JPH02247593A - 放射線検出装置 - 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、医療用、分析用、材料もしくは装置等の検査
用等の、二次元放射線画像を得るための放射線検出装置
に関する。

〈従来の技術〉 放射線線量の測定方法の一つに、フォトン計数法がある
。フォトン計数法は、放射線フォトンをｉ原パルスに変
換し、そのパルス数を計数することによって線量を求め
る測定法であって、線量の少ない領域においても高精度
の測定が可能である。

このようなフォトン計数法を用いて、医療やその他の分
野で放射線画像を得るべく装置化することを考えると、
通常、半導体放射線検出器を一次元に配列し、その−次
元検出素子列を走査することによって二次元放射線画像
を得ることになる。

このような−次元検出素子列を用いた放射線検出装置の
構成の一例を第２図に概念的に示す、この例においては
、基板１０上にＣｄＴｅ等の検出器母材２０を固着し、
その検出器母材２０上に一次元状に複数の信号取り出し
電極２１を形成して、この検出器母材２０を一次元状の
複数の画素領域、換言すれば複数の検出素子Ｓ−・Ｓに
分割するとともに、その裏面には共通のバイアス電極を
形成して高電圧の逆バイアスを印加している。

また、基板１０には、各検出素子ｓ−ｓに対応させてア
ナログ検出回路３０とカウンタ４０を形成し、検出素子
Ｓの出力をボンディングワイヤ５０およびポンディング
パッド６０を介してアナログ検出回路３０に導いている
。

アナログ検出回路３０は、電荷増幅器、波形整形回路お
よび比較回路か′らなり、検出素子Ｓからの電流パルス
信号を電圧に変換した後、波形整形をして所要の波高持
つ電圧パルスをカウンタ４０に導いて計数する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、以上のような一次元検出素子列の構造では、
第３図に模式的に示すように信号取り出し電極２１．２
１間に有限の抵抗Ｒ１が存在する。

そのため、本来は互いに独立した回路であるはずの、隣
接するアナログ検出回路３０．３０は、第４図に等価的
に示すように、初段の電荷増幅器３１．３１の入力端に
おいて上述の電極間抵抗Ｒ３を介して互いに接続された
形となる。なお、第４図においてＡは高入力インピーダ
ンス反転アンプ、Ｒ，およびＣｔは帰還抵抗および帰還
容量で、７０はバイアス電源である。

この第４図に示す回路において、電荷増幅器３１の帰還
抵抗Ｒｔは通常数ＧΩであるため、電極間抵抗Ｒ１は数
ＧΩの値でさえも問題となる。例えば、隣り合う電極２
１．２１間の電圧値（電荷増幅器３１．３１のオフセッ
ト電圧）の差が０．ＩＶ。

電極間抵抗Ｒ６がＬＭΩであるとすると、電極２１゜２
１間には０．１ｎＡの電流が流れることになる。この電
流はオフセット電圧の大きい方の回路から小さい方の回
路へと流れ、両方の回路の動作は保証されないことにな
る。

上述のような電極２１．２１間の電位差は、検出素子Ｓ
の逆バイアスリーク電流１８．帰還抵抗Ｒｔの抵抗値の
ばらつき等に起因して生じる。特に検出素子Ｓの逆バイ
アスリーク電流ｉｌは、バイアス電圧を変えると変化す
るし、その変化の仕方も個々の素子によって異なり、従
って電荷増幅器３１の出力オフセット電圧を一定にする
方法では原理的に前記した問題点を解消することはでき
ない。

なお、高入力インピーダンス、広帯域、かつ、高ゲイン
の理想的な差動アンプが存在°するならば、第５図に示
すように、その理想的差動アンプＡｉｄを用いて検出素
子Ｓの出力と基準電圧信号Ｖｒｅｆとの差動増幅を行う
ことによって各電極２１．２１間に流れる電流をシャッ
トオフすることはできる。

しかし、実際には、この種の電荷増幅器３１は、第６図
に例示するようなＦＥＴを用いた電圧増幅部３１ａおよ
びソースホロワ回路（バッファ）３１ｂからなるカスコ
ード増幅器が用いられ、電極２１゜２１間の電位差と有
限の電極間抵抗Ｒ１によって前記した電流が流れ、クロ
ストークが生じてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、各検出
素子Ｓ−・−３の信号取り出し電極２１−・２１間に有
限の抵抗Ｒ１が存在していても、正常な検出動作を行う
ことのできる放射線検出装置の提供を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明の検出装置は、各放
射線検出素子の出力を入力する各アナログ検出回路の初
段の電荷増幅器に、それぞれ入力端の電位を外部から与
えられた基準電圧信号に一致させる回路手段を付加した
ことによって、特徴づけられる。

く作用〉 各電荷増幅器の入力端の電位を基準電圧信号に一致させ
ること、換言すれば全ての電荷増幅器の入力端の電位を
一定にすることによって、有限の電極間抵抗Ｒ１が存在
しても相互に隣接する信号取り出し電極間で電流が流れ
にく（なる。

〈実施例〉 第１図は本発明実施例の回路構成図で、１個の検出素子
Ｓに接続されるアナログ検出回路のうち、初段の電荷増
幅器３１の部分を示す図である。

この実施例においては、第６図に示した従来回路と同等
の電圧増幅部３１ａとソースホロワ回路３１ｂに加えて
、ＦＥＴを用いた差動増幅器３１ｃおよびバッファ３１
ｄを設けている。

すなわち、差動増幅器３１ｃは、高ゲインで主として直
流電圧に有効な狭帯域の増幅器であって、電圧増幅部３
１ａの入力端の電圧信号と、例えばグランド電位である
基準電圧信号Ｖｒｅｆとを差動入力とし、その出力信号
によってバッファ３１ｄのバイアス点を変化させるよう
接続されている。

バッファ３１ｄの回路構成はソースフォロワ回路３１ｂ
と同等であって、電圧増幅部３１ａの出力を入力とし、
その出力信号は帰還抵抗Ｒｆおよび帰還容量Ｃ２を介し
て電圧増幅部３１ａの入力端に導かれている。

以上の回路構成によると、検出素子Ｓからの出力信号は
従来と同様の電圧増幅部３１ａで増幅された後、バッフ
ァ３１ｄを経て電圧増幅部３１ａの入力端に帰還される
と同時に、ソースフォロワ回路３１ｂを経て従来と同様
に次段の波形整形回路に入力される。

ここで、バッファ３１ｄのバイアス点は、外部からの基
準電圧信号Ｖ　ｒｅｆに対する電圧増幅部３１ａの入力
端の電位の差Δを増幅する差動増幅器３１ｃの出力信号
の大きさに追従して変化するから、電圧増幅部３１ａの
入力端に帰還される信号は上述の電位差Δに応じて変化
し、結局、電圧増幅部３１ａの入力端の電位はＶ　ｒｅ
ｆの電位に一致するようフィードバック制御されること
になる。

従って、全ての検出素子Ｓ−Ｓについての電荷増幅器を
このような回路で構成することによって、各電荷増幅器
の入力端の電位は互いに同一となって、各検出素子の信
号取り出し電極間に有限の無視できない抵抗Ｒ１が存在
していても、各増幅器間での干渉は生じない。

以上のような追加部分の回路は、直流のゲイン、高入力
抵抗および低入力容量が必要な条件である。

そのため、検出素子Ｓ−・−８からの信号を増幅するア
ナログ検出回路および次段のカウンタまでの回路が全て
ＭＯ３集積回路等の高入力抵抗のデバイスの作製が可能
な半導体製造プロセスによって１チツプ内に集積化され
ている場合には、この追加回路部分についても何ら製造
プロセスを変更することなく集積化できる。

なお、本発明は以上の実施例に限定されることなく、要
は各電荷増幅器の入力端の電位が外部から供給される基
準電圧信号の電位に一致するような回路手段を、各荷電
増幅器について付加することを特徴とするものであって
、細部の回路構成については種々の変形が可能であるこ
とは勿論である。

また、本発明の技術的思想は、焦電性を有する強誘電体
を用いた赤外線センサアレイにも応用することができる
。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、各検出素子の出
力を増幅する各電荷増幅器に、それぞれ入力端の電位を
基準電圧信号に一致させる回路手段を付加したから、各
検出素子の電極間に無視し得ない有限の抵抗が存在して
いても、各素子の増幅器間で電流が流れることなく、正
常な動作が可能となって検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の電荷増幅器の部分の回路構成図
、 第２図は本発明が適用される放射線検出装置の構成例を
示す概念図、 第３図はその信号取り出し電極２１．２１間に存在する
抵抗Ｒ６の模式的説明図、 第４図はその抵抗Ｒ１を考慮した場合の検出回路の等価
回路図、 第５図は理想的差動アンプＡｉｄを用いて電極間に電流
が流れることを防止した場合の回路構成図、第６図は従
来の実際の電荷増幅器の回路構成例を示す図である。 ２０　・　・ ２１　・　・ ３０　・　・ ３１ａ　　・ ３１ｂ　　・ ３１ｃ　　・ ３１ｄ　　・ Ｓ　・　・　・ Ｒｔ　　・　・ Ｃ７・　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続的に配列された複数の半導体検出器と、その各検出
   器から取り出した信号をそれぞれ入力する複数の検出回
   路を備えた装置において、上記各検出回路の初段の電荷
   増幅器のそれぞれに、入力端の電位を外部から与えられ
   た基準電圧信号に一致させる回路手段を付加したことを
   特徴とする、放射線検出装置。