JP7422698B2 - 放射線検出器 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。
放射線検出器において、感度の向上が望まれる。
特開２０１８－８５３８７号公報
本発明の実施形態は、感度の向上が可能な放射線検出器を提供する。
本発明の実施形態によれば、放射線検出器は、検出部及び伝送部を含む。前記検出部は前記検出部に入射する放射線に応じた信号を出力可能である。前記伝送部は、前記検出部と電気的に接続され前記信号を伝送可能な第１導電層と、前記第１導電層から離れた第２導電層と、有機層と、を含む。前記有機層の少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にある。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。 図２は、第１実施形態に係る放射線検出器に対応する回路図である。 図３は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部の特性を例示する模式図である。 図４は、第１実施形態に係る放射線検出器の特性を例示する模式図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的平面図である。 図６は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的平面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、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。また、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。
なお、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。
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、放射線検出器に含まれる一部が抜き出されて描かれた平面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１０は、検出部１０Ａ及び伝送部１０Ｂを含む。検出部１０Ａは、検出部１０Ａに入射する放射線８１に応じた信号Ｓｉｇ１を出力可能である。信号Ｓｉｇ１は、伝送部１０Ｂを介して外部に取り出される。
伝送部１０Ｂは、第１導電層６１、第２導電層６２及び有機層３５を含む。第１導電層６１は、検出部１０Ａと電気的に接続される。第１導電層６１は、信号Ｓｉｇ１を伝送可能である。第２導電層６２は、第１導電層６１から離れる。有機層３５の少なくとも一部は、第１導電層６１と第２導電層６２との間にある。伝送部１０Ｂは、例えば、キャパシタンスとして機能する。
この例では、第２導電層６２と電気的に接続された第３導電層６３が設けられる。第３導電層６３は、例えば、端子部として機能する。第３導電層６３は必要に応じて設けられ、省略されても良い。
この例では、第１導電層６１は、第１導電部６１ａと第２導電部６１ｂとを含む。これらの導電部は、互いに連続して良い。第１導電部６１ａは、第１導電層６１の１つの領域である。第２導電部６１ｂは、第１導電層６１の別の領域である。
この例では、検出部１０Ａは、第１電極５１及び半導体層３１を含む。例えば、半導体層３１は、有機半導体層で良い。半導体層３１は、第１方向において、第１導電部６１ａと第１電極５１との間にある。
第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。Ｚ軸方向は、第１導電部６１ａ、半導体層３１及び第１電極５１における積層方向に対応する。
第２方向において、有機層３５の少なくとも一部は、第２導電部６１ｂ（第１導電層６１）と第２導電層６２との間にある。第２方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿う任意の方向である。この例では、有機層３５の一部は、Ｘ軸方向において、第２導電部６１ｂ（第１導電層６１）と第２導電層６２との間にある。
この例では、基体１２が設けられる。基体１２は、例えば、基板で良い。基体１２は、例えば有機材料を含んで良い。基体１２は、例えば樹脂基板または樹脂フィルムなどで良い。基体１２は、例えばガラス基板などでも良い。
基体１２は、第１基体領域１２ａ及び第２基体領域１２ｂを含む。第２基体領域１２ｂは、第１基体領域１２ａと連続して良い。第１基体領域１２ａは、基体１２の１つの領域である。第２基体領域１２ｂは、基体１２の別の領域である。第１電極５１の少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、半導体層３１と第１基体領域１２ａとの間にある。有機層３５の少なくとも一部から第２基体領域１２ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。
実施形態において、Ｚ軸方向において、伝送部１０Ｂは、検出部１０Ａと重ならない。例えば、検出部１０Ａに入射する放射線が伝送部１０Ｂには入射しないようにすることが可能である。例えば、筐体７５（図１（ａ）参照）などにより、伝送部１０Ｂは容易に遮蔽されることが可能である。
例えば、検出部１０Ａにおいて放射線８１に応じて、第１導電部６１ａに電荷＋Ｑが誘起される。電荷＋Ｑに応じて、第２導電部６１ｂに電荷－Ｑが誘起される。これにより、第２導電層６２において、電荷＋Ｑが誘起され、電圧が生じる。第２導電層６２に生じる電圧を検出することで、放射線８１を検出できる。例えば、伝送部１０Ｂに放射線８１が入射しないことで、伝送部１０Ｂの特性はより安定である。実施形態においては、伝送部１０Ｂが設けられない場合に比べて、安定して高い感度の検出が可能である。
例えば、第１電極５１及び有機層３５は、基体１２の第１面１２ｆに設けられて良い。
図１（ａ）に示すように、検出部１０Ａは、シンチレータ層１１をさらに含んでも良い。図１（ｂ）においては、シンチレータ層１１は省略されている。基体１２が設けられる場合、第１電極５１は、半導体層３１とシンチレータ層１１との間にある。第１基体領域１２ａは、第１電極５１とシンチレータ層１１との間にある。基体１２の第１基体領域１２ａが省略される場合、第１電極５１は、シンチレータ層１１と接しても良い。
例えば、検出対象の放射線８１が、シンチレータ層１１に入射する。シンチレータ層１１において、放射線８１が光に変換される。生じた光は、半導体層３１に入射する。入射した光に基づいて、半導体層３１において、移動可能な電荷が生じる。電源７１により、第１電極５１にバイアス電圧Ｖｂが印加される。これにより、生じた電荷が第１電極５１または第１導電部６１ａに向けて移動する。移動した電荷により信号Ｓｉｇ１が生じる。１つの例において、バイアス電圧Ｖｂは負である。
信号Ｓｉｇ１は、伝送部１０Ｂ及び第３導電層６３を介して、増幅器７２に入力される。例えば、増幅器７２で増幅された信号がＡＤ変換器７３でデジタル信号に変換されても良い。ＡＤ変換器７３から得られる信号が、検出結果信号Ｓｉｇ２として利用される。これらの電気的な接続は、例えば、配線７１Ｌ及び７２Ｌなどにより行われて良い。
実施形態において、シンチレータ層１１が設けられず、放射線８１が半導体層３１において電気信号に変換されても良い。
検出部１０Ａにおいて、第１電極５１、第１導電部６１ａ及び半導体層３１により、第１キャパシタンスが形成される。一方、伝送部１０Ｂにおいて、第１導電層６１、第２導電層６２及び有機層３５により、第２キャパシタンスが形成される。
例えば、第１電極５１と第１導電部６１ａとが互いに対向する領域の面積が、検出部１０Ａの面積に対応する。検出部１０Ａの面積を大きくすることで、放射線８１または放射線８１に基づく光が入射する面積が増大する。これにより、高い検出効率が得られる。例えば、高い感度が得られる。検出部１０Ａの面積を大きくすると、第１キャパシタンスの電気容量が大きくなる。第１キャパシタンスの電気容量は、第１電極５１と第１導電部６１ａとの間の電気容量に対応する。
例えば、検出部１０Ａにおいて放射線８１に応じた光に応じた電荷により、第１導電部６１ａに電荷＋Ｑが誘起される。第１導電部６１ａに誘起された電荷＋Ｑにより、第１導電部６１ａに電圧Ｖ１が生じる。検出部１０Ａの電気容量が大きくなると、電圧Ｖ１の値は小さくなる。伝送部１０Ｂが設けられず電圧Ｖ１が検出される参考例においては、検出感度が低い。
実施形態においては、検出部１０Ａに加えて伝送部１０Ｂが設けられる。伝送部１０Ｂにおいて、第１導電部６１ａに誘起された電荷＋Ｑに応じて、第２導電部６１ｂに電荷－Ｑが誘起される。これにより、第２導電層６２において、電荷＋Ｑが誘起される。伝送部１０Ｂの第２キャパシタンスを小さくすることで、第２導電層６２に生じる電圧Ｖ２の値は大きくなる。実施形態においては、伝送部１０Ｂが設けられない場合に比べて、得られる電圧が高くなる。これにより、検出感度を向上できる。実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器を提供できる。
さらに伝送部１０Ｂが設けられない参考例では、第１キャパシタンスが増幅器７２に接続される。この参考例において、検出部１０Ａの面積を大きくすると検出信号においてノイズが大きくなりやすいことが分かった。検出部１０Ａの面積が大きくなり第１キャパシタンスの電気容量が大きくなると、増幅器７２におけるノイズが大きくなると考えられる。増幅器７２に接続されるキャパシタンスの電気容量が大きくなると、増幅器７２のノイズが大きくなることが原因であると考えられる。
実施形態においては、上記の伝送部１０Ｂが設けられる。これにより、増幅器７２は、伝送部１０Ｂの第２キャパシタンスに接続されることが可能である。これにより、検出部１０Ａの面積を大きくした場合でも、増幅器７２が接続されるキャパシタンスの電気容量を小さくできる。実施形態においては、検出部１０Ａの面積を大きくした場合でも、ノイズを抑制できる。
実施形態においては、ノイズを抑制しつつ検出部１０Ａの面積を大きくできる。実施形態においては、ノイズが生じ易い増幅器７２と組み合わせた場合でも、ノイズの発生を抑制できる。ノイズを抑制され、高い感度が得られる実用的な放射線検出器が提供できる。
例えば、増幅器７２に供給される信号には、０．１ｋＨｚ～１ＧＨｚの種々の周波数成分が含まれる。放射線８１の検出のための周波数範囲は、１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ程度である。参考例において、増幅器７２に接続されるキャパシタンスが大きくなると、０．１ｋＨｚ～１ＧＨｚの広い周波数範囲で増幅器７２のノイズ強度が高くなる。放射線８１の検出のための１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの周波数範囲においても、増幅器７２におけるノイズ強度が高くなる。
増幅器７２に接続されるキャパシタンスの電気容量を小さくすることで、増幅器７２におけるノイズ強度を低くすることができる。特に、放射線８１の検出のための１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの周波数範囲においては、増幅器７２におけるノイズ強度を非常に小さく維持できる。
図２は、第１実施形態に係る放射線検出器に対応する回路図である。
図２に示すように、検出部１０Ａは第１キャパシタンスＣ１とみなすことができる。伝送部１０Ｂは、第２キャパシタンスＣ２とみなすことができる。第２キャパシタンスＣ２の電気容量は、第１キャパシタンスＣ１の電気容量よりも小さいことが好ましい。第１キャパシタンスＣ１は、第１面積Ｓ１及び第１距離ｄ１を有する。第１キャパシタンスＣ１の電気容量は、Ｓ１／ｄ１に比例する。第２キャパシタンスＣ２は、第２面積Ｓ２及び第２距離ｄ２を有する。第２キャパシタンスＣ２の電気容量は、Ｓ２／ｄ２に比例する。
例えば、Ｓ２／ｄ２は、Ｓ１／ｄ１よりも小さい。例えば、Ｓ２は、Ｓ１よりも小さい。例えば、ｄ２は、ｄ１よりも大きい。
図２に示すように、検出部１０Ａは、第１面積Ｓ１及び第１距離ｄ１を有する。第１面積Ｓ１は、第１導電部６１ａ及び第１電極が第１方向で対向する領域の面積である。第１距離ｄ１は、第１導電部６１ａと第１電極５１との間の第１方向（Ｚ軸方向）のおける距離である（図１（ａ）参照）。図１（ｂ）に示すように、第１面積Ｓ１は、第１導電部６１ａ及び第１電極が第１方向で対向する領域の第１長さＬ１と第１幅ｗ１との積に対応する。
図２に示すように、伝送部１０Ｂは、第２面積Ｓ２及び第２距離ｄ２を有する。第２面積Ｓ２は、第２導電部６１ｂ及び第２導電層６２が第２方向（例えばＺ軸方向）で対向する領域の面積である。第２距離ｄ２は、第２導電部６１ｂと第２導電層６２との間の第２方向（例えばＸ軸方向）における距離である（図１（ａ）参照）。図１（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第２面積Ｓ２は、第２導電部６１ｂ及び第２導電層６２が第２方向（例えばＺ軸方向）で対向する領域の第２長さＬ２と第２幅ｗ２との積である。
例えば、伝送部１０Ｂは、第２面積Ｓ２及び第２距離ｄ２の少なくともいずれかを有しても良い。第２面積Ｓ２は、第１面積Ｓ１よりも小さい。第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１よりも長い。
実施形態において、第２導電層６２の材料は、第１導電層６１の材料とは異なっても良い。例えば、第２導電層６２の材料は、第２導電部６１ｂの材料とは異なっても良い。これにより、例えば、伝送部１０Ｂにおいて、電流の向き（または電子の流れる向き）に応じて、抵抗が変化する。
図３は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部の特性を例示する模式図である。
図３の横軸は、伝送部１０Ｂにおいて、第１導電層６１と第２導電層６２との間に印加される電圧Ｖａである。縦軸は、第１導電層６１と第２導電層６２との間に流れる電流の絶対値Ｉａである。同じ電圧Ｖａの絶対値のときに電流の絶対値Ｉａが大きい場合は、伝送部１０Ｂの電気抵抗が低い状態に対応する。
例えば、第２導電層６２から第１導電層６１へ電流が流れるときの第１導電層６１と第２導電層６２との間の第１電気抵抗は、第１導電層６１から第２導電層６２へ電流が流れるときの第１導電層６１と第２導電層６２との間の第２電気抵抗とは異なる。例えば、第１電気抵抗は、第２電気抵抗よりも低い。
このような電気抵抗の違いにより、伝送部１０Ｂに蓄積された電荷を速やかに排出できる。例えば、高い応答速度が得易くなる。
例えば、第１導電層６１の材料と、第２導電層６２の材料と、を互いに異ならせることで得られる。例えば、材料の差により異なる仕事関数が得られる。これにより、電流の極性による電気抵抗の差が得られる。
例えば、第１導電層６１は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂ及びＣよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。１つの例において、第１導電層６１は、Ａｌ層を含む。例えば、第２導電層６２は、Ｉｎ、Ｓｎ及び酸素を含む。１つの例において、第２導電層６２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層を含む。材料の違いにより、電流の極性による電気抵抗の差が得られる。
第２導電層６２は、第１電極５１に含まれる材料と同じ材料を含んでも良い。同じ材料により、第１電極５１及び第２導電層６２が形成されても良い。これにより、高い生産性が得られる。例えば、検出部１０Ａにおける第１電極５１と第１導電部６１ａとにおける材料の仕事関数の大小関係は、伝送部１０Ｂにおける第２導電層６２と第２導電部６１ｂとにおける材料の仕事関数の大小関係と逆である。
図４は、第１実施形態に係る放射線検出器の特性を例示する模式図である。
図４の横軸は、時間ｔｍである。縦軸は、検出信号ＳＧである。図４には、第１試料ＳＰ１及び第２試料ＳＰ２の特性が例示されている。第１試料ＳＰ１においては、第１導電層６１の材料は、第２導電層６２の材料と同じである。第２試料ＳＰ２においては、第１導電層６１の材料は、第２導電層６２の材料と異なる。第２試料ＳＰ２において、例えば、第１電気抵抗は、第２電気抵抗よりも低い。
図４に示すように、第２試料ＳＰ２においては、第１試料ＳＰ１よりも高い応答速度の検出信号ＳＧが得られる。第２試料ＳＰ２においては、第１試料ＳＰ１よりも大きい振幅の検出信号ＳＧが得られる。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的平面図である。
これらの図において、第１導電層６１及び第２導電層６２の平面パターンが例示されている。
図５（ａ）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、複数の第１導電層６１（複数の第２導電部６１ｂ）と、複数の第２導電層６２と、が設けられる。この例では、複数の第２導電部６１ｂと複数の第２導電層６２とは、Ｘ軸方向に沿って交互に並ぶ。
図５（ｂ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１２においては、第１導電層６１の第２導電部６１ｂと、第２導電層６２と、は、Ｙ軸方向において対向する。この場合、第２方向は、Ｙ軸方向に対応する。
図５（ｃ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１３においては、複数の第１導電層６１（複数の第２導電部６１ｂ）と、複数の第２導電層６２と、が設けられる。この例では、複数の第２導電部６１ｂと複数の第２導電層６２とは、Ｙ軸方向に沿って交互に並ぶ。
複数の第２導電部６１ｂと、複数の第２導電層６２と、が設けられる場合、第２キャパシタンスの電気容量は、複数の第２導電部６１ｂと、複数の第２導電層６２と、がそれぞれ対向する領域の電気容量に基づく。
図６は、第１実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的平面図である。
これらの図において、第１導電層６１及び第２導電層６２の平面パターンが例示されている。
図６に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１４においては、複数の伝送部１０Ｂが設けられる。複数の伝送部１０Ｂにおいて、例えば、第２導電部６１ｂと第２導電層６２とを含む構造の数が違いに異なる。例えば異なる電気容量が得られる。複数の伝送部１０Ｂを選択することで、検出信号の時定数を調整できる。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
図７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図７（ｂ）は、放射線検出器に含まれる一部が抜き出されて描かれた平面図である。
図７（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１５においても、検出部１０Ａ及び伝送部１０Ｂが設けられる。放射線検出器１１５においては、伝送部１０Ｂは、第１導電層６１、第２導電層６２及び有機層３５に加えて、第１光吸収層４１をさらに含む。伝送部１０Ｂは、第２光吸収層４２をさらに含んでも良い。放射線検出器１１５におけるこれを除く構成は、放射線検出器１１０～１１３と同様でよい。
第１光吸収層４１は、有機層３５と基体１２との間にある。第１光吸収層４１における光の吸収率は、有機層３５における光の吸収率よりも高い。光の波長は、例えば可視光の波長である。可視光の波長は、例えば、４８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下で良い。
このような第１光吸収層４１が設けられることで、光が有機層３５に入射することが抑制できる。例えば、シンチレータ層１１で生じた光が基体１２を通過して伝送部１０Ｂに伝搬する可能性がある。第１光吸収層４１が設けられることで、光が有機層３５に入射することが抑制できる。伝送部１０Ｂにおいてリークが抑制できる。例えば、ノイズをより抑制できる。適正な信号が得易くなる。
有機層３５は、第２光吸収層４２と第１光吸収層４１との間に設けられても良い。これにより、基体１２とは逆の方向から光が有機層３５に入射することが抑制できる。伝送部１０Ｂにおいてリークが抑制できる。適正な信号が得易くなる。第２光吸収層４２における光の吸収率は、有機層３５における光の吸収率よりも高い。
第１光吸収層４１及び第２光吸収層４２は、例えば絶縁性である。第１光吸収層４１及び第２光吸収層４２は、例えば、光吸収剤などを含む有機材料を含んで良い。光吸収剤は、例えば、顔料を含む。顔料は、例えばカーボンブラックを含んで良い。顔料は、例えば、金属酸化物（例えば光吸収性の酸化チタンなど）を含んでも良い。光吸収剤は、有機顔料を含んでも良い。上記の有機材料は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（polyethylene naphthalate）、Polyimide、及び、ＰＣ（polycarbonate）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。上記の有機材料は、例えば、ＰＶＴ（Polyvinyl toluene）、ＰＶＫ（Polyvinylcarbazole）、及び、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。光吸収層に含まれる上記の有機材料は、例えば、シンチレータ層１１に含まれる有機材料を同じ材料を含んで良い。
（第２実施形態）
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
図８（ａ）は、図８（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図８（ｂ）は、放射線検出器に含まれる一部が抜き出されて描かれた平面図である。
図８（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１２０は、検出部１０Ａ及び伝送部１０Ｂを含む。検出部１０Ａは、検出部１０Ａに入射する放射線８１に応じた信号Ｓｉｇ１を出力可能である。伝送部１０Ｂは、第１導電層６１、第２導電層６２及び有機層３５を含む。第１導電層６１は、検出部１０Ａと電気的に接続される。
放射線検出器１２０においては、検出部１０Ａは、第１電極５１、第２電極５２及び半導体層３１を含む。半導体層３１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２電極５２と第１電極５１との間にある。第２電極５２は、第１導電層６１と電気的に接続される。例えば、第１導電層６１の第１導電部６１ａが、第２電極５２と電気的に接続される。
第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向において、有機層３５の少なくとも一部は、第１導電層６１と第２導電層６２との間にある。
このように、第１導電層６１の第１導電部６１ａとは別に第２電極５２が設けられても良い。このような放射線検出器１２０においても、検出部１０Ａの面積を大きくした場合でも、高い強度の信号出力が得られる。例えば、増幅器７２と組み合わせることにより、微弱な信号検出を可能になる。例えば、増幅器７２と組み合わせた場合において、ノイズの発生を抑制できる。感度の向上が可能な放射線検出器を提供できる。
放射線検出器１２０においても、伝送部１０Ｂの電気容量は、検出部１０Ａの電気容量よりも小さいことが好ましい。例えば、検出部１０Ａは、第２電極５２及び第１電極５１が第１方向（Ｚ軸方向）で対向する領域の第１面積Ｓ１と、第２電極５２と第１電極５１との間の第１方向のおける第１距離ｄ１と、を有する（図８（ａ）参照）。伝送部１０Ｂは、第２面積Ｓ２及び第２距離ｄ２の少なくともいずれかを有する。第２面積Ｓ２は、第１導電層６１及び第２導電層６２が第２方向で対向する領域の面積である。第２面積Ｓ２は、第１面積Ｓ１よりも小さい。第２距離ｄ２は、第１導電層６１と第２導電層６２との間の第２方向における距離である（図８（ａ）参照）。第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１よりも長い。例えば、Ｓ２／ｄ２は、Ｓ１／ｄ１よりも小さい。例えば、Ｓ２は、Ｓ１よりも小さい。例えば、ｄ２は、ｄ１よりも大きい。
第１面積Ｓ１は、第２電極５２及び第１電極が第１方向で対向する領域の第１長さＬ１と第１幅ｗ１との積に対応する。第２面積Ｓ２は、第１導電層６１（第２導電部６１ｂでも良い）及び第２導電層６２が第２方向（例えばＺ軸方向）で対向する領域の第２長さＬ２と第２幅ｗ２との積である。
放射線検出器１２０においても、第２導電層６２の材料は、第１導電層６１の材料とは異なることが好ましい。例えば、伝送部１０Ｂの電気抵抗は、極性に対して非対称で良い。例えば、第２導電層６２から第１導電層６１へ電流が流れるときの第１導電層６１と第２導電層６２との間の電気抵抗は、第１導電層６１から第２導電層６２へ電流が流れるときの第１導電層６１と第２導電層６２との間の電気抵抗よりも低い。例えば、伝送部１０Ｂに蓄積された電荷を速やかに排出できる。例えば、高い応答速度が得易くなる。
放射線検出器１１０～１１５及び１２０において、有機層３５は、半導体層３１に含まれる材料と同じ材料を含んでも良い。有機層３５において、適度な絶縁性が得られる。蓄積された電界を適度な速度で排出できる。
放射線検出器１１０～１１５及び１２０において、有機層３５の一部は、第１導電層６１から第２導電層６２への方向と交差する方向（例えば第１方向であるＺ軸方向）において、第１導電層６１及び第２導電層６２と重なっても良い。これにより、伝送部１０Ｂの特性が安定化し易くなる。
実施形態において、半導体層３１は、例えば、ｐ形領域及びｎ形領域を含む。ｐ形領域は、例えば、ポリチオフェン及びポリチオフェンの誘導体の少なくともいずれかを含む。ｎ形領域は、例えば、フラーレン及びフラーレン誘導体よりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。１つの例において、半導体層３１は、例えば、Poly（3-hexylthiophene）と、[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl esterと、を含む。ｐ形領域は、例えば、サブフタロシアニンまたはサブフタロシアニンの誘導体を含んで良い。ｐ形領域は、例えば、ポリチオフェンまたはポリチオフェンの誘導体を含んで良い。
シンチレータ層１１は、例えば、ＰＶＴ（Polyvinyl toluene）、ＰＶＫ（Polyvinylcarbazole）、及び、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
基体１２は、例えば、樹脂を含む。樹脂は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（polyethylene naphthalate）、Polyimide、及び、ＰＣ（polycarbonate）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
実施形態において、放射線検出器における感度はβ線において高く、他の放射線において低くても良い。例えば、ベータ線が検出部１０Ａに入射したときに検出部１０Ａに生じる第１信号の感度は、ガンマ線、中性子線及びＸ線の少なくともいずれかが検出部１０Ａに入射したときに検出部１０Ａに生じる第２信号の感度よりも高い。有機のシンチレータ層１１と半導体層３１との組み合わせにより、β線の検出において、高い選択性が得られる。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
検出部であって、前記検出部に入射する放射線に応じた信号を出力可能な検出部と、
伝送部と、
を備え、
前記伝送部は、
前記検出部と電気的に接続され前記信号を伝送可能な第１導電層と、
前記第１導電層から離れた第２導電層と、
有機層と、
を含み、
前記有機層の少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にある、放射線検出器。
（構成２）
前記検出部は、第１電極及び半導体層を含み、
前記第１導電層は、第１導電部と第２導電部とを含み、
前記半導体層は、第１方向において、前記第１導電部と前記第１電極との間にあり、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記有機層の前記少なくとも一部は、前記第２導電部と前記第２導電層との間にある、
構成１記載の放射線検出器。
（構成３）
前記検出部は、前記第１導電部及び前記第１電極が第１方向で対向する領域の第１面積と、前記第１導電部と前記第１電極との間の前記第１方向のおける第１距離と、を有し、
前記伝送部は、第２面積及び第２距離の少なくともいずれかを有し、
前記第２面積は、前記第２導電部及び前記第２導電層が前記第２方向で対向する領域の面積であり、前記第２面積は、前記第１面積よりも小さく、
前記第２距離は、前記第２導電部と前記第２導電層との間の前記第２方向における距離であり、前記第２距離は、前記第１距離よりも長い、構成２記載の放射線検出器。
（構成４）
前記第２導電層の材料は、前記第２導電部の材料とは異なる、構成２または３に記載の放射線検出器。
（構成５）
前記検出部は、第１電極、第２電極及び半導体層を含み、
前記半導体層は、第１方向において、前記第２電極と前記第１電極との間にあり、
前記第２電極は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記有機層の前記少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にある、構成１記載の放射線検出器。
（構成６）
前記検出部は、前記第２電極及び前記第１電極が第１方向で対向する領域の第１面積と、前記第２電極と前記第１電極との間の前記第１方向のおける第１距離と、を有し、
前記伝送部は、第２面積及び第２距離の少なくともいずれかを有し、
前記第２面積は、前記第１導電層及び前記第２導電層が前記第２方向で対向する領域の面積であり、前記第２面積は、前記第１面積よりも小さく、
前記第２距離は、前記第１導電層と前記第２導電層との間の前記第２方向における距離であり、前記第２距離は、前記第１距離よりも長い、構成５記載の放射線検出器。
（構成７）
前記第２導電層の材料は、前記第１導電層の材料とは異なる、構成５または６に記載の放射線検出器。
（構成８）
第１基体領域及び第２基体領域を含む基体をさらに備え、
前記第１電極の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記半導体層と前記第１基体領域との間にある、
前記有機層の前記少なくとも一部から前記第２基体領域への方向は、前記第１方向に沿う、構成２～７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成９）
前記検出部は、シンチレータ層をさらに含み、
前記第１電極は、前記半導体層と前記シンチレータ層との間にあり、
前記第１基体領域は、前記第１電極と前記シンチレータ層との間にある、構成８記載の放射線検出器。
（構成１０）
第１光吸収層をさらに備え、
前記第１光吸収層は、前記有機層と前記基体との間にあり、
前記第１光吸収層における光の吸収率は、前記有機層における前記光の吸収率よりも高い、構成８または９に記載の放射線検出器。
（構成１１）
第２光吸収層をさらに備え、
前記有機層は、前記第２光吸収層と前記第１光吸収層との間にあり、
前記第２光吸収層における光の吸収率は、前記有機層における前記光の前記吸収率よりも高い、構成１０記載の放射線検出器。
（構成１２）
第１光吸収層及第２光吸収層をさらに備え、
前記有機層は、前記第２光吸収層と前記第１光吸収層との間にあり、
前記第１光吸収層における光の吸収率、及び、前記第２光吸収層における光の吸収率は、前記有機層における前記光の吸収率よりも高い、構成２～７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１３）
前記第１光吸収層は、絶縁性である、構成１０～１２のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１４）
前記検出部は、シンチレータ層をさらに含み、
前記第１電極は、前記半導体層と前記シンチレータ層との間にある、構成２～７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１５）
前記有機層は、前記半導体層に含まれる材料と同じ材料を含む、構成２～１４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１６）
前記第２導電層は、前記第１電極に含まれる材料と同じ材料を含む、構成２～１５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１７）
前記第１電極は、Ｉｎ、Ｓｎ及び酸素を含む、構成２～１６のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１８）
前記第１導電層は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂ及びＣよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成２～１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１９）
前記第２導電層から前記第１導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗は、前記第１導電層から前記第２導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗よりも低い、構成１～１８のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成２０）
前記有機層の一部は、前記第１導電層から前記第２導電層への方向と交差する方向において、第１導電層及び第２導電層と重なる、構成１～１９のいずれか１つに記載の放射線検出器。
実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器が提供できる。
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、放射線検出器に含まれる検出部、伝送部、導電層、有機層、シンチレータ層、電極、半導体層及び基体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
各例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
本発明の実施の形態として上述した放射線検出器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての放射線検出器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０Ａ…検出部、 １０Ｂ…伝送部、 １１…シンチレータ層、 １２…基体、 １２ａ、１２ｂ…第１、第２基体領域、 １２ｆ…第１面、 ３１…半導体層、 ３５…有機層、 ４１、４２…第１、第２光吸収層、 ５１、５２…第１、第２電極、 ６１～６３…第１～第３導電層、 ６１ａ、６１ｂ…第１、第２導電部、 ７１…電源、 ７１Ｌ、７２Ｌ…配線、 ７２…増幅器、 ７３…Ａ／Ｄ変換器、 ７５…筐体、 ８１…放射線、 １１０～１１５、１２０…放射線検出器、 Ｃ１、Ｃ２…第１、第２キャパシタンス、 Ｉａ…絶対値、 Ｌ１、Ｌ２…第１、第２長さ、 Ｓ１、Ｓ２…第１、第２面積、 ＳＧ…検出信号、 ＳＰ１、ＳＰ２…第１、第２試料、 Ｓｉｇ１…信号、 Ｓｉｇ２…検出結果信号、 Ｖａ…電圧、 Ｖｂ…バイアス電圧、 ｄ１、ｄ２…第１、第２距離、 ｔｍ…時間、 ｗ１、ｗ２…第１、第２幅

Claims (10)

  1. 検出部であって、前記検出部に入射する放射線に応じた信号を出力可能な前記検出部と、
    伝送部と、
    を備え、
    前記伝送部は、
    前記検出部と電気的に接続され前記信号を伝送可能な第１導電層と、
    前記第１導電層から離れた第２導電層と、
    有機層と、
    を含み、
    前記有機層の少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にあり、
    前記検出部は、第１電極及び半導体層を含み、
    前記第１導電層は、第１導電部と第２導電部とを含み、
    前記半導体層は、第１方向において、前記第１導電部と前記第１電極との間にあり、
    前記第１方向と交差する第２方向において、前記有機層の前記少なくとも一部は、前記第２導電部と前記第２導電層との間にある、放射線検出器。
  2. 前記検出部は、前記第１導電部及び前記第１電極が前記第１方向で対向する領域の第１面積と、前記第１導電部と前記第１電極との間の前記第１方向における第１距離と、を有し、
    前記伝送部は、第２面積及び第２距離の少なくともいずれかを有し、
    前記第２面積は、前記第２導電部及び前記第２導電層が前記第２方向で対向する領域の面積であり、前記第２面積は、前記第１面積よりも小さく、
    前記第２距離は、前記第２導電部と前記第２導電層との間の前記第２方向における距離であり、前記第２距離は、前記第１距離よりも長い、請求項１記載の放射線検出器。
  3. 検出部であって、前記検出部に入射する放射線に応じた信号を出力可能な前記検出部と、
    伝送部と、
    を備え、
    前記伝送部は、
    前記検出部と電気的に接続され前記信号を伝送可能な第１導電層と、
    前記第１導電層から離れた第２導電層と、
    有機層と、
    を含み、
    前記有機層の少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にあり、
    前記検出部は、第１電極、第２電極及び半導体層を含み、
    前記半導体層は、第１方向において、前記第２電極と前記第１電極との間にあり、
    前記第２電極は、前記第１導電層と電気的に接続され、
    前記第１方向と交差する第２方向において、前記有機層の前記少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にある、放射線検出器。
  4. 前記検出部は、前記第２電極及び前記第１電極が前記第１方向で対向する領域の第１面積と、前記第２電極と前記第１電極との間の前記第１方向における第１距離と、を有し、
    前記伝送部は、第２面積及び第２距離の少なくともいずれかを有し、
    前記第２面積は、前記第１導電層及び前記第２導電層が前記第２方向で対向する領域の面積であり、前記第２面積は、前記第１面積よりも小さく、
    前記第２距離は、前記第１導電層と前記第２導電層との間の前記第２方向における距離であり、前記第２距離は、前記第１距離よりも長い、請求項３記載の放射線検出器。
  5. 第１光吸収層及び第２光吸収層をさらに備え、
    前記有機層は、前記第２光吸収層と前記第１光吸収層との間にあり、
    前記第１光吸収層における光の吸収率、及び、前記第２光吸収層における光の吸収率は、前記有機層における前記光の吸収率よりも高い、請求項１～４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  6. 前記検出部は、シンチレータ層をさらに含み、
    前記第１電極は、前記半導体層と前記シンチレータ層との間にある、請求項１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  7. 前記有機層は、前記半導体層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１～６のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  8. 前記第２導電層は、前記第１電極に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１～７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  9. 前記第２導電層から前記第１導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗は、前記第１導電層から前記第２導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗よりも低い、請求項１～８のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  10. 検出部であって、前記検出部に入射する放射線に応じた信号を出力可能な前記検出部と、
    伝送部と、
    を備え、
    前記伝送部は、
    前記検出部と電気的に接続され前記信号を伝送可能な第１導電層と、
    前記第１導電層から離れた第２導電層と、
    有機層と、
    を含み、
    前記有機層の少なくとも一部は、前記第１導電層と前記第２導電層との間にあり、
    前記第２導電層から前記第１導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗は、前記第１導電層から前記第２導電層へ電流が流れるときの前記第１導電層と前記第２導電層との間の電気抵抗よりも低い、放射線検出器。
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