JPS63120272A - 放射線二次元分布検出器 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば放射線を発生する物体、および放射線
吸収物体の形状や、放射線発生位置等を検出するための
、放射線二次元分布検出器に関する。

〈従来の技術〉 半導体へのエネルギ入射により生成される電荷又は電流
を、半導体の片面もしくは両面に形成された抵抗層によ
り分割してとり出し、入射エネルギの位置情報を得る、
一次元または二次元検出器は、半導体Ｐ　Ｓ　Ｄ　（Ｐ
ｏｓｉｔｔｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）として既に知られている　（例えば昭和５７年１０
月３０日日刊工業新聞社発行「放射線計測ハンドブック
」、日本分析化学会発行「ふんせき」１９８２年第２号
）。

この従来の検出器のうち、二次元検出器として、第２図
もしくは第３図に示すもの等が知られている。第２図に
示すものは、半導体基板２１の片面にたんざく状の複数
の抵抗層２２ａ、２２ｂ・−を互いに平行に形成し、そ
の裏面にはこれと直交して同じく複数の抵抗層２３ａ、
２３ｂ・−・を平行に形成して、各抵抗Ｎ２２ａ、２２
　ｂ　・−１２３ａ、２３ｂ−の一端からとり出される
電荷を抵抗回路網２４．２５で分割して、Ｘ方向、Ｙ方
向それぞれ２個の前置増幅器に導いて信号Ｑ１、Ｑｚお
よびＱ３、Ｑ４を得ている６　Ｑｌ　とＱ２の差がＸ方
向の位置情報を、Ｑ、とＱ４の差がＹ方向の位置情報を
与える。

第３図に示すものは、半導体基板３１の両面に−様な抵
抗層（図示せず）を形成し、一方の面の抵抗層の対向す
る辺にそれぞれ電極３２ａ、３２ｂを形成するとともに
、他方の面の抵抗層には、電極３２ａ、３２ｂと直交し
て、互いに対向して電極３３ａ、３３ｂを設けている。

そして、電極３２ａと３２ｂからの信号の比から、Ｘ方
向の位置情報が、電極３３ａと３３ｂからの信号の比か
ら、Ｙ方向の位置情報が得られる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 以上の従来の二次元半導体ＰＳＤにおける決定的な欠点
は、原理的に、同時に２点以上の放射線が入射した場合
、正しい位置情報が得られないことである。

従って、放射線が強い場合、あるいは高速で放射線分布
をとりたいために線源を強くした場合、更には受感面積
を大きくした場合には、極めて大きな制限条件表なって
しまう。

一方、高速性を追求し、有感面をマ）・リクス状に分割
して各領域ごとに信号処理回路を設置する方法も可能で
はあるが、この場合、信号処理回路数が買入な数にのぼ
ること、および信号線を各素子の中央から取り出さなけ
ればならないこと等により、その構成が著しく複雑とな
ってしまう。

本発明の目的は、入射する放射線の計数効率が高く、し
かも信号線の取り出しが容易で筒車な構造の二次元放射
線検出器を捉供することにあるゆく問題点を解決するた
めの手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、半導体基板
１に一次元方向（Ｘ方向）に伸びる抵抗ＪＷ２ａ（２ｂ
、２０〜・）を形成し、この半導体基板１に入射した放
射線の上記一次元方向（Ｘ方向）位置を、抵抗層２ａ（
２ｂ、２　ｅ−）の一端に導通する電極３ａ（３ｂ、３
　ｃ−−−−）からの電気信号Ｉ＋−（ＩＩい　ｉ　、
　ｅ−）を含む二種一対の信号■、い　Ｉ　ｚ−（Ｉ　
１ｂ＝ｖ　　Ｉ　ｔｂ　ニー）を用いて検出し得る抵抗
層分割型一次元放射線検出部４ａ（４ｂ−・）の複数個
を、上記の一次元方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方
向）に連続的に配列するとともに、各一次元検出部４ａ
、４ｂ−・から、上記の二種一対の電気信号１．い　Ｔ
ｚｍ；ＩＩい■２．；−・−をそれぞれ独立的にとり出
されるよう構成したことによって、特徴づけられる。

〈作用〉 Ｘ方向への入射位置は、従来の一次元検出器と同様に、
例えば電極３ａからの信号ｒ＋ａと、抵抗層２ａと半導
体基板１を介して対向する電極４ａからの信号Ｉ２ｍと
の比によって得ることができる。

また、Ｙ方向への入射位置は、どの一次元検出部４ａ〜
４ｄから信号が発生したかによって知ることができる。

一次元検出部４ａ〜４ｄはそれぞれ独立して動作するか
ら、その数をｎ個とすればＹ方向について同時にｎ点の
放射線が入射しても、これを計数することができる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の検出器の構造を示す斜視図と、
各信号の処理用回路とを併記して示す図である。

１〜５にΩ１の高抵抗のシリコンあるいはゲルマニウム
を用いて形成された半導体基板１の上面に、倒木ばボロ
ン等のｐ型不純物をイオン注入・熱拡散等の方法でたん
ざく状に１０′３〜１０”イオン／　ｃａ！程度ドープ
する。このｐ型層はｐ−ｎ接合を形成すると同時に、抵
抗Ｎ２ａ、２ｂ−・となる。

この各抵抗Ｎ２ａ、２ｂ−・の両端には、金を蒸着する
ことにより電極を形成する。ここで、一端側には各抵抗
層２ａ、２ｂ−・個々に独立した電極３ａ、３ｂ−を形
成し、また他端側は各抵抗層２ａ、２ｂ−の共通の電極
６とする。

半導体基ｖｉ１の下面には、上面の抵抗Ｎ２ａ、２ｂ−
と対向して、同様にたんざく状にリン等をドー、−ブし
ｎ上層を形成して、それぞれその上にアルミニウムの電
極５ａ、５ｂ−をとりつけ、オーミック接触となす。

以上の構造により、各抵抗層２ａ、２ｂ＝・・の伸びる
方向（Ｘ方向）の複数の一次元検出部４ａ、４ｂ・・が
、互いに平行にＸ方向と直交する方向（Ｙ方向）に連続
的に配列されたことになる。

ここで、各電極３ａ、３ｂ・・・は、各一次元検出部４
ａ、４ｂ−・におけるＸ方向のエネルギ入射位置信号と
り出し電極となり、それぞれがコンデンサＣ−−−Ｃを
介して増幅器７ａ、７ｂ−・・に接続される。また、電
極６は接地される。更に、電極５ａ５ｂ・−は、各一次
元検出部４ａ、４ｂ・−におけるエネルギ信号とり出し
電極となって、バイアス電圧■、が付与されるとともに
、それぞれがコンデンサｒ、−・Ｃを介して増幅器８ａ
、Ｂ、ｂ−に接続される。

以上の構成において、電極５ａ、５ｂ−から得られる信
号ＩＺａ、ｒｚｂ・・・の大きさは、各一次元検出部４
ａ、４ｂ−への入射放射線エネルギＥに比例する。すな
わち、 １、ｃｃＥ である。

また、電極３ａ、３ｂ−から得られる信号Ｉ４、Ｉｏ・
・−は、電極３ａ（３ｂ、３Ｃ・・・）と電極６との間
隔をし、電極３ａ（３ｂ、３　Ｃ−）と入射放射線の位
置の間隔をＸとすると、 １、　ｅｅ　　Ｅ−ｘ／Ｌ となる。

以上のことから、■、をＩ２で除すことにより、入射放
射線のＸ方向位置を求めることができる。

一方、入射放射線のＹ方向位置は、どの一次元検　゛山
部４ａ、４ｂ・−・から信号が発生したかによって知る
ことができる。

ここで、各一次元検出部４ａ、４ｂ〜はそれぞれまった
く独立に動作させるので、例えば受感領域をｎ個に分割
すれば、つまりｎ列の一次元検出部を形成すれば、Ｙ方
向について同時にｎ点の放射線の入射があっても、これ
らの計数が可能となり、従来の二次元検出器に比して計
数効率がｎ倍となる。また、Ｙ方向の分解能は、フォト
リソグラフィにより各領域を形成すれば、約１０μｍ程
度まで可能である。更に、各信号とり出し電極は素子の
両端部にあり、信号線を容易に接続することができる。

なお、各一次元検出部について２ｍの信号処理回路系が
必要であるので、素子全体では２ａ個の回路系が必要と
なるものの、マトリクス状に有感面を分割する場合に比
して、その数は減少する。

第１図に示す実施例において、電極６を各一次元検出器
４ａ、４ｂ−・−ごとに分離して６ａ、６ｂ−となし、
この電極６ａ、６ｂ−・と電極３ａ、３ｂ−・とから各
一次元検出器４ａ、４ｂ−・−について二種一対の信号
をとり出すよう構成し、電極５ａ、５ｂ−・・を共通の
接地電極に変更することにより、入射エネルギの大きさ
によく比例する信号のとり出しは困難となるものの、例
えば電極６ａおよび電極３ａとの間の入射位置は、これ
らの電極からの電流をＩ’ｚおよび１／、とすると、 ！’＋／Ｉ’ｚ＝　　　　　　　１ から得ることができる。これは、例えば可視赤外光用位
置検出器として有用なものとなる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、抵抗層分割型一
次元放射線検出部を複数個、互いに平行にそれぞれの長
手方向に直交する方向に連続的に配列するとともに、そ
れぞれの一次元検出部からの一次元方向位置情報を得る
だめの信号を独立してとり出せるよう構成したから、簡
単な構造のもとに、強い放射線の二次元分布を計数でき
る。このため放射線画像の作成に利用する場合には線源
を強くすることができ、高速で鮮明な画像が得られる。

また、前記したように従来の二次元検出器に比して計数
効率を例えばｎ倍にすることができるので、素子の受感
面積を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の検出器の構造を示す斜視図と各
信号の処理回路とを併記して示す図、第２図および第３
図はそれぞれ従来の放射線二次元検出器の構成例を示す
図である。 １・・・半導体基板 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・−・抵抗層 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ−−−電極 （位置信号とり出し用） ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ　・・・ 抵抗層分割型一次元検出部 ５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｄ　−−−電極 （エネルギ信号とり出し用） ６・・・電極（共通）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板に一次元方向に伸びる抵抗層を形成し、この
   半導体基板に入射した放射線の上記一次元方向位置を、
   上記抵抗層の一端に導通する電極からの電気信号を含む
   二種一対の信号を用いて検出し得る抵抗層分割型一次元
   放射線検出部の複数個を、上記一次元方向が互いに平行
   となるよう当該一次元方向に直交する方向に連続的に配
   列するとともに、上記各一次元検出部から、上記二種一
   対の信号をそれぞれ独立的にとりだされるよう構成して
   なる、放射線二次元分布検出器。