JPH0550857B2 - - Google Patents
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- JPH0550857B2 JPH0550857B2 JP60036200A JP3620085A JPH0550857B2 JP H0550857 B2 JPH0550857 B2 JP H0550857B2 JP 60036200 A JP60036200 A JP 60036200A JP 3620085 A JP3620085 A JP 3620085A JP H0550857 B2 JPH0550857 B2 JP H0550857B2
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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。
〔従来の技術〕
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、気体に対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、気体に対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使用されてい
るが、それに応じて半導体Ｘ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使用されてい
るが、それに応じて半導体Ｘ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４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４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およびｐ型
半導体３が形成され、それらの表面および裏面に
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４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およびｐ型
半導体３が形成され、それらの表面および裏面に
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９，１
０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９，１
０に電気信号を出力する。
ところで、第４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
平均自由行程を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
平均自由行程を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。
一方、可視光を透過しやすい基板材料の表面に
螢光体材料を配し、前記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小面積の多数の
裏面電極を配して多素子光起電力形に形成したア
モルフアスシリコンＸ線センサが考えられるが、
この場合、可視光線が隣接する素子に乱入し、パ
ターン検出信号像が不鮮明になる欠点がある。
螢光体材料を配し、前記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小面積の多数の
裏面電極を配して多素子光起電力形に形成したア
モルフアスシリコンＸ線センサが考えられるが、
この場合、可視光線が隣接する素子に乱入し、パ
ターン検出信号像が不鮮明になる欠点がある。
この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、可視光を透過しやすい基板材料の表面に
螢光体材料を配し、前記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小面積の多数の
裏面電極を配して多素子光起電力形に形成し、か
つ、前記螢光体材料の面の前記各素子間にＶ形状
またはＶ形状に近い形状の溝を形成したことを特
徴とするアモルフアスシリコンＸ線センサであ
る。
であり、可視光を透過しやすい基板材料の表面に
螢光体材料を配し、前記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小面積の多数の
裏面電極を配して多素子光起電力形に形成し、か
つ、前記螢光体材料の面の前記各素子間にＶ形状
またはＶ形状に近い形状の溝を形成したことを特
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、しかも、小面積の多数の裏面電極を配し
たことにより、Ｘ線の励起光を小面積に区分して
検出する多素子光起電力形に容易に形成すること
ができ、その上、溝により各素子の励起光の可視
光線が隣接素子に乱入しなく、各素子によりそれ
ぞれの励起光のみを漏れなく検出することがで
き、パターン検出信号像が鮮明になり、大面積化
が容易で鮮明なパターン検出が可能な新規なＸ線
センサを提供できる。
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、しかも、小面積の多数の裏面電極を配し
たことにより、Ｘ線の励起光を小面積に区分して
検出する多素子光起電力形に容易に形成すること
ができ、その上、溝により各素子の励起光の可視
光線が隣接素子に乱入しなく、各素子によりそれ
ぞれの励起光のみを漏れなく検出することがで
き、パターン検出信号像が鮮明になり、大面積化
が容易で鮮明なパターン検出が可能な新規なＸ線
センサを提供できる。
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。
可視光を透過しやすいガラス、透明フイルムな
どの基板材料１１の表面に、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、
基板材料１１の裏面に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上にアルミニウム蒸着など
による薄膜電極からなり小面積の多数の裏面電極
１７を形成して多素子光起電力形のセンサを形成
し、かつ、螢光体材料１２の面の各素子間にＶ形
状またはＶ形状に近い形状の溝１８を形成したも
のである。
どの基板材料１１の表面に、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、
基板材料１１の裏面に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上にアルミニウム蒸着など
による薄膜電極からなり小面積の多数の裏面電極
１７を形成して多素子光起電力形のセンサを形成
し、かつ、螢光体材料１２の面の各素子間にＶ形
状またはＶ形状に近い形状の溝１８を形成したも
のである。
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。
つぎに、前記実施例の効果を、第３図を用いて
説明する。
説明する。
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。
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。
これは入射するＸ線が、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。
半導体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。
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、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線センサと比べると大面積化が容易であ
り、さらに、小面積の多数の裏面電極１７を配し
て多素子光起電力形に形成したため、Ｘ線の一次
元、二次元検出ができ、量産性に富むとともに安
価なＸ線イメージセンサを提供できる特徴を有し
ている。
に、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線センサと比べると大面積化が容易であ
り、さらに、小面積の多数の裏面電極１７を配し
て多素子光起電力形に形成したため、Ｘ線の一次
元、二次元検出ができ、量産性に富むとともに安
価なＸ線イメージセンサを提供できる特徴を有し
ている。
その上、溝１８により、第４図にすように各素
子の励起光による可視光線が隣接素子に乱入しな
く、したがつて、各素子がそれぞれのＸ線による
励起光を漏れなく検出光として利用することがで
き、Ｘ線のパターン検出信号像が鮮明に得られ
る。
子の励起光による可視光線が隣接素子に乱入しな
く、したがつて、各素子がそれぞれのＸ線による
励起光を漏れなく検出光として利用することがで
き、Ｘ線のパターン検出信号像が鮮明に得られ
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、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
価で大面積化が容易なＸ線センサが得られる。
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、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
価で大面積化が容易なＸ線センサが得られる。
さらに、小面積の多数の裏面電極を配して多素
子光起電力形に形成したため、一次元、二次元の
Ｘ線入射位置を検出することができ、Ｘ線のイメ
ージセンサを容易に形成できる。
子光起電力形に形成したため、一次元、二次元の
Ｘ線入射位置を検出することができ、Ｘ線のイメ
ージセンサを容易に形成できる。
その上、各素子間の溝により各素子の励起光に
よる可視光線の隣接素子への乱入を防止すること
ができ、各素子がそれぞれのＸ線による励起光を
漏れなく検出光として利用することができ、Ｘ線
のパターン検出信号像を鮮明に得ることができ
る。
よる可視光線の隣接素子への乱入を防止すること
ができ、各素子がそれぞれのＸ線による励起光を
漏れなく検出光として利用することができ、Ｘ線
のパターン検出信号像を鮮明に得ることができ
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図は第１図の一部の拡大図、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……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、１８……溝。
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図は第１図の一部の拡大図、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……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、１８……溝。
Claims (1)
- １ 可視光を透過しやすい基板材料の表面に螢光
体材料を配し、前記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小面積の多数の裏面電
極を配して多素子光起電力形に形成し、かつ、前
記螢光体材料の面の前記各素子間にＶ形状または
Ｖ形状に近い形状の溝を形成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 |
|---|---|---|---|
| JP60036200A JPS61196572A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60036200A JPS61196572A (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 |
|---|---|
| JPS61196572A JPS61196572A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0550857B2 true JPH0550857B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=12463090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036200A Granted JPS61196572A (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) | JPS61196572A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243780A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Ｘ線検出装置 |
| 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 |
| NL1003390C2 (nl) * | 1996-06-21 | 1997-12-23 | Univ Delft Tech | Vlakke stralingssensor en werkwijze voor haar vervaardiging. |
| JP3828982B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2006-10-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子 |
| DE10217426B4 (de) * | 2002-04-18 | 2006-09-14 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Ortsauflösender Detektor für die Messung elektrisch geladener Teilchen und Verwendung des Detektors |
| 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 (3)
| 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 |
| JPS59182561A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体イメ−ジセンサ |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036200A patent/JPS61196572A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| 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 |
| JPS59182561A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体イメ−ジセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61196572A (ja) | 1986-08-30 |
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|---|---|---|---|
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