JPH0620158B2 - Semiconductor radiation distribution detector - Google Patents

Semiconductor radiation distribution detector

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JPH0620158B2
JPH0620158B2 JP59042977A JP4297784A JPH0620158B2 JP H0620158 B2 JPH0620158 B2 JP H0620158B2 JP 59042977 A JP59042977 A JP 59042977A JP 4297784 A JP4297784 A JP 4297784A JP H0620158 B2 JPH0620158 B2 JP H0620158B2
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Japan
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radiation
detector
semiconductor
dimensional distribution
dimensional
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JP59042977A
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玲児 青島
徹 杉田
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/2928Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、電子線、粒子線、光線等の放射線、特に電子
線の二次元分布を検出するための半導体装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor device for detecting radiation such as an electron beam, a particle beam, and a light beam, particularly a two-dimensional distribution of an electron beam.

(ロ) 従来技術 従来、微弱な光、あるいは放射線を測定する場合には、
二次電子放出の原理を応用したエレクトロン、マルチプ
ライヤーあるいはマルチチヤンネルトロンが用いられ
る。特に、マルチチヤンネルトロンは微細加工技術の発
展によつて数十ミクロンの外径を有する細いマイクロチ
ヤンネルトロンと呼ばれるものが得られるようになつ
た。
(B) Conventional technology Conventionally, when measuring weak light or radiation,
Electrons, multipliers or multi-channel electrontrons that apply the principle of secondary electron emission are used. In particular, with the development of microfabrication technology, multichannel tunneltrons have come to be obtained as thin microchanneltrons having an outer diameter of several tens of microns.

さらに最近では、このマイクロチヤンネルトロンを数万
から数十万本多束してプレート状にした、いわゆる二次
元観測用マイクロチヤンネルプレートが開発されてい
る。
More recently, a so-called two-dimensional observation microchannel plate has been developed in which tens of thousands to hundreds of thousands of microchannels are bundled into a plate shape.

第5図はその一例で、第5図(a)は円板状に多束された
マイクロチヤンネルプレートの概略図であり、第5図
(b)は入射した放射線が高抵抗の半導体被膜を有するチ
ヤンネルトロンの中で増幅されていく様子をモデル的に
示したものである。ここで、(1)は入射放射線、(2)はマ
イクロチヤンネルプレート、(3)は幅倍されてマイクロ
チヤンネルプレート(2)から出てくる二次電子、(4)、
(5)は電極、(6)は二次電子、(7)は電極(4)、(5)を介し
てチヤンネルプレート(2)にバイアス電圧を与えるため
の電源圧源、(8)は増倍されて出てくる二次電子(3)を集
収するコレクター(9)に電圧を与える電源である。通
常、マイクロチヤンネルプレート103〜105程度の利
得を得ることができる。
FIG. 5 is an example thereof, and FIG. 5 (a) is a schematic diagram of a microchannel plate bundled in a disc shape.
(b) is a model showing how incident radiation is amplified in a channel tron having a high-resistance semiconductor film. Here, (1) is the incident radiation, (2) is the microchannel plate, (3) is the secondary electron that is width-doubled and emerges from the microchannel plate (2), (4),
(5) is an electrode, (6) is a secondary electron, (7) is a power supply voltage source for applying a bias voltage to the channel plate (2) via the electrodes (4) and (5), and (8) is an increase. It is a power supply that applies voltage to the collector (9) that collects the secondary electrons (3) that are multiplied and output. Usually, a gain of about 10 3 to 10 5 can be obtained on the microchannel plate.

このような構成のマイクロチヤンネルプレートを用いて
微弱な入力信号を最終的に可視光像として得る場合に
は、光学レンズ系と螢光板を用いて容易に実現すること
が可能であり、その可視光像をTVのカメラ等の手段で
二次元的な情報として容易に処理することができる。
When a weak input signal is finally obtained as a visible light image using the microchannel plate with such a configuration, it can be easily realized by using an optical lens system and a fluorescent plate. The image can be easily processed as two-dimensional information by means of a TV camera or the like.

しかし、一般に入力放射線の二次元的情報をこのマイク
ロチヤンネルプレートを用いて直接二次元像としてとら
えようとすると、出力側の測定システムに問題が生じ
る。すなわち、放射線の直接二次元観測の場合には、入
力信号の強度と位置の情報を定量的に、しかも時間遅れ
なく検知することが要求される。
However, in general, when the two-dimensional information of the input radiation is to be directly captured as a two-dimensional image using this microchannel plate, a problem arises in the measurement system on the output side. That is, in the case of direct two-dimensional observation of radiation, it is required to detect the intensity and position information of the input signal quantitatively and without time delay.

ところで、マイクロチヤンネルプレートの出力側に現わ
れる電子線の二次分布を検出するための従来の装置の一
例としては、第6図に示すようにマイクロチヤンネルプ
レート(2)の出力側に二次元的に配置された複数個のコ
レクター(10)を設ける。しかし、この方式では、コレク
ターの形状を小さくすることがむずかしく、二次元の位
置分解能がなかなか改善されない。また、コレクター1
つ1つに外部測定系を用いるため、周辺装置がかなり大
変である。このため、マイクロチヤンネルプレートの全
体を小型にして広く応用を図ることの妨げとなつてい
る。
By the way, as an example of the conventional device for detecting the secondary distribution of the electron beam appearing on the output side of the microchannel plate, as shown in FIG. 6, two-dimensionally on the output side of the microchannel plate (2). Providing a plurality of collectors (10) arranged. However, with this method, it is difficult to reduce the shape of the collector, and the two-dimensional position resolution is not easily improved. Also, collector 1
Since an external measurement system is used for each one, peripheral equipment is quite difficult. This hinders the miniaturization of the entire microchannel plate and its wide application.

また、半導体素子を用いて電子線、粒子線等の放射線の
二次元分布を検出するものも知られているが、これらは
いずれも1つの半導体基板の表面に、フオトマスクを使
用してフオトリソグラフイーの手法により、放射線検出
器を二次元アレイ状に構成配置するものであつて、この
場合も、前記コレクターのアレイの場合と同様に、1つ
1つの検出器の大きさを小さくすることに限界があり、
また大型の周辺装置を必要とする。
There are also known ones that detect a two-dimensional distribution of radiation such as an electron beam and a particle beam by using a semiconductor element, but all of these are photolithographic methods using a photomask on the surface of one semiconductor substrate. The method of arranging the radiation detectors in a two-dimensional array by the method described above, and in this case also, similarly to the case of the array of collectors, there is a limit to reducing the size of each detector. There is
It also requires large peripherals.

上記のコレクター電極ないし検出器の分解能を向上さ
せ、周辺装置を小型にさせる要望の外に、リアルタイム
測定が強く要求されている(螢光板を発光させる方式で
はタイムラグが有り実用的でない)。
In addition to the demand for improving the resolution of the collector electrode or the detector and reducing the size of peripheral devices, real-time measurement is strongly required (the method of emitting light from the fluorescent plate causes a time lag and is not practical).

(ハ)発明が解決しようとする問題点およびその目的 本発明は、これら従来技術の問題点、すなわち、電子
線、イオン線、粒子線、光線、X線等の放射線の二次元
分布の位置分解能が低いこと、大型の周辺装置を必要と
すること、リアルタイムの測定が困難であること等の従
来のものが有する問題点を解決するものであり、したが
つて、本発明の目的は、電子線等の放射線の二次元分布
を高分解能で、定量的にしかもリアルタイムで検出で
き、小型の周辺装置しか必要としない半導体放射線二次
元分布検出装置を提供することであり、本明細書中で云
う放射線は、光線、X線のみならず、電子線、イオン
線、粒子線等を広く含むものである。
(C) Problems to be solved by the invention and objects thereof The present invention has these problems of the prior art, namely, the position resolution of the two-dimensional distribution of radiation such as electron beam, ion beam, particle beam, ray, and X-ray. Therefore, the object of the present invention is to solve the problems of the conventional ones such as low power consumption, large peripheral equipment, and difficulty in real-time measurement. Is to provide a semiconductor radiation two-dimensional distribution detection device that can detect a two-dimensional distribution of radiation such as a high resolution, quantitatively and in real time, and that requires only a small peripheral device. Includes not only light rays and X-rays but also broadly includes electron beams, ion beams, particle beams and the like.

(ニ) 問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の半導体放射線二次
元分布検出装置においては、同一半導体基板の一端部近
傍に、該端面を入射面とする複数個の放射線検出器を並
列に設け、かつそれぞれの放射線検出器のための前置増
幅回路を同じ半導体差板上に設けた半導体基板が絶縁層
を介して複数枚積層されてブロツク状にされ、このブロ
ツク体の一側面に放射線検出器が二次元アレイ状に並ぶ
ように構成されている。
(D) Means for Solving the Problems In order to achieve this object, in the semiconductor radiation two-dimensional distribution detection device of the present invention, a plurality of semiconductor devices having the end face as the incident surface are provided in the vicinity of one end of the same semiconductor substrate. The radiation detectors of the above are provided in parallel, and the preamplifier circuits for the respective radiation detectors are provided on the same semiconductor difference plate, and a plurality of semiconductor substrates are laminated via an insulating layer into a block shape. The radiation detectors are arranged in a two-dimensional array on one side of the block body.

放射線検出器は電子線、特にマイクロチヤネルプレート
から出る電子線を検出するように構成するのが実施例の
場合に望ましく、この放射線検出器は表面障壁型検出器
ないしp−n接合型検出器であつてよい。また、前置増
幅回路は例えばRUSH型高速増幅器(例えば「電子科
学」1978年11月号第39〜41頁参照)、電荷有
感型増幅器である。
In a preferred embodiment, the radiation detector is arranged to detect an electron beam, in particular an electron beam emerging from the microchannel plate, which is a surface barrier detector or a pn junction detector. You can pay. The preamplifier circuit is, for example, a RUSH type high speed amplifier (see, for example, "Electronic Science", November 1978, pp. 39-41), a charge-sensitive amplifier.

(ホ) 作用 本発明においては、同一半導体基板の一端部に、該端面
を放射線の入射面とするように並列して設けられた複数
の放射線検出器は、一次元方向の放射線の分布を検出し
ており、これが積層されて二次元分布を検出することが
できる。しかも、積層型の特徴として分解能を高めるこ
とができる。また、各放射線検出器に前置増幅回路が一
体に設けられているためリアルタイムで検出でき、周辺
装置は小型となる。更に必要に応じて主増幅器、波形整
形回路、A−D変換回路、ディレイライン、メモリ等を
同一チツプ上に作製するのは容易であり、場合によつて
はCPUまでも同一チツプ上に設けることも出来る。
(E) Action In the present invention, a plurality of radiation detectors provided in parallel at one end of the same semiconductor substrate so that the end faces serve as the incident planes of radiation detect the distribution of radiation in a one-dimensional direction. The two-dimensional distribution can be detected by stacking these. Moreover, the resolution can be enhanced as a characteristic of the laminated type. Further, since each radiation detector is integrally provided with the preamplifier circuit, it is possible to detect in real time and the peripheral device becomes small. Further, it is easy to fabricate a main amplifier, a waveform shaping circuit, an A-D conversion circuit, a delay line, a memory, etc. on the same chip as necessary. In some cases, a CPU is also provided on the same chip. You can also

(ヘ) 実施例 以下、本発明の1つの実施例を図面を参照にしながら説
明する。この実施例は検出する放射線としてマイクロチ
ヤンネルプレートから出てくる電子線を例にして説明し
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他
の放射線、例えばイオン線、粒子線、光線、X線等の二
次元分布の検出に適用できることは以下の説明から明ら
かになろう。
(F) Embodiment One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an electron beam emitted from the microchannel plate is described as an example of radiation to be detected, but the present invention is not limited to this, and other radiation such as ion beam, particle beam, It will be apparent from the following description that it can be applied to the detection of a two-dimensional distribution of rays, X-rays and the like.

第1図は本発明の実施例を説明するための概念図であ
る。(1)は前述のように入射放射線の飛来方向を示し、
(2)はマイクロチヤンネルプレートである。(11)は本実
施例による検出装置(100)の主要構成要素である平板状
の半導体基板、(12)はこの半導体基板(11)を電気的に絶
縁状態に保つために形成されている絶縁膜(例えばSiO2
膜)である。半導体基板(11)と絶縁膜(12)は交互に所要
数積層され、一体のブロツク体を形成している。この半
導体基板(11)をさらに詳細に説明する。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an embodiment of the present invention. (1) indicates the incoming direction of the incident radiation as described above,
(2) is a microchannel plate. (11) is a flat semiconductor substrate that is a main component of the detection device (100) according to the present embodiment, and (12) is an insulation formed to keep the semiconductor substrate (11) in an electrically insulated state. Membrane (eg S i O 2
Membrane). A required number of semiconductor substrates (11) and insulating films (12) are alternately laminated to form an integral block body. This semiconductor substrate (11) will be described in more detail.

一例として第2図にこの基板の構成を示す。(11)は半導
体基板(例えば、高純度シリコンで、100μm〜30
0μmの厚さの平板状のもの)である。この半導体基板
(11)は上記のように高純度シリコ材を用いるのが簡便で
あり、コストの面を考えると広く応用が可能である。も
ち論、最近開発されているところの有機半導体のよう
に、電荷粒子との相互干渉性の強い原子番号の大きい素
材を用いることもできる。この基板(11)上に以下に記す
要素を構成する。すなわち、例えばマイクロチヤンネル
プレートの出力側に接近して配置される放射線検出部(1
3)(この実施例においては電子線検出部として構成され
ている)と、この放射線検出部(13)に薄膜電極(14)によ
り電気的に接続されていてこの検出部(13)から信号が入
力される前置増幅回路(15)と、さらにこの前置増幅回路
(15)に必要な電源電圧を供給するための端子(パッド)
(16)と、前置増幅回路(15)の出力信号をとり出す端子(1
7)とを有する。また、検出部(13)は相互に平行に設けら
れるが、その各々は基板上に分離のための細い溝(18)
(エツチングにより作られる)を介して互いに干渉が起
らないように考慮されている。
As an example, the structure of this substrate is shown in FIG. (11) is a semiconductor substrate (for example, high-purity silicon, 100 μm to 30 μm)
It is a flat plate having a thickness of 0 μm). This semiconductor substrate
As for (11), it is simple to use a high-purity silicon material as described above, and it can be widely applied in view of cost. Of course, a material having a large atomic number, which has a strong mutual interference with charged particles, such as an organic semiconductor which has been recently developed, can also be used. The following elements are formed on this substrate (11). That is, for example, the radiation detector (1 that is arranged close to the output side of the microchannel plate
3) (which is configured as an electron beam detector in this embodiment) and is electrically connected to the radiation detector (13) by a thin film electrode (14), and a signal is output from the detector (13). Preamplifier circuit (15) to be input, and further this preamplifier circuit
Terminal (pad) for supplying the required power supply voltage to (15)
(16) and a terminal (1 that extracts the output signal of the preamplifier circuit (15)
7) and Further, the detection parts (13) are provided in parallel with each other, but each of them is a thin groove (18) for separation on the substrate.
It is taken into consideration that they do not interfere with each other (made by etching).

基板(11)には第2図に示した前置増幅回路(15)を集積化
して設けるわけであるが、第3図にはその初段入力部の
npnトランジスターをモデル的に示してある。npn
トランジスターのエミツター側(19)からは蒸着されたア
ルミニウム配線(20)が基板(11)の先端部に延び、面電極
を構成する。この面の大きさは放射線検出部の容積を決
める要因となる(例えば、マイクロチヤンネルプレート
3〜4倍の幅を有するように決める)。次に、基板(11)
の反対側の対向する面には金蒸着(21)を施し、この両者
の間に表面障壁電位を形成させ、この部分に半導体放射
線検出部を作る。
The preamplifier circuit (15) shown in FIG. 2 is integrated and provided on the substrate (11). In FIG. 3, the npn transistor of the first stage input section is shown as a model. npn
A vapor-deposited aluminum wiring (20) extends from the emitter side (19) of the transistor to the tip of the substrate (11) to form a surface electrode. The size of this surface becomes a factor that determines the volume of the radiation detecting portion (for example, it is determined so as to have a width of 3 to 4 times the microchannel plate). Then the substrate (11)
Gold vapor deposition (21) is applied to the opposite surface on the opposite side to the surface barrier potential is formed between the two, and a semiconductor radiation detecting portion is formed in this portion.

半導体放射線検出部には各電極(20)、(21)を介してバイ
アス電圧を与え、全域空乏層にしておく。こうすること
により、例えばマイクロチヤンネルプレートから放射さ
れた二次電子群(3)はこの半導体検出部の中でシリコン
原子との相互作用により、電子−イオン対(22)、(23)を
発生させる。この電子−イオン対の総数は、入射してく
る二次電子のエネルギーの大きさと総量に比例する。し
たがつて、この実施例の場合、マイクロチヤンネルプレ
ートの高電圧バイアスを一定にしておくことにより、電
子−イオン対の総数は入射してくる二次電子の総量にの
み比例することになる。こうして、電子−イオン対によ
る電流値を前置増幅回路を介して必要な信号レベルにま
で増幅することが可能となる。
A bias voltage is applied to the semiconductor radiation detection section through the electrodes (20) and (21) to leave a full depletion layer. By doing so, for example, the secondary electron group (3) emitted from the microchannel plate generates an electron-ion pair (22), (23) due to the interaction with the silicon atom in this semiconductor detection part. . The total number of this electron-ion pair is proportional to the magnitude and total amount of the energy of the incident secondary electrons. Therefore, in this embodiment, by keeping the high voltage bias of the microchannel plate constant, the total number of electron-ion pairs is proportional to only the total amount of incident secondary electrons. In this way, the current value of the electron-ion pair can be amplified to a required signal level via the preamplifier circuit.

尚一チツプ上に波形整形回路、A−D変換回路等を形成
した場合は、それに応じて処理された信号を取出すこと
ができることは云う迄もない。なおこの実施例において
は、放射線検出器(13)として表面障壁型検出器を採り上
げたが、他の半導体放射線検出器(例えば、p−n接合
型検出器)により構成することももち論可能である。ま
た、以上の説明から、半導体の空乏層中に電子−イオン
対(22)、(23)を発生させる放射線は電子線に限定され
ず、イオン線、粒子線、光線、X線等であつても良いこ
とは物性論的に明らかである。したがつて、本発明の半
導体放射線二次分布検出装置は電子線の二次元分布を検
出することに限定されるものではない。
Needless to say, if a waveform shaping circuit, an A-D conversion circuit, etc. are formed on one chip, the signal processed accordingly can be taken out. In this embodiment, the surface barrier type detector is adopted as the radiation detector (13), but it is also possible to use other semiconductor radiation detectors (for example, pn junction type detector). . Further, from the above description, the radiation that generates the electron-ion pair (22), (23) in the depletion layer of the semiconductor is not limited to the electron beam, but may be an ion beam, a particle beam, a light beam, an X-ray or the like. It is clear from the property theory that it is good. Therefore, the semiconductor radiation secondary distribution detecting device of the present invention is not limited to detecting the two-dimensional distribution of the electron beam.

さて、ここで使用する前置増幅回路(15)には立上り時間
が0.1〜1nsecと、速い応答性と、微弱信号を扱
うための低雑音性とが要求される。第4図はそのための
1つの実施例で、検出部(13)はダイオード記号で示され
ている。回路はRUSH型高速方式を主体にして、入力
段のnpnトランジスター(24)のエミツター側に検出部
(13)をバイアス回路(26)(27)を介して接続している。こ
れらの回路が第2図の前置増幅回路(15)として集積化さ
れることになる。なお、低雑音性を中心に考える場合に
は、電荷有感型増幅器等も利用できる。
Now, the preamplifier circuit (15) used here is required to have a rise time of 0.1 to 1 nsec, a fast response, and a low noise property for handling a weak signal. FIG. 4 shows an embodiment for that purpose, in which the detecting portion (13) is indicated by a diode symbol. The circuit is mainly based on the RUSH type high-speed system, and the detection unit is on the emitter side of the npn transistor (24) in the input stage.
(13) is connected through the bias circuits (26) and (27). These circuits will be integrated as the preamplifier circuit (15) of FIG. In addition, when mainly considering low noise, a charge sensitive amplifier or the like can be used.

(ト) 発明の効果 以上実施例を通して説明したように、本発明の半導体放
射線分布検出装置は、その基板端部にフオトリソグラフ
イー等の手法により微少な放射線検出器を並列に形成し
たので、従来の電子線等の検出装置に比較して、より高
い位置分解能が可能となり、リアルタイムの検出も可能
になり、前置増幅回路等を一体に組み込んだことによ
り、信号処理をする周辺装置は小型となる。また、前置
増幅回路等を一体に構成するため、装置全体の製作が簡
単になる。しかも、本発明の検出装置は基板1枚を用い
その面と垂直方向に走査する等の方法により放射線の二
次元分布を測定出来るだけでなく、基板複数枚を積層す
ることによつて同時並列的に放射線の二次元分布の測定
が可能となり、この放射線の二次元分布の検出を通じ
て、各種の測定方法に利用できると共に、電子線等の放
射線の像の変換素子としても用いることができる。
(G) Effects of the Invention As described above through the embodiments, the semiconductor radiation distribution detecting apparatus of the present invention, since a minute radiation detector is formed in parallel by a method such as photolithography at the substrate end, Compared with other electron beam detection devices, higher position resolution is possible, real-time detection is also possible, and by incorporating a preamplifier circuit, etc., peripheral devices that perform signal processing are small. Become. Further, since the preamplifier circuit and the like are integrally formed, the manufacturing of the entire device is simplified. In addition, the detection device of the present invention can measure the two-dimensional distribution of radiation by a method of scanning one substrate and scanning in the direction perpendicular to the surface thereof, and also by stacking a plurality of substrates, the two devices can be simultaneously paralleled. In addition, it is possible to measure the two-dimensional distribution of the radiation, and by detecting the two-dimensional distribution of the radiation, it can be used for various measuring methods and can also be used as a conversion element for an image of a radiation such as an electron beam.

さらに、本発明の検出装置をマイクロチヤンネルプレー
トと組み合わせて用いる場合、従来実現が困難とされて
いた二次元微弱光測定を実現可能とすると共に、電気信
号に変換された高速信号は、リアルタイムな画像処理を
も可能にする。また、本発明の垂直配置方式は、検出部
と前置増幅回路を一体組み込みにし、必要なマイクロチ
ヤンネルプレートの二次元の大きさに応じて積層枚数を
可変にすることができる。このため、任意の二次元面の
大きさを得ることが可能となる。
Furthermore, when the detection device of the present invention is used in combination with a microchannel plate, it enables realization of two-dimensional weak light measurement, which has been difficult to realize in the past, and a high-speed signal converted into an electrical signal is a real-time image. It also enables processing. Further, in the vertical arrangement method of the present invention, the detection unit and the preamplifier circuit are integrally incorporated, and the number of laminated layers can be made variable according to the required two-dimensional size of the microchannel plate. Therefore, it is possible to obtain an arbitrary size of the two-dimensional surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の半導体放射線二次元分布検出装置の一
例のものをマイクロチヤンネルプレートと組み合わせて
使用する場合の部分断面図、第2図は第1図の検出装置
の主要部である半導体基板の斜視図、第3図は第2図の
A−A′断面の一部を示す部分断面図、第4図は半導体
基板上に形成される前置増幅回路の一例の回路図、第5
図はマイクロチヤンネルプレートの説明図であつて第5
図(a)はその概略斜視図、第5図(b)はその1つのマイク
ロチヤンネルトロンの中で電子が増倍される様子を示す
説明図、第6図はマイクロチヤンネルプレートとコレク
ターの関係を示す部分断面図である。 1:入射放射線、2:マイクロチヤンネルプレート、
3、6:二次電子群、4、5:電極 7、8:バイアス電源、9、10:コレクター、 11:半導体基板、12:絶縁膜 13:放射線(電子線)検出部 14:蒸着電極、15:前置増幅回路 16、17:端子、18:分離溝、19:npnトラン
ジスターのエミツター、20、21:蒸着電極、22、
23:電子−イオン対 24、25:トランジスター、26、31:コンデンサ
ー、27〜30:抵抗器 32〜34:端子、100:検出装置
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an example of a semiconductor radiation two-dimensional distribution detector of the present invention used in combination with a microchannel plate, and FIG. 2 is a semiconductor substrate which is a main part of the detector of FIG. FIG. 3, FIG. 3 is a partial sectional view showing a part of the AA ′ section of FIG. 2, FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a preamplifier circuit formed on a semiconductor substrate, and FIG.
The figure is an illustration of the microchannel plate.
Figure (a) is a schematic perspective view, Figure 5 (b) is an explanatory view showing how electrons are multiplied in one microchannel tron, and Figure 6 shows the relationship between the microchannel plate and the collector. It is a fragmentary sectional view shown. 1: incident radiation, 2: microchannel plate,
3, 6: Secondary electron group, 4, 5: Electrodes 7, 8: Bias power supply, 9, 10: Collector, 11: Semiconductor substrate, 12: Insulating film 13: Radiation (electron beam) detector 14: Vapor deposition electrode, 15: preamplifier circuit 16, 17: terminal, 18: isolation groove, 19: emitter of npn transistor, 20, 21: vapor deposition electrode, 22,
23: Electron-ion pair 24, 25: Transistor, 26, 31: Capacitor, 27-30: Resistor 32-34: Terminal, 100: Detection device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 27/14

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同一半導体基板の一端部近傍に、該端面を
放射線の入射面とする複数個の放射線検出器を並列に形
成し、かつそれぞれの上記放射線検出器のための前置増
幅回路を含む信号処理回路を同一半導体基板上に形成し
た半導体基板が絶縁層を介して複数枚、上記放射線の入
射面が揃うように積層されてブロック状にされ、このブ
ロック体の一側面に放射線検出器が二次元アレイ状に並
ぶように構成されていることを特徴とする半導体放射線
二次元分布検出装置
1. A plurality of radiation detectors each having an end face as a radiation incident surface are formed in parallel in the vicinity of one end of the same semiconductor substrate, and a preamplifier circuit for each of the radiation detectors is provided. A plurality of semiconductor substrates each having a signal processing circuit including the same formed on the same semiconductor substrate are laminated with an insulating layer interposed therebetween so that the radiation incident surfaces are aligned to form a block, and a radiation detector is provided on one side surface of the block body. Semiconductor radiation two-dimensional distribution detector characterized in that the two are arranged in a two-dimensional array.
【請求項2】上記放射線検出器は表面障壁型検出器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項の半導体放射
線二次元分布検出装置
2. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 1, wherein the radiation detector is a surface barrier type detector.
【請求項3】上記放射線検出器はp−n接合型検出器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項の半導体放
射線二次元分布検出装置
3. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 1, wherein the radiation detector is a pn junction type detector.
【請求項4】上記前置増幅回路はRUSH型高速増幅回
路であることを特徴とする特許請求の範囲第1項の半導
体放射線二次元分布検出装置
4. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 1, wherein the preamplifier circuit is a RUSH type high speed amplifier circuit.
【請求項5】上記前置増幅回路は電荷有感型増幅器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項の半導体放射
線二次元分布検出装置
5. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 1, wherein the preamplifier circuit is a charge-sensitive amplifier.
【請求項6】マイクロチャネルプレートと、その直後に
配置された該マイクロチャネルプレートからの電子線を
検出するための検出装置からなり、該検出装置は同一半
導体基板の一端部近傍に、該端面を放射線の入射面とす
る複数個の放射線検出器を並列に形成し、かつそれぞれ
の上記放射線検出器のための前置増幅回路を含む信号処
理回路を同一半導体基板上に形成した半導体基板が絶縁
層を介して複数枚、上記放射線の入射面が揃うように積
層されてブロック状にされ、このブロック体の一側面に
放射線検出器が上記マイクロチャネルプレートに対応し
て二次元アレイ状に並ぶように構成されていることを特
徴とする半導体放射線二次元分布検出装置
6. A microchannel plate and a detection device for detecting an electron beam from the microchannel plate which is arranged immediately after the microchannel plate, the detection device having the end face in the vicinity of one end of the same semiconductor substrate. A plurality of radiation detectors serving as radiation incident surfaces are formed in parallel, and a signal processing circuit including a preamplifier circuit for each of the radiation detectors is formed on the same semiconductor substrate. A plurality of sheets are laminated so that the incident surfaces of the radiation are aligned to form a block, and the radiation detectors are arranged on one side surface of the block in a two-dimensional array corresponding to the microchannel plate. A semiconductor radiation two-dimensional distribution detector characterized in that
【請求項7】上記放射線検出器は表面障壁型検出器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第6項の半導体放射
線二次元分布検出装置
7. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 6, wherein the radiation detector is a surface barrier type detector.
【請求項8】上記放射線検出器はp−n接合型検出器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第6項の半導体放
射線二次元検出装置
8. The two-dimensional semiconductor radiation detecting apparatus according to claim 6, wherein the radiation detector is a pn junction type detector.
【請求項9】上記前置増幅回路はRUSH型高速増幅回
路であることを特徴とする特許請求の範囲第6項の半導
体放射線二次元分布検出装置
9. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detector according to claim 6, wherein the preamplifier circuit is a RUSH type high speed amplifier circuit.
【請求項10】上記前置増幅回路は電荷有感型増幅器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第6項の半導体放
射線二次元分布検出装置
10. The semiconductor radiation two-dimensional distribution detection device according to claim 6, wherein the preamplifier circuit is a charge-sensitive amplifier.
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