JPH065292B2 - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
- Publication number
- JPH065292B2 JPH065292B2 JP61220339A JP22033986A JPH065292B2 JP H065292 B2 JPH065292 B2 JP H065292B2 JP 61220339 A JP61220339 A JP 61220339A JP 22033986 A JP22033986 A JP 22033986A JP H065292 B2 JPH065292 B2 JP H065292B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- radiation detector
- amplifier
- current
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は，厚さ測定装置等に用いられる放射線検出器に
関し，更に詳しくは半導体結晶を用いた放射線検出器の
温度変化に伴う出力の変動を除去した放射線検出器に関
する。
関し，更に詳しくは半導体結晶を用いた放射線検出器の
温度変化に伴う出力の変動を除去した放射線検出器に関
する。
＜従来の技術＞ 従来，放射線検出器としては電離箱が用いられている。
この電離箱は２つの電極を気体または液体の中で向かい
合せ，その間に直流高電圧を印加して電場を作り，生成
電子またはイオンを各電極に集め生成イオン対に比例し
た情報を電極における電気的変化として得ることによ
り，放射線が失ったエネルギーと生成イオン対数との比
例関係から放射線の強度，線量，エネルギーなどを測定
するものである。
この電離箱は２つの電極を気体または液体の中で向かい
合せ，その間に直流高電圧を印加して電場を作り，生成
電子またはイオンを各電極に集め生成イオン対に比例し
た情報を電極における電気的変化として得ることによ
り，放射線が失ったエネルギーと生成イオン対数との比
例関係から放射線の強度，線量，エネルギーなどを測定
するものである。
この様な電離箱では密封圧力容器を必要とし，気体のβ
線のエネルギー吸収係数が小さいため容器を大きくする
必要があり、入射口径も小さくすることが出来なかっ
た。したがって，空間分解能を高くし，小形化すると感
度が小さくなり統計的揺ぎによるノイズが大きくなると
いう問題があった。また，電離した気体が電極まで走行
する時間が長いため応答速度が遅いという問題があっ
た。近年，上記従来の電離箱に比較して小型，高感度で
応答速度も早く，しかも統計的揺ぎに基づくノイズの小
さい半導体結晶を用いた放射線検出器が提案されてい
る。
線のエネルギー吸収係数が小さいため容器を大きくする
必要があり、入射口径も小さくすることが出来なかっ
た。したがって，空間分解能を高くし，小形化すると感
度が小さくなり統計的揺ぎによるノイズが大きくなると
いう問題があった。また，電離した気体が電極まで走行
する時間が長いため応答速度が遅いという問題があっ
た。近年，上記従来の電離箱に比較して小型，高感度で
応答速度も早く，しかも統計的揺ぎに基づくノイズの小
さい半導体結晶を用いた放射線検出器が提案されてい
る。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら，半導体結晶を用いた放射線検出器は出力
の温度係数や暗電流の温度変化が大きく，電離箱と同等
の温度変化に伴う出力変動を期待するには±０．１℃程
度で温度を制御する必要がある。しかし、放射線検出器
の温度を±０．１℃程度に維持することは非常に困難で
あった。一般に，半導体結晶を用いた放射線検出器の出
力は入力オフセット電流が極めて小さい（数ｐＡ）電流
−電圧変換アンプに接続されて使用される。そして，こ
のような微小入力オフセット電流の電流−電圧変換アン
プとしては，例えばＦＥＴ入力のオペレーションアンプ
が用いられる。しかしながら，ＦＥＴ入力のオペレーシ
ョンアンプは数ｍＶの入力オフセット電圧を有してい
る。従って従来のこの入力オフセット電圧を零にするよ
うに，毎回，個々のアンプに付加された抵抗分割回路の
ような外部バイアス回路を調節しなければなかった。
の温度係数や暗電流の温度変化が大きく，電離箱と同等
の温度変化に伴う出力変動を期待するには±０．１℃程
度で温度を制御する必要がある。しかし、放射線検出器
の温度を±０．１℃程度に維持することは非常に困難で
あった。一般に，半導体結晶を用いた放射線検出器の出
力は入力オフセット電流が極めて小さい（数ｐＡ）電流
−電圧変換アンプに接続されて使用される。そして，こ
のような微小入力オフセット電流の電流−電圧変換アン
プとしては，例えばＦＥＴ入力のオペレーションアンプ
が用いられる。しかしながら，ＦＥＴ入力のオペレーシ
ョンアンプは数ｍＶの入力オフセット電圧を有してい
る。従って従来のこの入力オフセット電圧を零にするよ
うに，毎回，個々のアンプに付加された抵抗分割回路の
ような外部バイアス回路を調節しなければなかった。
また，通常放射線検出器間で検出器の電流電圧特性にお
ける零バイアス付近の抵抗値は一定ではなく、この低抗
値の変動でアンプの入力オフセット電圧による出力電圧
のオフセットの大きさが変動する。そのため検出器毎に
調整する必要があった。
ける零バイアス付近の抵抗値は一定ではなく、この低抗
値の変動でアンプの入力オフセット電圧による出力電圧
のオフセットの大きさが変動する。そのため検出器毎に
調整する必要があった。
特にβ線のような放射線では原理的に線源強度を大きく
できないため，検出器の信号電流は極めて小さく、電流
−電圧変換アンプの入力オフセット電圧（および入力オ
フセット電流）の影響が大きくなる。という問題があっ
た。
できないため，検出器の信号電流は極めて小さく、電流
−電圧変換アンプの入力オフセット電圧（および入力オ
フセット電流）の影響が大きくなる。という問題があっ
た。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので
バイアス電圧を零にする回路を付加することにより、半
導体結晶を用いた放射線検出器の温度変化に基づく出力
の変動を除去し，小形，高感度，低ノイズの放射線検出
器を実現することを目的とする。
バイアス電圧を零にする回路を付加することにより、半
導体結晶を用いた放射線検出器の温度変化に基づく出力
の変動を除去し，小形，高感度，低ノイズの放射線検出
器を実現することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記問題点を解決するための本発明の構成は，出力電流
を電流−電圧変換アンプにより増幅して出力する半導体
結晶を用いた放射線検出器において，前記アンプの反転
端子側に一方の端子が接続されると共に他方の端子が接
地され，出力端子が前記アンプの非反転端子に接続され
たコンパレータからなり，前記放射線検出器に印加する
バイアス電圧を零としたことを特徴とするものである。
を電流−電圧変換アンプにより増幅して出力する半導体
結晶を用いた放射線検出器において，前記アンプの反転
端子側に一方の端子が接続されると共に他方の端子が接
地され，出力端子が前記アンプの非反転端子に接続され
たコンパレータからなり，前記放射線検出器に印加する
バイアス電圧を零としたことを特徴とするものである。
＜実施例＞ 第１図は本発明に係かる放射線検出器の一実施例を示す
構成説明図で，３は半導体結晶（例えばＰ型ＣｄＴｅ）
からなるウエハである。このウエハ３の一方の面には真
空蒸着等により０．５μｍ程度の厚さにＡｌ電極１が形
成され，熱処理（４００〜４５０℃で１００分間程度保
持）により合金化してＡｌ電極下にｐｎ接合２が形成さ
れている。他方の面にはＡｕめっき（塩化金水溶液塗布
等の方法による）によりオーミック電極４が形成され，
Ａｌ−ＣｄＴｅ−Ａｕによりダイオードが形成されてい
る。電極１，４にはリード線８，８ａが接続されてお
り，Ａｌ電極１側は接地され，Ａｕ電極４側は出力信号
を電流／電圧変換増幅器（以下Ｉ／Ｖアンプという）５
の反転端子側に接続されており，Ｉ／Ｖアンプの反転−
非反転端子間にはコンパレータ６が接続されている。
構成説明図で，３は半導体結晶（例えばＰ型ＣｄＴｅ）
からなるウエハである。このウエハ３の一方の面には真
空蒸着等により０．５μｍ程度の厚さにＡｌ電極１が形
成され，熱処理（４００〜４５０℃で１００分間程度保
持）により合金化してＡｌ電極下にｐｎ接合２が形成さ
れている。他方の面にはＡｕめっき（塩化金水溶液塗布
等の方法による）によりオーミック電極４が形成され，
Ａｌ−ＣｄＴｅ−Ａｕによりダイオードが形成されてい
る。電極１，４にはリード線８，８ａが接続されてお
り，Ａｌ電極１側は接地され，Ａｕ電極４側は出力信号
を電流／電圧変換増幅器（以下Ｉ／Ｖアンプという）５
の反転端子側に接続されており，Ｉ／Ｖアンプの反転−
非反転端子間にはコンパレータ６が接続されている。
上記第１図の構成において，Ａｌ電極１側から例えばβ
線を照射するとＡｌ電極下に形成されたｐｎ接合の拡散
電位の電界でβ線によって生成された電子，正孔を電極
まで加速し補集する。この結果，Ａｌ−ＣｄＴｅ−Ａｕ
で構成されるダイオードに電流が流れ，起電力動作方式
のβ線の検出器を構成することができる。
線を照射するとＡｌ電極下に形成されたｐｎ接合の拡散
電位の電界でβ線によって生成された電子，正孔を電極
まで加速し補集する。この結果，Ａｌ−ＣｄＴｅ−Ａｕ
で構成されるダイオードに電流が流れ，起電力動作方式
のβ線の検出器を構成することができる。
検出器の出力電流はＩ／Ｖアンプ５で増幅され電圧に変
換される。この場合，一般にＩ／Ｖアンプ５は高入力イ
ンピーダンス（１０13Ω以上），低オフセット電流（１
ｐＡ以下）が要求される場合が多いが，入力オフセット
電圧が低いアンプがほとんど無いため，検出器にオフセ
ット電圧（数ｍＡ）が印加される場合がある。
換される。この場合，一般にＩ／Ｖアンプ５は高入力イ
ンピーダンス（１０13Ω以上），低オフセット電流（１
ｐＡ以下）が要求される場合が多いが，入力オフセット
電圧が低いアンプがほとんど無いため，検出器にオフセ
ット電圧（数ｍＡ）が印加される場合がある。
この発明はＩ／Ｖアンプ５の非反転入力端子側にコンパ
レータ６の出力端子を接続し、このコンパレータの一方
の入力側に検出器の出力を接続し，他方の入力側を接地
することにより検出器の反転，非反転端子間の電圧が常
に零ボルトになるように構成したものである。
レータ６の出力端子を接続し、このコンパレータの一方
の入力側に検出器の出力を接続し，他方の入力側を接地
することにより検出器の反転，非反転端子間の電圧が常
に零ボルトになるように構成したものである。
第２図は本発明の有為性を立証するために製作した放射
線検出器の構成図で，第１図と同一要素には同一符号を
付してある。この例では放射線検出器の出力側とＩ／Ｖ
アンプ５の間に可変バイアス電圧源１０を設けている。
線検出器の構成図で，第１図と同一要素には同一符号を
付してある。この例では放射線検出器の出力側とＩ／Ｖ
アンプ５の間に可変バイアス電圧源１０を設けている。
第３図は第２図に示す構成の放射線検出器を動作させ，
β線を照射しない場合における暗電流のバイアス電圧お
よび検出器温度の変化に対する出力電圧の変化を示した
ものである。図によればバイアス電圧が零の場合は出力
電圧はほとんど変化しないがバイアス電圧を大きくした
場合は暗電流の温度変動により出力電圧が大きく変化し
ていることが分る。
β線を照射しない場合における暗電流のバイアス電圧お
よび検出器温度の変化に対する出力電圧の変化を示した
ものである。図によればバイアス電圧が零の場合は出力
電圧はほとんど変化しないがバイアス電圧を大きくした
場合は暗電流の温度変動により出力電圧が大きく変化し
ていることが分る。
第４図はβ線（実験では85Ｋｒを用いた）を照射した場
合の出力の変化を示す図で，この場合の出力はβ線出力
と暗電流による出力の和となり出力の温度係数は複雑な
ものとなっている。
合の出力の変化を示す図で，この場合の出力はβ線出力
と暗電流による出力の和となり出力の温度係数は複雑な
ものとなっている。
第５図は第３図の検出器の温度変化によって変化する暗
電流による出力変動を第４図の出力より差引いてβ線出
力を示したもので，ほぼ一定の出力の温度係数を得るこ
とが出来る。
電流による出力変動を第４図の出力より差引いてβ線出
力を示したもので，ほぼ一定の出力の温度係数を得るこ
とが出来る。
以上のことから，検出器に印加されるバイアス電圧を零
ボルトにむれば，Ｉ／Ｖアンプの入力オフセット電圧の
バラツキによる誤差，暗電流の出力の温度変動を本質的
に除去し、β線のみの出力を容易に取出す事が出来，そ
の出力の温度係数も一定となるので補正計算等が非常に
簡単になる。
ボルトにむれば，Ｉ／Ｖアンプの入力オフセット電圧の
バラツキによる誤差，暗電流の出力の温度変動を本質的
に除去し、β線のみの出力を容易に取出す事が出来，そ
の出力の温度係数も一定となるので補正計算等が非常に
簡単になる。
なお，本実施例においてはβ線検出器として説明した
が，本実施例に限ることなくα線，粒子線，χ線等の放
射線を測定する場合にも適用することができる。
が，本実施例に限ることなくα線，粒子線，χ線等の放
射線を測定する場合にも適用することができる。
＜発明の効果＞ 以上，実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば，コンパレータの一方の端子を電流−電圧変換ア
ンプの反転端子側に接続し，他方の端子を接地し，出力
端子をアンプの非反転端子に接続する簡単な構成により
放射線検出器に印加するバイアス電圧を零としたので，
小形，高感度，統計的揺ぎに基づくノイズの少ない（低
ノイズ）放射線検出器を簡単な構成で実現することがで
きる。
よれば，コンパレータの一方の端子を電流−電圧変換ア
ンプの反転端子側に接続し，他方の端子を接地し，出力
端子をアンプの非反転端子に接続する簡単な構成により
放射線検出器に印加するバイアス電圧を零としたので，
小形，高感度，統計的揺ぎに基づくノイズの少ない（低
ノイズ）放射線検出器を簡単な構成で実現することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図，第２図は
本発明の有為性を立証するために製作した放射線検出器
の構成図，第３図は第２図に示す構成の放射線検出器を
動作させ，β線を照射しない場合における暗電流のバイ
アス電圧および検出器温度に対する出力電圧の変化を示
した図，第４図は第２図に示す構成の放射線検出器を動
作させ，β線を照射した場合の出力の変化を示す図，第
５図は第３図に示す出力変動を第４図の出力より差引い
て示す図である。 １…Ａｌ電極，３…半導体結晶，４…Ａｕ電極，５…電
流−電圧変換器（Ｉ／Ｖアンプ）６…コンパレータ。
本発明の有為性を立証するために製作した放射線検出器
の構成図，第３図は第２図に示す構成の放射線検出器を
動作させ，β線を照射しない場合における暗電流のバイ
アス電圧および検出器温度に対する出力電圧の変化を示
した図，第４図は第２図に示す構成の放射線検出器を動
作させ，β線を照射した場合の出力の変化を示す図，第
５図は第３図に示す出力変動を第４図の出力より差引い
て示す図である。 １…Ａｌ電極，３…半導体結晶，４…Ａｕ電極，５…電
流−電圧変換器（Ｉ／Ｖアンプ）６…コンパレータ。
Claims (1)
- 【請求項１】出力電流を電流−電圧変換アンプにより増
幅して出力する半導体結晶を用いた放射線検出器におい
て，前記アンプの反転端子側に一方の端子が接続される
と共に他方の端子が接地され，出力端子が前記アンプの
非反転端子に接続されたコンパレータからなり，前記放
射線検出器に印加するバイアス電圧を零としたことを特
徴とする放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220339A JPH065292B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220339A JPH065292B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 放射線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6375589A JPS6375589A (ja) | 1988-04-05 |
| JPH065292B2 true JPH065292B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=16749597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61220339A Expired - Lifetime JPH065292B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065292B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54143073A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-07 | Toshiba Corp | Appreciation unit for semiconductor detector |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61220339A patent/JPH065292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6375589A (ja) | 1988-04-05 |
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