JP4138107B2

JP4138107B2 - Radiation detector

Info

Publication number: JP4138107B2
Application number: JP31326598A
Authority: JP
Inventors: 康弘富田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000138393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線やガンマ線等の放射線を測定する放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体放射線検出素子であるＣｄＴｅを用いた放射線検出器は、特開平４−６１１７３号公報に記載されている。Ｘ線やガンマ線等の放射線は０．１ｋｅＶ以上（少なくとも２０ｋｅＶ以上）のエネルギーを有しており、このような放射線にＣｄＴｅは感度を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、医療機器や精密測定技術においては、更に高精度の放射線検出が要求されている。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高精度の放射線検出を行うことが可能な放射線検出器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線検出器は、半導体放射線検出素子及び半導体放射線検出素子を冷却する電子冷却素子をパッケージ内に収容してなる放射線検出器において、半導体放射線検出素子と電子冷却素子との間に接地電位の導電体を配置しており、電子冷却素子の高温部は、パッケージに接触しており、電子冷却素子の低温部は、導電体に熱的に接続されており、導電体は、半導体放射線検出素子の周囲を囲む内側パッケージ本体を構成し、内側パッケージ本体はパッケージから離間してパッケージの内側に位置していることを特徴とする。
また、内側パッケージ本体は、内側窓材と、内側窓材によって封止された開口とを有しており、内側窓材には、半導体放射線検出素子の上面側電極が固定され、半導体放射線検出素子の下面側電極と内側パッケージ本体とは離間していることが好ましい。
【０００５】
半導体放射線検出素子は電子冷却素子によって冷却されることにより、その信号雑音比が向上するが、電子冷却素子自体はノイズを発生し、このノイズが空中を伝播して半導体放射線検出素子からの出力信号に重畳する。そこで、半導体放射線検出素子と電子冷却素子との間に接地電位の導電体を配置すると、この導電体がノイズシールドとして機能し、著しく信号雑音比が向上する。
【０００６】
電子冷却素子の高温部はパッケージに接触していることが好ましい。この場合、パッケージの少なくとも一部分はヒートシンクとして機能し、効率的に高温部の熱を外部へ放熱する。
【０００７】
半導体放射線検出素子は、ＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅからなることが好ましい。
【０００８】
更に、半導体放射線検出素子と導電体との間に絶縁体を設けると、半導体放射線検出素子が導電体の電位の影響を受けにくくなると同時に、絶縁体の厚みの分だけ半導体放射線検出素子を放射線源に近づけることができる。放射線強度は距離の二乗に反比例するので、この近接によって検出感度を向上させることができる。
【０００９】
また、導電体は半導体放射線検出素子の周囲を囲んでいることを特徴とする。この場合、半導体放射線検出素子内に進入するノイズを更に低減させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る放射線検出器について説明する。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ものとし、重複する説明は省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る放射線検出器の斜視図、図２は図１に示した放射線検出器のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【００１２】
この放射線検出器は、パッケージ本体１内に配置された半導体放射線検出器２を備えている。パッケージ本体１及びこれの開口を封止する窓材３はパッケージを構成している。パッケージ内には結露を防止するためのドライ窒素等の不活性ガスが充填されているが、内部を真空にして更に冷却効率を向上させてもよい。
【００１３】
半導体放射線検出器２はペルチェ素子からなる電子冷却素子４によって冷却される。すなわち、パッケージ内には電子冷却素子４が配置されており、その高温部はパッケージ内の底面に接触し、これに対向する低温部は、接地電位の導電体５及び絶縁体６を介して半導体放射線検出素子２に熱的に接続されている。なお導電体５及び絶縁体６の形状は共に平板状であるが、これらは必要に応じて適宜変形することができる。
【００１４】
図２を参照すると、パッケージ本体１は円筒形状の金属キャップ１ｃの底面側開口をステム板１ｓで封止してなる。また、複数のリードピン（ピンコネクタ）７ａ〜７ｇがステム板１ｓを貫通しており、各機能素子にボンディングワイヤ１０ａ〜１０ｇを介して接続されている。リードピン７ａは導電体５に電気的に接続されると同時に、パッケージ本体１内の底面に接続され、接地電位が与えられる。リードピン７ｂは絶縁体６上に形成されたパターン配線８に電気的に接続されており、パターン配線８は半導体放射線検出素子２の下面側電極２ｋに導電性樹脂等を介して接触し、電気的に接続されている。リードピン７ｃは、半導体放射線検出素子２の上面側電極２ｊに電気的に接続されている。
【００１５】
したがって、これらのリードピン７ｂ，７ｃを介して、電極２ｋ，２ｊ間に挟まれた半導体基板２ｓにバイアス電圧を印加することができ、また、これへの放射線の入射に応じて出力電流を取り出すことができる。
【００１６】
リードピン７ｄ及び７ｅは、電子冷却素子４を構成するｐｎ接合のｐ型半導体及びｎ型半導体にそれぞれ接続されており、リードピン７ｄ及び７ｅを介して電子冷却素子４に電流を供給し、これを冷却することができる。
【００１７】
リードピン７ｆ及び７ｇは、絶縁体６の側面に固定された温度計測用抵抗体（サーミスタ）９の両端に接続されており、リードピン７ｆ及び７ｇ間の電流又は電圧を計測することにより、温度計測を行うことができる。なお、電子冷却素子４は、この計測された温度に基づいて、温度が所望値になるように温度制御される。
【００１８】
以上、説明したように、上記実施の形態に係る放射線検出器は、半導体放射線検出素子２及び半導体放射線検出素子２を冷却する電子冷却素子４をパッケージ内に収容してなる放射線検出器において、半導体放射線検出素子２と電子冷却素子４との間に接地電位の導電体５を配置したことを特徴とする。
【００１９】
半導体基板２ｓにバイアスが与えられた状態で、窓材３にＸ線やガンマ線等の放射線が照射されると、窓材３はＸ線等の放射線透過性の材料であるベリリウムからなるので、放射線は窓材３を介して半導体基板２ｓに入射する。放射線の入射に応じて半導体基板２ｓ内で発生した正孔及び電子は内部電界に従って電極２ｊ及び２ｋにそれぞれ進行し、放射線検出電流として端子７ｃと端子７ｂとの間を流れる。なお、窓材３はアモルファスカーボンに置換することもでき、また、放射線検出電流を増幅する増幅器をパッケージ内部に配置してもよい。
【００２０】
半導体放射線検出素子２は電子冷却素子４によって冷却されることにより、その信号雑音比が向上するが、電子冷却素子４自体はノイズを発生し、このノイズが空中を伝播して半導体放射線検出素子２からの出力信号に重畳する。半導体放射線検出素子２と電子冷却素子４との間に接地電位の導電体５を配置すると、この導電体５がノイズを吸収するノイズシールドとして機能し、著しく信号雑音比が向上する。導電体５の厚みに特に制限はないが、本例では厚さ０．２５ｍｍの銅板を用いることとした。銅板のサイズは電子冷却素子４の通電部を十分カバーできる大きさであればよい。
【００２１】
また、電子冷却素子４の高温部はパッケージに接触しているので、パッケージの少なくとも一部分はヒートシンクとして機能し、効率的に高温部の熱を外部へ放熱する。また、導電体５とパッケージとは電気的に接続されているので、パッケージは接地電位を有することとなり、外部に対してのノイズシールドとしても機能している。
【００２２】
半導体放射線検出素子２を構成する半導体基板２ｓは、２×２×０．５ｍｍサイズのＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅからなり、これらの結晶はＸ線やガンマ線等の放射線、０．１ｋｅＶ以上（少なくとも２０ｋｅｖ以上）のエネルギーの放射線を効果的に検出することができる。なお、半導体基板２ｓとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ₂、ＰｂＩ₂等を用いることもできる。また、窓材３の材料としては、ＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅに放射線の透過帯域が対応するように、厚さ０．３ｍｍのベリリウムを用いた。
【００２３】
半導体放射線検出素子２の上下面側電極２ｊ，２ｋは、それぞれ負電極としてのＰｔ、正電極としてのＩｎからなり、これらと半導体基板２ｓとの間はショットキー接触を構成している。なお、ＣｄＴｅにおいては、特にホールの移動度が電子に比して遅いため、ホールの収集効率に鑑みて、本例では、放射線入射側電極、すなわち、上面側電極２ｊを負電位とした。なお、下面側電極２ｋを正電位とする場合は、上面側電極２ｊは接地電位とすることもできる。
【００２４】
半導体放射線検出素子２と導電体５との間には絶縁体６が設けられているので、半導体放射線検出素子２が導電体５の電位の影響を受けにくくなると同時に、絶縁体６の厚みの分だけ半導体放射線検出素子２を窓材３方向、すなわち放射線源に近づけることができる。放射線強度は距離の二乗に反比例するので、この近接によって検出感度を向上させることができる。絶縁体６としては厚さ０．５ｍｍのセラミック基板を用い、パターン配線８は印刷法によって形成された金を用いた。
【００２５】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図である。本例では、正電極としての下面側電極２ｋを、直接、導電体５に固定している。したがって、下面側電極２ｋは接地電位を有しており、上記移動度の観点から上面側電極２ｊは負電位を有することとなる。
【００２６】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図である。本例では、窓材３の内側に半導体放射線検出素子支持用の内側窓材３’を設け、これに半導体放射線検出素子２の上面側電極２ｊを固定し、内側窓材３’が開口を封止するような内側パッケージ本体５を電子冷却素子４上に配置したものである。すなわち、導電体５は半導体放射線検出素子２の周囲を囲んでいるので、半導体放射線検出素子２内に進入するノイズを更に低減させることができる。なお、内側パッケージ本体５及び内側窓材３’は内部に密閉空間を提供するが、必要に応じて外側のパッケージとの気圧調整のための孔をこれに設けてもよい。内側パッケージ本体５は上記導電体５と同一の機能を有しており、接地電位を有する。また、下面側電極２ｋは正電位を有する。
【００２７】
更に、上記構造を有することにより、導電体５の高さの分だけ半導体放射線検出素子２を窓材３、すなわち放射線源に近づけることができ、検出感度を更に向上させることができる。
【００２８】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図である。本例は、図２における導電体５を図４における内側パッケージ本体５に置換したものである。なお、内側パッケージ本体５の放射線入射側開口部は内側窓材３’によって封止されている。本放射線検出器は、この構造を有することにより、ノイズに対する耐性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
上記第１乃至第４実施形態に係る放射線検出器を試作し、その特性評価を行った。放射性同位元素アメニシウム２４１（Ａｍ２４１）の放射線スペクトルをそれぞれの検出器によって測定した。アメニシウム２４１のメインピークは５９．５ｋｅＶであるので、検出されたスペクトルのこのエネルギーにおける半値幅（ＦＷＨＭ）を評価することによって信号雑音比に関する特性向上効果について検証した。すなわち、ＦＷＨＭが狭いほど信号雑音比は向上しており、検出精度は向上しているものと考えることができる。
【００３０】
電子冷却素子４の温度は−２０℃に設定した。半導体放射線検出素子２の両端には３００Ｖの電圧を印加した。放射線検出素子からの出力される放射線検出電流は、プリアンプ、メインアンプによって増倍した後、波高弁別器（ＭＣＡ）に入力し、アメニシウム２４１のスペクトルを得た。なお、窓材３はベリリウム、半導体放射線検出素子２はＣｄＴｅを用いた。測定結果を図６乃至図１０に示す。
【００３１】
図６は第１実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示す。ＦＷＨＭは２．２ｋｅＶである。なお、比較例として導電体５及び絶縁体６を用いない場合のスペクトルを図１０に示す。このスペクトルのＦＷＨＭは３．２ｋｅＶである。
【００３２】
図７は第２実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフである。このスペクトルのＦＷＨＭは２．４ｋｅＶである。
【００３３】
図８は第３実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフである。このスペクトルのＦＷＨＭは１．９ｋｅＶである。
【００３４】
図９は第４実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフである。このスペクトルのＦＷＨＭは２．０ｋｅＶである。
【００３５】
以上、説明したように、導電体５を用いることにより、放射線検出器の特性を大幅に向上させることができた（図７）。また、絶縁体６を更に用いた場合にはその特性を更に向上させることができた（図６）。また、導電体５が半導体放射線検出素子を囲っている場合には、その特性を更に向上させることができた（図８、図９）。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る放射線検出器によれば、導電体を用いることにより、高精度の放射線検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る放射線検出器の斜視図。
【図２】図１に示した放射線検出器のＩＩ−ＩＩ矢印断面図。
【図３】第２実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図。
【図４】第３実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図
【図５】第４実施形態に係る放射線検出器を模式的に示す断面図
【図６】第１実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフ。
【図７】第２実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフ。
【図８】第３実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフ。
【図９】第４実施形態の放射線検出器によって得られたスペクトルを示すグラフ。
【図１０】導電体５を用いない場合のスペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
２…半導体放射線検出素子。４…電子冷却素子、５…導電体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detector that measures radiation such as X-rays and gamma rays.
[0002]
[Prior art]
A radiation detector using CdTe, which is a semiconductor radiation detection element, is described in JP-A-4-61173. Radiation such as X-rays and gamma rays has an energy of 0.1 keV or more (at least 20 keV or more), and CdTe has sensitivity to such radiation.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, more accurate radiation detection is required in medical equipment and precision measurement technology. This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the radiation detector which can perform a highly accurate radiation detection.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a radiation detector according to the present invention includes a semiconductor radiation detection element and an electron cooling element that house a semiconductor radiation detection element and an electronic cooling element that cools the semiconductor radiation detection element in a package. A conductor having a ground potential is arranged between the cooling element, the high temperature part of the electronic cooling element is in contact with the package, and the low temperature part of the electronic cooling element is thermally connected to the conductor. The conductor constitutes an inner package body surrounding the semiconductor radiation detection element, and the inner package body is located inside the package so as to be separated from the package .
The inner package body has an inner window member and an opening sealed by the inner window member, and the upper electrode of the semiconductor radiation detecting element is fixed to the inner window member, and the semiconductor radiation detecting element The lower surface side electrode and the inner package body are preferably separated from each other.
[0005]
The semiconductor radiation detection element is cooled by the electronic cooling element, so that the signal-to-noise ratio is improved. However, the electronic cooling element itself generates noise, and this noise propagates through the air and the output signal from the semiconductor radiation detection element. Superimpose on. Therefore, if a conductor having a ground potential is arranged between the semiconductor radiation detection element and the electronic cooling element, this conductor functions as a noise shield, and the signal-to-noise ratio is remarkably improved.
[0006]
The high temperature portion of the electronic cooling element is preferably in contact with the package. In this case, at least a part of the package functions as a heat sink, and efficiently dissipates the heat of the high temperature part to the outside.
[0007]
The semiconductor radiation detection element is preferably made of CdTe or CdZnTe.
[0008]
Furthermore, when an insulator is provided between the semiconductor radiation detection element and the conductor, the semiconductor radiation detection element is less affected by the electric potential of the conductor, and at the same time, the semiconductor radiation detection element is set to a radiation source by the thickness of the insulator. Can be approached. Since the radiation intensity is inversely proportional to the square of the distance, the detection sensitivity can be improved by this proximity.
[0009]
In addition, the conductor surrounds the semiconductor radiation detection element. In this case, noise entering the semiconductor radiation detection element can be further reduced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the radiation detector according to the embodiment will be described. The same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
[0011]
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of the radiation detector according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the radiation detector shown in FIG.
[0012]
The radiation detector includes a semiconductor radiation detector 2 disposed in the package body 1. The package body 1 and the window material 3 that seals the opening of the package body 1 constitute a package. The package is filled with an inert gas such as dry nitrogen to prevent condensation, but the inside may be evacuated to further improve the cooling efficiency.
[0013]
The semiconductor radiation detector 2 is cooled by an electronic cooling element 4 made of a Peltier element. In other words, the electronic cooling element 4 is disposed in the package, and the high temperature portion thereof contacts the bottom surface of the package, and the low temperature portion opposite to this is connected to the semiconductor via the conductor 5 and the insulator 6 having the ground potential. The radiation detection element 2 is thermally connected. The conductor 5 and the insulator 6 are both flat, but they can be appropriately modified as necessary.
[0014]
Referring to FIG. 2, the package body 1 is formed by sealing the bottom side opening of a cylindrical metal cap 1c with a stem plate 1s. A plurality of lead pins (pin connectors) 7a to 7g pass through the stem plate 1s, and are connected to the functional elements via bonding wires 10a to 10g. The lead pin 7a is electrically connected to the conductor 5, and at the same time, is connected to the bottom surface in the package body 1 and is given a ground potential. The lead pin 7b is electrically connected to the pattern wiring 8 formed on the insulator 6, and the pattern wiring 8 is in contact with the lower surface side electrode 2k of the semiconductor radiation detection element 2 via a conductive resin or the like. It is connected to the. The lead pin 7 c is electrically connected to the upper surface side electrode 2 j of the semiconductor radiation detection element 2.
[0015]
Therefore, a bias voltage can be applied to the semiconductor substrate 2s sandwiched between the electrodes 2k and 2j via these lead pins 7b and 7c, and an output current is taken out in response to incidence of radiation on the semiconductor substrate 2s. Can do.
[0016]
The lead pins 7d and 7e are respectively connected to a pn junction p-type semiconductor and an n-type semiconductor constituting the electronic cooling element 4, and supply current to the electronic cooling element 4 via the lead pins 7d and 7e to cool the electronic cooling element 4 can do.
[0017]
The lead pins 7f and 7g are connected to both ends of a temperature measuring resistor (thermistor) 9 fixed to the side surface of the insulator 6, and temperature measurement is performed by measuring the current or voltage between the lead pins 7f and 7g. It can be carried out. The temperature of the electronic cooling element 4 is controlled so that the temperature becomes a desired value based on the measured temperature.
[0018]
As described above, the radiation detector according to the above-described embodiment is a radiation detector in which the semiconductor radiation detection element 2 and the electronic cooling element 4 for cooling the semiconductor radiation detection element 2 are accommodated in a package. A conductor 5 having a ground potential is disposed between the radiation detection element 2 and the electronic cooling element 4.
[0019]
When the window material 3 is irradiated with radiation such as X-rays or gamma rays in a state where a bias is applied to the semiconductor substrate 2s, the window material 3 is made of beryllium which is a radiation transmissive material such as X-rays. Enters the semiconductor substrate 2s through the window 3. Holes and electrons generated in the semiconductor substrate 2s in response to the incidence of radiation proceed to the electrodes 2j and 2k according to the internal electric field, respectively, and flow between the terminals 7c and 7b as a radiation detection current. Note that the window material 3 can be replaced with amorphous carbon, and an amplifier for amplifying the radiation detection current may be disposed inside the package.
[0020]
When the semiconductor radiation detection element 2 is cooled by the electronic cooling element 4, the signal-to-noise ratio is improved. However, the electronic cooling element 4 itself generates noise, and this noise propagates through the air and the semiconductor radiation detection element 2 Is superimposed on the output signal. When a conductor 5 having a ground potential is disposed between the semiconductor radiation detection element 2 and the electronic cooling element 4, the conductor 5 functions as a noise shield that absorbs noise, and the signal-to-noise ratio is significantly improved. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the conductor 5, In this example, we decided to use a 0.25 mm-thick copper plate. The size of the copper plate may be a size that can sufficiently cover the energization portion of the electronic cooling element 4.
[0021]
Further, since the high temperature portion of the electronic cooling element 4 is in contact with the package, at least a part of the package functions as a heat sink, and efficiently dissipates the heat of the high temperature portion to the outside. Further, since the conductor 5 and the package are electrically connected, the package has a ground potential, and also functions as a noise shield for the outside.
[0022]
The semiconductor substrate 2s constituting the semiconductor radiation detection element 2 is made of CdTe or CdZnTe having a size of 2 × 2 × 0.5 mm, and these crystals are radiation such as X-rays and gamma rays, 0.1 keV or more (at least 20 kev or more). Energy radiation can be detected effectively. As the semiconductor substrate 2s, Si, Ge, GaAs, HgI ₂ , PbI ₂ or the like can be used. As the material of the window member 3, beryllium having a thickness of 0.3 mm was used so that the radiation transmission band corresponds to CdTe or CdZnTe.
[0023]
The upper and lower electrodes 2j, 2k of the semiconductor radiation detection element 2 are respectively made of Pt as a negative electrode and In as a positive electrode, and these and the semiconductor substrate 2s form a Schottky contact. In CdTe, the mobility of holes is particularly slow compared to electrons. Therefore, in view of the hole collection efficiency, in this example, the radiation incident side electrode, that is, the upper surface side electrode 2j is set to a negative potential. When the lower surface side electrode 2k is set to a positive potential, the upper surface side electrode 2j can be set to a ground potential.
[0024]
Since the insulator 6 is provided between the semiconductor radiation detection element 2 and the conductor 5, the semiconductor radiation detection element 2 becomes less susceptible to the potential of the conductor 5, and at the same time, the thickness of the insulator 6 is reduced. Only the semiconductor radiation detection element 2 can be brought close to the window material 3 direction, that is, the radiation source. Since the radiation intensity is inversely proportional to the square of the distance, the detection sensitivity can be improved by this proximity. A ceramic substrate having a thickness of 0.5 mm was used as the insulator 6, and gold formed by a printing method was used as the pattern wiring 8.
[0025]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a radiation detector according to the second embodiment. In this example, the lower surface side electrode 2k as a positive electrode is directly fixed to the conductor 5. Therefore, the lower surface side electrode 2k has a ground potential, and the upper surface side electrode 2j has a negative potential from the viewpoint of the mobility.
[0026]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a radiation detector according to the third embodiment. In this example, an inner window material 3 ′ for supporting a semiconductor radiation detection element is provided inside the window material 3, an upper surface side electrode 2 j of the semiconductor radiation detection element 2 is fixed thereto, and the inner window material 3 ′ seals the opening. The inner package body 5 that stops is disposed on the electronic cooling element 4. That is, since the conductor 5 surrounds the semiconductor radiation detection element 2, noise entering the semiconductor radiation detection element 2 can be further reduced. The inner package body 5 and the inner window member 3 ′ provide a sealed space inside, but may be provided with a hole for adjusting the atmospheric pressure with the outer package as necessary. The inner package body 5 has the same function as the conductor 5 and has a ground potential. The lower surface side electrode 2k has a positive potential.
[0027]
Furthermore, by having the said structure, the semiconductor radiation detection element 2 can be brought close to the window material 3, ie, a radiation source, by the height of the conductor 5, and the detection sensitivity can be further improved.
[0028]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a radiation detector according to the fourth embodiment. In this example, the conductor 5 in FIG. 2 is replaced with the inner package body 5 in FIG. The radiation incident side opening of the inner package body 5 is sealed with an inner window member 3 ′. By having this structure, the present radiation detector can greatly improve resistance to noise.
[0029]
The radiation detectors according to the first to fourth embodiments were prototyped and their characteristics were evaluated. The radiation spectrum of the radioisotope amenium 241 (Am241) was measured by each detector. Since the main peak of amenium 241 is 59.5 keV, the characteristic improvement effect regarding the signal-to-noise ratio was verified by evaluating the half width (FWHM) at this energy of the detected spectrum. That is, it can be considered that the narrower the FWHM, the better the signal-to-noise ratio, and the better the detection accuracy.
[0030]
The temperature of the electronic cooling element 4 was set to −20 ° C. A voltage of 300 V was applied to both ends of the semiconductor radiation detection element 2. The radiation detection current output from the radiation detection element was multiplied by a preamplifier and a main amplifier and then input to a wave height discriminator (MCA) to obtain a spectrum of amenium 241. The window material 3 was beryllium, and the semiconductor radiation detection element 2 was CdTe. The measurement results are shown in FIGS.
[0031]
FIG. 6 shows a spectrum obtained by the radiation detector of the first embodiment. The FWHM is 2.2 keV. FIG. 10 shows a spectrum when the conductor 5 and the insulator 6 are not used as a comparative example. The FWHM of this spectrum is 3.2 keV.
[0032]
FIG. 7 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector of the second embodiment. The FWHM of this spectrum is 2.4 keV.
[0033]
FIG. 8 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector of the third embodiment. The FWHM of this spectrum is 1.9 keV.
[0034]
FIG. 9 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector of the fourth embodiment. The FWHM of this spectrum is 2.0 keV.
[0035]
As described above, the characteristics of the radiation detector could be greatly improved by using the conductor 5 (FIG. 7). Further, when the insulator 6 was further used, the characteristics could be further improved (FIG. 6). In addition, when the conductor 5 surrounds the semiconductor radiation detection element, the characteristics could be further improved (FIGS. 8 and 9).
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the radiation detector according to the present invention, highly accurate radiation detection can be performed by using a conductor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a radiation detector according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the radiation detector shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a radiation detector according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a radiation detector according to the third embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the radiation detector according to the fourth embodiment. The graph which shows the spectrum acquired by the detector.
FIG. 7 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector according to the second embodiment.
FIG. 8 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector according to the third embodiment.
FIG. 9 is a graph showing a spectrum obtained by the radiation detector according to the fourth embodiment.
FIG. 10 is a graph showing a spectrum when the conductor 5 is not used.
[Explanation of symbols]
2 ... Semiconductor radiation detection element. 4 ... electronic cooling element, 5 ... conductor.

Claims

In a radiation detector in which a semiconductor radiation detection element and an electronic cooling element for cooling the semiconductor radiation detection element are accommodated in a package,
A conductor having a ground potential is disposed between the semiconductor radiation detection element and the electronic cooling element ,
The high temperature portion of the electronic cooling element is in contact with the package,
The low temperature part of the electronic cooling element is thermally connected to the conductor,
The conductor constitutes an inner package body that surrounds the periphery of the semiconductor radiation detection element, and the inner package body is located inside the package so as to be separated from the package.
A radiation detector characterized by that.

The inner package body has an inner window material and an opening sealed by the inner window material,
An upper surface side electrode of the semiconductor radiation detection element is fixed to the inner window member, and a lower surface side electrode of the semiconductor radiation detection element and the inner package body are separated from each other,
The radiation detector according to claim 1.

The radiation detector according to claim 1, wherein the semiconductor radiation detection element is made of CdTe or CdZnTe.

The radiation detector according to claim 1, wherein an insulator is provided between the semiconductor radiation detection element and the conductor.