JPS6088382A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
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- JPS6088382A JPS6088382A JP58196548A JP19654883A JPS6088382A JP S6088382 A JPS6088382 A JP S6088382A JP 58196548 A JP58196548 A JP 58196548A JP 19654883 A JP19654883 A JP 19654883A JP S6088382 A JPS6088382 A JP S6088382A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02322—Optical elements or arrangements associated with the device comprising luminescent members, e.g. fluorescent sheets upon the device
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- G—PHYSICS
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、シンチレータとフォトダイオードとなＭする
放射線検出器の技術分野に属する。
放射線検出器の技術分野に属する。
第４世代のＸ線ＣＴ装置は、複数の検出素子な高密度に
一次元配列してなるＸ線検出器な有している。＞１１検
出器としては、従来生先を占めていたガスｍ Ｒ１ｆｆ
１箱の代りに、近年シンチレータとフォトダイオードと
を組み合せた固体シンチレーション検出器が汎用されて
来た。これは、ＩＩ！！１体シンチレーション検出器に
使用されるフォトダイオードは高密度実装が可能である
ので、茜分解能ＯＣＴ画像な得るためには検出素子の配
夕ＩＪピッチなできるだけ小さくしなければならないと
（・う女晶に応することができるためである。
一次元配列してなるＸ線検出器な有している。＞１１検
出器としては、従来生先を占めていたガスｍ Ｒ１ｆｆ
１箱の代りに、近年シンチレータとフォトダイオードと
を組み合せた固体シンチレーション検出器が汎用されて
来た。これは、ＩＩ！！１体シンチレーション検出器に
使用されるフォトダイオードは高密度実装が可能である
ので、茜分解能ＯＣＴ画像な得るためには検出素子の配
夕ＩＪピッチなできるだけ小さくしなければならないと
（・う女晶に応することができるためである。
第１ ｉＥｉ！に来のシンチレータ６とフォトダイオー
ド（光検出器）２とから成るシンチレーション検出器１
の一例を示す断面図である。このような１チヤンネルの
放射線検出器１か多数高密度に実装されて、ＣＴ用放射
線検出器を構成する。放射線検出器１に入射したＸ線は
シフテレ−クロで吸収されて、入射Ｘ線量に比例したン
／チレーション光を発生し、そのシンチレーション元か
光検出ス９に虚六）れでイ言会雷疏を濠生刊−るーデー
村ｒ出２忌〉してはｐ −ｎ接合型のフォトダイオード
が用いられる。その構造は、尚抵抗率（例えば数にΩ・
Ｃｍ）を有するｎ型半導体層４の一方の側にり２１拡散
層３を成長させ、その反対側にアース端子とのオーミッ
ク接触な得るための砧層５を形成して成る。
ド（光検出器）２とから成るシンチレーション検出器１
の一例を示す断面図である。このような１チヤンネルの
放射線検出器１か多数高密度に実装されて、ＣＴ用放射
線検出器を構成する。放射線検出器１に入射したＸ線は
シフテレ−クロで吸収されて、入射Ｘ線量に比例したン
／チレーション光を発生し、そのシンチレーション元か
光検出ス９に虚六）れでイ言会雷疏を濠生刊−るーデー
村ｒ出２忌〉してはｐ −ｎ接合型のフォトダイオード
が用いられる。その構造は、尚抵抗率（例えば数にΩ・
Ｃｍ）を有するｎ型半導体層４の一方の側にり２１拡散
層３を成長させ、その反対側にアース端子とのオーミッ
ク接触な得るための砧層５を形成して成る。
信号電流はｐ層中に埋め込まれた金属電極９を通じて外
部回路に導かれる。また、シンチレータ６中で発生した
シンチレーション光な効率良（光検出器２に導くために
、シンチン−タロの光出力面以外の表面は光反射剤７で
コーティングされている。また、シンチレータ６と光検
出器２との接着には透明接着剤（例えばガラス用接着削
）８を用いている。
部回路に導かれる。また、シンチレータ６中で発生した
シンチレーション光な効率良（光検出器２に導くために
、シンチン−タロの光出力面以外の表面は光反射剤７で
コーティングされている。また、シンチレータ６と光検
出器２との接着には透明接着剤（例えばガラス用接着削
）８を用いている。
最近では製造工程の前糸化への要求から１枚の半導体基
板に慎数の受光素子を形成した多チャンネル形フォトダ
イオードも使用されるようになってきた。そして、光検
出器２の厚さ１．は製造上の都合から０．２ ｍｍ以下
にするのは難かしく、通當０、２ ｗａｒｎ程度の厚さ
のものが用いられている。また、信号電極９とアース端
子間の静電容量は後段アンプとの結合状態において発生
するノイズを小さく抑えるために、できるだけ小さくす
ることが望ましく、そのためにｎ型半導体基板４にはＡ
ｉｌ述したように数にΩ・ｃｍ程度の高抵抗率のものを
用いている。
板に慎数の受光素子を形成した多チャンネル形フォトダ
イオードも使用されるようになってきた。そして、光検
出器２の厚さ１．は製造上の都合から０．２ ｍｍ以下
にするのは難かしく、通當０、２ ｗａｒｎ程度の厚さ
のものが用いられている。また、信号電極９とアース端
子間の静電容量は後段アンプとの結合状態において発生
するノイズを小さく抑えるために、できるだけ小さくす
ることが望ましく、そのためにｎ型半導体基板４にはＡ
ｉｌ述したように数にΩ・ｃｍ程度の高抵抗率のものを
用いている。
検出器に入射するＸ線は全てシンチレータで吸収される
わけではなく、その一部はシンチレータを透過してフォ
トダイオードに吸収される。例えばシンチレータとして
タングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）単結晶で厚さ２Ｉｌ
ｌｒＬのものｋ Ｊ−ｔｊいた場合、入射Ｘ載量の２．
４％はシンチレータを透過し、そのうちの一部かシオト
ダイオードに吸収される。フォトダイオードはもともと
シンチレーション光を醒気信号に変換する目的で用いら
れているが、Ｘ線が直接吸収されてもやはり電気信号を
発生する。
わけではなく、その一部はシンチレータを透過してフォ
トダイオードに吸収される。例えばシンチレータとして
タングステン酸亜鉛（ＺｎＷＯ４）単結晶で厚さ２Ｉｌ
ｌｒＬのものｋ Ｊ−ｔｊいた場合、入射Ｘ載量の２．
４％はシンチレータを透過し、そのうちの一部かシオト
ダイオードに吸収される。フォトダイオードはもともと
シンチレーション光を醒気信号に変換する目的で用いら
れているが、Ｘ線が直接吸収されてもやはり電気信号を
発生する。
ｎｉｌ述したようにｎ層には高抵抗率の基板が使われて
いるので発生したキャリアの拡散長か長＜（例えば５０
０μｍ）、Ｘ線吸収により発生したキャリアはそのほと
んどが信号電流に混入づ−る。一方ｎ＋層で発生したキ
ャリアは拡散長が短いので、信号電流に混入しない。と
ころで、直接Ｘ線吸収によりｎ層で発生したキャリアが
信号電流に混入すると、シンチレータと半導体のＸ線エ
ネルギー変換効率の違いにより、信号電流に対する量子
ノイズの比が増大する挨言すれば、Ｓ／Ｎ比が小さくな
る。ここで、Ｘ線エネルギー変換効率とは吸収したＸ想
エネルギーのｆＪ％か信号電流発生に寄与するかを示す
指標で、例えはＡｉｌ記Ｚ ｎ ＷＯａでは１．４％で
あるが、拡散長の大きい半導体基板においては約１００
％である。
いるので発生したキャリアの拡散長か長＜（例えば５０
０μｍ）、Ｘ線吸収により発生したキャリアはそのほと
んどが信号電流に混入づ−る。一方ｎ＋層で発生したキ
ャリアは拡散長が短いので、信号電流に混入しない。と
ころで、直接Ｘ線吸収によりｎ層で発生したキャリアが
信号電流に混入すると、シンチレータと半導体のＸ線エ
ネルギー変換効率の違いにより、信号電流に対する量子
ノイズの比が増大する挨言すれば、Ｓ／Ｎ比が小さくな
る。ここで、Ｘ線エネルギー変換効率とは吸収したＸ想
エネルギーのｆＪ％か信号電流発生に寄与するかを示す
指標で、例えはＡｉｌ記Ｚ ｎ ＷＯａでは１．４％で
あるが、拡散長の大きい半導体基板においては約１００
％である。
ｔｐなみに、従来例によれば、半導体層の厚さｔ２＝０
．２ｍｍ、ｎ層の厚さｔｔ＝ａμｍ（ｐ層の厚さは１μ
ｍ以下なので無視できる）とした場合、シンチレータと
して厚さ２ｎのＺ ｎ ＷＯ４を用いると、Ｓ／Ｎ比は
ｎＲＡでのＸ線吸収が全く無い場合のＳ／Ｎ比に対して
約２７％低下する。
．２ｍｍ、ｎ層の厚さｔｔ＝ａμｍ（ｐ層の厚さは１μ
ｍ以下なので無視できる）とした場合、シンチレータと
して厚さ２ｎのＺ ｎ ＷＯ４を用いると、Ｓ／Ｎ比は
ｎＲＡでのＸ線吸収が全く無い場合のＳ／Ｎ比に対して
約２７％低下する。
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、フォト
ダイオードにＸ線が直接吸収されて発生する量子ノイズ
を減小させることかできる放射線検出器な提供すること
な目的とするものである。
ダイオードにＸ線が直接吸収されて発生する量子ノイズ
を減小させることかできる放射線検出器な提供すること
な目的とするものである。
前記目的な達成するために木兄りＪは、入射した放射線
量に応じて元を出力するシンチレータ素子と、該シンチ
レータ素子に対して放射線入射方向とは反対面側に光学
的に接合された光検出器とからなる放射線検出器におい
て、前記光検出器におり−る有感部分の厚さを光検出器
全体の厚さの１／２以下としたことを特徴とするもので
ある、〔発明の実施例〕 以下実施例により本発明な具体的に説明する。
量に応じて元を出力するシンチレータ素子と、該シンチ
レータ素子に対して放射線入射方向とは反対面側に光学
的に接合された光検出器とからなる放射線検出器におい
て、前記光検出器におり−る有感部分の厚さを光検出器
全体の厚さの１／２以下としたことを特徴とするもので
ある、〔発明の実施例〕 以下実施例により本発明な具体的に説明する。
第２図は本発明の一実施例を示Ｊ−概略Ｗｒ面図である
。この放射線検出器１１は、入射した放射線（例えばＸ
？ｔＭ）の蓋に応じて元な出力するシンチレータ素子（
ＺｎＷＯ４）１６と、該シンチレータ素子１６に対して
放射線入射方向とは反対面側に光学的に接合された（例
えは透明接渚剤１８によって接合された）光検出器１２
とから成る。前記シンチレータ素子１６はその光出力面
以外の表面は光反射剤１７でコーティングされている。
。この放射線検出器１１は、入射した放射線（例えばＸ
？ｔＭ）の蓋に応じて元な出力するシンチレータ素子（
ＺｎＷＯ４）１６と、該シンチレータ素子１６に対して
放射線入射方向とは反対面側に光学的に接合された（例
えは透明接渚剤１８によって接合された）光検出器１２
とから成る。前記シンチレータ素子１６はその光出力面
以外の表面は光反射剤１７でコーティングされている。
光検出器１２は例えばｐ −ｎ接合型のフォトダイオー
ドであり、高抵抗率の−ｎ型半導体層（又はｎ層ともい
う）１４と、その一方に形成されたｐ型拡散層１６と、
その反対側に形成されたｎ＋Ｉ＠１５とによって構成さ
れており、ｐ型拡散層１６内には金属電極１９が埋め込
まれている、１ここで、フォトダイオード１２の全体の
厚さｔｌは従来のものと同一の厚さく例えば０．２ ｍ
ｔｔｒ ）となっているか、０層１５の厚さｔ２を性来
の場合よりも厚（形成した（例えば０．１鮪の厚さにし
た）。即ち、換言すればｎｍｍ半体体層１４厚さが従来
よりも大幅に減少したことを怠味する。このｎ層１４の
厚さは後述する目的な達成するためにはできるだけ薄い
方が望ましく、吸するにフォトダイオード全体の厚さの
１／２以下とするのが好ましい。
ドであり、高抵抗率の−ｎ型半導体層（又はｎ層ともい
う）１４と、その一方に形成されたｐ型拡散層１６と、
その反対側に形成されたｎ＋Ｉ＠１５とによって構成さ
れており、ｐ型拡散層１６内には金属電極１９が埋め込
まれている、１ここで、フォトダイオード１２の全体の
厚さｔｌは従来のものと同一の厚さく例えば０．２ ｍ
ｔｔｒ ）となっているか、０層１５の厚さｔ２を性来
の場合よりも厚（形成した（例えば０．１鮪の厚さにし
た）。即ち、換言すればｎｍｍ半体体層１４厚さが従来
よりも大幅に減少したことを怠味する。このｎ層１４の
厚さは後述する目的な達成するためにはできるだけ薄い
方が望ましく、吸するにフォトダイオード全体の厚さの
１／２以下とするのが好ましい。
次に前記構成を採用することによって本発明の目的な達
成できる理由を詳細に説明する。
成できる理由を詳細に説明する。
先ず、フォトダイオードでＸ線が吸収されると８／Ｎ比
が悪くなる理由な説明する。
が悪くなる理由な説明する。
今、説明の便宜のために、エネルギーＥのＸ＃５！が検
出器に入射するものとする。吸収されるＸ線フォトン数
とエネルギー変換動んを表わすのに下記表の記号を用い
ることとする。
出器に入射するものとする。吸収されるＸ線フォトン数
とエネルギー変換動んを表わすのに下記表の記号を用い
ることとする。
表 １
検出器に入射するＸｆｊフォトンは殆んどがシンチレー
タで吸収されるので、Ｐ、 ＞ Ｐ２ の関係にあり、
エネルギー変換効率については逆に、ｋ、＜ｋ２の関１
糸になる。
タで吸収されるので、Ｐ、 ＞ Ｐ２ の関係にあり、
エネルギー変換効率については逆に、ｋ、＜ｋ２の関１
糸になる。
信号Ｓは、（ｋｌＰ、 ＋に２ｆ’２） Ｅとなり、ノ
イズＮは、 ｋ、” Ｐｌ ＋ ｋ２”異匹Ｅ となる
のでＳ／Ｎ比は次式（１１となる。
イズＮは、 ｋ、” Ｐｌ ＋ ｋ２”異匹Ｅ となる
のでＳ／Ｎ比は次式（１１となる。
例えばｉ’、＝１０，０００、ｋ□＝ ０．０１４、ｋ
２＝１の場合Ｐ２の値な変えて（１）式のＳ／Ｎを計算
すると、第６図の如き特性が得られる。これは、Ｐ２（
フォトダイオードの有感部分、即ち、ｎｕ半導体層４の
厚さ）が大きくなると、Ｓ／Ｎ比が急激に劣化して行く
ことな示すものである。
２＝１の場合Ｐ２の値な変えて（１）式のＳ／Ｎを計算
すると、第６図の如き特性が得られる。これは、Ｐ２（
フォトダイオードの有感部分、即ち、ｎｕ半導体層４の
厚さ）が大きくなると、Ｓ／Ｎ比が急激に劣化して行く
ことな示すものである。
従って、木兄り」のように、ｎ型半導体層１４（有感部
分の厚さ）な従来よりも小さくして、フォトダイオード
（光検出器）全体の厚さのη以下、例えば０．１朋以下
にすれば放射線検出器の８／Ｎ比の同上を図ることがで
きる。
分の厚さ）な従来よりも小さくして、フォトダイオード
（光検出器）全体の厚さのη以下、例えば０．１朋以下
にすれば放射線検出器の８／Ｎ比の同上を図ることがで
きる。
２１１：発明はωｊ記実施例に限定されず、種々の変形
がｉＪ能である。例えば第４図に示すように、一枚の半
導体基板上に多数のｐ型拡散層１３を形成した多チャン
イ、ル型のフォトダイオード２１に多数のシンチレータ
１６を接合した多チヤンネル型放射線検出器２０におけ
るｎ 層１５を厚く形成し、もってｎ型層１４を薄く形
成することによって同様の効果を得ることかできる。
がｉＪ能である。例えば第４図に示すように、一枚の半
導体基板上に多数のｐ型拡散層１３を形成した多チャン
イ、ル型のフォトダイオード２１に多数のシンチレータ
１６を接合した多チヤンネル型放射線検出器２０におけ
るｎ 層１５を厚く形成し、もってｎ型層１４を薄く形
成することによって同様の効果を得ることかできる。
以上詳述した本発明によれば、量子ノイズ成分な減少さ
せることができ、Ｓ／Ｎ比の同上か図れる放射線検出器
を提供することができる。
せることができ、Ｓ／Ｎ比の同上か図れる放射線検出器
を提供することができる。
例えば前述のように、シンチレータとして２闘の厚さの
Ｚ ｎ ＷＯ４を用いた場合、計算によればＳ／Ｎ比は
従来例よりも１３％も向上させることができる。
Ｚ ｎ ＷＯ４を用いた場合、計算によればＳ／Ｎ比は
従来例よりも１３％も向上させることができる。
また、第４図のような実施例によれは前記効果に加えて
次のような効果も発揮される。多チャンネル歴のフォト
ダイオード化使用する場合、フォトダイオードに吸収さ
れるＸｉは、シンチレータな透過したＸ線ばかりでなく
、第４図中Ｘ１で示すようなＸ線も存在するので、この
イチ在によってキャリアか発生し８ ／ Ｎ比を世下さ
ぜることに／ｊるが、本発明のような構成を採用１−る
ことにより、このような欠点も解決できる。
次のような効果も発揮される。多チャンネル歴のフォト
ダイオード化使用する場合、フォトダイオードに吸収さ
れるＸｉは、シンチレータな透過したＸ線ばかりでなく
、第４図中Ｘ１で示すようなＸ線も存在するので、この
イチ在によってキャリアか発生し８ ／ Ｎ比を世下さ
ぜることに／ｊるが、本発明のような構成を採用１−る
ことにより、このような欠点も解決できる。
第１図は従来の放射線検出器を万（ず概ｗ６断面図、第
２図は本発明の一実施例な示す概略断面図、第６図は本
発明による目的達成の理由な説明するための光検出器の
有感部分の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す特性図、小４
図は本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 １１・・・放射線検出器、１２・・・光検出器（フォト
ダイオード）、１４・・・ｎ型半導体層（有感部分）、
１６・・・シンチレータ。 第１図 弔２図 １１５
２図は本発明の一実施例な示す概略断面図、第６図は本
発明による目的達成の理由な説明するための光検出器の
有感部分の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す特性図、小４
図は本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 １１・・・放射線検出器、１２・・・光検出器（フォト
ダイオード）、１４・・・ｎ型半導体層（有感部分）、
１６・・・シンチレータ。 第１図 弔２図 １１５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１入射した放射＃ｊ！ｔに応じて死を出力するシン
チレータ素子と、該シンチレータ素子に対して放射線入
射方向とは反対面側に光学的に接合された光検出器とか
らなる放射線検出器において、前記光検出器における有
感部分の厚さを光検出器全体の厚さの１／２以下とした
ことを特徴とする放射線検出器、。 （２）前記光検出器の有感部分の厚さは０．１間以下で
あることな％徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射
線検出器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196548A JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
| DE19843438441 DE3438441A1 (de) | 1983-10-19 | 1984-10-19 | Strahlungsdetektorelement fuer einen rechnergestuetzten tomographie-abtaster |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196548A JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6088382A true JPS6088382A (ja) | 1985-05-18 |
Family
ID=16359568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196548A Pending JPS6088382A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 放射線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6088382A (ja) |
| DE (1) | DE3438441A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4914301A (en) * | 1987-04-21 | 1990-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray detector |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4288264A (en) * | 1979-11-21 | 1981-09-08 | Emi Limited | Detector construction |
| FR2490875A1 (fr) * | 1980-09-23 | 1982-03-26 | Thomson Csf | Photodiode comportant plusieurs elements photosensibles tres rapproches qui presentent entre eux un excellent decouplage |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP58196548A patent/JPS6088382A/ja active Pending
-
1984
- 1984-10-19 DE DE19843438441 patent/DE3438441A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3438441A1 (de) | 1985-05-23 |
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