JP6899842B2 - 放射線検出器及び放射線検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、放射線検出器及び放射線検出装置に関する。
Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器には、半導体製の放射線検出素子を用いたものがある。放射線検出素子は、基板の表面に設けられている。放射線検出器には、放射線検出素子が出力する信号を増幅するプリアンプ等の増幅器の少なくとも一部が設けられ、放射線検出素子に増幅器が接続されている。放射線検出素子と増幅器とを繋ぐボンディングワイヤの長さを可及的に短くするために、増幅器の少なくとも一部が基板の背面に配置されていることがある。特許文献１には、増幅器が基板の裏面に配置された放射線検出器が記載されている。
基板の裏面に増幅器が配置された放射線検出器では、基板の裏面に配線が設けられている。基板及び配線の材質によっては、基板の裏面に設けられた配線に放射線が入射して発生した特性Ｘ線が放射線検出素子へ入射することがある。基板の材質によっては、配線の材料が限られ、特性Ｘ線の強度が高い材料で配線が構成される場合がある。このような場合、配線からの特性Ｘ線の放射線検出素子への入射は、基板の厚みを大きくすることによって減少させることができる。しかしながら、基板の厚みを大きくした場合、基板の裏面に配置された増幅器の放射線検出素子に接続される部分と放射線検出素子との間の距離が長くなり、増幅器と放射線検出素子とを接続するボンディングワイヤの長さが長くなる。ボンディングワイヤの長さが長い場合、ボンディングワイヤによる寄生容量が増加し、増幅器の入力容量が増加する。入力容量が増加した結果、増幅器でノイズが増加し、放射線検出器のエネルギー分解能が悪化する。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、配線からの特性Ｘ線の放射線検出素子への入射を抑制しながらも、放射線検出器のエネルギー分解能の悪化を防止することができる放射線検出器及び放射線検出装置を提供することにある。
本発明に係る放射線検出器は、基板と、該基板に設けられた放射線検出素子と、該放射線検出素子に接続された増幅器の少なくとも一部と、前記基板に設けられた配線とを備える放射線検出器において、前記基板は、前記放射線検出素子が設けられる第１面と、前記第１面の裏側に位置する第２面及び第３面とを有し、前記第１面と前記第２面との間の距離は、前記第１面と前記第３面との間の距離よりも長く、前記増幅器の少なくとも一部は、前記第３面に設けられており、前記配線は、前記第２面上に設けられており、前記放射線検出素子と前記配線との間の距離が、前記放射線検出素子と前記増幅器の少なくとも一部との間の距離よりも長く、前記第３面上には、配線が設けられていないことを特徴とする。
本発明に係る放射線検出器は、前記増幅器の少なくとも一部と、前記第２面上に設けられた前記配線とは、ワイヤを介して接続されていることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出器は、前記基板は、前記第１面と前記第３面との間を貫通する貫通孔を更に有し、前記増幅器は、前記貫通孔を通るワイヤを介して前記放射線検出素子に接続されていることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出器は、放射線が通過する窓を有し、該窓に向けて先細りになったハウジングを更に備え、前記基板は、前記ハウジング内に配置され、前記第１面は、前記窓に対向しており、前記基板は、前記窓に対向した第４面を更に有し、前記第４面は、前記第１面よりも外側に位置しており、前記第４面と前記窓との間の距離は、前記第１面と前記窓との間の距離よりも長く、前記第４面に、ワイヤが接続されていることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出器は、ハウジングと、リードピンとを更に備え、前記基板は、側面の一部が窪んだ切り欠き部を有し、前記ハウジング内に配置されており、前記リードピンは、前記切り欠き部に沿った位置に配置され、ワイヤを介して前記基板に接続されていることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出器は、放射線が通過する窓を有し、該窓に向けて先細りになったハウジングを更に備え、前記基板は、前記ハウジング内に配置され、前記基板の側面に、ワイヤが接続されていることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出装置は、検出した放射線のエネルギーに応じた信号を出力する本発明に係る放射線検出器と、該放射線検出器が出力した信号に基づいて、前記放射線のスペクトルを生成する信号処理部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する線源と、前記試料から発生した放射線を検出し、検出した放射線のエネルギーに応じた信号を出力する本発明に係る放射線検出器と、該放射線検出器が出力した信号に基づいて、前記放射線のスペクトルを生成する信号処理部と、該信号処理部が生成したスペクトルの分析を行う分析部と、該分析部による分析結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
本発明においては、基板に設けられた放射線検出素子と基板に設けられた配線との間の距離が、放射線検出素子と基板に設けられた増幅器の少なくとも一部との間の距離に比べて、長い。放射線検出素子と配線との間の距離を長くすることによって、配線からの特性Ｘ線を、放射線検出素子と配線との間でより効果的に吸収することが可能となり、特性Ｘ線が放射線検出素子へ入射することが抑制される。また、放射線検出素子と増幅器の少なくとも一部との間の距離を短くすることができ、放射線検出素子と増幅器との間を接続するボンディングワイヤの長さを短くし、ボンディングワイヤの寄生容量を減少させることができる。この結果、増幅器の入力容量の増加を防止し、放射線検出器のエネルギー分解能の悪化を防止することができる。
また、本発明においては、基板は、放射線検出素子が設けられる第１面の裏側に、配線が設けられる第２面と、増幅器の少なくとも一部が設けられる第３面とを有している。第１面と第２面との間の距離は、第１面と第３面との間の距離よりも長い。これにより、放射線検出素子と配線との間の距離が、放射線検出素子と増幅器の少なくとも一部との間の距離に比べて長くなる。
また、本発明においては、基板は、第１面と第３面との間を貫通する貫通孔を有している。貫通孔を通るボンディングワイヤにより、放射線検出素子と増幅器とが接続される。
また、本発明においては、放射線検出器は、放射線が通過する窓に向けて先細りになったハウジングを備え、基板はハウジング内に配置されている。第１面は窓に対向している。基板は、窓に対向し、第１面よりも外側に位置する第４面を有する。第４面と窓との間の距離は、第１面と窓との間の距離よりも長い。第４面には、ボンディングワイヤが接続されている。基板が第４面を有していない場合に比べて、ボンディングワイヤが通る基板とハウジングとの間の隙間がより大きくなる。このため、基板をより窓に近づけて配置すること、又は基板をより大きくすることが可能となる。
また、本発明においては、基板は側面の一部が窪んだ切り欠き部を有し、リードピンが切り欠き部に沿って配置されている。リードピンはボンディングワイヤを介して基板に接続されている。ボンディングワイヤが基板の外側へ膨らむ大きさが小さくなる。このため、基板をより窓に近づけて配置すること、又は基板をより大きくすることが可能となる。
また、本発明においては、基板の側面には、ボンディングワイヤが接続されている。基板の側面にボンディングパッドが接続されていない場合に比べて、ボンディングワイヤが通る基板とハウジングとの間の隙間がより大きくなる。このため、基板をより窓に近づけて配置すること、又は基板をより大きくすることが可能となる。
本発明にあっては、放射線検出素子と配線との間の距離が長いことにより、配線からの特性Ｘ線の放射線検出素子への入射が抑制される。また、放射線検出素子と増幅器の少なくとも一部との間の距離が短いことにより、放射線検出器のエネルギー分解能の悪化を防止することができる。従って、放射線検出装置は、放射線検出時に配線から発生する特性Ｘ線を誤検出することの抑制と、エネルギー分解能の高さとを両立させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、放射線検出装置の構成を示すブロック図である。放射線検出装置は、例えば蛍光Ｘ線分析装置である。放射線検出装置は、試料６に電子線又はＸ線等の放射線を照射する線源４と、試料６が載置される試料台５と、放射線検出器１とを備えている。線源４から試料６へ放射線が照射され、試料６では蛍光Ｘ線等の放射線が発生し、放射線検出器１は試料６から発生した放射線を検出する。図中には、放射線を矢印で示している。放射線検出器１は、検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力する。放射線検出器１には、出力した信号を処理する信号処理部２が接続されている。信号処理部２は、放射線検出器１が出力した各値の信号をカウントし、放射線のエネルギーとカウント数との関係、即ち放射線のスペクトルを生成する処理を行う。
＜実施形態１＞
図１は、放射線検出装置の構成を示すブロック図である。放射線検出装置は、例えば蛍光Ｘ線分析装置である。放射線検出装置は、試料６に電子線又はＸ線等の放射線を照射する線源４と、試料６が載置される試料台５と、放射線検出器１とを備えている。線源４から試料６へ放射線が照射され、試料６では蛍光Ｘ線等の放射線が発生し、放射線検出器１は試料６から発生した放射線を検出する。図中には、放射線を矢印で示している。放射線検出器１は、検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力する。放射線検出器１には、出力した信号を処理する信号処理部２が接続されている。信号処理部２は、放射線検出器１が出力した各値の信号をカウントし、放射線のエネルギーとカウント数との関係、即ち放射線のスペクトルを生成する処理を行う。
信号処理部２は、分析部３２に接続されている。分析部３２は、演算を行う演算部及びデータを記憶するメモリを含んで構成されている。信号処理部２、分析部３２及び線源４は、制御部３１に接続されている。制御部３１は、信号処理部２、分析部３２及び線源４の動作を制御する。信号処理部２は、生成したスペクトルを示すデータを分析部３２へ出力する。分析部３２は、信号処理部２からのデータを入力され、入力されたデータが示すスペクトルに基づいて、試料６に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。分析部３２には、液晶ディスプレイ等の表示部３３が接続されている。表示部３３は、分析部３２による分析結果を表示する。また、表示部３３は、信号処理部２が生成したスペクトルを表示する。制御部３１は、使用者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じて放射線検出装置の各部を制御する構成であってもよい。また、制御部３１及び分析部３２は同一のコンピュータで構成されていてもよい。また、放射線検出装置は、線源４、試料台５、分析部３２、又は表示部３３を備えていない形態であってもよい。
図２は、実施形態１に係る放射線検出器１の模式的断面図である。放射線検出器１は、板状のステム底部１３５を備えている。ステム底部１３５の一面側には、キャップ状のカバー１５が被さっている。カバー１５は、円筒の一端に切頭錐体が連結した形状になっており、円筒の他端はステム底部１３５に接合している。カバー１５の先端の切頭部分には、ベリリウム等の放射線を通過させる材料で形成された窓１５１が設けられている。即ち、カバー１５の一部の形状は、窓１５１に向けて先細りの形状になっている。カバー１５の内側は、密閉されており、減圧されているか、又は不活性ガスが充填されている。ステム底部１３５、カバー１５及び窓１５１は、放射線検出器１のハウジングを構成している。
カバー１５の内側には、筒状のコリメータ１３１と、放射線検出素子１１と、第１基板１２と、遮蔽板１３２と、ペルチェ素子１３３とが配置されている。第１基板１２は、窓１５１に対向する第１面１２１を有している。第１基板１２は、放射線の照射による放射線の発生が可及的に少ない材質で形成されていることが望ましい。第１基板１２の材質は、例えばセラミックである。放射線検出素子１１は、半導体製の素子であり、例えばＳＤＤ（Silicon Drift Detector）である。放射線検出素子１１は、第１基板１２の第１面１２１に設けられており、窓１５１に対向する位置に配置されている。コリメータ１３１は、放射線を遮蔽する材料で両端が開口した筒状に形成されており、放射線検出素子１１と窓１５１との間に配置されている。コリメータ１３１の一端は窓１５１に対向しており、他端は放射線検出素子１１の表面に対向している。コリメータ１３１は、放射線検出素子１１の表面に接していてもよく、接着剤により放射線検出素子１１に接着されていてもよい。コリメータ１３１は、窓１５１を通過した放射線の一部を遮蔽し、放射線検出素子１１は、コリメータ１３１で遮蔽されなかった放射線を検出する。
第１基板１２の第１面１２１上には、ボンディングパッド１２２が設けられている。ボンディングパッド１２２は、ボンディングワイヤ１６１を介して放射線検出素子１１に接続されている。第１面１２１から窓１５１へ向かう向きを前方として、第１基板１２の後方には、遮蔽板１３２が配置されている。遮蔽板１３２は、後方からの放射線を遮蔽する。例えば、遮蔽板１３２は、ペルチェ素子１３３又は後述する第２基板１４から発生する蛍光Ｘ線を遮蔽する。このようにして、遮蔽板１３２は、放射線検出素子１１へ後方から放射線が入射することを抑制する。遮蔽板１３２は、ペルチェ素子１３３の吸熱部分に熱的接触している。即ち、遮蔽板１３２は、第１基板１２とペルチェ素子１３３との間に介在している。
また、放射線検出器１は、ペルチェ素子１３３の放熱部分に熱的接触したコールドフィンガー１３４を備えている。コールドフィンガー１３４は、熱伝導率が高い材料で形成されている。コールドフィンガー１３４は、ペルチェ素子１３３の放熱部分に熱的接触した板状部分と、板状部分から突出したボルト状部分とを含んで構成されている。コールドフィンガー１３４のボルト状部分は、ステム底部１３５を貫通しており、ステム底部１３５の外面から突出している。遮蔽板１３２及びペルチェ素子１３３、並びにペルチェ素子１３３及びコールドフィンガー１３４は、互いに直接接触していてもよく、間に熱伝導材を介在させていてもよい。コールドフィンガー１３４のボルト状部分は、放射線検出器１外の放熱部に連結される。放熱部は例えば放熱板である。放射線検出素子１１は、第１基板１２及び遮蔽板１３２を通してペルチェ素子１３３によって冷却される。放射線検出素子１１の熱は、ペルチェ素子１３３からコールドフィンガー１３４へ伝導し、放熱部から放熱される。なお、放射線検出器１は、遮蔽板１３２を備えていない形態であってもよい。
また、放射線検出器１は、第２基板１４と、複数のリードピン１４２とを備えている。第２基板１４は、環状であり、ペルチェ素子１３３又はコールドフィンガー１３４の周囲に配置されている。第２基板１４上には、ボンディングパッド１４１が設けられている。ボンディングパッド１４１は、ボンディングワイヤ１６２を介してボンディングパッド１２２に接続されている。リードピン１４２は、ステム底部１３５を貫通している。リードピン１４２の一端は第２基板１４に連結している。リードピン１４２は図示しない配線又はボンディングワイヤを介してボンディングパッド１４１に接続されている。リードピン１４２を用いて、放射線検出素子１１に対する電力の供給及び信号の入出力が行われる。なお、放射線検出器１は、第２基板１４を備えておらず、ボンディングワイヤ１６２が直接にリードピン１４２に接続された形態であってもよい。ステム底部１３５、コールドフィンガー１３４及びリードピン１４２は、ステムを構成する。
図３は、実施形態１に係る第１基板１２の詳細な構造の例を示す模式的断面図である。図４は、実施形態１に係る第１基板１２の裏側を示す背面図である。第１基板１２は、第１面１２１の裏側に、第２面１２３及び第３面１２４を有している。第２面１２３及び第３面１２４は、第１面１２１に対する裏面である。第３面１２４は、第１面１２１に対する裏面の一部が第２面１２３よりも陥没した位置に形成されている。このため、図３に示すように、第１基板１２の形状は、第１面１２１からの厚みが部分的に異なった形状になっている。第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、第１面１２１と第３面１２４との間の距離よりも長い。更に、第１基板１２には、第１面１２１と第３面１２４との間を貫通する貫通孔１２５が形成されている。第１面１２１と第２面１２３及び第３面１２４とは平行であってもよく、平行でなくてもよい。
第３面１２４上には、増幅器１７１が設けられている。増幅器１７１は、ボンディングワイヤ１６３を介して放射線検出素子１１に接続されている。ボンディングワイヤ１６３は、貫通孔１２５を通るように配置されている。第２面１２３には、複数の配線１７２が設けられている。第２面１２３上には、放射線検出器１の動作に必要なコンデンサ等の各種の部品１７３が設けられている。増幅器１７１は、ボンディングワイヤ１６４を介して配線１７２と接続されている。また、放射線検出素子１１は、図示しないボンディングワイヤを介して配線１７２と接続されている。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２２に接続されるか、又は図示しないボンディングワイヤを介してリードピン１４２に接続されている。
増幅器１７１は、例えばプリアンプである。放射線検出素子１１は、検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力し、出力された信号はボンディングワイヤ１６３を通じて増幅器１７１へ入力される。増幅器１７１は、信号の変換及び増幅を行う。変換・増幅後の信号は、増幅器１７１から出力され、ボンディングワイヤ１６４、配線１７２及びリードピン１４２を通じて、放射線検出器１外へ出力される。このようにして、放射線検出器１は、放射線検出素子１１が検出した放射線のエネルギーに比例した信号を出力する。
第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、第１面１２１と第３面１２４との間の距離よりも長いので、放射線検出素子１１と配線１７２との間の距離は、放射線検出素子１１と増幅器１７１との間の距離よりも長い。例えば、第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、第１面１２１と第３面１２４との間の距離の２倍以上になっている。例えば、第１面１２１と第３面１２４との間の距離は０．３ｍｍであり、第１面１２１と第２面１２３との間の距離は０．６ｍｍである。
放射線検出器１で放射線を検出する際、放射線が配線１７２に照射されることによって配線１７２から特性Ｘ線が発生し、この特性Ｘ線が放射線検出素子１１へ入射することがある。この場合、配線１７２からの特性Ｘ線が放射線検出素子１１で検出され、信号処理部２が生成するスペクトルには、配線１７２からの特性Ｘ線に起因するピークが含まれる。放射線検出器１が検出した放射線のスペクトルに含まれるピークの内、配線１７２からの特性Ｘ線に起因するピークに重なったピークの強度を正確に求めることが困難となり、放射線検出の精度が悪化する。放射線検出素子１１と配線１７２との間の距離が長いほど、配線１７２からの特性Ｘ線が放射線検出素子１１へ入射することを抑制することができる。本実施形態では、第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、放射線検出素子１１へ入射する配線１７２からの特性Ｘ線の強度が十分小さくなるような十分な長さに定められている。
第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、配線１７２で発生した特性Ｘ線を配線１７２と放射線検出素子１１との間にある第１基板１２が十分に吸収することができるだけの距離である。放射線検出素子１１へ入射する配線１７２からの特性Ｘ線の強度は、完全にゼロである必要は無く、配線１７２からの特性Ｘ線を検出した結果がスペクトルの分析結果に影響を与えない程度まで小さくなればよい。例えば、スペクトルに含まれる特性Ｘ線由来のピークの強度がノイズと同程度になり、特性Ｘ線由来のピークを確認することが困難になる程度に、特性Ｘ線の強度が小さくなればよい。このように第１面１２１と第２面１２３との間の距離を定めておくことにより、配線１７２で発生した特性Ｘ線を分析すべき放射線であるとして放射線検出装置が誤検出することが抑制される。
第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、以下のパラメータを考慮した上で、放射線検出素子１１での特性Ｘ線の検出結果の影響が十分に小さくなるように、計算することができる。パラメータには、放射線検出素子１１を透過する放射線の強度と、第１基板１２での放射線の透過率と、配線１７２での放射線の吸収率と、放射線を吸収した配線１７２が特性Ｘ線を発生させる確率に対応する蛍光収率と、第１基板１２での特性Ｘ線の透過率と、放射線検出素子１１での特性Ｘ線の吸収率とが含まれる。また、第１面１２１と第２面１２３との間の距離を実験的に決めることもできる。第１面１２１と第２面１２３との間の距離が異なる複数の放射線検出器１を用いて放射線検出を行うことにより、特性Ｘ線の検出結果がスペクトルの分析結果に影響を与えないような距離が決められる。
放射線検出素子１１と増幅器１７１との間を接続するボンディングワイヤ１６３が長いほど、ボンディングワイヤ１６３の寄生容量が増加し、増幅器１７１の入力容量が増加する。入力容量が増加することにより、増幅器１７１が出力する信号に含まれるノイズが増加する。この結果、放射線検出器１が検出した放射線のスペクトルに含まれるピークの半値幅が大きくなり、エネルギーに応じて放射線を特定する際のエネルギー分解能が悪化する。本実施形態では、第３面１２４に増幅器１７１を設けたことにより、第２面１２３に増幅器１７１を設ける場合に比べて、放射線検出素子１１と増幅器１７１のボンディングワイヤ１６３を介して放射線検出素子１１に接続された部分との間の距離が短くなり、必要なボンディングワイヤ１６３の長さが短くなる。このため、第３面１２４を設けずに第２面１２３に増幅器１７１を設ける場合に比べて、ボンディングワイヤ１６３の寄生容量が減少し、増幅器１７１の入力容量が減少し、増幅器１７１が出力する信号に含まれるノイズが減少し、放射線検出器１のエネルギー分解能が向上する。
ボンディングワイヤ１６３の寄生容量及び放射線検出器１のエネルギー分解能について説明する。T. SAKURAI and K. TAMARU, "Simple Formulas for Two- and Three-Dimensional Capacitances", IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES, VOL. ED-30, NO. 2, February 1983によれば、絶縁体の面から離れたボンディングワイヤの単位長さ当たりの容量Ｃは、以下の（１）式で近似することができる。
Ｃ＝εr ε0 ｛１．１５（Ｗ／ｔ）＋２．８０（Ｔ／ｔ）0.222｝ … （１）
ここで、εr は絶縁体の比誘電率、ε0 は真空の誘電率、Ｗはボンディングワイヤの面に平行な幅、Ｔはボンディングワイヤの面に垂直な幅、ｔは面からボンディングワイヤまでの距離である。（１）式を用いて、距離ｔに応じた単位長さ当たりの容量を計算した。図５は、容量の計算結果の例を示す特性図である。横軸は距離ｔをｍｍの単位で示し、縦軸はボンディングワイヤ１ｍｍ当たりの容量を示す。図中の実線は、容量の計算結果を近似した近似式を示す。この近似式は、横軸をｘ、縦軸をｙとして、ｙ＝１０．５８７ｘ-0.268である。
Ｃ＝εr ε0 ｛１．１５（Ｗ／ｔ）＋２．８０（Ｔ／ｔ）0.222｝ … （１）
ここで、εr は絶縁体の比誘電率、ε0 は真空の誘電率、Ｗはボンディングワイヤの面に平行な幅、Ｔはボンディングワイヤの面に垂直な幅、ｔは面からボンディングワイヤまでの距離である。（１）式を用いて、距離ｔに応じた単位長さ当たりの容量を計算した。図５は、容量の計算結果の例を示す特性図である。横軸は距離ｔをｍｍの単位で示し、縦軸はボンディングワイヤ１ｍｍ当たりの容量を示す。図中の実線は、容量の計算結果を近似した近似式を示す。この近似式は、横軸をｘ、縦軸をｙとして、ｙ＝１０．５８７ｘ-0.268である。
図５に示した容量の計算結果を基に、ボンディングワイヤ１６３の容量を計算した。放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合と、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合とについて、ボンディングワイヤ１６３の容量を計算した。図６は、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合のボンディングワイヤ１６３のモデルの例を示す模式図である。図７は、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合のボンディングワイヤ１６３のモデルの例を示す模式図である。図６及び図７での横軸は、放射線検出素子１１とボンディングワイヤ１６３との接続点からの第１面１２１に平行な方向の距離である。縦軸は、放射線検出素子１１とボンディングワイヤ１６３との接続点からの第１面１２１に垂直な方向の距離である。図６及び図７中に示す破線は、第１基板１２及び増幅器１７１の位置を限定する線である。ボンディング時の視野を確保するために、破線で示した線よりも上に第１基板１２又は増幅器１７１が位置していない必要がある。破線で示した線よりも上に第１基板１２又は増幅器１７１が位置した場合は、ボンディングワイヤ１６３の長さがより長大になる。
図６及び図７に示した形状及び長さのボンディングワイヤ１６３について、容量を計算した。ボンディングワイヤ１６３を分割した各部分について容量を計算し、各部分の容量を合算することで、ボンディングワイヤ１６３全体の容量を計算した。図６に示すような、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合は、容量の計算値は１７．６ｆＦであった。図７に示すような、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合は、容量の計算値は２１．４ｆＦであった。放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合は、第２面１２３に増幅器１７１を設けた場合に対応し、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合は、第３面１２４を設けずに第２面１２３に増幅器１７１を設けた場合に対応する。計算結果で明らかなように、本実施形態では、第３面１２４に増幅器１７１を設けたことにより、第２面１２３に増幅器１７１を設ける場合に比べて、ボンディングワイヤ１６３の長さが短くなり、ボンディングワイヤ１６３の寄生容量が減少する。
ボンディングワイヤ１６３の容量の計算結果を基に、放射線のスペクトルに含まれるピークの半値幅を計算した。図８は、放射線のスペクトルに含まれるピークの半値幅の計算結果の例を示す図表である。ペルチェ素子１３３により冷却した放射線検出素子１１の温度は−４０℃とし、放射線検出素子１１のリーク電流は０．０１ｐＡとする。エネルギーが５．８９５ｋｅＶであるＭｎ（マンガン）のＫαのピークと、エネルギーが１８８．３ｅＶであるＢ（ホウ素）のＫαのピークとについて、半値幅を計算した。夫々のピークについて、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合と、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合とについて、半値幅を計算した。また、ピーキングタイム（Peaking Time）を０．１μｓ、０．３μｓ、１μｓ、２μｓ及び８μｓとした場合の夫々について、ピークの半値幅を計算した。ピーキングタイムは、信号処理部２での信号処理において、放射線検出器１からの信号に対して移動平均を行う際の時定数である。ピーキングタイムが長くなるほど、ノイズが減少し、ピークの半値幅が減少するものの、不感時間が長くなる。
図８に示したピークの半値幅の計算結果の単位は、ｅＶである。図８に示すように、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．３ｍｍの場合の半値幅は、放射線検出素子１１から増幅器１７１までの距離が０．６ｍｍの場合の半値幅よりも小さくなっている。例えば、ピーキングタイムが０．１μｓの条件で、ＭｎのＫαのピークの半値幅は、互いに１．０ｅＶの差が生じている。ピークの半値幅が小さいほど、スペクトルに含まれるピークを分離し易くなり、エネルギー分解能が高い。計算結果で明らかなように、本実施形態では、第３面１２４に増幅器１７１を設けたことにより、第２面１２３に増幅器１７１を設ける場合に比べて、ピークの半値幅が減少し、放射線検出時のエネルギー分解能が高い。
以上詳述した如く、本実施形態においては、放射線検出素子１１が設けられた第１面１２１と第２面１２３との間の距離は、第１面１２１と第３面１２４との間の距離よりも長く、第３面１２４に増幅器１７１が設けられ、第２面１２３上に配線１７２が設けられている。放射線検出素子１１と配線１７２との間の距離を十分に長くすることができ、配線１７２からの特性Ｘ線の放射線検出素子１１への入射を抑制することが可能となる。また、第３面１２４に増幅器１７１を設けることによって、放射線検出素子１１と増幅器１７１との間の距離が長くなることが防止され、放射線検出素子１１と増幅器１７１との間を接続するボンディングワイヤ１６３の長さの長大化が防止される。このため、ボンディングワイヤ１６３の寄生容量の増加及び増幅器１７１の入力容量の増加が防止され、放射線検出器１のエネルギー分解能の悪化が防止される。従って、本実施形態では、配線１７２からの特性Ｘ線の放射線検出素子１１への入射を抑制しながらも、放射線検出器１のエネルギー分解能の悪化を防止することができる。この結果、放射線検出装置は、放射線検出の精度の高さと、エネルギー分解能の高さとを両立させることが可能となる。
なお、本実施形態では、主に、増幅器１７１の全部が放射線検出器１内に設けられている形態を示したが、増幅器１７１の一部が放射線検出器１内に設けられ、増幅器１７１の他の部分は放射線検出器１外に設けられていてもよい。増幅器１７１の一部は、第１基板１２の第３面１２４に設けられ、ボンディングワイヤ１６３を介して放射線検出素子１１に接続されている。例えば、増幅器１７１の一部であるＦＥＴ（Field effect transistor ）が、第３面１２４に設けられ、放射線検出素子１１に接続されている。この場合でも、放射線検出素子１１と配線１７２との間の距離は、放射線検出素子１１と増幅器１７１のボンディングワイヤ１６３を介して放射線検出素子１１に接続された部分との間の距離よりも長い。増幅器１７１の他の部分は、放射線検出器１と信号処理部２との間に配置されていてもよく、信号処理部２と一体に構成されていてもよい。
＜実施形態２＞
図９は、実施形態２に係る放射線検出器１の模式的断面図である。第１基板１２は、窓１５１に対向した第４面１２６を有している。即ち、第１面１２１及び第４面１２６は向きがほぼ同一である。第４面１２６と窓１５１との間の距離は、第１面１２１と窓１５１との間の距離よりも長い。即ち、第４面１２６は、第１面１２１を含む平面よりも後方に位置している。また、第４面１２６は、第１面１２１よりも外側、即ち、第１面１２１の中心を通り第１面１２１に交差する直線から見て第１面１２１の端よりも遠い位置にある。ボンディングパッド１２２は、第４面１２６上に設けられている。放射線検出素子１１に接続されたボンディングワイヤ１６１は、ボンディングパッド１２２に接続されている。ボンディングワイヤ１６２は、ボンディングパッド１２２とボンディングパッド１４１との間に接続されている。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図９は、実施形態２に係る放射線検出器１の模式的断面図である。第１基板１２は、窓１５１に対向した第４面１２６を有している。即ち、第１面１２１及び第４面１２６は向きがほぼ同一である。第４面１２６と窓１５１との間の距離は、第１面１２１と窓１５１との間の距離よりも長い。即ち、第４面１２６は、第１面１２１を含む平面よりも後方に位置している。また、第４面１２６は、第１面１２１よりも外側、即ち、第１面１２１の中心を通り第１面１２１に交差する直線から見て第１面１２１の端よりも遠い位置にある。ボンディングパッド１２２は、第４面１２６上に設けられている。放射線検出素子１１に接続されたボンディングワイヤ１６１は、ボンディングパッド１２２に接続されている。ボンディングワイヤ１６２は、ボンディングパッド１２２とボンディングパッド１４１との間に接続されている。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図９に示すように、ボンディングパッド１２２に接続されたボンディングワイヤ１６２は、第１基板１２よりも外側の位置を通る。このように、第１基板１２に接続され、第１基板１２よりも後方へ伸びるボンディングワイヤは、第１基板１２よりも外側の位置を通る。このため、第１基板１２とカバー１５との間には、ボンディングワイヤが通る隙間が空いている必要がある。図２に示す如き、第１基板１２が第４面１２６を有していない場合は、第１面１２１上のボンディングパッド１２２にボンディングワイヤ１６２が接続されている。本実施形態では、第１面１２１よりも後方の第４面１２６上のボンディングパッド１２２にボンディングワイヤ１６２が接続されていることによって、ボンディングワイヤ１６２はより後方の位置を通る。カバー１５の形状は先細りであるので、ボンディングワイヤ１６２の位置がより後方であるほど、第１基板１２とカバー１５との間の隙間が大きくなる。このため、図２に示す如き第１基板１２が第４面１２６を有していない場合に比べて、本実施形態では、第１基板１２をより窓１５１に近づけて配置すること、又は第１基板１２をより大きくすることが可能となる。
第１基板１２をより窓１５１に近づけて配置した場合は、第１面１２１に設けられた放射線検出素子１１がより窓１５１に近づく。即ち、本実施形態では、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置することが可能となる。放射線検出素子１１がより試料６に近づくことになり、試料６で発生した放射線の内で放射線検出素子１１へ入射する放射線が通る立体角が増大する。また、第１基板１２をより大きくした場合は、第１面１２１の面積が広くなり、第１面１２１に設けることができる放射線検出素子１１の大きさが増大する。即ち、本実施形態では、放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。放射線検出素子１１の大きさが増大することによって、試料６で発生した放射線の内で放射線検出素子１１へ入射する放射線が通る立体角が増大する。立体角が増大する結果、放射線検出器１での放射線の検出感度が向上する。従って、本実施形態では、カバー１５の形状を変更することなく、放射線検出器１での放射線の検出感度を向上させることが可能となる。
なお、放射線検出器１及び放射線検出装置は、第１基板１２が第３面１２４を有していない形態であってもよい。第１面１２１を第１の表面とし、第４面１２６を第２の表面とした第１基板１２を放射線検出器１が備えていれば、増幅器１７１の少なくとも一部及び配線１７２が何れの位置に配置されていたとしても、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置すること、又は放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。
＜実施形態３＞
図１０は、実施形態３に係る放射線検出器１の模式的断面図である。図１１は、実施形態３に係る第１基板１２の平面図である。図１１は第１基板１２を前側から見た図であり、複数のリードピン１４２を示している。第１基板１２は、側面１２７の一部が窪んだ切り欠き部１２８を有している。図１１には、第１基板１２が八個の切り欠き部１２８を有している例を示している。切り欠き部１２８の数はその他の数であってもよい。夫々のリードピン１４２は、切り欠き部１２８に沿った位置に配置されている。リードピン１４２の先端は、第１面１２１を含む平面に近い位置にある。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２２に接続されている。ボンディングパッド１２２は、ボンディングワイヤ１６５を介してリードピン１４２に接続されている。図１０には、放射線検出器１が第２基板１４を備えていない例を示している。放射線検出器１は、第２基板１４を備えていてもよい。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図１０は、実施形態３に係る放射線検出器１の模式的断面図である。図１１は、実施形態３に係る第１基板１２の平面図である。図１１は第１基板１２を前側から見た図であり、複数のリードピン１４２を示している。第１基板１２は、側面１２７の一部が窪んだ切り欠き部１２８を有している。図１１には、第１基板１２が八個の切り欠き部１２８を有している例を示している。切り欠き部１２８の数はその他の数であってもよい。夫々のリードピン１４２は、切り欠き部１２８に沿った位置に配置されている。リードピン１４２の先端は、第１面１２１を含む平面に近い位置にある。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２２に接続されている。ボンディングパッド１２２は、ボンディングワイヤ１６５を介してリードピン１４２に接続されている。図１０には、放射線検出器１が第２基板１４を備えていない例を示している。放射線検出器１は、第２基板１４を備えていてもよい。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図２に示す如き、第１基板１２が切り欠き部１２８を有していない場合は、ボンディングパッド１２２と第２基板１４上のボンディングパッド１４１とを繋ぐボンディングワイヤ１６２は、第１基板１２よりも外側の位置を通る。本実施形態では、切り欠き部１２８に沿った位置にリードピン１４２が配置されることによって、リードピン１４２の先端を第１基板１２上のボンディングパッド１２２に近づけた配置が可能となる。ボンディングパッド１２２とリードピン１４２とを繋ぐボンディングワイヤ１６５は、図２に示す如きボンディングワイヤ１６２に比べて、短くなり、また、第１基板１２よりも外側へ膨らむ大きさが小さくなる。このため、図２に示す如き第１基板１２が切り欠き部１２８を有していない場合に比べて、本実施形態では、第１基板１２とカバー１５との間の隙間をより狭くすることが可能となる。即ち、第１基板１２をより窓１５１に近づけて配置することにより、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置することが可能となる。又は、第１基板１２をより大きくすることにより、放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。これにより、試料６で発生した放射線の内で放射線検出素子１１へ入射する放射線が通る立体角が増大し、放射線検出器１での放射線の検出感度が向上する。従って、本実施形態でも、カバー１５の形状を変更することなく、放射線検出器１での放射線の検出感度を向上させることが可能となる。
なお、放射線検出器１及び放射線検出装置は、第１基板１２が第３面１２４を有していない形態であってもよい。第１基板１２の切り欠き部１２８に沿ってリードピン１４２が配置されていれば、増幅器１７１の少なくとも一部及び配線１７２が何れの位置に配置されていたとしても、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置すること、又は放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。
＜実施形態４＞
図１２は、実施形態４に係る放射線検出器１の模式的断面図である。第１基板１２の側面１２７に、ボンディングパッド１２９が設けられている。ボンディングパッド１２９は、ボンディングワイヤ１６６を介してリードピン１４２に接続されている。図１２には、放射線検出器１が第２基板１４を備えていない例を示している。放射線検出器１は、第２基板１４を備えていてもよく、ボンディングパッド１２９は、第２基板１４を経由してリードピン１４２に接続されていてもよい。ボンディングパッド１２２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されている。なお、第１基板１２はボンディングパッド１２２を備えておらず放射線検出素子１１は第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されていてもよい。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されている。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図１２は、実施形態４に係る放射線検出器１の模式的断面図である。第１基板１２の側面１２７に、ボンディングパッド１２９が設けられている。ボンディングパッド１２９は、ボンディングワイヤ１６６を介してリードピン１４２に接続されている。図１２には、放射線検出器１が第２基板１４を備えていない例を示している。放射線検出器１は、第２基板１４を備えていてもよく、ボンディングパッド１２９は、第２基板１４を経由してリードピン１４２に接続されていてもよい。ボンディングパッド１２２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されている。なお、第１基板１２はボンディングパッド１２２を備えておらず放射線検出素子１１は第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されていてもよい。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２９に接続されている。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図２に示す如き、第１基板１２の側面１２７にボンディングパッド１２９が無い場合は、ボンディングパッド１２２と第２基板１４上のボンディングパッド１４１とを繋ぐボンディングワイヤ１６２は、第１基板１２よりも外側の位置を通る。本実施形態では、第１基板１２の側面１２７に設けられたボンディングパッド１２９にボンディングワイヤ１６６が接続していることによって、ボンディングワイヤ１６６はボンディングワイヤ１６２よりも後方の位置を通る。カバー１５の形状は先細りであるので、ボンディングワイヤの位置がより後方であるほど、第１基板１２とカバー１５との間の隙間が大きくなる。このため、図２に示す如き、第１基板１２の側面１２７にボンディングパッド１２９が無い場合に比べて、本実施形態では、第１基板１２をより窓１５１に近づけて配置することにより、放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。又は、第１基板１２をより大きくすることにより、放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。これにより、試料６で発生した放射線の内で放射線検出素子１１へ入射する放射線が通る立体角が増大し、放射線検出器１での放射線の検出感度が向上する。従って、本実施形態でも、カバー１５の形状を変更することなく、放射線検出器１での放射線の検出感度を向上させることが可能となる。
なお、放射線検出器１及び放射線検出装置は、第１基板１２が第３面１２４を有していない形態であってもよい。第１基板１２の側面１２７にボンディングワイヤ１６６が接続されていれば、増幅器１７１の少なくとも一部及び配線１７２が何れの位置に配置されていたとしても、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置すること、又は放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。
＜実施形態５＞
図１３は、実施形態５に係る放射線検出器１の模式的斜視図である。図１４は、実施形態５に係る放射線検出器１の平面図である。図１３はカバー１５を省略した図を示し、図１４はカバー１５及びコリメータ１３１を省略した図を示す。また、図１３は放射線検出器１を前側から見た図である。第１基板１２の形状は、平面視で多角形状になっている。図１３及び図１４に示した例では、第１基板１２の形状は六角形であり、放射線検出素子１１の形状は八角形である。第１基板１２の複数の角の少なくとも一部は、平面視で放射線検出素子１１の角と重ならない位置に配置されている。第１基板１２の角及び角近傍の部分を含んだ複数のコーナー部分が、平面視で放射線検出素子１１よりも外側へ突出している。複数のリードピン１４２は、平面視で放射線検出素子１１と重ならない位置に配置されている。なお、放射線検出素子１１の形状は平面視で多角形以外の形状であってもよい。
図１３は、実施形態５に係る放射線検出器１の模式的斜視図である。図１４は、実施形態５に係る放射線検出器１の平面図である。図１３はカバー１５を省略した図を示し、図１４はカバー１５及びコリメータ１３１を省略した図を示す。また、図１３は放射線検出器１を前側から見た図である。第１基板１２の形状は、平面視で多角形状になっている。図１３及び図１４に示した例では、第１基板１２の形状は六角形であり、放射線検出素子１１の形状は八角形である。第１基板１２の複数の角の少なくとも一部は、平面視で放射線検出素子１１の角と重ならない位置に配置されている。第１基板１２の角及び角近傍の部分を含んだ複数のコーナー部分が、平面視で放射線検出素子１１よりも外側へ突出している。複数のリードピン１４２は、平面視で放射線検出素子１１と重ならない位置に配置されている。なお、放射線検出素子１１の形状は平面視で多角形以外の形状であってもよい。
ボンディングパッド１２２は、第１基板１２のコーナー部分上に設けられている。夫々のリードピン１４２は、平面視で第１基板１２のいずれかの辺に沿った位置に配置されている。配線１７２は、第１基板１２内に設けられた図示しない導電部を通じてボンディングパッド１２２に接続されている。ボンディングパッド１２２は、ボンディングワイヤ１６５を介してリードピン１４２に接続されている。図１３及び図１４には、放射線検出器１が第２基板１４を備えていない例を示している。放射線検出器１は、第２基板１４を備えていてもよい。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
本実施形態では、第１基板１２のコーナー部分に設けられたボンディングパッド１２２及びボンディングワイヤ１６５を通じて、放射線検出素子１１とリードピン１４２との間の接続が行われている。平面視で放射線検出素子１１よりも外側へ突出したコーナー部分の面積は、ボンディングパッド１２２を設けることができる面積があればよい。このような配置によって、平面視でリードピン１４２を放射線検出素子１１に可及的に近づけて配置することが可能となる。このため、本実施形態では、放射線検出素子１１とカバー１５との間の隙間をより狭くすることが可能となる。即ち、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置することが可能となる。又は、放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。これにより、試料６で発生した放射線の内で放射線検出素子１１へ入射する放射線が通る立体角が増大し、放射線検出器１での放射線の検出感度が向上する。従って、本実施形態でも、カバー１５の形状を変更することなく、放射線検出器１での放射線の検出感度を向上させることが可能となる。
なお、放射線検出器１及び放射線検出装置は、第１基板１２が第３面１２４を有していない形態であってもよい。第１基板１２のコーナー部分に設けられたボンディングパッド１２２を介して放射線検出素子１１とリードピン１４２との間の接続が行われていれば、増幅器１７１の少なくとも一部及び配線１７２が何れの位置に配置されていたとしても、放射線検出素子１１をより窓１５１に近づけて配置すること、又は放射線検出素子１１の大きさを増大させることが可能となる。
＜実施形態６＞
図１５は、実施形態６に係る放射線検出素子１１、コリメータ１３１及び第１基板１２の模式的断面図である。図１５には、図４のＸＶ−ＸＶ線で切断した断面を示す。第１基板１２の第２面１２３上には、放射線検出器１の動作に必要な、増幅器１７１以外の部品１７３が設けられている。部品１７３は、温度測定用の部品、又はＥＳＤ（electro-static discharge；静電気放電）対策用の部品である。温度測定用の部品１７３は、例えば、サーミスタ、ダイオード、測温抵抗体又は熱電対である。ＥＳＤ対策用の部品１７３は、例えば、セラミックコンデンサ、ダイオード又はバリスタである。
図１５は、実施形態６に係る放射線検出素子１１、コリメータ１３１及び第１基板１２の模式的断面図である。図１５には、図４のＸＶ−ＸＶ線で切断した断面を示す。第１基板１２の第２面１２３上には、放射線検出器１の動作に必要な、増幅器１７１以外の部品１７３が設けられている。部品１７３は、温度測定用の部品、又はＥＳＤ（electro-static discharge；静電気放電）対策用の部品である。温度測定用の部品１７３は、例えば、サーミスタ、ダイオード、測温抵抗体又は熱電対である。ＥＳＤ対策用の部品１７３は、例えば、セラミックコンデンサ、ダイオード又はバリスタである。
部品１７３は、前側から見た平面視で、放射線検出素子１１の有感部分と重ならない位置に配置されている。放射線検出素子１１の有感部分は、前方から入射した放射線を検出することができる部分であり、筒状のコリメータ１３１の内面よりも内側に位置する部分である。具体的には、部品１７３は、筒状のコリメータ１３１の内面を仮想的に延長した面よりも外側に配置されている。より好ましくは、部品１７３は、筒状のコリメータ１３１の内面を仮想的に延長した面よりも外側で、筒状のコリメータ１３１の外面を仮想的に延長した面よりも内側に配置されている。更に好ましくは、部品１７３は、コリメータ１３１の外面を仮想的に延長した面に対して内側かつ可及的に近い位置に配置されている。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
部品１７３又は部品１７３を第１基板１２に取り付けるためのハンダに放射線が照射された場合、部品１７３又はハンダから蛍光Ｘ線が発生する。発生した蛍光Ｘ線が第１基板１２に吸収されずに放射線検出素子１１で検出された場合は、放射線検出の精度が悪化する。本実施形態では、部品１７３が放射線検出素子１１の有感部分と重ならない位置に配置されていることによって、部品１７３若しくはハンダから蛍光Ｘ線が発生すること又は発生した蛍光Ｘ線が放射線検出素子１１で検出されることが抑制される。特に、筒状のコリメータ１３１の内面を仮想的に延長した面よりも外側で、筒状のコリメータ１３１の外面を仮想的に延長した面よりも内側に部品１７３が配置されている場合は、前方から放射線検出器１へ入射した放射線は、コリメータ１３１で遮蔽され、部品１７３又はハンダへは照射されない。更に、コリメータ１３１の外面を仮想的に延長した面に対して内側かつ可及的に近い位置に部品１７３が配置されている場合は、放射線検出素子１１の表面に対して斜めに入射した放射線が部品１７３又はハンダへ照射され難い。このため、部品１７３又はハンダからは蛍光Ｘ線が発生し難く、発生した蛍光Ｘ線が検出されることが抑制され、放射線検出の精度の悪化が抑制される。従って、本実施形態では、放射線検出器１での放射線の検出感度をより向上させることが可能となる。
＜実施形態７＞
図１６は、実施形態７に係る第１基板１２の模式的斜視図である。図１６は、第１基板１２を後側から見た図である。本実施形態では、第１基板１２には、貫通孔１２５以外に、ボンディングワイヤ１６３が通っていない貫通孔１７４が形成されている。貫通孔１７４は、第１基板１２の、配線１７２が設けられていない部分に形成されている。貫通孔１７４は、第１基板１２の一箇所のみに形成されていてもよく、第１基板１２の複数箇所に形成されていてもよい。図１６には、第１基板１２の複数箇所に貫通孔１７４が形成されている例を示す。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図１６は、実施形態７に係る第１基板１２の模式的斜視図である。図１６は、第１基板１２を後側から見た図である。本実施形態では、第１基板１２には、貫通孔１２５以外に、ボンディングワイヤ１６３が通っていない貫通孔１７４が形成されている。貫通孔１７４は、第１基板１２の、配線１７２が設けられていない部分に形成されている。貫通孔１７４は、第１基板１２の一箇所のみに形成されていてもよく、第１基板１２の複数箇所に形成されていてもよい。図１６には、第１基板１２の複数箇所に貫通孔１７４が形成されている例を示す。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
第１基板１２にＸ線が照射された場合、コンプトン散乱による散乱Ｘ線が第１基板１２から発生する。発生した散乱Ｘ線が放射線検出素子１１で検出された場合は、放射線検出の精度が悪化する。本実施形態では、第１基板１２が貫通孔１７４を有していることによって、前方から入射するＸ線に対する第１基板１２の面積、及び第１基板１２の体積が減少する。入射するＸ線に対する第１基板１２の面積が減少することにより、Ｘ線が第１基板１２へ入射する確率が低下し、コンプトン散乱の発生頻度が低下する。また、第１基板１２の体積が減少することにより、第１基板１２内でコンプトン散乱が発生する頻度が低下する。このため、コンプトン散乱による散乱Ｘ線が放射線検出素子１１で検出されることが抑制され、放射線検出の精度が悪化することが抑制される。従って、本実施形態では、放射線検出器１での放射線の検出感度をより向上させることが可能となる。
＜実施形態８＞
図１７は、実施形態８に係る第１基板１２の模式的斜視図である。図１７は、第１基板１２を後側から見た図である。本実施形態では、第１基板１２は、配線１７２が設けられている部分よりも厚みが薄い薄板部１７５を有する。薄板部１７５は、第１基板１２の、配線１７２が設けられていない部分に形成されている。薄板部１７５は、第１基板１２の一箇所のみにあってもよく、第１基板１２の複数箇所にあってもよい。図１７には、第１基板１２の複数箇所に薄板部１７５が存在する例を示す。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
図１７は、実施形態８に係る第１基板１２の模式的斜視図である。図１７は、第１基板１２を後側から見た図である。本実施形態では、第１基板１２は、配線１７２が設けられている部分よりも厚みが薄い薄板部１７５を有する。薄板部１７５は、第１基板１２の、配線１７２が設けられていない部分に形成されている。薄板部１７５は、第１基板１２の一箇所のみにあってもよく、第１基板１２の複数箇所にあってもよい。図１７には、第１基板１２の複数箇所に薄板部１７５が存在する例を示す。放射線検出器１のその他の構成は、実施形態１と同様である。また、放射線検出装置のその他の構成は、実施形態１と同様である。
本実施形態では、第１基板１２が薄板部１７５を有することによって、第１基板１２の体積が減少する。第１基板１２の体積が減少することにより、第１基板１２へＸ線が入射してコンプトン散乱が発生する頻度が低下する。このため、コンプトン散乱による散乱Ｘ線が放射線検出素子１１で検出されることが抑制され、放射線検出の精度が悪化することが抑制される。従って、本実施形態では、放射線検出器１での放射線の検出感度をより向上させることが可能となる。
なお、放射線検出器１及び放射線検出装置は、実施形態７及び８を組み合わせた形態であってもよい。即ち、第１基板１２は、ボンディングワイヤ１６３が通っていない貫通孔１７４及び薄板部１７５を有していてもよい。この形態においても、放射線検出器１での放射線の検出感度をより向上させることが可能となる。
本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、実施形態１〜８を適宜組み合わせた実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
１ 放射線検出器
１１ 放射線検出素子
１２ 第１基板
１２１ 第１面
１２２、１２９ ボンディングパッド
１２３ 第２面
１２４ 第３面
１２５ 貫通孔
１２６ 第４面
１２７ 側面
１２８ 切り欠き部
１３１ コリメータ
１３５ ステム底部
１５ カバー
１５１ 窓
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６ ボンディングワイヤ
１７１ 増幅器
１７２ 配線
１７４ 貫通孔
１７５ 薄板部
２ 信号処理部
１１ 放射線検出素子
１２ 第１基板
１２１ 第１面
１２２、１２９ ボンディングパッド
１２３ 第２面
１２４ 第３面
１２５ 貫通孔
１２６ 第４面
１２７ 側面
１２８ 切り欠き部
１３１ コリメータ
１３５ ステム底部
１５ カバー
１５１ 窓
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６ ボンディングワイヤ
１７１ 増幅器
１７２ 配線
１７４ 貫通孔
１７５ 薄板部
２ 信号処理部
Claims (8)
- 基板と、該基板に設けられた放射線検出素子と、該放射線検出素子に接続された増幅器の少なくとも一部と、前記基板に設けられた配線とを備える放射線検出器において、
前記基板は、
前記放射線検出素子が設けられる第１面と、
前記第１面の裏側に位置する第２面及び第３面とを有し、
前記第１面と前記第２面との間の距離は、前記第１面と前記第３面との間の距離よりも長く、
前記増幅器の少なくとも一部は、前記第３面に設けられており、
前記配線は、前記第２面上に設けられており、
前記放射線検出素子と前記配線との間の距離が、前記放射線検出素子と前記増幅器の少なくとも一部との間の距離よりも長く、
前記第３面上には、配線が設けられていないこと
を特徴とする放射線検出器。 - 前記増幅器の少なくとも一部と、前記第２面上に設けられた前記配線とは、ワイヤを介して接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。 - 前記基板は、前記第１面と前記第３面との間を貫通する貫通孔を更に有し、
前記増幅器は、前記貫通孔を通るワイヤを介して前記放射線検出素子に接続されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。 - 放射線が通過する窓を有し、該窓に向けて先細りになったハウジングを更に備え、
前記基板は、前記ハウジング内に配置され、
前記第１面は、前記窓に対向しており、
前記基板は、前記窓に対向した第４面を更に有し、
前記第４面は、前記第１面よりも外側に位置しており、
前記第４面と前記窓との間の距離は、前記第１面と前記窓との間の距離よりも長く、
前記第４面に、ワイヤが接続されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放射線検出器。 - ハウジングと、
リードピンとを更に備え、
前記基板は、側面の一部が窪んだ切り欠き部を有し、前記ハウジング内に配置されており、
前記リードピンは、前記切り欠き部に沿った位置に配置され、ワイヤを介して前記基板に接続されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放射線検出器。 - 放射線が通過する窓を有し、該窓に向けて先細りになったハウジングを更に備え、
前記基板は、前記ハウジング内に配置され、
前記基板の側面に、ワイヤが接続されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放射線検出器。 - 検出した放射線のエネルギーに応じた信号を出力する請求項１乃至６の何れか一つに記載の放射線検出器と、
該放射線検出器が出力した信号に基づいて、前記放射線のスペクトルを生成する信号処理部と
を備えることを特徴とする放射線検出装置。 - 試料へ放射線を照射する線源と、
前記試料から発生した放射線を検出し、検出した放射線のエネルギーに応じた信号を出力する請求項１乃至６の何れか一つに記載の放射線検出器と、
該放射線検出器が出力した信号に基づいて、前記放射線のスペクトルを生成する信号処理部と、
該信号処理部が生成したスペクトルの分析を行う分析部と、
該分析部による分析結果を表示する表示部と
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
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| JP2016224448 | 2016-11-17 | ||
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| JP2018551552A Active JP6899842B2 (ja) | 2016-11-17 | 2017-10-27 | 放射線検出器及び放射線検出装置 |
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