JPH01253683A - 中性子検出器および中性子検出器アレイ - Google Patents
中性子検出器および中性子検出器アレイInfo
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- JPH01253683A JPH01253683A JP63080831A JP8083188A JPH01253683A JP H01253683 A JPH01253683 A JP H01253683A JP 63080831 A JP63080831 A JP 63080831A JP 8083188 A JP8083188 A JP 8083188A JP H01253683 A JPH01253683 A JP H01253683A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、医療および工業の中性子計測および中性子応
用分野において用いる中性子検出器ならびに検出器アレ
イに関するものである。
用分野において用いる中性子検出器ならびに検出器アレ
イに関するものである。
従来の技術
２ ・＼
一′Ｉ′導体検出ａ、′；による熱中性子の測定には、
検出器の外部物質との（ｎ、ａ）反応により発生したａ
線をシリコン半導体を用いたＰＮ接合で検出する方法が
知られている。しかし、ＰＮ接合を形成するだめの、Ｐ
層あるいはＮ層の厚さが厚く、ここの層でのα線吸収が
大きくなり、（ｎ、ａ）反応におけるａ線のエネルギ測
定の精度を悪化させ、結果として、中性子の検出精度を
１氏下させている。
検出器の外部物質との（ｎ、ａ）反応により発生したａ
線をシリコン半導体を用いたＰＮ接合で検出する方法が
知られている。しかし、ＰＮ接合を形成するだめの、Ｐ
層あるいはＮ層の厚さが厚く、ここの層でのα線吸収が
大きくなり、（ｎ、ａ）反応におけるａ線のエネルギ測
定の精度を悪化させ、結果として、中性子の検出精度を
１氏下させている。
そこで、接合を形成するために、シリコンに注入する４
Ｊ 、ｆ−１１そのものを熱中性子と（ｎ、α）反応す
るホウ素−１ｏ （１０Ｂ）とする方法が開発されてい
る。
Ｊ 、ｆ−１１そのものを熱中性子と（ｎ、α）反応す
るホウ素−１ｏ （１０Ｂ）とする方法が開発されてい
る。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、ホウ素の添加量のバラツキにょるＰ Ｎ
接合領域の変化や、１０Ｂ（ｎ、ａ）７Ｌｉの反応によ
る生じた７Ｌｉが接合に悪影響を与えるなどの課題があ
る。
接合領域の変化や、１０Ｂ（ｎ、ａ）７Ｌｉの反応によ
る生じた７Ｌｉが接合に悪影響を与えるなどの課題があ
る。
本発明においては、（ｎ、ａ）反応を行う物質（ホウ素
）の量によって半導体検出器の特性が変化せず、また１
０Ｂ （ｎ、ａ）７Ｌｉの反応によって発生する７Ｌｉ
によっても、安定な測定を実現する中性子検出器および
検出器アレイを提供するものである。
）の量によって半導体検出器の特性が変化せず、また１
０Ｂ （ｎ、ａ）７Ｌｉの反応によって発生する７Ｌｉ
によっても、安定な測定を実現する中性子検出器および
検出器アレイを提供するものである。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために本発明においては、全空乏層
型半導体検出器を構成する電極の表面に、熱中性子によ
り（ｎ、ａ）反応を行う物質からなる反応層を形成する
ものである。
型半導体検出器を構成する電極の表面に、熱中性子によ
り（ｎ、ａ）反応を行う物質からなる反応層を形成する
ものである。
作 用
全空乏層型半導体検出器は、高比抵抗の半導体層」二に
オーミック寿電極を形成した構造からなっている。この
ため、電極と接した状態で有感層が存在し、（ｎ、ａ）
反応により発生したα線のエネルキーロスは、自己吸収
と電極での吸収のみによる非常に小さなものとなる。１
だ、（ｎ、α）反応を行う反応層と半導体層とが電極で
分１ハ１１されているため、（ｎ、ａ）反応を行う物質
層の量が、有＋ｇ層の大きさに影響を与えることはなく
、（ｎ、ａ）反応が進行しても、半導体検出器の特性に
悪影響を与えることはない。寸だ、１０Ｂ（ｎ、ａ）Ｙ
Ｌｉ反応による Ｌｌも、飛程が短かいため大部分は、
電極部分で吸収され、半導体検出の特性は、きわめて長
期間安定した状態で、使用される。
オーミック寿電極を形成した構造からなっている。この
ため、電極と接した状態で有感層が存在し、（ｎ、ａ）
反応により発生したα線のエネルキーロスは、自己吸収
と電極での吸収のみによる非常に小さなものとなる。１
だ、（ｎ、α）反応を行う反応層と半導体層とが電極で
分１ハ１１されているため、（ｎ、ａ）反応を行う物質
層の量が、有＋ｇ層の大きさに影響を与えることはなく
、（ｎ、ａ）反応が進行しても、半導体検出器の特性に
悪影響を与えることはない。寸だ、１０Ｂ（ｎ、ａ）Ｙ
Ｌｉ反応による Ｌｌも、飛程が短かいため大部分は、
電極部分で吸収され、半導体検出の特性は、きわめて長
期間安定した状態で、使用される。
実施例
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。放射線
に感応する半導体結晶１は、例えば、Ｃｃｌ’ｒｅ 、
ＣｄＳｅ 、ＧａＡｓ 、ＨｇＴ、など、常温において
も高比抵抗なものが用いられ、しかも、これらの半導体
相別のエネルギ・キャップは１．４８Ｖ以上である。こ
の２Ｆ゛導体結晶１の両端面にオー ミック電極２を形
成する。半麻体制別がＧ ａ Ｔ ｅである場合、Ａｕ
やＰｔなどの相判で無電解メツキ法で電極が形成される
。電］至材料としては、金属ホウ素と反応性が少ない白
金電極が望ましい。また、半導体Ａ、３ Ｅが、ＣｄＳ
ｅ 、ＧａＡｓ 、Ｉ（ｇＴ２の場合には、オーミック
性電極として、種々の４ｆｌ和が存在するが、長期的々
信頼性を考えて、電極には白金電極あるいは白金電極と
の積層化が望ましい。この電（至２上に金属ホウ素（，
１０Ｂ ）からなる反応層３を設ける。なお、（ｎ、α
）反応を行う反応層を金属ホウ素（１０Ｂ）３としたが
、チノ化ホウ素（１０Ｂ Ｎ ）などのホウ素化合物や
フン化リチウム（６ＬｉＦ）のリチウム化合物なども使
用出来る。リチウム（６Ｌｉ）における反応では６Ｌｉ
（ｎ、α）Ｈｅ となり、３Ｈｅが発生するが、自然に
検出器外に３Ｈｅが放出されるため、安定性の点からは
有利となる。
に感応する半導体結晶１は、例えば、Ｃｃｌ’ｒｅ 、
ＣｄＳｅ 、ＧａＡｓ 、ＨｇＴ、など、常温において
も高比抵抗なものが用いられ、しかも、これらの半導体
相別のエネルギ・キャップは１．４８Ｖ以上である。こ
の２Ｆ゛導体結晶１の両端面にオー ミック電極２を形
成する。半麻体制別がＧ ａ Ｔ ｅである場合、Ａｕ
やＰｔなどの相判で無電解メツキ法で電極が形成される
。電］至材料としては、金属ホウ素と反応性が少ない白
金電極が望ましい。また、半導体Ａ、３ Ｅが、ＣｄＳ
ｅ 、ＧａＡｓ 、Ｉ（ｇＴ２の場合には、オーミック
性電極として、種々の４ｆｌ和が存在するが、長期的々
信頼性を考えて、電極には白金電極あるいは白金電極と
の積層化が望ましい。この電（至２上に金属ホウ素（，
１０Ｂ ）からなる反応層３を設ける。なお、（ｎ、α
）反応を行う反応層を金属ホウ素（１０Ｂ）３としたが
、チノ化ホウ素（１０Ｂ Ｎ ）などのホウ素化合物や
フン化リチウム（６ＬｉＦ）のリチウム化合物なども使
用出来る。リチウム（６Ｌｉ）における反応では６Ｌｉ
（ｎ、α）Ｈｅ となり、３Ｈｅが発生するが、自然に
検出器外に３Ｈｅが放出されるため、安定性の点からは
有利となる。
」二記構成において、入射中性子線が反応層３に照射さ
れると、核分裂にともないα線が生ずムこのα線に半導
体結晶１が感応し、荷電粒子が生じ、この荷電粒子が電
極２によって捕集される。
れると、核分裂にともないα線が生ずムこのα線に半導
体結晶１が感応し、荷電粒子が生じ、この荷電粒子が電
極２によって捕集される。
本実施例のように、平行電極２の両面に、（ｎ、ａ）反
応する物質層３を形成することにより、熱中性子に対す
る感度は大幅に向上する。寸だ、半導体利料にＣｄを含
有する材料では、Ｃｄが熱中性子と（ｎ、α）反応をす
るため、熱中性子のフィルタとしての活用も出来る。こ
の特性を用いると１個のセンサで、中性子の入射方向の
情報も測定出来る。これは、アルベド法による線量測定
などへの適用を可能とするものである。
応する物質層３を形成することにより、熱中性子に対す
る感度は大幅に向上する。寸だ、半導体利料にＣｄを含
有する材料では、Ｃｄが熱中性子と（ｎ、α）反応をす
るため、熱中性子のフィルタとしての活用も出来る。こ
の特性を用いると１個のセンサで、中性子の入射方向の
情報も測定出来る。これは、アルベド法による線量測定
などへの適用を可能とするものである。
さらに、このような特性を有する中性子検出器を直線状
、あるいは円弧状にならべて、中性子検出器アレイをと
し、中性子ラジオグラフィに適用することも容易である
。この場合、個別のセンサを並べていくことでも実現出
来るが、第２図に示すように、半導体１の平行電極の一
方を共通電極２１とし、他方を分割電極２２とすること
により、微細なセンサアレイも、構造上比較的簡単に実
現出来る。この場合、分割電極に（ｎ、α）反応を行う
月利を直接付着させる場合は、絶縁層が必要となシ、効
果が悪化するので、例えば６ＬＩＦなどのフッ化物や１
０ＢＮなどの窒化物など、高絶縁性の化合物を使用する
とよい。
、あるいは円弧状にならべて、中性子検出器アレイをと
し、中性子ラジオグラフィに適用することも容易である
。この場合、個別のセンサを並べていくことでも実現出
来るが、第２図に示すように、半導体１の平行電極の一
方を共通電極２１とし、他方を分割電極２２とすること
により、微細なセンサアレイも、構造上比較的簡単に実
現出来る。この場合、分割電極に（ｎ、α）反応を行う
月利を直接付着させる場合は、絶縁層が必要となシ、効
果が悪化するので、例えば６ＬＩＦなどのフッ化物や１
０ＢＮなどの窒化物など、高絶縁性の化合物を使用する
とよい。
なお、本実施例の好適な態様を１とめると以下の通シで
ある。
ある。
（１）半導体層がカドミウム化合物であることを特徴と
する中性子検出器。
する中性子検出器。
（２）半導体検出器の電極が白金であることを特徴とし
た中性子検出器。
た中性子検出器。
（３）すｌａｇ中性子により、（ｎ、ａ）反応をイ１う
物質が、ホウ素単体あるいはその化合物であることを特
徴とする中性子検出器。
物質が、ホウ素単体あるいはその化合物であることを特
徴とする中性子検出器。
（４）全空乏層型半導体検出器の電極が平行型（、υイ
であシ、その少なくとも一面に熱中性子により（ｎ、ａ
）反応をイ１う反応層を設けた中性子検出器。
であシ、その少なくとも一面に熱中性子により（ｎ、ａ
）反応をイ１う反応層を設けた中性子検出器。
発明の効果
本発明によシ、従来不安定で、高粘度な１ｔ（ＩＪ定が
不可能であ−〕だ熱中性子の測定が可能どなり、線ｆｆ
ｉ計測への適用や、中性子ラジオクラフィへの適用によ
り、実用効果大なるものがある。
不可能であ−〕だ熱中性子の測定が可能どなり、線ｆｆ
ｉ計測への適用や、中性子ラジオクラフィへの適用によ
り、実用効果大なるものがある。
第１図は本発明による中性子検出器の（［′妨告の一例
を示す断面図、第２図は中性子ラジオグラフィ用センザ
アレイの構造を示す断面図である。 １・・・・・半導体結晶、２ ・・電極、３・・・・・
（金属ホウ素）反応層。
を示す断面図、第２図は中性子ラジオグラフィ用センザ
アレイの構造を示す断面図である。 １・・・・・半導体結晶、２ ・・電極、３・・・・・
（金属ホウ素）反応層。
Claims (2)
- （１）放射線に感応する半導体層にオーミック接合して
なる電極を設けた全空乏層型半導体検出手段の前記電極
表面に、熱中性子により（ｎ、α）反応を行なう反応層
を形成したことを特徴とする中性子検出器。 - （２）複数の全空乏層型半導体検出器の一端面に共通電
極を設けるとともに他端面に分割電極を設け、前記共通
電極および分割電極の少なくとも一方に熱中性子により
（ｎ、α）反応を行う反応層を形成したことを特徴とす
る中性子検出器アレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080831A JPH01253683A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 中性子検出器および中性子検出器アレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080831A JPH01253683A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 中性子検出器および中性子検出器アレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253683A true JPH01253683A (ja) | 1989-10-09 |
Family
ID=13729350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080831A Pending JPH01253683A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 中性子検出器および中性子検出器アレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01253683A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5142153A (en) * | 1991-05-13 | 1992-08-25 | Penetron, Inc. | Energy discriminating, resonant, neutron detector |
| JPH05232239A (ja) * | 1992-02-25 | 1993-09-07 | Aloka Co Ltd | 中性子検出装置 |
| US5880471A (en) * | 1995-09-01 | 1999-03-09 | Forschungszentrum Julich | Neutron detector |
| DE10130285A1 (de) * | 2001-06-26 | 2003-01-09 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zum Detektieren von Neutronen und Neutronendetektor zur Durchführung des Verfahrens |
| US6624423B2 (en) * | 2002-01-14 | 2003-09-23 | General Electric Company | Semiconductor detector for thermal neutrons based on pyrolytic boron nitride |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5595886A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-21 | Tdk Corp | Neutron detector |
| JPS5723381U (ja) * | 1980-07-14 | 1982-02-06 | ||
| JPS60240161A (ja) * | 1984-05-14 | 1985-11-29 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPS61152084A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体中性子検出器 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080831A patent/JPH01253683A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| DE10130285C2 (de) * | 2001-06-26 | 2003-07-24 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zum Detektieren von Neutronen und Neutronendetektor zur Durchführung des Verfahrens |
| US6624423B2 (en) * | 2002-01-14 | 2003-09-23 | General Electric Company | Semiconductor detector for thermal neutrons based on pyrolytic boron nitride |
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