JPH03273687A - 放射線吸収材料および放射線検出器 - Google Patents

放射線吸収材料および放射線検出器

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JPH03273687A
JPH03273687A JP2075217A JP7521790A JPH03273687A JP H03273687 A JPH03273687 A JP H03273687A JP 2075217 A JP2075217 A JP 2075217A JP 7521790 A JP7521790 A JP 7521790A JP H03273687 A JPH03273687 A JP H03273687A
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JP
Japan
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radiation
atomic number
radiation detector
semiconductor
semiconductor material
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Pending
Application number
JP2075217A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Ootsuchi
大土 哲郎
Yasuichi Oomori
大森 康以知
Hiroshi Tsutsui
博司 筒井
Matsuki Baba
末喜 馬場
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工業用非破壊検査装置、医療用診断装置等に
用いられる放射線吸収材料および放射線検出器に間する
ものである。
従来の技術 放射線検出器用の材料としては、一般にSi、Ge、C
dTe、HgI2、GaAsなどの無機半導体を用いた
もの、Nal、G d W 03などのシンチレータ材
料などが知られている。これらのうち、放射線を直接電
気信号に変換する半導体材料を用いた検出器の開発が望
まれている。
半導体材料を用いた放射線検出器としては、Si、Ge
、CdTeを用い、これらの半導体材料に金属によりオ
ーミック、またはショットーキ電極を形成したものが、
一般に用いられている。
発明が解決しようとする課題 物質による放射線の吸収は、その物質の実効原子番号に
依存し、実効原子番号が大きくなるほど放射線の吸収が
大きくなる。また、放射線のエネルギーが高くなると、
吸収係数は小さくなる。
したがって、高エネルギーの放射線に対しては、現在の
半導体材料を用いた放射線検出器では、実効原子番号が
比較的小さいため、吸収が小さく、高い感度が得られな
い。
本発明は、このような従来の課題を解決する放射線吸収
材料および放射線検出器を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 半導体材料中に実効原子番号の高い元素を分散させて放
射線吸収材料を構成する。
また、この材料を利用して放射線検出器を構成する。
作用 本発明においては、入射した放射線は、半導体材料より
原子番号の大きい元素粒子と相互作用を起こし、高いエ
ネルギーを持った電子がその粒子から半導体に放出され
る。この高エネルギー電子がエネルギーを半導体中で失
う際に、電子−正孔対が生成される。
そして、この電子−正孔対が電極を通して印加される外
部電界により移動し、電極に誘導電荷を生ずる。この誘
導電荷による電気信号は良好な特性を示す。
実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第11Mに本発明の第1の実施例を示す。本実施例は放
射線吸収材料に間するものである。有機半導体lに実効
原子番号が74のW粒子2を分散させたものである。有
機半導体lとしては、金属フタロシアニン化合物を用い
た。W粒子は実効原子番号が大きいため、高エネルギー
の放射線に対しても大きな吸収係数が得られる。たとえ
ば、100 keVのγ線にたいしては、Slにくらべ
て質量減弱係数は3倍大きくなる。有機半導体としては
、比較的移動度が大きい無金属フタロシアニン、ポリビ
ニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール/トリニト
ロフルオレノンなども用いることが出来る。また、分散
させる元素は、原子番号50以上のものが望ましく、W
のほかにもPb、Taや、希土類金属などが用いられる
。これらの元素を数種類あわせて分散させてもよい。
第2図に、本発明の他の実施例を示す。本発明は半導体
材料として、無機半導体を用いた場合に間するものであ
る。半導体材料として、Cd53を用い、分散元素はp
b粒子4とした。無機半導体であるCdSは有機半導体
より、移動度が大きく、有機半導体より厚い膜、大きな
面積を得ることができる。無機半導体材料としては、C
dTe、GaAs、Ca5e、  CdSe、  Si
、  Geなどがある。無機半導体においても、放射線
を出来る限り吸収した方が感度は高くなるため、実効原
子番号の高い化合物半導体を用いるのがよい。分散させ
る元素としては、Pbのほかに実施例1で述べた元素が
同様に適用できる。
第3図に本発明の放射線検出器の構造図を示す。
基板20上のW粒子2を分散させた有機半導体lよりな
る放射線吸収材料10の両面にAu薄膜により電極5.
6を形成した。電極5.6は真空蒸着法により形成した
。また、有機半導体lとして、金属フタロシアニンを用
いた。なお、有機半導体および分散元素は実施例1で述
べた他の材料でも同様に構成できる。
以上のような構造の放射線検出器の特性を第4図に示す
構成で測定した。電極5はプリアンプ7に接続されてお
り、また、この電極を通して有機半導体lに電圧を印加
した。電極6は接地した。
γ線8は電極5側から照射した。入射したγ線は、分散
させたW粒子と相互作用を起こし、高いエネルギーを持
った電子がW粒子から有機半導体に放出される。W粒子
は電子がW粒子内で吸収されない大きさにした。この高
エネルギー電子がエネルギーを有機半導体中で失う際に
、電子−正孔対が生成される。この電子−正孔対が電極
5.6を通して印加される外部電界により移動し、電極
に誘導電荷を生ずる。誘導電荷による電気信号はプリア
ンプ7により増幅され、さらにリニアアンプ15、マル
チチャネルアナライザ16に入力される。
2” A vaによる6 0 keVのγ線にたいする
パルス波高分析の結果を第5図に示す。60 keVの
光子に対するパルスが明瞭に見られ、良好な特性を示す
ことがわかる。
第6図に本発明の他の放射線検出器の構造図を示す。放
射線を半導体材料として無機半導体を用いた場合である
。無機半導体としては、吸収係数の比較的大きい化合物
半導体であるCdTe17を用いた。分散元素として、
原子番号82のpb粒子4を用いた。CdTe17上に
ptにより電極5.6を形成した。
この構成の放射線検出器の電極に第7図に示すように波
高弁別回路18を接続した。pt電極6には高圧電源が
、pt電極5にはプリアンプ7が接続される。
プリアンプ出力はパルス波高弁別回路に人力され、パル
ス波高スペクトルを測定出来る。
電極5.6間に管電圧80kVのX線19を照射し、パ
ルス波高スペクトルを測定した。この結果、従来のCd
Teのみの放射線検出器より、高エネルギー領域のカウ
ントの割合が増加し、入射X線スペクトルにより近い特
性が得られた。
同様の効果は実施例1.2で述べた他の材料でも得られ
た。
本発明の他の実施例の放射線検出器を第8図に示す。本
実施例はマルチチャンネル型放射線検出器に間するもの
である。pb粒子を分散させた半導体材料からなる放射
線吸収材料10の一方の面に共通電極12、他の面に分
割電極13が形成されている。各々の分割電極からは、
接続リードによってプリアンプに信号が送られ、放射線
を検出する。
分割電極13と共通電極12は、第9図に示すように半
導体材料11の同一面に配置してもよい。
本発明の他の実施例の放射線検出器を第10図に示す。
基板21上に電極22と原子番号の高い元素を分散させ
た半導体材料23を交互に積層した。
電極22は第8図に示すように1つおきに互いに接続し
た。このような構成により、高いエネルギーのγ線に対
してもより、多くのフォトンを吸収することができ、感
度が向上する。
次に、本発明の放射線検出器の製造方法を示す。
半導体材料として無金属フタロシアニンを、分散元素と
してWを用いた場合について説明する。
ガラス基板上に電極をAuの真空蒸着法により形とした
のち、無金属フタロシアニンとW粉末およびバインダー
としてテトラヒドロフラン溶媒を混合した溶液をガラス
基板上にスピンコーターまたは刷毛等により塗布し、こ
れをアニールする。この結果、基板上に無金属フタロシ
アニン中にW粒子2が分散した放射線吸収材料が形成で
きる。さらに、金属電極としてAu電極を蒸着により構
成する。以上の方法により、半導体層が1層の放射線検
出器が形成される。本方法では、さらに放射線吸収材料
を同様の方法で容易に行なうことができ、積層型の放射
線検出器が構成できる。
無機半導体材料に原子番号の大きい元素を分散させた放
射線吸収材料の場合も同様に、無機半導材料の溶媒中に
元素粉末を混合させ、スクリーン印刷などにより基板に
塗布した後、焼結したのち電極を構成することが出来る
発明の詳細 な説明したように、本発明は、半導体材料中に半導体材
料より原子番号の大きい元素が少なくとも1種類分散さ
れているので、放射線に対して吸収の大きい放射線吸収
材料が得られる。
また、この材料を用いることにより高いエネルギーの放
射線にまで、感度の高い放射線検出器を得ることが出来
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の放射線吸収材料の構造
を示す断面図、第2図は本発明の第2の実施例の放射線
吸収材料の構造を示す描図、第3図は本発明の第3の実
施例の放射線検出器を示す断面図、第4図は本発明の特
性測定系の構成を示す断面図、第5図は本発明の一実施
例にかかる放射線検出器のパルス波高分析を示すグラフ
、第6図は本発明の第4の実施例の放射線検出器を示す
断面図、第7図は本発明の他の測定系の構成を示す断面
図、第8図は本発明の他の放射線検出器を示す断面図、
第9図は本発明の他の放射線検出器を示す斜視図、第1
0図は本発明の他の放射線検出器を示す断面図である。 l・・・有機半導体、2・・・元素(W粒子)、3・・
・CdS、  4・・・pb粒子、 5、6・・・電極
、 10・・・放射線吸収材料、8・・・γ線、7・・
・プリアンプ、12・・・共通電極、13・・・分割電
極、15・・・リニアアンプ、16・・・マルチチャネ
ルアナライザ、17・・・CdTe、18・・・波高弁
別回路、19・・・X線、20・・・基板。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体材料中に前記半導体材料より原子番号の大
    きい元素が少なくとも1種類分散されていることを特徴
    とする放射線吸収材料。
  2. (2)半導体材料が無機半導体材料より構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の放射線吸収材料。
  3. (3)半導体材料が有機半導体材料より構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の放射線吸収材料。
  4. (4)有機半導体材料がフタロシアニン化合物、ポリビ
    ニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール/トリニト
    ロフルオレノンの少なくとも一種類より構成されること
    を特徴とする請求項3記載の放射線吸収材料。
  5. (5)無機半導体材料が、CdS、CdTe、GaAs
    GaSe、CdSe、Si、Geの少なくとも一種類か
    ら構成されることを特徴とする請求項2記載の放射線吸
    収材料。
  6. (6)放射線吸収材料と、前記放射線吸収材料の表面に
    取り付けられた少なくとも一対の電極対とを備えたこと
    を特徴とする放射線検出器。
  7. (7)電極対が同一平面上にあることを特徴とする請求
    項6記載の放射線検出器。
  8. (8)電極対が前記放射線吸収材料の異なる表面上にあ
    ることを特徴とする請求項6記載の放射線検出器。
  9. (9)放射線吸収材料と前記電極対が複数積層されてい
    ることを特徴とする請求項6、7又は8記載の放射線検
    出器。
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