JP3177550B2 - 半導体検出器アレイ - Google Patents
半導体検出器アレイInfo
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Description
に関し、更に詳しくは、放射線の入射方向と略平行な面
に電極を形成した半導体セルを用いてなる半導体検出器
アレイに関する。特にCT装置のデテクタとして有用で
ある。
形成した半導体セルを用いてなる半導体検出器アレイの
従来例としては、特開平3−190285号公報に開示
の放射線検出器がある。この放射線検出器は、放射線に
対して有感な半導体薄膜を,導電性基板の表面の複数箇
所に間隔をあけて真空蒸着等により堆積し、それら半導
体薄膜の表面に電極を形成し、前記半導体薄膜の表面が
放射線の入射方向と略平行になるように配置したもので
ある。
は、例えば特公平3−46789号公報に記載のX線検
出器が知られている。このX線検出器は、2枚の絶縁板
の間に多数のアノード板とカソード板とを空隙を挟んで
交互に設置し、各空隙にキセノンガスなどのX線検出ガ
スを満たしたものである。
285号公報に開示の放射線検出器では、半導体薄膜の
膜厚が数μであるため、CT装置用のデテクタとして必
要な検出能力を得るための放射線入射面積を確保できな
い問題点がある。また、信号取出用細線を各電極にペー
スト付けする必要があるが、CT装置用のデテクタでは
チャネル数が数百もあるため、この作業負担が極めて大
きくなる問題点がある。また、上記特公平3−4678
9号公報に記載のX線検出器では、X線検出ガスを用い
ているが、X線の一部はガスを透過してしまうため、検
出効率が悪い問題点がある。そこで、この発明の目的
は、CT装置用のデテクタとして必要な検出能力を有
し,配線のための作業負担が軽度であり,検出効率が高
い半導体検出器アレイを提供することにある。
アレイは、放射線に対して有感な半導体であって,幅
0.3mm以上,長さ5mm以上,奥行0.5mm以上
の3条件のうち少なくとも1条件を満たした半導体結晶
ブロックの長さ方向辺と奥行方向辺とで囲まれた2面の
うちの1面にバイアス用電極を形成し,他の1面に信号
取出用電極を形成した半導体セルと、バイアス仲介用電
極板および信号取出仲介用電極板を,前記半導体セルの
厚さに合せた空隙を挟んで,合わせて少なくとも3枚,
交互に設置したホルダとを具備し、そのホルダの前記空
隙に前記半導体セルを挟み込み、その半導体セルの幅方
向辺と長さ方向辺とで囲まれた2面のうちの1面を放射
線入射面とし,前記バイアス用電極を前記バイアス仲介
用電極板に接触させ,前記信号取出用電極を前記信号取
出仲介用電極板に接触させ、前記バイアス仲介用電極板
を介して前記半導体セルにバイアス電圧を印加し、前記
信号取出仲介用電極板を介して前記半導体セルから信号
を取り出すことを構成上の特徴とするものである。
辺と信号取出用電極の間に余白を設けるか,または,半
導体セルの奥行方向辺と信号取出用電極の間およびバイ
アス用電極の間に余白を設けて、半導体セルをその奥行
方向辺側でホルダに接着したとき接着剤が信号取出用電
極,または,信号取出用電極およびバイアス用電極に接
触しないようにするのが好ましい。
電極板および信号取出仲介用電極板を放射線入射側に延
設し,且つ,それら電極板自身を放射線遮蔽材にて製作
するか,それら電極板に放射線遮蔽板を含ませて、コリ
メータの機能を持たせることが好ましい。
ルの放射線入射面は幅方向辺と長さ方向辺とで囲まれた
面であり、0.3mm×5mm以上の面積になる。従っ
て、CT装置用のデテクタとして必要な検出能力を得る
ための放射線入射面積を容易に確保できる。また、ホル
ダのバイアス仲介用電極板と信号取出仲介用電極板の間
の空隙に半導体セルを挟み込むことで多数の半導体セル
を規則的に配列できる。ホルダのバイアス仲介用電極板
と信号取出仲介用電極板の配列の方が、半導体セルの配
列より容易であるから、トータルでは配列作業が容易に
なる。また、バイアス仲介用電極板と信号取出仲介用電
極板を介してバイアスの印加や信号の取出しを行い、個
々の半導体セルに対する配線は行わない。ホルダのバイ
アス仲介用電極板と信号取出仲介用電極板に対する配線
の方が、半導体セルに対する配線より容易であるから、
トータルでは配線作業が容易になる。また、半導体で放
射線を検出するから、検出効率が高くなる。
成し,それに対向した面にバイアス用電極を形成する構
造が考えられるが、その場合、信号取出用電極からの信
号の取出しが複雑になり,コリメータとも干渉しやすく
なる。さらに、放射線の入射深さが異なると、その深さ
で生じる電荷が信号取出用電極まで到達するまでの移動
距離が異なってきて、出力の安定性が悪くなる。これに
対して、この発明の半導体検出器アレイでは、放射線の
入射方向と略平行な面に電極を形成したから、信号の取
出しが容易であり,コリメータとの干渉がない。さら
に、電荷の生じる深さが異なっても信号取出用電極まで
到達するまでの移動距離は同じであり、出力の安定性が
向上する。
説明する。なお、これによりこの発明が限定されるもの
ではない。図1は、この発明の一実施例の半導体検出器
アレイ1を、放射線の入射方向と直交する方向から見た
構成図である(図中の上から下に放射線が入射する)。
ごとの半導体セル10,10,…と、ホルダ20とから
なっている。
半導体結晶ブロック11と,インジウム層をオーミック
接合したバイアス用電極12と,白金層をショットキー
接合した信号取出用電極13とからなっている。半導体
結晶ブロック11は、幅(図中の左右方向)0.8mm
(最小部),長さ(図面を貫く方向)20mm,奥行
(図中の上下方向)2mmの短冊形である。放射線の広
がりに合わせて、半導体結晶ブロック11の下面が上面
より広くなっている。各寸法は、放射線の質,チャネル
数,検知領域の大きさなどから適宜決定される。半導体
結晶ブロック11の幅方向辺と長さ方向辺で囲まれた上
下の2面のうちの上面が放射線入射面である。従って、
放射線入射面の面積は、0.8mm×20mmになり、
CT装置用のデテクタとして必要な検出能力を得るため
に十分である。なお、半導体として、セレン化カドミウ
ムやヒ化ガリウムなどを用いてもよい。また、半導体結
晶ブロック11の形状が直方体であってもよい。
に合せた空隙を挟んで,信号取出仲介用電極板21およ
びバイアス仲介用電極板22を交互に設置してなる。具
体的には、図2に示すように、2枚のセラミック絶縁板
26,27の間に、信号取出仲介用電極板21およびバ
イアス仲介用電極板22を交互に配置し、接着剤により
固着したものである。信号取出仲介用電極板21は、例
えばモリブデン材の放射線遮蔽板23の両面を絶縁層2
4,24で被覆し、その絶縁層24の表面に接触電極2
5,25を形成した構造である。放射線遮蔽板23は、
接触電極25,25間のクロストークを防ぐため、接地
されている。また、接触電極25,25からは、信号取
出線がそれぞれ引き出されている。バイアス仲介用電極
板22は、例えばモリブデン材のような放射線遮蔽材の
板であり、バイアス電圧を印加されている。
バイアス仲介用電極板22に接触し,且つ,信号取出用
電極13が信号取出仲介用電極板21の接触電極25に
接触するように、ホルダ20の信号取出仲介用電極板2
1とバイアス仲介用電極板22の空隙に挿入される。そ
こで、ホルダ20を精度良く製作すれば、多数の半導体
セル10を容易に規則的に配列できる。なお、ホルダ2
0を精度良く製作することは、例えば前記特公平3−4
6789号公報に記載の技術によればよい。また、バイ
アス仲介用電極板22を介してバイアスの印加を行い、
信号取出仲介用電極板21を介して信号の取出しを行う
ので、個々の半導体セル10に対する配線は不要とな
り、配線作業が容易になる。この配線作業については、
図4を参照して後述する。
仲介用電極板22は、半導体セル10よりも放射線入射
側に延びており,且つ,それら電極板21,22が放射
線遮蔽機能を有するから、コリメータの働きを奏する。
り付ける工程の説明図である。ホルダ20は、放射線源
を曲率中心として湾曲しているので、信号取出仲介用電
極板21とバイアス仲介用電極板22の間の空隙は、放
射線源側開口が狭く,反放射線源側開口が広い。そこ
で、反放射線源側開口より半導体セル10を挿入する。
そして、図3に示すように、半導体セル10の半導体結
晶ブロック11を、その奥行方向辺側で、ホルダ20の
セラミック絶縁板26,27に、接着剤A1,A2で固
着する。このとき、接着剤A1,A2がバイアス仲介用
電極板22と半導体セル10の信号取出用電極13とを
短絡しないように、信号取出用電極13は、半導体セル
10の長さ方向辺から余白13a,13bをあけて形成
されている。また、同じ理由および表裏の接触電極2
5,25の接着剤による短絡を防ぐために、接触電極2
5,25もセラミック絶縁板26,27側に余白を設け
てある。なお、この実施例では、バイアス用電極12
も、半導体セル10の長さ方向辺から余白をあけて形成
されている。
線方法の説明図である。バイアス仲介用電極板22への
配線は、導電ゴム31によりコモン化して行う。これに
より、多数のバイアス仲介用電極板22にも容易にバイ
アス電圧を印加できる。なお、図2に示すように信号取
出仲介用電極板21には切欠が設けてあるため、導電ゴ
ム31は信号取出仲介用電極板21には接触しない。信
号取出仲介用電極板21の接触電極12,13への配線
は、フレキシブルプリント基板32を用いて行う。これ
により、多数の信号取出仲介用電極板21にも容易に配
線できる。さらに、信号取出仲介用電極板21の放射線
遮蔽板23への配線は、導電ゴム33によりコモン化し
て行う。これにより、多数の放射線遮蔽板23を容易に
接地できる。なお、バイアス仲介用電極板22には切欠
が設けてあるため、導電ゴム33には接触しない。ま
た、信号取出仲介用電極板21の接触電極12,13を
周囲の辺から余白を設けて形成しているため、これらも
導電ゴム33には接触しない。
00チャネルが必要なとき、800チャネルをホルダ2
0で一体に製作してもよいが、例えば200チャネルず
つの中モジュールに分けて作成してもよい。また、信号
取出仲介用電極板21と同じものをバイアス仲介用電極
板に用いてもよい。
ール化した半導体検出器アレイ2の図1相当図である。
この半導体検出器アレイ2において、10Aは半導体セ
ル、20Aはホルダ、21Aは信号取出仲介用電極板、
25Aは絶縁板である。バイアス仲介用電極板は、信号
取出仲介用電極板21Aと同じものを使用している。こ
の半導体検出器アレイ2のチャネル数は16チャネル以
下とする。チャネル数が少ないから、信号取出仲介用電
極板21Aおよびバイアス仲介用電極板は平行とし、半
導体セル10Aは直方体とする。CT装置のデテクタを
構成するときは、多数の半導体検出器アレイ2,2,…
を円弧に沿わせて並べる。
ば、次のような効果が得られる。 CT装置用のデテクタとして必要な検出能力を得るた
めの放射線入射面積を容易に確保できる。 多数の半導体セルを規則的に配列する作業が容易にな
る。 バイアス用配線および信号取出用配線の作業が容易に
なる。 検出効率が高くなる。 出力安定性が向上する。
成図である。
である。
である。
る。
構成図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 放射線に対して有感な半導体であって,
幅0.3mm以上,長さ5mm以上,奥行0.5mm以
上の3条件のうち少なくとも1条件を満たした半導体結
晶ブロックの長さ方向辺と奥行方向辺とで囲まれた2面
のうちの1面にバイアス用電極を形成し,他の1面に信
号取出用電極を形成した半導体セルと、バイアス仲介用
電極板および信号取出仲介用電極板を,前記半導体セル
の厚さに合せた空隙を挟んで,合わせて少なくとも3
枚,交互に設置したホルダとを具備し、そのホルダの前
記空隙に前記半導体セルを挟み込み、その半導体セルの
幅方向辺と長さ方向辺とで囲まれた2面のうちの1面を
放射線入射面とし,前記バイアス用電極を前記バイアス
仲介用電極板に接触させ,前記信号取出用電極を前記信
号取出仲介用電極板に接触させ、前記バイアス仲介用電
極板を介して前記半導体セルにバイアス電圧を印加し、
前記信号取出仲介用電極板を介して前記半導体セルから
信号を取り出すことを特徴とする半導体検出器アレイ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体検出器アレイに
おいて、半導体セルの奥行方向辺と信号取出用電極の間
に余白を設けるか,または,半導体セルの奥行方向辺と
信号取出用電極の間およびバイアス用電極の間に余白を
設けて、半導体セルをその奥行方向辺側でホルダに接着
したとき接着剤が信号取出用電極,または,信号取出用
電極およびバイアス用電極に接触しないようにしたこと
を特徴とする半導体検出器アレイ。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
検出器アレイにおいて、バイアス仲介用電極板および信
号取出仲介用電極板を放射線入射側に延設し,且つ,そ
れら電極板自身を放射線遮蔽材にて製作するか,それら
電極板に放射線遮蔽板を含ませて、コリメータの機能を
持たせたことを特徴とする半導体検出器アレイ。
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1993
- 1993-02-12 JP JP02314493A patent/JP3177550B2/ja not_active Expired - Fee Related
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