JP7449264B2 - 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、安定した検出が望まれる。
本発明の実施形態は、安定した検出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、第１導電領域を含む第１導電層と、第１積層体と、を含む。前記第１積層体は、第１方向において前記第１導電領域から離れた第１電極と、前記第１導電領域と前記第１電極との間に設けられた第１シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層と前記第１電極との間に設けられた第１中間電極と、前記第１中間電極と前記第１電極との間に設けられた第１有機半導体層と、を含む。
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。
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的断面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１０は、第１導電層５１及び第１積層体１１Ｅを含む。第１導電層５１は、第１導電領域５１ａを含む。
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的断面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１０は、第１導電層５１及び第１積層体１１Ｅを含む。第１導電層５１は、第１導電領域５１ａを含む。
第１積層体１１Ｅは、第１電極１１、第１シンチレータ層４１、第１中間電極２１及び第１有機半導体層３１を含む。
第１電極１１は、第１方向において第１導電領域５１ａから離れる。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。第１導電領域５１ａから第１電極１１への方向が、第１方向（Ｚ軸方向）に対応する。
第１シンチレータ層４１は、第１導電領域５１ａと第１電極１１との間に設けられる。第１中間電極２１は、第１シンチレータ層４１と第１電極１１との間に設けられる。第１有機半導体層３１は、第１中間電極２１と第１電極１１との間に設けられる。
放射線８１が、第１導電層５１を通過して、第１積層体１１Ｅの第１シンチレータ層４１に入射する。第１シンチレータ層４１において、入射した放射線８１に応じて光が生じる。生じた光が第１有機半導体層３１に入射して、移動可能な電荷が生じる。電荷に応じた信号を取り出すことで、入射した放射線８１が検出できる。
図１（ａ）に示すように、制御部７０が設けられて良い。放射線検出器１１０は、制御部７０を含んでも良い。制御部７０は、放射線検出器１１０とは別に設けられても良い。
放射線検出器１１０は、第１～第３配線７１～７３を含んでも良い。第１配線７１は、第１導電層５１を制御部７０と電気的に接続する。第２配線７２は、第１中間電極２１を制御部７０と電気的に接続する。第３配線７３は、第１電極１１を制御部７０と電気的に接続する。
例えば、制御部７０は、第１導電層５１を第１電位Ｖ１に設定し、第１中間電極２１を第２電位Ｖ２に設定する。第１電位Ｖ１は、例えば固定電位である。第１電位Ｖ１は、例えば、接地電位でも良い。第２電位Ｖ２は、例えばバイアス電位（バイアス電圧）である。第２電位Ｖ２は、例えば－５０Ｖ以上－５Ｖ以下などである。実施形態において、第２電位Ｖ２の極性及び絶対値は、種々に変更可能である。
このような電位が設定された状態で、第１シンチレータ層４１に放射線８１が入射する。上記のように、入射する放射線８１に応じて、第１電極１１から電気信号（信号Ｖｓ１）が得られる。制御部７０は、この信号Ｖｓ１に応じた信号Ｓｉｇ１を出力可能である。制御部７０は、電源部及び検出部を含んで良い。電源部は、上記の電位を設定する。検出部は、上記の信号Ｖｓ１を増幅可能である。検出部は、増幅器を含んで良い。
実施形態においては、第１シンチレータ層４１が第１導電層５１と第１中間電極２１との間に設けられる。第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１は、キャパシタとして機能できる。これにより、第１中間電極２１の電位は、より安定になる。実施形態によれば、安定した検出が可能な放射線検出器を提供できる。
例えば、放射線８１が入射して第１電極１１から信号Ｖｓ１が取り出される。この際に、信号Ｖｓ１の時間的な変化に応じて、第１中間電極２１の電位が影響を受け、変化してしまうことがある。実施形態においては、第１中間電極２１の電位の変動が、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１に基づくキャパシタにより、抑制される。
例えば、信号Ｖｓ１の時間的な変化に応じた第１中間電極２１の電位の変動を抑制するために、第１積層体１１Ｅとは別に、キャパシタ素子が設けられる参考例が考えられる。この参考例においては、別のキャパシタ素子が設けられるため、構造が複雑になる。別のキャパシタ素子が放射線８１を減衰させ、放射線８１の検出特性が低くなる場合がある。
実施形態においては、別のキャパシタが不要である。第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１において、放射線８１の減衰はわずかである。放射線８１の検出特性への悪影響が抑制され、安定な検出が可能である。
実施形態において、第１電極１１及び第１中間電極２１の少なくともいずれかは、例えば、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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。これにより、効率よく放射線８１を検出できる。第１導電層５１は、例えば、金属を含んで良い。第１導電層５１は、例えば、第１電極１１と同じ材料を含んで良い。
第１中間電極２１の少なくとも一部は、第１元素と酸素とを含む化合物を含んで良い。第１元素は、Ｉｎ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１中間電極２１の少なくとも一部は、例えば、酸化インジウム、または、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などを含んで良い。第１シンチレータ層４１で発生した光が、効率良く第１有機半導体層３１に入射できる。高い感度が得やすい。
図１（ａ）に示すように、放射線検出器１１０は、基体６０ｓを含んで良い。基体６０ｓは、例えば、樹脂を含む。基体６０ｓは、例えば、樹脂基板、または、樹脂フィルムなどで良い。基体６０ｓは、第１面６０ｆを含む。第１導電層５１は、第１面６０ｆと第１積層体１１Ｅとの間にある。例えば、第１導電層５１は、第１面６０ｆの上に設けられる。第１導電層５１の上に第１積層体１１Ｅが設けられる。
図１（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向に沿う第１導電層５１の長さ（幅）を第１導電層長さＬ５１とする。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第２方向に沿う第１電極１１の長さ（幅）を第１電極長さＬ１１とする。第１導電層長さＬ５１は、第１電極長さＬ１１よりも長いことが好ましい。例えば、第１導電層５１のサイズ（任意の方向の長さ）は、第１電極１１のサイズ（任意の方向の長さ）よりも大きいことが好ましい。これにより、例えば、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１によるキャパシタの電気容量を大きくできる。これにより、第１中間電極２１の電位を安定にし易い。
図１（ｂ）に示すように、第２方向（Ｘ軸方向）に沿う第１中間電極２１の長さ（幅）を第１中間電極長さＬ２１とする。第１中間電極長さＬ２１は、第１電極長さＬ１１よりも長いことが好ましい。これにより、例えば、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１によるキャパシタの電気容量を大きくできる。これにより、第１中間電極２１の電位を安定にし易い。
実施形態において、第１シンチレータ層４１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ４１は、例えば、第１有機半導体層３１の第１方向に沿う厚さｔ３１の１０２倍以上１０４倍以下である。例えば、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１によるキャパシタの電気容量を適切に大きくできる。
例えば、厚さｔ４１は、１００μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。厚さｔ４１が３００μｍ以上の場合、例えば、検出対象の放射線８１（例えば、β線またはＸ線）をより高い精度で検出し易くなる。厚さｔ４１が５ｍｍ以下であることで、例えば、検出対象の放射線８１の弁別が容易になる。
１つの例において、第１導電層５１と第１中間電極２１との間の静電容量は、第１中間電極２１と第１電極１１との間の静電容量の１／５０倍よりも大きくても良い。第１中間電極２１の電位をより安定にし易い。
例えば、厚さｔ３１は、０．５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。厚さｔ３１が０．５μｍ以上であることで、例えば、低いエネルギーの放射線８１を検出し易くなる。厚さｔ３１が１μｍ以下であることで、例えば、連続して入射する複数の放射線８１を区別し易くなる。
第１導電層５１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ５１は、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。厚さｔ５１が０．１μｍ以上であることで、例えば、低いエネルギーの放射線８１を検出し易くなる。厚さｔ５１が５μｍ以下であることで、例えば、検出対象の放射線８１の弁別が容易になる。
第１中間電極２１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ２１は、例えば、３０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。厚さｔ２１が３０ｎｍ以上であることで、例えば、低いエネルギーの放射線８１の弁別が容易になる。厚さｔ２１が１μｍ以下であることで、例えば、検出対象の放射線８１の弁別が容易になる。
第１電極１１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ１１は、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。厚さｔ１１が０．１μｍ以上であることで、例えば、低いエネルギーの放射線８１を検出し易くなる。厚さｔ１１が５μｍ以下であることで、例えば、検出対象の放射線８１の弁別が容易になる。
図２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に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１１において、第１中間電極２１は、第１導電膜２１ａ及び第２導電膜２１ｂを含む。第１導電膜２１ａは、開口部２１ｏを含む。開口部２１ｏは、例えば、穴または溝である。開口部２１ｏは、例えば、第１導電膜２１ａが設けられていない部分に対応する。第２導電膜２１ｂの少なくとも一部は、開口部２１ｏの中にある。例えば、第２導電膜２１ｂの少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１導電膜２１ａと重なる。
図２に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１１において、第１中間電極２１は、第１導電膜２１ａ及び第２導電膜２１ｂを含む。第１導電膜２１ａは、開口部２１ｏを含む。開口部２１ｏは、例えば、穴または溝である。開口部２１ｏは、例えば、第１導電膜２１ａが設けられていない部分に対応する。第２導電膜２１ｂの少なくとも一部は、開口部２１ｏの中にある。例えば、第２導電膜２１ｂの少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１導電膜２１ａと重なる。
例えば、第１導電膜２１ａは、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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。第２導電膜２１ｂは、第１元素と酸素とを含む化合物を含む。第１元素は、Ｉｎ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２導電膜２１ｂは、例えば、酸化インジウム、または、ＩＴＯなどを含む。
第１シンチレータ層４１から出射する光のピーク波長に対する第２導電膜２１ｂの光透過率は、ピーク波長に対する第１導電膜２１ａの光透過率よりも高い。第２導電膜２１ｂは、例えば、光透過性である。第１導電膜２１ａの電気抵抗率は、第２導電膜２１ｂの電気抵抗率よりも低い。このような積層構造が適用されることで、高い光透過率と、低い電気抵抗と、が得られる。より高い感度の検出が安定して実施できる。
図３（ａ）及び図３（ｂ）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３（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１２は、第１導電層５１、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅを含む。放射線検出器１１２におけるこれ以外の構成は、放射線検出器１１０または放射線検出器１１１の構成と同様で良い。
図３（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１２は、第１導電層５１、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅを含む。放射線検出器１１２におけるこれ以外の構成は、放射線検出器１１０または放射線検出器１１１の構成と同様で良い。
図３（ａ）に示すように、第１導電層５１は、第２導電領域５１ｂをさらに含む。第１導電領域５１ａから第２導電領域５１ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第１導電領域５１ａと第２導電領域５１ｂとの間の境界は、明確でも不明確でも良い。第１導電領域５１ａは第２導電領域５１ｂと連続する。
第２積層体１２Ｅは、第２電極１２、第２シンチレータ層４２、第２中間電極２２、及び、第２有機半導体層３２を含む。第２電極１２は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２導電領域５１ｂから離れる。第１導電層５１のうちで、Ｚ軸方向において第１電極１１と重なる領域が、第１導電領域５１ａに対応する。第１導電層５１のうちで、Ｚ軸方向において第２電極１２と重なる領域が、第２導電領域５１ｂに対応する。
第２シンチレータ層４２は、第２導電領域５１ｂと第２電極１２との間に設けられる。第２中間電極２２は、第２シンチレータ層４２と第２電極１２との間に設けられる。第２有機半導体層３２は、第２中間電極２２と第２電極１２との間に設けられる。
第１積層体１１Ｅは、検出のための１つの要素（例えば画素）として機能する。第２積層体１２Ｅは、検出のための別の１つの要素（例えば画素）として機能する。
放射線検出器１１２において、第１配線７１、第２配線７２、第３配線７３及び第４配線７４が設けられて良い。これらの配線は、放射線検出器１１２に含まれて良い。第１配線７１は、第１導電層５１を制御部７０と電気的に接続する。第２配線７２は、第１中間電極２１及び第２中間電極２２を制御部７０と電気的に接続する。この例では、第２配線７２は、共通部７２ｘ、第１配線層７２ａ及び第２配線層７２ｂを含む。第１配線層７２ａの一端は、第１中間電極２１と電気的に接続される。第１配線層７２ａの他端は、共通部７２ｘと電気的に接続される。第２配線層７２ｂの一端は、第２中間電極２２と電気的に接続される。第２配線層７２ｂの他端は、共通部７２ｘと電気的に接続される。共通部７２ｘは、制御部７０と電気的に接続される。
第３配線７３は、第１電極１１を制御部７０と電気的に接続する。第４配線７４は、第２電極１２を制御部７０と電気的に接続する。
制御部７０は、第１導電層５１を第１電位Ｖ１に設定し、第１中間電極２１及び第２中間電極２２を第２電位Ｖ２に設定する。制御部７０は、第１シンチレータ層４１に入射する放射線８１に応じて生じる第１電極１１から得られる信号Ｖｓ１に応じた信号Ｓｉｇ１を出力可能である。制御部７０は、第２シンチレータ層４２に入射する放射線８１に応じて生じる第２電極１２から得られる信号Ｖｓ２に応じた信号Ｓｉｇ１を出力可能である。
放射線検出器１１２においては、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１により、１つのキャパシタ（第１キャパシタ）が形成される。第２シンチレータ層４２、第１導電層５１及び第２中間電極２２により、別のキャパシタ（第２キャパシタ）が形成される。放射線８１の入射による信号Ｖｓ１に応じた第１中間電極２１の電位の変動が、抑制できる。放射線８１の入射による信号Ｖｓ２に応じた第２中間電極２２の電位の変動が、抑制できる。例えばクロストークが抑制できる。安定した検出が可能な放射線検出器が提供できる。
図３（ｂ）に示すように、例えば、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向に沿う第１導電層５１の第１導電層長さＬ５１は、第２方向（例えばＸ軸方向）に沿う第１電極１１の第１電極長さＬ１１よりも長い。第１導電層長さＬ５１は、第２方向に沿う第２電極１２の第２電極長さＬ１２よりも長い。これにより、第１キャパシタ及び第２キャパシタにおいて、大きな電気容量が得やすい。
実施形態において、第２方向（例えばＸ軸方向）に沿う第１中間電極２１の第１中間電極長さＬ２１は、第１電極長さＬ１１よりも長い。第２方向に沿う第２中間電極２２の第２中間電極長さＬ２２は、第２電極長さＬ１２よりも長い。これにより、第１キャパシタ及び第２キャパシタにおいて、大きな電気容量が得やすい。
例えば、第１導電層５１と第１中間電極２１との間の静電容量は、第１中間電極２１と第１電極１１との間の静電容量よりも大きい。第１中間電極２１の電位をより安定にし易い。例えば、第１導電層５１と第２中間電極２２との間の静電容量は、第２中間電極２２と第２電極１２との間の静電容量よりも大きい。第２中間電極２２の電位をより安定にし易い。
図４（ａ）及び図４（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４（ａ）は、図４（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。
図４（ａ）は、図４（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。
図４（ｂ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１３は、第１導電層５１、第１積層体１１Ｅ、第２積層体１２Ｅ、第３積層体１３Ｅ及び第４積層体１４Ｅを含む。放射線検出器１１３において、第１導電層５１、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅには、放射線検出器１１２に関して説明した構成が適用可能である。第３積層体１３Ｅ及び第４積層体１４Ｅには、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅの構成が適用可能である。実施形態において、複数の積層体（検出要素）がＸ軸方向及びＹ軸方向において、マトリクス状に並んで良い。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１中間電極２１となる導電部材の一部が、第１配線層７２ａとなっても良い。第２中間電極２２となる導電部材の一部が、第２配線層７２ｂとなっても良い。第１シンチレータ層４１の一部が、第１方向と交差する１つの方向（この例ではＸ軸方向）において、第１中間電極２１となる導電部材と、第１導電層５１との間にあっても良い。第２シンチレータ層４２の一部が、第１方向と交差する１つの方向（この例ではＸ軸方向）において、第２中間電極２２となる導電部材と、第１導電層５１との間にあっても良い。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、放射線検出器１１３は、基体６０ｓを含んで良い。基体６０ｓは、樹脂を含み、第１面６０ｆを含む。第１導電層５１は、第１面６０ｆと第１積層体１１Ｅとの間、及び、第１面６０ｆと第２積層体１２Ｅとの間にある。第１配線層７２ａの少なくとも一部は、第１面６０ｆに設けられて良い。第２配線層７２ｂの少なくとも一部は、第１面６０ｆに設けられて良い。
第１配線層７２ａ及び第２配線層７２ｂの少なくともいずれかは、例えば、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＣ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。これにより、これらの配線層が放射線８１の検出に与える影響が抑制できる。
図５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５は、第１配線層７２ａ（または第２配線層７２ｂ）の形状を例示している。図５に示すように、第１配線層７２ａは、ミアンダ構造を有する。このような形状により、第１配線層７２ａはインダクタ成分を有する。例えば、第１中間電極２１の電位の変化がより抑制できる。
図５は、第１配線層７２ａ（または第２配線層７２ｂ）の形状を例示している。図５に示すように、第１配線層７２ａは、ミアンダ構造を有する。このような形状により、第１配線層７２ａはインダクタ成分を有する。例えば、第１中間電極２１の電位の変化がより抑制できる。
図６（ａ）～図６（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図である。
図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣ１－Ｃ２線断面図である。これらの図は、第１配線層７２ａ（または第２配線層７２ｂ）の形状を例示している。
図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣ１－Ｃ２線断面図である。これらの図は、第１配線層７２ａ（または第２配線層７２ｂ）の形状を例示している。
図６（ａ）に示すように、第１配線層７２ａは、らせん構造を有する。図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、第１配線層７２ａは、例えば、複数の第１配線膜７５、複数の第２配線膜７６、複数の接続部材７７及び絶縁部材７８を含む。複数の第１配線膜７５の１つの一端が、複数の接続部材７７の１つにより、複数の第２配線膜７６の１つと電気的に接続される。複数の第１配線膜７５の別の１つの一端が、複数の接続部材７７の別の１つにより、複数の第２配線膜７６の１つと電気的に接続される。
複数の第２配線膜７６の１つの一端が、複数の接続部材７７の１つにより、複数の第１配線膜７５の１つと電気的に接続される。複数の第２配線膜７６の別の１つの一端が、複数の接続部材７７の別の１つにより、複数の第１配線膜７５の１つと電気的に接続される。
複数の第１配線膜７５と、複数の第２配線膜７６と、の間に、絶縁部材７８が設けられる。このような構成により、らせん構造を有する第１配線層７２ａが得られる。このような形状により、第１配線層７２ａはインダクタ成分を有する。例えば、第１中間電極２１の電位の変化がより抑制できる。
このように、実施形態において、第１配線層７２ａの少なくとも一部は、らせん構造及びミアンダ構造の少なくともいずれかを有して良い。
（第２実施形態）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２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７（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１４は、第１導電層５１、第２導電層５２、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅを含む。第１導電層５１は、第１導電領域５１ａを含む。第２導電層５２は、第２導電領域５１ｂを含む。第２導電層５２は、第１導電層５１と電気的に接続される。第１導電領域５１ａから第２導電領域５１ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２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７（ａ）に示すように、実施形態に係る放射線検出器１１４は、第１導電層５１、第２導電層５２、第１積層体１１Ｅ及び第２積層体１２Ｅを含む。第１導電層５１は、第１導電領域５１ａを含む。第２導電層５２は、第２導電領域５１ｂを含む。第２導電層５２は、第１導電層５１と電気的に接続される。第１導電領域５１ａから第２導電領域５１ｂへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。
第１積層体１１Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において第１導電領域５１ａから離れる。第１シンチレータ層４１は、第１導電領域５１ａと第１電極１１との間に設けられる。第１中間電極２１は、第１シンチレータ層４１と第１電極１１との間に設けられる。第１有機半導体層３１は、第１中間電極２１と第１電極１１との間に設けられる。
第２積層体１２Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において第２導電領域５１ｂから離れる。第２シンチレータ層４２は、第２導電領域５１ｂと第２電極１２との間に設けられる。第２中間電極２２は、第２シンチレータ層４２と第２電極１２との間に設けられる。第２有機半導体層３２は、第２中間電極２２と第２電極１２との間に設けられる。
放射線検出器１１４においても、第１シンチレータ層４１、第１導電層５１及び第１中間電極２１により、１つのキャパシタ（第１キャパシタ）が形成される。第２シンチレータ層４２、第２導電層５２及び第２中間電極２２により、別のキャパシタ（第２キャパシタ）が形成される。放射線８１の入射による信号Ｖｓ１に応じた第１中間電極２１の電位の変動が、抑制できる。放射線８１の入射による信号Ｖｓ２に応じた第２中間電極２２の電位の変動が、抑制できる。例えばクロストークが抑制できる。安定した検出が可能な放射線検出器が提供できる。
図７（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向に沿う第２導電層５２の第２導電層長さＬ５２は、第２方向に沿う第２電極１２の第２電極長さＬ１２よりも長いことが好ましい。第２方向に沿う第２中間電極２２の第２中間電極長さＬ２２は、第２電極長さＬ１２よりも長いことが好ましい。大きい電気容量の第２キャパシタが得易い。
実施形態において、第１有機半導体層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、フラーレン誘導体を含む。１つの例において、第１有機半導体層３１は、例えば、Poly（3-hexylthiophene）と、[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl esterと、を含む。例えば、第２有機半導体層３２は、第１有機半導体層３１と同様の材料を含む。
第１シンチレータ層４１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。例えば、第２シンチレータ層４２は、第１シンチレータ層４１と同様の材料を含む。
基体６０ｓ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８１は、ベータ線、ガンマ線、中性子線及びＸ線の少なくともいずれかで良い。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１導電領域を含む第１導電層と、
第１積層体と、
を備え、
前記第１積層体は、
第１方向において前記第１導電領域から離れた第１電極と、
前記第１導電領域と前記第１電極との間に設けられた第１シンチレータ層と、
前記第１シンチレータ層と前記第１電極との間に設けられた第１中間電極と、
前記第１中間電極と前記第１電極との間に設けられた第１有機半導体層と、
を含む、放射線検出器。
（構成１）
第１導電領域を含む第１導電層と、
第１積層体と、
を備え、
前記第１積層体は、
第１方向において前記第１導電領域から離れた第１電極と、
前記第１導電領域と前記第１電極との間に設けられた第１シンチレータ層と、
前記第１シンチレータ層と前記第１電極との間に設けられた第１中間電極と、
前記第１中間電極と前記第１電極との間に設けられた第１有機半導体層と、
を含む、放射線検出器。
（構成２）
前記第１中間電極は、第１導電膜及び第２導電膜を含み、
前記第１導電膜は、開口部を含み、
前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記開口部の中にある、構成１に記載の放射線検出器。
前記第１中間電極は、第１導電膜及び第２導電膜を含み、
前記第１導電膜は、開口部を含み、
前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記開口部の中にある、構成１に記載の放射線検出器。
（構成３）
前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記第１方向において前記第１導電膜と重なる、構成２に記載の放射線検出器。
前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記第１方向において前記第１導電膜と重なる、構成２に記載の放射線検出器。
（構成４）
前記第１導電膜は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＣ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導電膜は、第１元素と酸素とを含む化合物を含み、
前記第１元素は、Ｉｎ及びＺｎ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または３に記載の放射線検出器。
前記第１導電膜は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＣ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導電膜は、第１元素と酸素とを含む化合物を含み、
前記第１元素は、Ｉｎ及びＺｎ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または３に記載の放射線検出器。
（構成５）
前記第１シンチレータ層から出射する光のピーク波長に対する前記第２導電膜の光透過率は、前記ピーク波長に対する前記第１導電膜の光透過率よりも高い、構成２～４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１シンチレータ層から出射する光のピーク波長に対する前記第２導電膜の光透過率は、前記ピーク波長に対する前記第１導電膜の光透過率よりも高い、構成２～４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成６）
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１導電層の第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第１電極の第１電極長さよりも長い、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１導電層の第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第１電極の第１電極長さよりも長い、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成７）
前記第２方向に沿う前記第１中間電極の第１中間電極長さは、前記第１電極長さよりも長い、構成６に記載の放射線検出器。
前記第２方向に沿う前記第１中間電極の第１中間電極長さは、前記第１電極長さよりも長い、構成６に記載の放射線検出器。
（構成８）
第２積層体をさらに備え、
前記第１導電層は、第２導電領域をさらに含み、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
第２積層体をさらに備え、
前記第１導電層は、第２導電領域をさらに含み、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成９）
第２導電領域を含む第２導電層と、
第２積層体と、
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
第２導電領域を含む第２導電層と、
第２積層体と、
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、構成１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１０）
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１導電層の第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第１電極の第１電極長さよりも長く、
前記第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第２電極の第２電極長さよりも長い、構成７または８に記載の放射線検出器。
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１導電層の第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第１電極の第１電極長さよりも長く、
前記第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第２電極の第２電極長さよりも長い、構成７または８に記載の放射線検出器。
（構成１１）
前記第２方向に沿う前記第１中間電極の第１中間電極長さは、前記第１電極長さよりも長く、
前記第２方向に沿う前記第２中間電極の第２中間電極長さは、前記第２電極長さよりも長い、構成１０に記載の放射線検出器。
前記第２方向に沿う前記第１中間電極の第１中間電極長さは、前記第１電極長さよりも長く、
前記第２方向に沿う前記第２中間電極の第２中間電極長さは、前記第２電極長さよりも長い、構成１０に記載の放射線検出器。
（構成１２）
前記第１導電層と前記第１中間電極との間の静電容量は、前記第１中間電極と前記第１電極との間の静電容量の１／５０倍よりも大きい、構成１～１１のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１導電層と前記第１中間電極との間の静電容量は、前記第１中間電極と前記第１電極との間の静電容量の１／５０倍よりも大きい、構成１～１１のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１３）
前記第１シンチレータ層の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１有機半導体層の前記第１方向に沿う厚さの１０２倍以上１０４倍以下である、構成１～１２のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１シンチレータ層の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１有機半導体層の前記第１方向に沿う厚さの１０２倍以上１０４倍以下である、構成１～１２のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１４）
樹脂を含み第１面を含む基体をさらに備え、
前記第１導電層は、前記第１面と前記第１積層体との間にある、構成１～１３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
樹脂を含み第１面を含む基体をさらに備え、
前記第１導電層は、前記第１面と前記第１積層体との間にある、構成１～１３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１５）
前記第１中間電極に電気的に接続された第１配線層を含み、
前記第１配線層の少なくとも一部は、らせん構造及びミアンダ構造の少なくともいずれかを有する、構成１～１３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１中間電極に電気的に接続された第１配線層を含み、
前記第１配線層の少なくとも一部は、らせん構造及びミアンダ構造の少なくともいずれかを有する、構成１～１３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１６）
樹脂を含み第１面を含む基体をさらに備え、
前記第１導電層は、前記第１面と前記第１積層体との間にあり、
前記第１配線層の少なくとも一部は、前記第１面に設けられた、構成１５に記載の放射線検出器。
樹脂を含み第１面を含む基体をさらに備え、
前記第１導電層は、前記第１面と前記第１積層体との間にあり、
前記第１配線層の少なくとも一部は、前記第１面に設けられた、構成１５に記載の放射線検出器。
（構成１７）
前記第１配線層は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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１５または１６に記載の放射線検出器。
前記第１配線層は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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１５または１６に記載の放射線検出器。
（構成１８）
前記第１中間電極を制御部と電気的に接続する配線をさらに備え、
前記配線は、前記第１配線層を含む、構成１５～１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１中間電極を制御部と電気的に接続する配線をさらに備え、
前記配線は、前記第１配線層を含む、構成１５～１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成１９）
制御部と、
前記第１導電層を前記制御部と電気的に接続する第１配線と、
前記第１中間電極を前記制御部と電気的に接続する第２配線と、
前記第１電極を前記制御部と電気的に接続する第３配線と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１導電層を第１電位に設定し、前記第１中間電極を第２電位に設定し、
前記制御部は、前記第１シンチレータ層に入射する放射線に応じて生じる第１電極から得られる信号に応じた信号を出力可能である、構成１～１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
制御部と、
前記第１導電層を前記制御部と電気的に接続する第１配線と、
前記第１中間電極を前記制御部と電気的に接続する第２配線と、
前記第１電極を前記制御部と電気的に接続する第３配線と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１導電層を第１電位に設定し、前記第１中間電極を第２電位に設定し、
前記制御部は、前記第１シンチレータ層に入射する放射線に応じて生じる第１電極から得られる信号に応じた信号を出力可能である、構成１～１７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
（構成２０）
前記第１電極及び前記第１中間電極の少なくともいずれかは、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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１～１９のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１電極及び前記第１中間電極の少なくともいずれかは、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ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導電層、電極、有機半導体層、シンチレータ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。
１１、１２…第１、第２電極、 １１Ｅ～１４Ｅ…第１～第４積層体、 ２１、２２…第１、第２中間電極、 ２１ａ、２１ｂ…第１、第２導電膜、 ２１ｏ…開口部、 ２１ｘ…供給部、 ３１、３２…第１、第２有機半導体層、 ４１、４２…第１、第２シンチレータ層、 ５１、５２…第１、第２導電層、 ５１ａ、５１ｂ…第１、第２導電領域、 ６０ｆ…第１面、 ６０ｓ…基体、 ７０…制御部、 ７１～７４…第１～第４配線、 ７２ａ、７２ｂ…第１、第２配線層、 ７２ｘ…共通部、 ７５、７６…第１、第２配線膜、 ７７…接続部材、 ７８…絶縁部材、 ８１…放射線、 １１０～１１４…放射線検出器、 Ｌ１１、Ｌ１２…第１、第２電極長さ、 Ｌ２１、Ｌ２２…第１、第２中間電極長さ、 Ｌ５１、Ｌ５２…第１、第２導電層長さ、 Ｓｉｇ１…信号、 Ｖ１、Ｖ２…第１、第２電位、 Ｖｓ１、Ｖｓ２…信号、 ｔ１１、ｔ２１、ｔ３１、ｔ４１、ｔ５１…厚さ
Claims (8)
- 第１導電領域を含む第１導電層と、
第１積層体と、
を備え、
前記第１積層体は、
第１方向において前記第１導電領域から離れた第１電極と、
前記第１導電領域と前記第１電極との間に設けられた第１シンチレータ層と、
前記第１シンチレータ層と前記第１電極との間に設けられた第１中間電極と、
前記第１中間電極と前記第１電極との間に設けられた第１有機半導体層と、
を含み、
前記第１中間電極は、第１導電膜及び第２導電膜を含み、
前記第１導電膜は、開口部を含み、
前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記開口部の中にある、放射線検出器。 - 前記第２導電膜の少なくとも一部は、前記第１方向において前記第１導電膜と重なる、請求項１に記載の放射線検出器。
- 前記第１導電膜は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＣ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導電膜は、第１元素と酸素とを含む化合物を含み、
前記第１元素は、Ｉｎ及びＺｎ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または２に記載の放射線検出器。 - 前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１導電層の第１導電層長さは、前記第２方向に沿う前記第１電極の第１電極長さよりも長い、請求項１～３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
- 第２積層体をさらに備え、
前記第１導電層は、第２導電領域をさらに含み、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、請求項１～３のいずれか１つに記載の放射線検出器。 - 第２導電領域を含む第２導電層と、
第２積層体と、
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１導電領域から前記第２導電領域への方向は、前記第１方向と交差し、
前記第２積層体は、
前記第１方向において前記第２導電領域から離れた第２電極と、
前記第２導電領域と前記第２電極との間に設けられた第２シンチレータ層と、
前記第２シンチレータ層と前記第２電極との間に設けられた第２中間電極と、
前記第２中間電極と前記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、
を含む、請求項１～３のいずれか１つに記載の放射線検出器。 - 前記第１中間電極に電気的に接続された第１配線層を含み、
前記第１配線層の少なくとも一部は、らせん構造及びミアンダ構造の少なくともいずれかを有する、請求項１～６のいずれか１つに記載の放射線検出器。 - 制御部と、
前記第１導電層を前記制御部と電気的に接続する第１配線と、
前記第１中間電極を前記制御部と電気的に接続する第２配線と、
前記第１電極を前記制御部と電気的に接続する第３配線と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１導電層を第１電位に設定し、前記第１中間電極を第２電位に設定し、
前記制御部は、前記第１シンチレータ層に入射する放射線に応じて生じる前記第１電極から得られる信号に応じた信号を出力可能である、請求項１～７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
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