JPS63117286A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
- Publication number
- JPS63117286A JPS63117286A JP61262214A JP26221486A JPS63117286A JP S63117286 A JPS63117286 A JP S63117286A JP 61262214 A JP61262214 A JP 61262214A JP 26221486 A JP26221486 A JP 26221486A JP S63117286 A JPS63117286 A JP S63117286A
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Links
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
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、放射線核種を固定するための放射線検出器、
および放射線被ばく量の測定、管理に用いる放射線検出
器に関するものである。
および放射線被ばく量の測定、管理に用いる放射線検出
器に関するものである。
°従来の技術
全空乏層タイプの半導体放射線検出器は、結晶全体を検
出器の有感体積として使用することができるために、放
射線の吸収に対する効率が良く、かつ厚さ、形状に対す
る設計上のｉ白変が大きく、Ｓｉ、Ｇｏ、ＣｄＴｅ、Ｈ
ｚｌ 等の半導体を用いた検出器が開発されている。
出器の有感体積として使用することができるために、放
射線の吸収に対する効率が良く、かつ厚さ、形状に対す
る設計上のｉ白変が大きく、Ｓｉ、Ｇｏ、ＣｄＴｅ、Ｈ
ｚｌ 等の半導体を用いた検出器が開発されている。
半導体を用いた放射線検出器の特徴として、電荷の移動
度が大きく、また発生電荷の補集効率が大きいために、
入射放射線のエネルギーに比例したパルス波高を有する
パルス計測が可能となる。すなわち、補集した電荷のパ
ルス波高を計測することにより、入射放射線のエネルギ
ー測定、さらには、入射放射線の種類、すなわち放射能
核種の固定も可能となる。
度が大きく、また発生電荷の補集効率が大きいために、
入射放射線のエネルギーに比例したパルス波高を有する
パルス計測が可能となる。すなわち、補集した電荷のパ
ルス波高を計測することにより、入射放射線のエネルギ
ー測定、さらには、入射放射線の種類、すなわち放射能
核種の固定も可能となる。
入射放射線のエネルギーを正確に測定するためには、検
出器内で入射放射線により発生した電荷量を、電荷の走
行途中で損失を生じることなく電極により効率よく補集
する必要がある。ところが、放射線検出器には、検出器
の形状にともなう端面部分を有する。全空乏層型半導体
放射線検出器では、単位検出素子の形状に切断加工を行
なう端面を有している。この端面近傍の結晶組織は切断
。
出器内で入射放射線により発生した電荷量を、電荷の走
行途中で損失を生じることなく電極により効率よく補集
する必要がある。ところが、放射線検出器には、検出器
の形状にともなう端面部分を有する。全空乏層型半導体
放射線検出器では、単位検出素子の形状に切断加工を行
なう端面を有している。この端面近傍の結晶組織は切断
。
研磨により加工層と呼ばれる層を生じており、この加工
層があると、検出器としての電気的性質に著しく影響す
る。この加工層は、加工表面μｍの多結晶質層、数１０
μｍにわたるモザイク構造層、さらに数１０μｍから約
１ｏｏμｍにわたる有否結晶層を生じる。これら多結晶
層、モザイク構造層には結晶粒界に沿って多くの転移、
塑性歪が存在し、これらの存在が発生電荷の再結合に大
きく影響し、さらに電荷補集効率に大きく影響する。
層があると、検出器としての電気的性質に著しく影響す
る。この加工層は、加工表面μｍの多結晶質層、数１０
μｍにわたるモザイク構造層、さらに数１０μｍから約
１ｏｏμｍにわたる有否結晶層を生じる。これら多結晶
層、モザイク構造層には結晶粒界に沿って多くの転移、
塑性歪が存在し、これらの存在が発生電荷の再結合に大
きく影響し、さらに電荷補集効率に大きく影響する。
端面の影響を図面を用いて説明する。第４図は全空乏層
タイプ半導体放射線検出器の電荷補集効率の考え方を示
す図である。半導体結晶１の相対する電極（１） ｔ
１ 、電極（２）＋ ２に図に示すように電圧を印加す
ると、内部電界Ｅは矢印（破線）方向に生じる。矢印（
実線）方向からの入射放射線に対し、電極（２） ＋
２近傍かつ中央付近で生じた発生電荷雲（１） ＋ ４
（第４図では電子雲）は電界にそって移動し、電極（
１）、２近傍では電荷雲の拡散により大きく拡大するが
、電極（１） 、 ２に完全に補集される。しかしなが
ら、電極（２）、２近傍で端面近傍で生じた発生電荷雲
（２） 、 ５は、電界にそって移動する途中、電荷雲
の拡散による拡大により、端面近傍の上記加工層に接す
ることにより、電荷の再結合等により電荷量の一部を失
うために、電極（１）。
タイプ半導体放射線検出器の電荷補集効率の考え方を示
す図である。半導体結晶１の相対する電極（１） ｔ
１ 、電極（２）＋ ２に図に示すように電圧を印加す
ると、内部電界Ｅは矢印（破線）方向に生じる。矢印（
実線）方向からの入射放射線に対し、電極（２） ＋
２近傍かつ中央付近で生じた発生電荷雲（１） ＋ ４
（第４図では電子雲）は電界にそって移動し、電極（
１）、２近傍では電荷雲の拡散により大きく拡大するが
、電極（１） 、 ２に完全に補集される。しかしなが
ら、電極（２）、２近傍で端面近傍で生じた発生電荷雲
（２） 、 ５は、電界にそって移動する途中、電荷雲
の拡散による拡大により、端面近傍の上記加工層に接す
ることにより、電荷の再結合等により電荷量の一部を失
うために、電極（１）。
２により補集される電荷雲の電荷量は発生電荷量より少
なくなる。すなわち、半導体放射線検出器の出力電荷パ
ルスは、入射放射線のエネルギーには全てが対応せず、
１部に低い電荷パルスを含んでいる。このような検出器
を用いて測定した結果を第５図に示す。この図は放射能
核種２４１ Ａｍを用いて検出した電荷パルスを波高分
析器（マルチチャンネルアナライザ）により測定した波
高分布スペクトルであるｏ ２４１ Ａｍには主に５９
．５４ＫｅＶと２６．３５ＫｅＶのγ線を含んでおり、
理想的にはとに示すような２つのピークを有するスペク
トル分布を示す。ところが端面の加工歪層が存在する場
合はｂに示すように、２つのピークの分離が明確でなく
なり、スペクトル分布がブロードになり、さらにスペク
トル分解能を示すピークの半値幅が広くなり、分解能を
劣化させる。
なくなる。すなわち、半導体放射線検出器の出力電荷パ
ルスは、入射放射線のエネルギーには全てが対応せず、
１部に低い電荷パルスを含んでいる。このような検出器
を用いて測定した結果を第５図に示す。この図は放射能
核種２４１ Ａｍを用いて検出した電荷パルスを波高分
析器（マルチチャンネルアナライザ）により測定した波
高分布スペクトルであるｏ ２４１ Ａｍには主に５９
．５４ＫｅＶと２６．３５ＫｅＶのγ線を含んでおり、
理想的にはとに示すような２つのピークを有するスペク
トル分布を示す。ところが端面の加工歪層が存在する場
合はｂに示すように、２つのピークの分離が明確でなく
なり、スペクトル分布がブロードになり、さらにスペク
トル分解能を示すピークの半値幅が広くなり、分解能を
劣化させる。
発明が解決しようとする問題点
問題点は上記のごとく、端面の加工歪層の存在により、
端面近傍で発生した電荷雲の電荷補集効率が低下する結
果、出力電荷パルスの波高が低くなり、入射放射線に対
するエネルギー分解能の低下を生じることにある。
端面近傍で発生した電荷雲の電荷補集効率が低下する結
果、出力電荷パルスの波高が低くなり、入射放射線に対
するエネルギー分解能の低下を生じることにある。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するには、半導体結晶中端面近傍にお
ける電荷雲の発生する部分の放射線感度を無くすること
が最も有効である。すなわち、半導体結晶中端面近傍を
不感層とするには、半導体結晶の周囲に放射線に対する
遮へい体をもうけ、半導体結晶の中心部分には放射線が
入射できるが端面近傍に放射線が入射できないようにす
ることにより可能となる。
ける電荷雲の発生する部分の放射線感度を無くすること
が最も有効である。すなわち、半導体結晶中端面近傍を
不感層とするには、半導体結晶の周囲に放射線に対する
遮へい体をもうけ、半導体結晶の中心部分には放射線が
入射できるが端面近傍に放射線が入射できないようにす
ることにより可能となる。
作 用
上記遮へい体により、結晶内に疑似的不感層を生じさせ
、端面近傍の電荷補集効率の低下を防ぐことにより、半
導体結晶内で発生した電荷量の補集効率を向上し、入射
放射線のエネルギー分解能を向上することができる。
、端面近傍の電荷補集効率の低下を防ぐことにより、半
導体結晶内で発生した電荷量の補集効率を向上し、入射
放射線のエネルギー分解能を向上することができる。
実施例
第１図に本発明の基本構成を示す。半導体結晶１１の放
射線入射方向側に遮へい体１２を配置すると、入射放射
線は遮へい体１２にさえぎられ、半導体結晶中に放射線
の到達しない部分、疑似不感層１３を生じる。この疑似
不感層を作ることにより、半導体結晶の端面に存在する
加工歪層による影響を無くすることができる。この疑似
不感層の幅の決定は、加工歪層幅以上であることはもち
ろん、正確には、半導体材料に依存し、半導体中での電
子雲の拡散による広がり、電荷の移動度。
射線入射方向側に遮へい体１２を配置すると、入射放射
線は遮へい体１２にさえぎられ、半導体結晶中に放射線
の到達しない部分、疑似不感層１３を生じる。この疑似
不感層を作ることにより、半導体結晶の端面に存在する
加工歪層による影響を無くすることができる。この疑似
不感層の幅の決定は、加工歪層幅以上であることはもち
ろん、正確には、半導体材料に依存し、半導体中での電
子雲の拡散による広がり、電荷の移動度。
印加電圧による電界強度等をパラメータにより決定する
必要がある。
必要がある。
すなわち
Ｘ≧ｘ＋ｒ＋Ｒ・・・・・・・・・・・・（１）Ｘ：疑
似不感層幅 Ｘ：加工歪層 ｒ：初期電荷雲の半径 Ｒ：拡散による電荷雲の広がり半径 （１）式に示されるパラメータを考慮してＸを選択する
必要がある。
似不感層幅 Ｘ：加工歪層 ｒ：初期電荷雲の半径 Ｒ：拡散による電荷雲の広がり半径 （１）式に示されるパラメータを考慮してＸを選択する
必要がある。
第２図に一実施例を示す。第２図ａは半導体結晶２１が
角形タイプの場合であり、遮へい体の開口部形状を角形
にし、図中放射線入射方向に対し、半導体結晶中斜線部
分が有感部分となるようにしたものである。第２図すは
半導体結晶２１が丸形の場合であり、遮へい体の開口部
形状を丸形にし、同様に斜線部分が有感部分となるよう
にしたものである。放射線入射方向が反対側にも存在す
る場合には、半導体結晶の反対側にも同様の遮へい体を
設けることにより同様の効果が得られる。
角形タイプの場合であり、遮へい体の開口部形状を角形
にし、図中放射線入射方向に対し、半導体結晶中斜線部
分が有感部分となるようにしたものである。第２図すは
半導体結晶２１が丸形の場合であり、遮へい体の開口部
形状を丸形にし、同様に斜線部分が有感部分となるよう
にしたものである。放射線入射方向が反対側にも存在す
る場合には、半導体結晶の反対側にも同様の遮へい体を
設けることにより同様の効果が得られる。
第３図に他の実施例を示す。図に示すように、遮へい体
３２で半導体結晶３１をおおい、１部に開口をもうけて
、特定方向の放射線測定を可能にした実施例である。開
口の半径ｘ１の値を半導体結晶３１の半径Ｉ２に対して
、式（１）を満足するＸを用いて、ｘ 十Ｌｘ２なる関
係が成立するようにｘｌ を選択することにより、本発
明の効果を得ることができる。
３２で半導体結晶３１をおおい、１部に開口をもうけて
、特定方向の放射線測定を可能にした実施例である。開
口の半径ｘ１の値を半導体結晶３１の半径Ｉ２に対して
、式（１）を満足するＸを用いて、ｘ 十Ｌｘ２なる関
係が成立するようにｘｌ を選択することにより、本発
明の効果を得ることができる。
また、本発明に用いる遮へい板の材料としては、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｐｂ等原子番号が大きく
、放射線遮へい効果の大きい材料を用いることにより実
現できる。
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｐｂ等原子番号が大きく
、放射線遮へい効果の大きい材料を用いることにより実
現できる。
発明の効果
以上のように、放射線遮へい体を用いて、加工歪層を越
える幅の疑似不感層をもうけることにより、半導体結晶
の端面に存在する加工歪層による電荷補集効率の劣化を
無くすることができ、放射線検出におけるエネルギー分
解能の向上を計ることができる。さらに、半導体結晶を
微小化する程、結晶体積中に占める加工歪層の比率が大
きくなり、従来では微小な半導体放射線検出器では難し
いとされたエネルギー分解能を、本発明により各段に向
上することができる。
える幅の疑似不感層をもうけることにより、半導体結晶
の端面に存在する加工歪層による電荷補集効率の劣化を
無くすることができ、放射線検出におけるエネルギー分
解能の向上を計ることができる。さらに、半導体結晶を
微小化する程、結晶体積中に占める加工歪層の比率が大
きくなり、従来では微小な半導体放射線検出器では難し
いとされたエネルギー分解能を、本発明により各段に向
上することができる。
第１図は本発明の基本構成を示す図、第２図は本発明の
一実施例を示す図、第３図は他の実施例を示す図、第４
図は従来例の基本原理を示す図、第５図は従来例のパル
ス波高分布を示す図である。 １．１１．２１．３１・・・・・・半導体結晶、１２゜
２２・・・・・・遮へい体、１３・・・・・・不感層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＋２
−３へｖ＋ イ１ｓ、 ｆ３・・−如ヒ１人不着し・Ｌ 逆 榊・ 州 像 冒 り ＬＯ″ぐ劫べ′蕩区 法
一実施例を示す図、第３図は他の実施例を示す図、第４
図は従来例の基本原理を示す図、第５図は従来例のパル
ス波高分布を示す図である。 １．１１．２１．３１・・・・・・半導体結晶、１２゜
２２・・・・・・遮へい体、１３・・・・・・不感層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＋２
−３へｖ＋ イ１ｓ、 ｆ３・・−如ヒ１人不着し・Ｌ 逆 榊・ 州 像 冒 り ＬＯ″ぐ劫べ′蕩区 法
Claims (2)
- （１）放射線に感応する半導体検出素子の平行する２つ
の電極の一方の側もしくは両側に放射線遮へい体をもう
け、前記放射線遮へい体に半導体検出素子の有感面積よ
り小さい面積の開口をもうけ、前記半導体検出素子に入
射する放射線のうち端面近傍に入射する放射線を遮へい
することを特徴とする放射線検出器。 - （２）放射線遮へい体に使用される材料として、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｐｂ、Ｗの中から選択さ
れた材料を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61262214A JPS63117286A (ja) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | 放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61262214A JPS63117286A (ja) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | 放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63117286A true JPS63117286A (ja) | 1988-05-21 |
Family
ID=17372662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61262214A Pending JPS63117286A (ja) | 1986-11-04 | 1986-11-04 | 放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63117286A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5111052A (en) * | 1988-11-10 | 1992-05-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radiation sensor and a radiation detecting apparatus using the same |
| WO2000054072A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mamea Imaging Ab | Method and apparatus for detecting x-rays and use of such an apparatus |
| JP2012230093A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-22 | Nihon Medi Physics Co Ltd | 密封小線源収容容器 |
-
1986
- 1986-11-04 JP JP61262214A patent/JPS63117286A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5111052A (en) * | 1988-11-10 | 1992-05-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radiation sensor and a radiation detecting apparatus using the same |
| WO2000054072A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mamea Imaging Ab | Method and apparatus for detecting x-rays and use of such an apparatus |
| US6878942B2 (en) | 1999-03-10 | 2005-04-12 | Sectra Mamea Ab | Method and apparatus for detecting X-rays |
| JP2012230093A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-22 | Nihon Medi Physics Co Ltd | 密封小線源収容容器 |
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