JP4170514B2

JP4170514B2 - 放射線検出器

Info

Publication number: JP4170514B2
Application number: JP11494499A
Authority: JP
Inventors: 康弘富田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP2000307145A

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】
従来の放射線検出器は特開平４−６１１７３号公報に記載されている。この放射線検出器は、放射線入射側に設けられる遮光板に半導体放射線検出素子を取り付けてなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の検出器は放射線検出性能が不十分であるという問題があった。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、十分な検出性能を有する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】
上述の課題を解決するため、本発明に係る放射線検出器は、化合物半導体材料からなる半導体基板及び半導体基板に設けられた第１電極を有する半導体放射線検出素子と、放射線入射側に設けられる第１遮光板に半導体放射線検出素子を取り付けてなる放射線検出器であって、第１遮光板は可視光を遮光するとともに放射線を透過するアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子と電気的に導通した板であり、第１電極は、半導体基板と第１遮光板との間に介在することを特徴とする。この放射線検出器によれば、第１遮光板はアモルファスカーボンからなるため放射線透過率が高く、これが半導体放射線検出素子と電気的に導通しているため、導体であるアモルファスカーボンを介して半導体放射線検出素子にバイアス電位を印加することができ、放射線検出性能を向上させることができる。
【０００５】
また、この放射線検出器では、半導体放射線検出素子は、半導体基板の第１電極とは逆側に設けられた第２電極を有しており、半導体放射線検出素子の放射線出射側に設けられる第２遮光板を備え、第２遮光板はアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子と電気的に導通しており、第２電極は、半導体基板と第２遮光板との間に介在することが好ましい。この場合には、双方のアモルファスカーボンを介して半導体放射線検出素子にバイアス電圧を印加することができると共に、複数の放射線検出器を厚み方向に積層することによって、入射する放射線を複数の放射線検出器全体で効率的に検出することができ、放射線検出性能を向上させることができる。
【０００６】
なお、この放射線検出器は、第１及び第２遮光板間に介在する絶縁体スペーサを備え、絶縁体スペーサは平面形状ロの字形であり、第１及び第２遮光板の外周部は、絶縁体スペーサの内側部分に沿って形成された段部に、第１及び第２遮光板の中央部は、半導体放射線検出素子に、導電性樹脂を用いて接着されていることとしてもよい。
【０００７】
【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。以下の説明において、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【０００８】
図１は実施の形態に係る放射線検出器１０の平面図、図２は図１に示した放射線検出器１０のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【０００９】
放射線検出器１０は、放射線入射側に設けられる第１遮光板２ｊ（厚さ：０．３ｍｍ）に半導体放射線検出素子１を取り付けてなる放射線検出器である。第１遮光板２ｊは放射線吸収損失の極めて少ないアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子１に接触し、これと電気的に導通している。放射線検出器１０は、半導体放射線検出素子１の放射線出射側に設けられる第２遮光板２ｋを備え、第２遮光板２ｋはアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子１と接触し、これと電気的に導通している。なお、アモルファスカーボンは、可視光を遮光すると共に放射線を透過し、さらに半導体放射線検出素子１を保護している。
【００１０】
半導体放射線検出素子１は、ＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅ結晶等の化合物半導体材料からなる半導体基板１ｓ（厚さ：１ｍｍ）と、半導体基板１ｓの両面にそれぞれ設けられた第１電極１ｊ及び第２電極１ｋ（材料：白金、厚さ：０．１μｍ）からなる。第１電極１ｊ及び第２電極１ｋは、それぞれ遮光板２ｊ及び２ｋに接触しており、半導体基板１ｓには、双方の遮光板２ｊ，２ｋを介してバイアス電圧が印加される。
【００１１】
なお、遮光板２ｊ，２ｋは、それぞれ平面形状が長方形であり（矩形部とする）、厚み方向に対して垂直に延びた突出部２ｊｅ，２ｋｅをその一端部に有している。突出部２ｊｅ，２ｋｅは、矩形部に対して一体的に形成されており、これにボンディングパッドを設けて半導体放射線検出素子１にバイアス電圧を印加する。
【００１２】
なお、この矩形部の面積は、半導体放射線検出素子１の一方面の面積よりも大きい。また、突出部２ｊｅ，２ｋｅは直接対向しないように配置されており、これを含む遮光板２ｊ，２ｋ間のキャパシタが低減されている。
【００１３】
Ｘ線やガンマ線等の放射線が放射線検出器１０に照射されると、この放射線は第１遮光板２ｊを介して半導体放射線検出素子１に入射する。放射線が半導体基板１ｓ内に入射すると、放射線の入射に応じて半導体基板１ｓ内において正孔／電子対（キャリア）が発生し、このキャリアは電極１ｊ，２ｊ及び遮光板２ｊ，２ｋを介して外部に取り出され、放射線が検出されることとなる。なお、電極１ｊ，２ｊと遮光板２ｊ，２ｋとの間には、図示しない導電性樹脂（銀ペースト）が介在し、電極１ｊ，２ｊと遮光板２ｊ，２ｋとは、この導電性樹脂を用いて接着されている。
【００１４】
放射線検出器１０によれば、第１遮光板２ｊはアモルファスカーボンからなるため放射線透過率が高く、これが半導体放射線検出素子１と電気的に導通しているため、導体であるアモルファスカーボンからなる第１遮光板２ｊを介して半導体放射線検出素子１にバイアス電位を印加することができ、放射線検出性能を向上させることができる。また、アモルファスカーボンからなる双方の遮光板２ｊ，２ｋを介して半導体放射線検出素子１にバイアス電圧を印加することができる。
【００１５】
さらに、複数の放射線検出器１０を厚み方向に積層することによって、入射する放射線を複数の放射線検出器１０全体で効率的に検出することができるので、この構成によれば放射線検出性能を向上させることができる。
【００１６】
図３は、別の実施の形態に係る放射線検出器１０’の平面図、図４は図３に示した放射線検出器１０’のＩＶ−ＩＶ矢印断面図である。
【００１７】
放射線検出器１０’は、遮光板２ｊ，２ｋ間に平面形状ロの字形の絶縁体スペーサ３を有している。絶縁体スペーサ３はセラミックからなる。放射線検出素子１は、ロの字形スペーサ３の開口内に位置しており、遮光板２ｊ，２ｋ間の距離と、スペーサ３のこの距離を規定する部分の厚みと、半導体放射線検出素子１の厚みとは一致している。
【００１８】
遮光板２ｊ，２ｋの外周部は、ロの字形スペーサ３の内側部分に沿って形成された段部（凹部）に、中央部は放射線検出素子１に導電性樹脂（銀ペースト）を用いて接着され、放射線検出器１０’の内部は密閉されている。
【００１９】
遮光板２ｊ，２ｋの矩形部の内側面に接触して設けられた突出部２ｊｅ，２ｋｅは、その矩形部とは別部材（金属）であり、これにボンディングパッドを設けて半導体放射線検出素子１にバイアス電圧を印加する。突出部２ｊｅ，２ｋｅは、遮光板２ｊ，２ｋの取付前おいては、スペーサ３の前記段部に設けられており、この段部に遮光板２ｊ，２ｋを嵌め込むことにより、遮光板２ｊ，２ｋの位置決め及びこれと突出部２ｊｅ，２ｋｅとの接触が行われる。この遮光板２ｊ，２ｋの嵌め込み工程は、乾燥した窒素雰囲気中で行われ、遮光板２ｊ，２ｋ間の空間に窒素が充填される。この他の放射線検出器１０’の構成は、上記図１及び図２に示した放射線検出器１０と同一である。
【００２０】
図５は、図３及び図４に示した放射線検出器１０’を厚み方向に複数積層してなる放射線検出ユニットの縦断面図である。このように、複数の放射線検出器１０’を厚み方向に積層することによって、入射する放射線を複数の放射線検出器１０’全体で効率的に検出することができ、放射線検出性能を向上させることができる。すなわち、放射線入射側の放射線検出器１０’によって、放射線に感応して発生したキャリアを導電体としての遮光板２ｊ，２ｋを介して検出すると共に、この放射線検出器１０’を厚み方向に透過した放射線を次段の放射線検出器１０’によって同様に検出する。なお、接触している遮光板２ｋ，２ｊには、同一電位φが与えられ、離隔している遮光板２ｊ，２ｋにはφと異なる同一電位Φが与えられる。
【００２１】
図６は、別の実施の形態に係る放射線検出器１０”の縦断面図であり、これは図３及び図４に示した放射線検出器１０”と比較して遮光板２ｊ，２ｋの厚みのみが異なる。本放射線検出器１０”においては、遮光板２ｊ、２ｋの厚みが、図３に示したものよりも厚く、換言すれば、スペーサ３の厚みの最大値よりも遮光板２ｊ，２ｋ間の最大離隔距離（露出面間距離）の方が大きい。また、遮光板２ｊ，２ｋは、その厚みの２分の１までスペーサ３内に埋まっている。なお、ここでは、遮光板２ｊ，２ｋの露出面が外側に突出した凸部を構成しているが、これは遮光板２ｊ，２ｋがスペーサ３の外周部によって保護されるように凹部を構成してもよい。
【００２２】
図７は、図６に示した放射線検出器１０”を厚み方向に複数積層してなる放射線検出ユニットの縦断面図である。放射線検出器１０”間に位置する遮光板は共通の遮光板２ｋ（２ｊ）とする。図６に示した遮光板２ｊ，２ｋは、その厚みの２分の１までスペーサ３内に埋まっているので、放射線検出器１０”間に位置する共通の遮光板２ｋ（２ｊ）が双方のスペーサ３内に２分の１ずつ埋まっている。本例においては、遮光板２ｋが共通とされているので、図５に示したものと比較して、一方の遮光板が不要となるため、放射線の透過効率を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記放射線検出器の積層数は２であるが、これは３以上であってもよい。
【００２４】
以上、説明したように、上記放射線検出器は、放射線入射側に設けられる第１遮光板２ｊに半導体放射線検出素子１を取り付けてなる放射線検出器１０，１０’，１０”において、第１遮光板２ｊはアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子１と電気的に導通していることを特徴とする。この放射線検出器は、半導体放射線検出素子１の放射線出射側に設けられる第２遮光板２ｋを備え、第２遮光板２ｋはアモルファスカーボンからなり、半導体放射線検出素子１と電気的に導通している。さらに、放射線検出器１０’，１０”は、第１及び第２遮光板２ｊ，２ｋ間に介在する絶縁体スペーサ３を備えている。これらの放射線検出器は十分な検出性能を有する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の放射線検出器は、遮光板に放射線透過性及び導電性を有するアモルファスカーボンを用いているので、十分な検出性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る放射線検出器１０の平面図。
【図２】図１に示した放射線検出器１０のＩＩ−ＩＩ矢印断面図。
【図３】別の実施の形態に係る放射線検出器１０’の平面図。
【図４】図３に示した放射線検出器１０’のＩＶ−ＩＶ矢印断面図。
【図５】図３及び図４に示した放射線検出器１０’を厚み方向に複数積層してなる放射線検出ユニットの縦断面図。
【図６】別の実施の形態に係る放射線検出器１０”の縦断面図。
【図７】図６に示した放射線検出器１０”を厚み方向に複数積層してなる放射線検出ユニットの縦断面図。
【符号の説明】
１０，１０’，１０”…放射線検出器、１…半導体放射線検出素子、２ｊ，２ｋ…遮光板、３…スペーサ。

Claims

化合物半導体材料からなる半導体基板及び前記半導体基板に設けられた第１電極を有する半導体放射線検出素子と、放射線入射側に設けられる第１遮光板に前記半導体放射線検出素子を取り付けてなる放射線検出器であって、
前記第１遮光板は可視光を遮光するとともに放射線を透過するアモルファスカーボンからなり、前記半導体放射線検出素子と電気的に導通した板であり、前記第１電極は、前記半導体基板と前記第１遮光板との間に介在することを特徴とする放射線検出器。
前記半導体放射線検出素子は、前記半導体基板の前記第１電極とは逆側に設けられた第２電極を有しており、
前記半導体放射線検出素子の放射線出射側に設けられる第２遮光板を備え、前記第２遮光板はアモルファスカーボンからなり、前記半導体放射線検出素子と電気的に導通しており、前記第２電極は、前記半導体基板と前記第２遮光板との間に介在することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記第１及び第２遮光板間に介在する絶縁体スペーサを備え、前記絶縁体スペーサは平面形状ロの字形であり、前記第１及び第２遮光板の外周部は、前記絶縁体スペーサの内側部分に沿って形成された段部に、前記第１及び第２遮光板の中央部は、前記半導体放射線検出素子に、導電性樹脂を用いて接着されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。