JPH02136778A - 多チャンネル型半導体放射線検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放射線線量計、医療用放射線診断装置、工業
用非破壊検査装置等に用いられる多チャンネル型半導体
放射線検出器に関するものである。

従来の技術 周知のように半導体放射線検出器は小さな体積でも感度
が高いので複数個の単位検出素子を高密度に配列する多
チャンネル型放射線検出器として最適である。多チャン
ネル型検出器は放射線強度の空間分布を検出するもので
あり単位検出素子のサイズが微小化するほど、また素子
密度が高密度化するほど空間分解能に優れた検出器が提
供される。

半導体放射線検出器の検出原理は、結晶中に放射線が入
射し光電子吸収過程により励起電子として殺性に放出さ
れたに殻電子により生じた電子正孔対により生じた電流
もしくは電圧を測定するものである。

この光電子吸収過程によりに般電子が兼くなるので、よ
り外殻の電子かに殻軌道に遷移、補充される。この遷移
の際に軌道エネルギー差のエネルギーかに膜特性Ｘ線と
して放出される。多くの場合このＸ線は最初の相互作用
の近くで再吸収される。しかし、光電吸収が検出器の表
面近くで起こるとｘｖＡ光子は検出器外へ逃げうる。こ
の結晶外へ逃げる現象をＸ線エスケープと呼び、その結
果検出器内に付与されるエネルギーは最初の放射線のエ
ネルギーから特性Ｘ線を差し引いたエネルギーとなり、
検出器から出力される電荷量は減少し、出力パルスの波
高値が小さくなる。

発明が解決しようとする課題 しかし、Ｘ線エスケープの影響は検出器のサイズが小さ
くなるにつれ表面と体積の比が大きくなり強くなる。従
って単位検出素子のサイズが小さい多チャンネル型半導
体放射線検出器ではＸ線エスケープの影響で各素子のエ
ネルギー分解能が低下する。史に、Ｋ膜特性Ｘ線が、検
出素子表面から出、隣接する単位検出素子に入射し吸収
された場合は、信号の隣接単位検出素子へのクロストー
ーりとなる。

また、単位検出素子サイズの微小化に伴うもう一つの問
題点として、各単位検出素子の電極からの高密度リード
取り出しがある。特に検出器材料力江ｄＴｅ、Ｈｇ１２
等の脆い化合物半導体の場合は通常行われているワイヤ
ーボンディングでは結晶性が破壊され各単位検出素子の
特性劣化につながる。

本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。

課題を解決するための手段 Ｘ線エスケープの影響を最小にするには各単位検出素子
の端面部付近への放射線の入射を遮断し、入射放射線の
エネルギーがすべて電子正孔対に変１９されるようにす
れば良い。

それには、単位検出素子の放射線入射面の一部を除き放
射線遮蔽体で覆い、入射放射線は単位検出素子の中央部
で吸収されるようにし、特性Ｘ線が表面近傍に到達する
前に再吸収されるようにすれば良い。そこで、基板の片
方の面に単位検出素子の中央部だけに放射線が入射する
ようなパターン窓を設けた放射線遮蔽体を形成し、史に
他方の面に金属配線パターンを形成し遮蔽体の窓の中央
部に各単位検出素子の放射線入射側のＴＬ極の中心が来
るような電極と金属配線の接触のための金属パターンを
形成する。そしてこの部分で基板に各単位検出素子の入
射側の電極を電気的導通を確保して固定する。

作用 上記の構成によりＸ線エスケープが取り除かれると同時
に各単位検出素子の電極への高密度リード接続が成され
る。

実施例 以下に、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。

第１図において、ｌはＸ線２は多チャンネル型半導体放
射線検出器、３は多チャンネル型半導体放射線検出器に
設けた電極、４は放射線遮蔽体、５は絶縁基板、６は金
属配線、７は電極接触部である。

片方の面にパターン窓を設けた放射線遮蔽体４を形成し
、更に他方の面に電極接触部７を設けた金属配線６のパ
ターンを形成した絶縁基板５を多チャンネル型半導体放
射線検出器２のＸ線１入射側の分割した電極３上に電極
接触部７と接触固定しである。本構成により紙面上から
入射するＸ線ｌは遮蔽体４により一部がカットされ、第
１図に示すＸ線有感入射面積８にのみ入射する。更に、
各単位検出素子の電極３と絶縁基板５上の金属配線６が
電気的に接続されるので金属配線６にワイヤーボンディ
ング等でリード接続することにより各単位検出素子で発
生した電荷の外部回路への取り出しが可能となる。

この構成の断面図を第２図に示す。入射Ｘ線１は遮蔽体
４により遮蔽され、斜線で示すＸ線有感体積８に入射す
る。Ｘ線有感体積８内でＸｗＡが吸収されると、Ｋ膜特
性Ｘ線９が発生し、第２図に示すように一部はＸ線有感
体積８ａ以外の部分で吸収される６　しかしこの部分も
放射線に対する有感部であるので、第２図の遮蔽部の幅
２ｘが適当な長さであれば、特性Ｘ線９は同一単位検出
素子内で再吸収される。つまりに膜特性光子エネルギー
に対する半価層よりＸが大きければＸ線エスケープは避
けられ単位検出素子のエネルギー分解能の低下は避けら
れる。そして、各単位検出素子で発生した電荷は分割さ
れた電極３に収集される。

さらにこの分割された電極３と絶縁基板の下面に形成さ
れた金属配線のうちの電極接触部７とを銀ペースト等の
導電性接着剤や、転写バンブ方式で固定することここよ
り、電極３に収集された電荷は、金属配線６に取り出さ
れる。

実際の本構成の多チャンネル型多半導体放射線検出器の
測定結果を第３図に示す。半導体材料にはＣｄＴｅを使
用し、各単位検出素子のサイズは１ｌＴＩＩ１１２であ
る。絶縁基板５にはガラス基板を用い、また遮蔽材料と
して１ｍｍ厚のタングステンを用いた。Ｘの長さは１０
０ミクロンとした。また金属配線はＡｕの蒸着により行
った。また放射線源には２　Ａ　Ｉ　Ａｍの５９．５４
ｋｅＶｒ線を使用した。その結果が第３図に示されてい
る。第３図における（１）は本構成の場合のパルス波高
分布、　（２）は遮蔽体のな。

い場合のパルス波高分布である。図から明らかなように
、遮蔽体の存在によりパルス数は減少したが、パルス高
の低いピーク、すなわちに膜特性Ｘ線エスケープビーク
が減少していることが分かる。

なお少しのピークの存在は、電極側から放出したＫｍ特
性Ｘ線によるものである。

遮蔽体の形状は閏口部が四辺形のもの、円形のもののい
ずれでも同様の結果が得られる。遮蔽体材料はＰｂ、　
Ａｕ、　Ｐｔ等の原子番号が高いものほど効果的である
。また金属配線材料はＡｕに限らずＡＩ。

Ｐｔ、等の電気型導度の優れた金属であれは良い。

また、特性Ｘ線をに殻についてのみ進めたが、Ｌ、　　
Ｍ等のより外郭との光電効果により生じる特性Ｘ線はエ
ネルギーが小さく、特性Ｘ線エスケープの生じる確立が
小さいので省略した。

なお平導体材料はＣｄＴｅに限らず放射線に有感な半導
体、例えばＳｉ　、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｈｇ１２＊等であ
れば良い。

発明の効果 本発明によれば、多チャンネル型半導体放射線検出器に
於ける各単位検出素子での特性Ｘ線エスケープの影響を
最小限に出来、エネルギー分解能が向上すると共にクロ
ストークも減少される。さらに各＠位検出素子からの高
密度リード接続も容鴇に成される。従って単位検出素子
サイズの微小な高い位置分解能を持つ多チャンネル型半
導体放射線検出器が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多チャンネル型半導体放射線検出器の
一実施例の斜視図、第２図は、その断面Ｘ線エスケープ
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の単位放射線検出器素子より構成される多
   チャンネル型の半導体放射線検出器であって、一方に金
   属配線パターン、他方に放射線遮蔽体を形成した絶縁基
   板を放射線の入射側の面に固定したことを特徴とする多
   チャンネル型半導体放射線検出器。
2. （２）放射線遮蔽体により各単位検出素子の端面部分及
   び隣接する単位検出素子との境界部への放射線の入射を
   遮蔽したことを特徴とする請求項１に記載の多チャンネ
   ル型半導体放射線検出器。
3. （３）絶縁体基板の固定を金属配線パターン側より行っ
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載の多チャンネ
   ル型半導体放射線検出器。
4. （４）金属配線パターンの一部に各単位検出素子の入射
   側の電極と接続するためのパターンを設けたことを特徴
   とする請求項１、２または３に記載の多チャンネル型半
   導体放射線検出器。
5. （５）検出する放射線光子のエネルギー範囲が２００ｋ
   ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１、２、３又は
   ４に記載の多チャンネル型半導体放射線検出器。