JPS5817665A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面に検出すべき放射線にさらすことができる
少なくとも１個の放射ｍ感応要素を具備する半導体本体
を有する半導体装置を具え、この放射線感応要素が検出
された放射Ｉｓコ発生した電荷に変換するための複数個
のサブ要素を具える放射線検出装置に関するものである
。

このような装置は本願人の未公開オランター国特許願第
８００８９０６号に記載されている。この関係では放射
線としては可視光、紫外線又は赤外線及び例えは！４１
又は電子線を考えることができるＯ 冒頭に記載した形式の装ｍは放射線ビームの直径若しく
はエネルギーを制御し又はこのような放射線ビームを合
焦させるのに使用することができる。

この場合調整すべき放射線ビームは例λＶエカメラの場
合であれは撮影すべきシーンから米る。この場合の一姫
面は通常カメラ内で感光板が存在できる面である。放射
線ビームはビデオディスク。

オーディオディスク又は情報を記憶するためのディスク
（ＶＬＰ　、コンパクトディスク及びＤＯＲ）の表示装
置で使用する記録ビーム及び撮像装置で使用する書き込
みビームであることもあるが、この場合の一整面はビデ
オ又はオーディオディスク及び情報担体の区域の面によ
り形成される０本発明はまた上述した装置で使用するの
に適し九半導体＊ｔｍに関するものである０ 前述し次オランダ国特許顧は就中各々が個々に抵抗ご介
して外部電圧源に接続されている多数の並置され次サブ
要素を有するスペクトルスコープ用の放射線に感応する
半導体装置を開示している０この場合放射線が入射し友
結果サブ要素の一つで光ｗ１ｒｌｌＪが発生すると、こ
の光亀流による関連抵抗両端間の電圧降下により信号が
作られる。そしてこの信号により放射線が入射し客場所
を求めることができる。またこの信号の値は・関連サブ
要素で発生した電荷の量、従ってこのサブ要素に入射し
几放射線のエネルギーの量の目安となる。而して開示さ
れている装置１１は一時光電流によりサブ要素に入射し
た放射ｓ！コ検出することを目的としている。しかし、
この装置は例えは放射線ビームの放射エネルギー又は直
径を求めるのには適さない。

前記特許顧はまたビームの位置決めとトラックの追従の
ための放射線に感応する半導体装置を有する画像表示装
置につき述べている。この半導体装置は就中所謂フォー
ドラントダイオード、即ち４個のサブダイオードから成
る光感応性ダイオードを具えている。このようなりオー
ドラントダイオードを例えは非点収差ビームを用いるド
イツ国公開特許願第２５０１１２４号に示されｆＣ，装
置のヨウナビームフオーカシングの九めの装置で用いる
時は、フォードラントダイオードの中ノＬ？に対して入
射ビームを非常に正確に位置決めすることが必要である
。加えてこのような方法では余分な補助光学手段が必要
となることがしはしＶ工ある。例えば上述した装置では
非点収差ビームを得るのに円柱レンズを用いている。

本発明の目的はいくつかのサブ要素が入射放射線によっ
て打たれるのであるが、放射線ビームのエネルギーや放
射線ビームによって打次れる表面をａ１ｍ！ｌＩするた
めの回路手段、例えば発生した出力ｆ＃号の加算回路や
差動瑠−器を必要とせずに放射線を検出する装置を提供
するにある。

本発明のもう一つの目的は放射線ビームの直径若しくは
放射エネルギー又はこの二つの組み合せを制御できる装
置を提供するにある。

本発明の更にもう一つの目的は放射線感応要素の放射線
ビームに対する位置決めが既知の装置の場合よりもずっ
と厳しくない放射線ビームの合焦装置を提供するにある
。更にもう一つの目的は放射線ビームの断面の形状がＨ
厘の動作に影譬せず、従って非点収差ビームを合焦させ
るのに非常に適している装置を提供するにある。

このような本発明は就中入射放射線により電荷担体が発
生することによる瞬時光ＩＥ流を測定する代りに、入射
放射線により発生し比電荷をサブ要素内に蓄わえること
によりこれを達成できる事実を１１１ｇ１１１１Ｉｔ、
たことに基づいてなされたものである。

本発明はま友サブ要素に入射放射線により発生した電荷
を蓄わλることができる電荷貯めを設けることによりこ
れが達成できること及びこのような亀荷貯めが電荷で満
たされる速度が入射放射機のエネルギーに依存すること
をｇ誠したことに基づいてなされたものである。

加えて本発明は入射放射−によって発生した電荷がｖＩ
Ａ整さるべき蓋だけ増Ｔ時間を測定することによりこの
速度を測定できる事実を認砿したことに基づいているも
のである。

前記目的を達成するため本発明装置は前記サブ要素が発
生した電荷を蓄わえるのに虐しており。

各々が障壁を具える電流通路を介して少なくともいくつ
かのサブ要素に共通な検出器に接続され、この共成検出
器が１個又ｒｉｍ故個のサブ９１！累内の発生し比電荷
の蓄わ見られている麺が障壁に依存。

するしきい値を越える時信号を受は取ることを特徴とＴ
る◇ このようなＷ４置で信号が検出器により受は取られた後
、例Ｘ、は検出装置が４！！！を取り除くことにより検
出器から与えられる検出信号に反応する〇この結果、サ
ブ要素に蓄わλられている電荷がサブ要素に共通の補助
回路へ至る１１Ｅｔｌｔ通路ご介して取り除かれる。取
り除かｎる電荷により発生し友電流の量は部分的に発生
した電荷、従って放ＩＲ線の量の１反となる。このｉＩ
Ｅ流はサブ要素に共通で且つ検出器の１１１号に応答す
る検出装置により１ｔｉｌ＃されるｍ’ｓの１ｌＥｆｒ
Ｊ通路を設けることにより測定することもできる。

電荷がサブ要素から取り除かれ終った時ｍｔｙｃ通路内
に再度障壁を設けることができる０放射線が放ＩＭ４１
１感応要素に入射する時、放射線のため１個又はｌＩ数
個のサブ要素で発生する電荷の蓋は成る時間経過後障壁
に依存するしきい値を越える機大きくなる。この結果検
出器は信号を受は取り、その後で検出装置により障壁が
再度取り除かれる。

電荷がサブｇ！素から取り除かれ終つ友後、前述し危サ
イクルを再度行なうことができる。

放射線が一様である時、即ち放射線ビームの放射エネル
ギー及び断面積が時間が経っても殆んど変わらない時は
障壁を設ける時と検出器が信号を受は取る時との間の時
間差はほぼ一定である。しかし、放射線ビームのエネル
ギー又は断面積が変わるや否や、１個又は僕数個のサブ
要素が単位時間当り一層多い又は一層少ない放射線を受
は取る。

それ故、入射放射線により発生する電荷の菫が一層速く
又は遅くしきい値を越え、検出器へのイｄ号も一層速く
又は遅く出力される。これは上記時間差を再度はぼ一定
とすることにより１個又は２個の菫を再ｌ１４整する可
能性を与える。

放射線ビームを合焦させる装置では、例えは、上記ビー
ムから取り出した補助ビームＴｔ２個の収束ビームに分
割し、夫々合焦面と補助合焦向とに導びく０前述した放
射線感応ＩＭ素を有する半導体装置は例Ｘ、は夫々合焦
面の手前と補助合焦向の後方に等距ＡＩ離れて存在する
。補助ビームを２個の等しいビームに分割した時調螢が
正しけれは単位面積当りの放射線の鰍は両方の放射１１
３１感応要素につきほぼ同じである０従って２個の装置
の検出器はほぼ同時に信号を受は取り、この信号の結果
制御装置に検出信号を与える０ これに対しａ４！ｌが正しくない時は同量の放射線が２
ｆａの検出器の一方ではより小さな面積に入射する。こ
の結果発生する電荷の艦がより早く障壁によりｌｌ１ｌ
Ｉｉされたしきい値を越え、関連する検出器が検出装置
に信号を送る。そして検出装置から出る信号を制御装置
に送り、例えほど−ムＰ合焦させる対物レンズの位ｗｔ
ｒｉ：ａ４螢し直すことができる０ この装置の利点は放射線ビームが必らずしも検出器の中
７Ｌ？に入射しなくてもよいことである。これは検出器
の放射線ビームに対する位置が厳しくないことを意味す
る。入射放射線の一部だけが放射線感応要素の少なくと
も一部に入射すれはそれで十分である。

障１ｉｔ−下げたり高くしたりする制御信号は回路手段
により検出信号から取り出すことができる。

、　　　　こ０制御信号社与えられた信号ゝ対Ｔる応答
として現われ、障壁を取り除く、成る時間経過後この制
御信号は下り、障壁が何度設けられる・この経過時間轄
例えは遅延回路により入射放射線の結果発生したほぼ全
部の電荷がサブ？素がら取り除かれる程度のものに選ぶ
ことができる。制ｇＩ１１１号の幡ちるのと検出信号に
対する応答としてこの４Ｒ号が再度現われるのとの間の
時間は、例えは、ディジタル技術により簡単に測定する
ことができる。

この時間の長さは発生した電荷の量、従って入射放射線
の量に直接関係する。

制御信号を発生する回路要素と検出器は来槓回路化して
放射線感応要素が存在するのと同じ半導体本体内に設け
ることができる。

不発１１装置は第１の信号を与えて要素を入射放射線の
結果発生した電荷を蓄ゎえるのに適した初期位置に持ち
込むことができ且つ検出器から来る検出信号又はそれか
ら取り出された信号を１ｂｌＩ＃装置に４入ることがで
きる検出装置を具え、上記制御装置が調整装置を介して
第１の信号と検出信号との間の時間差がほぼ一定である
ように制御さるべき量を調整し直すことができるように
すると好適である。

このような装置の利点は例えは時間測定を周波＃一定に
変換することにより信号処理と再ａｉｍｍｌを簡単に電
子的に行なうことができることである。

前述した放射線ビームを１！！１螢するための装置では
放射線ビームから取り出し九補助ビームを２個の収束ビ
ームに分割し、各々を光学系を介して表面に少なくとも
１個の放射線感応要素を有する半導体本体に入射させ、
放射線の方向に見て、第１の放射線感応要素を有する半
導体本体の表面を一方の収束ビームの焦点の手前に存在
させ、第２の放射線感応要素を有する他方の半導体本体
の表面を他方の収束ビームの焦点の後方に存在させる。

このような装置の好適な一実施例は２個の収束ビームが
表面に少なくとも２個の放射−感応半導体要素を有する
１個の半導体本体に入射でき、放射線の方向に見て、半
導体本体の第１の放射線感応半導体要素の区域の表面が
一方の収束ビームの焦点の手前に存在し、半導体本体の
第２の放射−感応半導体要素の区域の表面が屈折率が半
導体本体が存在する媒質中の屈折率を越える放射線透過
材料層で橿わｎｌこの放射線透過材料層の厚さがこの放
射線透過材料内では一層強く収束するため他方のビーム
の焦点がこの放射線透過材料層内にくるような厚さであ
ることを特徴とする。

このような構造にすると、第１と第２のビームが例えは
補助光学手段により同一の平面上にユに並んで照射され
るという利点を与える。第１の利点は２個の放射線感応
要素（並びに所望とあらば検出器及び他の回路要素）を
一つの半導体本体内及び上に設けられることである。２
個の放射４Ｉ感応要素は同一半導体本体内に互に並んで
存在するから、放射線感度の差はあるとしても極めて小
さい。また、半導体装置が一平面内だけに設けられる点
でスペースが節約される。

非点収差ビームをａ！Ｉｍする装置のもう一つの実施例
は、半導体本体がその表面に平行な細乗状のサブ要素を
有する少なくとも一対の放射ｌｓ感応要素を具え、２個
の放射線感応要素のサブ要素を一表面領域内で互に成る
角度をなすように設けたことを特徴とする。２個の放射
線感応要素のサブ要Ｘは互に直角にすると好適である。

この場合−半４体本体内に設けられた放射線感応１１１
票による調整の前述した利点は調整さるべき放射線ビー
ムを正確に放射線感応ｇＩ！票の中／ひに合わせる必要
なしに得られる。

電流通路内の障壁は電流通路内にある何個かのバイポー
ラトランジスタの共通ベース路により制御することがで
きる。これらのバイボー２トランジスタのエミッタは各
々サラ要素に接続し、コレクタは検出器に接続する。し
かし、半導体装置を電界効果トランジスタで構成すると
好適である。

このような装置の好適な一実施例は半導体本体が第１の
導電形の表面領域を具え、この表面領域が第１の導電形
と反対の第２の導ｍ形のいくつかの第１の表向区域を有
し、これで放射線感応要素のサラ要素と電界効果トラン
ジスタのソース領域とを形成し、また少なくとも１個の
電界効果トランジスタの共通ドレイン領域を形成する第
２の表面区域を有し、第１の表面区域と第２の表面区域
との間の表面を絶縁材料層で機い、この上に複数個の電
界効果トランジスタに共通のゲート電極を設は次ことを
特徴とする。

図面につき若干個の実施例を挙げて本発明の詳細な説明
する。

これらの図面は略図であって寸法通りではない。

殊に簡略ならしめるため断面図では厚さ方間の寸法が看
しく誇張されているａｔた同−導電形の半導体領域には
同一方向のハツチングを施し、各実施例で対応する部分
には一般に同じ符号を付しである。

第１図は半導体本体２の一部の断面図であるが、この半
導体本体２はｐ形基板８を有し、その表面４側にｎ＋形
懺域す及び８が設けられている。表面４は絶縁性の放射
−を透過する層７で債い、その上に電極９を設ける０こ
の電極９に印加する電圧は調整できる０ 第２図は関連する表面電位の分布を示す０この電位分布
は普通の方法で示されてあり、電位の凹所がエネルギー
の小さい部分に対応する。このような所は本例では電子
に対しｎ＋形領領域生ずるＯ第２図の実４１１００は瞬
時ｔ。での牛４体の表向に沿っての電位分布に対応する
。この電位分布は電極９に印加される負又は町成り低い
正の電圧により決まり、この電極９の下側の電位が成る
しきい値をとる。領域８の電位は例ｊｔはｌｏｖの電池
２５により決まる。入射放射線（第１図に矢印６で示す
）の結果半導体本体内に電荷担体が発生すると。

この放射線で発生した電子はｎ＋領域器の電位凹所の方
に動く。ここで説明を簡明ならしめるためｎ＋＋域８に
は放射線が入射せず、半導体本体のどこかで発生した電
子は領域８側の電位凹所の方へは“動けず、動いても無
視できる楓少量であると仮定する。

入射放射線の結果半導体本体内に発生した電子はｎ＋＋
域５の電位凹所の紙の方に動も、そこにたまる。この結
果そこの電位が上り、例えは瞬時ｔ□とｔ、でのこの凹
所の電位分布は夫々第２図の破線１０１と１０２に対応
する。入射放射線の結果半導体本体内に一層多蓋の電荷
担体が発生すると遂にｌ１１ｖＩＩ４時ｔ、で破線１０
Ｂによる電位分布に刺違する。これは領域５の電位が電
極９の下の電位と等しくなつ皮ことを意味する０それ故
瞬時１−１．以後はｎ＋＋域５からｎ＋幀職域８電位凹
所へ電荷ｌ〕移鉤が生ずるＯこうして新しく発生した電
子はｎ＋・績域５からｎ＋＋域８への電子流を生ずる０
これを第２図に矢印１０４で略式図示したりこれに関連
する電流は第１図には図示していない回路要素により検
出することができる０ 一時１−１．と一時１−１．の間の時間の長さは入射放
射線により発生する電荷担体の鰍と電極９の下側のし白
い値とに依存する。このしきい値は例えは２ｖの第２の
電池２６とポテンショメータ２７とにより電極９の電圧
を変人ることにより調整することができる０ それ故しきい値を一定にし九時は１−１０とｔ−ｔ　の
間の時間間−は発生し７’ｃｔ荷担体の菫、従つてｉ射
線量の目安となる０本発明装置はこσ〕時間間隔の嫌さ
が入射放射線量と調整されたしきし）値とに依存すると
いう事実を利用するものであるＯ注意すべきことは電極
９に可成り高い電圧を印加するとこの電極９の位置で電
位分布が第２図に破４１１０５で示したようなものとな
ることである０この結果、ｎ“領域６からｎ＋狽職域８
経て電池２５の正端子に１子が動くことができる。この
時ＩＥ極９の電圧は低くなり、初期状Ｓ（破１ｔｏｏに
よる電位分布）が再度得られるわ 第δ因及び第４１ｙＪに示す半導体装置１は半導体本体
２を有し、この半導体本体２が本例ではシリコンのｐ形
基板８を具えている。このｐ形基板８の主表面鳴に放射
線感応要素を設ける。これはいくつかのｎ影領域５を具
え、各ｎ形慣域５が基板８との間にｐｎ接合１４を形成
する。表面４の少なくともサブ要素の区域を本例では酸
化シリコンの絶縁材料層７でカバーする。この絶縁材料
層７は矢Ｉ：１］６で示される入射放射線を透過させる
ことができる。半導体本体２はその表Ｉｆｉ４に更に各
サブ要素Ｓ＆共通のｎ＋ドレイン領域８をｉ＆λる０サ
ブ要素すとｎ＋ドレイン領域８との間の絶縁層フ上に各
サブ要素６と共通のゲート亀゛極９ご設ける０このゲー
ト電極９により下側のシリコン内のサブ要素６とドレイ
ン領域８との間の電流通路に障壁ができる０印加される
電圧に依存して電位分布内のｌｓ壁は第１図及び第２図
につき述べた電位分布１００内の障壁と同じようにして
表面４に沿って設けられる。

放射線が領域５．５′に入射すると、障壁を有する電流
通路が第１図及び第２図につき述べたようにＩＩ、ｔｌ
Ｌコ流し始める。第８図及び第４図の装置でこの電流を
検出するために、ドレイン領域８を絶縁層７内のコンタ
クト窓ｌｌ内に設けられたコンタクトｌＯを介してＭＯ
Ｓトランジスタ１２と抵抗１８とから成る回路に接続す
る０不例ではドレイン領域並びにＭＯＳ　トランジスタ
１２及び抵抗ｌδが一緒になって各サブ要素に共通の１
個の検出器を形成する。基板８はメタライズ層９０を介
して接地する。

第８図及び第４図の装置はまた第２のドレイン領域１８
と絶縁層７上のサブ［１！Ｉ５とドレイン領域１８との
間に設け１４られているもう一つのゲート電極１９とを
具える。これにより共通ドレイン領域８で電流が検出さ
れる時電荷がサブ要素から取り除かれる。　ドレイン領
域１８を一つとする代りにｌ数個の分離された領域１８
′とし、これに第８図に破線で示したようにコンタクト
窓２１とコンタクト２０とを関連させることができる。

これらの互に分層された領域をトランジスタ２２と抵抗
ｊＩ８とに接続することにより、各サラ要素光りの検出
された入射放射線の目安となる各サブ要素毎にまとめら
れた電荷の量を別々に、１１極９の電圧で決まるしきい
値電圧がこれらのサブ要素で達していない限り、検出器
と付Ｒ＠路の感度と速度とに依存して決めることができ
る。勿論検出器ｔｒｌＬ′ｆ起こすサブ要素は完全に満
たされており、放射線分布に何の１要な情報も含まない
。

第８図及び第４図の半導体装置は例えは放射線ビームの
直径を制御するために本発明装置で使用することができ
る。放射ビーム、例えば輝度が一定のレーザビームは例
えば半透−のような光学的補助手段により一部放射線に
感応するサブ要素に向けられる◎正しくａ４４１されて
いる時は例えは表面４上の円１Ｂで示され次領域が入射
放射線で打たれる。放射線ビームが大きく狂っている時
は円１６で示された領域が打友れる。

注意すべきことは本例は非常に大まかな略図であって、
本発明装置の動作を説明するだけのものであることであ
る。実際には放射線ビームの寸法と放射線に感応するサ
ブ要素の寸法とは入射放射線が２個よりずっと多いサブ
要素に正しく間長された状態で当るように選ぶ０ 第８図及び第４図に示す装置の動作を説明するために第
５図は第８図及び第４図の半導体装置の各点で動作中に
生ずるいくつかの電気信号を示す０第５ａ図は信号線８
４上に生ずる電位変化の略図である０ 第５ｂ図は点８７の区域での電位変化の略図である。

第５０図は点８８の区域での電位変化の略図である。

第５ｄ図は信号＠ａＳ上での電位変化の略図である。

第５ｅ図及び第５ｆ図はドレイン領域１８’へ流れる電
流の略図である。

一時１−１１ｏで信号＃１８５は検出ｉ［Ｉｆ１１８０
により高電位から低電位にされる。検出装置δ０の動作
については後述する。＠ｆ！ｌｅにより下側の半導体材
料内に電子の移送に対する障壁が作られる。

この時ｎ＋領領域と８には第１図及び第２図につき述べ
た電位凹所と同様な電位凹所が存在する　ｎ＋慣域５と
８内の電位レベルは電極２０を介して成る基準レベルに
違Ｔる。本例では負電圧ｒｉ：ｉ！！極９に印加するか
ら、このＩＥａｉｉ９の下にも障壁が存在する０しかし
、このｍ極９の下の障壁は電極１９の下の障壁よりはく
なるように選ぶ。用途に応じて電極９に印加する電圧を
制御することによりこの障壁を調整することがで龜る０
この目的で電極９を信号＠２８を介してポテンショメー
タ２）に接続する。このポテンショメータ２７は電池２
５の正極と電池２６の負極との、間に設ける０制＃Ｔべ
き放射線ビームの直径が大きすぎて第８図に円１６で示
され７′？、領域が放射線ビームで打たれる時社入射放
射１１１６により電子が発生する結果サブ要間後に関連
する電位分布が共通ドレイン鎖酸８への電子流を増大さ
せる。第ｇＦＡの一時１−１．に相当する瞬時１−１．
、でドレイン領域８並びにトランジスタ１２及び抵抗１
８で形成する共通検出器に電流が流れ始める。トランジ
スタ１２と抵抗１８とは検出器に電流が流れない開信号
４１［Ｊ３４の信号が高レベルにとどまるように正のｗ
Ｌ源テライン８６接続されている０亀流が流れ始めるや
否やこの電圧は下がる。信号線８４の電位は検出線ば８
０に対する入力信号を形成する。この電位の変化を第５
ａ図に示す。本例では検出装置８０内に就中シュミット
トリガ回路８１が存在する。瞬時１−ｔ□、でシュミッ
トトリガ回路８１はスイッチング点に達し、このシュミ
ットトリガ回路８１で決まる一定時間ｔｄｌｆ＆、即ち
一時１−１□８でシュミットトリガ回路の出力が駄レベ
ルから高レベルへ切り替えられる０この信号は点８７で
生じ、その電位変化を第６ｂ図に示すが、遅延線δ２に
加えられる。遅延線δ２で決まる一定時間ｔｄｓ後同じ
信号が遅鴫＠８２の出力側の点８８に現われる（第５Ｃ
図にその電位変化を示す）Ｏシュミットトリガ回路のＡ
Ｍ次第で決まる一定時間１ｖ後点８７Ｑ〕信号は低レベ
ルに変り、引き続いて時間ｔｄｉ　ｍ点δ８の信号も低
レベルに変る。点８７と８８の１ａ号は論理回路８８、
本例ではＮＯＲ回路に入力される。論理回路８８の出力
端子は検出装置δ０の出力信号線８５に接続する。信号
線８５の電ＩＥは第６ｄ図に示すように１−１１８から
高くなり、シュミットトリガ回路δ１に依存するパルス
＋％　ｔｗと。

遅延線８２で決まる持続時間ｔｄｇとによる時間経過６
１合度はくなる０この高−はの変化量は瞬時を−１での
変化量に相当する。ｌｌＥ極１９の電圧がＯ 高レベルである時間間隔は十分煙く、この間にｎ＋領域
５内に蓄わ見られている電荷は領域１８とこれに接続さ
れている回路とを経て運び去られるＯ電荷が個別・のド
レイン績域１Ｂ’を経て運び去られ、関連回路でこれに
より発生する電流が測定される場合は、第５ｅ図に示す
ような電侵−が領域５′に接続されているトランジスタ
を経て流れる。他方一層少量の放射線に打たれた滅域５
で発生した一層少鰍の電荷は第５ｆ図に示すような１ｉ
ｔｔＩｔｄｌｓを呈する。

放射線ビームを、ＪｇｌＬ直し友後ｔ−ｔｇｏから上述
したようなサイクルが繰り返されるが、今度は単位時間
当り同量の放射線が円１５で境界されている表１１０部
に入射し、第８図につき述ベア’（ｔ　−ｔ。

に相当する瞬時１−１．□には一層速く達する。この結
果瞬時ｔ−１５ｇでシュミットトリガ回路８１が再度活
性化さｎ、上述したのと同じような変化が生ずる。今度
は放射線はサブ要素５には入射しないからこのサブ要素
のＷＬｔｌＩＬｔｆｉＬ５ｆ図に示すように無視できる
。

それ故測定を反復しても検出装置８０から信号線８５へ
の出力信号の高低変化とｎ＋樵域５の場所Ｏ）電位凹所
から検出器への電荷のあふれ出し、即ち、例えはシュミ
ットトリガ回路８１のスイッチングとの間の時間間隔が
一定であれｒｃＩＡ姫さるべきビームの直径は一定であ
る。

この時間差を求めるためには種々の方法を使用できる。

この目的で出力信号をＩｇｌのもう一つの出力線８９に
接続すると共に、検出装置に第２のもう一つの出力４Ｉ
２９を設け、これに信号Ｍ８４を介して受は取られた信
号がのるようにする０この第２の出力＠２９Ｆｉ所望と
あらは点８７又は点８８の信号をのせることもできる。

求められた時間差は例えばディジタル回路［１１で既に
確立されている基準値と比較することができ、この比較
の結果に基づいて放射線ビームは絞られたり拡げられ九
りＴる０この目的でディジタル回路１８１は信号線４８
を介して信号を出力する。発振器ｉａｇによる一定周波
数で信号線δ６に高−低変化を起こさせ゛ることもでき
る。印加されるｆ！　ｔは信号ｓ８５′を介して差周波
数メータ１８δで検出器の信号８４′と比較される０必
斐とあらはこの比較の結果に基づいて入射放射−を―豊
し直すことができる０不例では発振器１８ｇと。

差周波数メータ１８８の一部とが検出！＃置を形成する
。

上述した装置のＩＬｇ！！な利点は制御さるべき放射線
ビームが放射線感応要素の表面の任意の部分に入射して
良いことである。本発明装置によればこれにより半導体
本俸の放射線ビームに対する位置の点で大きな自由度が
得られる。

放射線の方間に垂直に見た放射線ビームυ〕断面積が一
定である放射線ビームでは同じような方法で放射線エネ
ルギーを制御することができる。論じ、この場合は電位
凹所を設ける時と検出信号の時との間の経過時間が入射
放射線のエネルギーに依存するからである。

第６図は両方の制御を行なう装置の略図である。

第６図の装置４０からは放射線エネルギーと直径が一定
なレーザビーム４１が放射される。こりレーザビーム４
１はレー゛ザ４２により発生させられるが、このレーザ
４２は容器４８−内又は冷却ブロック上に設けられ、Ｊ
Ｊ４４にはめられている制御自在の対物レンズ４５を通
り抜けた後牛透説４６により聞けられる。このレーザビ
ームのうちｍけられなかった部分が前述したように半導
体本俸２を有し、放射−感応要素を具える牛導俸Ｍｆｌ
ｌｌ上に入射する。この半導体装置も１１号４１！８４
．δ５な介して検出装置に接続する０本例ではこの検出
［１１１は２個の員なるモードで動作できる０一つのモ
ードでは前述し友ｔａ体で放射されたレーザビームのビ
ーム径が制御線４７を介して制御され、博方のモードで
は放射線エネルギーの量が制ｄｌｉｉ４７’を介して１
１［制御される。

ビーム径を制御するために入カラインδ会、８５からく
る信号を検出装置８０に入力し、夫々出力端子ｇ９．δ
９から制御装置１７．１７’に入力するＯライン２９．
８９上の信号に依存して制御装置１７から信号４１４８
を介してｖ４！＆装置鳴９に信号を送る。この満４ＩＶ
Ｒ−４９は制御線４７を介して制御自在の対物レンズ４
５のレンズ位置即ち絞りを適応させる。これは第８，４
図につき述べたのと類似のｌＩ悼で順次に何回も行なわ
れ、最後にライン！９と８９の高−低変化間の時間差が
一定となるＯビーム径が一定の放射線エネルギーを制御
するために、ライン２９．’８９上の信号をＷＩＪｍＷ
ｉ置１７’装印加する。これらのｆｉ号に９！存して制
御Ｍｔ＆ｔ？’はライン４８′を介して、Ａ！ＩＥ装置
４９′に１ｄ号を印加し、このａ１１！ｉ装ｆｉ４９’
が制御ｌ＃１４７′を介して例え＆工し−ザ４ｇの電源
電圧を変えることによりレーザビーム４１（１）４度を
適応さぜるＯこれもま友ライン２９．δ９の高−低変化
間の時間差が一定となる照性なわれる。

装＠４０に第２の検出装置を設け、これらの２個の検出
装置の各々が個別的に２個の墓の一つを制御できるよう
にすることによりこれらの２個の麓を中断せずに調廠す
ることができる。

前記実施例の一方で本発明装置により放射線ビームの直
径をどのようにして測定し、　ａ１４侵し直すことがで
きるかを述べｆｃｏこのような装置によれば例えばカメ
ラをＡ整する友めに放射線ビームを焦点合わせすること
もできる。この目的で１１１［Ｗｌを設ける時（これは
第４．５図のラインδ５の高−低変化の瞬時に相当する
）と出力信号を検出する時との間の時間差をサイクリッ
クに測定することができる。例えば対物レンズを調整す
ることにより放射線に感応する半導体要素の合焦させる
べき放射線ビームに打たれる表面をａ４［Ｌ直Ｔことが
でき、測定された持続時間を前に求めである基準値に対
応させることができる。この目的のためドレイン領域１
ｇ’を具える検出器により個別のドレイン領域８′を介
して引かれるサブ装置５，５′で発生した電荷と、トラ
ンジスタ２２と抵抗２８とを使うことができる。これら
の検出器から発生した信号を用いて電荷が発生した結果
信号を出すサラ要素の歌を最小にするようにして合焦さ
せる。

殊に例、ｔｄビデオディスク（ＶＬＰ）で用いられる定
量ビームのような放射線ビームを合焦させるための本発
明装置のもう一つの実施例を第７図に示す。ヘー・プー
ヒュイｘ　（Ｇ、　Ｂｏｕｗｈｕｉａ）とジエー・ジエ
ー・プラート（Ｊ、Ｊ、　ｇｒａａｔ）の−文「ビデオ
ディスクプレーヤオプテイ／　スＪ　（Ｖｉｄｅｏ　ｄ
ｉｓｋ　ｐｌａｙｅｒＯｐｔｉｃｓ）　（ムｐｐｌｉｅ
ｄ　０ｐｔｉｃｓ　、第１７巻、第１８号第１９９δ〜
２０００貞所収〕は第１９９４真に表示装置に対する説
み取り装置の略図を示しているが、そこの対物レンズ０
は合焦を制御する回路の一部を彪成するリニヤモータに
より勅かＴことができる。そしてこの制御回路は就中検
出ａｐ′からくる制御信号により制御される。

第７図は如何にして本発明装置により上記制御信号を得
ることができるかを示している。ビデオディスク又は別
の光学的に読み取り可能な情報担体で反射され、囲けら
れてくる放射線ビームの部分５０が半透鏡５１に入射Ｔ
る０すると放射線ビーム部５０はこの半透［５１により
ほぼ９Ｉｉ度が等しい２個のビーム５２に分割さｎ、２
個の半導体装ｔＩｔｌ及び１′に射突する０第７図に実
線のビーム５０．５２で示したように正しく合焦されて
いる時は関連半導体本体２，２′のはぼ等しい表面種が
放射線ビーム５２により打たれる０そしてここから出た
信号はほぼ同時に信号線８４．δ嶋′に現われる。第７
図に破線で示した入射ビーム５８と分割ビーム５４Ｉｆ
１合焦が正しくない場合である。この場合分割ビーム５
４は２Ｍの半導体本体の一方、本例では半導体本体２の
放射線に感応する面を半導体本体２′の放射線に感応す
る面よりも少くカバーするＯこの結果単位面積当りの半
導体本体２に入射する放射線のエネルギーは半導体本体
２′側よりも大きい。この結果関連する検出信号が一層
早く装置１ｌｆｌ内に生ずる０ここから導ひかれた信号
は補正が必要か否かを判定し、必要ならばどの程度の大
きさ及びどの方向に補正すべきかを知るのに利用される
０検ｔＨ＠ａｓ　ｏ　、　ｓｏ′の出力信号が入力され
る制御装置１７はここでも桶々の部体で実現することが
できる０例えばディジタル回路を設け、この中に測定さ
れた時間を一時蓄わえるようにすることもできる。これ
らの時間の測定された差に依存して１．１１！１１装置
４９を介して合焦を再ａ４ｍし、信号ｌｌＡ３４の検出
信号と信号＃ｉ１３４’の検出信号との間の測定された
時間表がほぼ無視できるようにする。これらの２個の検
出信号の周波数を求めて周波数差メータに入力し、周波
数差がゼロになるように装置を調整し直すことができる
ＯＨｓ図ないし第１θ図は本発明装置で使用するもう一
つの半導体装置を示Ｔ’ｏ第７図の２個の放射−に感応
するＶｉｆｉｌ、ｌ’は１個の半導体本体で実現するこ
とができる０事実Ｈ助光学手段により第７図の例の２個
の分割ビーム５２ｔ−一平面上に表示することができる
０装ｆ１１１は半導体本俸２内及び上に２個の放射線に
感応する装置５５．５６を具える。これらの放射線感応
装置５５．５６の構造は原理的には第８図及び第４図の
構造に等しい。しかし、本例ではゲート電極１９を省略
しである。蓋し、本用途にとっては検出瞬時だけが大φ
であるからである。検出が行なわれた後のサブ装置５の
部分の電位は電極９により調壷することができる。

検出後十分長い時間補助回路により電極９に高電圧を印
加し、第２図につき述べたように、サブ装置５の電位を
初期レベルに戻す。サブ装置は下にチャネル阻止賞域５
９が存在する厚い酸化物５７により互に発端する。

補助光学手段により放射線ビーム５２の通路を制御し、
それらがほぼ同一な態様で２個の放射線に感応するサブ
装置ａｉ５５，５６に入射Ｔるようにする。第７図の実
施例につき述ぺたように合焦できるということは就中２
個のビーム５３の焦点が放射線感応要素の表面の手前と
後に夫々できるという事実に基づいている。この目的で
第８図ないし第１θ図に示す装置の放射線に感応するサ
ブ装置１ｓ６の区域を屈折率が周囲の媒質、例えば空気
又は真空よりも大きな放射線を透過する材料から成る層
５８でカバーする。この結果放射線ビーム［’は層５ｓ
内で周囲の媒質内でよりも一層強く収束させられる。こ
のように収束が強い結果放射線ビームの方向に見てサブ
装置５６の区域では表１ｉ４の手前でビーム５２′が合
焦し、サブ装ｆｌ１ｍ！５５の区域では表ＷＪ４の後方
でビーム５２が合焦する。

層Ｓ８はサブ装置５６の区域でガラス板を放射線を透１
ｍＴる接層剤で連結することにより設けることができる
。

第８図ないし第１θ図に示す装置は簡単に作ることがで
きる。出発材料はｎ形の基板８奢有する半導体本体２で
ある。この半導体本体の酸化物５７を設ける予定の区域
に埋め込みチャネル阻止領域ｉ９を形成するためにアク
七ゲタを入れた後既知υ」方法で沈められた酸化物５７
を設ける０こ（／Ｊ岸い酸化物１ｓ７で横方向から囲ま
れた領域に放射線を透過する絶縁材料の層７、例えば酸
化物の薄い層を設け、次にこの上にゲート電極９を設け
る０次にこの電極９と決められた醗イｔ＃ＩＪ＋ｓｑと
をマスクとして用いてイオン注入を行ない、その後で熱
処理をしてｎ影領域５及び８を形成する。次に周知の方
法でコンタクト窓１１とメタライズ層１０とを設ける◇
最後にサブ装置５６の区域の放射線感応サブ要素す上に
所望の厚さの放射線透過材料層５８を設ける。必要とあ
らば例えばメタライズパターンを設けることにより領域
８の区域で装置を入射放射線から遮蔽”「る。

第１１図は本発明に隊るもう一つのＳ遺り装置で使用す
る半導体装置［０の平向図である。本例では非点収差ビ
ームを合焦させる九め２個のサブ放射線感応１ｊ！累群
粱あたかも織り合わせたかのよｉ　　。

うに設けである。非点収差ビームを合焦させるための装
置はドイツ国公開特許願第２５０１１２４号明細書に記
載されている。ここでは合焦さぜるべきビームから取り
出した補助ビームを円柱レンズにより非点収差ビームに
しである。この補助ビームは合焦させられていない時は
第１１図に破線６７で示したように多かれ少なかれ楕円
状のパターンに従って表面に射突する。この楕円の長軸
はビーム内の半導体装置の位置（ビームの断面積が最小
になり、スポットがはぼ円形となる点の前方にあるのか
後方にあるのか）に依存して互に垂直な二方間の一方上
に延在する。

第１１ｖ！Ｊの半導体装置嬬多数の水平方向に並んだ放
射線感応サブ要素６５と多数の当直方向に並んだサブ要
素７６とを具える。水平方向に並んだサブ要素６５は樵
々の群にまとめられ％群毎に、第１１図に破線で示した
共通ドレイン領域６８ｆ：有する０更に略式図示するよ
うにこれらの共通ドレイン領域６８はコンタクトリード
線６２に接続され、これがドレイン領域６８を第８図及
び第４図につき述べたようにして検出器を介して検出装
置に接続する。放射線感応サブ要素６□５とドレイン領
域６８との間り障壁はゲート電ＩＩＡ６９によりａ４！
！できる〇 同、じようにして当直方向に並ぶ放射線感応サブ要素７
５の櫨々の群は共通ドレイン領域７８を有し、これがコ
ンタクトリードＭｕｇに接続され。

サブ要素とドレイン領域との間の電流通路内の障壁をゲ
ート電極７９によりａｌｌｔＦすることができる。

第１１図の例では補助ビームが破線６７で示した楕円パ
ターンに従って半導体本体の表面に射突しており、この
楕円の主軸が水平方向に並んだサブ要素６５とほぼ平行
になっているが、これは入射放射線がある場合水平方向
のサブ要素６５の方が垂直方向のサブ要素り５よりも比
較的大きな面積が放射線にさらされる〔とを意味する。

従って、水平方向のサブ要素に結合されているドレイン
領域６８が先ずコンタクトリード＠ａｇと検出器の残り
の部分とを介して検出装置を活性化する。

このような装置ではサブ要素６Ｂと７５が互に垂直であ
ることは必らずしも必要でなく、それらが互に鋭角又は
鈍角をなして設けられている時も表面が楕円パターンに
従って打たれる時２個の交互に織られ九放射線感応安累
解り一方で放射線により発生させられ比電荷の童が多く
、元ず検出信号を発生する。

第７図につき述べたのと同じ態様で水平方向に並んだサ
ブ要素と垂直方間に並んだサブ要素とに属し、検出装置
で受は取られた２個の信号を用いてレンズ位置を調整し
、２群の放射線感応要素の応答がほぼ同時に起こるよう
にすることができる。

これで最適合焦が得られる。これは補助ビームがほぼ円
形のパターンに従って表面に射突する場合である。この
場合はサブ要素６５と７５に放射−が入射した結果単位
時間当りに発生する電荷の−がほぼ等しい。

同じことは第１２図に平面＃Ａを示Ｔ半導体装置につい
ても云える。本例でもユに直角に設けられ大多数の放射
線感応サブ要素６５．７５が半導体本体の表面に存在す
る。ここではいつも２個の水平方向に並んだサブ要素６
Ｂがサブ要素６５どう１　　　　しり間に存在する共通
ドレイン領域６８に属する。

同じようにいつも２個の垂直方間に並んだサブ要素７５
がサブ要素７５どうしの間に存在する共通ドレイン領域
７８に属する。夫々水平及び垂直方間に並んだサブ要素
に属するドレイン領域６８゜７８を第１２図に破線で示
したコンタクトリードｉｅｇ、７ｇはコンタクト孔６１
．７１を介して第１２図に一点一線で示し比ドレイン領
域６８゜７８に接続する０　ドレイン領域６８．７８は
障壁を具える電流通路を介して２個のサブ要素６５゜７
５に接続する。例えば入射放射線のため第１２図の水平
方向に並んだサブ要素６５の区域で電荷が発生すると、
このサブ要素６５の区域の電位がサブ要素６５とドレイ
ン領域との間のゲート電極６９によりａｌｌｆｉされる
値に等しい値に達する０この結果、放射線が入射し続け
るならばサブ要素６５とドレイン領域６８との間で電子
流が流れる。同じようにして放射線により電荷が発生し
たため垂直方間に並んだサブ要素７５の電位がゲート１
１１極７９によりサブ要素７５とドレイン領域７８との
間で調整さｎる電位を越えると、サブ要素７５とドレイ
ン領域７８との間で電子流が流れ始める。

ゲート電極６９．７９は絶縁層により下側のコンタクト
リード線６２．１２から分離され、またこれらのゲート
電極のメタライズパターンは関連ドレイン領域６８．フ
８を含むサブ要素６５どうし又はフロどうしの間にしか
延在しない。しかし、これは同時にサブ要素の外側の区
域で半導体本体を入射放射線から保躾する。この手段は
不所望な区域、即ちドレイン領域ｆ３８，７８の区域で
入射放射線のため電荷が発生するのを防止する。第１１
図の装置でもゲート電極６９．７９のメタライズ層がこ
のような機能を果友している。蓋し、これらはドレイン
領域６８．７８を完全にカバーしているからである。

第１２図の例では主軸が垂直方間に並んだサブ要素にほ
ぼ平行に延在する楕円パターン７７に従って入射放射線
が半導体装ｒＩｔ６０の表面に射突する。この入射放射
線により電荷が発生するためサブ要素７５の電位の値が
ゲート電極７９の下の電位の値に等しくなる。この結果
、先ずコンタクトリードｓ７２を介してその方の検出器
が活性化され、次いで検出装置が活性化され、こり侵出
装置からの出力信号により正しく合焦し直される０第１
８図及び第１４図の半導体装置１２２では高オーミック
ｐ形基板１２δ内に形成されたｎ影領域１２５とｐ影領
域１２６との間のｐｎ接合１２４により放射線感応サブ
要素が形成される０これを動作させる時はｐｎ接合１２
４に逆バイアスをかける。これは−棟の容量性を呈し、
第１５図にコンデンサｔｏｒ＋として示している０ 半導体本体１２２の表面を放射線を透過する絶縁層１０
フでカバーする。この絶縁層１０７上に接続トラック１
２８を設けるが、この接続トラック１２８は多数のｐ影
領域１２６に共通であって、こｎらのｐ影領域１２６を
コンタクト孔１２７を介して２ｖの電池２５の負極に接
続する（第１５図参照）。ｎ影領域１２５は各々金属ト
ラック１１７を介してコレクタ領域１１８．ベース領域
１１９及びエミッタ領域１ｇＯを有するｎｐｎ　）ラン
ジスタｌ１２のエミッタに接続する０ペース憤域１１９
はコンタクト孔１２１を介して共ｄ制御°１１１１１８
５に接続する。こり共通側＠１１ＪＬ８５には動作時に
第８図ないし第５図の例と同じようにして得られる検出
器＠１８０からの制御信号が現われる。

制御ラインによりトランジスタ１１ｇのペースは成る基
準電位例えば大地電位にされる。するとエミッタ１２０
を介してｎ影領域１２５は約−０，７Ｖの電位になる。

ｐ影領域１ｇ６は電池２６の負′　　極に接続する。こ
の結果ｐｎ接合１ｇ４はカットオフとなり、このカット
オフ電圧は約１．８　Ｖである。

コンデンサｌ　０５　（ｐｎ接合１２４）により形成さ
れるサブ要素上に入射放射線がなく、ペースの電位が制
御１１８５により豹−ＩＶにされた時。

ｎ影領域１３５、従ってエミッタ狽域１２０は約−〇、
フＶの電位に保たれる。この時トランジスタ１１　ｆｌ
　ｌ／Ｊペース−エミッタ接合はカットオフとなるＯ 入射放射線が存在する時ｐｎ接合１２４０両（２）で電
荷担体が発生する。　ｐｎ接合１２４はカットオフとな
っているからこのｐｎ＊合にｎ形領域１２５　カらｐ影
領域１２６に同う電界がかかる０改射−に感応するサブ
要素内で発生した正孔はこの電界の影響によりｐ影領域
１２６と接続トラック１２８とを介して電池２５の負極
へ引きつけらｎるか又はｐ影領域１２６内で電池２５に
より供給される電子と再結合する〇 入射放射線の結果発生した電子は同−電界によりｎ影領
域ｉｇｒｔに引きつけられる。この結果このｎ影領域１
２５内の負電荷の量が増大し、サブ要素の一つでの電位
が例えば−１，７Ｖに下がる。

この時関連トランジスタ１１２のエミッターペース接合
間の順方間電圧はこの入射放射線によって発生した余分
な電荷を電子流としてこのトランジスタを通ってコレク
タ領域１１８に流すのに十分である。この結果トランジ
スタ１１ｇは導ｊｆｌｉ　Ｔ　Ｚｃトランジスタｔｔｇ
のコレクタ領域１１８はトランジスター２’ｌのペース
に接続されており、このトランジスタ１２′２がコネク
タリード＆ｌ１８４及び抵抗１１８と共←多数のサブ要
素１０５に共通鴫 の検出器を形成する０１個又は複数個のトランジスタｌ
ｌｚ内で十分な電流が流れると、この検出器はり−ド＠
１８４を介して検出装置１８０に信号を供給する。

勿論本発明は上述した諸例に限定されるものではない。

例えば第１６．１７及び１８図は毎回共通ドレイン領域
８を囲んで４個の放射線感応サブ要素がグループとなる
例で使用する几めの半導体装１ｌｌｌを示す。４個のサ
ブ要素と関連ドレイン領域との群を多数半導体本体２内
の大きな格子状の組立体内に設する。本例ではゲート電
極９が多結晶シリコンのくし形パターン８１の一部を形
成する。そして実際のゲート電極はドレイン領域８０区
域で平面図を見た時はぼ環状になるように設ける。ドレ
イン領域８０区域でこれらのリングの各々の中にコンタ
クト孔１１を設け、これらのコンタクト孔をくし形コン
タクトｌＯで相互に接続する。これらのくし形コンタク
トの＃Ｉはくし形多結晶シリコンパターン８１の−と直
角に設ける。良好なコンタクトを得る目的で多結晶シリ
コンに例えばアルミニウムのもう一つのコンタクト層８
２を設ける。この目的で酸化物層８δにコンタクト窓８
４を設ける０他ｉ１Ｊ場所では酸化物層８８が多結晶シ
リコン９，８１をメタライズパターンｌＯから分離する
〇 この第１６図ないし第１８図に示した半導体装置を有す
る装置はほぼ円形のパターンに従って表面に入射する放
射線ビームを制御したり、或は断面積を求めるのに殊に
適している。サブ要素の面積が小さい程このような装置
は高速に動作する０電流通路内の電位のしきい値は必ら
ずしも常に全てのサブ要素に対し同一である必要はない
。例えば共通ゲートを極５を抵抗性材料、例えば多結晶
シリコンから作り、この電極両端間に電圧降下を与えれ
ばこれを達成できる。このようにして云わば重み付は因
子をサブ要素に割り当てることができる。これは第１９
図に略式平面図３示す装置では異なるａ様で実現できる
０この例では第８図ないし第５図につき説明したのと同
じ種類の２個の放射線に感応する要素が異なるサイズの
サブ要素を有する形で作られている。

２個の要素の境界で放射線ビームが正しく、＊ｍされて
いる時は、これらの２個の要素はほとんど同時に信号を
出す。放射線ビームが離ノ０して表向に入射する時は２
個の要素の一方、即ち放射線ビームリ大部が入射する方
が最初に信号を出し、２個の要素の信号間の時間間隔が
ビームのずれの目安となる。

検出器は必らずしもトランジスタと抵抗とを具える心安
はなく１本発明の範囲内で１個又は複数個υノサブ要素
５とドレイ／領域８との間の電流を検出するのに多くの
変形例が考えられる。また第８図ないし第１Ｏ図の半導
体装Ｗｔは放射線感応要素５２′の区域だけをプレート
でカバーする必１ｌａｔ／′ｉない。放射線感応要素６
２／の区域での方が放射線感応要素５２での区域よりも
辱いガラス板で半導体本体をカバーすることもできる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明放射線検出器［ｕＪ動作を詳細に説明す
るためり半導体本体の一例の略式断面図。 第２図は動作時における上記半導体本体内の電位分布の
略式説明図。 第８図は本発明放射線検出装置で使用する半導体装置の
一例の平面図。 第４図は第８図リノＮ−Ｒ’線で切った断面図、第５図
は第８図及び第４図に示した半導体装置の動作を説明す
るためのいくつかの電気信号の略図、 第６図は放射線ビームを制御するための本発明放射線検
出装＃ＩＩ／ノー例のブロック図、第７図は放射線ビー
ムを合焦させるための本発明放射線検出装置の一例ｖノ
ブロック図。 第８図、第９図及び第１０図は本発明放射線検出装置で
使用する半導体装置υ）平面図並びに■−■線及びＸ−
Ｘ線で切った断面図、 第１１図は非点収差ビームを合焦させるための本発明放
射線検出装置のもう一つの例で使用する半導体装置の平
面図。 第１２図は第１　”　１図り半導体装置の変形例の平面
図。 第１８図及び第１４図は本発明放射線検出装置りもう一
つの例で使用する半４体装Ｗ１ｑノ平面図及びλ！ｉ　
−ＸＮ線で切った断面図、 第１６図はこの等１曲ｍ９ＩＣ回路図、＠１６図、第１
７図及び第１８図は本発明放射線検出装置で使用する半
導体装置の一変形例の平面図並びに■−■線及び■−■
線で切った断面図、 第１９図はもう一つの変形例の略式平面図であるＯ １・・・半導体装置　　　　　２・・・半導体本体８・
・・ｐ形基板　　　　　　４・・・表面５・・・ｎ＋形
唄域（サブ要素）６・・・入射放射線７・・・絶縁性の
放射機透過層　８・・・ｎ＋形饋鎖酸ドレイン饋域）９
・・・電極　　　　　　　ｌＯ・・・コンタクト１１・
・・コンタクト窓　　　１２・・・ｌＯ８）ランジスタ
１８・・・抵抗　　　　　　　１４・・・ｐｎ接合１８
・・・第２のドレイン鎖酸　１９・・・もう一つのゲー
ト電極２０・・・コンタクト（電極）２１・・・コンタ
クト窓２２・・・トランジスタ　　　２８・・・抵抗２
ｈ・・・電池　　　　　　　２６・・・電池２７・・・
ポテンショメータ　２８・・・ｔｇ号梅２９・・・第２
のもう一つの出力＠　　ａＯ・・・検出装置８１・・・
シュミットトリガ回路８２・・・）！！延線８８・・・
論理回路　　　　　８４・・・信号線８５・・・信号１
Ｉｉ１８６・・・正のｍ諒うイン８７・・・点　　　　
　　　８８・・・点８９・・・第１のもう一つの出力１
ｌｌｊ！４０・・・装置４１・・・レーザビーム　　　
４２・・・レーザ４８・・・容器　　　　　　　４４・
・・壁４５・・・対物レンズ　　　　４６・・・半透鏡
４７・・・制御＃Ｊ　　　　　　４７’・・・制御線４
８・・・信号４Ｍ４９・・・調整装置５０・・・放射線
ビーム部　　５１・・・半透鏡６２・・・正しく合焦さ
れている時の分割ビーム６８・・・合焦していない時の
入射ビーム５４・・・合焦していない時の分割ビーム５
５．５６・・・放射線感応装置１１５７・・・厚い酸化
物５８・・・放射線透過層　　　５９・・・チャネル阻
止鎖酸６０・・・半導体装１　　　　６１・・・コンタ
クト孔６２・・・コンタクトリード線６５・・・水平刃
１ｕＪのサブ安嵩６７・・・合焦していない時の補助ビ
ーム６８・・・共通ドレイン領域　６９・・・ゲート電
極７１・・・コンタク本孔　　　　７２・・・コンタク
トリード線７５・・・垂直方向のサブ要素　フ７・・・
楕円パターン７Ｂ・・・共通ドレイン領域　　７９・・
・ゲート電極８１・・・くし形パターン　　　８２・・
・もう一つのコンタクト層８δ・・・酸化物層　　　　
　８４・・・コンタクト窓９０・・・メタライズ層　　
　１０５・・・コンデンサ１０７・・・放射線透過絶縁
層　　１１ｇ・・・ｎｐｎ　）ランジスタ１１δ・・・
抵抗　　　　　　　１１？・・・金属トラック１１Ｂ・
・・コレクタ領域　　　１１９・・・ペース領域１２Ｇ
・・・エミッタ領域　　　１２１・・・コンタクト孔ｉ
ｇｚ・・・半導体装置　　　　　ＩＪ８・・・高オーミ
ックｐ形基板１１４・・・ｐｎ接合　　　　　ｉｇｒ＋
・・・ｎ影領域ＩＪ６・・・ｐ形値域　　　　　１２７
・・・コンタクト孔１３１＋８・・・接続トラック　　
　１８０・・・検出装置１８１・・・ディジタル回路　
　　１８ｇ・・・発振器１８δ・・・差周波数メータ　
　１８４・・・リード線１８５　・・・共通接続１１゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　表面に検出すべき放射線にさらすことができる少な
   くとも１個の放射線感応要素を具備する半導体本体を有
   する牛４体装置を具え。 この放射線感応要素が検出された放射線を発生したｗＥ
   荷に変換するための複数個のサブ要素を具える放射線検
   出装置において、前記サブ要素が発生した［（ｉｉＪを
   蓄わえるのに適しており、各々が障壁を具える１！１ｔ
   ＩＩ、ｊＩｉｌ路を介して少なくともいくつかのサブ要
   素に共通な検出器に接続され、この共通検出器が１ｇ！
   又は複数個のサブ要素内の発生した電荷の蓄わえられて
   いる量が障壁に依存するしきい値を越える時信号を受は
   収ることを特徴とする放射機検出装置〇 魚　放射線ビームを合焦面に収束させる光学系を有し、
   放射線の少なくとも一部が放射線感応ＪＲ素の表面の少
   なくとも一部の方に−げられることを特徴とする特許請
   求の＠−第１項記載の放射線検出装置。 ＆　入射放射機の結果発生する電荷の童に対Ｔるしきい
   値をａ１４！［−できるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１ｓＡ又は第２狽記載の放射線検出装置
   ０ ４　半導体装置にサブ要素の電位を基準値に調整するた
   めのリセット接続を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の放射線検出
   装置。 翫　一定量の放射線エネルギーを有する放射線ビームに
   より打たれる表面の部分の面積を制御する友めの特許請
   求の範囲第１項、第８項又は第４ＪＡに記載の放射線検
   出装置に２いて、反復して第１の信号を出してサブ要素
   を入射放射線により発生した電荷担体を蓄わえるのに適
   した初期状態に持ち込み、検出器からくる検出信号又は
   それから導ひかれた１ｄ号を°制御装置に与えることが
   できる検出装ｍｔ−有し。 上記制＃ｌ装置がａ４姫映醸を介して放射線ビームの形
   態を、第１の１４号と検出１６号との間の時間差がほぼ
   一定であるように制御できることを特徴とする放射線検
   出装置。 ａ　一定面積のパターンに従って表面に入射する放射線
   ビームの放射エネルギーを制御するための特許請求の範
   囲ｗＩｉ１項、第８項又は第１項記載の放射−検出装置
   において、反復して第１の信号【出してサブ要素を入射
   放射線により発生しｆｃＷＥ＃担体を蓄わえるのに適し
   た初期状態に持ち込み、検ａｉ器からくる検出信号又は
   それから導ひかれた信号を制御装置に与えることができ
   る検出波−を有し、上記制＃装置が一擬装匝を介して放
   射線ビームの形態を、＠ｌの信号と検出信号との間の時
   間差がほぼ一定であるように制御できることを特徴とす
   る放射線検出装置。 ｉ　光学系が放射線ビームから導ひかれた補助ビームを
   ２個の収束ビームに分割し、各収束ビームが表向に少な
   くとも１個の放射線感応要素を有する半導体本体に射突
   し、放射線の方向に見て、！＠ｌの放射線感応要素【有
   Ｔる半導体本体の表面が一方の収束ビームの焦点の手前
   に存在し、第２の放射ｌ１ｌＩ感応ｇｊ！素を有する半
   導体本体の表面が他方の収束ビームの焦点の後方に存在
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第４
   項のいずれかに記載の放射線検出装置。 ＆　２個の収束ビームが表面に少なくとも２個の放射線
   感応半導体要素を有する１個の半導体本体に入射でき、
   放射線の方向に見て、半導体本体の第１の放射線感応半
   導体要素の区域の表面が一方の収束ビームの焦点の手前
   に存在し、半導体本体の第２の放射４１ＩＪ感応半導体
   要素の区域の表面が屈折率が半導体本体が存在する媒貞
   中の屈折率を越える放射線透過材料層で覆われ１、この
   放射線透過材料層の厚さがこの放射線透過材料内では一
   層強く収束するため他方のビームの焦点がこの放射線透
   過材料層内にくるような厚さであることを特徴とする特
   許請求の１＠囲第７ＪＡ記載の放射線検出＃置。 甑　非点収差ビームを調整するための特許請求の範囲第
   ２項ないし第鳴項のいずれかに記載の放射線検出装置に
   おいて、半導体本体がその表面に平行な細条状のサブ要
   素を有する少なくとも一対の放射線感応要素を具え、２
   個のｔ射線感応９！素のサブ要素を一表面領域内で互に
   成る角度をなすように設けたことを特徴とする放射線検
   出装置。 ｌａ　　２個の放射線感応要素のサブ要素をユに直角に
   なるように設けたことを特徴とする特許−求の範囲第９
   項記載の放射線検出装置０１Ｌ　　検出装置を具え、こ
   の検出装置がサブ要素を入射放射線のために発生した電
   荷を蓄わえるのに適し友初期状態にする第ｌの信号を出
   すことができ且つ検出器からくる１８号又はこれから導
   ひかれ比信号を制御装置に出すことができ、この制＃装
   置が放射線ビームを一層する次めの制御信号を出すこと
   ができる特許請求の範囲第７項ないし第１０項のいずれ
   かに記載の放射線検出装置０ １１　　半導体本体がその表面にいくつかのサブ要素と
   、共通検出器電界効果トランジスタであって、ソース領
   域が各々サブ要素に接続され。 ドレイン領域が検出器に接続されている電界効果トラン
   ジスタとの間の電流通路内に障壁を調整するための共通
   ゲート接続を有する電界効果トランジスタを具えること
   を特徴とする特許請求の範囲前記各項の一項又はｖＩ数
   項に記載の放射線検出装置０ １１Ｌ　　半導体本体が第１の導電形の表面領域を具え
   、この表面領域が第１の導電形と反対の第２の導電形の
   いくつかの第１の表面区域を有し、これで放射線感応要
   素のサブ要素と電界効果トランジスタのソース領域とを
   形成し、ま几少なくとも１個の電界効果トランジスタの
   共通ドレイン領域を形成する第２の表面区域を有し、第
   １の表面区域と第２の表面区域との間の表面を絶縁材料
   層で覆い、この上にａ数個の電界効果トランジスタに共
   通のゲート電極を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１２項記載の放射線検出装置。 １４　　ゲートを極を抵抗性の材料層で作ったことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１８項に記載の
   放射線検出装置。 １１　　第１の表面区域が一方の放射線感応要素のサブ
   要素を形成し、他方の放射機感応要素のサブＷ！累どう
   しの間に設けられ、平面図で見て表面区域が細条状で且
   つ平行であり、一方の放射線感応要素の平行で細条状の
   表向区域が他方の放射線感応要素の平行細条状の表面区
   域に対し成る角度をなすように構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項又は第１θ項に従属する特許請
   求の範囲第１８項記載の放射線検出装置。 ｌａ　　半導体本体がその表面でサブ要素と検出器との
   間の電流通路内にバイポーラトランジスタを具え、これ
   らのバイポーラトランジスタのエミッタを各々サブ要素
   に接続し、コレクタを検出器に接続し、共通ペース接続
   を有するように構成したことを特徴とする特許−求の軛
   ＠第１項ないし第１１項のいずれかに記載の放射線検出
   装置。 ｌ′＆、　　サブ要素をｔｉ面区域を完全にＨむ牛導俸
   季体内のｐｎ接合としたことを特徴とＴる符＃’Ｆ＃１
   求の範囲第１２項又は第１６項に記載の放射線検出装置
   。 １＆　表面に放射線を電荷に変換するサブ要３ｉｃを有
   する少なくとも１個の放射４Ｍ感応要素を具備する半導
   体本体を具える放射線検出装置で使用する半導体装置に
   おいて、す７要素を発生し次電荷を蓄ねえるのに適した
   ものとし、各サブ要素を半導体本体の表向に設けらｎて
   いる電界幼果トランジスタのソース値域に接続し、少な
   くともいくつかの電界幼果トランジスタを設け、ゲート
   ｌＥＩ＃を相ユに＆？続して電界効果トランジスタのン
   ース箆域とドレイン領域との間の共通障壁をｇ１１整で
   きるようにし、ドレイン領域を相互に接続し、検出器の
   一部を形成してもよい共通接続路を有するようにしたこ
   とを特徴とする放射線検出装置で使用する半導体装ｔｉ
   ｌ。 ｌａ　共通ゲート電極を有する電界効果トランジスタに
   共通ドレイン領域を持たせたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１８項記載の放射線検出装置で使用する半導体
   装置Ｏ ！α　半導体本体がその表面に第１の導電形の表面領域
   を有し、ここに互に分離させて第１の導電形と反対の第
   ２の導電形のいくつかの第１の表面区域を設け、同時に
   放射線感応要素のサブ要素と電界効果トランジスタのソ
   ース領域とを形成し、ま次第２の４を形の少なくとも１
   個の第２の表面区域を設け、これで少なくともいくつか
   の電界効果トランジスタのドレイン領域を形成し、半導
   体本体の第１　＋７）表面区域と第２の表面区域との間
   の表面に酵電体層を設け、この上に１１隊個の電界効果
   トランジスタに共通なゲート電極を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１８項又は第１９項記載の放射線
   検出装置で使用する半導体装置。 ２１　　ゲート電極を抵抗性材料で作つ友ことを特徴と
   する特許請求の範囲第２０項記載の放射線検出装置で使
   用する半導体装置。 ｉｔ　　半導体装置がその表面で少なくとも一対の放射
   線感応要素を具え、平面図で見て第１の表面区域をこの
   対の２個の放射線感応要素の各々に属せしめ、互にほぼ
   直角に交わるほぼ平行な細条区域群を形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１Ｏ項に従属する特許請求の
   範囲第１８項ないし第２０項のいずれかに記載の放射線
   検出装置で使用する半導体装ｆｌｔ。 Ｓ＆　表面に、放射線を電荷に変換するサブ要素を具備
   する少なくとも１個の放射機感応要素を有する半導体本
   体を具える特＃１：ｍ求の範囲第１６項に記載の放射線
   検出装置で使用する半導体装置において、サブ要素を発
   生し次電荷を蓄わえるのに適したものとし、各サブ安素
   を半導体本体の表面に設けられたトランジスタのエミッ
   タに接続し、少なくともいくつかのトランジスタのペー
   スを相互に接続してトランジスタのコレクタとエミッタ
   の間の奄流通路内の障壁を調整するのに用い、コレクタ
   を検出器の一部とすることもできる共通コンタクトリー
   ド線で相互に接続したことを特徴とする放射線検出装置
   で使用する半導体装置り １４　　）ランジスタに共通コレクタ領域の相ｎ、接続
   されたペースを設けたことｆ：特徴とする特許請求の範
   囲第２８項記載の放射線検出装置で使用する半導体装置
   。 ｓ４　　半導体本体に少なくとも２個の放射線感応要素
   を持たせ、少なくとも一方の半導体感応ｇ！累の区域の
   半導体表面を放射線透過材料層で槍ったことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１８ＪＩＩないし第２０項、第２８
   項又は第２４積に記載の放射線検出装置で使用する半導
   体装置。