JP5213005B2 - 放射線検出器 - Google Patents

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Description

本発明は、X線やγ線等の放射線を検出するための放射線検出器に関する。
従来、放射線を検出する手法としては、間接変換方式と直接変換方式とがある。間接変換方式では放射線を一旦光に変換して当該光を電気信号に変換する一方、直接変換方式では放射線を電気信号に直接変換する。よって、直接変換方式には、光の散乱による解像度の劣化のおそれがある間接変換方式に比して、解像度が高いという特徴がある。そのため、近年、直接変換方式による放射線検出器が注目されている。
直接変換方式による放射線検出器として、基板、及び当該基板の前面(放射線が入射する側の面)に1次元又は2次元に配列された複数の画素電極を有する信号読出し基板と、信号読出し基板の前面に形成された光導電層と、光導電層の前面に形成された共通電極と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−209238号公報
しかしながら、上述したような放射線検出器では、図11に示されるように、光導電層47が結晶性を有していると光導電層47の前面47aに凹凸が存在するため、前面47aの凸部分には共通電極48が形成され易い一方、凹部分には共通電極48が形成され難い。よって、共通電極48が不連続に形成されて、共通電極48が高抵抗化するというおそれがある。ここで、共通電極48の高抵抗化を抑制するために、共通電極48を厚く形成することが考えられるが、この場合には、共通電極48が剥がれ易くなり、剥がれた共通電極48により画像欠陥等が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、共通電極の高抵抗化を抑制すると共に共通電極の剥がれを防止することができる放射線検出器を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る放射線検出器は、放射線を検出するための放射線検出器であって、基板、及び当該基板の一方の主面側に1次元又は2次元に配列された複数の画素電極を有する信号読出し基板と、信号読出し基板の一方の主面側に形成され、一方の側から見て、全ての画素電極を含む一方の主面、及び傾斜面である側面を有する結晶性光導電層と、結晶性光導電層の一方の主面側に形成された導電性中間層と、導電性中間層の一方の主面に形成された共通電極と、を備え、結晶性光導電層の一方の主面側、及び導電性中間層の一方の主面側には、凹凸が形成されており、導電性中間層の一方の主面における単位領域当たりの表面積は、結晶性光導電層の一方の主面の単位領域当たりの表面積よりも小さくなっており、共通電極は、一方の側から見て、導電性中間層の一方の主面に納まるように形成されており、導電性中間層は、一方の側から見て、結晶性光導電層の一方の主面に納まるように形成されていることを特徴とする。
この放射線検出器では、導電性中間層の一方の主面における単位領域当たりの表面積は、結晶性光導電層の一方の主面における単位領域当たりの表面積よりも小さくなっている。そのため、導電性中間層の一方の主面における凹凸の度合いは、結晶性光導電層の一方の主面における凹凸の度合いに対して緩和されることになる。これにより、導電性中間層の一方の主面に共通電極が形成されることで、共通電極を厚くしなくとも共通電極が不連続に形成されるのを防止することができ、共通電極の高抵抗化を抑制すると共に共通電極の剥がれを防止することが可能となる。なお、導電性中間層とは、導電性を有する材質からなる層をいい、導体だけでなく半導体を含む。結晶性光導電層とは、結晶性を有する(結晶構造を有する)光導電層をいう。単位領域とは、一方の側から見たときの単位面積に相当する領域をいう。
加えて、一方の側から見て、共通電極を含み且つ結晶性光導電層の一方の主面に含まれるように導電性中間層が形成されるため、導電性中間層の剥がれによる共通電極の剥がれを防止することができる。その理由は次の通りである。すなわち、導電性中間層の形成の際には内部応力が発生することから、結晶性光導電層において凹凸している一方の主面に形成された導電性中間層は剥がれ難く、また、当該主面以外の平滑な部分に形成された導電性中間層は剥がれ易い。そのため、上述したように、一方の側から見て共通電極を含み且つ結晶性光導電層に含まれるように導電性中間層の一方の主面を形成することにより、結晶性光導電層と導電性中間層とを確実に接合することができる。
ここで、導電性中間層の厚さは、1μm〜5μmであることが好ましい。導電性中間層の厚さが1μm未満になると結晶性光導電層の一方の主面における凹凸の度合いを十分に緩和することができない一方、導電性中間層の厚さが5μmを超えると放射線の入射により結晶性光導電層で生じた信号電荷が導電性中間層内で著しく失われてしまうからである。
また、導電性中間層の比抵抗値は、結晶性光導電層の比抵抗値の10−2〜10−6倍であることが好ましい。これにより、結晶性光導電層で生じた信号電荷を、導電性中間層を介して共通電極にスムーズに移動させることができる。
また、導電性中間層は、ダイヤモンドライクカーボンを含むことが好ましい。この場合、ダイヤモンドライクカーボンには放射線を吸収し難いという特性があることから、導電性中間層での放射線の吸収が少なくなり、よって、放射線を感度よく検出することが可能となる。
このとき、導電性中間層は、窒素原子を添加してなることが好ましい。この場合、導電性中間層の比抵抗値を容易に調整することができ、例えば、導電性中間層の比抵抗値を結晶性光導電層の比抵抗値の10−2〜10−6倍に容易に調整することが可能となる。
本発明によれば、共通電極の高抵抗化を抑制すると共に共通電極の剥がれを防止することが可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当する要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図1〜図3に示されるように、放射線検出器1は、前方(図2及び図3において上方)から入射したX線(放射線)を検出するためのものである。この放射線検出器1は、信号読出し基板2を備えている。信号読出し基板2は、ガラス等の絶縁材料からなる矩形状の基板3の前面(一方の主面)3aに画定された矩形状の有効画素領域Rに、多数の画素ユニット4が2次元マトリックス状に配列されて構成されている。基板3の前面3aにおける有効画素領域Rの外側の領域には、基板3の一辺に沿って複数のボンディングパッド5が形成されており、さらに、同領域には、基板3の対向する二辺のそれぞれに沿って複数のボンディングパッド6が形成されている。
図4に示されるように、各画素ユニット4は、電荷を収集するための画素電極7、画素電極7に収集された電荷を蓄積するための蓄積キャパシタ8、及び蓄積キャパシタ8に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子9を有している。これにより、信号読出し基板2においては、多数の画素電極7が基板3の前面3aに2次元マトリックス状に配列されることになる。なお、スイッチング素子9は、例えば薄膜トランジスタ(TFT)であり、基板3がシリコンからなる場合には、例えばC−MOSトランジスタである。
各スイッチング素子9は、信号線11によってボンディングパッド5(図2参照)と電気的に接続されており、さらに、スイッチング素子9のON/OFFを行うゲートドライバ12とフレキシブルプリント基板(FPC)等によって電気的に接続されている。また、各蓄積キャパシタ8は、スイッチング素子9を介して信号線13によってボンディングパッド6(図3参照)と電気的に接続されており、さらに、蓄積キャパシタ8に蓄積された電荷を増幅するチャージアンプ14とFPC等によって電気的に接続されている。
図1〜図3に示されるように、基板3の前面3aにおける有効画素領域Rの外側の領域には、有効画素領域Rを挟んでボンディングパッド5と対向するように電圧供給パッド15が形成されている。そして、基板3の前面3aには、画素電極7、ボンディングパッド5,6及び電圧供給パッド15の前面が露出し、且つ信号線11,13等が埋設されるように、絶縁性の平坦化膜16が形成されている。
信号読出し基板2の前面(一方の主面)2aには、前方(すなわち、基板3の厚さ方向)から見て有効画素領域Rを含むように(すなわち、全ての画素電極7を含むように)、光導電層(結晶性光導電層)17が形成されており、各画素電極7と電気的に接続されている。
光導電層17は、金属ハロゲン化物、例えばヨウ化鉛からなり、X線を吸収し信号電荷に変換する変換素子として機能する。この光導電層17は、結晶性を有している、つまり、結晶構造を有しており、決まった結晶形又は構造を有している結晶体である。具体的には、光導電層17がヨウ化鉛からなる場合には、光導電層17は鱗片状の多結晶構造を有している(図5参照)。光導電層17は、前方から見て有効画素領域Rを含む矩形状の前面(一方の主面)17a、及び傾斜面である側面17bを有する四角錐台状に形成されている。これは、マスクを用いて信号読出し基板2の前面2aに光導電層17を堆積する際には、前面2aにマスクを接触させておくと、前面2aからマスクを剥離すると同時に光導電層17の縁部も剥離してしまうため、前面2aからマスクを離間させておく必要があり、その結果、光導電層17を構成する材料(ヨウ化鉛)の一部がマスク下に回り込むからである。
光導電層17の前面17aには、導電性を有するコンタクト補助層(導電性中間層)30が形成されている。コンタクト補助層30は、高抵抗半導電性の薄膜であって耐食性を具備した軽金属元素からなるダイヤモンドライクカーボン(Diamond Like Carbon:以下、「DLC」という)により形成されている。
コンタクト補助層30の前面(一方の主面)30aには、前方から見て有効画素領域Rを含み(すなわち、全ての画素電極7を含み)且つ光導電層17の前面17aに含まれるように、矩形状の共通電極18が形成されている。
共通電極18と電圧供給パッド15とには、光導電層17の側面17bに接触するように、導電性樹脂からなる接続部材19が掛け渡されている。これにより、共通電極18と電圧供給パッド15とが電気的に接続されることになる。なお、接続部材19と共通電極18との接点は、撮像領域を狭めることがないよう、有効画素領域R外(詳しくは、前方から見た場合に共通電極18において有効画素領域Rを包囲する外縁領域)に配置されている。
信号読出し基板2の前面2aには、電圧供給パッド15の一部を開放するように包囲し且つ接続部材19の全体を覆うように、前方から見て矩形環状の絶縁性凸部21が形成されている。この絶縁性凸部21は、電圧供給パッド15、平坦化膜16及び接続部材19への接着性が良好な絶縁性樹脂、例えばUV硬化型アクリル系樹脂(協立化学産業株式会社製 WORLD ROCK No.801−SET2等)により形成されている。この絶縁性凸部21に包囲された電圧供給パッド15の一部(開放部)には、半田付けにより或いは導電性接着剤で電圧供給線22の一端が固定されている。これにより、電圧供給パッド15と電圧電源23とが電気的に接続され、電圧電源23から電圧供給パッド15を介し共通電極18にバイアス電圧を供給できるようになっている。
さらに、信号読出し基板2の前面2aには、光導電層17及び絶縁性凸部21を包囲するように、平坦化膜16への接着性が良好な絶縁性樹脂、例えば絶縁性凸部21と同じUV硬化型アクリル系樹脂からなる矩形環状の絶縁性凸部24が形成されている。絶縁性凸部24の内側の領域には、絶縁性凸部21の内側の領域を除いて、光導電層17及び共通電極18を覆うように、絶縁性凸部21,24の頂部に至る保護層25が形成されている。保護層25は、無機膜26が有機膜(絶縁性保護層)27で挟まれることにより構成されている。無機膜26は、X線の吸収が少なく、可視光を遮光する材料、例えばアルミニウムからなる。また、有機膜27は、絶縁性を有し、耐湿性に優れた材料、例えばポリパラキシリレン樹脂(スリーボンド社製 商品名:パリレン等)からなる。よって、保護層25は、上述したように無機膜26と有機膜27とが組み合わされることにより、可視光の遮断によるノイズの減少、絶縁性の確保による取扱いの容易性の向上、外部雰囲気中の水蒸気やガスの遮断による光導電層17の特性の劣化の防止等の効果を奏することになる。
絶縁性凸部21の内側には、電圧供給パッド15と電圧供給線22との固定部を外部雰囲気から封止するように、有機膜27より絶縁性が高く、絶縁性凸部21への接着性が良好な樹脂、例えばシリコーンゴム(GEシリコーンズ社製 RTV−11等)からなる絶縁性封止部材28が充填されている。絶縁性封止部材28は、絶縁性凸部21の頂部に至り、保護層25の内側の縁部25aを覆っている。これにより、絶縁性封止部材28は、有機膜27の内側の縁部に接触することになる。なお、保護層25の外側の縁部25bが剥離するのを防止するために、絶縁性凸部24の頂部には、絶縁性凸部24及び有機膜27への接着性が良好な材料、例えば絶縁性凸部21と同じUV硬化型アクリル系樹脂からなる絶縁性固定部材29が矩形環状に配置され、保護層25の外側の縁部25bを覆っている。
放射線検出器1では、上述したように、光導電層17と共通電極18との間に介在させられるようにコンタクト補助層30が形成されている。そして、図5に示されるように、このコンタクト補助層30の前面30aにおける単位領域当たりの表面積は、光導電層17の前面17aにおける単位領域当たりの表面積よりも小さくなっている。なお、単位領域とは、前方(図5において上方)から見たときの単位面積に相当する領域のことをいう。
図1~図3に戻り、このコンタクト補助層30は、前方(一方の側)から見て(基板3の厚さ方向から見て)、共通電極18を含み且つ光導電層17の前面17aに含まれるように形成されている。換言すると、コンタクト補助層30は、光導電層17の前面17aに納まるように形成され、且つ、共通電極18は、コンタクト補助層30の前面30aに納まるように形成されている。つまり、コンタクト補助層30が形成される領域は、前方から見たときに、共通電極18の領域よりも広く且つ光導電層17の前面17aの領域よりも狭い範囲に限定されている。
このコンタクト補助層30は、上述したように、DLCにより形成された高抵抗半導電性の薄膜である。そして、その厚さが1μm〜5μmとされている。また、コンタクト補助層30には、窒素原子が添加(ドーピング)され、その比抵抗値が光導電層17の比抵抗値の10−2〜10−6倍になっている。具体的には、コンタクト補助層30に含まれる炭素原子と窒素原子の数を合計した値に対して3%〜15%の数の窒素原子をコンタクト補助層30に添加することにより、コンタクト補助層の比抵抗値を10Ω・cm〜1010Ω・cmに調整している。さらに、コンタクト補助層30は、茶褐色又は黒色を呈しており、これにより、コンタクト補助層30の遮光性が高められ、光導電層17において外部からの放射線以外の光による光感受性が低減されている。また、DLCからなるコンタクト補助層30にあっては、耐食性も具備しているため、コンタクト補助層30と光導電層17の成分であるハロゲンとが反応して当該コンタクト補助層30が腐食してしまうことが抑制されている。
以上のように構成された放射線検出器1の動作について説明する。図4に示されるように、前方から光導電層17にX線が入射すると、光導電層17ではX線が吸収されて、吸収されたX線量に比例する信号電荷が生成される。このとき、共通電極18には、電圧電源23によってバイアス電圧Vb(500V〜1000V程度の高電圧)が印加されているため、光導電層17で生成された信号電荷は、光導電層17中を電界に沿って移動し、画素電極7に収集されて蓄積キャパシタ8に蓄積される。そして、ゲートドライバ12によって各スイッチング素子9のON/OFFが順次行われ、各蓄積キャパシタ8に蓄積されていた電荷がチャージアンプ14に順次読み出されて増幅され、これにより、2次元X線画像が得られることになる。
ところで、図11に示されるように、従来の放射線検出器40においては、光導電層47が結晶性を有するため、光導電層47の前面47aには、凹凸が存在する。よって、光導電層47の前面に共通電極48を形成しようとすると、当該前面47aの凸部分には共通電極48が形成され易い一方、凹部分(結晶粒の陰になる部分)には共通電極48が形成され難い。そのため、従来の放射線検出器40では、共通電極48が局所的に薄くなったり、分断してつながらなかったりするおそれがあり、その結果、共通電極48が高抵抗化したり、当該共通電極48が電気的に断線したりすることがある。
そこで、放射線検出器1では、上述したように、コンタクト補助層30の前面30aにおける単位領域当たりの表面積は、光導電層17の前面17aにおける単位領域当たりの表面積よりも小さくされている。これにより、コンタクト補助層30の前面30aの凹凸の度合いは、光導電層17の前面17aの凹凸の度合いに対して緩和されることになる。そのため、光導電層17の前面17aに直接に共通電極18を形成するのではなく、上述のように光導電層17の前面17aにコンタクト補助層30を形成して当該コンタクト補助層30の前面30aに共通電極18を形成することにより、共通電極18が不連続に形成されるのを防止することができる(図5参照)。その結果、共通電極の高抵抗化を抑制するために当該共通電極を厚くする必要がなく、よって、共通電極が厚いために当該共通電極が剥がれ易いということが抑止される。従って、放射線検出器1によれば、共通電極18の高抵抗化を抑制することが可能となると共に共通電極18の剥がれを防止することができ、信号電荷の収集効率が向上され、放射線を感度良く検出することが可能となる。
これに加えて、上述したように、前方から見て共通電極18を含み且つ光導電層17の前面17aに含まれるようにコンタクト補助層30が形成されている。そのため、コンタクト補助層30の剥がれによる共通電極18の剥がれを防止することができる。これは、以下の理由による。すなわち、コンタクト補助層30の形成に際してはコンタクト補助層30の内部に応力(内部応力)が発生するが、光導電層17の前面17aは凹凸を有するため、当該前面17aに形成されたコンタクト補助層は、応力の影響が比較的少なく、剥がれ難い。一方で、信号読出し基板2の前面2aにおいて光導電層17が形成されていない領域(光導電層17の側面17bを含む)は平滑なため、応力の影響が大きく、当該領域に形成されたコンタクト補助層は剥がれ易い。従って、このように、前方から見て共通電極18を含み且つ光導電層17の前面17aに含まれるようにコンタクト補助層30を形成することで、光導電層17とコンタクト補助層30とを確実に接合することができるためである。
さらに、このように、光導電層17とコンタクト補助層30とが確実に接合されることにより、例えばコンタクト補助層30が剥がれ、その断片とボンディングパッド5,6とが接触してショートしてしまうことを抑止することができると共に、その断片が有効画素領域Rに進入して局所的な画像欠陥が生じてしまうことをも抑止することができる。また、光導電層17にバイアス電圧を略均一に供給して当該光導電層17でのキャリアの走行性を向上させることが可能となる。
ここで、コンタクト補助層30が薄い場合には、光導電層17の前面17aにおける結晶の隙間を十分に埋めること(凹凸の度合いを十分に緩和すること)ができず、共通電極18が局所的に薄くなったり、不連続に形成(分断して形成)されたりする。よって、図7に示されるように、共通電極18の抵抗の相対値には、コンタクト補助層30が薄くなるに従って極端に高くなるという特性がある。さらに、コンタクト補助層30が薄い場合には、光導電層17に不要な電荷が注入されるのを阻止する効果が不十分になる。よって、図8に示されるように、光導電層17を流れる暗電流の相対値には、コンタクト補助層30が薄くなるに従って極端に増加するという特性がある。
また、コンタクト補助層30が薄ければ、当該層内で再結合や捕獲により失われる信号電荷が少ないことにより取り出される信号電荷が多くなる一方で、コンタクト補助層30が厚ければ、当該層30内で再結合や捕獲により失われる信号電荷が多くなることにより取り出される信号電荷が少なくなる。よって、図9に示されるように、光導電層17の放射線に対する感度の相対値には、コンタクト補助層が厚くなるに従って低下するという特性がある。
また、コンタクト補助層30が厚い場合には、コンタクト補助層30内で捕獲される信号電荷が増加するため、信号電荷の時間応答性が悪化する。また、コンタクト補助層30が薄い場合にも、光導電層17に不要な電荷が注入されるのを阻止する効果が不十分になり、信号電荷の時間応答性が悪化する。これは、注入された不要な電荷は、信号電荷が多くなる程注入が促進される性質があり、且つその移動度が低いためである。よって、図10に示されるように、残像出力特性(X線入射の遮断後から所定時間経過した後に残存する出力信号電荷の量)の相対値には、コンタクト補助層30の厚さが所定の厚さ(ここでは、2.5μm)よりも厚薄するに従って劣化するという特性がある。
これらの特性、つまり、コンタクト補助層30の膜厚による諸特性(共通電極の抵抗、暗電流、放射線に対する感度、及び残像出力特性)に鑑み、本実施形態の放射線検出器1にあっては、当該諸特性が要求される性能を満足するようにコンタクト補助層30の厚さを決定している。すなわち、放射線検出器1では、上述したように、コンタクト補助層30の厚さが1μm〜5μmとされている。従って、共通電極18の高抵抗化を抑制しつつ放射線を感度よく検出することが可能となる。
また、上述したように、コンタクト補助層30の比抵抗値を光導電層17の比抵抗値の10−2〜10−6倍とすることにより、光導電層17で生じた信号電荷を、コンタクト補助層30を介して共通電極18にスムーズに移動させることができる。
また、上述したように、コンタクト補助層30は、DLCにより形成されている。DLCには放射線を吸収し難いという特性があることから、コンタクト補助層30でのX線の吸収が少なくなる。従って、光導電層17にてX線を有効に吸収して信号電荷に変換でき、X線を感度よく検出することが可能となる。
さらに、上述したように、DLCであるコンタクト補助層30には、窒素原子が添加されている。これにより、コンタクト補助層30の比抵抗値を低下させ、当該コンタクト補助層30の比抵抗値を所望の値(光導電層17の比抵抗値の10−2〜10−6倍)に容易に調整することが可能となる。なお、窒素原子等が添加されていないDLCは比抵抗値が高いため、この添加されていないDLCによりコンタクト補助層を形成すると、光導電層17の前面17aの凹凸の度合いを十分に緩和するために必要な膜厚を形成した場合には、放射線に対する感度の低下及び残像出力特性の劣化が生じるおそれがある。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の放射線検出器1は、X線を検出するものであるが、波長領域の異なる電磁波(γ線等)や、その他の電磁波を検出するためのものであってもよい。
また、上記実施形態では、コンタクト補助層30をDLCにより形成したが、コンタクト補助層を例えば、a−Si(アモルファスシリコン)、a−SiC(アモルファスシリコンカーバイド)、又はAlq3(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム)のような導電性有機化合物等により形成してもよい。
また、上記実施形態では、画素電極7を有する画素ユニット4を基板3の前面3aに形成したが、基板の前面側に形成されていればよい。さらに、光導電層17を信号読出し基板2の前面2aに形成したが、信号読出し基板の前面側に形成されていればよく、コンタクト補助層30を光導電層17の前面17aに形成したが、光導電層の前面側に形成されていればよい。
また、信号読出し基板2の有効画素領域Rに画素ユニット4を2次元マトリックス状に配列したが、1次元状に配列しても勿論良い。
本発明に係る放射線検出器の一実施形態を示す平面図である。 図1中のII−II線に沿う断面図である。 図1中のIII−III線に沿う断面図である。 図1の放射線検出器の概念図である。 図1の放射線検出器の共通電極を説明するための拡大概略図である。 コンタクト補助層の膜厚と共通電極の抵抗値との関係の実験結果を示す線図である。 コンタクト補助層の膜厚と暗電流との関係の実験結果を示す線図である。 コンタクト補助層の膜厚と放射線に対する感度との関係の実験結果を示す線図である。 コンタクト補助層の膜厚と残像出力特性との関係の実験結果を示す線図である。 従来の放射線検出器の共通電極を説明するための拡大概略図である。
符号の説明
1…放射線検出器、2…信号読出し基板、2a…前面(一方の主面)、3…基板、3a…前面(一方の主面)、7…画素電極、17…光導電層(結晶性光導電層)、17a…前面(一方の主面)、18…共通電極、30…コンタクト補助層(導電性中間層)、30a…前面(一方の主面)。

Claims (5)

  1. 放射線を検出するための放射線検出器であって、
    基板、及び当該基板の一方の主面側に1次元又は2次元に配列された複数の画素電極を有する信号読出し基板と、
    前記信号読出し基板の一方の主面側に形成され、一方の側から見て、全ての前記画素電極を含む一方の主面、及び傾斜面である側面を有する結晶性光導電層と、
    前記結晶性光導電層の一方の主面側に形成された導電性中間層と、
    前記導電性中間層の一方の主面に形成された共通電極と、を備え、
    前記結晶性光導電層の一方の主面側、及び前記導電性中間層の一方の主面側には、凹凸が形成されており、
    前記導電性中間層の一方の主面における単位領域当たりの表面積は、前記結晶性光導電層の一方の主面の単位領域当たりの表面積よりも小さくなっており、
    前記共通電極は、一方の側から見て、前記導電性中間層の一方の主面に納まるように形成されており、
    前記導電性中間層は、一方の側から見て、前記結晶性光導電層の一方の主面に納まるように形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  2. 前記導電性中間層の厚さは、1μm〜5μmであることを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
  3. 前記導電性中間層の比抵抗値は、前記結晶性光導電層の比抵抗値の10−2〜10−6倍であることを特徴とする請求項1又は2記載の放射線検出器。
  4. 前記導電性中間層は、ダイヤモンドライクカーボンを含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載の放射線検出器。
  5. 前記導電性中間層は、窒素原子を添加してなることを特徴とする請求項4記載の放射線検出器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2194403A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-09 BAE Systems PLC Radiation detector with resilient, opaque coating applied to the detector element
EP2368137A1 (en) * 2008-12-05 2011-09-28 BAE Systems PLC Radiation detector with resilient, opaque coating applied to the detector element
WO2012043907A1 (ko) * 2010-09-30 2012-04-05 (주)디알텍 방사선 검출 장치 및 방사선 검출 방법
JP2013545965A (ja) * 2010-09-30 2013-12-26 ディーアールテック コーポレーション 放射線検出器及び放射線検出方法
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Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63193088A (ja) * 1987-02-06 1988-08-10 Hitachi Ltd 半導体放射線検出器
JPH0969649A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Toshiba Corp 半導体装置
CA2184667C (en) * 1996-09-03 2000-06-20 Bradley Trent Polischuk Multilayer plate for x-ray imaging and method of producing same
JP3792433B2 (ja) * 1999-04-19 2006-07-05 シャープ株式会社 光又は放射線検出素子ならびに二次元画像検出器の製造方法
DE19939011C1 (de) * 1999-08-17 2001-01-11 Draegerwerk Ag Elektrochemischer Gassensor mit diamantartigen Kohlenstoffelektroden
JP3832615B2 (ja) * 1999-08-26 2006-10-11 株式会社島津製作所 放射線検出装置
JP4092825B2 (ja) * 1999-09-30 2008-05-28 株式会社島津製作所 アレイ型検出装置、およびその製造方法
JP2003209238A (ja) * 2002-01-17 2003-07-25 Toshiba Corp X線検出器及びその製造方法
US20040195513A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-07 George Zentai Densifying deposited films on an integrated circuit
JP4269859B2 (ja) 2003-09-10 2009-05-27 株式会社島津製作所 放射線検出器
JP2005327817A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Toshiba Corp 放射線検出器

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