JPH0546709B2 - - Google Patents
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- JPH0546709B2 JPH0546709B2 JP60036197A JP3619785A JPH0546709B2 JP H0546709 B2 JPH0546709 B2 JP H0546709B2 JP 60036197 A JP60036197 A JP 60036197A JP 3619785 A JP3619785 A JP 3619785A JP H0546709 B2 JPH0546709 B2 JP H0546709B2
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- G—PHYSICS
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、アモルフアスシリコン半導体型の
Ｘ線センサに関する。
Ｘ線センサに関する。
一般に、放射線センサは、電離作用を利用する
GM計数管、不活性ガスのイオン化作用を利用す
る比例計数管、固体中の電離作用を利用する半導
体放射線センサ等がある。
GM計数管、不活性ガスのイオン化作用を利用す
る比例計数管、固体中の電離作用を利用する半導
体放射線センサ等がある。
そして、とくに、後者の半導体放射線センサ
は、前２者に比して、電子−正孔対を作るのに費
されるエネルギがきわめて小さいことから、より
多くのイオン対が生成でき、大きな利得を持つ。
また、気体に比して半導体は密度が大きいことか
ら、必要厚さすなわち検出器の大きさを非常に小
さくすることができ、このために電荷の集収時間
すなわち検出信号の立上り時間が短い特長があ
る。そのほか、入射放射線のエネルギとセンサ出
力の比例性が良く、また磁場の影響を受けにくい
といつた特長を有する。
は、前２者に比して、電子−正孔対を作るのに費
されるエネルギがきわめて小さいことから、より
多くのイオン対が生成でき、大きな利得を持つ。
また、気体に比して半導体は密度が大きいことか
ら、必要厚さすなわち検出器の大きさを非常に小
さくすることができ、このために電荷の集収時間
すなわち検出信号の立上り時間が短い特長があ
る。そのほか、入射放射線のエネルギとセンサ出
力の比例性が良く、また磁場の影響を受けにくい
といつた特長を有する。
反面、放射線の損傷を受けやすく、またゲルマ
ニウムのものは液体窒素などで冷却して使用しな
ければならないという問題点がある。
ニウムのものは液体窒素などで冷却して使用しな
ければならないという問題点がある。
また、種々の放射線の中でも、Ｘ線は医療機
器、科学分析機器などの広い分野にも使用されて
いるが、それに応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線
断層撮影装置、自動Ｘ線露光装置、ポケツトＸ線
線量計、螢光Ｘ線分析装置およびＸ線残留応力分
析装置などに使われている。
器、科学分析機器などの広い分野にも使用されて
いるが、それに応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線
断層撮影装置、自動Ｘ線露光装置、ポケツトＸ線
線量計、螢光Ｘ線分析装置およびＸ線残留応力分
析装置などに使われている。
そして、第５図は、現在実用されている単結晶
半導体放射線センサの原理、構造を説明するもの
である。
半導体放射線センサの原理、構造を説明するもの
である。
そして、そのセンサのダイオード構造は、Ｐ型
のシリコンまたはゲルマニウムにリンやリチウム
を拡散させて見掛上真性に近い高抵抗半導体が造
られるものであり、第５図に示すように、ｎ型半
導体１の裏面に順次ｉ型真性半導体２及びｐ型半
導体３が形成され、それらの表面おより裏面にア
ルミニウム蒸着による前面電極４および裏面電極
５が形成され、両電極４，５に電源６から抵抗７
を介して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されてい
る。
のシリコンまたはゲルマニウムにリンやリチウム
を拡散させて見掛上真性に近い高抵抗半導体が造
られるものであり、第５図に示すように、ｎ型半
導体１の裏面に順次ｉ型真性半導体２及びｐ型半
導体３が形成され、それらの表面おより裏面にア
ルミニウム蒸着による前面電極４および裏面電極
５が形成され、両電極４，５に電源６から抵抗７
を介して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されてい
る。
そして、センサに放射線８が入射すると、ｉ型
半導体２の層中で電子と正孔対を生成し、ｉ型半
導体２の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝V/a）に
よりそれぞれｎ型半導体１およびｐ型半導体３に
向つて動き、両電極４，５の外部出力端９，１０
に電気信号を出力する。
半導体２の層中で電子と正孔対を生成し、ｉ型半
導体２の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝V/a）に
よりそれぞれｎ型半導体１およびｐ型半導体３に
向つて動き、両電極４，５の外部出力端９，１０
に電気信号を出力する。
ところで、第５図の場合、結晶中の不純物や欠
陥により電子や正孔は捕獲され、SN比は低下す
るが、このSN比を向上させるためにそれぞれの
平均自由工程をle、lhとすると、ｉ型半導体２の
厚みａよりずつと大きくすることが必要になる。
たとえば、Si半導体検出器ではａ≒１cm（le，lh
＝200cm）、Ge半導体検出器ではａ＝３〜５cm
（le、lh＝200cm）である。
陥により電子や正孔は捕獲され、SN比は低下す
るが、このSN比を向上させるためにそれぞれの
平均自由工程をle、lhとすると、ｉ型半導体２の
厚みａよりずつと大きくすることが必要になる。
たとえば、Si半導体検出器ではａ≒１cm（le，lh
＝200cm）、Ge半導体検出器ではａ＝３〜５cm
（le、lh＝200cm）である。
しかし、単結晶半導体放射線センサは大面積化
がむずかしいことから断層撮影や大面積構造材の
欠陥検出などに適用する場合、走査機構を必要と
する。また、逆バイアスを印加するために電源を
必要とし、また半導体は放射線による損傷を受け
やすいことから量産性に富み安価であることが望
まれる。
がむずかしいことから断層撮影や大面積構造材の
欠陥検出などに適用する場合、走査機構を必要と
する。また、逆バイアスを印加するために電源を
必要とし、また半導体は放射線による損傷を受け
やすいことから量産性に富み安価であることが望
まれる。
この発明は、前記単結晶半導体型放射線センサ
の問題点に留意してなされたものであり、基板材
料の裏面に順次、透明導電膜、ｐ型アモルフアス
シリコンカーバイド半導体膜、ｉ型アモルフアス
シリコン半導体膜、ｎ型アモルフアスシリコン半
導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体膜および
裏面電極を形成し、前記基板材料の表面または前
記基板材料と前記透明導電膜との間に螢光体材料
を配置し、かつ、前記裏面電極を小面積で多数配
したことを特徴とするアモルフアスシリコンＸ線
センサである。
の問題点に留意してなされたものであり、基板材
料の裏面に順次、透明導電膜、ｐ型アモルフアス
シリコンカーバイド半導体膜、ｉ型アモルフアス
シリコン半導体膜、ｎ型アモルフアスシリコン半
導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体膜および
裏面電極を形成し、前記基板材料の表面または前
記基板材料と前記透明導電膜との間に螢光体材料
を配置し、かつ、前記裏面電極を小面積で多数配
したことを特徴とするアモルフアスシリコンＸ線
センサである。
したがつて、この発明によると、アモルフアス
シリコン半導体に螢光体材料が配されているた
め、入射するＸ線が可視光に変換される光起電力
型センサとなり、入射するＸ線が螢光体材料によ
りアモルフアスシリコン半導体の光感度ピークと
一致する励起光を発生し、きわめて高い出力電流
が得られる。さらに裏面電極を多数配したことに
より、Ｘ線の励起光を効率よく、しかも、小面積
に区分して検出することができる。
シリコン半導体に螢光体材料が配されているた
め、入射するＸ線が可視光に変換される光起電力
型センサとなり、入射するＸ線が螢光体材料によ
りアモルフアスシリコン半導体の光感度ピークと
一致する励起光を発生し、きわめて高い出力電流
が得られる。さらに裏面電極を多数配したことに
より、Ｘ線の励起光を効率よく、しかも、小面積
に区分して検出することができる。
つぎにこの発明を、その１実施例を示した第１
図とともに、詳細に説明する。
図とともに、詳細に説明する。
Ｘ線を透過しやすいAl、Beなどの基板材料１
１の裏面に、ニツケルをドーピングした硫化亜鉛
などの螢光体材料１２を配置し、その螢光体材料
１２の上に、ITO、SnO2などの薄状の透明導電
膜１３を配し、その透明導電膜１３の上にプラズ
マ分解法などによるｐ型アモルフアスシリコンカ
ーバイド半導体膜１４およびｉ型アモルフアスシ
リコン半導体膜１５およびｎ型アモルフアスシリ
コン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体膜
１６を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シリコン
半導体膜１６上にアルミニウムなどの薄膜電極か
らなり小面積の多数の裏面電極１７を形成して構
成される。
１の裏面に、ニツケルをドーピングした硫化亜鉛
などの螢光体材料１２を配置し、その螢光体材料
１２の上に、ITO、SnO2などの薄状の透明導電
膜１３を配し、その透明導電膜１３の上にプラズ
マ分解法などによるｐ型アモルフアスシリコンカ
ーバイド半導体膜１４およびｉ型アモルフアスシ
リコン半導体膜１５およびｎ型アモルフアスシリ
コン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体膜
１６を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シリコン
半導体膜１６上にアルミニウムなどの薄膜電極か
らなり小面積の多数の裏面電極１７を形成して構
成される。
そして、ｐ型半導体は、Ｘ線励起による可視光
の窓層になるため、光吸収損をおさえるよう膜厚
100〜500Åのアモルフアスシリコンカーバイドを
用いる。
の窓層になるため、光吸収損をおさえるよう膜厚
100〜500Åのアモルフアスシリコンカーバイドを
用いる。
また、ｎ型半導体は、導電率が高く、金属層と
の接着性が良好なこと、光学的禁止帯幅をｉ層よ
り高くすることによる正孔の流入防止および裏面
電極１７の金属層からの反射光を有効利用する点
などから膜厚500Å前後の微結晶シリコンを用い
る。
の接着性が良好なこと、光学的禁止帯幅をｉ層よ
り高くすることによる正孔の流入防止および裏面
電極１７の金属層からの反射光を有効利用する点
などから膜厚500Å前後の微結晶シリコンを用い
る。
さらに、真性半導体層は、アモルフアスシリコ
ンを用いるが、膜厚はＸ線励起による発光帯
（400〜600nm）に依存し、第２図に示すように、
適正膜厚は1000〜6000Åである。
ンを用いるが、膜厚はＸ線励起による発光帯
（400〜600nm）に依存し、第２図に示すように、
適正膜厚は1000〜6000Åである。
次に、前記実施例の効果を、第３図を用いて説
明する。
明する。
第３図の破線で示すデータは、ガラス／ITO／
pa−SiC／ｉ ａ−Si／ｎ μC−Si／Alなどの構
成で作られるＸ線センサの測定結果の１例であ
る。この場合、センサ単位面積あたりの出力電流
は、Ｘ線管電流に比例して増大するが微弱電流で
ある。
pa−SiC／ｉ ａ−Si／ｎ μC−Si／Alなどの構
成で作られるＸ線センサの測定結果の１例であ
る。この場合、センサ単位面積あたりの出力電流
は、Ｘ線管電流に比例して増大するが微弱電流で
ある。
これに対して第３図の実線で示すデータは、前
記実施例によるＸ線センサの測定結果の１例であ
り、前記アモルフアスシリコンセンサに対し、１
〜２桁高い出力電流が得られるとともに、Ｘ線管
電流、すなわちＸ線の強度に比例する値が得られ
る。
記実施例によるＸ線センサの測定結果の１例であ
り、前記アモルフアスシリコンセンサに対し、１
〜２桁高い出力電流が得られるとともに、Ｘ線管
電流、すなわちＸ線の強度に比例する値が得られ
る。
これは、入射するＸ線が、アモルフアスシリコ
ン半導体膜の光感度ピークと一致する励起光を発
生する硫化亜鉛などの螢光物質を設けたことによ
る効果である。
ン半導体膜の光感度ピークと一致する励起光を発
生する硫化亜鉛などの螢光物質を設けたことによ
る効果である。
また、前記実施例のＸ線センサは裏面電極１７
を多数配したことにより、Ｘ線の励起光を効率よ
く、しかも、小面積に区分して検出することがで
き、その上、前記半導体センサの場合と同様に、
逆バイアス電圧を印加することにより出力電流を
さらに増大させることができる。
を多数配したことにより、Ｘ線の励起光を効率よ
く、しかも、小面積に区分して検出することがで
き、その上、前記半導体センサの場合と同様に、
逆バイアス電圧を印加することにより出力電流を
さらに増大させることができる。
したがつて、前記実施例によると、アモルフア
スシリコン薄膜半導体に、アモルフアスシリコン
半導体膜のスペクトル感度のピーク値と合致する
光に変換する螢光物質を配することにより、実用
レベルのＸ線強度測定センサを提供することがで
き、また、高純度単結晶半導体Ｘ線センサに比べ
ると、大面積化することができるとともに、各裏
面電極１７から取出された出力により一次元、二
次元の検出が行なえ、この結果、Ｘ線のイメージ
検出も可能となる。さらに、量産性に富むととも
に安価なＸ線センサを提供できる特徴を有してい
る。その上、Ｘ線による励起光を殆んど検出光と
して利用できる。
スシリコン薄膜半導体に、アモルフアスシリコン
半導体膜のスペクトル感度のピーク値と合致する
光に変換する螢光物質を配することにより、実用
レベルのＸ線強度測定センサを提供することがで
き、また、高純度単結晶半導体Ｘ線センサに比べ
ると、大面積化することができるとともに、各裏
面電極１７から取出された出力により一次元、二
次元の検出が行なえ、この結果、Ｘ線のイメージ
検出も可能となる。さらに、量産性に富むととも
に安価なＸ線センサを提供できる特徴を有してい
る。その上、Ｘ線による励起光を殆んど検出光と
して利用できる。
つぎに、この発明の他の実施例を示した第４図
について説明する。
について説明する。
この実施例が第１図の実施例と異なる点は、可
視光を透過しやすい基板材料１１′の表面に前記
螢光体材料１２を配して点であり、その作用効果
は第１図の実施例とほぼ同様であるが、とくに、
螢光体材料１２中の元素が透明導電膜１３に影響
しなく、かつ、半導体製膜後、基板材料１１′に
螢光体材料１２を塗布することができる。
視光を透過しやすい基板材料１１′の表面に前記
螢光体材料１２を配して点であり、その作用効果
は第１図の実施例とほぼ同様であるが、とくに、
螢光体材料１２中の元素が透明導電膜１３に影響
しなく、かつ、半導体製膜後、基板材料１１′に
螢光体材料１２を塗布することができる。
以上のように、この発明のアモルフアスシリコ
ンＸ線センサによると、アモルフアスシリコン半
導体に螢光物質が配されているので、入射するＸ
線を可視光に変換して光起電力型センサにするこ
とができ、このとき、入射するＸ線を螢光物質に
よりアモルフアスシリコン半導体のスペクトル感
度のピーク値と合致する光に変換することがで
き、きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富
むとともに安価であり、大面積化でき、しかも、
多数配された裏面電極により、一次元、二次元の
Ｘ線入射位置を測定することも可能であり、Ｘ線
による励起光を殆んど検出光として利用できると
ともに、Ｘ線のイメージ検出も可能になる。
ンＸ線センサによると、アモルフアスシリコン半
導体に螢光物質が配されているので、入射するＸ
線を可視光に変換して光起電力型センサにするこ
とができ、このとき、入射するＸ線を螢光物質に
よりアモルフアスシリコン半導体のスペクトル感
度のピーク値と合致する光に変換することがで
き、きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富
むとともに安価であり、大面積化でき、しかも、
多数配された裏面電極により、一次元、二次元の
Ｘ線入射位置を測定することも可能であり、Ｘ線
による励起光を殆んど検出光として利用できると
ともに、Ｘ線のイメージ検出も可能になる。
第１図はこの発明のアモルフアスシリコンＸ線
センサの１実施例の正面図、第２図はｉ層膜厚と
相対感度の関係図、第３図はＸ線管電流と出力電
流の関係図、第４図はこの発明の他の実施例の正
面図、第５図は従来の単結晶半導体放射線センサ
の正面図である。 １１，１１′……基板材料、１２……螢光体材
料、１３……透明導電膜、１４……ｐ型アモルフ
アスシリコンカーバイド半導体膜、１５……ｉ型
アモルフアスシリコン半導体膜、１６……ｎ型微
結晶シリコン半導体膜、１７……裏面電極。
センサの１実施例の正面図、第２図はｉ層膜厚と
相対感度の関係図、第３図はＸ線管電流と出力電
流の関係図、第４図はこの発明の他の実施例の正
面図、第５図は従来の単結晶半導体放射線センサ
の正面図である。 １１，１１′……基板材料、１２……螢光体材
料、１３……透明導電膜、１４……ｐ型アモルフ
アスシリコンカーバイド半導体膜、１５……ｉ型
アモルフアスシリコン半導体膜、１６……ｎ型微
結晶シリコン半導体膜、１７……裏面電極。
Claims (1)
- １ 基板材料の裏面に順次、透明導電膜、ｐ型ア
モルフアスシリコンカーバイド半導体膜、ｉ型ア
モルフアスシリコン半導体膜、ｎ型アモルフアス
シリコン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導
体膜および裏面電極を形成し、前記基板材料の表
面または前記基板材料と前記透明導電膜との間に
螢光体材料を配置し、かつ、前記裏面電極を小面
積で多数配したことを特徴とするアモルフアスシ
リコンＸ線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036197A JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036197A JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196570A JPS61196570A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0546709B2 true JPH0546709B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=12463001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036197A Granted JPS61196570A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196570A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2596419B2 (ja) * | 1986-11-28 | 1997-04-02 | 京セラ株式会社 | 位置検出装置 |
| EP0275446A1 (de) * | 1986-12-19 | 1988-07-27 | Heimann GmbH | Röntgenstrahlendetektor |
| JPH0543429Y2 (ja) * | 1988-03-14 | 1993-11-01 | ||
| IL96561A0 (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-16 | Minnesota Mining & Mfg | Amorphous silicon sensor |
| CA2034118A1 (en) * | 1990-02-09 | 1991-08-10 | Nang Tri Tran | Solid state radiation detector |
| JP2558403Y2 (ja) * | 1996-06-28 | 1997-12-24 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器 |
| WO2008146602A1 (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び支持基板の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169382A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-15 | Hitachi Ltd | |
| JPS59154082A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光センサ |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036197A patent/JPS61196570A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169382A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-15 | Hitachi Ltd | |
| JPS59154082A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61196570A (ja) | 1986-08-30 |
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