JP6924173B2 - 放射線検出器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図2(a)及び図2(b)は、第1実施形態に係る放射線検出器の材料を例示する模式図である。
これらの図の横軸は、ADコンバータのチャネル数En(ADCチャネル数)である。チャネル数Enは、放射線検出器110(検出素子30E)に入射する放射線81のエネルギーEnに比例する値である。この例では、硝酸トリウムを放射線源とする放射線81が用いられる。縦軸は、検出される信号のカウント数CNTである。図3(a)は、放射線源が無い場合に対応する。図3(b)は、放射線源がある場合に対応する。図3(a)に示すように、放射線源が無い場合でも、測定系のノイズとして、カウント数CNTが表示される。図3(b)に示すように、放射線源がある場合は、全体のカウント数CNTが増大し、放射線81に応じたカウント数CNTが得られる。
図4は、有機半導体層30の断面の一部を模式的に示す。図4に示すように、有機半導体層30は、第1化合物31を含む第1領域R1と、第2化合物32を含む第2領域R2と、を含む。有機半導体層30は、ボイド30vをさらに含む。ボイド30vは、第1領域R1と第2領域R2との間に設けられる。
図5は、検出回路70に設けられる電荷増幅器75を例示している。電荷増幅器75の2つの入力端子の一方に、第1配線71(すなわち、第1導電層10)が電気的に接続される。電荷増幅器75の2つの入力端子の他方に、第2配線72(すなわち、第2導電層20)が電気的に接続される。電荷増幅器75の負入力と、電荷増幅器75の出力端子との間に、キャパシタンス76が接続される。例えば、第1導電層10と第2導電層20との間に生じる電荷に応じた電圧が、出力信号OSとして得られる。
図6に示すように、実施形態に係る放射線検出器111においては、第1導電層10、第2導電層20、有機半導体層30、第1部材51に加えて、封止部材60(第2部材52)がさらに設けられる。第1部材51及び封止部材60には、例えば、ガラスが用いられる。封止部材60の外縁が、第1部材51の外縁と、接合される。第1部材51及び封止部材60により囲まれる空間に、第1導電層10、第2導電層20及び有機半導体層30が設けられる。第1導電層10、第2導電層20及び有機半導体層30は、第1部材51及び封止部材60により、気密に封止される。これにより、安定した特性が得やすくなる。高い信頼性が得られる。
図7に示すように、放射線検出器120においては、複数の第1導電層10が設けられる。複数の第1導電層10は、複数の第1導電層10の1つから第2導電層20に向かう第1方向(Z軸方向)に対して交差する平面(例えばX−Y平面)に沿って並ぶ。X−Y平面は、Z軸方向に対して垂直である。複数の第1導電層10は、例えば、X軸方向及びY軸方向に沿って並ぶ。複数の第1導電層10は、例えば、マトリクス状に並ぶ。
第2実施形態は、放射線検出器の製造方法に係る。この製造方法では、両極性の第1化合物31を含む複数の粒と、第2化合物32を含む複数の粒と、が混合された混合体が準備される。製造方法は、この混合体に圧力を加えて第1化合物31及び第2化合物32を含む有機半導体層30を形成することを含む。有機半導体層30の厚さは、50μm以上である。製造方法は、有機半導体層30に電気的に接続される第1導電層10及び第2導電層20を形成することを含む。第1導電層10及び第2導電層20との間に有機半導体層30が設けられる。圧力成型法を用いることで、50μm以上の厚さt30を安定して、均一に得ることができる。
Claims (11)
- 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた有機半導体層と、
を含む検出素子を備え、
前記有機半導体層は、第1化合物と、第2化合物と、を含み、
前記有機半導体層の厚さは、50μm以上であり、
前記第1化合物は、ホウ素化サブナフタロシアニンクロリド、及び、ホウ素化ナフタロシアニンクロリドの誘導体よりなる群から選択された少なくとも1つを含む、放射線検出器。 - 前記第2化合物は、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン、ポリ(9,9-ジオクチル-9H-フルオレン-2,7-ジイル)-alt-2,2'-ビチオフェン-5,5'-ジイル、及び、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-alt-ベンゾチアジアゾール)よりなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項1記載の放射線検出器。
- 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた有機半導体層と、
を含む検出素子を備え、
前記有機半導体層は、第1化合物と、第2化合物と、を含み、
前記第1化合物は、ホウ素化サブナフタロシアニンクロリド、及び、ホウ素化ナフタロシアニンクロリドの誘導体よりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第2化合物は、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン、ポリ(9,9-ジオクチル-9H-フルオレン-2,7-ジイル)-alt-2,2'-ビチオフェン-5,5'-ジイル、及び、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-alt-ベンゾチアジアゾール)よりなる群から選択された少なくとも1つを含む、放射線検出器。 - 前記第1化合物の前記有機半導体層における濃度は、50重量%以上95重量%以下である、請求項1〜3のいずれか1つ記載の放射線検出器。
- 前記有機半導体層の前記厚さは、1000μm以下である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の放射線検出器。
- 前記有機半導体層は、
前記第1化合物を含む第1領域と、
前記第2化合物を含む第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との間のボイドと、
を含む、請求項1〜5のいずれか1つに記載の放射線検出器。 - 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた有機半導体層と、
を含む検出素子を備え、
前記有機半導体層は、両極性の第1化合物と、第2化合物と、を含み、
前記有機半導体層の厚さは、50μm以上であり、
前記有機半導体層は、
前記第1化合物を含む第1領域と、
前記第2化合物を含む第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との間のボイドと、
を含む、放射線検出器。 - 前記ボイドの空隙率は、0.01%以上10%以下である、請求項6または7記載の放射線検出器。
- 前記ボイドのサイズは、0.1μm以上10μm以下である、請求項6〜8のいずれか1つに記載の放射線検出器。
- 前記第1導電層及び前記第2導電層と電気的に接続された検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記検出素子に入射する放射線に対応する信号を出力可能である、請求項1〜9のいずれか1つに記載の放射線検出器。 - 両極性の第1化合物を含む複数の粒と、第2化合物を含む複数の粒と、が混合された混合体に圧力を加えて前記第1化合物及び前記第2化合物を含む有機半導体層を形成し、前記有機半導体層の厚さは、50μm以上であり、
前記有機半導体層に電気的に接続される第1導電層及び前記第2導電層を形成し、第1導電層及び前記第2導電層との間に前記有機半導体層が設けられる、放射線検出器の製造方法。
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