JPH11118934A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
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- JPH11118934A JPH11118934A JP9284788A JP28478897A JPH11118934A JP H11118934 A JPH11118934 A JP H11118934A JP 9284788 A JP9284788 A JP 9284788A JP 28478897 A JP28478897 A JP 28478897A JP H11118934 A JPH11118934 A JP H11118934A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体検出器を用いた放射線検出器におい
て、感度のエネルギー特性を測定ニーズに応じて容易に
切り替えることを可能とする。 【解決手段】 半導体放射線検出部６に内蔵される半導
体２に逆バイアス電圧を印加するバイアス回路８を、そ
の出力電圧を切り替え可能に構成する。操作者が切替ス
イッチ２０によって、逆バイアス電圧を切り替えると、
半導体内の空乏層の広がりが変化する。電圧を高く設定
すると生物学的なダメージが大きい低エネルギー領域の
感度を強調することができ、一方、低くすることにより
一様なエネルギー特性を近似的に実現することができ
る。これにより、放射線減衰フィルタの交換等を行うこ
となく、電気的に、線量当量に応じた放射線測定と吸収
線量に応じた放射線測定とを切り替えることができる。
て、感度のエネルギー特性を測定ニーズに応じて容易に
切り替えることを可能とする。 【解決手段】 半導体放射線検出部６に内蔵される半導
体２に逆バイアス電圧を印加するバイアス回路８を、そ
の出力電圧を切り替え可能に構成する。操作者が切替ス
イッチ２０によって、逆バイアス電圧を切り替えると、
半導体内の空乏層の広がりが変化する。電圧を高く設定
すると生物学的なダメージが大きい低エネルギー領域の
感度を強調することができ、一方、低くすることにより
一様なエネルギー特性を近似的に実現することができ
る。これにより、放射線減衰フィルタの交換等を行うこ
となく、電気的に、線量当量に応じた放射線測定と吸収
線量に応じた放射線測定とを切り替えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を検出部に
用いた放射線検出器に関し、特にその感度のエネルギー
特性に関する。
用いた放射線検出器に関し、特にその感度のエネルギー
特性に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線の計量単位には、目的に応じてい
くつかの種類が存在し、例えば、吸収線量や線量当量と
いったものがある。
くつかの種類が存在し、例えば、吸収線量や線量当量と
いったものがある。
【０００３】吸収線量は、エネルギー吸収を基礎とした
線量であり、すなわち物質中における単位質量当たりの
エネルギー吸収量である。なお、吸収線量の単位はＳＩ
単位系ではグレイ（Ｇｙ）、特別単位系ではラド（ｒａ
ｄ）であり、１Ｇｙ＝１００ｒａｄの関係がある。吸収
線量は、放射線の種別に無関係に用いられ、環境におけ
る放射線評価に一般に用いられる。
線量であり、すなわち物質中における単位質量当たりの
エネルギー吸収量である。なお、吸収線量の単位はＳＩ
単位系ではグレイ（Ｇｙ）、特別単位系ではラド（ｒａ
ｄ）であり、１Ｇｙ＝１００ｒａｄの関係がある。吸収
線量は、放射線の種別に無関係に用いられ、環境におけ
る放射線評価に一般に用いられる。
【０００４】一方、放射線の種類やエネルギーが異なる
と、たとえ吸収線量が同じでも、生物学的な効果は異な
る。線量当量はこの放射線の生物学的効果を計量するた
めに用いられる計量単位である。線量当量の単位はＳＩ
単位系ではシーベルト（Ｓｖ）、特別単位系ではレム
（ｒｅｍ）である。線量当量Ｈは、吸収線量Ｄと、Ｈ＝
ＤＱＮなる関係がある。ここで、Ｑは線質係数と呼ばれ
る修正係数である。またＮはその他の修正係数であり、
通常Ｎ＝１とされる。放射線の生物学的効果は線質係数
Ｑによって考慮され、つまり線質係数Ｑが放射線の種
類、エネルギーに対して依存性を有する。線量当量は、
上述したように生物に対するダメージを評価するもので
あり、放射線施設の作業者の被曝管理などに用いられ
る。
と、たとえ吸収線量が同じでも、生物学的な効果は異な
る。線量当量はこの放射線の生物学的効果を計量するた
めに用いられる計量単位である。線量当量の単位はＳＩ
単位系ではシーベルト（Ｓｖ）、特別単位系ではレム
（ｒｅｍ）である。線量当量Ｈは、吸収線量Ｄと、Ｈ＝
ＤＱＮなる関係がある。ここで、Ｑは線質係数と呼ばれ
る修正係数である。またＮはその他の修正係数であり、
通常Ｎ＝１とされる。放射線の生物学的効果は線質係数
Ｑによって考慮され、つまり線質係数Ｑが放射線の種
類、エネルギーに対して依存性を有する。線量当量は、
上述したように生物に対するダメージを評価するもので
あり、放射線施設の作業者の被曝管理などに用いられ
る。
【０００５】このように、吸収線量と線量当量とは異な
る測定ニーズに対応したものであり、従来は、放射線減
衰用のフィルタや、出力信号の波高弁別におけるディス
クリレベルの調整によって、いずれかの測定に適した感
度のエネルギー特性を実現した電離箱検出器などが存在
していた。また一つの検出器で、場合に応じてそのいず
れも測定できると非常に便利であるが、従来はそれを実
現するために、フィルタの切り替えや、ディスクリレベ
ルの切り替えといった方法に頼っていた。
る測定ニーズに対応したものであり、従来は、放射線減
衰用のフィルタや、出力信号の波高弁別におけるディス
クリレベルの調整によって、いずれかの測定に適した感
度のエネルギー特性を実現した電離箱検出器などが存在
していた。また一つの検出器で、場合に応じてそのいず
れも測定できると非常に便利であるが、従来はそれを実
現するために、フィルタの切り替えや、ディスクリレベ
ルの切り替えといった方法に頼っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のエ
ネルギー特性の切り替えのための構成は、複雑であると
いう問題やそのため小型化に適しないといった問題、そ
の他、操作が煩雑であるといった問題があった。また、
装置の小型化の点では、半導体放射線検出器が有利であ
るが、従来は、このタイプの検出器において感度のエネ
ルギー特性を切り替えられるものは存在しなかった。つ
まり、携帯に便利であってかつその場の状況等に応じて
環境放射線測定と、被曝管理のための測定との双方を簡
易に切り替えて行うことができるというニーズを十分に
満足する放射線検出器が存在しないという不便さがあっ
た。
ネルギー特性の切り替えのための構成は、複雑であると
いう問題やそのため小型化に適しないといった問題、そ
の他、操作が煩雑であるといった問題があった。また、
装置の小型化の点では、半導体放射線検出器が有利であ
るが、従来は、このタイプの検出器において感度のエネ
ルギー特性を切り替えられるものは存在しなかった。つ
まり、携帯に便利であってかつその場の状況等に応じて
環境放射線測定と、被曝管理のための測定との双方を簡
易に切り替えて行うことができるというニーズを十分に
満足する放射線検出器が存在しないという不便さがあっ
た。
【０００７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、半導体検出器を用いて小型化を図りつつ、
感度のエネルギー特性の切り替えが容易な放射線検出器
を提供することを目的とする。
れたもので、半導体検出器を用いて小型化を図りつつ、
感度のエネルギー特性の切り替えが容易な放射線検出器
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
器は、放射線の入射によって半導体内の電荷空乏層に生
じる電荷を検出する半導体放射線検出部と、前記半導体
に逆バイアス電圧を印加する回路であって前記逆バイア
ス電圧を切り替え可能に構成されたバイアス回路と、前
記逆バイアス電圧を切り替える切替手段とを有し、前記
バイアス回路から供給される前記逆バイアス電圧が、前
記切替手段により第１の電圧と第２の電圧とのいずれか
に切り替えられることにより、感度のエネルギー特性が
切り替えられるものである。半導体内には例えばＰＮ接
合等のダイオード構造が形成され、この構造に印加され
る逆バイアス電圧を高くするにつれて、半導体内の接合
部分に形成される電荷空乏層の幅もある程度の範囲まで
増大し、その後飽和する。本発明では、切替手段は、バ
イアス回路が供給する逆バイアス電圧を第１の電圧と第
２の電圧のいずれかに切り替える。半導体内の電荷空乏
層の幅は、第１の電圧が印加された場合と第２の電圧が
印加された場合とで異なり、それによって、異なる感度
のエネルギー特性が実現される。
器は、放射線の入射によって半導体内の電荷空乏層に生
じる電荷を検出する半導体放射線検出部と、前記半導体
に逆バイアス電圧を印加する回路であって前記逆バイア
ス電圧を切り替え可能に構成されたバイアス回路と、前
記逆バイアス電圧を切り替える切替手段とを有し、前記
バイアス回路から供給される前記逆バイアス電圧が、前
記切替手段により第１の電圧と第２の電圧とのいずれか
に切り替えられることにより、感度のエネルギー特性が
切り替えられるものである。半導体内には例えばＰＮ接
合等のダイオード構造が形成され、この構造に印加され
る逆バイアス電圧を高くするにつれて、半導体内の接合
部分に形成される電荷空乏層の幅もある程度の範囲まで
増大し、その後飽和する。本発明では、切替手段は、バ
イアス回路が供給する逆バイアス電圧を第１の電圧と第
２の電圧のいずれかに切り替える。半導体内の電荷空乏
層の幅は、第１の電圧が印加された場合と第２の電圧が
印加された場合とで異なり、それによって、異なる感度
のエネルギー特性が実現される。
【０００９】本発明の好適な態様の放射線検出器は、前
記第１の電圧が前記第２の電圧より高い電圧であって、
前記逆バイアス電圧に前記第１の電圧が印加された場合
は、前記第２の電圧が印加された場合よりも低エネルギ
ー感度が強調され線量当量の測定に適応したエネルギー
特性を有し、前記逆バイアス電圧に前記第２の電圧が印
加された場合は、前記第１の電圧が印加された場合より
もエネルギー特性の変動幅が抑制され吸収線量の測定に
適応したエネルギー特性を有するものである。
記第１の電圧が前記第２の電圧より高い電圧であって、
前記逆バイアス電圧に前記第１の電圧が印加された場合
は、前記第２の電圧が印加された場合よりも低エネルギ
ー感度が強調され線量当量の測定に適応したエネルギー
特性を有し、前記逆バイアス電圧に前記第２の電圧が印
加された場合は、前記第１の電圧が印加された場合より
もエネルギー特性の変動幅が抑制され吸収線量の測定に
適応したエネルギー特性を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１１】図１は、本発明の実施形態であるγ線用放
射線検出器の概略のブロック図である。本装置の放射線
検出部は半導体２をケース４等に収納して構成された半
導体放射線検出部６である。バイアス回路８は、半導体
２の例えば裏面に、後述する逆バイアス電圧を供給す
る。半導体２の裏面には、バイアス回路８とともに増幅
器１０が接続される。増幅器１０は、半導体２の裏面に
生じる電位変化を増幅して検出信号として出力する。デ
ィスクリ回路１２は検出信号のうち所定の波高を有する
ものに対応してパルスを生成し、計数回路１４でそのパ
ルスをカウントする。演算表示部１６はそのカウント値
に基づいて、演算等を行ってその結果を表示する。
射線検出器の概略のブロック図である。本装置の放射線
検出部は半導体２をケース４等に収納して構成された半
導体放射線検出部６である。バイアス回路８は、半導体
２の例えば裏面に、後述する逆バイアス電圧を供給す
る。半導体２の裏面には、バイアス回路８とともに増幅
器１０が接続される。増幅器１０は、半導体２の裏面に
生じる電位変化を増幅して検出信号として出力する。デ
ィスクリ回路１２は検出信号のうち所定の波高を有する
ものに対応してパルスを生成し、計数回路１４でそのパ
ルスをカウントする。演算表示部１６はそのカウント値
に基づいて、演算等を行ってその結果を表示する。
【００１２】制御部１８はバイアス回路８とディスクリ
回路１２の制御を行う。バイアス回路８の出力電圧は、
制御部１８に接続された切替スイッチ２０の操作によっ
て切り替えることができる。
回路１２の制御を行う。バイアス回路８の出力電圧は、
制御部１８に接続された切替スイッチ２０の操作によっ
て切り替えることができる。
【００１３】次に、本装置の機能を詳細に説明する。半
導体２は、例えば数ミリ厚のＮ型シリコン基板３０の表
面にアクセプタとなる不純物がイオン注入等の方法によ
り拡散され、Ｐ型領域３２を形成される。このＰ型領域
３２には金属配線とのコンタクトが設けられ、その金属
配線の他端は接地される。
導体２は、例えば数ミリ厚のＮ型シリコン基板３０の表
面にアクセプタとなる不純物がイオン注入等の方法によ
り拡散され、Ｐ型領域３２を形成される。このＰ型領域
３２には金属配線とのコンタクトが設けられ、その金属
配線の他端は接地される。
【００１４】一方、Ｎ型シリコン基板３０の裏面には、
ドナーとなる不純物が拡散されたＮ+領域３４が形成さ
れ、この領域に上述したバイアス回路８及び増幅器１０
からの配線が電気的に接続される。
ドナーとなる不純物が拡散されたＮ+領域３４が形成さ
れ、この領域に上述したバイアス回路８及び増幅器１０
からの配線が電気的に接続される。
【００１５】このように半導体２の内部にはＰＮ接合が
形成される。バイアス回路８は、所定の正電圧を出力
し、これにより、半導体２はＰ型領域３２よりもＮ+領
域３４の方が高電位である逆バイアス状態となる。すな
わちバイアス回路８の出力電圧は、半導体２に対する逆
バイアス電圧となる。逆バイアス電圧に応じて、Ｐ型領
域３２とＮ型領域３６との境界領域に生じる電荷空乏層
の幅が変化する。
形成される。バイアス回路８は、所定の正電圧を出力
し、これにより、半導体２はＰ型領域３２よりもＮ+領
域３４の方が高電位である逆バイアス状態となる。すな
わちバイアス回路８の出力電圧は、半導体２に対する逆
バイアス電圧となる。逆バイアス電圧に応じて、Ｐ型領
域３２とＮ型領域３６との境界領域に生じる電荷空乏層
の幅が変化する。
【００１６】本装置では、バイアス回路８は例えば５Ｖ
と１５Ｖの２種類の逆バイアス電圧を出力することがで
きる。この２種類の逆バイアス電圧は、切替スイッチ２
０の操作によって切り替えることができる。操作者が切
替スイッチ２０を切り替えると、制御部１８がバイアス
回路８に対し、いずれの電圧を半導体２に供給するかの
切替制御を行う。
と１５Ｖの２種類の逆バイアス電圧を出力することがで
きる。この２種類の逆バイアス電圧は、切替スイッチ２
０の操作によって切り替えることができる。操作者が切
替スイッチ２０を切り替えると、制御部１８がバイアス
回路８に対し、いずれの電圧を半導体２に供給するかの
切替制御を行う。
【００１７】さて、放射線は空乏層に自由電子が現れる
ことにより検出される。つまり、放射線が空乏層におい
て光電変換やコンプトン散乱などによりキャリア（自由
電子）を発生したり、放射線によって半導体２に入射す
る手前のケース４等で発生されたキャリアが空乏層に入
射すると、そのキャリアは半導体２に印加された逆バイ
アス電圧によってＮ型シリコン基板３０の裏側に引き寄
せられ、電気信号を生じる。
ことにより検出される。つまり、放射線が空乏層におい
て光電変換やコンプトン散乱などによりキャリア（自由
電子）を発生したり、放射線によって半導体２に入射す
る手前のケース４等で発生されたキャリアが空乏層に入
射すると、そのキャリアは半導体２に印加された逆バイ
アス電圧によってＮ型シリコン基板３０の裏側に引き寄
せられ、電気信号を生じる。
【００１８】半導体２に高い逆バイアス電圧を印加する
ことにより空乏層が拡大すると、例えば数百ｋｅＶ程度
若しくはそれ以上のエネルギーの高いγ線であっても、
検出可能な電気信号を生じるのに十分なキャリアを空乏
層中でのコンプトン散乱等の過程により発生する確率が
高くなる。つまり、空乏層の幅が拡大することにより、
空乏層が薄い場合にはキャリアを十分に生じずに通過し
ていたγ線も、後の信号処理回路において検出可能な波
高値を有する電気信号となるのに十分なキャリアを発生
する可能性が高くなり、高エネルギー領域での感度は向
上する。一方、上記エネルギー範囲より下の低エネルギ
ー領域のγ線に対しても、空乏層内でのキャリア生成が
十分に行われるようになるため、やはり感度が向上す
る。
ことにより空乏層が拡大すると、例えば数百ｋｅＶ程度
若しくはそれ以上のエネルギーの高いγ線であっても、
検出可能な電気信号を生じるのに十分なキャリアを空乏
層中でのコンプトン散乱等の過程により発生する確率が
高くなる。つまり、空乏層の幅が拡大することにより、
空乏層が薄い場合にはキャリアを十分に生じずに通過し
ていたγ線も、後の信号処理回路において検出可能な波
高値を有する電気信号となるのに十分なキャリアを発生
する可能性が高くなり、高エネルギー領域での感度は向
上する。一方、上記エネルギー範囲より下の低エネルギ
ー領域のγ線に対しても、空乏層内でのキャリア生成が
十分に行われるようになるため、やはり感度が向上す
る。
【００１９】さて、本願発明者は、これまでの半導体放
射線検出器の研究開発の経験から、逆バイアス電圧を高
くした場合の感度の向上の度合いは、上記高エネルギー
領域よりも上記低エネルギー領域において大きいという
知見を得た。この現象によれば、例えば、逆バイアス電
圧を切り替えれば、低エネルギー領域での感度と高エネ
ルギー領域での感度のウェイトを変えることができる。
本装置はこの現象を利用したものである。
射線検出器の研究開発の経験から、逆バイアス電圧を高
くした場合の感度の向上の度合いは、上記高エネルギー
領域よりも上記低エネルギー領域において大きいという
知見を得た。この現象によれば、例えば、逆バイアス電
圧を切り替えれば、低エネルギー領域での感度と高エネ
ルギー領域での感度のウェイトを変えることができる。
本装置はこの現象を利用したものである。
【００２０】図２は、感度のエネルギー特性を示すグラ
フであり、逆バイアス電圧をパラメータとしたエネルギ
ー特性の違いを表すものである。図において横軸は入射
するγ線のエネルギーであり、単位はＭｅＶである。一
方、縦軸はある基準値に対する相対的な感度である。図
においてエネルギー特性曲線５０は逆バイアス電圧を５
Ｖ、ディスクリ回路１２のディスクリレベルを４０ｋｅ
Ｖに設定したときのものである。エネルギー特性曲線５
２、５４は逆バイアス電圧を１５Ｖに設定したもので、
エネルギー特性曲線５２はディスクリ回路１２のディス
クリレベルを４０ｋｅＶ、一方、エネルギー特性曲線５
４はディスクリレベルを３５ｋｅＶに設定したときのも
のである。
フであり、逆バイアス電圧をパラメータとしたエネルギ
ー特性の違いを表すものである。図において横軸は入射
するγ線のエネルギーであり、単位はＭｅＶである。一
方、縦軸はある基準値に対する相対的な感度である。図
においてエネルギー特性曲線５０は逆バイアス電圧を５
Ｖ、ディスクリ回路１２のディスクリレベルを４０ｋｅ
Ｖに設定したときのものである。エネルギー特性曲線５
２、５４は逆バイアス電圧を１５Ｖに設定したもので、
エネルギー特性曲線５２はディスクリ回路１２のディス
クリレベルを４０ｋｅＶ、一方、エネルギー特性曲線５
４はディスクリレベルを３５ｋｅＶに設定したときのも
のである。
【００２１】例えば、逆バイアス電圧を５Ｖに設定した
場合は１５Ｖの場合に比べ、数百ｋｅＶ以上のエネルギ
ー領域における感度特性の平坦性が向上し、また、低エ
ネルギー領域も含めた広範な領域における感度のエネル
ギー特性の変動幅が抑制される。逆に、逆バイアス電圧
を１５Ｖに設定した場合は５Ｖの場合に比べ、エネルギ
ー特性は全般に向上するのであるが、特に例えば光電効
果が支配的な１００ｋｅＶ辺りの領域の感度が向上する
ことが図より理解される。
場合は１５Ｖの場合に比べ、数百ｋｅＶ以上のエネルギ
ー領域における感度特性の平坦性が向上し、また、低エ
ネルギー領域も含めた広範な領域における感度のエネル
ギー特性の変動幅が抑制される。逆に、逆バイアス電圧
を１５Ｖに設定した場合は５Ｖの場合に比べ、エネルギ
ー特性は全般に向上するのであるが、特に例えば光電効
果が支配的な１００ｋｅＶ辺りの領域の感度が向上する
ことが図より理解される。
【００２２】図２には、各エネルギーのγ線の生物学的
ダメージの度合いを示すＳｖ曲線６０を併せて示してい
る。このＳｖ曲線は、従来技術の説明において示した線
量当量Ｈと吸収線量Ｄとの関係式Ｈ＝ＤＱＮにおける修
正係数である線質係数Ｑに対応する。Ｓｖ曲線６０は、
おおよそ数十〜１００ｋｅＶの領域においてピークを有
し、そこから高エネルギー側に行くにしたがって低下し
ていく。このＳｖ曲線６０と逆バイアス電圧５Ｖ、１５
Ｖのエネルギー特性曲線との形状を見比べると、逆バイ
アス電圧１５Ｖのエネルギー特性曲線５２、５４は、５
Ｖの場合に比べてＳｖ曲線の上記特徴を良く備えてい
る。一方、逆バイアス電圧５Ｖのエネルギー特性曲線５
０は、感度＝１の直線を中心に緩やかに変動する形状を
有し、特におおよそ２００ｋｅＶ以上のエネルギー領域
においては、感度がほぼ一定の平坦な特性を示す。な
お、エネルギー特性はディスクリ回路１２の閾値（ディ
スクリレベル）によっても変動する。すなわち、逆バイ
アス電圧を固定したまま、ディスクリレベルを下げる
と、エネルギー特性曲線は全体的に値が向上する。図２
に示す例では、逆バイアス電圧が１５Ｖの場合におい
て、ディスクリレベルが４０ｋｅＶより３５ｋｅＶの場
合のエネルギー特性曲線５４がＳｖ曲線６０によりよく
フィットする。
ダメージの度合いを示すＳｖ曲線６０を併せて示してい
る。このＳｖ曲線は、従来技術の説明において示した線
量当量Ｈと吸収線量Ｄとの関係式Ｈ＝ＤＱＮにおける修
正係数である線質係数Ｑに対応する。Ｓｖ曲線６０は、
おおよそ数十〜１００ｋｅＶの領域においてピークを有
し、そこから高エネルギー側に行くにしたがって低下し
ていく。このＳｖ曲線６０と逆バイアス電圧５Ｖ、１５
Ｖのエネルギー特性曲線との形状を見比べると、逆バイ
アス電圧１５Ｖのエネルギー特性曲線５２、５４は、５
Ｖの場合に比べてＳｖ曲線の上記特徴を良く備えてい
る。一方、逆バイアス電圧５Ｖのエネルギー特性曲線５
０は、感度＝１の直線を中心に緩やかに変動する形状を
有し、特におおよそ２００ｋｅＶ以上のエネルギー領域
においては、感度がほぼ一定の平坦な特性を示す。な
お、エネルギー特性はディスクリ回路１２の閾値（ディ
スクリレベル）によっても変動する。すなわち、逆バイ
アス電圧を固定したまま、ディスクリレベルを下げる
と、エネルギー特性曲線は全体的に値が向上する。図２
に示す例では、逆バイアス電圧が１５Ｖの場合におい
て、ディスクリレベルが４０ｋｅＶより３５ｋｅＶの場
合のエネルギー特性曲線５４がＳｖ曲線６０によりよく
フィットする。
【００２３】さて本装置は、上記逆バイアス電圧に応じ
たエネルギー特性曲線形状の特徴的差異を主として利用
したものである。すなわち、逆バイアス電圧を１５Ｖに
設定することによって、Ｓｖ曲線６０に応じた感度換算
が自動的に行われることになり、これにより測定される
放射線量は生物学的な効果が考慮されたものとなり、線
量当量の測定を少なくとも近似的に実現することができ
る。一方、逆バイアス電圧を５Ｖに設定することによっ
て得られる放射線評価は、逆バイアス電圧１５Ｖの場合
に比べて全エネルギー範囲における一様性が向上する。
よって、この場合には、吸収線量の測定が少なくとも近
似的に実現される。
たエネルギー特性曲線形状の特徴的差異を主として利用
したものである。すなわち、逆バイアス電圧を１５Ｖに
設定することによって、Ｓｖ曲線６０に応じた感度換算
が自動的に行われることになり、これにより測定される
放射線量は生物学的な効果が考慮されたものとなり、線
量当量の測定を少なくとも近似的に実現することができ
る。一方、逆バイアス電圧を５Ｖに設定することによっ
て得られる放射線評価は、逆バイアス電圧１５Ｖの場合
に比べて全エネルギー範囲における一様性が向上する。
よって、この場合には、吸収線量の測定が少なくとも近
似的に実現される。
【００２４】つまり、本装置によれば、操作者は測定ニ
ーズに応じて切替スイッチ２０を切り替えるだけで、上
述のようにバイアス回路８から半導体２に供給される逆
バイアス電圧が変更されることによるＳｖ単位の線量当
量の測定とＧｙ単位の吸収線量の測定とのいずれかが簡
便に実現される。
ーズに応じて切替スイッチ２０を切り替えるだけで、上
述のようにバイアス回路８から半導体２に供給される逆
バイアス電圧が変更されることによるＳｖ単位の線量当
量の測定とＧｙ単位の吸収線量の測定とのいずれかが簡
便に実現される。
【００２５】ちなみに半導体２から出力される電気信号
に現れる感度の相違は、波高値の違いとして現れる。例
えば、逆バイアス電圧を１５Ｖとした場合には、低エネ
ルギー領域のγ線に対する波高値は、逆バイアス電圧が
５Ｖの場合に対して大きくなり、後の信号処理回路にお
いて検出される可能性が高くなるということである。
に現れる感度の相違は、波高値の違いとして現れる。例
えば、逆バイアス電圧を１５Ｖとした場合には、低エネ
ルギー領域のγ線に対する波高値は、逆バイアス電圧が
５Ｖの場合に対して大きくなり、後の信号処理回路にお
いて検出される可能性が高くなるということである。
【００２６】まず信号処理の最初に、増幅器１０が半導
体２から出力された電気信号を増幅、波形整形し、その
出力がディスクリ回路１２に入力される。ディスクリ回
路１２には、制御部１８から適当な閾値が設定される。
この閾値は、逆バイアス電圧に応じて切り替えられる。
すなわち、操作者が切替スイッチ２０を切り替えると、
制御部１８は逆バイアス電圧を切り替えると同時に、必
要に応じてディスクリ回路１２の閾値の切り替えも行
う。例えば、本装置では、逆バイアス電圧が５Ｖのとき
はディスクリレベルは４０ｋｅＶに設定されるが、逆バ
イアス電圧が１５Ｖのときは、図２に示されるごとくデ
ィスクリレベルは４０ｋｅＶよりも３５ｋｅＶの方が、
Ｓｖ曲線６０との適合が良好となるので、後者に切り替
え、設定される。ディスクリ回路１２はその閾値を超え
る波高値を有する電気信号に対してパルスを生成、出力
し、このパルスが計数回路１４によってカウントされ
る。演算表示部１６は、計数回路１４でカウントされた
計数値を線量率に換算して表示する。なお、測定値の表
示に際しては、いずれの放射線量の測定値であるか、す
なわち、線量当量に相当する測定値であるか、吸収線量
に相当する測定値であるかが分かるように、例えば、Ｓ
ｖ又はＧｙといった単位も切り替えて表示される。 な
お、上述の装置では、逆バイアス電圧は、５Ｖと１５Ｖ
とを切り替える構成としたが、この電圧値は、例えば半
導体２の構成によって変わりうる。すなわち、半導体２
のＰＮ接合の深さや各領域の不純物濃度等によって、線
量当量に相当する測定値、吸収線量に相当する測定値を
それぞれ得るのに適したエネルギー特性が実現される逆
バイアス電圧は異なり得る。また、その逆バイアス電圧
は、半導体２を囲むケース４の構成等によっても影響を
受ける可能性もある。
体２から出力された電気信号を増幅、波形整形し、その
出力がディスクリ回路１２に入力される。ディスクリ回
路１２には、制御部１８から適当な閾値が設定される。
この閾値は、逆バイアス電圧に応じて切り替えられる。
すなわち、操作者が切替スイッチ２０を切り替えると、
制御部１８は逆バイアス電圧を切り替えると同時に、必
要に応じてディスクリ回路１２の閾値の切り替えも行
う。例えば、本装置では、逆バイアス電圧が５Ｖのとき
はディスクリレベルは４０ｋｅＶに設定されるが、逆バ
イアス電圧が１５Ｖのときは、図２に示されるごとくデ
ィスクリレベルは４０ｋｅＶよりも３５ｋｅＶの方が、
Ｓｖ曲線６０との適合が良好となるので、後者に切り替
え、設定される。ディスクリ回路１２はその閾値を超え
る波高値を有する電気信号に対してパルスを生成、出力
し、このパルスが計数回路１４によってカウントされ
る。演算表示部１６は、計数回路１４でカウントされた
計数値を線量率に換算して表示する。なお、測定値の表
示に際しては、いずれの放射線量の測定値であるか、す
なわち、線量当量に相当する測定値であるか、吸収線量
に相当する測定値であるかが分かるように、例えば、Ｓ
ｖ又はＧｙといった単位も切り替えて表示される。 な
お、上述の装置では、逆バイアス電圧は、５Ｖと１５Ｖ
とを切り替える構成としたが、この電圧値は、例えば半
導体２の構成によって変わりうる。すなわち、半導体２
のＰＮ接合の深さや各領域の不純物濃度等によって、線
量当量に相当する測定値、吸収線量に相当する測定値を
それぞれ得るのに適したエネルギー特性が実現される逆
バイアス電圧は異なり得る。また、その逆バイアス電圧
は、半導体２を囲むケース４の構成等によっても影響を
受ける可能性もある。
【００２７】
【発明の効果】本発明の放射線検出器によれば、半導体
放射線検出部に印加される逆バイアス電圧を切り替える
ことにより、半導体内の電荷空乏層の幅（厚み）を変化
させ、これにより感度のエネルギー特性を切り替えるこ
とができる。まず、半導体を放射線検出部として用いる
ことにより、小型軽量であってしかも感度特性の切り替
えを行うことができる放射線検出器が実現される効果が
ある。さらに、その切り替えは操作者の例えばスイッチ
操作といった簡単な操作により電気的に実現され、物理
的なフィルタの交換等を伴わないので、操作が簡単であ
るとともに、装置の一層の小型化が達成され、携帯に便
利であるという効果も得られる。
放射線検出部に印加される逆バイアス電圧を切り替える
ことにより、半導体内の電荷空乏層の幅（厚み）を変化
させ、これにより感度のエネルギー特性を切り替えるこ
とができる。まず、半導体を放射線検出部として用いる
ことにより、小型軽量であってしかも感度特性の切り替
えを行うことができる放射線検出器が実現される効果が
ある。さらに、その切り替えは操作者の例えばスイッチ
操作といった簡単な操作により電気的に実現され、物理
的なフィルタの交換等を伴わないので、操作が簡単であ
るとともに、装置の一層の小型化が達成され、携帯に便
利であるという効果も得られる。
【００２８】また逆バイアス電圧を高く設定し、空乏層
を深く形成することにより、生物学的ダメージが大きな
低エネルギー領域の放射線に対する感度を強調すること
ができ、逆バイアス電圧が高い場合を線量当量の測定に
適したエネルギー特性、逆バイアス電圧が低い場合を吸
収線量の測定に適したエネルギー特性に設定することが
できる。これにより、１台の放射線検出器で例えば被曝
管理と一般の環境放射線評価という異なる測定ニーズの
放射線量測定を容易に実現できる効果が実現される。
を深く形成することにより、生物学的ダメージが大きな
低エネルギー領域の放射線に対する感度を強調すること
ができ、逆バイアス電圧が高い場合を線量当量の測定に
適したエネルギー特性、逆バイアス電圧が低い場合を吸
収線量の測定に適したエネルギー特性に設定することが
できる。これにより、１台の放射線検出器で例えば被曝
管理と一般の環境放射線評価という異なる測定ニーズの
放射線量測定を容易に実現できる効果が実現される。
【図１】 本発明の実施形態であるγ線用放射線検出器
の概略のブロック図である。
の概略のブロック図である。
【図２】 本実施形態における、逆バイアス電圧をパラ
メータとした感度のエネルギー特性を示すグラフであ
る。
メータとした感度のエネルギー特性を示すグラフであ
る。
２ 半導体、４ ケース、６ 半導体放射線検出部、８
バイアス回路、１０増幅器、１２ ディスクリ回路、
１４ 計数回路、１６ 演算表示部、１８制御部、２０
切替スイッチ、３０ Ｎ型シリコン基板、３２ Ｐ型
領域、３４Ｎ+領域、３６ Ｎ型領域。
バイアス回路、１０増幅器、１２ ディスクリ回路、
１４ 計数回路、１６ 演算表示部、１８制御部、２０
切替スイッチ、３０ Ｎ型シリコン基板、３２ Ｐ型
領域、３４Ｎ+領域、３６ Ｎ型領域。
Claims (2)
- 【請求項１】 放射線の入射によって半導体内の電荷空
乏層に生じる電荷を検出する半導体放射線検出部と、 前記半導体に逆バイアス電圧を印加する回路であって、
前記逆バイアス電圧を切り替え可能に構成されたバイア
ス回路と、 前記逆バイアス電圧を切り替える切替手段と、 を有し、 前記バイアス回路から供給される前記逆バイアス電圧
が、前記切替手段により第１の電圧と第２の電圧とのい
ずれかに切り替えられることにより、感度のエネルギー
特性が切り替えられることを特徴とする放射線検出器。 - 【請求項２】 請求項１記載の放射線検出器において、 前記第１の電圧は前記第２の電圧より高い電圧に設定さ
れ、 前記逆バイアス電圧に前記第１の電圧が印加された場合
は、前記第２の電圧が印加された場合よりも低エネルギ
ー感度が強調され線量当量の測定に適応したエネルギー
特性を有し、 前記逆バイアス電圧に前記第２の電圧が印加された場合
は、前記第１の電圧が印加された場合よりもエネルギー
特性の変動幅が抑制され吸収線量の測定に適応したエネ
ルギー特性を有すること、 を特徴とする放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284788A JPH11118934A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284788A JPH11118934A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118934A true JPH11118934A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17683036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9284788A Pending JPH11118934A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11118934A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002168957A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-14 | Aloka Co Ltd | 放射線検出装置 |
| CN100437146C (zh) * | 2003-10-22 | 2008-11-26 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 恢复半导体探测器的性能的方法和设备 |
| JP2011164048A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Yokogawa Electric Corp | 放射線測定装置 |
| JP2012054421A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2015224894A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 日立アロカメディカル株式会社 | 放射線測定装置 |
| JP2016142660A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 株式会社日立製作所 | 放射線測定装置 |
| US9411055B2 (en) | 2012-12-11 | 2016-08-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photon-counting detector and readout circuit |
-
1997
- 1997-10-17 JP JP9284788A patent/JPH11118934A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002168957A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-14 | Aloka Co Ltd | 放射線検出装置 |
| JP4616463B2 (ja) * | 2000-12-04 | 2011-01-19 | アロカ株式会社 | 放射線検出装置 |
| CN100437146C (zh) * | 2003-10-22 | 2008-11-26 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 恢复半导体探测器的性能的方法和设备 |
| JP2011164048A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Yokogawa Electric Corp | 放射線測定装置 |
| JP2012054421A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体装置 |
| US9411055B2 (en) | 2012-12-11 | 2016-08-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photon-counting detector and readout circuit |
| JP2015224894A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 日立アロカメディカル株式会社 | 放射線測定装置 |
| JP2016142660A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 株式会社日立製作所 | 放射線測定装置 |
| WO2016125677A1 (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | 株式会社日立製作所 | 放射線測定装置及び放射線測定装置としてのサーベイメータを使用する方法 |
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