JPH10506989A - 放射探知装置及びその調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、多数の結晶粒子から形成された広い禁止帯半導体、放射探知性、多結晶材料の連続フィルムを有する放射探知装置であって、前記粒子が相互に焼結されて単一の凝集性の連続フィルムを形成している放射探知装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 放射探知装置及びその調製方法 本発明は、広い禁止帯（ｂａｎｄ ｇａｐ）の半導体放射探知多結晶材料の連 続フィルムを有する放射探知装置、及びその中に使用する前記連続フィルムの調 製方法、並びに広い禁止帯の半導体放射探知材料の連続フィルムを有する、結像 装置（ｉｍａｇｅ ｒｅｃｅｐｔｏｒ）用の受像器（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔ ｅｍ）に関する。 ヨウ化水銀（ＨｇＩ₂）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミ ウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、及びヨウ化鉛（ＰｂＩ₂）の単結晶は、広い禁止帯 半導体の室温で作動するＸ線及びγ線放射探知装置である。問題は、高品質の単 結晶を製造することは非常に高価であり；大きな面積を比較的小さな面積の結晶 で覆う必要があるときは、それらをモザイクの形にして配列する必要があり、こ れが探知装置のコストを上げることである。高融点結晶、例えばＣｄＴｅ及びＣ ｄＺｎＴｅ（以下の表１を参照のこと）の、並びに低融点結晶、例えばＰｂＩ₂ の結晶成長のコストは高い。従って、非常に小さなサイズ（１０mm²）及び厚さ （約１００μm）の結晶のみが製造されてきたが、これはそれらを非常に大きな 面積の探知装置用のモザイクに使用する可能性を減らす。 １９９５年におけるＰｂＩ₂単結晶技術の技術水準は、今日までこれらの非常 に小さな結晶は低エネルギー探知装置にのみ組み立てられてきた程度である。 最も融点の低い半導体、ＨｇＩ₂、は追加の問題を持っている。即ち、ＨｇＩ₂ 単結晶は蒸気相から製造され、５×５cm²の探知プ レートが切り出せる大きな結晶の成長は成長プロセスだけで約３か月の期間が必 要である。更に、鋸引き及び磨き操作をすると材料の６０％の損失を生じる。 上記ファクターの全てはこれら結晶及びこれから製作される探知装置の高コス トに寄与する。 本発明は、種々の多結晶半導体から製造されるどんな望みのサイズ及び厚みで あれ、大きな集合組織のプレートの製造を提供する。 これを以下に記載し、説明する。 本発明は、また、放射探知装置用の多結晶連続フィルムの製作を可能にする。 ここで使用する用語「連続フィルム」は、上部電極及び下部電極の間の短絡が不 可能であることを表そうとするものである。 より詳しくは、本発明は、多数の結晶粒子から形成され、広禁止帯半導体放射 探知多結晶材料の連続フィルムであって、前記粒子が相互に焼結されて、単一で 、凝集した連続フィルムを構成しているものを含む、放射探知装置を提供する。 本発明の好ましい具体例において、前記連続フィルムはヨウ化水銀、テルル化 カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛、及びヨウ化鉛のフィルムから選ばれる。 従って、本発明によれば、大面積で、凝集した連続半導体フィルムであって、 好ましくは面積が１０²cm²〜１０⁴cm²で、厚さが約１〜５００μm のもので、部 分的に又は全体として、粒子サイズが１μm 〜５mmの集合組織にされた（５０〜 １００％）ものであり得る。 本発明はこれらフィルムの調製の方法も提供する。より詳しくは、本発明は、 （ａ）純度少なくとも９９．９９９９（６Ｎ）％の多結晶粉末材料の粒子を調製 し；（ｂ）前記粒状材料を導電性基体上 に堆積させ；そして（ｃ）前記多結晶材料の粒子を相互に焼結して単一で、凝集 した連続フィルムを形成することを含む、広禁止帯半導体放射探知多結晶材料の 連続フィルムを調製する方法を提供する。 前記プロセスの好ましい具体例において、前記多結晶粉末材料の精製された粒 子は、真空媒体中約１００〜３００℃で連続的で反復された蒸発により調製され る。 本発明の第１の具体例において、導電性金属の上部プレートを前記粉末の上に 置き、得られた組み立て体を、約１００〜２２０℃の温度、及び約１００〜５０ ００Kg／cm² の圧力で、圧縮する。 本発明のプロセスの第２の具体例において、前記ステップ（ａ）からの粒状材 料を溶媒中の有機バインダーと混合し、次いで前記基体上に堆積させ、続いて約 ６０〜１２０℃の温度でアニールする。この堆積の具体例は、基体上への塗布、 吹き付け、又は印刷により実施され、特に好ましい具体例においては、それはマ スク印刷により実施される。 本発明の更に第３の好ましい具体例において、前記ステップ（ａ）からの精製 された粒状材料を真空室の約９０〜２２０℃の温度に加熱された領域に置き、前 記導電性基体を液体窒素で冷却された領域に置き、ここで前記精製された粒状材 料を昇華させ前記基体上に析出させ、そしてＮ₂の存在下、約５０〜１００℃の 温度で加熱しアニールすることにより、前記融接（ｍｅｌｄｉｎｇ）を行う。 本発明方法によって製造されたフィルムは、種々の放射探知装置、例えば半導 体フィルム探知装置に基づくエネルギー分散式のＸ線及びγ線結像装置に使用で きる。 上に定義されたプロセスを以下に特に例示するが、本発明方法の変形（この変 形を以下「ホットプレス」、「スラリー堆積」、及び 「蒸気相蒸着」と呼ぶ）の種々のステップの好ましい具体例の簡単で一般的な記 述は、本発明を一層明らかにするのに役に立つであろう。 １．ホットプレス このプロセスは以下のステップからなる： （ａ）ガラスアンプル中、真空ポンプによる連続的ポンプ排出の下で、１００ 〜２００℃で、４回昇華させ；２５０〜３００℃で１時間〜３日溶融して、閉じ たアンプルの昇華を行うことにより、出発原料を精製すること。 （ｂ）型の底部分に入れられる基体を選択すること。この基体はガラス、多結 晶アルミナ、又はテフロンであってよいが、金属電極、好ましくは細い線のフォ トリソグラフィの析出の形のもので予め接点形成していなければならない。それ に代えて、この基体プレートはそれが金、パラジウム、シリコン又はゲルマニウ ムのような金属であるならば、底部電極として役立ち得る。 （ｃ）精製した粉末をステップ（ｂ）の基体の上に導入する。 （ｄ）スチール型の上部圧縮パンチで反応を阻害しないために、粉末の上部に パラジウム又は金の上部プレートが置かれる。 （ｅ）この集合体を圧縮し、温度を約１００〜２２０℃に高め、１００〜５０ ００kg／cm²の圧力に少なくとも４時間維持する。 （ｆ）終了後、ＨｇＩ₂プレートを型から取り出す、上部のパラジウム又は金 は、電極として役立つが、それは好ましくは除かれ、他の電極が線状に又はパラ ジウム、金、炭素、ゲルマニウム、等の連続的フィルムの形に堆積される。 ２．スラリー堆積 このプロセスは以下のステップからなる： （ａ）ホットプレスのステップ（ａ）と同じ。 （ｂ）ホットプレスのステップ（ｂ）と同じ。 （ｃ）前記精製した粉末を溶媒中の有機バインダーと混合し、底部電極を有す る基体上への塗布、吹き付け、又は印刷堆積をする。 （ｄ）このプレートを６０〜１２０℃に加熱し、取り出す。 （ｅ）ホットプレスのステップ（ｆ）と同じ。 ３．蒸気相蒸着 このプロセスは以下のステップからなる： （ａ）ホットプレスのステップ（ａ）と同じ。 （ｂ）精製したＨｇＩ₂を真空室の９０〜２２０℃の比較的熱い空間に置く。 （ｃ）ホットプレス法のステップ（ｂ）におけるのと同じ下部基体及び電極を 真空室内の液体窒素で冷却した端に置く。 （ｄ）ＨｇＩ₂を昇華させ、基体上に蒸着させる。 （ｅ）ＨｇＩ₂相の再蒸発を避けるために、この方法にＮ₂を加えた後、３０〜 ６０分の間、５０〜１００℃での加熱とアニールを行う。 （ｆ）前記プレートを除く。ホットプレスプロセスのステップ（ｆ）と同様に 上部電極に蒸着させる。 得られた探知プレートは、どんな望みのサイズ及び厚みも持つことができ、上 部金属電極によって覆われ、６〜６６０ｋｅＶのエネルギー範囲のＸ線カウンタ ー及び核放射線カウンターとして働き得る。大きなサイズのプレートは、大きな Ｘ線カメラ装置に組み込まれるのに特に適しており、ここではアナログ光電放射 信号は計数されてデジタル信号になり、コンピューター処理された、制御された 結像装置で使用される。この結像装置は必要な結像情報を貯蔵でき、例えば、内 科の及び歯科の用途における、又は他の結像装置用途におけるＸ線フィルムの代 替物として使用できる。従って、本発明 は、今日まで高価で手が出なかった応用を可能にする低コスト、大面積探知装置 を提供する。 知られているように、室温で作動するＸ線又はγ線の放射線半導体探知装置は 、広い禁止帯が必要である。以下の表１は、この目的で今日使用されている最も よく知られた半導体探知装置のリストである〔Ｍ． Ｓｃｈｉｅｂｅｒ， ｅｔ ａｌ．， ｉｎ： “Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｒｏｏｍ Ｔ ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ａｐｐｌｉｃ ａｔｉｏｎｓ，” Ｒ．Ｂ． Ｊａｍｅｓ， Ｔ．Ｅ． Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅ ｒ， Ｐ． Ｓｉｆｆｅｒｔ， ａｎｄ Ｅ． Ｆｒａｎｋｅｓ， Ｅｄｓ．， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅｒｃｈ Ｓｏｃ． Ｓｙｍｐｏｓ． Ｐｒｏｃ ． ， Ｖｏｌ． ３０２， ｐ．１８９ （１９９３）〕。室温で作動できるた めには、熱電子ノイズ（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｎｏｉｓｅ） を克服するために、前記材料には禁止帯、例えば約１．５ｅＶより大きな禁止帯 が必要である。良好な阻止能及び放射エネルギーの吸収を持つためには、また放 射により生成される電荷担体を効率的に輸送することができるためには、高い原 子Ｚ番号が必要である。前記探知装置は大きなドリフト長さλを持つ必要があり 、これは電荷担体移動度μ、寿命τ及び電界εの積である。即ち、λ＝μτε。 電界は電気抵抗に比例する。抵抗が大きいほど、電荷を輸送できる電界は大きい 。 以下の表１を検討すれば、最もよく知られた半導体探知装置Ｓｉ（Ｌｉ）及び ＨＰＧｅは、優れたドリフト長さにも拘わらず、極低温の冷却が必要であり、室 温操作を妨げられることが分かる。更に、低いＺの故に、ＧａＡｓを除く他の全 ての探知装置に較べて、放射束を止めるために、より大きなＳｉ（Ｌｉ）及びＨ ＰＧｅの厚さ が必要である。 大きな禁止帯材料の内で、ＨｇＩ₂及びＰｂＩ₂〔Ｊ． Ｚａｎｇ， ｅｔ ａ ｌ． Ｎｕｃｌ． Ｉｎｄｔｒ． ａｎｄ Ｍｅｔｈ．， Ｖｏｌ． Ａ３２２ ， ｐ．４９９ （１９９２）〕は、最も大きな原子番号を持ち、従って表１か ら分かるように最良の吸収能力を有する。他の技術的考察は、材料が製造される ときの温度である。低い融点は、ＨｇＩ₂及びＰｂＩ₂探知装置の製造を、表１に 掲記された他の半導体に較べて、簡単にし、コストを下げる。それにも拘わらず 、上に述べたように、ＨｇＩ₂の単結晶の製造コストは非常に高い。それはこれ らの結晶は蒸気相からのみ成長させなければならなず〔Ｍ． Ｓｃｈｉｅｂｅｒ ， ｅｔ ａｌ．，Ｊ． Ｃｒｙｓｔ． Ｇｒｏｗｔｈ， Ｖｏｌ． ６５， ｐ． ３５３〕、比較的大きな結晶を作るためには約３か月を要する。ＰｂＩ₂ 結晶は、面積が数mm²で非常に薄い厚さを有する非常に小さな 探知装置用結晶にのみ使用でき〔Ｖ．Ｍ． Ｇｅｒｒｉｓｈ， ｉｎ： Ｓｅｍ ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒａｄ ｉａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｒ．Ｂ． Ｊ ａｍｅｓ， Ｔ．Ｅ． Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅｒ，Ｐ． Ｓｉｆｆｅｒｔ， ａ ｎｄ Ｅ． Ｆｒａｎｋｓ， Ｅｄｓ．， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ Ｓｏｃ． Ｓｙｍｐｏｓ． Ｐｒｏｃ． ， Ｖｏｌ． ３０２， ｐ．１ ８９ （１９９３）〕、これはそれほど放射線を吸収しない。 本発明は、分光計として働き、入射する放射線のエネルギーを識別できる高コ ストの単結晶放射線探知装置を、同じ材料の単結晶と同様の大きな禁止帯を有す る多結晶フィルムから製造される低コストの探知装置で置き換えることに基礎を 置く。この置き換えは、放射線束（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｆｌｕｘ）がエネルギ ーの識別をせずに測定しなければならない用途に関する。何故なら、エネルギー は知られているか又はそれを知っていることは重要でないからである。そのよう な探知装置は、放射イベント（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｖｅｎｔｓ）をカウント するので、放射カウンター（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と呼ばれ る。カウンターは比較的低い品質の単結晶（これは高品質の分光計と同様な非常 に高価な製作プロセスで製作される）から製作される。大面積の探知装置が必要 である用途、例えば結像の目的のためには、約５０×５０mmのサイズの、例えば ＨｇＩ₂の大きな単結晶は、薄く切り出されなければならず、研磨されなければ ならず、この結晶の全体積の約６０％の損失をもたらしていた。次いで、このス ライスを、望みの探知装置のサイズに達するまで大きなモザイクに並べられる。 そのような結像装置は、その結晶を製造し、薄く切り出し、次いでそれらを大面 積の探知装置にするに必要な長時間の故に、非常に高価である。 本発明の特に好ましい具体例において、エネルギー分散性Ｘ線及びγ線結像装 置が、半導体の薄いフィルム探知装置に基づいて提供される。 Ｘ線結像は医療診断装置、例えばＸ線撮影、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ ）、シングルフォトンエミッションコンピューテッドトポグラフィー（ｓｉｎｇ ｌｅ ｐｈｏｔｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｐｏｇｒａｐ ｈｙ）（ＳＰＥＣＴ）、及びポジションエミッショントポグラフィー（ｐｏｓｉ ｔｉｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ（ＰＥＴ）に応用される。 更に、Ｘ線結像装置は天文学及び天体物理学にも、Ｘ線フィールドのマッピング （ｍａｐｐｉｎｇ Ｘ−ｒａｙ ｆｉｅｌｄｓ）、太陽フレア結像、Ｘ線天空探 査、及び人工衛星に運ばれた装置からの種々の銀河領域の探査にも使用される。 多数の種類の受像器が、最新のＸ線結像装置に使用されている。これらは直接 暴露Ｘ線フィルム、イメージプレート、イメージインテンシファイア、ガスフィ ールド（ｇａｓ ｆｉｅｌｄ）イオン化室、シンチレーション検出器、高純度ゲ ルマニウム装置、及び高純度Ｓｉ（Ｌｉ）装置を含む。吸収効率、エネルギー分 解能及び冷却の必要性を以下の表２に示すが、全ての受像機は良好な空間分解能 を示している。 表２に示す受像器は２次元（２Ｄ）、例えばＸ線フィルム、イメージプレート 及びイメージインテンシファイア、並びにバルク（ｂｕｌｋ）検出器、例えばガ スイオン化カウンター、シンチレーター及び半導体又は放射検出器〔Ｓｉ（Ｌｉ ）〕、ＨｇＩ₂、ＣｄＴｅ及びＣｄＺｎＴｅである。 吸収効率は、原子番号Ｚに強く依存し、これは表１に掲記された他の全ての固 体探知装置よりも、ＨｇＩ₂について高い。エネルギー分解能は、半導体検出器 について最良であり、これはＸ線光子を電荷に直接変換する。これは、Ｘ線光子 を可視光線に変換し、これは後に電子的にダイオード又は光電子増倍管を用いて 電荷に変換する。極低温冷却は、比較的小さいエネルギー禁止帯Ｅｇを有する半 導体検出器、例えば高純度Ｇｅ（ＨＰＧｅ）（Ｅｇ≒０．８ｅＶ）及びＬｉでド リフト（ｄｒｉｆｔ）させたＳｉ〔Ｓｉ（Ｌｉ）〕（Ｅｇ≒１．１ｅＶ）に必要 とされる。ＨｇＩ₂、ＣｄＴｅ及びＣｄＺｎＴｅは、それぞれＥｇが２．２、１ ．４５及び１．５０であり、極低温冷却をしないで室温での操作を可能にするに 充分大きい。 表２に示す種々の受像器から、高いＺ及び高いＥｇの半導体放射線探知装置は 、Ｘ線結像用途に必要な最適な複数の性質を組み合わせる。これまでに報告され た結像用途についての文献のみが、８×８ピクセルを用い、ＨｇＩ₂のバルク探 知装置を用いたγ線カメラ の分野であり〔Ｃ． Ｏｒｔａｌｅ， ｅｔ ａｌ．， Ｎｕｃｌ． Ｉｎｓ ｔ． ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ， Ｖｏｌ． ２１３， ｐ．９５ （１９８３ ）〕、３２×３２ピクセル配列に発展し〔例えば、Ｂ．Ｅ． Ｐａｔｔ． ｅｔ ａｌ．， Ｎｕｃｌ． Ｉｎｓｔ． ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ， Ｖｏｌ． ２８３， ｐ．２１５ （１９８９）〕このピクセルサイズは０．８×０．８mm² であり、厚さは２mmであり、要素間間隔は約２mmである。後者のカメラは前端 面積が５×５cm²である。高品質及び均一な単結晶を製造するときに未だ残って いる製造上の問題の故に、そのようなカメラはＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅについ て報告されたものはない。 バルクなＨｇＩ₂結像配列を作るときに出会う困難は、次のようなものである ：（ａ）大きなサイズの薄切り片を切り出すべき非常に大きな結晶の成長。１つ の大きな結晶が成長するためには２〜３か月かかる。（ｂ）結晶はＫＩ水溶液を 用いて薄切りしなければならず、これは非常にでこぼこの表面を与え、研磨を要 し、材料の６０％を超える損失を引き起こし、薄い切り出し及び研磨操作によっ て引き起こされる構造欠陥を導入する。 使用され、今日まで提案された先行技術の装置と対照区別して、本発明は、三 次元結晶を成長させ、次いで薄切りし、この薄片を研磨する代わりに、薄くて、 連続的な半導体の放射探知材料のフィルムを導電性基体上に堆積することに基づ いている。 より詳しくは、本発明は、底部電極を形成する導電性基体層上に堆積された広 禁止帯の半導体放射探知材料の薄くて連続的なフィルムを含み、前記フィルムは 上部電極を形成する上部導電性層で覆われている結像装置用の受像器であって、 前記層の少なくとも１つは複数の非導電性領域によって相互に分離された複数の 導電性領域を設けられ、そして多数の前記導電性領域が個々別々に、電荷前置増 幅器を介して、結像電子装置に接続されている、前記受像器を提供する。 本発明の第１に好ましい態様において示されているように、前記底部電極又は 前記上部電極は、非導電性領域によって更に分割されて相互に分割された複数の 導電性領域になり、例えば、前記基体は幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２ ００μm のトップパターン化された（ｔｏｐ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）電極ピクセ ルの格子によって連続的に覆われることができ、各探知部はそれぞれに電子回路 に接続される。 本発明の更に好ましい具体例において、前記結像装置は、複数の非導電性領域 によって相互に分離された複数の導電性領域を有して底電極を構成している基体 層上に堆積された広禁止帯半導体放射線探知材料の薄くて連続的なフィルムを含 み、前記フィルムは複数の非導電性領域で相互に分離された複数の導電性領域を 有する上部層により覆われている。 好ましくは、前記具体例において、前記基体層の導電性領域は、第１のシリー ズの間隔をあけられたストリップとして配列されており、前記上部層の前記導電 性領域は第２のシリーズの間隔をあけられたストリップとして配列されており、 前記第１及び第２のシリーズのストリップは、相互に格子様配列を形成するよう に配列されている。 特に好ましいのは、前記上部層及び基体層がそれぞれ複数の鉛直の及び水平の 導電性ストリップでパターン化されて、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２ ００μm のピクセルを描く交差した格子を形成する配列であるときである。 従って、本発明はバルクな結晶でなく、半導体の薄いフィルムを基礎とした新 しいＸ線及び低エネルギーのγ線システムを提供する 。このシステムは主としてエネルギー分散モードで作動するが、電流モードとし ても使用できる。それは、直接に底部電極として働きうるＳｉ、Ｇｅ又はＧａＡ ｓのような、比較的導電性の半導体基体上に、又は堆積の前にパターン化された 導電性（金又はパラジウム）ストリップ（これは底部電極としても働く）で被覆 されたＭｇＯ又はサファイヤ（Ａｌ₂Ｏ₃）のような絶縁性基体の上に、厚さ１〜 １００μmの平らに集合組織にされたフィルムとして堆積されたＨｇＩ₂、ＣｄＴ ｅ、ＣｄＺｎＴｅ又はＰｂＩ₂のような室温で作動する大きな禁止帯の半導体放 射線探知装置に基づいている。このストリップの幅は１０〜１００μm である。 ＨｇＩ₂の集合組織にされたフィルムの調製は、未だ報告されていないので、 本発明は新しい薄いフィルム堆積システムにも関する。上に述べたように、前記 半導体フィルムは、次に導電性の（金又はパラジウム）パターン化されたストリ ップで被覆され、上部電極となる。次いで、この探知装置はパラレン（ｐａｒａ ｌｅｎｅ）、ヒューミシール（ｈｕｍｉｓｅａｌ）、又は他の不活性被膜の非常 に薄い層で被覆され不活性化され、印刷回路を経由してそれは、この探知装置を バイアスするための低ノイズ、高電圧電源に、及び電子測定装置に接続される。 半導体バルク結晶放射線探知装置を使用することは最近米国特許Ｎo.５２４５ ９１９に記載されている。選ばれた半導体物質はＣｄＺｎＴｅである。この装置 は、γ線断層撮影結像装置用に設計されている。この原理は、視準されたγ線は 、シンチレーション結晶カメラ（通常ヨウ化ナトリウム）によるよりもむしろ半 導体によって探知されるということである。この半導体は、振幅を減衰されたγ 線を最初に可視光線に変換し、後に光電子倍増管又はダイオードを通して可視光 線を電荷に変換するよりも、むしろ前記γ線を直接可 視光線に変換する。 前記特許の教えと対照区別して、本発明のアプローチの新規性は、バルクな結 晶のブロックでなく薄いフィルムを使用し、視準された放射線でなく広い範囲の 放射線を使用することである。 本発明の新規な態様を教えていない他の結像方法は次のことを含む： （ａ）米国特許Ｎo.４３３１８１３に記載されたフォトキャパシティブ（ｐｈ ｏｔｏｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）像変換器。この特許は金属−絶縁体−半導体であ ってこの半導体がＳｉ、Ｇｅ又はＧａＡｓであるものに基づいている。次いで、 放射線は電気信号に変換される。この方法の欠点は、それは核放射線を識別せず 、実際どんな種類の放射線にも使用できる；そして （ｂ）米国特許Ｎo.５０７９４２６に記載された同時結像用の多元素アモルフ ァスシリコンアレイ（Ｍｕｌｔｉ−Ｅｌｅｍｅｎｔ−Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−Ｓｉ ｌｉｃｏｎ−Ａｒｒａｙ）。この方法は、薄膜電界効果トランジスタ、誘電性の 比較的大きく、アモルファスなシリコンで放射線を信号に変えるものに基づく。 光伝導法の場合のように、この方法は、特に核放射線用に設計されておらず、そ の代わりに赤外線を含む広い範囲の放射線を測定する。 本発明の記述を電流モードでなく、エネルギー分散モード（ｅｎｅｒｇｙ−ｄ ｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｍｏｄｅ）に限定しよう。 電子計数装置はパルス計数装置からなり、これにより底部電極ストリップ（行 ）及び上部電極ストリップ（列）の各々は第１段階の電荷低ノイズハイブリッド （又はアシック（ａｓｉｃ））前置増幅器に接続され、これは更に成形増幅器に よって増幅される。集められた電荷は比較され、識別され、そしてアナログ信号 からデジタル信号に変換され、コンピューターに蓄積され、コンピューター計算 された像がディスプレー表示される。１００ｋｅＶで、前記半導体フィルム探知 装置は前記半導体フィルム探知装置は、フィルムの厚みに依存して、放射線の０ ．１〜１０％で止まることができる。全ての問題、特にバルクな探知装置から薄 いフィルムカメラへの変換は取り組まれ、解決される。 ５×５cm²であるカメラの前端は、６６μm の被覆されていないストリップで 分離された各１００μm ×５cmの３００の鉛直のストリップ及び３００の水平の ストリップから構成されている。従って、１つのカメラモジュールの中には水平 のストリップ及び鉛直のストリップの９０，０００の交点があり、このカメラモ ジュールは５×５cm²の探知装置前端プレートあたり全体で９０，０００ピクセ ルを持つ。より大きな面積の結像、例えば２０×１５cm²のプレートが使用され るＸ線結像乳房造影用には、１２個の組み合わされた５×５cm²のモジュールを 組み合わせることができる。 本発明を、より理解し易くするために、以下の説明図及び例を引用して、ある 種の好ましい具体例に結び付けて記述する。 詳細な図面及び具体例に関して、以下に示す詳細は具体例のため、また、本発 明の好ましい具体例の説明のためにのみ示したもので、最も有用で、容易に理解 できる本発明の原理及び概念的側面の記載であると考えられるものを提供するた めに提示するものであることを強調しておく。この点に関して、本発明の基礎的 理解に必要なよりも詳しく、本発明の構造的詳細を示す積もりはなく、図面及び 与えられた例に関して与えられた記載は当業者に本発明の幾つかの形態がどのよ うに実際に具体化されるかを明らかにしたものである。 図面において、 図１は、半導体多結晶プレートを製造するためのホットプレス装置の概略図で ある。 図２は、ヨウ化水銀又はヨウ化鉛用の熱圧熱処理の時間輪郭（ｔｉｍｅ ｐｒ ｏｆｉｌｅ）を示すグラフである。 図３は、本発明方法によって製造された多結晶ＨｇＩ₂探知装置プレートの６ ０ｋｅＶのγ線の放射線応答の１つの例を示す。 図４は、５０×５０mm²ピクセルを示す多層金属／ＨｇＩ₂／金属薄膜構造体の フォトリソグラフ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ）である。 図５は、５０×５０mm²ピクセルを示す多層Ｓｉ／ＨｇＩ₂／金属薄膜構造体の フォトリソグラフである。 図６は、ＨｇＩ₂薄膜蒸着装置の概略図である。そして 図７は、薄膜探知カメラに適用されたバルクのＨｇＩ₂探知カメラの電子装置 のブロックダイヤグラムである。 上述のように、本発明は、多結晶探知材料として表１に掲記した半導体材料の いずれかを使用することに基礎を置く。これは、ＨｇＩ₂の場合のように数カ月 を要することのある非常に長い時間消費的サイクルをかけて単結晶のとして結晶 を成長させる代わりに、ＨｇＩ₂又は他の半導体を、どんな望みの厚さ及びサイ ズであれその多結晶セラミック材料として製造する技術を提供する。 このプロセスは、半導体粉末、例えばＨｇＩ₂又はＰｂＩ₂の有機溶剤、例えば アルコール、ＣＣｌ₄、又は長い分子を持ったバインダーとして使用される特定 のポリマーとの混合物を塗布又は吹き付けしホットプレスするか又はスラリー堆 積させ、次いで圧伸アニール又はスクリーンアニール（相変化の温度又は融点未 満の温度範囲で）する。多結晶で純粋なＨｇＩ₂粉末材料は好ましくは両方の場 合に用いられる。ホットプレス法において、粉末は図１に示され ているようにプレス中で約１トン／cm²の圧力下に置かれ、次いで圧縮下に図２ に示される熱サイクルに置かれる。この高い圧力は、蒸気圧が高いＨｇＩ₂（そ の沸点は３５４℃である）の蒸発を防ぎ、アニール温度約２２０℃はこの歪みを 与えられた粒子の再結晶化を行わせる。焼結は非常に高い密度のプロセスを作り だすので、製造されたＨｇＩ₂プレートは上部電極及び下部電極に接触させて、 放射線によって作られた電荷を集めるのに必要な相応なバイアス電圧（約１０⁴ Ｖ／cm）に耐えることができる。ＨｇＩ₂は、１２５℃で破壊的な相転移を経過 するので、図２に示すように、およそその温度で追加のアニール時間を必要とす る。 ホットプレス法の他の利点は、このようにして製造された探知プレートは非常 にコンパクトであり、それらは非常に高密度であり、それらのサイズ及び厚さは 、ダイのサイズ及びプレスによって発声される全圧によってのみ限定されること である。ＨｇＩ₂プレートの上部電極は金、パラジウム、ゲルマニウム、又はシ リコンで作られ、どんな望みの形状をしていてもよい。 大面積多結晶探知シートの他の製造方法は、スラリー堆積によるものである。 精製された多結晶粉末は、６５％エタノール／水溶液中に溶解された同量のポリ ビニルアクリレート及びトリメチルソルビタンのような有機バインダーと混合さ れ、次いで、多結晶アルミナ、テフロン、又は白金もしくは金のような金属電極 、又はパラジウム又は金の電極ストリップのような追加の電気接点でパターン化 された、シリコンもしくはゲルマニウムのような半導体又は他の形状の電極であ り得る絶縁性基体上に、吹き付け、塗布、紡出、又はスクリーン印刷により堆積 される。次いで、基体プレート及び半導体粉末のスラリーの堆積した懸濁液を５ ０〜９０℃に加熱してアルコールを大気中に蒸発させ、次いで加熱し、ＨｇＩ₂ の場合は約１ １０℃にし、４〜２４時間熱処理した。次いで、不活性な接点形成された（ｃｏ ｎｔａｃｔｅｄ）ＨｇＩ₂プレートを暗い金属箱に入れ、内側をテフロン絶縁で 線を引き（ｌｉｎｅ）、放射線受取端をカーボン又は非常に薄いアルミナフォイ ル窓で覆う。次いで、この探知箱を電子読み出し機に接続する。そのような多結 晶ＨｇＩ₂探知プレートの６０ｋｅＶγ線に対する放射線応答の例を、図３に示 す。もし、同様なサイズ及び厚さのＨｇＩ₂単結晶に較べるならば、本発明によ って製造された多結晶ＨｇＩ₂探知プレートは、単結晶分光計によって探知され る放射線の量に対して約１５％を探知する。 例１ 粒子サイズ約５〜１０μm にした高純度ＨｇＩ₂粉末３０mgを、スチールの金 型中、直径６mmの金のフォイル上に置いた。この粉末は同様なサイズの他の金の フォイルで覆い、次いでプレスした。圧縮下に温度を１１０℃に１０時間上げ、 次いで更に１０時間かけてゆっくりと室温に低下させた。このようにして得られ たＨｇＩ₂プレートは金のプレートに焼結された。この複数のフォイルは電極と して働くか、又は、除かれると、このＨｇＩ₂プレートは代わりに電極接点とし て使用されるべきグラファイト懸濁液（“Ａｑｕａｄａｇ”）で両側を被覆し、 乾燥し、次いで直径０．１mmの非常に細いＰｄ又はＰｔ線を両方の電極に、“Ａ ｑｕａｄａｇ”で取り付け乾燥する。例１において、この金のフォイルは電極と して働くように残された。 テスト室（図２）中に入れた後、製造されたプレートは、図３に示すようなＸ 線応答を示した。 全ての他の例も図３に示したのと同様なＸ線応答を示した。 例２ 例１の手順を繰り返した。但し、前記ＨｇＩ₂プレートは金のフォイルから分 離し、Ｐｄ接点を図１に示すように蒸着させた。 例３ 例１の手順を繰り返した。但し、熱圧の間の加熱サイクルは２００℃で１０時 間とし、１２７℃で１０時間冷却し、次いでゆっくりと室温に冷却した。 例４ 例１の手順を繰り返した。但し、金の基体を厚さ２mmの焼結アルミナで置き換 え、図１に示すようにパターン化された金のストリップで覆った。 例５ 例１の手順を繰り返した。但し、テフロンで被覆した金属フォイルを用い、こ れはＨｇＩ₂プレートから分離するのがより容易である。これら電極を例２にお けるように被覆した。 例６ 例５の手順に従った。但し、スチール金型中で上部及び底部を電極で覆ったガ ラスプレートを用いた。 例７ 例１の手順に従った。但し、ＨｇＩ₂非精製粉末の真空蒸着の後の精製によっ て得られたより大きいサイズの粒子（約１mm）のＨｇＩ₂を使用した。 例８ 例７の手順に従った。但し、ＨｇＩ₂の代わりに精製したヨウ化鉛を用いた。 ＰｂＩ₂プレートが製造された。 例９ １００mgのＨｇＩ₂粉末をポリビニルメタクリレート及びトリメ チルソルビテートと混合した。この混合物を基体上に塗布し、約２時間乾燥し、 １２０℃で１時間熱処理した。次いで、Ｐｄの上部電極を蒸着し、このサンプル をテスト室（図２）に入れた。その結果は例３のものに似ていた。 例１０ 例９の手順に従った。但し、図１に示すようにパターン化された厚さ１mmのガ ラス基体を用いた。 例１１ 例１０の手順に従った。但し、厚さ０．５mmの金の基体を用いた。 例１２ 例９、１０及び１１の手順に従った。但し、図１に示すようにパターン化され たＨｇＩ₂プレート上にＰｄ又はＡｕ電極を蒸着した。 例１３ 例９の手順に従った。但し、フォトレジスト溶液がフォトリソグラフィープロ セスの間に塗布される方法と同様にして、紡出法を用いて有機バインダーを混合 したＨｇＩ₂の厚い層を塗布した。底部電極で覆ったアルミナ基体を５０００ｒ ｐｍで紡出した。厚さ約１００μm の層を適用するのに充分な少量のスラリー混 合物を、基体に接着させた。使用された回転速度はスラリー層が非常に平坦で均 一になるのを可能にした。上部接点を他の例におけるように適用し、このプレー トをＸ線応答用に試験した。 例１４ 例１３の手順に従った。但し、ＨｇＩ₂の堆積は商業的に入手可能な吹き付け 装置で行った。この吹き付け装置は空気圧とノズルを用い、これを通してスラリ ーは予め接点形成されたガラスプレート に吹き付けられた。 例１５ ＨｇＩ₂粉末をガラス真空室の底に置き、約１００℃に加熱し、底部電極で予 備接点形成した液体Ｎ₂冷却ガラス基体上にＨｇＩ₂層を蒸着させ、厚さ１〜５０ μm のＨｇＩ₂層を得た。次いで、この温度をゆっくり上昇させ、その間真空を 開放し、１気圧のＮ₂で置換し、５０℃に加熱し、次いで室温に冷却した。次い で、ＨｇＩ₂多結晶プレートを上部電極で覆い、Ｘ線放射に対する応答を試験し た。 例１６ 例１５の手順に従った。但し、他の基体、例えばゲルマニウム又は焼結したア ルミナを使用し、そして底部電極をパラジウム又は金のストリップで予備パター ン化した。 例１７ 底に網のある容器中にＨｇＩ₂ 及びバインダーの混合物を入れた。この網は面 積が２０×３０cm²で孔のサイズが２５０×２５０μm²で、これを通して前記混 合物は通過することができるものである。次いで、この混合物を手又は機械によ る圧力をかけて圧搾し通過させ、Ａｕ、Ｐｄ又はＰｔの水平な列をなす幅１００ μm の金属電極を予め蒸着したガラス又はアルミナの基体上に印刷した。こうし て約４０μm の厚さのＨｇＩ₂を得た。印刷を繰り返すことにより、厚さ１００ μm を達成することができる。次いで、このフィルムを６０℃で５時間アニール した。やはり幅１００μm の上部電極列を、蒸着により薄いガラス又はプラスチ ックフォイル上に適用し、マスク合わせによりＨｇＩ₂の厚いフィルム上に重ね た。こうして、水平及び鉛直の電極の好転に１００×１００μm²の有効なピクセ ルを形成した。 図４及び５を参照して、薄い金又はパラジウムで金属被覆されたＭｇＯ又はサ ファイヤのような絶縁性単結晶基体上に（図４）、又はＳｉ又はＧｅのような半 導体基体上に（図５）、（両方とも寸法が５０×５０mm²である）堆積された薄 いＨｇＩ₂のフィルムが見える。このＨｇＩ₂フィルムは底部及び頂部をそれぞれ 水平の及び鉛直のストリップでパターン化されており、前記ストリップは１００ μm ×５０mm（長さ）であり接点のない６６μm のストリップで分離されており 、３００×３００ピクセルを生じ、保護リングが付き又は付いていない。 本発明の装置の利点は、より低い製造コスト、及び現代的な薄膜技術と密接に 結びついた大面積結像探知装置を製造することができることである。前記より低 いコストは、大きな結晶の成長、切り出し及び研磨でなく、基体上へのＨｇＩ₂ フィルムの製造に（図４及び５）に要求されるはるかに短い時間、即ち、２〜３ か月に比べて２〜３時間に基づいている。 薄膜探知装置の欠点は、全放射線の、バルクの結晶の１００％（１００キー（ ｋｅｙ）放射線について）に対して、只の０．１〜１．０％であるより小さい吸 収である。しかしながら、薄膜による放射線のそのように低い吸収であってもＸ 線フィルムに比肩できるスペクトル分解の達成を可能にする（表２）。このＸ線 フィルムも全放射線の０．１％未満を吸収する。尤も、スペクトル分解はピクセ ル当たりのカウントを特徴付ける必要はない。 ＨｇＩ₂及び他の半導体探知装置、例えばＣｄＴｅ及びＣｄＺｎＴｅは、Ｘ線 フィルムのように直接結像においてだけでなく、電流モード及びエネルギー分散 結像装置の両方においても、使用できる。後者は探知装置内での非常に少数の相 互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）の測定を可能にし、また、放射線の高い投与 への全暴露を 減らす。エネルギー分散結像も、アナログエレクトロニクスにより、及びアナロ グーからーデジタルへの変換、情報のデジタル化及びそのコンピューター−から −結像ディスプレーでの記憶により、放射線事象（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｖｅ ｎｔｓ）の計数（ｃｏｕｎｔｉｎｇ）を可能にする。 図６は、（ａ）ＨｇＩ₂の直接蒸着；（ｂ）ＨｇとＩ₂の別々の蒸発と基体上へ の凝縮；又は（ｃ）Ｈｇ（ｔｄｈ）₂前駆体及びＩ₂化合物のようなものの化学蒸 着により、使用できる薄い蒸着装置を示す。この装置は、２部分の真空装置に連 結された鉛直なパイレックス（商標）又は石英のアンプルからなる。このアンプ ルの底部には、高純度のＨｇＩ₂又は異なった複数の副次的な容器（ｓｕｂ−ｃ ｏｎｔａｉｎｅｒｓ）中にＨｇ金属、無機Ｈｇ又は有機金属Ｈｇ化合物及びフリ ーのヨウ素を含む前駆体源区画がある。底部において温度は、別々に監視される Ｔ（前駆体）によって制御される。アンプルの上部は基体ホルダーを含み、それ に半導体又は金属化され、パターン化された基体が取り付けられている。この基 体ホルダーは、抵抗加熱器（図示せず）により、又は放射加熱により局部的に加 熱され、これは基体の温度Ｔ（基体）を決定する。熱い壁の包囲を与えるために 、パイレックス（商標）又は石英のアンプルは別々に制御された半透明な抵抗炉 中に入れられる。その炉の温度はＴ（炉）と呼ばれる。 堆積条件は、もしＴ（炉）＞Ｔ（前駆体）＞Ｔ（基体）ならば、満たされる。 使用された典型的な温度は、Ｔ（炉）＝１３０℃、Ｔ（前駆体）＝１２５℃、及 びＴ（基体）＝１１５℃である。 ５０×５０mm²より大きい基体については、この装置はスケールアップしなけ ればならず、前記基体は均一な堆積を確保するために機械的ｘ−ｙ駆動システム によって動かされなければならない。他 の広禁止帯半導体、例えばＣｄＴｅ及びＣｄＺｎＴｅは、その上部にＣｄＴｅ又 はＣｄ_l-xＺｎ_xＴｅ（ここに、ｘ≒０．０５〜０．２０）層が堆積されているＧ ａＡｓ層を有するＳｉのような基体上の薄膜として入手可能である。これらのＣ ｄＴｅ／ＧａＡｓ／Ｓｉ多層構造体は、ＣｄＨｇＴｅ赤外探知装置用の基体とし て使用されるが、それらが望みの数の底部電極ストリップにパターン化されて、 適当な数の結像ピクセルを提供するならば、厚いフィルム状のＸ線探知装置とし ても使用できる。ＰｂＩ₂の薄膜は図６に示したのと同様な装置で堆積できる。 上記半導体薄膜は、パラジウム、金又は白金でできた頂部金属電極ストリップ の蒸着のためのフォトリソグラフィーによりパターン化される。フォトリソグラ フィーの後、仕上げられた探知装置構造体（図４及び５）は、高純度で、脱イオ ン化され、３回蒸留された水で充分にリンスされ、フォトリソグラフィープロセ スから残された化学物質を除く。次いで、この構造体はパラレン（ｐａｒａｌｅ ｎｅ）の薄い層で覆うことにより保護され、その後それらは電子読み出しのため にパッケージの用意ができたことになる。 前記パターン化され、接点形成され、保護膜を被せられ、寸法が５×５×０． ２cm³の探知プレートは、次いで、底に印刷回路基板接点を有する多結晶アルミ ナ又はテフロン（商標）上に置かれる。このプレートは、０．５×０．５×０． １cm³のセラミックチップの前置増幅器基体上に実装された、低ノイズ２Ｎ４４ １６ ＦＥＴ及び低ノイズフィードバック抵抗器から構成される第１段階増幅器 として働く。このモジュールは、６６μm の接点形成されていないストリップで 分離された各１００μm ×５cmのストリップから構成される。前記水平ストリッ プは行と呼ばれ、前記鉛直ストリップは列と呼ばれる。３００の行と３００の列 がある。１つのカメラモジ ュールに必要な前置増幅器の全数は、６００、即ち、各行及び各列はそれ自体の 前置増幅器に接続される。６００のハイブリッドの前置増幅器チップを収容し、 幾つかのモジュールの使用を可能にするために、１００個の前置増幅器チップを 有するカメラプレートの前端を、１面あたり１００個のチップを収容する立方体 箱の頂部に置く（従って、４つの側壁及び底壁及び底壁は５００個のチップを収 容し、更に１００個のチップが頂部にある）。この箱のこれら壁はプレプリント された回路基板によって接続され、この基板は１の側では探知装置及びバイアス 電圧に接続され、他の側ではＨｇＩ₂バルク探知カメラ（図７を参照のこと）に ついて以下に記載されたものと同様な残りの電子回路に接続された前置増幅器の アウトプットに接続される。 図７を参照して、より完全な説明を提供するために、ＨｇＩ₂バルク探知装置 結晶カメラについて使用される電子装置を簡単に説明する。 全体のエレクトロニクスは、本発明の薄膜探知装置に適合されている。こうし て前記前置増幅器からの探知装置出力は、更に増幅され、整形され、集められた 電荷は前記前置増幅器から整形増幅器に送られる。この整形増幅器は、他のパル ス指向（ｐｕｌｓｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）放射探知装置と共に使用されるのに充 分柔軟であるように設計されたハイブリッドである。ガウス整形（Ｇａｕｓｓｉ ａｎ ｓｈａｐｉｎｇ）の近似を達成するために、１つの段階（ｓｔａｇｅ）の 微分及び４段階の能動積分（ａｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が用いら れる。高インピーダンスアナログ入力バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）が提供され、こ れは使用されてもよく、またバイアスされてもよい。６μｓの極ゼロ（ｐｏｌｅ −ｚｅｒｏ）キャンセル回路（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）が 含まれるが、この値は外部可変抵抗器を加えることにより容易に変化させること ができる。 整形増幅器の出力は以下のようにして加工される：事象（ｅｖｅｎｔ）が起こ ったことを示すデジタル信号を作りだすために、高速（ｆａｓｔ）比較器と共に ノイズの直ぐ上にセットされたレベルディスクリミネータを用いて、信号は比較 される。次いでこの信号はアナログデータウエイ（ｄａｔａｗａｙ）からデジタ ルデータウエイへ、デジタルデータウエイから論理回路へ通過させられ、この論 理回路は同時タイミングにより事象の有効性を決定する。もし事象が有効である と決定されるならば、それは事象の空間位置をコード化し、適当な多重チャンネ ル制御信号を生み出し、アナログ信号がアナログからデジタルへの変換器により 加工しパルスの高さ（エネルギー情報）を決定できるようにする。全てのコード 化論理はプログラム可能なロジックアレイ（ｌｏｇｉｃ ａｒｒａｙ）（Ａｌｔ ｅｒａ ＥＰ １８００Ｊ）を用いて実現される。これは、フルサイズの別個の ゲート論理（ｇａｔｅ ｌｏｇｉｃ）に対する最終回路のサイズにおける大幅な 減少を可能にする。コード化論理の全て及びＡＤＣ機能は単一のＡＴサイズカー ドに適合する。 全てのデータ取得はＩＢＭ ＰＣ−ＡＴコンピューターで管理される。このコ ンピューターはＩ／Ｏ制御に使用される第２のカード（ＳＣＳＩ，等）を有する 単一のＡＴサイズのボードである。前記ボードは１０ＭＢのＲＡＭを備えている 。２００ＭＢ ＩＤＥドライブ、及び１．４ＭＢ，３．５インチフロッピーディ スクドライブも最終システムに装備されている。 標準のＡＴバックプレーン及びカメラ信号用の追加のバスを有するカスタムシ ステムボード（ｃｕｓｔｏｍ ｓｙｓｔｅｍ ｂｏａｒｄ）は、カメラシステム を構成するカードを保持するように組み 立てられる。前記カードは前記カメラの後部端中のサブシャシ（ｓｕｂｃｈａｓ ｓｉｓ）中に適合する。この探知装置をバイアスするための高電圧電源、エレク トロニクス用の低電圧電源、ハードディスクドライブ、及びフロッピーディスク ドライブ、は前記カメラの後部端中の別のサブシャシ中に装着される。このシス テムは、１秒あたり１０⁴カウントを超える入力速度が可能である。 最後に、このカメラシステムはデータ取得及び画像表示を制御するためのソフ トウェアを有する。このソフトウェアは、境界装置としてのＯＳ／２呈示マネー ジャー（ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｒ）を用いる、ＯＳ／２用の “Ｃ”言語で書かれている。特別のドライバーが、このソフトウェアがエレクト ロニクスと連絡するのを可能にするように記載されている。 画像取得の間に、このコンピューターディスプレーは以下の選択肢を使用でき る： １）ファイルＩ／Ｏ （セーブ（ｓａｖｅ）、ロード（ｒｏａｄ）、等 ２）取得パラメーター、例えば時間／カウント限界 ３）操作モード、例えば取得したイメージと、再構築された画像、再構築のタ イプ、等との間の操作モード ４）オプション ５）ユーティリティー（Ｕｔｉｌｉｔｉｅｓ） ６）ＯＳ／２ ＰＭに適合されるようにし、実行可能な限りのＯＳ／２ ＰＭ 変換を可能にする、援助機能（ｈｅｌｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）。 このディスプレーは以下の別個の領域からなる： ａ）メニュー領域 ｂ）グレースケール画像ディスプレー ｃ）スペクトル（ドーターウインドー（ｄａｕｇｈｔｅｒ ｗｉｎｄｏｗ）） ｄ）画像特性（全カウント；全カウントの合計；最大カウント；最も明るいピ クセルの値；多重カウント；電荷分割（ｃｈａｒｇｅ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）に よる隣接する行又は列中に同時に信号が現れるカウント数；デルタカウント、及 びカウント数）。 使用者が特定のピクセルを選び、そのピクセルについてのエネルギースペクト ルを表示するように、このシステムはマウス（ｍｏｕｓｅ）制御を含む。このス ペクトルは、ドーターウィンドーに表示され、これはこのスペクトルが対応する ピクセルの位置〔ｒ，ｃ〕、このスペクトルにおけるカーソルの位置、及びこの 位置での対応するカウント数〔カーソル；カウント〕も示す。 理解されるように、本発明は多数の用途を持つ。 従って、本発明によれば、電流モード又はエネルギー分散モードで作動する５ ×５cm²の視界窓を有し、ＨｇＩ₂、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、又はＰｂＩ₂の薄 膜（薄いフィルム）からなる、単一モジュールの小型の半導体、Ｘ線及びγ線、 薄膜放射探知カメラが提供される。 本発明の結像装置は、多モジュールのＸ線及びγ線カメラにも使用され、約２ ０×１５cm²の、即ち１２モジュールの５×５cm²の小型カメラからなる、大面積 のＸ線フィルムに置き換えるか、又は２７．５×４２．５cm²の多モジュールの 小型単一モジュールＸ線及びγ線カメラ、即ち約４７モジュールの５×５cm²、 又は他の放射線画像にも使用できる。 本発明の結像装置は、核医学に適用でき、準臨床的な腫瘍の除去、移植灌流の 識別（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、血管の移植片の生育力の決定、良性の 骨病変の除去、等のような手術における 使用のための手術道具として使用できる。外科医に入手可能な技術水準の技術は 、単一の探知γ探針及びβ探針に限られる。非画像手術探針に関する結像装置の 利点は、スキャッターサブトラクション（ｓｃａｔｔｅｒ ｓｕｂｔｒｕｃｔｉ ｏｎ）のためのポテンシャル（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を有するスペクトル分解し た結像と結びついた、位置決定（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）及び感度における 改善を含む。 同様に、本発明は、太陽フレア望遠鏡のようなＸ線フィールド（ｆｉｅｌｄｓ ）地図作成用の天体物理学に；偽造銀行券の識別への使用に；博物館での絵画の 識別と比較への使用に；古代の考古学的人工物の識別と比較への使用に；望まし くない骨の識別のための缶詰にされた肉の中の挽き肉の画像表示への使用に；放 射性廃棄物の識別への使用に；密輸入された核物質の識別への使用に；密輸入さ れた核物質の識別への使用に；そして空港でのセキュリティー結像装置への使用 に、適用できる。 当業者にとって、本発明は上述の具体例に限定されるものでなく、本発明はそ の精神及び本質的な特質から離れることなく他の特別な形態に具体化されること は明らかであろう。それ故、本発明の具体例は、全ての点において実例であって 、限定的なものでなく、本発明の範囲は、上の記載によるよりも、特許請求の範 囲に示されており、特許請求の範囲の意味及びその均等物の範囲内にある全ての 変形は、それ故その中に包括しようとするものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月２９日 【補正内容】 【図１】 【図２】 【図４】 【図５】 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月２４日 【補正内容】 請求の範囲 ６．前記多数の多結晶粒子及びそれから形成されるフィルムが純度少なくとも ９９．９９９９（６Ｎ）％である請求項１に記載の放射探知幕置。 ７．前記フィルムが約１０²cm²〜１０⁴cm²の面積を有する請求項１に記載の放 射探知装置。 ８．前記フィルムが厚さ約１〜５００μmを有する請求項１に記載の放射探知 装置。 ９．前記フィルムが少なくとも部分的に集合組織にされている請求項１に記載 の放射探知装置。 １０．前記フィルムが全体的に集合組織にされている請求項１に記載の放射探 知装置。 １１．次のものを含む結像装置用の受像器： 多数の結晶粒子から形成された、薄くて、広禁止帯半導体の連続フィルムの放 射探知性多結晶材料であって、前記粒子は相互に焼結して単一の、凝集した、連 続フィルムを形成し、このフィルムは底部電極を形成する導電性基体層の上に堆 積され、また上部電極を形成する上部導電性層によって覆われており、前記複数 の層の少なくとも１つは複数の非導電性領域によって相互に分離された複数の導 電性領域を設けられ、そして多数の前記導電性領域が個々別々に、電荷前置増幅 器を介して、結像電子装置に接続されている。 １２．前記基体層が、複数の非導電性領域によって相互に分離され、底部電極 を構成する複数の導電性領域を有し、前記上部導電性層が複数の非導電性領域で 相互に分離された複数の導電性領域を有する上部層により覆われている、請求項 １１に記載の結像装置用の受像器。 １３．前記基体層の導電性領域は、第１のシリーズの間隔をあけられたストリ ップとして配列されており、前記上部層の前記導電性領域は第２のシリーズの間 隔をあけられたストリップとして配列されており、前記第１及び第２のシリーズ のストリップは、相互に格子様配列を形成するように配列されている請求項１２ に記載の結像装置用の受像機。 １４．前記上部層及び基体層がそれぞれ複数の鉛直の及び水平の導電性ストリ ップでパターン化されて、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μmのピク セルを描く交差した格子を形成する、請求項１３に記載の結像装置用の受像機。 １５．前記導電性領域が、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、及びＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選 ばれる誘電性材料によって相互に分離されている、請求項１１に記載の結像装置 用の受像機。 １６．前記基体が、パラジウム、金、白金及びゲルマニウムからなる群から選 ばれる均一な薄膜電極材料で覆われている、請求項１１に記載の結像装置用の受 像機。 １７．前記導電性基体層が厚さ１〜１００μmを有する半導体の薄膜で覆われ ている、請求項１１に記載の結像装置用の受像機。 １８．前記導電性基体層が、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μmの 頂部パターン化された電極ピクセルで覆われている、請求項１１に記載の結像装 置用の受像機。 １９．Ｘ線及びγ線結像装置にいつでも使用される、請求項１１に記載の結像 装置用の受像機。 ２０．前記薄膜がＣｄＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２１．前記薄膜がＨｇＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２２．前記薄膜がＣｄＺｎＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の 受像機。 ２３．前記薄膜がＰｂＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２４．次のことを含む、広禁止帯半導体放射探知多結晶材料の連続フィルムを 調製する方法： （ａ）純度少なくとも９９．９９９９（６Ｎ）％の多結晶粉末材料の粒子を調 製すること； （ｂ）前記粒状材料を導電性基体上に堆積させること；そして （ｃ）前記多結晶材料の粒子を相互に焼結して単一で、凝集した連読フィルム を形成すること。 ２５．前記精製された多結晶粉末材料の粒子が、真空媒体中で蒸着することに より調製される、請求項２４に記載の方法。 ２６．前記蒸着が、温度約１００〜３００℃で行われる、請求項２４に記載の 方法。 ２７．前記蒸着が、連続的繰り返し蒸着により行われる、請求項２５に記載の 方法。 ２８．導電性貴金属の上部プレートが前記粉末の上に置かれ、得られる組み立 て体が約１００〜２２０℃の温度、及び約１００〜５０００ｋｇ／cm²の圧力で 圧縮される、請求項２４に記載の方法。 ２９．ステップ（ａ）からの多結晶粉末材料の前記精製された粒子が、溶媒中 の有機バインダーと混合され、次いで前記基体上に堆積され、次いで約６０〜１ ２０℃の温度でアニールする、請求項２４に記載の方法。 ３０．前記堆積がマスクプリントを行うことにより実施される、請求項２９に 記載の方法。 ３１．前記ステップ（ａ）からの多結晶粉末材料の精製された粒 子を真空室の約９０〜２２０℃の温度に加熱された領域に置き、前記導電性基体 を前記真空室の液体窒素で冷却された領域に置き、ここで前記精製された粒状材 料を昇華させ前記基体上に析出させ、そしてＮ₂の存在下、約５０〜１００℃の 温度で加熱しアニールすることにより、前記焼結を行う、請求項２４に記載の方 法。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年４月１０日 【補正内容】 請求の範囲 １．多数の結晶粒子から形成された広い禁止帯半導体、放射探知性、多結晶材 料の連続フィルムを有する放射探知装置であって、前記粒子が相互に焼結されて 単一の凝集性の連続フィルムを形成しており、前記多数の多結晶粒子及びそれか ら形成されるフィルムが純度少なくとも９９．９９９９（６Ｎ）％であり、前記 装置が６〜６６０ｋｅＶのエネルギー範囲の放射線を探知する 放射探知装置。 ２．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがヨウ化水銀フィルムである請求項 １に記載の放射探知装置。 ３．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがテルル化カドミウムフィルムであ る請求項１に記載の放射探知装置。 ４．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがテルル化カドミウム亜鉛フィルム である請求項１に記載の放射探知装置。 ５．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがヨウ化鉛フィルムである請求項１ に記載の放射探知装置。 ６．前記多数の多結晶粒子及びそれから形成されるフィルムが純度少なくとも ９９．９９９９（６Ｎ）％である請求項１に記載の放射探知装置。 ７．前記フィルムが約１０²cm²〜１０⁴cm²の面積を有する請求項１に記載の放 射探知装置。 ８．前記フィルムが厚さ約１〜５００μmを有する請求項１に記載の放射探知 装置。 ９．前記フィルムが少なくとも部分的に集合組織にされている請求項１に記載 の放射探知装置。 １０．前記フィルムが全体的に集合組織にされている請求項１に記載の放射探 知装置。 １１．次のものを含む結像装置用の受像器： 多数の結晶粒子から形成された、薄くて、広禁止帯半導体の連続フィルムの放 射探知性多結晶材料であって、前記粒子は相互に焼結して単一の、凝集した、連 続フィルムを形成し、このフィルムは底部電極を形成する導電性基体層の上に堆 積され、また上部電極を形成する上部導電性層によって覆われており、前記複数 の層の少なくとも１つは複数の非導電性領域によって相互に分離された複数の導 電性領域を設けられ、そして多数の前記導電性領域が個々別々に、電荷前置増幅 器を介して、結像電子装置に接続されている。 １２．前記基体層が、複数の非導電性領域によって相互に分離され、底部電極 を構成する複数の導電性領域を有し、前記上部導電性層が複数の非導電性領域で 相互に分離された複数の導電性領域を有する上部層により覆われている、請求項 １１に記載の結像装置用の受像器。 １３．前記基体層の導電性領域は、第１のシリーズの間隔をあけられたストリ ップとして配列されており、前記上部層の前記導電性領域は第２のシリーズの間 隔をあけられたストリップとして配列されており、前記第１及び第２のシリーズ のストリップは、相互に格子様配列を形成するように配列されている請求項１２ に記載の結像装置用の受像機。 １４．前記上部層及び基体層がそれぞれ複数の鉛直の及び水平の導電性ストリ ップでパターン化されて、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μmのピク セルを描く交差した格子を形成する、請求項１３に記載の結像装置用の受像機。 １５．前記導電性領域が、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、及びＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選 ばれる誘電性材料によって相互に分離されている、請求項１１に記載の結像装置 用の受像機。 １６．前記電極材料が、パラジウム、金、白金及びゲルマニウムからなる群か ら選ばれる、請求項１１に記載の結像装置用の受像機。 １７．前記導電性基体層上に堆積された前記凝集性の連続フィルムが厚さ１〜 １００μmを有する半導体の薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 １８．前記電極が、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μmの頂部パタ ーン化された電極ピクセルの格子を有し、各ピクセルは個別に結像電子装置に接 続されている 、請求項１１に記載の結像装置用の受像機。 １９．Ｘ線及びγ線結像装置にいつでも使用される、請求項１１に記載の結像 装置用の受像機。 ２０．前記薄膜がＣｄＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２１．前記薄膜がＨｇＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２２．前記薄膜がＣｄＺｎＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の 受像機。 ２３．前記薄膜がＰｂＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２４．次のことを含む、広禁止帯半導体放射探知多結晶材料の連続フィルムを 調製する方法： （ａ）純度少なくとも９９．９９９９（６Ｎ）％の多結晶粉末材料の粒子を調 製すること； （ｂ）前記粒状材料を導電性基体上に堆積させること；そして （ｃ）前記多結晶材料の粒子を相互に焼結して単一で、凝集した連続フィルム を形成すること。 ２５．前記精製された多結晶粉末材料の粒子が、真空媒体中で蒸着することに より調製される、請求項２４に記載の方法。 ２６．前記蒸着が、温度約１００〜３００℃で行われる、請求項２４に記載の 方法。 ２７．前記蒸着が、連続的繰り返し蒸着により行われる、請求項２５に記載の 方法。 ２８．導電性貴金属の上部プレートが前記粉末の上に置かれ、得られる組み立 て体が約１００〜２２０℃の温度、及び約１００〜５０００ｋｇ／cm²の圧力で 圧縮される、請求項２４に記載の方法。 ２９．ステップ（ａ）からの多結晶粉末材料の前記精製された粒子が、溶媒中 の有機バインダーと混合され、次いで前記基体上に堆積され、次いで約６０〜１ ２０℃の温度でアニールされる、請求項２４に記載の方法。 ３０．前記堆積がマスクプリントを行うことにより実施される、請求項２９に 記載の方法。 ３１．前記ステップ（ａ）からの多結晶粉末材料の精製された粒子を真空室の 約９０〜２２０℃の温度に加熱された領域に置き、前記導電性基体を前記真空室 の液体窒素で冷却された領域に置き、ここで前記精製された粒状材料を昇華させ 前記基体上に析出させ、そしてＮ₂の存在下、約５０〜１００℃の温度で加熱し アニールすることにより、前記焼結を行う、請求項２４に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ニッセンバウム，ヤコブ バルチ イスラエル国，93391 エルサレム，レバ ディム ストリート ４ (72)発明者 ハレル，ゼブ イスラエル国，40295 ホーフィット，ハ ツェデフ ストリート ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多数の結晶粒子から形成された広い禁止帯半導体、放射探知性、多結晶材 料の連続フィルムを有する放射探知装置であって、前記粒子が相互に焼結されて 単一の凝集性の連続フィルムを形成している放射探知装置。 ２．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがヨウ化水銀フィルムである請求項 １に記載の放射探知装置。 ３．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがテルル化カドミウムフィルムであ る請求項１に記載の放射探知装置。 ４．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがテルル化カドミウム亜鉛フィルム である請求項１に記載の放射探知装置。 ５．前記単一の、凝集性の、連続フィルムがヨウ化鉛フィルムである請求項１ に記載の放射探知装置。 ６．前記多数の多結晶粒子及びそれから形成されるフィルムが純度少なくとも ９９．９９９９（６Ｎ）％である請求項１に記載の放射探知装置。 ７．前記フィルムが約１０²cm²〜１０⁴cm²の面積を有する請求項１に記載の放 射探知装置。 ８．前記フィルムが厚さ約１〜５００μm を有する請求項１に記載の放射探知 装置。 ９．前記フィルムが少なくとも部分的に集合組織にされている請求項１に記載 の放射探知装置。 １０．前記フィルムが全体的に集合組織にされている請求項１に記載の放射探 知装置。 １１．次のものを含む請求項１に記載の結像装置用の受像器： 底部電極を形成する導電性基体層上に堆積された広禁止帯の半導 体放射探知材料の薄くて連続的なフィルム；但し、前記フィルムは上部電極を形 成する上部導電性層で覆われて、前記複数の層の少なくとも１つは複数の非導電 性領域によって相互に分離された複数の導電性領域を設けられ、そして多数の前 記導電性領域が個々別々に、電荷前置増幅器を介して、結像電子装置に接続され ている。 １２．前記結像装置は、複数の非導電性領域によって相互に分離された複数の 導電性領域を有して底電極を構成している基体層上に堆積された広禁止帯半導体 放射探知材料の薄くて連続的なフィルムを含み、前記フィルムは複数の非導電性 領域で相互に分離された複数の導電性領域を有する上部層により覆われている、 請求項１１に記載の結像装置用の受像器。 １３．前記基体層の導電性領域は、第１のシリーズの間隔をあけられたストリ ップとして配列されており、前記上部層の前記導電性領域は第２のシリーズの間 隔をあけられたストリップとして配列されており、前記第１及び第２のシリーズ のストリップは、相互に格子様配列を形成するように配列されている請求項１２ に記載の結像装置用の受像機。 １４．前記上部層及び基体層がそれぞれ複数の鉛直の及び水平の導電性ストリ ップでパターン化されて、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μm のピ クセルを描く交差した格子を形成する、請求項１３に記載の結像装置用の受像機 。 １５．前記導電性領域が、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、及びＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選 ばれる誘電性材料によって相互に分離されている、請求項１１に記載の結像装置 用の受像機。 １６．前記基体が、パラジウム、金、白金及びゲルマニウムからなる群から選 ばれる均一な薄膜電極材料で覆われている、請求項１１に記載の結像装置用の受 像機。 １７．前記基体が底部電極の頂部に厚さ１〜１００μm を有する半導体の薄膜 で覆われている、請求項１１に記載の結像装置用の受像機。 １８．前記基体が、幅約２０〜２００μm、長さ約２０〜２００μm の頂部パ ターン化された電極ピクセルで覆われ、各探知装置が個別に結像電子装置に接続 されている、請求項１１に記載の結像装置用の受像機。 １９．Ｘ線及びγ線結像装置にいつでも使用される、請求項１１に記載の結像 装置用の受像機。 ２０．前記薄膜がＣｄＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２１．前記薄膜がＨｇＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２２．前記薄膜がＣｄＺｎＴｅ薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の 受像機。 ２３．前記薄膜がＰｂＩ₂薄膜である、請求項１１に記載の結像装置用の受像 機。 ２４．次のことを含む、広禁止帯半導体放射探知多結晶材料の連続フィルムを 調製する方法： （ａ）純度少なくとも９９．９９９９（６Ｎ）％の多結晶粉末材料の粒子を調 製すること； （ｂ）前記粒状材料を導電性基体上に堆積させること；そして （ｃ）前記多結晶材料の粒子を相互に焼結して単一で、凝集した連続フィルム を形成すること。 ２５．前記精製された多結晶粉末材料の粒子が、真空媒体中で蒸着することに より調製される、請求項２４に記載の方法。 ２６．前記蒸着が、温度約１００〜３００℃で行われる、請求項 ２４に記載の方法。 ２７．前記蒸着が、連続的繰り返し蒸着により行われる、請求項２５に記載の 方法。 ２８．導電性貴金属の上部プレートが前記粉末の上に置かれ、得られる組み立 て体が約１００〜２２０℃の温度、及び約１００〜５０００ｋｇ／cm²の圧力で 圧縮される、請求項２４に記載の方法。 ２９．ステップ（ａ）からの前記粒状材料が、溶媒中の有機バインダーと混合 され、次いで前記基体上に堆積され、次いで約６０〜１２０℃の温度でアニール する、請求項２４に記載の方法。 ３０．前記堆積がマスクプリントを行うことにより実施される、請求項２９に 記載の方法。 ３１．前記ステップ（ａ）からの精製された粒状材料を真空室の約９０〜２２ ０℃の温度に加熱された領域に置き、前記導電性基体を前記真空室の液体窒素で 冷却された領域に置き、ここで前記精製された粒状材料を昇華させ前記基体上に 析出させ、そしてＮ₂の存在下、約５０〜１００℃の温度で加熱しアニールする ことにより、前記融接（ｍｅｌｄｉｎｇ）を行う、請求項２４に記載の方法。