JPS6078376A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
- Publication number
- JPS6078376A JPS6078376A JP58186444A JP18644483A JPS6078376A JP S6078376 A JPS6078376 A JP S6078376A JP 58186444 A JP58186444 A JP 58186444A JP 18644483 A JP18644483 A JP 18644483A JP S6078376 A JPS6078376 A JP S6078376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiation
- energy
- radiations
- incident
- semiconductor crystal
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体結晶を用いた放射線検出器に関するもの
である。
である。
従来例の構成とその問題点
半導体を用いた放射線検出器として、Ｓｔ、Ｇｅ等の半
導体を用いた検出器が実用化され、各種放射線測定に使
用されている。これら半導体検出器は、半導体に電極を
設け、放射線による半導体内部で生じた荷電粒子を電極
によシ集め、電流丑たは電圧パルスとして外部回路によ
シ検出する。
導体を用いた検出器が実用化され、各種放射線測定に使
用されている。これら半導体検出器は、半導体に電極を
設け、放射線による半導体内部で生じた荷電粒子を電極
によシ集め、電流丑たは電圧パルスとして外部回路によ
シ検出する。
Ｓｔ、Ｇｅ半導体検出器は、入射放射線エネルギーの違
いにより、出力パルスの波高分布がｊ化し、波高分布ア
ナライザを用いれば、入射放射線エネルギーを弁別する
ことができる。しかし、この波高分布アナライザは一般
に非常に高価なものであり、手軽に使用することができ
ない。その他の入射放射線エネルギー弁別の方法として
は、Ｓｎ。
いにより、出力パルスの波高分布がｊ化し、波高分布ア
ナライザを用いれば、入射放射線エネルギーを弁別する
ことができる。しかし、この波高分布アナライザは一般
に非常に高価なものであり、手軽に使用することができ
ない。その他の入射放射線エネルギー弁別の方法として
は、Ｓｎ。
ｐｂ等の重金属を放射線フィルタとして用い、各厚みの
フィルタと半導体検出器を組合せて行なうことができる
が、各種フィルタ及びそれぞれに検出器が必要となる。
フィルタと半導体検出器を組合せて行なうことができる
が、各種フィルタ及びそれぞれに検出器が必要となる。
発明の目的
本発明は上記従来の欠点を解消するもので、簡単な構造
で入射放射線のスペクトル分析ができる放射線検出器を
提供することを目的とする。
で入射放射線のスペクトル分析ができる放射線検出器を
提供することを目的とする。
発明の構成
上記目的を達するために、本発明の放射線検出器は、半
導体結晶の電極面と垂直に切込みを入れ、切込面に垂直
方向から入射する放射線を測定する」二うにしたもので
ある。
導体結晶の電極面と垂直に切込みを入れ、切込面に垂直
方向から入射する放射線を測定する」二うにしたもので
ある。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の原理図である。斜線部１は半導体結晶
、その一部Ａ、Ｂは放射線有感部分、礼３．４は電極で
ある。−！た図中工。（Ｅ）は入射放射線強度、Ｉ、（
Ｅ）は放射線有感部分Ａを透過した透過放射線強度、
Ｉ、（Ｅ）は放射線有感部分Ｂを透過した透過放射線強
度である。この放射線強度は次式で表わされる。
、その一部Ａ、Ｂは放射線有感部分、礼３．４は電極で
ある。−！た図中工。（Ｅ）は入射放射線強度、Ｉ、（
Ｅ）は放射線有感部分Ａを透過した透過放射線強度、
Ｉ、（Ｅ）は放射線有感部分Ｂを透過した透過放射線強
度である。この放射線強度は次式で表わされる。
Ｉ、 （Ｅ） ＝ １０（Ｅ）ｅｘｐ （−バＥ ）
Ｘｌ） ・−・−・（１）工、（Ｅ）−■１（Ｅ）ｅＸ
ｐ（−μ（Ｅ）Ｘ２）−Ｉ。（Ｅ）ｅｘｐ （−１１（
Ｅ）（Ｘｌ ＋Ｘ２ ）１・・・・・（２） ここでバＥ）は入射放射線エネルギーＥに対する吸収係
数であり、ｘｌ、Ｘ２は放射線有感部分Ａ。
Ｘｌ） ・−・−・（１）工、（Ｅ）−■１（Ｅ）ｅＸ
ｐ（−μ（Ｅ）Ｘ２）−Ｉ。（Ｅ）ｅｘｐ （−１１（
Ｅ）（Ｘｌ ＋Ｘ２ ）１・・・・・（２） ここでバＥ）は入射放射線エネルギーＥに対する吸収係
数であり、ｘｌ、Ｘ２は放射線有感部分Ａ。
Ｂのそれぞれの厚さである。
ここでＩ’（Ｅ）はＥのエネルギーをもつ放射線強度で
ある。例えば放射性核種からの放射線の場合は特定のエ
ネルギーをもつ放射線であり、Ｘ線の場合は、Ｘ線管に
印加する電圧、電流に応じた特定域のエネルギーにわた
る放射線強度スペクトル分布をもつ放射線である。
ある。例えば放射性核種からの放射線の場合は特定のエ
ネルギーをもつ放射線であり、Ｘ線の場合は、Ｘ線管に
印加する電圧、電流に応じた特定域のエネルギーにわた
る放射線強度スペクトル分布をもつ放射線である。
１ず半導体結晶に図の矢印の方向から工。（Ｅ）の放射
線が入射すると放射線有感部分Ａにより吸収される。吸
収量は透過放射線強度を１１（Ｅ）とするとＩ。（Ｅ）
−Ｉ、 （Ｅ）となる。丑だ同様な考え方から放射線有
感部分Ｂに」：り吸収される吸収量はＩ （Ｅ）−１２
（Ｅ）となる。吸収された放射線は有感部分ＡおよびＢ
中で電離作用を起こし、その電荷を電極２を共通電極と
してそれぞれ電極３および４から取り出すことにより、
吸収量を測定することができる。この吸収量はそれぞれ
次式で表わされる。
線が入射すると放射線有感部分Ａにより吸収される。吸
収量は透過放射線強度を１１（Ｅ）とするとＩ。（Ｅ）
−Ｉ、 （Ｅ）となる。丑だ同様な考え方から放射線有
感部分Ｂに」：り吸収される吸収量はＩ （Ｅ）−１２
（Ｅ）となる。吸収された放射線は有感部分ＡおよびＢ
中で電離作用を起こし、その電荷を電極２を共通電極と
してそれぞれ電極３および４から取り出すことにより、
吸収量を測定することができる。この吸収量はそれぞれ
次式で表わされる。
Ｉ ｏ （Ｅ ） Ｉ １（Ｅ ） ＝Ｉｏ （Ｅ ）
（１ｅ ｘｐ （−バＥ）Ｘ１１ 〕−＜ｓ＞１１
（Ｅ） ’ ｌ２（Ｅ）−Ｉ□（Ｅ）ｅｘｐ（−ｐ（’
Ｅ）Ｘｌ １（１−ｅｘｐ［−μ（Ｅ）Ｘ２）］ −−
（’）この様に吸収量は入射放射線Ｉ。（Ｅ）、半導体
結晶の吸収係数バＥ）および厚さＸの関数となる。この
場合、半導体結晶の吸収係数バＥ）は材料により、また
エネルギーに依存して大きく異なる。そこで、半導体結
晶材料とその厚さを適当に選択することにより、放射線
有感部分ＡおよびＢで吸収される放射線のエネルギーお
よび放射線量を任意に変えることができる。すなわち、
異なるエネルギーの放射線の入射に対して、放射線有感
部分ＡおよびＢにより検知される放射線のエネルギーが
異なることにより、入射放射線のエネルギー弁別が可能
となる。
（１ｅ ｘｐ （−バＥ）Ｘ１１ 〕−＜ｓ＞１１
（Ｅ） ’ ｌ２（Ｅ）−Ｉ□（Ｅ）ｅｘｐ（−ｐ（’
Ｅ）Ｘｌ １（１−ｅｘｐ［−μ（Ｅ）Ｘ２）］ −−
（’）この様に吸収量は入射放射線Ｉ。（Ｅ）、半導体
結晶の吸収係数バＥ）および厚さＸの関数となる。この
場合、半導体結晶の吸収係数バＥ）は材料により、また
エネルギーに依存して大きく異なる。そこで、半導体結
晶材料とその厚さを適当に選択することにより、放射線
有感部分ＡおよびＢで吸収される放射線のエネルギーお
よび放射線量を任意に変えることができる。すなわち、
異なるエネルギーの放射線の入射に対して、放射線有感
部分ＡおよびＢにより検知される放射線のエネルギーが
異なることにより、入射放射線のエネルギー弁別が可能
となる。
第２図に代表的な半導体放射線材料Ｓｔ、Ｇｏ。
ＣｄＴｅ、ＨｇＩのＸ線エネルギーに対する吸収係数を
示す。第１表に第２図から得た代表的エネルギーに対す
る吸収係数を示す。第２図および第１表から分かるよう
に、エネルギーによシ吸収係数は大きく変わり、エネル
ギーが小さくなる程吸収係数は大きくなる。また吸収係
数の値は、Ｓｔは非常に小さく、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｃｄ
Ｔｅ、ＨｇＩは大きい。
示す。第１表に第２図から得た代表的エネルギーに対す
る吸収係数を示す。第２図および第１表から分かるよう
に、エネルギーによシ吸収係数は大きく変わり、エネル
ギーが小さくなる程吸収係数は大きくなる。また吸収係
数の値は、Ｓｔは非常に小さく、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｃｄ
Ｔｅ、ＨｇＩは大きい。
例えば５０ ＫｅＶ の放射線に対して１ｍ厚の半導体
結晶の吸収率を調べると、Ｓｔの場合４．８％。
結晶の吸収率を調べると、Ｓｔの場合４．８％。
ＣｄＴｅの場合９９．４％となる。すなわち、Ｇｅ。
ＣｄＴｅ、ＨｇＩ等の高原子番号の半導体は厚さの薄い
結晶で上述の放射線有感部分を作ることができるが、Ｓ
ｔのように原子番号の小さい半導体は放射線有感部分を
厚くする必要があり、本発明には不適当である。半導体
結晶はＧｅ 、ＧａＡｓ 、ＣｄＴｅ 。
結晶で上述の放射線有感部分を作ることができるが、Ｓ
ｔのように原子番号の小さい半導体は放射線有感部分を
厚くする必要があり、本発明には不適当である。半導体
結晶はＧｅ 、ＧａＡｓ 、ＣｄＴｅ 。
ＨｑＩ 等の高原子番号半導体材料を用いる。
第１表 吸収係数バＥ）（ｆｆ−’）
第３図は本発明の一実施例における放射線検出器であり
、第１図に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。
、第１図に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。
半導体結晶１の平行する電極に垂直に交わる方向に切込
み５を入れ、半導体結晶を２つの有感部分Ａ、Ｂに分割
し、矢印方向から放射線を入射し、放射線有感部分Ａ、
Ｂで吸収した放射線量に比例した電荷を電極３，４から
取出す。この放射線有感部分Ａ、Ｂの厚さＸｌ、Ｘ２の
厚さを適当に選択することにより、異なるエネルギーの
放射線を吸収することができる。
み５を入れ、半導体結晶を２つの有感部分Ａ、Ｂに分割
し、矢印方向から放射線を入射し、放射線有感部分Ａ、
Ｂで吸収した放射線量に比例した電荷を電極３，４から
取出す。この放射線有感部分Ａ、Ｂの厚さＸｌ、Ｘ２の
厚さを適当に選択することにより、異なるエネルギーの
放射線を吸収することができる。
第４図は半導体結晶がＣｄＴｅの場合の、各橿原さにお
ける、放射線エネルギーに対する透過率を示すグラフで
ある。厚さを増加するにしたがい、光学フィルタのカッ
トオフ波長が変化するように放射線のカントオフエネル
ギーが変化する。第３図の実施例における放射線有感部
分Ａ、Ｂの厚さを例えばＸｌ−０，１調、Ｘ２−ｏ９覇
とすると、放射線有感部分Ａ、Ｈの透過率は第４図中０
．１ｍｍと１ ｖａｎ （０，１ｍｍ ＋０．９ ｍｍ
）の厚さに対応する透過率となる。すなわち放射線有
感部分Ａは第４図中０．１朝の曲線の左側のエネルギー
帯を吸収し、放射線有感部分Ｂは第４図中０．１ｍと１
ｒｍｎの曲線に狭まれたエネルギー帯を吸収する。この
ように、放射線有感部分Ａ、Ｂの厚さＸｌ、Ｘ２を変え
ることにより、任意のエネルギー帯の放射線を検出する
ことができ、入射放射線のエネルギー弁別が可能となる
。
ける、放射線エネルギーに対する透過率を示すグラフで
ある。厚さを増加するにしたがい、光学フィルタのカッ
トオフ波長が変化するように放射線のカントオフエネル
ギーが変化する。第３図の実施例における放射線有感部
分Ａ、Ｂの厚さを例えばＸｌ−０，１調、Ｘ２−ｏ９覇
とすると、放射線有感部分Ａ、Ｈの透過率は第４図中０
．１ｍｍと１ ｖａｎ （０，１ｍｍ ＋０．９ ｍｍ
）の厚さに対応する透過率となる。すなわち放射線有
感部分Ａは第４図中０．１朝の曲線の左側のエネルギー
帯を吸収し、放射線有感部分Ｂは第４図中０．１ｍと１
ｒｍｎの曲線に狭まれたエネルギー帯を吸収する。この
ように、放射線有感部分Ａ、Ｂの厚さＸｌ、Ｘ２を変え
ることにより、任意のエネルギー帯の放射線を検出する
ことができ、入射放射線のエネルギー弁別が可能となる
。
第５図は本発明における他の実施例の断面図である。図
に示すように２ケ所の切込みを入れた半導体結晶１２を
鉛等の放射線シールド材１１により覆い、分割された結
晶の厚さの薄い方を開放とし、電極１３，１４．１５か
らの信号を外部に取出せるようにする。この様な構造の
放射線検出器は、図中矢印方向から入射する放射線のみ
に感応し、かつ入射放射線を３種類のエネルギー帯に弁
別に検出することができ、放射線エネルギー弁別能力を
有するザーベイメータの検出器として使用できる。また
切込みの数を増加すればエネルギー弁別能力をさらに高
めることができる。
に示すように２ケ所の切込みを入れた半導体結晶１２を
鉛等の放射線シールド材１１により覆い、分割された結
晶の厚さの薄い方を開放とし、電極１３，１４．１５か
らの信号を外部に取出せるようにする。この様な構造の
放射線検出器は、図中矢印方向から入射する放射線のみ
に感応し、かつ入射放射線を３種類のエネルギー帯に弁
別に検出することができ、放射線エネルギー弁別能力を
有するザーベイメータの検出器として使用できる。また
切込みの数を増加すればエネルギー弁別能力をさらに高
めることができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、放射線に感応する半導体
を特定の厚さに分割して使用することにより、特定の方
向から入射する放射線に対して、分割された放射線感応
部が分割された厚さに対応したエネルギー帯域の放射線
に弁別かつ検出することがそき、フィルタ等を必要とす
ることなく非常に簡単な構造の指向性を有するエネルギ
ー弁別放射線検出器を得ることができる。寸だ放射線は
Ｘ線、ｒ線に限らず、α線、β線等の粒子放射線も検出
が可能である。
を特定の厚さに分割して使用することにより、特定の方
向から入射する放射線に対して、分割された放射線感応
部が分割された厚さに対応したエネルギー帯域の放射線
に弁別かつ検出することがそき、フィルタ等を必要とす
ることなく非常に簡単な構造の指向性を有するエネルギ
ー弁別放射線検出器を得ることができる。寸だ放射線は
Ｘ線、ｒ線に限らず、α線、β線等の粒子放射線も検出
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の放射線検出器の原理図、第２図は代表
的放射線月利の吸収係数を示す特性図、第３図は本発明
の一実施例における放射線検出器の斜視図、第４図はＣ
ｄ Ｔ ｅ半導体結晶の放射線エネルギーに対する透過
率を示す特性図、第５図は本発明の他の実施例における
放射線検出器の一部分を断面にて示す斜視図である。 １・・・・・半導体結晶、２，３．４・・・・・・電極
、５・・・切込み、Ａ、Ｂ・・・・・放射線有感部分。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名０３
図 ２ 第湘 Ｊ
的放射線月利の吸収係数を示す特性図、第３図は本発明
の一実施例における放射線検出器の斜視図、第４図はＣ
ｄ Ｔ ｅ半導体結晶の放射線エネルギーに対する透過
率を示す特性図、第５図は本発明の他の実施例における
放射線検出器の一部分を断面にて示す斜視図である。 １・・・・・半導体結晶、２，３．４・・・・・・電極
、５・・・切込み、Ａ、Ｂ・・・・・放射線有感部分。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名０３
図 ２ 第湘 Ｊ
Claims (1)
- 放射線に感応する半導体結晶の平行する２平面に電極を
もうけ、１方の電極側から電極と垂直に交わる方向に平
行して１つまたは複数個の切込みを入れ、切込み面に垂
直に交わる方向から放射線を入射し、切込みにより複数
個に分割された電極から信号を取出すことにより、それ
ぞれの分割された半導体結晶が分割された厚さに応じた
異なるエネルギーの放射線を吸収し、入射放射線のスペ
クトル分析ができることを特徴とした放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186444A JPS6078376A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186444A JPS6078376A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6078376A true JPS6078376A (ja) | 1985-05-04 |
Family
ID=16188552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58186444A Pending JPS6078376A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6078376A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2705791A1 (fr) * | 1993-05-28 | 1994-12-02 | Schlumberger Ind Sa | Détecteur de rayons X pour l'obtention de réponses sélectives en énergie. |
| JP2010510484A (ja) * | 2006-11-17 | 2010-04-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 感光層上に複数の電極を有する放射線検出器 |
| JP2012517604A (ja) * | 2009-02-11 | 2012-08-02 | プリズマティック、センサーズ、アクチボラグ | Ｘ線撮像用シリコン検出器アセンブリ |
-
1983
- 1983-10-05 JP JP58186444A patent/JPS6078376A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2705791A1 (fr) * | 1993-05-28 | 1994-12-02 | Schlumberger Ind Sa | Détecteur de rayons X pour l'obtention de réponses sélectives en énergie. |
| JP2010510484A (ja) * | 2006-11-17 | 2010-04-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 感光層上に複数の電極を有する放射線検出器 |
| JP2012517604A (ja) * | 2009-02-11 | 2012-08-02 | プリズマティック、センサーズ、アクチボラグ | Ｘ線撮像用シリコン検出器アセンブリ |
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