JP2621159B2 - 半導体放射線位置検出装置 - Google Patents
半導体放射線位置検出装置Info
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 13
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 21
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は半導体を検出素子として用いた放射線位置検
出装置に関し、例えば該医学診断および理工学測定に利
用することができる。
出装置に関し、例えば該医学診断および理工学測定に利
用することができる。
＜従来の技術＞ CdTeやHgI2等の化合物半導体を用いた常温用放射線検
出素子を複数個配列した放射線二次元位置検出装置とし
ては、従来、第３図および第４図に示すようなものが知
られている。
出素子を複数個配列した放射線二次元位置検出装置とし
ては、従来、第３図および第４図に示すようなものが知
られている。
第３図に示す従来装置は、半導体基板31の片面にたん
ざく状の複数の抵抗層32a,32b…を互いに平行に形成
し、その裏面にはこれと直交して同じく複数の抵抗層33
a,33b…を形成し、各抵抗層32a,32b…、33a,33b…の一
端から取り出される電荷を抵抗回路網34,35で分割し
て、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれ２個のアンプに導いてい
る。そしてＸ方向の２個のアンプの出力の差がＸ方向位
置情報を、Ｙ方向の２個のアンプの出力の差がＹ方向の
位置情報を与えるよう構成されている。
ざく状の複数の抵抗層32a,32b…を互いに平行に形成
し、その裏面にはこれと直交して同じく複数の抵抗層33
a,33b…を形成し、各抵抗層32a,32b…、33a,33b…の一
端から取り出される電荷を抵抗回路網34,35で分割し
て、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれ２個のアンプに導いてい
る。そしてＸ方向の２個のアンプの出力の差がＸ方向位
置情報を、Ｙ方向の２個のアンプの出力の差がＹ方向の
位置情報を与えるよう構成されている。
第４図に示す従来装置は、特開昭61−14591号におい
て提案されている装置であって、行列状に半導体検出素
子Dijを互いに独立的に配置し、各行および各列ごとに
１個づつアンプを設けて、各検出素子の出力をそれぞれ
該当する行と列のアンプに導いている。そして、例えば
各アンプの出力をディスクリミネータをを介してパルス
化し、Ｘ−Ｙ方向のデジタル位置情報を得るように構成
されている。
て提案されている装置であって、行列状に半導体検出素
子Dijを互いに独立的に配置し、各行および各列ごとに
１個づつアンプを設けて、各検出素子の出力をそれぞれ
該当する行と列のアンプに導いている。そして、例えば
各アンプの出力をディスクリミネータをを介してパルス
化し、Ｘ−Ｙ方向のデジタル位置情報を得るように構成
されている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 一般に、この種の検出装置においては、入力段にFET
を用いた電荷感応型アンプが使用されるが、この電荷感
応型アンプでは、アンプの入力容量をCIとすると、C2 I
に比例してノイズが増大する。一般的にはCI≧10PFでこ
のノイズが支配的になるとみてよい。
を用いた電荷感応型アンプが使用されるが、この電荷感
応型アンプでは、アンプの入力容量をCIとすると、C2 I
に比例してノイズが増大する。一般的にはCI≧10PFでこ
のノイズが支配的になるとみてよい。
上述した第３図および第４図に示す従来装置において
は、各アンプの入力容量CIは、検出素子１個分の容量を
ｃとし、１個のアンプにｎ個の素子を接続した場合には
ｎ・ｃとなる。従ってそのノイズパワーは（ｎ・ｃ）２
に比例して大となり、ｎを大きくするとノイズは極めて
大となってしまう。また、高インピーダンスのアンプ入
力部を引き回すことは、誘導雑音に対しても弱く、好ま
しくない。
は、各アンプの入力容量CIは、検出素子１個分の容量を
ｃとし、１個のアンプにｎ個の素子を接続した場合には
ｎ・ｃとなる。従ってそのノイズパワーは（ｎ・ｃ）２
に比例して大となり、ｎを大きくするとノイズは極めて
大となってしまう。また、高インピーダンスのアンプ入
力部を引き回すことは、誘導雑音に対しても弱く、好ま
しくない。
本発明の目的は、アンプの入力容量を低くし、もって
低雑音の半導体放射線検出装置を提供することにある。
低雑音の半導体放射線検出装置を提供することにある。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応す
る第１図、第２図を参照しつつ説明すると、本発明は、
化合物半導体基板１の一面に共通のバイアス電極２を設
け、その反対側の面には、各画素に対応させるべく行列
状に複数個の信号取り出し電極311,312,…3ij,…を設け
て放射線二次元検出器アレイＤを形成する。信号取り出
し電極3ijの各行ごと、および各列ごとに対応してそれ
ぞれ１個づつアンプAX1,AX2,…,AY1,AY2,…を配設す
る。また、各信号取り出し電極3ijには、それぞれ２個
のトランジスタ（例えばFET）41,42のベース（ゲート）
および２個の抵抗51,52の一端を接続する。このうち、
一方のトランジスタのコレクタ（ドレイン）は、該当す
る行のアンプの入力端に接続し、そのアンプの出力端に
は一方の抵抗の他端を接続する。また、他方のトランジ
スタのコレクタ（ドレイン）は、該当する列のアンプの
入力端に接続し、そのアンプの出力端には他方の抵抗の
他端を接続する。そして、各行各列のアンプAXi,AYjの
出力から、放射線の二次元入射位置情報を得るよう構成
する。
る第１図、第２図を参照しつつ説明すると、本発明は、
化合物半導体基板１の一面に共通のバイアス電極２を設
け、その反対側の面には、各画素に対応させるべく行列
状に複数個の信号取り出し電極311,312,…3ij,…を設け
て放射線二次元検出器アレイＤを形成する。信号取り出
し電極3ijの各行ごと、および各列ごとに対応してそれ
ぞれ１個づつアンプAX1,AX2,…,AY1,AY2,…を配設す
る。また、各信号取り出し電極3ijには、それぞれ２個
のトランジスタ（例えばFET）41,42のベース（ゲート）
および２個の抵抗51,52の一端を接続する。このうち、
一方のトランジスタのコレクタ（ドレイン）は、該当す
る行のアンプの入力端に接続し、そのアンプの出力端に
は一方の抵抗の他端を接続する。また、他方のトランジ
スタのコレクタ（ドレイン）は、該当する列のアンプの
入力端に接続し、そのアンプの出力端には他方の抵抗の
他端を接続する。そして、各行各列のアンプAXi,AYjの
出力から、放射線の二次元入射位置情報を得るよう構成
する。
＜作用＞ 化合物半導体基板１の、各信号取り出し電極3ij配設
領域はそれぞれ検出素子Sijを形成し、その複数個の１
個のアンプに接続されることになるが、各アンプからみ
たとき、検出素子１個について１個づつトランジスタ41
（42）が介在するから、例えばアンプ１個にｎ個の検出
素子を接続するとき、検出素子１個の容量をＣとする
と、そのノイズパワーはｎ・c2に比例することになり、
従来の1/nに低減される。
領域はそれぞれ検出素子Sijを形成し、その複数個の１
個のアンプに接続されることになるが、各アンプからみ
たとき、検出素子１個について１個づつトランジスタ41
（42）が介在するから、例えばアンプ１個にｎ個の検出
素子を接続するとき、検出素子１個の容量をＣとする
と、そのノイズパワーはｎ・c2に比例することになり、
従来の1/nに低減される。
＜実施例＞ 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第１図は本発明本実施例の構造を示す分解斜視図であ
る。
る。
例えばCdTeやHgI2等の結晶からなる化合物半導体基板
１の一面側には、金等を一様に蒸着してなる共通のバイ
アス電極２が形成されており、この電極２には高抵抗６
を介して高圧電源が接続される。
１の一面側には、金等を一様に蒸着してなる共通のバイ
アス電極２が形成されており、この電極２には高抵抗６
を介して高圧電源が接続される。
基板１の反対側の面には、各画素に対応させるべく、
行列状に複数個の信号取り出し電極311,312,…3ij,…が
形成されており、バイアス電極２側に放射線入射側とす
る放射線二次元検出器アレイＤを形成している。
行列状に複数個の信号取り出し電極311,312,…3ij,…が
形成されており、バイアス電極２側に放射線入射側とす
る放射線二次元検出器アレイＤを形成している。
この検出器アレイＤの信号取り出し電極ij側の面に
は、後述するように１個の信号取り出し電極3ijについ
てそれぞれ２個のFETと２個の高抵抗を内蔵した基板７
が配置され、更にこの基板７を介して、信号取り出し電
極の各行および各列はそれぞれの行および列に対応して
１個づつ設けられたアンプAX1,AX2,…,AY1,AY2,…に接
続される。
は、後述するように１個の信号取り出し電極3ijについ
てそれぞれ２個のFETと２個の高抵抗を内蔵した基板７
が配置され、更にこの基板７を介して、信号取り出し電
極の各行および各列はそれぞれの行および列に対応して
１個づつ設けられたアンプAX1,AX2,…,AY1,AY2,…に接
続される。
第２図はその具体的な回路構成を示す結線図である。
化合物半導体基板１の、各信号取り出し電極3ij配設
領域は、それぞれ１画素に対応する検出素子3ijを形成
するが、この各検出素子3ijの信号取り出し電極3ijに
は、それぞれ、２個のFET41,42のゲートと、２個の高抵
抗51,52の一端が、互いに並列に接続される。そして、
一方のFET41のドレインは、その検出素子3ijが属する行
のアンプAXiの入力端子に接続され、一方の高抵抗51の
他端は、同じくアンプAXiのフィードバック出力端子に
接続される。また、他方のFET42のドレインは、その検
出素子3ijが属する列のアンプAYjの入力端子に接続さ
れ、他方の高抵抗52の他端は、同じアンプAYjのフィー
ドバック出力端子に接続される。更に、FET41,42のソー
スは接地される。
領域は、それぞれ１画素に対応する検出素子3ijを形成
するが、この各検出素子3ijの信号取り出し電極3ijに
は、それぞれ、２個のFET41,42のゲートと、２個の高抵
抗51,52の一端が、互いに並列に接続される。そして、
一方のFET41のドレインは、その検出素子3ijが属する行
のアンプAXiの入力端子に接続され、一方の高抵抗51の
他端は、同じくアンプAXiのフィードバック出力端子に
接続される。また、他方のFET42のドレインは、その検
出素子3ijが属する列のアンプAYjの入力端子に接続さ
れ、他方の高抵抗52の他端は、同じアンプAYjのフィー
ドバック出力端子に接続される。更に、FET41,42のソー
スは接地される。
以上の本発明実施例において、放射線が検出素子3ij
に入射すると、その表面に電荷が発生し、その信号は信
号取り出し電極3ijを介して２個のFET41,42のゲートに
供給される。これにより、そのFET41,42のドレインには
微小な電圧変化が発生し、その微小な電圧変化信号がそ
れぞれ該当する行および列のアンプAxiとAyiに入力され
る結果、その各アンプAxiとAyiの出力端子にはそれぞれ
パルス状の信号が現れる。ここで、各アンプxiとA
yiは、検出素子3ijへの放射線入射に対しては、実質的
に入力段にFETを備えた電荷感応型アンプを構成するも
のであるから、FETのゲートに供給された電荷をΔＱと
すると、その時間積分値である電流ΔＩは電荷ΔＱに比
例し、入力段のFET41（または42）を含めたアンプA
xi（またはAyi）の帰還抵抗51（または52）が一定であ
るとすると、放射線が検出素子3ijに入射することによ
って発生した電荷ΔＱに基づく電流ΔＩは、実質的に互
いに等しい２つの抵抗51と52に分かれて、つまりΔI/2
の大きさを持つ電流が各アンプAxiおよびAyiに対応する
FET41および42のゲートに入力される結果となり、結
局、各アンプAxi,Ayiの出力端子に現れる上記したパル
ス状の電圧信号の波高値ΔＶは、１個の検出素子S
ijに、入力段に１個のFETを備えた同等のアンプによっ
て構成される１個の電荷感応型アンプを接続した場合の
半分になる。これによって、どの検出素子に放射線が入
射したか、つまり、放射線の入射位置のＸ−Ｙ位置情報
が得られ、このような出力を例えばディスクリミネータ
を介して２値化し、メモリに書き込めば、放射線の二次
元入射位置のデジタル位置情報を集めることができる。
に入射すると、その表面に電荷が発生し、その信号は信
号取り出し電極3ijを介して２個のFET41,42のゲートに
供給される。これにより、そのFET41,42のドレインには
微小な電圧変化が発生し、その微小な電圧変化信号がそ
れぞれ該当する行および列のアンプAxiとAyiに入力され
る結果、その各アンプAxiとAyiの出力端子にはそれぞれ
パルス状の信号が現れる。ここで、各アンプxiとA
yiは、検出素子3ijへの放射線入射に対しては、実質的
に入力段にFETを備えた電荷感応型アンプを構成するも
のであるから、FETのゲートに供給された電荷をΔＱと
すると、その時間積分値である電流ΔＩは電荷ΔＱに比
例し、入力段のFET41（または42）を含めたアンプA
xi（またはAyi）の帰還抵抗51（または52）が一定であ
るとすると、放射線が検出素子3ijに入射することによ
って発生した電荷ΔＱに基づく電流ΔＩは、実質的に互
いに等しい２つの抵抗51と52に分かれて、つまりΔI/2
の大きさを持つ電流が各アンプAxiおよびAyiに対応する
FET41および42のゲートに入力される結果となり、結
局、各アンプAxi,Ayiの出力端子に現れる上記したパル
ス状の電圧信号の波高値ΔＶは、１個の検出素子S
ijに、入力段に１個のFETを備えた同等のアンプによっ
て構成される１個の電荷感応型アンプを接続した場合の
半分になる。これによって、どの検出素子に放射線が入
射したか、つまり、放射線の入射位置のＸ−Ｙ位置情報
が得られ、このような出力を例えばディスクリミネータ
を介して２値化し、メモリに書き込めば、放射線の二次
元入射位置のデジタル位置情報を集めることができる。
ここで、各アンプAxi,Ayiには、例えば検出素子をｎ
×ｎ個配列した場合には第４図に示す従来装置と同様、
それぞれｎ個づつの検出素子が接続されることになる
が、アンプAxi,Ayjにはその入力前段に検出素子１個に
ついて１個づつFETが介在するから、アンプの入力容量
に起因するノイズパワーは、検出素子１個の容量をｃと
するとｎ・c2に比例することになり、第４図の装置に比
して1/nに低減する。ここにおいて、１個のアンプには
ｎ個のFETが接続されるが、周知の通り、FETの容量は検
出素子に比して充分に小さくすることが可能であって、
FETの接続個数の増大に起因するノイズの増大は無視し
得る。
×ｎ個配列した場合には第４図に示す従来装置と同様、
それぞれｎ個づつの検出素子が接続されることになる
が、アンプAxi,Ayjにはその入力前段に検出素子１個に
ついて１個づつFETが介在するから、アンプの入力容量
に起因するノイズパワーは、検出素子１個の容量をｃと
するとｎ・c2に比例することになり、第４図の装置に比
して1/nに低減する。ここにおいて、１個のアンプには
ｎ個のFETが接続されるが、周知の通り、FETの容量は検
出素子に比して充分に小さくすることが可能であって、
FETの接続個数の増大に起因するノイズの増大は無視し
得る。
なお、以上の実施例では、各検出素子にそれぞれ２個
のFETを接続した場合について説明したが、FET以外のト
ランジスタを用い得ることは勿論で、この場合、ゲート
はベースに、ドレインはコレクタに、ソースはエミッタ
に、それぞれ置換される。ただし、使用するトランジス
タは入力インピーダンスが高いものほど望ましいことは
云うまでもない。
のFETを接続した場合について説明したが、FET以外のト
ランジスタを用い得ることは勿論で、この場合、ゲート
はベースに、ドレインはコレクタに、ソースはエミッタ
に、それぞれ置換される。ただし、使用するトランジス
タは入力インピーダンスが高いものほど望ましいことは
云うまでもない。
＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、行列状に配置さ
れた放射線検出素子の各行および各列について１個づつ
アンプを設け、各検出素子にはそれぞれ２個のトランジ
スタのベースと２個の抵抗の一端を接続し、そのうち一
方のトランジスタのコレクタおよび抵抗の他端を該当す
る行のアンプに接続し、他方のトランジスタのコレクタ
および抵抗の他端に該当する列のアンプに接続したか
ら、１個のアンプの入力段に１個のトランジスタを設け
てそのトランジスタにｎ個の検出素子を接続する従来の
装置に比して、アンプ入力容量に起因するノイズパワー
が1/nに低減する。
れた放射線検出素子の各行および各列について１個づつ
アンプを設け、各検出素子にはそれぞれ２個のトランジ
スタのベースと２個の抵抗の一端を接続し、そのうち一
方のトランジスタのコレクタおよび抵抗の他端を該当す
る行のアンプに接続し、他方のトランジスタのコレクタ
および抵抗の他端に該当する列のアンプに接続したか
ら、１個のアンプの入力段に１個のトランジスタを設け
てそのトランジスタにｎ個の検出素子を接続する従来の
装置に比して、アンプ入力容量に起因するノイズパワー
が1/nに低減する。
また、各検出素子に対応させて２個のトランジスタを
設けて、検出素子の出力をトランジスタを通過させた後
でアンプに導くように構成したから、トランジスタと検
出素子との間に結線を従来に比して著しく短縮化するこ
とが可能となり、誘導雑音にも強い放射線位置検出装置
が得られる。
設けて、検出素子の出力をトランジスタを通過させた後
でアンプに導くように構成したから、トランジスタと検
出素子との間に結線を従来に比して著しく短縮化するこ
とが可能となり、誘導雑音にも強い放射線位置検出装置
が得られる。
第１図は本発明実施例の構造を示す分解斜視図、 第２図はその回路構成を示す結線図、 第３図および第４図はそれぞれ従来の放射線位置検出装
置の説明図である。 １……化合物半導体基板 ２……バイアス電極 311,312,…321,322,…344……信号取り出し電極 41,42……FET 51,52……高抵抗 S11,S12,…S21,S22,…S44……検出素子 AX1,AX2,…,AY1,AY2,………アンプ
置の説明図である。 １……化合物半導体基板 ２……バイアス電極 311,312,…321,322,…344……信号取り出し電極 41,42……FET 51,52……高抵抗 S11,S12,…S21,S22,…S44……検出素子 AX1,AX2,…,AY1,AY2,………アンプ
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体基板の一面に共通のバイアス
電極を設けるとともに、その反対側の面には、各画素に
対応させるべく行列状に複数個の信号取り出し電極を設
けて放射線二次元検出器アレイを形成し、上記信号取り
出し電極の各行ごと、および各列ごとに対応してそれぞ
れ１個づつアンプを配設し、上記各信号取り出し電極に
は、それぞれ２個のトランジスタのベースおよび２個の
抵抗の一端を接続し、そのうちの一方のトランジスタの
コレクタは該当する行のアンプの入力端に接続し、か
つ、そのアンプの出力端には一方の抵抗の他端を接続す
るとともに、他方のトランジスタのコレクタは該当する
列のアンプの入力端に接続し、かつ、そのアンプの出力
端には他方の抵抗の他端を接続し、上記各行各列のアン
プの出力から放射線の二次元入射位置情報を得るように
構成してなる、半導体放射線位置検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62034288A JP2621159B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 半導体放射線位置検出装置 |
| US07/155,363 US4804854A (en) | 1987-02-16 | 1988-02-12 | Low-noise arrayed sensor radiation image detecting system wherein each sensor connects to a buffer circuit |
| KR1019880001396A KR920001114B1 (ko) | 1987-02-16 | 1988-02-13 | 반도체 방사선 위치 검출장치 |
| CN88100848A CN1023836C (zh) | 1987-02-16 | 1988-02-15 | 低噪声射线图象探测系统 |
| DE8888301268T DE3862603D1 (de) | 1987-02-16 | 1988-02-16 | Strahlungsdarstellungsvorrichtung mit diskreter detektorenanordnung. |
| EP88301268A EP0287197B1 (en) | 1987-02-16 | 1988-02-16 | System for arrayed radiation detectors for imaging |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62034288A JP2621159B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 半導体放射線位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200088A JPS63200088A (ja) | 1988-08-18 |
| JP2621159B2 true JP2621159B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=12409966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62034288A Expired - Lifetime JP2621159B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 半導体放射線位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621159B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000136927A (ja) | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Inst Of Physical & Chemical Res | 半導体像位置検出素子 |
| DE10128654B4 (de) * | 2001-06-15 | 2008-04-10 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Beidseitig mikrostrukturierter, ortsempfindlicher Detektor |
| JP5235466B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2013-07-10 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像撮影装置 |
| CN105182401B (zh) * | 2015-09-30 | 2019-05-21 | 东软医疗系统股份有限公司 | 一种核探测器晶体位置识别装置 |
-
1987
- 1987-02-16 JP JP62034288A patent/JP2621159B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200088A (ja) | 1988-08-18 |
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