JP3644306B2

JP3644306B2 - Radiation detector

Info

Publication number: JP3644306B2
Application number: JP12800699A
Authority: JP
Inventors: 健一茂木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2000321359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、γ線の線量または線量当量を測定するための放射線検出器に係り、特に、広範囲のエネルギーにわたり検出感度差を低減するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所、加速器利用施設等において、γ線の線量または線量当量を測定する場合は、数１０ｋｅｖから数ＭｅＶまでの広いエネルギー範囲にわたって、光子エネルギー対線量感度依存性または光子エネルギー対線量当量感度依存性（以下、いずれも光子エネルギー特性と略す）が良好な放射線検出器が求められている。
【０００３】
そこで放射線検出器の内でも電離箱は、光子エネルギー特性が良好でかつ体積を大きくすることにより感度の高い検出特性が得られるため、γ線の線量または線量当量を測定する検知体として使用されることが多かった。しかし、最近の小型化ニーズに対して、この電離箱では、内部ガス圧を高くすることにより対応してきたが、技術的に限界があり、電離箱に代わる小型の、すなわち単位体積当たりの感度の高い放射線検出器が求められていた。
【０００４】
そこで、放射線検出器の内でも、化合物半導体としてのＣｄＴｅは、原子番号が４８−５２と大きく、また、５０℃程度までの温度特性が安定しているため、小型の放射線検出器として期待がもたれている。しかしながら、ＣｄＴｅは、感度の光子エネルギーに対する依存性（エネルギーが大きくなると感度が低下する）が大きく、広範囲の光子エネルギーをカバーして使用することができなかった。
【０００５】
その広範囲の光子エネルギー特性をカバーする改善例として、特公平６−２７８１４号公報に記載のものが提案されている。図９は、従来の放射線検出器の構造を示す図である。図において、１は半導体検知体、２は半導体検知体１を保持する保持板、３は放射線入射方向に対して半導体検知体１を覆うようにドーム状に設けられた放射線吸収フィルタ、４は放射線吸収フィルタ３に空けけられた細孔である。
【０００６】
図１０は図９に示した半導体検知体の詳細な構造を示す断面図である。図において、５はＣｄＴｅ半導体、６はＣｄＴｅ半導体５の一方の面に形成されたマイナス電極、７はＣｄＴｅ半導体５のもう一方の面に形成されたプラス電極である。
【０００７】
上記のように構成された従来の放射線検出器の放射線検出方法について説明する。まず、半導体検知体１は保持板２に電気的に絶縁されて取り付けられ、直流電圧でバイアスされる。半導体検知体１に放射線が入射してそのエネルギーが吸収されると、半導体検知体１の中に電子とその抜け殻の正孔が生成され、それらが各電極７、６にそれぞれ収集されてパルス状の電流が流れ、これを検知することにより放射線が検知される。
【０００８】
図１１は半導体検知体１の厚みを同一とし、放射線吸収フィルタ３として材料に鉛を用い、その厚み（ｈ₁〜ｈ₄を設定し、厚みの関係は、ｈ₁＞ｈ₂＞ｈ₃＞ｈ₄と成る）をパラメータとした時の光子エネルギー特性を示す。放射線吸収フィルタ３の厚みを例えばｈ₂に選定することにより、８０ｋｅＶ〜１ＭｅＶまでは良好な光子エネルギー特性が得られている。そして、放射線吸収フィルタ３に多数の細孔４を設けることにより、低エネルギー領域の特性を改善している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線検出器は上記のように構成され、８０ｋｅＶ〜１ＭｅＶのエネルギー範囲の特性は良好であるものの、１ＭｅＶ以上のエネルギー範囲に対しては、光子エネルギー特性を改善することができない。したがって、原子力発電所、加速器利用施設などで求められている、数１０ｋｅＶ〜数ＭｅＶまでのエネルギー範囲を一定の感度にて検出することに対応できないという問題点があった。このことは、図１１に示すように、８０ｋｅＶ〜６．５ＭｅＶのエネルギー範囲において、その検出感度に大きな違いが出ることから明らかである。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、低エネルギーから高エネルギーの広範囲にわたる検出感度差を低減することができる放射線検出器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放射線検出器は、放射線を検出することができる半導体を検知体として使用する放射線検出器において、放射線入射面の面積が異なり所望の厚みが設定された検知体を複数個備え、上記各検知体は、放射線入射面の面積の大きい検知体の上記放射線入射面の上部に、放射線入射面の面積の小さい検知体が載置され、上記各検知体の放射線入射面側をそれぞれ覆う放射線吸収フィルタを備え、上段に位置する検知体ほど、検知体の放射線入射面を覆う放射線吸収フィルタの放射線の吸収量が小さくなるよう上記各放射線吸収フィルタの厚みが設定されている放射線検出器であって、電磁シールドで全ての検知体を囲む場合、最上段位置の検知体の上面側および最下段位置の検知体の下面側の電位を０電位に設定するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の放射線検出器の構成を示す断面図である。図において、８、９は放射線を検出することができる半導体、例えば、ＣｄＴｅにて成る第１および第２の検知体で、放射線入射面の面積が異なり、第１の検知体８の放射線入射面の面積が、第２の検知体９の放射線入射面の面積より小さく、第２の検知体９の放射線入射面の上部に第１の検知体８が載置されている。１０、１１、１２、１３は各検知体８、９の各面に形成された電極で、プラス電極またはマイナス電極のいずれかにてなる。
【００１６】
１４、１５は各検知体８、９の放射線入射面を覆うように形成された第１および第２の放射線吸収フィルタで、第１の放射線吸収フィルタ１４の放射線の吸収量は、第２の放射線吸収フィルタ１５の放射線の吸収量より小さい。１６は各検知体８、９を電気的に絶縁するための、第１の検知体８と第２の放射線吸収フィルタ１５との間に形成された絶縁膜である。
【００１７】
次に上記のように構成された実施の形態１の放射線検出器における、放射線の検出原理は従来の場合と同様のため省略する。ここでは、放射線検出器の良好な光子エネルギー特性を得るために、第１の検知体８と、第２の検知体９との、放射線入射面の面積配分について説明する。まず、放射線検出器に要求される感度と寸法とから、放射線検出器としての単位面積当たりの仕様感度ηを決定する。
【００１８】
次に、要求されるエネルギー範囲、例えば８０ｋｅＶ〜６．５ＭｅＶを、複数の領域に分割する。ここでは、例えば、８０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶを低エネルギー領域とし、２００ｋｅＶ〜６．５ＭｅＶを高エネルギー領域として２分割する。この際の高エネルギー領域の感度はほとんど、検知体の感度にて決定されるため、まずは、検知体の厚みを決定する。
【００１９】
そのために、検知体の厚みをパラメータとした、各光子エネルギーに対する検知体の単位面積当たりの相対感度を求める。図２のグラフＡは、検知体の厚みとして、それぞれａ₁、ａ₂、ａ₃（厚みの関係は、ａ₁＞ａ₂＞ａ₃となる）に設定した場合の相対感度を示す。
【００２０】
検知体の厚みは、高エネルギー領域の全域に亘って光子エネルギー特性が許容範囲を満たすような例えば、厚みａ₁に決定される。そして、この厚みａ₁の高エネルギー領域の中心エネルギー（ここでは例えば、２００ｋｅＶ〜６．５ＭｅＶの中心の間の３ＭｅＶとする）での相対感度η₂を、図２のグラフＡのａ₁より読み取る。
【００２１】
次に、上記にて決定された検知体の厚みａ₁に対しての、第１の放射線吸収フィルタ１４の厚みをパラメータとした際の、各光子エネルギーに対する第１の検知体の単位面積当たりの相対感度を求める。図２のグラフＢは、第１の放射線吸収フィルタ１４の厚みとして、それぞれｂ₁、ｂ₂、ｂ₃、ｂ₄（厚みの関係は、ｂ₁＞ｂ₂＞ｂ₃＞ｂ₄と成る）に設定した場合の相対感度を示す。
【００２２】
そして、第１の放射線吸収フィルタ１４の厚みは、低エネルギー領域の全域に亘って光子エネルギー特性が許容範囲を満たすような例えば、厚みｂ₂に決定される。そしてこの厚みｂ₂の、低エネルギー領域の中心エネルギー（ここでは例えば、８０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶの中心の間の１５０ｋｅＶとする）の相対感度η₁を、図２のグラフＢのｂ₂より読み取る。
【００２３】
次に、第２の検知体９を覆う第２の放射線吸収フィルタ１５の厚みは、低エネルギー領域のものをほぼ検出しないような厚みで、かつ、高エネルギー領域の全域に亘って光子エネルギー特性が許容範囲を満たすような厚みに決定する。
【００２４】
よって、上記にて決定された第２の検知体９の厚みａ₁に対しての、第２の放射線吸収フィルタ１５の厚みをパラメータとした際の、各光子エネルギーに対する第２の検知体９の単位面積当たりの相対感度を求める。図２のグラフＣは、第２の放射線吸収フィルタ１５の厚みを、それぞれｃ₁、ｃ₂、ｃ₃（厚みの関係は、ｃ₁＞ｃ₂＞ｃ₃と成る）に設定した場合の相対感度を示す。ここでは、第２の放射線吸収フィルタ１５の厚みは、例えば厚みｃ₂に決定される。そして、この厚みｃ₂の高エネルギー領域の中心エネルギー（ここでは例えば３ＭｅＶ）の相対感度η₃を、図２のグラフＣのｃ₂より読み取る。
【００２５】
このように設定することにより、低エネルギー領域の検出は、第１の検知体８の放射線入射面の面積Ｓ₁にて相対感度η₁で検出されることとなる。そして、高エネルギー領域の検出は、概ね、第２の検知体９の放射線入射面の面積Ｓ₀にて相対感度η₃で、第１の検知体８の放射線入射面の面積Ｓ₁にて相対感度η₂で放射線が検出されることとなる。
【００２６】
そして、低エネルギー領域および高エネルギー領域の放射線検出器における感度をそろえるように、第１の検知体８の放射線入射面の面積Ｓ₁と、第２の検知体９の放射線入射面の面積Ｓ₀との割合を求め、放射線検出器の単位面積当りの検出感度を、仕様感度ηにそろえる。そして、各特性にそれぞれの面積を重み付けして、図３に示すように合成すると、低エネルギー領域から高エネルギー領域における感度差が±２０％程度におさまっていることが確認できる。
【００２７】
上記のように構成された実施の形態１の放射線検出器は、放射線入射面の面積の大きい第２の検知体９の放射線入射面の上部に、放射線入射面の面積の小さい第１の検知体８が載置し、上段に位置する第１の検知体８の第１の放射線吸収フィルタ１４の放射線の吸収量が、第２の検知体９の第２の放射線吸収フィルタ１５の放射線の吸収量より小さく設定されているため、低エネルギー領域から高エネルギー領域までを均一な感度にて検出することができる。
【００２８】
尚、上記実施の形態１では、各検知体８、９の両面に電極１０、１１、１２、１３をそれぞれ備えるようにして、放射線を検出するようにしたが、これに限られることはなく、例えば、図４に示すように、第１の検知体８と第２の放射線吸収フィルタ１５との間に導電部材１７を備え、第１の検知体８と第２の検知体９とを電気的に接続する。そして、第１の検知体８と第２の検知体９にて挟まれる側の電極、例えば電極１２をプラスまたはマイナスとして共有する。
【００２９】
また、第１の検知体８の上面の電極１０と第２の検知体９の下面の電極１３とをマイナスまたはプラスの同一側の電極に設定して接続線にて接続する。このようにすれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、接続線を減らすことができ、構成を簡素化することができる。
【００３０】
また、上記実施の形態１では第１および第２の検知体８、９にて、対象エネルギー領域を低エネルギー領域および高エネルギー領域の２分割として感度を設定したが、これに限られることはなく、３つの検知体を備えるようにし、対象エネルギー領域を３分割に分割し、それぞれに対応する放射線吸収フィルタおよび検知体を備えれば、例えば図５に示すように、２分割の場合よりは、エネルギー範囲の中間部分の感度の均一性が改善でき、全体の感度がより一層平坦化される。
【００３１】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、特に電磁シールドを備える場合について説明しなかったが、実施の形態２においては、電磁シールドを備える場合について説明する。図６は実施の形態２の放射線検出器の構成を示す断面図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。１８は全ての検知体８、９を覆う電磁シールドである。
【００３２】
１９、２０は電磁シールド１８と近接する側の各検知体８、９の面上に形成されたマイナス電極で、このように形成することにより、最上段位置の第１の検知体８の上面側および最下段位置の第２の検知体９の下面側の電位を０電位に設定することができる。２１はマイナス電極２０とは逆側の第２の検知体９の面上に形成されたプラス電極、２２はプラス電極２１と接するように形成された導電性部材で、プラス電極２１側を電気的に確実にプラス側に保持するためのものである。
【００３３】
上記のように構成された実施の形態２の放射線検出器は、電磁シールド１８により外来のノイズ侵入を防止するものである。この際、電磁シールド１８と近接する側の各検知体８、９のマイナス電極１９、２０は０電極に設定されるため、電磁シールド１８と、第１の放射線吸収フィルタ１４および第２の検知体９との電位差がなくなるかあるいは極小にできるため、電磁シールド１８と電磁シールド１８内の部分との浮遊容量が極小となり、電気的に安定となる。よって、確実な耐ノイズ性を得ることができる。また、電極シールド１８は、第１の放射線吸収フィルタ１４を兼ねることができることはもちろんのこと、構成を簡素化できる。
【００３４】
尚、上記各実施の形態においては、各検知体８、９として、ＣｄＴｅを使用する例を示したが、これに限られることはなく、放射線を検出することができる半導体としてのＣｄＺｎＴｅを用いて検知体を形成してもよい。図７に示すように、ＣｄＴｅは約５０℃以上の温度で感度が低下し始め、実用的に要求される温度特性±１０％を満たすのは約６０℃までである。
【００３５】
しかし、ＣｄＺｎＴｅは約１００℃まで使用可能であり、高温環境でも使用することができる。よって、例えば、事故時用排気管ガスモニタなど、測定対象時が事故時に高温になる可能性があるような箇所に、近接して設置される放射線検出器などの利用に適している。
【００３６】
また、上記各実施の形態においては、一方向面にのみ各検知体８、９を形成する例を示したが、これに限られることはなく、例えば、図８に示すように、正六面体２３の構造物の複数面に、各検知体８、９をそれぞれ備え、各放射線吸収フィルタ１４、１５（図示は省略する）をそれぞれ備えるようにしてもよく、このように形成すれば、一方向面に形成する場合と比較して、検出エリアを広げることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、放射線を検出することができる半導体を検知体として使用する放射線検出器において、放射線入射面の面積が異なり所望の厚みが設定された検知体を複数個備え、上記各検知体は、放射線入射面の面積の大きい検知体の上記放射線入射面の上部に、放射線入射面の面積の小さい検知体が載置され、上記各検知体の放射線入射面側をそれぞれ覆う放射線吸収フィルタを備え、上段に位置する検知体ほど、検知体の放射線入射面を覆う放射線吸収フィルタの放射線の吸収量が小さくなるよう上記各放射線吸収フィルタの厚みが設定されている放射線検出器であって、電磁シールドで全ての検知体を囲む場合、最上段位置の検知体の上面側および最下段位置の検知体の下面側の電位を０電位に設定するので、広範囲エネルギー領域にて感度を均一化して検出することができる放射線検出器を提供することが可能となる。
また、電気的に安定となり確実な耐ノイズ性を得ることができる放射線検出器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した放射線検出器を形成するための放射線吸収フィルタおよび検知体の厚みをそれぞれパラメータとした際の、光子エネルギーと相対感度との関係をそれぞれ示す図である。
【図３】図１に示した放射線検出器の光子エネルギーと相対感度との関係を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による放射線検出器の光子エネルギーと相対感度との関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２による放射線検出器の検知体の各物質における温度と相対感度との関係をそれぞれ示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２による放射線検出器の構成を示す図である。
【図９】従来の放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図１０】図９に示した放射線検出器の検知体の構成を示す断面図である。
【図１１】図９に示した放射線検出器を形成するための放射線吸収フィルタの厚みをパラメータとした際の、光子エネルギーと相対感度との関係をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
８第１の検知体、９第２の検知体、１０，１１，１２，１３電極、
１４第１の放射線吸収フィルタ、１５第２の放射線吸収フィルタ、
１６絶縁膜、１７，２２導電性部材、１８電磁シールド、
１９，２０マイナス電極、２１プラス電極、２３正六面体構造物。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detector for measuring a dose or dose equivalent of γ rays, and particularly to reduce a difference in detection sensitivity over a wide range of energy.
[0002]
[Prior art]
When measuring γ-ray dose or dose equivalent at nuclear power plants, accelerator facilities, etc., photon energy vs. dose sensitivity dependence or photon energy vs. dose equivalent sensitivity dependence over a wide energy range from several tens of kev to several MeV There is a need for radiation detectors with good properties (hereinafter abbreviated as photon energy characteristics).
[0003]
Therefore, the ionization chamber is also used as a detector to measure gamma ray dose or dose equivalent because it has good photon energy characteristics and high sensitivity by increasing the volume. There were many things. However, this ionization chamber has responded to the recent miniaturization needs by increasing the internal gas pressure. However, there is a technical limit, and the ion chamber has a small size instead of the ionization chamber, that is, sensitivity per unit volume. A high radiation detector was sought.
[0004]
Therefore, among radiation detectors, CdTe as a compound semiconductor has a large atomic number of 48-52 and stable temperature characteristics up to about 50 ° C., so it is expected to be a small radiation detector. ing. However, CdTe has a large dependence of sensitivity on photon energy (sensitivity decreases as energy increases), and cannot be used covering a wide range of photon energies.
[0005]
As an improvement example that covers the wide range of photon energy characteristics, one described in Japanese Patent Publication No. 6-27814 has been proposed. FIG. 9 is a diagram showing the structure of a conventional radiation detector. In the figure, 1 is a semiconductor detector, 2 is a holding plate for holding the semiconductor detector 1, 3 is a radiation absorption filter provided in a dome shape so as to cover the semiconductor detector 1 in the radiation incident direction, and 4 is radiation. It is a pore formed in the absorption filter 3.
[0006]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the detailed structure of the semiconductor detector shown in FIG. In the figure, 5 is a CdTe semiconductor, 6 is a negative electrode formed on one surface of the CdTe semiconductor 5, and 7 is a positive electrode formed on the other surface of the CdTe semiconductor 5.
[0007]
The radiation detection method of the conventional radiation detector comprised as mentioned above is demonstrated. First, the semiconductor detector 1 is attached to the holding plate 2 while being electrically insulated, and is biased with a DC voltage. When radiation is incident on the semiconductor detector 1 and its energy is absorbed, electrons and holes in the shell are generated in the semiconductor detector 1 and are collected in the respective electrodes 7 and 6 and are pulsed. Current flows, and radiation is detected by detecting this current.
[0008]
In FIG. 11, the thickness of the semiconductor detector 1 is the same, lead is used as the material for the radiation absorbing filter 3, the thickness (h _{1 to} h ₄ is set, and the relationship of the thickness is h ₁ > h ₂ > h ₃ > The photon energy characteristic when h ₄ is used as a parameter is shown. By selecting the thickness of the radiation absorbing filter 3 as, for example, h ₂ , good photon energy characteristics are obtained from 80 keV to 1 MeV. The characteristics of the low energy region are improved by providing a large number of pores 4 in the radiation absorption filter 3.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional radiation detector is configured as described above, and the characteristics in the energy range of 80 keV to 1 MeV are good, but the photon energy characteristics cannot be improved for the energy range of 1 MeV or more. Therefore, there is a problem that it is not possible to cope with detection of an energy range from several tens of keV to several MeV, which is required in nuclear power plants, accelerator utilization facilities, and the like with a constant sensitivity. This is apparent from the fact that the detection sensitivity varies greatly in the energy range of 80 keV to 6.5 MeV as shown in FIG.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a radiation detector capable of reducing a difference in detection sensitivity over a wide range from low energy to high energy.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Engaging Ru Radiation detector in this invention is a radiation detector that uses a semiconductor capable of detecting radiation as a detection object, a plurality comprises a sensing body desired thickness different area of the radiation entrance surface is set The detectors each have a detector with a small area of the radiation incident surface placed above the radiation incident surface of the detector having a large area of the radiation incident surface. A radiation detector in which the thickness of each of the radiation absorption filters is set so that the radiation absorption filter of the radiation absorption filter that covers the radiation incident surface of the detection body is smaller as the detection body located in the upper stage includes the radiation absorption filter that covers the radiation detector. And when all the detection bodies are surrounded by the electromagnetic shield, the potentials on the upper surface side of the detection body at the uppermost position and the lower surface side of the detection body at the lowermost position are set to zero potential .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a radiation detector according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numerals 8 and 9 denote first and second detectors made of semiconductors capable of detecting radiation, for example, CdTe. The radiation incident surfaces of the first detectors 8 are different in area of the radiation incident surface. Is smaller than the area of the radiation incident surface of the second detector 9, and the first detector 8 is placed on the radiation incident surface of the second detector 9. 10, 11, 12, and 13 are electrodes formed on the respective surfaces of the detection bodies 8 and 9, and are either positive electrodes or negative electrodes.
[0016]
Reference numerals 14 and 15 denote first and second radiation absorption filters formed so as to cover the radiation incident surfaces of the respective detectors 8 and 9, and the amount of radiation absorbed by the first radiation absorption filter 14 is the second radiation. It is smaller than the amount of radiation absorbed by the absorption filter 15. Reference numeral 16 denotes an insulating film formed between the first detection body 8 and the second radiation absorption filter 15 for electrically insulating the detection bodies 8 and 9.
[0017]
Next, the principle of radiation detection in the radiation detector according to the first embodiment configured as described above is the same as that in the conventional case, and is therefore omitted. Here, in order to obtain good photon energy characteristics of the radiation detector, the area distribution of the radiation incident surface between the first detector 8 and the second detector 9 will be described. First, a specification sensitivity η per unit area as a radiation detector is determined from sensitivity and dimensions required for the radiation detector.
[0018]
Next, a required energy range, for example, 80 keV to 6.5 MeV, is divided into a plurality of regions. Here, for example, 80 keV to 200 keV is set as a low energy region, and 200 keV to 6.5 MeV is set as a high energy region. Since the sensitivity in the high energy region at this time is almost determined by the sensitivity of the detection body, first, the thickness of the detection body is determined.
[0019]
Therefore, the relative sensitivity per unit area of the detection body with respect to each photon energy is obtained using the thickness of the detection body as a parameter. Graph A in FIG. 2 shows relative sensitivities when the thicknesses of the detection bodies are set to a ₁ , a ₂ , and a ₃ (thickness relationships are a ₁ > a ₂ > a ₃ ), respectively.
[0020]
The thickness of the detection body is determined to be, for example, the thickness a ₁ so that the photon energy characteristic satisfies the allowable range over the entire high energy region. Then, the relative sensitivity η ₂ at the center energy of the high energy region of thickness a ₁ (here, 3 MeV between the centers of 200 keV to 6.5 MeV) is read from a ₁ of graph A in FIG. .
[0021]
Next, when the thickness of the first radiation absorption filter 14 with respect to the thickness a _{1 of the} detection body determined as described above is used as a parameter, per unit area of the first detection body for each photon energy. Find the relative sensitivity. Graph B in FIG. 2 shows b ₁ , b ₂ , b ₃ , and b ₄ as the thickness of the first radiation absorbing filter 14 (thickness relationship is b ₁ > b ₂ > b ₃ > b ₄ ). The relative sensitivity when set to.
[0022]
The thickness of the first radiation absorption filter 14 is determined to be, for example, the thickness b ₂ so that the photon energy characteristic satisfies the allowable range over the entire low energy region. Then, the relative sensitivity η ₁ of the center energy (here, for example, 150 keV between the centers of 80 keV to 200 keV) of this thickness b ₂ is read from b ₂ of the graph B in FIG.
[0023]
Next, the thickness of the second radiation absorbing filter 15 that covers the second detector 9 is such that the thickness of the second energy absorbing filter 15 does not substantially detect the low energy region, and the photon energy characteristics over the entire high energy region. The thickness is determined to satisfy the allowable range.
[0024]
Therefore, when the thickness of the second radiation absorbing filter 15 with respect to the thickness a _{1 of} the second detector 9 determined as described above is used as a parameter, the second detector 9 with respect to each photon energy. Find the relative sensitivity per unit area. Graph C in FIG. 2 shows relative values when the thickness of the second radiation absorbing filter 15 is set to c ₁ , c ₂ , and c ₃ (thickness relationships are c ₁ > c ₂ > c ₃ ), respectively. Indicates sensitivity. Here, the thickness of the second radiation absorbing filter 15 is determined, for example, the thickness c _2. Then, the relative sensitivity η ₃ of the central energy (here, for example, ₃ MeV) in the high energy region of the thickness c ₂ is read from c ₂ of the graph C in FIG.
[0025]
By setting in this way, the detection of the low energy region is detected with the relative sensitivity η ₁ in the area S ₁ of the radiation incident surface of the first detector 8. Then, the detection of high-energy regions, generally, in relative sensitivity eta ₃ at the area S ₀ of the radiation incident surface of the second detection body 9, the relative in radiation entrance surface area S ₁ of the first detection member 8 Radiation is detected with sensitivity η ₂ .
[0026]
Then, the area S ₁ of the radiation incident surface of the first detector 8 and the area S ₀ of the radiation incident surface of the second detector 9 are adjusted so that the sensitivities of the radiation detectors in the low energy region and the high energy region are aligned. The detection sensitivity per unit area of the radiation detector is made equal to the specification sensitivity η. When each area is weighted and combined as shown in FIG. 3, it can be confirmed that the sensitivity difference from the low energy region to the high energy region is within about ± 20%.
[0027]
The radiation detector according to the first embodiment configured as described above includes a first detector having a small area of the radiation incident surface above the radiation incident surface of the second detector 9 having a large area of the radiation incident surface. The amount of radiation absorbed by the first radiation absorbing filter 14 of the first detector 8 placed on the upper stage is equal to the amount of radiation absorbed by the second radiation absorbing filter 15 of the second detector 9. Since it is set smaller, a low energy region to a high energy region can be detected with uniform sensitivity.
[0028]
In the first embodiment, the electrodes 10, 11, 12, and 13 are provided on both surfaces of the detectors 8 and 9 to detect radiation, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, a conductive member 17 is provided between the first detector 8 and the second radiation absorption filter 15, and the first detector 8 and the second detector 9 are electrically connected. Connect to. Then, the electrode on the side sandwiched between the first detection body 8 and the second detection body 9, for example, the electrode 12 is shared as plus or minus.
[0029]
Further, the electrode 10 on the upper surface of the first detection body 8 and the electrode 13 on the lower surface of the second detection body 9 are set as negative or positive electrodes on the same side, and are connected by a connection line. In this way, it is possible to reduce the number of connection lines as well as to achieve the same effect as in the first embodiment, and to simplify the configuration.
[0030]
In the first embodiment, the sensitivity is set in the first and second detectors 8 and 9 with the target energy region divided into the low energy region and the high energy region. However, the present invention is not limited to this. If three target bodies are provided, the target energy region is divided into three parts, and radiation absorbing filters and detectors corresponding to the respective energy areas are provided, for example, as shown in FIG. The uniformity of sensitivity in the middle part of the energy range can be improved, and the overall sensitivity is further flattened.
[0031]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the electromagnetic shield is particularly provided is not described. However, in the second embodiment, the case where the electromagnetic shield is provided is described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the radiation detector according to the second embodiment. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Reference numeral 18 denotes an electromagnetic shield that covers all the detection bodies 8 and 9.
[0032]
Reference numerals 19 and 20 denote minus electrodes formed on the surfaces of the respective detection bodies 8 and 9 on the side close to the electromagnetic shield 18. By forming in this way, the upper surface side of the first detection body 8 at the uppermost position. In addition, the potential on the lower surface side of the second detection body 9 at the lowermost position can be set to 0 potential. 21 is a positive electrode formed on the surface of the second detector 9 opposite to the negative electrode 20, 22 is a conductive member formed so as to contact the positive electrode 21, and the positive electrode 21 side is electrically connected. It is for securely holding on the positive side.
[0033]
The radiation detector according to the second embodiment configured as described above uses an electromagnetic shield 18 to prevent external noise intrusion. At this time, since the minus electrodes 19 and 20 of the detection bodies 8 and 9 on the side close to the electromagnetic shield 18 are set to 0 electrodes, the electromagnetic shield 18, the first radiation absorption filter 14, and the second detection body. Therefore, the stray capacitance between the electromagnetic shield 18 and the portion inside the electromagnetic shield 18 is minimized and becomes electrically stable. Therefore, reliable noise resistance can be obtained. In addition, the electrode shield 18 can also serve as the first radiation absorption filter 14 and can simplify the configuration.
[0034]
In each of the embodiments described above, an example in which CdTe is used as each of the detectors 8 and 9 has been described. However, the present invention is not limited to this, and CdZnTe as a semiconductor capable of detecting radiation is used. A detector may be formed. As shown in FIG. 7, the sensitivity of CdTe begins to decrease at a temperature of about 50 ° C. or higher, and the temperature characteristic that is practically required is ± 10% up to about 60 ° C.
[0035]
However, CdZnTe can be used up to about 100 ° C., and can be used even in a high temperature environment. Therefore, for example, it is suitable for the use of a radiation detector or the like that is installed close to a place where there is a possibility that the temperature of the measurement target may become high during an accident, such as an exhaust gas monitor for accidents.
[0036]
Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the respective detection bodies 8 and 9 are formed only in one direction plane is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Each of the detectors 8 and 9 may be provided on a plurality of surfaces of the structure, and each of the radiation absorbing filters 14 and 15 (not shown) may be provided. The detection area can be expanded as compared with the case of forming in the above.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, a plurality according to this inventions, in the radiation detector using the semiconductor capable of detecting radiation as a sensing element, the sensing element which is the area of the radiation entrance surface different desired thickness is set Each detector is mounted on the upper side of the radiation incident surface of the detector having a larger area of the radiation incident surface, and the radiation incident surface side of each detector is placed on the radiation incident surface side of the detector. Radiation detection in which the thickness of each of the radiation absorption filters is set so that the radiation absorption filter includes a radiation absorption filter that covers each of the radiation detectors and the radiation absorption filter that covers the radiation incident surface of the detection object is smaller in the upper detection body. a vessel, when enclosing all the sensing elements in electromagnetic shielding, since the lower surface side of the potential of the detection of the upper surface side and the lowermost position of the detection of the uppermost position is set to zero potential, wide It is possible to provide a radiation detector capable of detecting and uniform sensitivity in energy region.
In addition, it is possible to provide a radiation detector that is electrically stable and can obtain reliable noise resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a radiation detector according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between photon energy and relative sensitivity when the thicknesses of the radiation absorption filter and detector for forming the radiation detector shown in FIG. 1 are used as parameters, respectively.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between photon energy and relative sensitivity of the radiation detector shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the radiation detector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between photon energy and relative sensitivity of the radiation detector according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a radiation detector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature and relative sensitivity of each substance in the detector of the radiation detector according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a radiation detector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional radiation detector.
10 is a cross-sectional view showing a configuration of a detector of the radiation detector shown in FIG.
11 is a diagram showing the relationship between photon energy and relative sensitivity when the thickness of the radiation absorption filter for forming the radiation detector shown in FIG. 9 is used as a parameter.
[Explanation of symbols]
8 1st detection body, 9 2nd detection body 10, 11, 12, 13 electrode,
14 1st radiation absorption filter, 15 2nd radiation absorption filter,
16 Insulating film, 17, 22 Conductive member, 18 Electromagnetic shield,
19, 20 Negative electrode, 21 Positive electrode, 23 Regular hexahedral structure.

Claims

In a radiation detector using a semiconductor capable of detecting radiation as a sensing element, the radiation detector includes a plurality of sensing elements having different radiation incident areas and having a desired thickness. A detector with a small area of the radiation incident surface is placed on the upper part of the radiation incident surface of the detector with a large area, and is provided with a radiation absorption filter that covers the radiation incident surface side of each of the detectors, and is located in the upper stage. A radiation detector in which the thickness of each of the radiation absorption filters is set so that the radiation absorption amount of the radiation absorption filter covering the radiation incident surface of the detection body is smaller as the detection body is, and all the detection bodies are electromagnetic shields. , The radiation detector is characterized in that the potential on the upper surface side of the detection body at the uppermost position and the lower surface side of the detection body at the lowermost position is set to 0 potential .