング抵抗に並列接続されていると共に、前記第二電極は、前記複数のアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方に並列接続されており、
用意される前記配線部材は、第一導体と第二導体とを有する第一配線部材及び第二配線部材を含み、
前記配線部材を電気的に接続することは、前記第一半導体光検出素子の前記第一電極に前記第一配線部材の前記第一導体を接続すること、前記第一半導体光検出素子の前記第二電極に前記第一配線部材の前記第二導体を接続すること、前記第二半導体光検出素子の前記第一電極に前記第二配線部材の前記第一導体を接続すること、及び、前記第二半導体光検出素子の前記第二電極に前記第二配線部材の前記第二導体を接続すること、を含み、
前記樹脂を付与することは、前記第一半導体光検出素子に電気的に接続された前記第一配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分と、前記第二半導体光検出素子に電気的に接続された前記第二配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分とにも接するように、前記樹脂を付与することを含む、製法3に記載の放射線検出器の製造方法。
(製法1)
シンチレータを用意すること、
半導体光検出素子を用意すること、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化すること、及び、
前記シンチレータと一体化された前記半導体光検出素子を薄化すること、を含み、
用意される前記シンチレータは、第一方向で互いに対向している一対の端面と、前記一対の端面を連結している側面とを有すると共に、前記側面と直交する第二方向での長さより大きい前記第一方向での長さを有し、前記第一方向での前記側面の長さは、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向での前記側面の幅より大きく、
用意される前記半導体光検出素子は、互いに対向している第一主面と第二主面とを有する半導体基板を有し、前記半導体基板は、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち対応するアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている複数のクエンチング抵抗とを有している光検出領域が配置されている第一部分と、前記第一主面と前記第二主面とが互いに対向している方向に直交する方向で前記第一部分と並んでいる第二部分と、を有し、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化することは、前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを、前記側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、及び、前記シンチレータと前記第二部分とに接するように、樹脂を付与すること、を含み、
前記半導体光検出素子を薄化することは、前記半導体基板を前記第二主面側から薄化することを含む、放射線検出器の製造方法。
(製法2)
配線部材を用意すること、及び、
前記半導体光検出素子に前記配線部材を電気的に接続すること、を更に含み、
用意される前記半導体光検出素子は、前記第二部分に配置されている第一電極と第二電極とを更に有し、前記第一電極は、前記複数のクエンチング抵抗に並列接続されていると共に、前記第二電極は、前記複数のアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方に並列接続されており、
用意される前記配線部材は、第一導体と第二導体とを有し、
前記配線部材を電気的に接続することは、前記第一電極に前記第一導体を接続すること、及び、前記第二電極に前記第二導体を接続すること、を含み、
前記樹脂を付与することは、前記半導体光検出素子に電気的に接続された前記配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分にも接するように、前記樹脂を付与することを含む、製法1に記載の放射線検出器の製造方法。
(製法3)
用意される前記シンチレータは、前記側面と対向している別の側面を更に有し、
用意される前記半導体光検出素子は、前記第一部分と前記第二部分とを有する前記半導体基板を有する第一半導体光検出素子及び第二半導体光検出素子を含み、
前記シンチレータと前記半導体光検出素子とを一体化することは、
前記シンチレータと前記第一半導体光検出素子とを、前記側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、
前記シンチレータと前記第二半導体光検出素子とを、前記別の側面と前記第一主面とが対向し、かつ、前記第一部分が前記別の側面で覆われると共に前記第二部分が前記シンチレータから露出するように、一体化すること、及び、
前記シンチレータと、前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれが有する前記半導体基板の前記第二部分とに接するように、樹脂を付与すること、を含み、
前記半導体光検出素子を薄化することは、前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれが有する前記半導体基板を前記第二主面側から薄化することを含む、製法1に記載の放射線検出器の製造方法。
(製法4)
配線部材を用意すること、及び、
前記半導体光検出素子に前記配線部材を電気的に接続すること、を更に含み、
前記第一半導体光検出素子及び前記第二半導体光検出素子それぞれは、前記第二部分に配置されている第一電極と第二電極とを更に有し、前記第一電極は、前記複数のクエンチング抵抗に並列接続されていると共に、前記第二電極は、前記複数のアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方に並列接続されており、
用意される前記配線部材は、第一導体と第二導体とを有する第一配線部材及び第二配線部材を含み、
前記配線部材を電気的に接続することは、前記第一半導体光検出素子の前記第一電極に前記第一配線部材の前記第一導体を接続すること、前記第一半導体光検出素子の前記第二電極に前記第一配線部材の前記第二導体を接続すること、前記第二半導体光検出素子の前記第一電極に前記第二配線部材の前記第一導体を接続すること、及び、前記第二半導体光検出素子の前記第二電極に前記第二配線部材の前記第二導体を接続すること、を含み、
前記樹脂を付与することは、前記第一半導体光検出素子に電気的に接続された前記第一配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分と、前記第二半導体光検出素子に電気的に接続された前記第二配線部材が含む、前記第二部分上に位置する部分とにも接するように、前記樹脂を付与することを含む、製法3に記載の放射線検出器の製造方法。
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
放射線検出器RD1では、第二方向D2から見て、光検出領域23a,23b,23c,23dは、側面1c,1dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈していなくてもよい。光検出領域23a,23b,23c,23dが側面1c,1dの輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している構成では、上述したように、半導体基板11a,11bのうち、シンチレーション光を受光し得ない箇所に光検出領域23a,23b,23c,23dを配置しなくてよいので、光検出領域23a,23b,23c,23dでのダークカウント及び容量の増加が抑制される。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の時間分解能を確実に向上する。
放射線検出器RD1は、光反射部材24を備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が光反射部材24を備えている構成では、上述したように、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が確実に当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。したがって、放射線検出器RD1は、高い時間分解能を更により確実に実現する。
光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの幅は、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの幅より大きくてもよい。光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの幅は、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの幅より大きい構成では、上述したように、光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aと、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dとの電気抵抗差が低減される。
放射線検出器RD1は、基体40a、40bを備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が基体40a、40bを備えている構成では、上述したように、半導体基板11a、11bの機械的強度が補強される。したがって、放射線検出器RD1は、機械的強度が補強された半導体光検出素子10a、10bを確実に実現する。
放射線検出器RD1は、補強体45を備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が補強体45を備えている構成では、上述したように、部分22aと部分22bとの間に配置された補強体45によって、部分22a及び部分22bの機械的強度が向上する。
放射線検出器RD1は、被覆体47a,47bを備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が被覆体47a,47bを備えている構成では、たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが光反射体48を含む構成で、シンチレーション光の光反射特性が向上する。たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが電気絶縁体49を含む構成で、放射線検出器RD1の電気絶縁性が向上する。
配線部材30a,30bは、半導体基板11a,11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されていなくてもよい。配線部材30a,30bが、半導体基板11a,11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている構成では、たとえば、配線部材30a,30bを、それぞれ、電極17a,17b,17c,17d,18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の構成をより確実に簡略化する。
配線部材30a,30bの可撓性は、半導体基板11a,11bの可撓性より大きくなくてもよい。配線部材30a,30bの可撓性が半導体基板11a,11bの可撓性より大きい構成では、上述したように、配線部材30a,30bから半導体基板11a,11bへの振動が伝わりにくい。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の機械的強度を確実に維持する。
実施形態及び変形例では、シンチレータ1の2つの側面1c,1dに、それぞれ半導体光検出素子を配置した例を説明したが、シンチレータ1の4つの側面1c,1d,1e,1fに、それぞれ半導体光検出素子を配置してもよい。
放射線検出器RD1は、光反射部材24を備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が光反射部材24を備えている構成では、上述したように、各部分1p,1q,1r,1sで発生したシンチレーション光が確実に当該部分1p,1q,1r,1s内に閉じ込められる。当該部分1p,1q,1r,1sに対応する光検出領域23a,23b,23c,23dが、当該部分1p,1q,1r,1s内で発生したシンチレーション光をより確実に検出する。したがって、放射線検出器RD1は、高い時間分解能を更により確実に実現する。
光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの幅は、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの幅より大きくてもよい。光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aの幅は、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dの幅より大きい構成では、上述したように、光検出領域23aに対応している電極17aと、光検出領域23aとを電気的に接続している導線14aと、光検出領域23dに対応している電極17dと、光検出領域23dとを電気的に接続している導線14dとの電気抵抗差が低減される。
放射線検出器RD1は、基体40a、40bを備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が基体40a、40bを備えている構成では、上述したように、半導体基板11a、11bの機械的強度が補強される。したがって、放射線検出器RD1は、機械的強度が補強された半導体光検出素子10a、10bを確実に実現する。
放射線検出器RD1は、補強体45を備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が補強体45を備えている構成では、上述したように、部分22aと部分22bとの間に配置された補強体45によって、部分22a及び部分22bの機械的強度が向上する。
放射線検出器RD1は、被覆体47a,47bを備えていなくてもよい。放射線検出器RD1が被覆体47a,47bを備えている構成では、たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが光反射体48を含む構成で、シンチレーション光の光反射特性が向上する。たとえば、被覆体47a及び被覆体47bが電気絶縁体49を含む構成で、放射線検出器RD1の電気絶縁性が向上する。
配線部材30a,30bは、半導体基板11a,11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されていなくてもよい。配線部材30a,30bが、半導体基板11a,11bに対して、シンチレータ1と同じ側に配置されている構成では、たとえば、配線部材30a,30bを、それぞれ、電極17a,17b,17c,17d,18とダイボンディングにて接続するための基板を新たに用意する必要がない。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の構成をより確実に簡略化する。
配線部材30a,30bの可撓性は、半導体基板11a,11bの可撓性より大きくなくてもよい。配線部材30a,30bの可撓性が半導体基板11a,11bの可撓性より大きい構成では、上述したように、配線部材30a,30bから半導体基板11a,11bへの振動が伝わりにくい。したがって、本構成は、放射線検出器RD1の機械的強度を確実に維持する。
実施形態及び変形例では、シンチレータ1の2つの側面1c,1dに、それぞれ半導体光検出素子を配置した例を説明したが、シンチレータ1の4つの側面1c,1d,1e,1fに、それぞれ半導体光検出素子を配置してもよい。
1…シンチレータ、1a…端面、1b…端面、1c…側面、1d…側面、1e…側面、1f…側面、1p…部分、1q…部分、1r…部分、1s…部分、3a…対向面、3b…対向面、3c…連結面、3e…連結面、3a…対向面、3b…対向面、10a…半導体光検出素子、10b…半導体光検出素子、11a…半導体基板、11b…半導体基板、12…アバランシェフォトダイオード、13…クエンチング抵抗、14a…導線、14b…導線、17a…電極、17b…電極、17c…電極、17d…電極、18…電極、21a…部分、21b…部分、22a…部分、22b…部分、23…光検出領域、24…光反射部材、30a…配線部材、30b…配線部材、31a…導体、31b…導体、31c…導体、31d…導体、32…導体、41a…端子、41b…端子、41c…端子、41d…端子、42…端子、45…補強体、47a…被覆体、47b…被覆体、48…光反射体、49…電気絶縁体、51a…部分、51b…部分、52a…部分、52b…部分、D1…第一方向、D2…第二方向、D3…第三方向、RA1…放射線検出器アレイ、RA2…放射線検出器アレイ、RD1…放射線検出器。
Claims (18)
- 第一方向から見て矩形状を呈し、かつ、前記第一方向で互いに対向している一対の端面と、前記第一方向に交差する第二方向で互いに対向していると共に前記一対の端面を連結している第一側面及び第二側面と、を有しているシンチレータと、
前記第一側面と対向するように配置されている第一半導体基板を有している第一半導体光検出素子と、
前記第二側面と対向するように配置されている第二半導体基板を有している第二半導体光検出素子と、
前記第一半導体光検出素子と電気的に接続されている第一配線部材と、
前記第二半導体光検出素子と電気的に接続されている第二配線部材と、
を備え、
前記第一方向での前記シンチレータの長さは、前記第二方向での前記シンチレータの長さ及び前記第一側面に平行な第三方向での前記シンチレータの長さより大きく、
前記第一方向での前記第一側面の長さは、前記第三方向での前記第一側面の幅より大きく、
前記第一方向での前記第二側面の長さは、前記第三方向での前記第二側面の幅より大きく、
前記第一半導体基板は、前記第一側面で覆われている第一部分と、前記第一部分と前記第一方向に並んでいると共に前記第一側面から露出している第二部分とを有し、
前記第二半導体基板は、前記第二側面で覆われている第三部分と、前記第三部分と前記第一方向に並んでいると共に、前記第二側面から露出している第四部分とを有し、
前記第一部分及び前記第三部分のそれぞれには、ガイガーモードで動作する少なくとも一つのアバランシェフォトダイオードと、前記少なくとも一つのアバランシェフォトダイオードのうち対応するアバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの一方と電気的に直列接続されている少なくとも一つのクエンチング抵抗とを有している複数の光検出領域が配置され、
前記第二部分及び前記第四部分のそれぞれには、前記複数の光検出領域のうち対応する前記光検出領域に含まれている前記少なくとも一つのクエンチング抵抗と電気的に接続されている複数の第一電極と、前記複数の光検出領域のうち対応する前記光検出領域に含まれている前記アバランシェフォトダイオードのアノード及びカソードの他方と電気的に接続されている第二電極と、が配置され、
前記第一配線部材及び前記第二配線部材は、前記複数の第一電極のうち対応する第一電極と電気的に接続される複数の導体と、前記第二電極と接続される導体と、を有している放射線検出器。 - 前記第二方向から見て、前記第一半導体基板の前記複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域は、前記第一側面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈し、
前記第二方向から見て、前記第二半導体基板の前記複数の光検出領域の輪郭により構成される一つの領域は、前記第二側面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している、請求項1に記載の放射線検出器。 - 前記シンチレータは、互いに独立して前記第一方向に並んでいる複数の部分を有し、
複数の部分のそれぞれは、前記第一半導体基板及び前記第二半導体基板のそれぞれに配置されている、前記複数の光検出領域のうち対応する光検出領域に対応して位置しており、
前記複数の部分のそれぞれは、前記第一方向で互いに対向している一対の対向面と、前記一対の対向面を連結していると共に、前記第一半導体基板と対向している第一連結面と、前記一対の対向面を連結していると共に、前記第二半導体基板と対向し、かつ、前記第二方向で前記第一連結面と対向している第二連結面と、を有している、請求項1又は2に記載の放射線検出器。 - 前記複数の部分は、互いに接合されている、請求項3に記載の放射線検出器。
- 光反射部材を更に備え、
前記光反射部材は、前記複数の部分間に配置されている、請求項4に記載の放射線検出器。 - 前記第二方向から見て、前記第一半導体基板の前記複数の光検出領域のそれぞれは、前記複数の部分のうち対応する部分の、前記第一半導体基板と対向する前記第一連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈し、
前記第二方向から見て、前記第二半導体基板の前記複数の光検出領域のそれぞれは、前記複数の部分のうち対応する部分の、前記第二半導体基板と対向する前記第二連結面の輪郭形状に対応する輪郭形状を呈している、請求項3~5のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記複数の光検出領域は、第一光検出領域と、前記第一光検出領域よりも前記第二部分に近い第二光検出領域と、を含み、
前記第一光検出領域に対応している前記第一電極と、前記第一光検出領域とを電気的に接続している導線の幅は、前記第二光検出領域に対応している前記第一電極と、前記第二光検出領域とを電気的に接続している導線の幅より大きい、請求項1~6のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記第二部分と、前記第四部分との間に配置されている補強体を更に備え、
前記補強体は、前記第二部分と前記第四部分とを覆っていると共に、前記第二部分と前記第四部分とを連結している、請求項1~7のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記第一半導体基板は、前記第二方向で前記シンチレータと対向している第一面と、前記第二方向で前記第一面と対向している第二面と、を有し、
前記第二半導体基板は、前記第二方向で前記シンチレータと対向している第三面と、前記第二方向で前記第三面と対向している第四面と、を有し、
前記第二面及び前記第四面は、研磨面である、請求項1~8のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記第二方向で互いに対向している第五面及び第六面を有している共に、前記第五面と前記シンチレータとの間に前記第一半導体基板が位置するように配置されている第一基体と、
前記第二方向で互いに対向している第七面及び第八面を有している共に、前記第七面と前記シンチレータとの間に前記第二半導体基板が位置するように配置されている第二基体と、
前記第五面上に配置されている複数の第一端子と、
前記第五面上に配置されている第二端子と、
前記第七面上に配置されている複数の第三端子と、
前記第七面上に配置されている第四端子と、
を更に備え、
前記第一基体は、前記第一半導体基板で覆われている第五部分と、前記第五部分と前記第一方向に並んでいると共に前記第一半導体基板から露出している第六部分と、を有し、
前記第二基体は、前記第二半導体基板で覆われている第七部分と、前記第七部分と前記第一方向に並んでいると共に前記第二半導体基板から露出している第八部分と、を有し、
各前記第一端子は、前記第六部分上に位置すると共に、第一ワイヤを通して前記第二部分に配置されている前記複数の第一電極のうち、対応する第一電極と電気的に接続され、
前記第二端子は、前記第六部分上に位置すると共に、第二ワイヤを通して前記第二部分に配置されている前記第二電極と電気的に接続され、
各前記第三端子は、前記第八部分上に位置すると共に、第三ワイヤを通して前記第四部分に配置されている前記複数の第一電極のうち、対応する第一電極と電気的に接続され、
前記第四端子は、前記第八部分上に位置すると共に、第四ワイヤを通して前記第四部分に配置されている前記第二電極と電気的に接続されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記シンチレータとの間に前記第一半導体基板が位置するように配置されている第一被覆体と、
前記シンチレータとの間に前記第二半導体基板が位置するように配置されている第二被覆体と、を更に備え、
前記第一被覆体及び前記第二被覆体は、光反射体及び電気絶縁体の少なくともいずれか一つを含んでいる、請求項1~10のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記第一配線部材は、前記第一半導体基板に対して、前記シンチレータと同じ側に配置され、
前記第二配線部材は、前記第二半導体基板に対して、前記シンチレータと同じ側に配置されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 前記第一配線部材及び前記第二配線部材と、前記第一半導体基板及び前記第二半導体基板とは、可撓性を有し、
前記第一配線部材の可撓性は、前記第一半導体基板の可撓性より大きく、
前記第二配線部材の可撓性は、前記第二半導体基板の可撓性より大きい、請求項1~12のいずれか一項に記載の放射線検出器。 - 一次元に配列された複数の放射線検出器を備えている放射線検出器アレイであって、
前記複数の放射線検出器は、請求項1~13のいずれか一項に記載の前記放射線検出器であり、
前記シンチレータは、前記一対の端面を連結していると共に前記第一側面と前記第二側面とを連結している一対の第三側面を更に有し、
前記複数の放射線検出器のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の前記放射線検出器が備える前記シンチレータの前記第三側面と、他方の前記放射線検出器が備える前記シンチレータの前記第三側面とが互いに対向するように、並んでいる、放射線検出器アレイ。 - 一次元に並んでいる各前記第一半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されており、
一次元に並んでいる各前記第二半導体光検出素子は、互いに一体的に形成されている、請求項14に記載の放射線検出器アレイ。 - 行列状に二次元配列された複数の放射線検出器を備える放射線検出器アレイであって、
前記複数の放射線検出器のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器は、請求項14又は15に記載の放射線検出器アレイであり、
前記複数の放射線検出器のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の前記放射線検出器が備える前記第一半導体光検出素子又は前記第二半導体光検出素子のいずれか一方と、他方の前記放射線検出器が備える前記第一半導体光検出素子又は前記第二半導体光検出素子のいずれか一方とが前記列方向で互いに対向するように、並んでいる、放射線検出器アレイ。 - 一次元に配列された複数の放射線検出器を備えている放射線検出器アレイであって、
前記複数の放射線検出器は、請求項1~13のいずれか一項に記載の前記放射線検出器であり、
前記シンチレータは、前記一対の端面を連結していると共に前記第一側面と前記第二側面とを連結している一対の第三側面を更に有し、
前記複数の放射線検出器のうち互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の前記放射線検出器が備える前記シンチレータの前記第三側面と、他方の前記放射線検出器が備える前記第一半導体光検出素子又は前記第二半導体光検出素子のいずれか一方とが互いに対向するように、並んでいる、放射線検出器アレイ。 - 行列状に二次元配列された複数の放射線検出器を備える放射線検出器アレイであって、
前記複数の放射線検出器のうち行方向に並ぶ複数の放射線検出器は、請求項17に記載の放射線検出器アレイであり、
前記複数の放射線検出器のうち列方向で互いに隣り合う任意の二つの放射線検出器は、一方の前記放射線検出器が備える前記シンチレータの前記第三側面と、他方の前記放射線検出器が備える前記第一半導体光検出素子又は前記第二半導体光検出素子のいずれか一方とが前記列方向で互いに対向するように、並んでいる、放射線検出器アレイ。
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