JP6737316B2 - 放射線検出素子 - Google Patents
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Description
本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100を有する放射線検出装置200の構造の概要について、図1乃至図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る放射線検出素子100を有する放射線検出装置200の概略図である。本実施形態に係る放射線検出装置200は、ドリフト電極20、放射線検出素子100、及びチャンバー30を有する。ドリフト電極20と、放射線検出素子100は、チャンバー30内に一定のスペースを介して対向して配置される。チャンバー30の内部には、アルゴンやキセノンなどの希ガスと、エタンやメタンなどの常温でガスのアルカンもしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス(クエンチングガス)と、の混合ガスで封入されている。なお、チャンバー30の内部にはこれらのガスが単体で封入されていてもよく、二種類以上の混合ガスが封入されていてもよい。
本実施形態に係る放射線検出素子100は、基材10、カソード電極111、アノード電極121、貫通電極122、及びアノードパターン電極123を有している。基材10は、第1面10a及び第1面10aと反対側の第2面10bを有している。
次に、本実施形態に係る放射線検出素子100が有するピクセル電極101の構成について詳細に説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100の平面図である。図3は、図2に示すA1−A2線に沿って切断した断面図である。
本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100の各パラメータの一例を、以下に示す。なお、以下に示す各パラメータは一例であるため、適宜変更してもよい。
基材の外形:9.6mm角
カソード電極の幅:9550μm角
カソード電極の開口径d1:250μm
貫通孔の内径d2:50μm
アノード電極のピッチd3:400μm
基材の厚さ:300μm
次に、従来の放射線検出素子500の放射線検出の原理について、図15を参照して説明する。
次に、本実施形態に係る放射線検出素子100の放射線検出の原理について、図4を参照して説明する。
次に、従来の放射線検出素子500の外部端子について説明する。従来の放射線検出素子500では、配線基板などに実装した後で、外部端子524−1、525−1と、配線基板とを接続する構造であった。そのため、放射線検出素子500の基材10の周辺部にしか外部端子524−1、525−1を構成することができなかった。また、放射線検出素子500の基材10の一辺の長さも限られるために外部端子数も制限せざるを得なかった。
本実施形態に係る放射線検出素子100Aは、複数のカソード電極111Aを有する点で、第1実施形態に係る放射線検出素子100のカソード電極111と異なっている。なお、放射線検出素子100Aの構成は、カソード電極111Aの構成以外、放射線検出素子100の構成と同様である。そのため、放射線検出素子100と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
本実施形態に係る放射線検出素子100Aの構成について詳細に説明する。図5は、本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100Aの平面図である。
本実施形態に係る放射線検出素子100Aを有する放射線検出装置に、放射線が入射すると、一定の確率で、放射線とガスが反応して、運動エネルギーを持った電子を放出する。次に、放出された電子が運動エネルギーを消費しながら移動すると周りのガスが電離し、次々に電荷(電子)が生じる。この電荷が、ドリフト電極20と放射線検出素子100Aによって付加されている電場により放射線検出素子100Aに到達することで、カソード電極111とアノード電極121との電場による電子雪崩によって電荷が増幅されて信号となる。
本実施形態では、放射線検出素子100Bにおいて、カソード電極111に接続される外部端子132の構成について説明する。なお、放射線検出素子100Bの構成は、外部端子132の構成以外、放射線検出素子100の構成と同様である。そのため、放射線検出素子100と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
次に、本実施形態に係る放射線検出素子100Bの構成について説明する。図6は、本実施形態に係る放射線検出素子100Bの平面図である。図7は、図6に示すB1−B2線に沿って切断した断面図である。
次に、図5に示す放射線検出素子100Aと一部異なる構成を有する放射線検出素子100Cについて、図8を参照して説明する。図8は、本実施形態に係る放射線検出素子100Cの上面図である。
本実施形態に係る放射線検出素子100Dは、アノードパターン電極123と、外部端子131とを配線層142を介して接続する構成について、図9を参照して説明する。なお、放射線検出素子100Dの構成について、放射線検出素子100の構成と同様の構成については、繰り返しの説明は省略する。
本実施形態に係る放射線検出素子100Dの構成について説明する。図9は、本実施形態に係る放射線検出素子100Dの断面図である。
本実施形態に係る放射線検出素子100Eは、基材10の第1面10a及び第2面10bにそれぞれ絶縁層143、144を設ける構成を有する例について図10を参照して説明する。
本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100は、配線基板150に実装接続する場合について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100が実装された配線基板150の平面図である。図12は、図11に示すC1−C2線に沿って切断した断面図である。
本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100を、配線基板150に実装する前に、カソード電極111と、アノード電極121のオープン/ショートテストを行うことが好ましい。オープン/ショートテストを行う方法として、クッション性を有する導電性シートに、放射線検出素子100をコンタクトすることで、カソード電極111と、アノード電極121との絶縁性を検査することができる。または、複数のアノード電極121のそれぞれについて、カソード電極111に対する静電容量を測定することで、各電極におけるオープン/ショートを確認することができる。
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る放射線検出素子100を複数個実装した配線基板150Aについて、図13及び図14を参照して説明する。
図13では、配線基板150A上に、放射線検出素子100−1、100−2、100−3が実装されている例を示す。放射線検出素子100−1は、複数の外部端子131−1によって、配線基板150Aと接続されている。放射線検出素子100−2は、複数の外部端子131−2によって、配線基板150Aと接続されている。また、放射線検出素子100−3は、複数の外部端子131−3によって、配線基板150Aと接続されている。
本開示の一実施形態に係る放射線検出装置200の各パラメータの一例を、以下に示す。なお、以下に示す各パラメータは一例であるため、適宜変更してよい。
基材の外形:9.6mm角
カソード電極の幅:9550μm角
カソード電極の開口径d1:250μm
貫通孔の内径d2:50μm
隣接するアノード電極のピッチd3:400μm
基材の厚さ:300μm
隣接する基材の距離d6:50μm
基材の端部からカソード電極までの距離d7:20μm
カソード電極の端部から開口部までの距離d8:30μm
隣接する基材上のアノード電極の距離d9:400μm
Claims (9)
- 第1面と前記第1面と反対側の第2面とを有する基材と、
前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第1電極と、
第1方向において前記第1電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第2電極と、
前記第1方向と交差する第2方向において前記第1電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第3電極と、
前記第1方向において前記第3電極と隣接し、前記第2方向において前記第2電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第4電極と、
前記第1面側に配置され、前記第1電極と前記第2電極との間、前記第2電極と前記第3電極との間、前記第3電極と前記第4電極との間、及び前記第4電極と前記第1電極との間に設けられ、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極、及び前記第4電極のそれぞれと離間して設けられる第5電極と、
前記第2面側で、前記第1電極と電気的に接続された第1外部端子と、
前記第2面側で、前記第2電極と電気的に接続された第2外部端子と、
前記第2面側で、前記第3電極と電気的に接続された第3外部端子と、
前記第2面側で、前記第4電極と電気的に接続された第4外部端子と、を有し、
前記第1外部端子乃至前記第4外部端子の各々は、電気的に絶縁されたはんだボールであり、
前記基材を垂直方向から見たときに、前記第5電極と前記第1電極との間隙領域は、前記第1外部端子乃至前記第4外部端子の少なくとも一つと重畳する、放射線検出素子。 - 第1面と前記第1面と反対側の第2面とを有する基材と、
前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第1電極と、
第1方向において前記第1電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第2電極と、
前記第1方向と交差する第2方向において前記第1電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第3電極と、
前記第1方向において前記第3電極と隣接し、前記第2方向において前記第2電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第4電極と、
前記第1面側に配置され、前記第1電極と前記第2電極との間、前記第2電極と前記第3電極との間、前記第3電極と前記第4電極との間、及び前記第4電極と前記第1電極との間に設けられ、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極、及び前記第4電極のそれぞれと離間して設けられる第5電極と、
前記第2面側で、前記第1電極と電気的に接続された第1外部端子と、
前記第2面側で、前記第2電極と電気的に接続された第2外部端子と、
前記第2面側で、前記第3電極と電気的に接続された第3外部端子と、
前記第2面側で、前記第4電極と電気的に接続された第4外部端子と、を有し、
前記第1外部端子乃至前記第4外部端子の各々は、電気的に絶縁され、配線基板と接続される端子であり、
前記基材を垂直方向から見たときに、前記第5電極と前記第1電極との間隙領域は、前記第1外部端子乃至前記第4外部端子の少なくとも一つと重畳する、放射線検出素子。 - 前記第5電極は、前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極、及び前記第4電極のそれぞれを囲む複数の開口部を有する、請求項1又は2に記載の放射線検出素子。
- 前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第6電極と、
前記第2面側で、前記第6電極と電気的に接続された第5外部端子と、をさらに有し、
前記第6電極は、前記第5電極と電気的に接続され、
前記第5外部端子は、前記第1外部端子乃至前記第4外部端子と電気的に絶縁される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の放射線検出素子。 - 前記第5電極と、前記基材との間に第1絶縁層をさらに有し、
前記第1電極の上面乃至前記第4電極の上面は、前記第1絶縁層の表面から露出されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の放射線検出素子。 - 前記第2方向において前記第3電極と隣接し、前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第7電極と、
前記第2面側で、前記第7電極と電気的に接続された第6外部端子と、
前記第1面に配置され、前記第5電極及び前記第7電極と離間して設けられた第8電極と、をさらに有し、
前記第6外部端子は、前記第1外部端子乃至前記第4外部端子とそれぞれ電気的に絶縁される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の放射線検出素子。 - 前記第8電極は、前記第7電極を囲む第5開口部を有する、請求項6に記載の放射線検出素子。
- 前記基材を貫通して前記第1面側と前記第2面側とを電気的に接続し、前記第1面側で露出する第9電極と、
前記第2面側で、前記第9電極と電気的に接続された第7外部端子と、をさらに有し、
前記第7外部端子は、前記第1外部端子乃至前記第4外部端子と、電気的に絶縁される、請求項6又は7のいずれか一項に記載の放射線検出素子。 - 前記第1外部端子乃至前記第7外部端子と、電気的に接続される配線基板をさらに有し、
前記第5電極には、前記第8電極と同じ電位が、前記配線基板から供給される、請求項8に記載の放射線検出素子。
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