JP6696162B2 - 放射線検出素子及び放射線検出装置 - Google Patents
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Description
図1および図2を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出素子10及び放射線検出装置100の構造の概要を説明する。
図3を用いて、本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の動作原理を説明する。それぞれのカソード電極104とアノード電極106の間に電圧を印加することで、電場が形成される。カソード電極104はGNDに接続されており、ドリフト電極110とカソード電極104との間にも電圧が印加され、電場が形成される。
シミュレータGarfield++を用いてガス増幅のシミュレーションを行った。
アノード電極の半径(R):30μm
カソード電極の開口径:250μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
変数
カソード電極及びアノード電極のピッチ(P):280〜600μm
上記結果から、各電極ピッチが400μm未満の時には、アノード電極径、カソード電極開口径、カソード電極幅の寸法仕様の変更が必要なことがわかった。このため次に、カソード電極の開口径及びアノード電極の直径も、各電極間のピッチと連動して縮小させたシミュレーションを行った。すなわちアノード電極とカソード電極の面積比率を固定して各電極のピッチを縮小した。このときのシミュレーションで用いたパラメータは、次の通りである。
カソード電極同士の間隔(C):10μm
変数
アノード電極の半径(R):21〜30μm
カソード電極の開口径:175〜250μm
カソード電極及びアノード電極のピッチ(P):280〜400μm
図7は、本発明の実施例1に係る放射線検出素子40を用いた放射線検出装置400の一例を示す平面図である。
カソード電極の幅:262.5μm
カソード電極の開口径:187.5μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):22.5μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):37.5μm
カソード電極とアノード電極との間隔:71μm
図8は、本発明の実施例2に係る放射線検出素子50を用いた放射線検出装置500の一例を示す平面図である。
カソード電極の幅:190μm
カソード電極の開口径:170μm
カソード電極のピッチ(P):200μm
アノード電極の半径(R):15μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に200μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:70μm
図9は比較例1の放射線検出素子20を用いた放射線検出装置200の一例を示す平面図(A)と断面図(B)である。
カソード電極の幅:350μm
カソード電極の開口径:250μm
カソード電極のピッチ(P):400μm
アノード電極の半径(R):30μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に400μm
カソード電極同士の間隔(C):50μm
カソード電極とアノード電極との間隔(G):95μm
比較例2の放射線検出素子の構成は、以下の通りである。
カソード電極の幅:290μm
カソード電極の開口径:250μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):30μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:95μm
表2に示すように、本発明の実施例3に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:190μm
カソード電極の開口径:175μm
カソード電極のピッチ(P):200μm
アノード電極の半径(R):17.5μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に200μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:70μm
表2に示すように、比較例3に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:190μm
カソード電極の開口径:180μm
カソード電極のピッチ(P):200μm
アノード電極の半径(R):20μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に200μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:70μm
表3に示すように、本発明の実施例4に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:290μm
カソード電極の開口径:176μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):17μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:71μm
表3に示すように、本発明の実施例5に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:258μm
カソード電極の開口径:225μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):27.5μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):42μm
カソード電極とアノード電極との間隔:85μm
表3に示すように、比較例4に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:290μm
カソード電極の開口径:130μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):15μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:50μm
表3に示すように、比較例5に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:250μm
カソード電極の開口径:205μm
カソード電極のピッチ(P):300μm
アノード電極の半径(R):32.5μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に300μm
カソード電極同士の間隔(C):50μm
カソード電極とアノード電極との間隔:70μm
表4に示すように、本発明の実施例6に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:370μm
カソード電極の開口径:200μm
カソード電極のピッチ(P):380μm
アノード電極の半径(R):15μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に380μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:85μm
表4に示すように、本発明の実施例7に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:330μm
カソード電極の開口径:250μm
カソード電極のピッチ(P):380μm
アノード電極の半径(R):30μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に380μm
カソード電極同士の間隔(C):50μm
カソード電極とアノード電極との間隔:95μm
表4に示すように、本発明の実施例8に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:310μm
カソード電極の開口径:270μm
カソード電極のピッチ(P):380μm
アノード電極の半径(R):35μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に380μm
カソード電極同士の間隔(C):70μm
カソード電極とアノード電極との間隔:100μm
表4に示すように、比較例6に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:370μm
カソード電極の開口径:130μm
カソード電極のピッチ(P):380μm
アノード電極の半径(R):15μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に380μm
カソード電極同士の間隔(C):10μm
カソード電極とアノード電極との間隔:50μm
表4に示すように、比較例7に係る放射線検出素子におけるカソード電極およびアノード電極の幅、ピッチ等は、次の通りである。
カソード電極の幅:310μm
カソード電極の開口径:260μm
カソード電極のピッチ(P):380μm
アノード電極の半径(R):60μm
アノード電極のピッチ(P):行方向及び列方向に380μm
カソード電極同士の間隔(C):70μm
カソード電極とアノード電極との間隔:70μm
10、20、30、40、50:放射線検出素子
100、200、300、400、500:放射線検出装置
102:絶縁部材
104:カソード電極
104a:カソード電極104の接続端子
105:開口部
106:アノード電極(=124:リード配線+126:層間接続部+108:アノード電極パターン)
106a:アノード電極106の接続端子
108:アノード電極パターン
110:ドリフト電極
111:チャンバー
124:リード配線(=106a:アノード電極106の接続端子)
126:層間接続部
130:基板
Claims (6)
- 絶縁部材の第1面に配置された、開口部を有する第1電極と、
前記第1電極の前記開口部に配置された第2電極と、を有するピクセル電極を複数備え、複数の前記ピクセル電極は、行方向及び列方向に配列され、
前記行方向及び列方向において、前記ピクセル電極のピッチが200μm以上380μm以下であり、
前記第1電極と前記第2電極の面積比率が14.5:1から154.6:1の範囲であり、
前記第1電極と前記第2電極間に印加される電圧は411V以上482V以下であることを特徴とする放射線検出素子。 - 前記ピクセル電極のピッチが200μmより大きく300μm以下で、前記第1電極と前記第2電極の面積比率が15.9:1から69.1:1の範囲であり、
前記第1電極と前記第2電極間に印加される電圧は440V以上480V以下であることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出素子。 - 前記ピクセル電極のピッチが200μmで、前記第1電極と前記第2電極の面積比率が14.5:1から21.7:1の範囲であり、
前記第1電極と前記第2電極間に印加される電圧は475V以上482V以下であることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出素子。 - 絶縁部材の第1面に配置された、開口部を有する第1電極と、
前記第1電極の前記開口部に配置された第2電極と、を有するピクセル電極を複数備え、複数の前記ピクセル電極は、行方向及び列方向に配列され、
前記行方向及び列方向において、前記ピクセル電極のピッチが200μm以上380μm以下であり、
Pはピクセル電極のピッチ、Cは第1電極同士の間隔、Rは第2電極の半径、Gは第1電極と第2電極との間隔としたときに、200(μm)≦P≦380(μm)、10(μm)≦C、15(μm)≦R、70(μm)≦Gを満たし、
前記第1電極と前記第2電極の面積比率が14.5:1から[(P−C)P-(R+G)2×
3.14]/(3.14×R2):1の範囲であり、
前記第1電極と前記第2電極間に印加される電圧は411V以上482V以下であることを特徴とする放射線検出素子。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載された前記放射線検出素子を備える放射線検出装置。
- 分解能が95μm以下であって、ガス増幅率2000以上であることを特徴とする請求項5に記載の放射線検出装置。
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