JP3427584B2 - 広域型放射線検出器 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、広範囲のエネル
ギ領域の放射線を検出する広域型放射線検出器に係り、
特に高エネルギ領域の放射線を感度よく検出するもので
ある。
ギ領域の放射線を検出する広域型放射線検出器に係り、
特に高エネルギ領域の放射線を感度よく検出するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１７は従来の広域型放射線検出器の構
成を示すブロック図である。図において、１は半導体素
子、２、３、４はこの半導体素子１に入射される放射
線、５は半導体素子１にて吸収された放射線のエネルギ
に比例した波高の出力パルスを取り出し増幅する前置増
幅器、６はこの前置増幅器５に接続された主増幅器、７
はこの主増幅器６に接続されたアナログデジタル変換
器、８はこのアナログデジタル変換器７に接続されたマ
ルチチャンネル波高分析器である。
成を示すブロック図である。図において、１は半導体素
子、２、３、４はこの半導体素子１に入射される放射
線、５は半導体素子１にて吸収された放射線のエネルギ
に比例した波高の出力パルスを取り出し増幅する前置増
幅器、６はこの前置増幅器５に接続された主増幅器、７
はこの主増幅器６に接続されたアナログデジタル変換
器、８はこのアナログデジタル変換器７に接続されたマ
ルチチャンネル波高分析器である。
【０００３】次いで上記のように構成された広域型放射
線検出器の動作について説明する。まず、半導体素子１
に放射線２、３、４が入射される。そして、放射線２は
半導体素子１内で全エネルギが吸収され、また、放射線
３は半導体素子１を素通りしてしまい、また、放射線４
は半導体素子１内にて例えばコンプトン散乱をおこし放
射線４ａのエネルギは吸収されるが、放射線４ｂのエネ
ルギは吸収されずに半導体素子１外に放出されている。
線検出器の動作について説明する。まず、半導体素子１
に放射線２、３、４が入射される。そして、放射線２は
半導体素子１内で全エネルギが吸収され、また、放射線
３は半導体素子１を素通りしてしまい、また、放射線４
は半導体素子１内にて例えばコンプトン散乱をおこし放
射線４ａのエネルギは吸収されるが、放射線４ｂのエネ
ルギは吸収されずに半導体素子１外に放出されている。
【０００４】よって、放射線２、４ａのエネルギに比例
した波高のそれぞれの出力パルスのみが半導体素子１か
ら出力される。そして、これら出力パルスは前置増幅器
５および主増幅器６にて増幅され、アナログデジタル変
換器７にてアナログ信号からデジタル信号に変換され、
マルチチャンネル波高分析器８にて波高値別にカウント
される。そして、マルチチャンネル波高分析器８の分析
結果より半導体素子１に入射される放射線のエネルギ分
布および線量率を測定している。
した波高のそれぞれの出力パルスのみが半導体素子１か
ら出力される。そして、これら出力パルスは前置増幅器
５および主増幅器６にて増幅され、アナログデジタル変
換器７にてアナログ信号からデジタル信号に変換され、
マルチチャンネル波高分析器８にて波高値別にカウント
される。そして、マルチチャンネル波高分析器８の分析
結果より半導体素子１に入射される放射線のエネルギ分
布および線量率を測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の広域型放射線検
出器は以上のように構成されているので、高エネルギ領
域の放射線は放射線３のように半導体素子１を素通りし
たり、放射線４のようにコンプトン散乱などをおこして
全エネルギが吸収されず半導体素子１外に放出され、放
射線を正確に検出することができない。そこで上記問題
点を解消するために以下のことが考えられる。まず、半
導体素子１自体の厚みを増加させることにより、高エネ
ルギ領域の放射線に対応させるという考えがある。しか
しながら、半導体素子１の厚みを高エネルギ領域の放射
線に対応する程に厚く形成することは、従来の半導体技
術では非常に困難である。また、半導体素子１自体の面
積を増加させ、放射線の入射方向を半導体素子１の長手
方向と平行にし、高エネルギ領域の放射線に対応させる
という考えがある。しかしながら、高エネルギ領域の放
射線は検出されるものの、半導体素子１の厚み方向が入
射部となるため、検出部が非常に狭くなり利用できな
い。またもう一つの問題点は、電荷キャリアの移動度が
小さいと生成した電荷が収集電極まで到達できない場合
があり、電荷収集が不十分になる。そのため、放射線が
素子に付与したエネルギのすべてを外部回路に伝達でき
ないということである。
出器は以上のように構成されているので、高エネルギ領
域の放射線は放射線３のように半導体素子１を素通りし
たり、放射線４のようにコンプトン散乱などをおこして
全エネルギが吸収されず半導体素子１外に放出され、放
射線を正確に検出することができない。そこで上記問題
点を解消するために以下のことが考えられる。まず、半
導体素子１自体の厚みを増加させることにより、高エネ
ルギ領域の放射線に対応させるという考えがある。しか
しながら、半導体素子１の厚みを高エネルギ領域の放射
線に対応する程に厚く形成することは、従来の半導体技
術では非常に困難である。また、半導体素子１自体の面
積を増加させ、放射線の入射方向を半導体素子１の長手
方向と平行にし、高エネルギ領域の放射線に対応させる
という考えがある。しかしながら、高エネルギ領域の放
射線は検出されるものの、半導体素子１の厚み方向が入
射部となるため、検出部が非常に狭くなり利用できな
い。またもう一つの問題点は、電荷キャリアの移動度が
小さいと生成した電荷が収集電極まで到達できない場合
があり、電荷収集が不十分になる。そのため、放射線が
素子に付与したエネルギのすべてを外部回路に伝達でき
ないということである。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高エネルギ領域の放射線を感度
よく検出できる広域型放射線検出器を提供することを目
的とする。
ためになされたもので、高エネルギ領域の放射線を感度
よく検出できる広域型放射線検出器を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の広域型放射線検出器は、半導体素子で電極を挟み、半
導体素子と電極とを交互に積層し、電極間に印加する電
界の向きを正負交互にして、それぞれの半導体素子に生
じる電荷の和を出力とするものである。
の広域型放射線検出器は、半導体素子で電極を挟み、半
導体素子と電極とを交互に積層し、電極間に印加する電
界の向きを正負交互にして、それぞれの半導体素子に生
じる電荷の和を出力とするものである。
【０００８】また、この発明に係わる請求項２の広域型
放射線検出器は、請求項１において、積層する半導体素
子の形状を同軸円筒型としたものである。
放射線検出器は、請求項１において、積層する半導体素
子の形状を同軸円筒型としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】参考例１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図
１はこの発明の参考例１における広域型放射線検出器の
構成を示すブロック図である。図において、９は第１お
よび第２の半導体素子１０、１１が絶縁膜１２を介して
積層された検出部、１３、１４、１５は両半導体素子１
０、１１のいずれかにそれぞれ入射される放射線、１６
は両半導体素子１０、１１にて入射された放射線１３、
１４、１５のエネルギを吸収し、これらに比例した波高
の各出力パルスの和からなる各出力パルスを取り出し増
幅する前置増幅器、１７はこの前置増幅器１６に接続さ
れた主増幅器、１８はこの主増幅器１７に接続されたア
ナログデジタル変換器、１９はこのアナログデジタル変
換器１８に接続されたマルチチャンネル波高分析器であ
る。尚、絶縁膜１２は原子番号および密度が低い材質
で、且つ薄く形成されており、入射される放射線に影響
が生じることはない。また、両半導体素子１０、１１は
このような絶縁膜１２でも十分に絶縁されている。
１はこの発明の参考例１における広域型放射線検出器の
構成を示すブロック図である。図において、９は第１お
よび第２の半導体素子１０、１１が絶縁膜１２を介して
積層された検出部、１３、１４、１５は両半導体素子１
０、１１のいずれかにそれぞれ入射される放射線、１６
は両半導体素子１０、１１にて入射された放射線１３、
１４、１５のエネルギを吸収し、これらに比例した波高
の各出力パルスの和からなる各出力パルスを取り出し増
幅する前置増幅器、１７はこの前置増幅器１６に接続さ
れた主増幅器、１８はこの主増幅器１７に接続されたア
ナログデジタル変換器、１９はこのアナログデジタル変
換器１８に接続されたマルチチャンネル波高分析器であ
る。尚、絶縁膜１２は原子番号および密度が低い材質
で、且つ薄く形成されており、入射される放射線に影響
が生じることはない。また、両半導体素子１０、１１は
このような絶縁膜１２でも十分に絶縁されている。
【００１０】次いで上記のように構成された参考例１の
広域型放射線検出器の動作について説明する。ここで、
放射線はエネルギ範囲の広いガンマ線として説明する
が、この放射線検出器は高エネルギのベータ線の検出に
も適用できるものである。まず、検出部９に放射線１
３、１４、１５が入射される。そして、放射線１３は第
１の半導体素子１０内で全エネルギが吸収され、また、
放射線１４は第１の半導体素子１０を素通りしてしま
い、また、放射線１５は第１の半導体素子１０内にて例
えばコンプトン散乱をおこし放射線１５ａのエネルギは
吸収されるが、放射線１５ｂ、１５ｃのエネルギは吸収
されずに第１の半導体素子１０外に放出されている。
広域型放射線検出器の動作について説明する。ここで、
放射線はエネルギ範囲の広いガンマ線として説明する
が、この放射線検出器は高エネルギのベータ線の検出に
も適用できるものである。まず、検出部９に放射線１
３、１４、１５が入射される。そして、放射線１３は第
１の半導体素子１０内で全エネルギが吸収され、また、
放射線１４は第１の半導体素子１０を素通りしてしま
い、また、放射線１５は第１の半導体素子１０内にて例
えばコンプトン散乱をおこし放射線１５ａのエネルギは
吸収されるが、放射線１５ｂ、１５ｃのエネルギは吸収
されずに第１の半導体素子１０外に放出されている。
【００１１】次に、放射線１４は第２の半導体素子１１
内で全エネルギが吸収され、また、放射線１５の残りの
エネルギを有する放射線１５ｂ、１５ｃも第２の半導体
素子１１内で全エネルギが吸収される。よって、両半導
体素子１０、１１からの各出力パルスの和を取る前置増
幅器１６では各放射線１３、１４、１５に対応する各出
力パルスがそれぞれ検出される。
内で全エネルギが吸収され、また、放射線１５の残りの
エネルギを有する放射線１５ｂ、１５ｃも第２の半導体
素子１１内で全エネルギが吸収される。よって、両半導
体素子１０、１１からの各出力パルスの和を取る前置増
幅器１６では各放射線１３、１４、１５に対応する各出
力パルスがそれぞれ検出される。
【００１２】そして、以下は従来の場合と同様にこれら
出力パルスが前置増幅器１６および主増幅器１７にて増
幅され、アナログデジタル変換器１８にてアナログ信号
からデジタル信号に変換され、マルチチャンネル波高分
析器１９にて波高値別にカウントされる。そして、マル
チチャンネル波高分析器１９の分析結果より検出部９に
入射される放射線のエネルギ分布および線量率を測定し
ている。
出力パルスが前置増幅器１６および主増幅器１７にて増
幅され、アナログデジタル変換器１８にてアナログ信号
からデジタル信号に変換され、マルチチャンネル波高分
析器１９にて波高値別にカウントされる。そして、マル
チチャンネル波高分析器１９の分析結果より検出部９に
入射される放射線のエネルギ分布および線量率を測定し
ている。
【００１３】上記のように構成された参考例１の広域型
放射線検出器は検出部９を、第１および第２の半導体素
子１０、１１を絶縁膜１２を介して積層させ形成してい
るので、第１の半導体素子１０、また第２の半導体素子
１１のいずれかの単体のみでは検出されないような高エ
ネルギ領域の放射線１４、１５に対しても検出できるよ
うにしているため、広域の放射線の検出の感度を向上す
ることができる。
放射線検出器は検出部９を、第１および第２の半導体素
子１０、１１を絶縁膜１２を介して積層させ形成してい
るので、第１の半導体素子１０、また第２の半導体素子
１１のいずれかの単体のみでは検出されないような高エ
ネルギ領域の放射線１４、１５に対しても検出できるよ
うにしているため、広域の放射線の検出の感度を向上す
ることができる。
【００１４】以下、上記のように構成された参考例１の
広域型放射線検出器の従来の場合との比較を示すために
図１および図２を交えて説明する。まず、第１および第
２の半導体素子１０、１１をＣｄＴｅ（カドミウムテル
ル）から成る幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍの立方体とする。そ
して、ｒ線をそのエネルギを順次変化させて入射させた
際の、第１の半導体素子１０のみの場合（従来の場合と
する）を１とした時の今回の参考例１における相対感度
を、電子光子輸送モンテカルロ計算コードＥＧＳ４を用
いてシミュレーションし、このシミュレーション計算結
果を図２に示す。図２からも明らかなように、０．５Ｍ
ｅＶを越えるエネルギ領域では相対感度は２を超え、検
出部９の体積増加以上の感度の向上が確認された。
広域型放射線検出器の従来の場合との比較を示すために
図１および図２を交えて説明する。まず、第１および第
２の半導体素子１０、１１をＣｄＴｅ（カドミウムテル
ル）から成る幅２ｍｍ、厚さ２ｍｍの立方体とする。そ
して、ｒ線をそのエネルギを順次変化させて入射させた
際の、第１の半導体素子１０のみの場合（従来の場合と
する）を１とした時の今回の参考例１における相対感度
を、電子光子輸送モンテカルロ計算コードＥＧＳ４を用
いてシミュレーションし、このシミュレーション計算結
果を図２に示す。図２からも明らかなように、０．５Ｍ
ｅＶを越えるエネルギ領域では相対感度は２を超え、検
出部９の体積増加以上の感度の向上が確認された。
【００１５】参考例２．
図３はこの発明の参考例２における広域型放射線検出器
の構成を示すブロック図である。図において、２０は第
１および第２の半導体素子２１、２２が絶縁膜２３を介
して積層されて成る検出部、２１ａ、２２ａは両半導体
素子２１、２２は陰電極で、ここでは抵抗性電極、２１
ｂ、２２ｂは両半導体素子２１、２２の陽電極、２４は
検出部２０に入射する放射線、２５、２６、２７、２８
は各抵抗性電極２１ａ、２２ａの両端にそれぞれ接続さ
れた前置増幅器で、一端側の各前置増幅器２６、２８は
接地されている。２９、３０は陽電極２１ｂ、２２ｂか
ら出力される出力パルス（第２の出力パルスとする）を
検出し増幅する前置増幅器である。
の構成を示すブロック図である。図において、２０は第
１および第２の半導体素子２１、２２が絶縁膜２３を介
して積層されて成る検出部、２１ａ、２２ａは両半導体
素子２１、２２は陰電極で、ここでは抵抗性電極、２１
ｂ、２２ｂは両半導体素子２１、２２の陽電極、２４は
検出部２０に入射する放射線、２５、２６、２７、２８
は各抵抗性電極２１ａ、２２ａの両端にそれぞれ接続さ
れた前置増幅器で、一端側の各前置増幅器２６、２８は
接地されている。２９、３０は陽電極２１ｂ、２２ｂか
ら出力される出力パルス（第２の出力パルスとする）を
検出し増幅する前置増幅器である。
【００１６】３１、３２、３３、３４は各前置増幅器２
５、２９、２７、３０にそれぞれ接続された主増幅器、
３５、３６は主増幅器３１、３２および主増幅器３３、
３４にそれぞれ接続され、各主増幅器３１、３２および
３３、３４の第１および第２の出力パルスを比較する位
置検出部としての割算回路、３７は各割算回路３５、３
６の信号から放射線２４の入射位置を検出する放射線位
置検出部としての論理和回路、３８はこの論理和回路３
７に接続されたアナログデジタル変換器、３９はこのア
ナログデジタル変換器３８に接続されたマルチチャンネ
ル波高分析器である。
５、２９、２７、３０にそれぞれ接続された主増幅器、
３５、３６は主増幅器３１、３２および主増幅器３３、
３４にそれぞれ接続され、各主増幅器３１、３２および
３３、３４の第１および第２の出力パルスを比較する位
置検出部としての割算回路、３７は各割算回路３５、３
６の信号から放射線２４の入射位置を検出する放射線位
置検出部としての論理和回路、３８はこの論理和回路３
７に接続されたアナログデジタル変換器、３９はこのア
ナログデジタル変換器３８に接続されたマルチチャンネ
ル波高分析器である。
【００１７】次いで上記のように構成された参考例２の
広域型放射線検出器の動作について説明する。まず、検
出部２０の第１の半導体素子２１に放射線２４が入射さ
れると、抵抗性電極２１ａでは一端側の接地されている
前置増幅器２６と、もう一端側の前置増幅器２５の両方
に出力パルスが生じ、前置増幅器２５には、抵抗性電極
２１ａの先端（前置増幅器２６が接続されている箇所）
から放射線２４の抵抗性電極２１ａへの入射位置の距離
に比例した電荷値が第１の出力パルスとして検出され
る。そして、前置増幅器２９には、放射線２４の全電荷
値が第２の出力パルスとして検出される。
広域型放射線検出器の動作について説明する。まず、検
出部２０の第１の半導体素子２１に放射線２４が入射さ
れると、抵抗性電極２１ａでは一端側の接地されている
前置増幅器２６と、もう一端側の前置増幅器２５の両方
に出力パルスが生じ、前置増幅器２５には、抵抗性電極
２１ａの先端（前置増幅器２６が接続されている箇所）
から放射線２４の抵抗性電極２１ａへの入射位置の距離
に比例した電荷値が第１の出力パルスとして検出され
る。そして、前置増幅器２９には、放射線２４の全電荷
値が第２の出力パルスとして検出される。
【００１８】次に、主増幅器３１、３２にて第１および
第２の出力パルスを増幅し、割算回路３５にて、第１の
出力パルスの値と第２の出力パルスの値との割算を行
い、放射線２４の入射位置をパルスの波高として検出す
る。以上と同様の動作が第２の半導体素子２２側でも行
われる。そして、各割算回路３５、３６の各出力の論理
和を論理和回路３７にて取り、これを制御信号として検
出部２０に対する放射線２４の入射位置が検出されるこ
ととなる。そして、この信号をアナログデジタル変換器
３８にてアナログ信号をデジタル信号に変換し、マルチ
チャンネル波高分析器３９にて波高値別にカウントす
る。
第２の出力パルスを増幅し、割算回路３５にて、第１の
出力パルスの値と第２の出力パルスの値との割算を行
い、放射線２４の入射位置をパルスの波高として検出す
る。以上と同様の動作が第２の半導体素子２２側でも行
われる。そして、各割算回路３５、３６の各出力の論理
和を論理和回路３７にて取り、これを制御信号として検
出部２０に対する放射線２４の入射位置が検出されるこ
ととなる。そして、この信号をアナログデジタル変換器
３８にてアナログ信号をデジタル信号に変換し、マルチ
チャンネル波高分析器３９にて波高値別にカウントす
る。
【００１９】上記のように構成された参考例２の広域型
放射線検出器は上記参考例１と同様に高エネルギ領域の
放射線も検出され、検出部２０に対する入射位置を検出
することができるようにしているため、広域の放射線に
対する入射位置の検出の感度を向上することができる。
尚、各陽電極２１ｂ、２２ｂ側の出力パルスの和を取り
出す別回路を上記参考例１と同様に形成し、上記参考例
１と同様の放射線のエネルギ分布および線量率の検出を
同時に行えるようにしてもよいことはいうまでもない。
放射線検出器は上記参考例１と同様に高エネルギ領域の
放射線も検出され、検出部２０に対する入射位置を検出
することができるようにしているため、広域の放射線に
対する入射位置の検出の感度を向上することができる。
尚、各陽電極２１ｂ、２２ｂ側の出力パルスの和を取り
出す別回路を上記参考例１と同様に形成し、上記参考例
１と同様の放射線のエネルギ分布および線量率の検出を
同時に行えるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２０】参考例３．
図４はこの発明の参考例３における広域型放射線検出器
の検出部の構成を示す構成図である。図において、上記
参考例１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は
省略する。４０は低エネルギ領域の放射線を吸収する例
えばアルミニウムからなる低エネルギ放射線吸収材で、
検出部９を囲むように形成されている。４１、４２は放
射線である。上記のように構成された参考例３の広域型
放射線検出器は低エネルギ放射線吸収材４０にて低エネ
ルギ領域の放射線４１を吸収させ、それ以外の例えば高
エネルギ領域の放射線４２などを検出部９に入射するよ
うにしているので、低エネルギ領域の放射線４１などの
線量率過多による、検出部９の窒息現象を低減すること
ができる。よって、一層高エネルギ領域の放射線４２の
検出が確実となる。
の検出部の構成を示す構成図である。図において、上記
参考例１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は
省略する。４０は低エネルギ領域の放射線を吸収する例
えばアルミニウムからなる低エネルギ放射線吸収材で、
検出部９を囲むように形成されている。４１、４２は放
射線である。上記のように構成された参考例３の広域型
放射線検出器は低エネルギ放射線吸収材４０にて低エネ
ルギ領域の放射線４１を吸収させ、それ以外の例えば高
エネルギ領域の放射線４２などを検出部９に入射するよ
うにしているので、低エネルギ領域の放射線４１などの
線量率過多による、検出部９の窒息現象を低減すること
ができる。よって、一層高エネルギ領域の放射線４２の
検出が確実となる。
【００２１】参考例４．
図５はこの発明の参考例４における広域型放射線検出器
の検出部の構成を示すブロック図である。図において、
上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して個々
の説明を省略する。図において、４３は高エネルギ領域
の放射線を後方散乱させる例えば鉛からなる高エネルギ
放射線反射材で、検出部９の後方に形成されている。４
４は放射線である。
の検出部の構成を示すブロック図である。図において、
上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して個々
の説明を省略する。図において、４３は高エネルギ領域
の放射線を後方散乱させる例えば鉛からなる高エネルギ
放射線反射材で、検出部９の後方に形成されている。４
４は放射線である。
【００２２】上記のように構成された参考例４の広域型
放射線検出器は、検出部９の近傍でその入射経路から外
れた高エネルギ領域の放射線４４ａ、および検出部９で
相互作用せず透過した高エネルギ放射線４４ｂを高エネ
ルギ放射線反射材４３にて反射、そして、後方散乱さ
せ、検出部９に入射させるようにしているので、検出可
能な放射線の入射領域（面積）が検出部９自体の領域よ
り拡大する。よって、高エネルギ領域の放射線４４の検
出が一層確実となる。
放射線検出器は、検出部９の近傍でその入射経路から外
れた高エネルギ領域の放射線４４ａ、および検出部９で
相互作用せず透過した高エネルギ放射線４４ｂを高エネ
ルギ放射線反射材４３にて反射、そして、後方散乱さ
せ、検出部９に入射させるようにしているので、検出可
能な放射線の入射領域（面積）が検出部９自体の領域よ
り拡大する。よって、高エネルギ領域の放射線４４の検
出が一層確実となる。
【００２３】参考例５．
図６はこの発明の参考例５における広域型放射線検出器
の検出部の構成を示す斜視図である。図において、４５
は第１および第２の半導体素子４６、４７が絶縁膜４８
を介して積層されてなる検出部で、両半導体素子４６、
４７は面積を製造可能範囲内で極力大きくしたものであ
る。４９は放射線である。
の検出部の構成を示す斜視図である。図において、４５
は第１および第２の半導体素子４６、４７が絶縁膜４８
を介して積層されてなる検出部で、両半導体素子４６、
４７は面積を製造可能範囲内で極力大きくしたものであ
る。４９は放射線である。
【００２４】上記のように構成された参考例５の広域型
放射線検出器は放射線４９の検出部４５への入射方向
を、両半導体素子４６、４７の長手方向に対して平行と
し、放射線４９の両半導体素子４６、４７内における経
路を長くする。よって、同じ２個の半導体素子４６、４
７で高エネルギ領域の放射線４９の検出効率を向上させ
ることができる。よって、高エネルギ領域の放射線４９
の検出が一層容易となる。
放射線検出器は放射線４９の検出部４５への入射方向
を、両半導体素子４６、４７の長手方向に対して平行と
し、放射線４９の両半導体素子４６、４７内における経
路を長くする。よって、同じ２個の半導体素子４６、４
７で高エネルギ領域の放射線４９の検出効率を向上させ
ることができる。よって、高エネルギ領域の放射線４９
の検出が一層容易となる。
【００２５】参考例６．
図７はこの発明の参考例６における広域型放射線検出器
の検出部の構成を示す斜視図である。図において、５０
は各半導体素子５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ……が
絶縁膜（図示せず）をそれぞれに介して三次元的に積層
された検出部、５２は放射線である。上記のように構成
された参考例６の広域型放射線検出器は上記各実施の形
態より検出部５０の体積が一層増加するため、放射線５
２の入射方向が特定されなくとも（例えばエリアモニタ
としての使用）、高エネルギ領域の放射線の検出部５０
内での経路が長くなり、高エネルギ領域の放射線の検出
効率を向上させることができる。よって、高エネルギ領
域の放射線５２の検出が一層容易となる。
の検出部の構成を示す斜視図である。図において、５０
は各半導体素子５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ……が
絶縁膜（図示せず）をそれぞれに介して三次元的に積層
された検出部、５２は放射線である。上記のように構成
された参考例６の広域型放射線検出器は上記各実施の形
態より検出部５０の体積が一層増加するため、放射線５
２の入射方向が特定されなくとも（例えばエリアモニタ
としての使用）、高エネルギ領域の放射線の検出部５０
内での経路が長くなり、高エネルギ領域の放射線の検出
効率を向上させることができる。よって、高エネルギ領
域の放射線５２の検出が一層容易となる。
【００２６】参考例７．参考例７
の広域型放射線検出器においては、上記各実施
の形態にて検出された結果からセシウム１３４（核分裂
生成物より二次的に生成される）に対応するエネルギ６
０５ｋｅＶまたは７９６ｋｅＶと、セシウム１３７（ウ
ランの核分裂より生成される）に対応するエネルギ６６
２ｋｅＶとの定量値をそれぞれ求め、セシウム１３４と
セシウム１３７との両定量値を比較する比較部を備えて
いる。従って、例えば使用済核燃料の測定を行うように
すれば、この比較部の信号から使用済核燃料の燃焼度を
高感度に求めることができる。よって、使用済核燃料の
燃焼度を非破壊により検出できコストの低減をはかるこ
とが可能となる。
の形態にて検出された結果からセシウム１３４（核分裂
生成物より二次的に生成される）に対応するエネルギ６
０５ｋｅＶまたは７９６ｋｅＶと、セシウム１３７（ウ
ランの核分裂より生成される）に対応するエネルギ６６
２ｋｅＶとの定量値をそれぞれ求め、セシウム１３４と
セシウム１３７との両定量値を比較する比較部を備えて
いる。従って、例えば使用済核燃料の測定を行うように
すれば、この比較部の信号から使用済核燃料の燃焼度を
高感度に求めることができる。よって、使用済核燃料の
燃焼度を非破壊により検出できコストの低減をはかるこ
とが可能となる。
【００２７】参考例８．
また、参考例８の広域型放射線検出器においては、上記
各実施の形態にて検出された結果からアルゴン４１（ア
ルゴン４０に中性子が照射され発生する）に対応するエ
ネルギ１．２９ＭｅＶの定量値を求める定量部を備えて
いる。従って、例えば原子力発電所建屋内の空気中で測
定を行い、この定量部の信号から空気中のアルゴン４０
に対するアルゴン４１の割合すなわちアルゴンの放射化
度が高感度に検出できる。よって、原子力発電所におけ
る作業員の安全管理に活用することができる。
各実施の形態にて検出された結果からアルゴン４１（ア
ルゴン４０に中性子が照射され発生する）に対応するエ
ネルギ１．２９ＭｅＶの定量値を求める定量部を備えて
いる。従って、例えば原子力発電所建屋内の空気中で測
定を行い、この定量部の信号から空気中のアルゴン４０
に対するアルゴン４１の割合すなわちアルゴンの放射化
度が高感度に検出できる。よって、原子力発電所におけ
る作業員の安全管理に活用することができる。
【００２８】参考例９．
この実施の形態では、サンプル（電子を有するものであ
ればいずれでもよい）に照射される陽電子を、サンプル
から照射されるエネルギ５１１ｋｅＶの放射線を検出す
ることにより、陽電子を間接的に測定する場合に適用す
るものである。図８はこの発明における参考例９の広域
型放射線検出器の原理を説明するため説明図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して個々の説明は省略する。５３はサンプル、５４は
このサンプル５３に照射される陽電子、５５はサンプル
５３中の陽電子５４と結合する電子、５６、５７は陽電
子５４と電子５５ととが結合することによりサンプル５
３から、互いに正反対方向に放出されるエネルギ５１１
ｋｅＶの放射線である。
ればいずれでもよい）に照射される陽電子を、サンプル
から照射されるエネルギ５１１ｋｅＶの放射線を検出す
ることにより、陽電子を間接的に測定する場合に適用す
るものである。図８はこの発明における参考例９の広域
型放射線検出器の原理を説明するため説明図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して個々の説明は省略する。５３はサンプル、５４は
このサンプル５３に照射される陽電子、５５はサンプル
５３中の陽電子５４と結合する電子、５６、５７は陽電
子５４と電子５５ととが結合することによりサンプル５
３から、互いに正反対方向に放出されるエネルギ５１１
ｋｅＶの放射線である。
【００２９】参考例９の広域型放射線検出器において
は、上記各実施の形態と同様に検出部９にて検出された
結果からエネルギ５１１ｋｅＶの放射線の信号を抽出す
る陽電子検出部（図示せず）を備えている。そして、上
記図８を用いて説明したように、陽電子５４の電子５５
との結合により生じるエネルギ５１１ｋｅＶの放射線５
６のみが陽電子検出部にて検出されるため陽電子５４を
高感度に検出することができる。
は、上記各実施の形態と同様に検出部９にて検出された
結果からエネルギ５１１ｋｅＶの放射線の信号を抽出す
る陽電子検出部（図示せず）を備えている。そして、上
記図８を用いて説明したように、陽電子５４の電子５５
との結合により生じるエネルギ５１１ｋｅＶの放射線５
６のみが陽電子検出部にて検出されるため陽電子５４を
高感度に検出することができる。
【００３０】参考例１０．
この実施の形態では、サンプル（電子を有するものであ
ればいずれでもよい）に陽電子を照射することにより、
サンプル中の電子と陽電子との運動量保存の法則を利用
して、電子の運動量を間接的に測定する場合に適用する
ものである。図９はこの発明における参考例１０の広域
型放射線検出器の原理を説明するための説明図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号
を付して個々の説明を省略する。５８は陽電子５４と電
子５５との運動量が結合後も保存されることより、放射
線５７と放射線５６とが１８０°よりもずれる角度であ
る。
ればいずれでもよい）に陽電子を照射することにより、
サンプル中の電子と陽電子との運動量保存の法則を利用
して、電子の運動量を間接的に測定する場合に適用する
ものである。図９はこの発明における参考例１０の広域
型放射線検出器の原理を説明するための説明図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号
を付して個々の説明を省略する。５８は陽電子５４と電
子５５との運動量が結合後も保存されることより、放射
線５７と放射線５６とが１８０°よりもずれる角度であ
る。
【００３１】参考例１０の広域型放射線検出器におい
て、上記参考例９のようにエネルギ５１１ｋｅＶの放射
線５６、５７のみの信号を取り出し、それにともなう放
射線５６、５７の両入射位置を上記参考例２と同様に検
出して、この両位置より角度５８を求めるようにすれ
ば、陽電子５４と電子５５との運動量の合計を高感度に
求めることができる。
て、上記参考例９のようにエネルギ５１１ｋｅＶの放射
線５６、５７のみの信号を取り出し、それにともなう放
射線５６、５７の両入射位置を上記参考例２と同様に検
出して、この両位置より角度５８を求めるようにすれ
ば、陽電子５４と電子５５との運動量の合計を高感度に
求めることができる。
【００３２】また、上記参考例１０の検出器を使用し
て、運動量のわかっている陽電子を例えばサンプルとし
て金属などに照射することにより、陽電子の照射位置の
電子の運動量を求めるようにすれば、金属の電子の運動
量分布を高感度に測定することができる。
て、運動量のわかっている陽電子を例えばサンプルとし
て金属などに照射することにより、陽電子の照射位置の
電子の運動量を求めるようにすれば、金属の電子の運動
量分布を高感度に測定することができる。
【００３３】参考例１１．
図１０はこの発明の参考例１１における広域型放射線検
出器の構成を示す構成図である。図において、２０１は
測定対象とする放射線、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ
および２０１ｄは半導体素子で、各半導体素子は導電性
の電極２０３に接触しており、各素子は並列に配線され
ている。各素子は、電源２０４により電圧が印加されて
おり、抵抗２０５にかかる電圧の変化が出力信号２０６
となる。出力信号２０６は従来の半導体検出器と同様、
前値増幅器、主増幅器への入力信号となる。各半導体素
子の間は空気２０７により絶縁されている。空気２０７
は原子番号および密度が低く、かつ薄くできているた
め、入射放射線に影響が生じることはない。また、各半
導体素子に印加される電圧はあまり高くないので、空気
２０７はこれらを十分絶縁している。各半導体素子間の
物質は放射線との相互作用が小さいもので絶縁性があれ
ばよく、他の低原子番号の気体や真空でもよい。
出器の構成を示す構成図である。図において、２０１は
測定対象とする放射線、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ
および２０１ｄは半導体素子で、各半導体素子は導電性
の電極２０３に接触しており、各素子は並列に配線され
ている。各素子は、電源２０４により電圧が印加されて
おり、抵抗２０５にかかる電圧の変化が出力信号２０６
となる。出力信号２０６は従来の半導体検出器と同様、
前値増幅器、主増幅器への入力信号となる。各半導体素
子の間は空気２０７により絶縁されている。空気２０７
は原子番号および密度が低く、かつ薄くできているた
め、入射放射線に影響が生じることはない。また、各半
導体素子に印加される電圧はあまり高くないので、空気
２０７はこれらを十分絶縁している。各半導体素子間の
物質は放射線との相互作用が小さいもので絶縁性があれ
ばよく、他の低原子番号の気体や真空でもよい。
【００３４】次に上記のように構成された参考例１１の
広域型放射線検出器の動作について説明する。まず、放
射線２０１が半導体素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ
および２０２ｄに入射する。ある放射線は、第一の素子
２０２ａのみで放射線の全エネルギを付与するものもあ
れば、素子２０２ａを素通りし２０２ｂのみで全エネル
ギを付与するものもある。また、ある放射線は、第一の
素子２０２ａで例えばコンプトン散乱を起こして放射線
の一部のエネルギを素子２０２ａに付与し、残りのエネ
ルギを有する放射線が第二の素子２０２ｂでエネルギを
付与するものもある。また、２０２ａおよび２０２ｂ以
外に、２０２ｃおよび２０２ｄなどにおいても同様の現
象が起こり得る。
広域型放射線検出器の動作について説明する。まず、放
射線２０１が半導体素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ
および２０２ｄに入射する。ある放射線は、第一の素子
２０２ａのみで放射線の全エネルギを付与するものもあ
れば、素子２０２ａを素通りし２０２ｂのみで全エネル
ギを付与するものもある。また、ある放射線は、第一の
素子２０２ａで例えばコンプトン散乱を起こして放射線
の一部のエネルギを素子２０２ａに付与し、残りのエネ
ルギを有する放射線が第二の素子２０２ｂでエネルギを
付与するものもある。また、２０２ａおよび２０２ｂ以
外に、２０２ｃおよび２０２ｄなどにおいても同様の現
象が起こり得る。
【００３５】その結果、半導体素子２０２ａ、２０２
ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄに付与されたエネルギによ
り半導体素子内に電子と正孔といった電荷が形成され、
印加電圧２０４により素子内にかかっている電界によっ
てその電荷が移動する。電荷が移動することで素子に蓄
えられた静電エネルギが変化し、素子に取り付けられた
電極２０３に誘導電荷が生じる。この誘導電荷により電
圧２０６が変化して出力信号となる。出力信号の電圧の
大きさ、すなわちそのパルス波高は電極２０３に生じた
誘導電荷の量に比例するので、結果として放射線２０１
が素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄに
付与したエネルギの総和が、出力パルス波高に比例す
る。
ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄに付与されたエネルギによ
り半導体素子内に電子と正孔といった電荷が形成され、
印加電圧２０４により素子内にかかっている電界によっ
てその電荷が移動する。電荷が移動することで素子に蓄
えられた静電エネルギが変化し、素子に取り付けられた
電極２０３に誘導電荷が生じる。この誘導電荷により電
圧２０６が変化して出力信号となる。出力信号の電圧の
大きさ、すなわちそのパルス波高は電極２０３に生じた
誘導電荷の量に比例するので、結果として放射線２０１
が素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄに
付与したエネルギの総和が、出力パルス波高に比例す
る。
【００３６】上記のように構成された参考例１１の広域
型放射線検出器は、素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ
および２０２ｄを空気等２０７を介して積層されている
ので、素子単体のみで検出されないような高エネルギの
放射線に対しても検出できるようにしているため、広域
の放射線に対する検出感度を向上することができる。
型放射線検出器は、素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ
および２０２ｄを空気等２０７を介して積層されている
ので、素子単体のみで検出されないような高エネルギの
放射線に対しても検出できるようにしているため、広域
の放射線に対する検出感度を向上することができる。
【００３７】参考例１２．
図１１はこの発明の参考例１２における広域型放射線検
出器の構成を示すブロック図である。図において、４０
１は測定対象とする放射線、４０２ａおよび４０２ｂは
半導体素子である。４０８は素子からの出力信号を増幅
する増幅器、４０９は出力パルスの波形を分析する波形
分析器、４１０は出力パルスを波高値別にカウントする
マルチチャンネル波高分析器である。
出器の構成を示すブロック図である。図において、４０
１は測定対象とする放射線、４０２ａおよび４０２ｂは
半導体素子である。４０８は素子からの出力信号を増幅
する増幅器、４０９は出力パルスの波形を分析する波形
分析器、４１０は出力パルスを波高値別にカウントする
マルチチャンネル波高分析器である。
【００３８】上記のように構成された参考例１２の広域
型放射線検出器の動作について説明する。まず、放射線
４０１が半導体素子４０２ａおよび４０２ｂに入射し放
射線のエネルギが素子に付与される。参考例１１の場合
と同様に、放射線４０１が素子４０２ａおよび４０２ｂ
に付与したエネルギの総和に比例する波高のパルスが出
力され、増幅器４０８で増幅される。
型放射線検出器の動作について説明する。まず、放射線
４０１が半導体素子４０２ａおよび４０２ｂに入射し放
射線のエネルギが素子に付与される。参考例１１の場合
と同様に、放射線４０１が素子４０２ａおよび４０２ｂ
に付与したエネルギの総和に比例する波高のパルスが出
力され、増幅器４０８で増幅される。
【００３９】増幅器４０８で増幅されたパルスの立ち上
がり時間は放射線の半導体素子内における相互作用の位
置に依存する。このことを図１２の説明図で説明する。
放射線が半導体素子に入射して素子内のある位置にエネ
ルギを付与すれば、電離作用により電子と正孔といった
電荷キャリアが生じる。半導体素子の中には、電荷キャ
リアのうち電子の移動速度と正孔の移動速度が一桁程度
違うものがある。電子の移動速度が正孔の移動速度に比
べて非常に速いとき、放射線４１１ａのように素子に取
り付けられた電極のうち−極４１２ａに近い位置４１３
ａで相互作用した場合は、電子の移動距離が長いために
電荷収集時間が短く、パルスの立ち上がり時間が速い。
また反対に、＋極４１２ｂに近い位置４１３ｂで相互作
用した場合は、正孔の移動距離が長いために電荷収集時
間が長く、パルスの立ち上がり時間が遅い。ところで、
半導体素子の中には電荷キャリアのうち正孔の移動度が
小さく平均移動距離が素子の厚みより小さい場合があ
る。−極４１２ａから遠いところで相互作用した場合、
正孔が移動途中に格子欠陥などに捕らえられて−極３１
２ａに到達することができず、電荷収集が不十分にな
る。反対に、−極４１２ａに近いところで相互作用した
場合、正孔は−極４１２ａに容易に到達することがで
き、電荷収集は十分になる。
がり時間は放射線の半導体素子内における相互作用の位
置に依存する。このことを図１２の説明図で説明する。
放射線が半導体素子に入射して素子内のある位置にエネ
ルギを付与すれば、電離作用により電子と正孔といった
電荷キャリアが生じる。半導体素子の中には、電荷キャ
リアのうち電子の移動速度と正孔の移動速度が一桁程度
違うものがある。電子の移動速度が正孔の移動速度に比
べて非常に速いとき、放射線４１１ａのように素子に取
り付けられた電極のうち−極４１２ａに近い位置４１３
ａで相互作用した場合は、電子の移動距離が長いために
電荷収集時間が短く、パルスの立ち上がり時間が速い。
また反対に、＋極４１２ｂに近い位置４１３ｂで相互作
用した場合は、正孔の移動距離が長いために電荷収集時
間が長く、パルスの立ち上がり時間が遅い。ところで、
半導体素子の中には電荷キャリアのうち正孔の移動度が
小さく平均移動距離が素子の厚みより小さい場合があ
る。−極４１２ａから遠いところで相互作用した場合、
正孔が移動途中に格子欠陥などに捕らえられて−極３１
２ａに到達することができず、電荷収集が不十分にな
る。反対に、−極４１２ａに近いところで相互作用した
場合、正孔は−極４１２ａに容易に到達することがで
き、電荷収集は十分になる。
【００４０】このように、正孔の移動度が小さな半導体
素子では、立ち上がり時間の遅いパルスは電荷収集が不
十分であるため、放射線が素子に付与した全エネルギに
比例するパルス波高を得ることができない。したがっ
て、図１１において、波形分析器４０９でパルスの立ち
上がり時間の速いものだけを選択してゲート信号を作
り、立ち上がり時間の速いパルスだけを通すようにす
る。そしてマルチチャンネル波高分析器４１０には立ち
上がり時間の速いパルスだけが波高値別にカウントされ
ることになる。
素子では、立ち上がり時間の遅いパルスは電荷収集が不
十分であるため、放射線が素子に付与した全エネルギに
比例するパルス波高を得ることができない。したがっ
て、図１１において、波形分析器４０９でパルスの立ち
上がり時間の速いものだけを選択してゲート信号を作
り、立ち上がり時間の速いパルスだけを通すようにす
る。そしてマルチチャンネル波高分析器４１０には立ち
上がり時間の速いパルスだけが波高値別にカウントされ
ることになる。
【００４１】上記のように構成された参考例１２の広域
型放射線検出器は、半導体素子３０２ａおよび３０２ｂ
を積層して検出部を大きくしており、かつ、電荷収集の
十分な信号のみを取り出しているので、広域の放射線の
検出感度が向上し、かつ、エネルギ分解能も向上する。
型放射線検出器は、半導体素子３０２ａおよび３０２ｂ
を積層して検出部を大きくしており、かつ、電荷収集の
十分な信号のみを取り出しているので、広域の放射線の
検出感度が向上し、かつ、エネルギ分解能も向上する。
【００４２】参考例１３．
図１３はこの発明の参考例１３における広域型放射線検
出器の構成を示す構成図である。図において、上記参考
例１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄ
は、電荷キャリアのうち移動度の小さい方の平均移動距
離程度の厚みをもった半導体素子である。上記のように
構成された参考例１３の広域型放射線検出器は、半導体
素子５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄの厚
みが電荷キャリアの平均移動距離程度であるため、電荷
キャリアが収集電極に到達する確率が大幅に増え、電荷
収集効率が上がる。素子を積層しているので検出部分が
大きくなり、かつ、電荷収集効率が上がるので、広域の
放射線に対する検出感度をさらに向上することができる
とともにエネルギ分解能も向上する。また、特にエネル
ギ分解能の向上を重視する場合は、半導体素子の厚みを
平均移動距離より薄く（例えば１／２）すればよい。
出器の構成を示す構成図である。図において、上記参考
例１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄ
は、電荷キャリアのうち移動度の小さい方の平均移動距
離程度の厚みをもった半導体素子である。上記のように
構成された参考例１３の広域型放射線検出器は、半導体
素子５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄの厚
みが電荷キャリアの平均移動距離程度であるため、電荷
キャリアが収集電極に到達する確率が大幅に増え、電荷
収集効率が上がる。素子を積層しているので検出部分が
大きくなり、かつ、電荷収集効率が上がるので、広域の
放射線に対する検出感度をさらに向上することができる
とともにエネルギ分解能も向上する。また、特にエネル
ギ分解能の向上を重視する場合は、半導体素子の厚みを
平均移動距離より薄く（例えば１／２）すればよい。
【００４３】参考例１４．
図１４はこの発明の参考例１４における広域型放射線検
出器の構成を示す構成図である。図において、上記参考
例１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。参考例１１との相違点は、積層する半導体素子
に印加する電界の向きを正負交互になるように配線する
ことである。上記のように構成された参考例１４の広域
型放射線検出器は、積層する半導体素子に印加する電界
の向きを正負交互になるようにして配線しているので、
素子と素子の間の電界が無くなり、全体の静電容量が小
さくなる。出力パルスは、半導体素子に取り付けられた
電極に生じる誘導電荷によるものであるが、検出器の静
電容量が小さくなることにより一定の誘導電荷によって
生じる信号電圧が大きくなって、エネルギ分解能が向上
する。また、素子と素子の間の電界がなくなることによ
り、素子同士の絶縁が容易になり、素子の間の層をさら
に小さくすることができるので不感領域をさらに減らす
ことができ、広域の放射線に対する検出感度がさらに向
上する。
出器の構成を示す構成図である。図において、上記参考
例１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。参考例１１との相違点は、積層する半導体素子
に印加する電界の向きを正負交互になるように配線する
ことである。上記のように構成された参考例１４の広域
型放射線検出器は、積層する半導体素子に印加する電界
の向きを正負交互になるようにして配線しているので、
素子と素子の間の電界が無くなり、全体の静電容量が小
さくなる。出力パルスは、半導体素子に取り付けられた
電極に生じる誘導電荷によるものであるが、検出器の静
電容量が小さくなることにより一定の誘導電荷によって
生じる信号電圧が大きくなって、エネルギ分解能が向上
する。また、素子と素子の間の電界がなくなることによ
り、素子同士の絶縁が容易になり、素子の間の層をさら
に小さくすることができるので不感領域をさらに減らす
ことができ、広域の放射線に対する検出感度がさらに向
上する。
【００４４】実施の形態１．
図１５はこの発明の実施の形態１における広域型放射線
検出器の構成を示す図である。図において、上記参考例
１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省略
する。参考例１１との相違点は、半導体素子に導電性電
極２０３を挟み正負交互に配線していることである。上
記のように構成された実施の形態１の広域型放射線検出
器は、素子と素子の間の層を全くなくし、二つの電極を
一つに兼ねているので、素子の間の不感領域が全くなく
なる。したがって、広域の放射線に対する感度がさらに
向上する。また、半導体素子単体では薄くて破損しやす
くても、複数個の電極を挟んで積層すれば全体として機
械的強度が増大し、破損しにくくなる。
検出器の構成を示す図である。図において、上記参考例
１１と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省略
する。参考例１１との相違点は、半導体素子に導電性電
極２０３を挟み正負交互に配線していることである。上
記のように構成された実施の形態１の広域型放射線検出
器は、素子と素子の間の層を全くなくし、二つの電極を
一つに兼ねているので、素子の間の不感領域が全くなく
なる。したがって、広域の放射線に対する感度がさらに
向上する。また、半導体素子単体では薄くて破損しやす
くても、複数個の電極を挟んで積層すれば全体として機
械的強度が増大し、破損しにくくなる。
【００４５】実施の形態２．
図１６はこの発明の実施の形態２における広域型放射線
検出器の構成を示す構成図である。図において、上記参
考例７と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。９０２は同軸円筒型で厚みが電荷キャリアのう
ち移動度の小さい方の平均移動距離程度の厚みの半導体
素子で円筒電極を挟んで積層したものである。上記のよ
うに構成された実施の形態２の広域型放射線検出器は、
同軸円筒型の半導体素子の長手方向から放射線を入射さ
せているので入射経路が長く、かつ、コンプトン散乱な
どの二次放射線も再検出しやすい構造であるため、高エ
ネルギ領域の放射線に対する検出効率が増大し、感度が
向上する。
検出器の構成を示す構成図である。図において、上記参
考例７と同様の部分は同一符号を付して個々の説明は省
略する。９０２は同軸円筒型で厚みが電荷キャリアのう
ち移動度の小さい方の平均移動距離程度の厚みの半導体
素子で円筒電極を挟んで積層したものである。上記のよ
うに構成された実施の形態２の広域型放射線検出器は、
同軸円筒型の半導体素子の長手方向から放射線を入射さ
せているので入射経路が長く、かつ、コンプトン散乱な
どの二次放射線も再検出しやすい構造であるため、高エ
ネルギ領域の放射線に対する検出効率が増大し、感度が
向上する。
【００４６】
【発明の効果】この発明の請求項１によれば、半導体素
子で電極を挟み、半導体素子と電極とを交互に積層し、
電極間に印加する電界の向きを正負交互にして、それぞ
れの半導体素子に生じる電荷の和を出力とするので、半
導体素子の間の不感領域部分が全く無くなり、高エネル
ギ放射線に対する感度が向上する。
子で電極を挟み、半導体素子と電極とを交互に積層し、
電極間に印加する電界の向きを正負交互にして、それぞ
れの半導体素子に生じる電荷の和を出力とするので、半
導体素子の間の不感領域部分が全く無くなり、高エネル
ギ放射線に対する感度が向上する。
【００４７】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、積層する半導体素子の形状を同軸円筒型
としているので、半導体素子の長手方向に放射線を入射
させれば、半導体素子内での放射線の経路が長くなり、
かつコンプトン散乱などの二次放射線も再検出しやすく
なり、高エネルギ放射線に対する感度が向上する。
項１において、積層する半導体素子の形状を同軸円筒型
としているので、半導体素子の長手方向に放射線を入射
させれば、半導体素子内での放射線の経路が長くなり、
かつコンプトン散乱などの二次放射線も再検出しやすく
なり、高エネルギ放射線に対する感度が向上する。
【図１】 この発明の参考例１における広域型放射線検
出器の構成を示すブロック図である。
出器の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す広域型放射線検出器における従来
の広域型放射線検出器との相対感度のシミュレーション
計算結果を示す図である。
の広域型放射線検出器との相対感度のシミュレーション
計算結果を示す図である。
【図３】 この発明の参考例２における広域型放射線検
出器の構成を示すブロック図である。
出器の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の参考例３における広域型放射線検
出器の検出部の構成を示す構成図である。
出器の検出部の構成を示す構成図である。
【図５】 この発明の参考例４における広域型放射線検
出器の検出部の構成を示す構成図である。
出器の検出部の構成を示す構成図である。
【図６】 この発明の参考例５における広域型放射線検
出器の検出部の構成を示す斜視図である。
出器の検出部の構成を示す斜視図である。
【図７】 この発明の参考例６における広域型放射線検
出器の検出部の構成を示す斜視図である。
出器の検出部の構成を示す斜視図である。
【図８】 この発明の参考例９における広域型放射線検
出器の原理を説明するための説明図である。
出器の原理を説明するための説明図である。
【図９】 この発明の参考例１０における広域型放射線
検出器の原理を説明するための説明図である。
検出器の原理を説明するための説明図である。
【図１０】 この発明の参考例１１における広域型放射
線検出器の構成を示す構成図である。
線検出器の構成を示す構成図である。
【図１１】 この発明の参考例１２における広域型放射
線検出器の構成を示すブロック図である。
線検出器の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の参考例１２における広域型放射
線検出器の出力パルスの立ち上がり時間の違いを説明す
る説明図である。
線検出器の出力パルスの立ち上がり時間の違いを説明す
る説明図である。
【図１３】 この発明の参考例１３における広域型放射
線検出器の構成を示す構成図である。
線検出器の構成を示す構成図である。
【図１４】 この発明の参考例１４における広域型放射
線検出器の構成を示す構成図である。
線検出器の構成を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１における広域型放
射線検出器の構成を示す構成図である。
射線検出器の構成を示す構成図である。
【図１６】 この発明の実施の形態２における広域型放
射線検出器の構成を示す構成図である。
射線検出器の構成を示す構成図である。
【図１７】 従来の広域型放射線検出器の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，２０２ａ，２０
２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ，４０２ａ，４０２ｂ 半導
体素子、２，３，４，１３，１４，１５，２４，４１、
４２、４４ａ，４４ｂ，４９，５２，５６，５７，２０
１，４０１，４１１ａ，４１１ｂ 放射線、５，１６，
２５，２６，２７，２８，２９，３０前置増幅器、６，
１７，３１，３２，３３，３４ 主増幅器、７，１８，
３８アナログデジタル変換器、８，１９，３９，４１０
マルチチャンネル波高分析器、９，２０，４５，５０
検出部、１０，２１，４６ 第１の半導体素子、１
１，２２，４７ 第２の半導体素子、１２，２３，４８
絶縁膜、２１ａ，２２ａ 抵抗性電極、２１ｂ，２２
ｂ，２０３ 導電性電極、３５，３６ 割算回路、３７
論理和回路、４０ 低エネルギ放射線吸収材、４３
高エネルギ放射線反射材、５３サンプル、５４ 陽電
子、５５ 電子、５８ 角度、２０４ 電源、２０５
抵抗、２０６ 出力信号、２０７ 空気、４０８ 増幅
器、４０９波形分析器、４１２ａ −電極、４１２ｂ
＋電極、４１３ａ，４１３ｂ 相互作用の位置、５０２
ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ 電荷キャリアの平
均移動距離程度の厚みの半導体素子、９０２ 同軸円筒
状に積層した半導体素子。
２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ，４０２ａ，４０２ｂ 半導
体素子、２，３，４，１３，１４，１５，２４，４１、
４２、４４ａ，４４ｂ，４９，５２，５６，５７，２０
１，４０１，４１１ａ，４１１ｂ 放射線、５，１６，
２５，２６，２７，２８，２９，３０前置増幅器、６，
１７，３１，３２，３３，３４ 主増幅器、７，１８，
３８アナログデジタル変換器、８，１９，３９，４１０
マルチチャンネル波高分析器、９，２０，４５，５０
検出部、１０，２１，４６ 第１の半導体素子、１
１，２２，４７ 第２の半導体素子、１２，２３，４８
絶縁膜、２１ａ，２２ａ 抵抗性電極、２１ｂ，２２
ｂ，２０３ 導電性電極、３５，３６ 割算回路、３７
論理和回路、４０ 低エネルギ放射線吸収材、４３
高エネルギ放射線反射材、５３サンプル、５４ 陽電
子、５５ 電子、５８ 角度、２０４ 電源、２０５
抵抗、２０６ 出力信号、２０７ 空気、４０８ 増幅
器、４０９波形分析器、４１２ａ −電極、４１２ｂ
＋電極、４１３ａ，４１３ｂ 相互作用の位置、５０２
ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ 電荷キャリアの平
均移動距離程度の厚みの半導体素子、９０２ 同軸円筒
状に積層した半導体素子。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−122776（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−182870（ＪＰ，Ａ)
米国特許5059786（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開642178（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 31/09
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体素子に広域の放射線を入射させ、
上記放射線のエネルギが上記半導体素子に付与され、こ
れに伴い上記半導体素子に生じる電荷にて上記放射線を
検出する広域型放射線検出器において、上記半導体素子
で電極を挟み、上記半導体素子と上記電極とを交互に積
層し、上記電極間に印加する電界の向きを正負交互にし
て、それぞれの上記半導体素子に生じる電荷の和を出力
とする広域型放射線検出器。 - 【請求項２】 積層する半導体素子の形状を同軸円筒型
としたことを特徴とする請求項１に記載の広域型放射線
検出器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23142395A JP3427584B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-09-08 | 広域型放射線検出器 |
| DE69637498T DE69637498D1 (de) | 1995-03-22 | 1996-02-15 | Strahlungsdetektor mit grossem Bereich |
| EP96102282A EP0734076B1 (en) | 1995-03-22 | 1996-02-15 | Wide range radiation detector |
| US08/940,994 US5907156A (en) | 1995-03-22 | 1997-09-30 | Wide range radiation detector |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-63076 | 1995-03-22 | ||
| JP6307695 | 1995-03-22 | ||
| JP23142395A JP3427584B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-09-08 | 広域型放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321631A JPH08321631A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3427584B2 true JP3427584B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=26404153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23142395A Expired - Fee Related JP3427584B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-09-08 | 広域型放射線検出器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5907156A (ja) |
| EP (1) | EP0734076B1 (ja) |
| JP (1) | JP3427584B2 (ja) |
| DE (1) | DE69637498D1 (ja) |
Cited By (1)
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| JP2005109269A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Hitachi Ltd | 半導体放射線検出器及び半導体放射線撮像装置 |
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-
1995
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|---|---|---|---|---|
| US7446319B2 (en) | 2003-09-30 | 2008-11-04 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector and radiological imaging apparatus |
Also Published As
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|---|---|
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| US5907156A (en) | 1999-05-25 |
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| JPH08321631A (ja) | 1996-12-03 |
| EP0734076A2 (en) | 1996-09-25 |
| DE69637498D1 (de) | 2008-05-29 |
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