JPS6320874A - 放射線検出装置 - Google Patents

放射線検出装置

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JPS6320874A
JPS6320874A JP61166021A JP16602186A JPS6320874A JP S6320874 A JPS6320874 A JP S6320874A JP 61166021 A JP61166021 A JP 61166021A JP 16602186 A JP16602186 A JP 16602186A JP S6320874 A JPS6320874 A JP S6320874A
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JP
Japan
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film
films
semiconductor
radiation
metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP61166021A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Hatayama
畑山 保
Yujiro Naruse
雄二郎 成瀬
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、光電吸収効果を利用した放射線検出装置に係
り、特に放射線エネルギーの分析を行ない得る装置に関
する。
(従来の技術) 従来、放射線のエネルギー分析を行う方法としては例え
ば、半導体膜!)1線検出素子を複数個積層して、各検
出素子の出力分布を測定する方法が知られている。複数
個積層された検出素子での族04線の減衰に伴う各素子
の出力の減衰曲線を求めることにより、入射!li射腺
のエネルギーを知ることができる。
しかしこの様な従来技術には次のような問題があった。
半導体放射線検出素子は半導体層内での放射線吸収を利
用するものであるから、実用上十分な検出感度を寿るた
めには例えばシリコンを用いた場合で数層の厚みを必要
とする。このような検出素子を多数個重ねると、装置は
大型になる。
また放射線検出素子を多段に臣ねるためには、各素子の
間に絶縁体や接着剤等を介在させる必要がある。入射放
射線はこれら絶縁体や接着剤によっても減衰するから、
正確な放射線エネルギーの分析が不可能になる。また単
結晶半導体を用いた放射線検出素子は高価であり、それ
ぞれ独立に形成した複数の検出素子を組立てなければな
らないため製造工程も複雑であり、装置形状の選択性も
乏しい。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の放射線エネルギー分析を行う!i5
を置は、小型化が雑しく、高価であり、正確なエネルギ
ー分析も難しく、製造工程も複雑である、といった問題
があった。
本発明はこの様な問題を解決した、放射線エネルギー分
析を可能とした放射線検出装置を提供することを目的と
する。
[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) 本発明にかかる故tA線検出装置は、金属膜と半導体膜
とが交互に複数層積層形成された構造を有し、かつ複数
層の金属膜は一層おきに共通接続され、残りの複数層の
金属膜はそれぞれ独立の出力端子に接続されていること
を特徴とする。ここで用いる金属膜は光電吸収効果の大
きい金属、好ましくは原子番号30以上の金属とし、そ
の膜厚は放射線入射虻より生成される光電子の電子飛程
より薄く設定される。
(作用) 本発明にかかる放射線検出fi置は、敢IXJ51入射
による光電効果で金属膜内で高エネルギーの光電子を生
成し、この光電子を半導体膜に入射させて、半導体膜で
電子正孔対を生成する、という動作原理を利用する。金
属膜での光電吸収で入射数il線のエネルギーは一部消
滅するが、残りは殆ど減衰することなく半導体膜を透過
して次の金属膜に入射して再び光電吸収により光電子を
生成し、これが次の半導体膜に入射して電子正孔対を生
成する。以下同様にして、金属膜での光電吸収による光
電子の生成と、この金1glからの光電子による半導体
膜での電子正孔対の生成を繰返す。そしてこの場合、複
数の金属膜を一層おきに共通接続し、残りの複数層の金
属膜はそれぞれ独立の出力端子に接続することによって
、その複数の出力端子には指数関数的に減衰する電気的
出力信号を得ることができる。出力信号の減衰は入射放
射線の主として金属膜での光電吸収によるものであるか
ら、減衰曲線は金属の種類と19みおよび入射放射線の
エネルギーにより決まる指数関数曲線である。
従って、金811の種類および厚みが決まれば、上記の
減衰曲線を基に入射放射線のエネルギーを知ることがで
きる。
本発明では金属の光電吸収を主どして利用するので、こ
の意味で原子番号の大きいもの、特に30以上の金属を
用いることが好ましい。またこの場合、光電吸収により
生成された光電子が十分なエネルギーをもったまま半導
体膜に入射されることが必要であり、この点で金属膜の
膜厚は光電子の電子飛程より薄いことが必要である。そ
して金属膜と半導体膜を交互に多数積層することにより
、金属膜が順次放射線吸収−電子放出部として、また半
導体層で生成されたキャリアの収集型Iとして機能する
ことになる。
(実施例) 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は一実施例の放射線検出装置である。
11は絶縁性基板であり、この実施例では石英ガラス基
板を用いている。この基板11上に、第1の金属膜とし
てM O枳12、半導体膜としてアンドープのアモルフ
ァスS i (a−8i )摸13、第2の金属膜とし
てAu膜14をこの順に積層形成し、以下同様の積層構
造を繰返し形成している。
絶縁性基板11表面は密着性を高めるため粗面にしてい
る、 Mol 121ta−8i vAl 3とオーミ
ック接触し、Au膜14はa−8i摸13との間にショ
ットキー障壁を形成する。これらMO膜12およびAu
模14はスパッタ法や真空蒸着法により形成ざ る。ま
たa−3i模13は、SiH4,5i2)−1s等のグ
ロー11肩分解や光励起分解により形成される。各膜の
膜厚は例えば、Mo112は2μm、a−3i膜13は
25um。
Au膜14は1μ雇とする。
Mo股12は全て共通接続されて端子Bとして導出され
ている。AU膜14はそれぞ机独立に出力端子Ar 、
 A2 、・・・、ANにIliされている。
この実施例では出力端子Al、A2 、・・・、ANは
更にスイッチ15を介してそれぞれ独立に端子al 、
 a2 、・・・、aNに、又は共通に端子afiに接
続されるようになっている。
このように構成された放tiA線検出装置の動作を次に
説明する。いま第1図に示すように、この検出装置の上
部からX線が入射する場合を考える。
xI!i!フォトンはまず最上部のM O膜12に入射
するとここでMOと相互作用を起こし、主として充電吸
収により高いエネルギーの光電子を生成する。
MO膜12の膜厚を生成された光電子の電子飛程との関
係で十分薄く設定しておけば、生成された光電子はこの
Mo112からa−8i膜13に放出される。そしてa
−8i膜13において、高エネルギーの光電子に励起さ
れて電子正孔対が生成される。M Oviとの相互作用
で少しエネルギを失ったX線は、a−3i 113内を
殆どエネルギーを失うことなく透過し、次の金属膜であ
るAu膜14に入射される。このAu膜14内で先のM
O膜12内におけると同様に光電吸収により光電子が生
成され、これが次のa−8ill113に入射してここ
で電子正孔対が生成される。このAu1mでエネルギー
を少し失ったXSSは更に次のa−8i膜13を透過し
て次のMO膜12に入射される。
以下、同様の振舞いを繰返して、X線は各金属膜での光
電子生成により次第にエネルギーを失いながら、a−8
i膜での電子正孔対に置換されていく。
前述したように、A u RQ 14はa−8il13
との間にショットキー障壁を形成し、〜10膜12はa
−3i膜13とオーミック接触をなすから、電気的には
Au1EJ 147a−s i vAl 3−M0IQ
12の組が一つのショットキーダイオードを構成、して
いる。従って第1図の放射線検出装置の構成を電気的等
価回路で示すと、第2図のように複数の検出素子を多段
に接続した形になる。そして各aN8i膜13で生成さ
れた電子正孔対は、第2図に矢印で示したように出力電
流として各出力端子A1.A2 、・・・、ANに取出
されることになる。
第3図は、出力端子A1.A2 、・・・、八Nに19
られる出力電流の特性例を示す。入f:iI X 礫は
前述のように金属膜で吸収されて次第にエネルギーを失
うから、出力電流値は図のような減衰曲線を描く。例え
ば入q4X線が単一波長の場合、各出力端子の出力信号
を結ぶ曲線は、その波長と全冗漫の種類および!Ii 
* *ににり特定される指数i!1故曲線曲線る。従っ
てこの曲線から、入射X:Saのエネルギーを知ること
ができる。
以上のようにこの実施例によれば、単結晶シリコンを用
いた故rJJ線検出素子を複数個重ねる場合に比べて、
小型で放射線エネルギーの分析を行ない得る検出装置が
得られる。これは本発明での放!)1線検出の原理が従
来の半導体放射線検出素子のそれと基本的に異なり、今
風の光電吸収を利用す菖ものであって、各a−3i1[
Qは薄いものでよいからである。そしてこの実施例の場
合、単結晶シリコンを用いた放射線検出素子を複数個重
ねる従来例と異なり、接着剤や絶縁体を間に介在させる
ことなく金属とa−3iを積層形成して構成されるから
、無駄な放射線吸収がなく、従って正確に放射線エネル
ギーを知ることができる。製造工程的にも、スパッタ法
やグロー放電分解法等の薄膜形成技術の繰返しであるか
ら簡単であり、大面積化や任意の形状を得ることも容易
である。
本発明は上記実施例に限られるものではなく、以下に列
挙するように種々変形して実施することができる。
(a)  金属膜としては、Au、MOの他に適当な金
属を用い得る。特に原子番号が30以上の大きいものが
好ましい。金属膜が異種の金属膜の積g構造であっも良
い。
(b)  半導体膜はアンド−プロ−8iに限らない。
実施例の場合、アンド−プロ−3iを用い、これとショ
ットキー障壁を構成するAu膜の組合わせを用いている
が、p型やn型のa−3iを用いることもできる。また
pn、pin、pi。
nlなどの構造を利用すれば、金属膜はオーミック接触
するものだけとしてもよい。
アモルファス半導体として、Slの他に3e。
Ge、 Gaなどを用いることもできる。更にアモルフ
ァス半導体は完全なアモルファス相である必要はなく、
アモルファス相と微結晶相の組合わせでもよい。
(C)  絶縁性基板は石英ガラスの他、各種ガラス基
板やアルミナ基板、サファイア基板等を用い得る。
(d)  実施例では、検出素子のアノード電極となる
Au膜をそれぞれ独立に出力端子として導出して1それ
ぞれの出力信号レベルを測定する場合を説明したが、必
要に応じてこの出力端子を複数個ずつまとめて使用する
こともできる。出力端子数を多くすれば、それだけ減衰
曲線を正確に求めることができるが、各単位検出素子出
力が小さい場合には出力信号レベルの測定精度が低くな
る。
従って入射放射線強度が小さい場合には、出力端子を複
数個ずつまとめて、各測定出力信号を大きくすることが
有効である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、金属の光電吸収効果
とその結果生成される光電子による半導体のキャリア励
起を利用して、小型で安洒に製造できる、エネルギー分
析が可能な放射線検出装置を青ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の放射線検出¥A置を示す図
、第2図はその等圃回路を示す図、第3図は同じく出力
特性を示す図である。 11・・・絶縁性基板、12・・・Mo躾、13・・・
a−8i膜、14−A u膜、15 ・・・スイッチ、
As 、 A2 、・・・、AN・・・出力端子、B・
・・共通端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 品1図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属膜と半導体膜が交互に複数層積層形成され、
    複数層の金属膜は一層おきに共通接続され、残りの複数
    層の金属膜はそれぞれ独立の出力端子に接続されている
    ことを特徴とする放射線検出装置。
  2. (2)前記金属膜は、その膜厚が光電吸収効果により生
    成される光電子の電子飛程より薄く設定されている特許
    請求の範囲第1項記載の放射線検出装置。
  3. (3)前記金属膜は、原子番号30以上の金属からなる
    特許請求の範囲第1項記載の放射線検出装置。
  4. (4)前記半導体膜は、アモルファス半導体からなる特
    許請求の範囲第1項記載の放射線検出装置。
  5. (5)前記半導体膜は、真性半導体、p型半導体、n型
    半導体のいずれか又はこれらの組合わせからなる特許請
    求の範囲第1項記載の放射線検出装置。
  6. (6)前記金属膜は、異なる種類の金属膜の積層構造か
    らなる特許請求の範囲第1項記載の放射線検出装置。
JP61166021A 1986-07-15 1986-07-15 放射線検出装置 Pending JPS6320874A (ja)

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JPS6320874A true JPS6320874A (ja) 1988-01-28

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122776A (ja) * 1993-08-31 1995-05-12 Seiko Instr Inc 光・放射線電気変換半導体装置およびその応用
JP2001326376A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Hamamatsu Photonics Kk 半導体エネルギー検出素子
JP2007071602A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Kyoto Univ 放射線検出器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07122776A (ja) * 1993-08-31 1995-05-12 Seiko Instr Inc 光・放射線電気変換半導体装置およびその応用
JP2001326376A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Hamamatsu Photonics Kk 半導体エネルギー検出素子
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