JPS6340381A - 放射線検出器 - Google Patents

放射線検出器

Info

Publication number
JPS6340381A
JPS6340381A JP61183301A JP18330186A JPS6340381A JP S6340381 A JPS6340381 A JP S6340381A JP 61183301 A JP61183301 A JP 61183301A JP 18330186 A JP18330186 A JP 18330186A JP S6340381 A JPS6340381 A JP S6340381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiation
semiconductor
incident
radiation detector
electrons
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
Application number
JP61183301A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Sekiguchi
正 関口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61183301A priority Critical patent/JPS6340381A/ja
Publication of JPS6340381A publication Critical patent/JPS6340381A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Light Receiving Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は放射線のフォトンエネルギー、フォトン分布等
を測定する直接変換型半導体放射線検出器に関する。
(従来の技術) 最近、γ線等の放射線のスペクトロメーター・カウンタ
ー等に放射線フォトンエネルギーを直接電気信号に変換
する直接変換型の半導体放射線検出素子が使用されるよ
うになってきている。第3図に示すように、バルク型半
導体検出素子2にフォトン1が入射してくるどcomp
ton散乱あるいは光電吸収によりフォトンエネルギー
が電子−正孔(ホール)対3,4に変換される。ここで
生じる電子−正孔対のエネルギーの総和は入射フォトン
のエネルギーEiに等しい。上記電子−正孔対は半導体
検出素子の電極面5,6に印加された電界により、電子
3は高圧側電極5に向って移動し、ホール4はアース側
電極6に向って移動する。そして、上記電子及びホール
が半導体中を移動することで電極面に誘起される電荷が
時間的に変化することにより生じる誘導電流が第7図に
示すような外部回路(電荷−電圧変換増幅器の等何回路
)に出力されるようになっている。同図において11が
検出素子、9は高圧側、10はバイアス抵抗、12はコ
ンデンサ、13はアンプ、14はフィードバックコンデ
ンサ、15はフィードバック抵抗、16は出力電位であ
る。尚、第4図は電子の移動により生ずる両電極間の電
界の変化を示している。
今、電子(又はホール)の電荷を01電極間距離をDと
すると、電子が電極間をXだけ移動したときに電極面上
に誘起される電荷qは、Q=e−X/D       
・・・(1)となることが知られている。
従って入射フォトンにより生じた電子(又はホール)の
総電荷をQe  (又はQll)とすると、Qe=Qh
であるから、第5図に示すように高圧側電極面5からX
の距離のところで発生した電子−正孔対により電極面上
に誘起される総電荷は、QtOtal = (Qe X
/D) +(Q h([)−X)/ D ) = Q 
e      −(2)となり、入射フォトンエネルギ
ーにより最初に発生した電子(ホール)の総電荷に等し
く、先述の電荷−電圧変換回路(第7図)により、第8
図に示すごとく入射エネルギーに比例した電圧出力が得
られ、電子(又はホール)が電極間を移動する時間だけ
外部回路に誘導電流が流れることとなる。
そこで電子による電流継続時間をTrex、ホールによ
る電流継続時間をT rhxとすると、T rex= 
X / V de            ・(3)T
rhx= (D−X) /Vdj         −
(4)V de=μeE;電子のドリフト速度V dh
=μhE:ホールのドリフト速度μe:電子の移動度 μh:ホールの移動度 E;電界 であり、流れる電流の大きさは、 I= Ie + Ih            −(5
)= (Qe”/Tre) + (Qh /Trh>■
e:電子の移動による電流 ■h:ホールの移動による電流 Tre=D/Vde:電子が電極間を移動するのに要す
る時間 Trh=D/Vdh;ホールが電極間を移動するのに要
する時間 となる。第6図は電子及びホールの移動により生ずる誘
導電流を示しているが、電子とホールの移動度が異なっ
ているため、それぞれの電流値及び電流、継続時間は異
なっている。図中7が電子による誘電電流、8がホール
による誘電電流である。
そして、これら電流の積分値が電極面上に誘起される総
電荷、すなわち となる。
(発明が解決しようとする問題点) 前記(2)式より明らかなように入射フォトンのエネル
ギーは電子の移動により誘起された電荷とホールによる
電荷の和により認識することができる。
しかし通常、半導体放射線検出素子においては検出素子
内の結晶中の不純物や空位により、電子やホールが半導
体検出器中を移動中に捕M(トラップ)されてしまうこ
とが起こる。トラップによる電子(ホール)の寿命をI
e(Ih)とすると、電子及びホールの移動により誘起
される電荷は、Q= (Vde−Qe −Ie)/D 、 (1e −X/ r e V de )+(Vdh
−Qh パτh)/ D 、 (1−8−(D−X)/τh Vdh)  、(8
)となる。
またCdte等の効率の高いしかも至温動作型の半導体
放射線検出器においては、ホールの移動度が電子よりも
かなり小さい場合(Vdh<Vde)が多り、シかもホ
ールの寿命について電子よりかなり小さい場合(Ih(
Ie)が多い。
従って電極面上に誘起される電荷としてはほとんど電子
の移動によるものとなり、ホールの移動による寄与はわ
ずかになるため、 q’F  (Vde−Qe  −re)/D  φ< 
1−〇−X/ ’i’ e V de )    ・・
、(9)となる。
ここで上式から解るように、電極面に誘起される総電荷
は電子−正孔対の発生位置X(フオトンの入射位置)に
依存するようになり、素子のエネルギー分解能を著しく
劣化させてしまう。即ちこのような素子により得られる
放射線のエネルギー特性はフォトピークのはつきりしな
いものとなり、これによって検出能力が低くなる。
本発明は以上の事情に鑑みて成されたものであり、エネ
ルギー分解能の高分解能化を図ることを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明は、半導体検出素子を放
射線の入射方向に対して斜めに一部重なるように配置し
た構成とした。
(作 用) 本発明は上記の構成としたので、次のように作用する。
即ち、放射線の入射方向に対して斜めに一部重なるよう
に配置された各半導体検出素子は、その放射線入射面の
一部が隣接する検出素子で覆われるので、各素子の電極
間上における放射線入射位置の範囲が限定される。従っ
て電極面に誘起される総電荷における放射線の入射位置
依存性が緩和され検出素子の開口率を下げなくてもエネ
ルギー分解能が向上することとなる。
(実施例) 以下図示の実施例について説明する。
第1図は本発明に係る半導体放射線検出器の一実施例の
要部を示す部分断面図である。
同図に示すように本検出器は、複数の半導体検出素子1
1を放射線の入射方向に対して斜めに一部重なるように
配置しである。このように配置された各半導体検出素子
11は、その放射線入射面の一部11aか隣接する素子
で覆われるので、各素子の電極間上における放射線入射
位置の範囲が限定され、放射線が入射する窓部は図中斜
線を付した部分となる。半導体検出素子11は、高圧電
極5側を重ねてあり、平面視でマトリックス状に配列し
である(第2図参照)。また各半導体検出素子11は、
その底面を遮蔽材18で覆ってあり、遮蔽材18として
は鉛等を板状にしたものを貼りつけて使用している。
19は格子状のスリットであり(第2図参照)、これを
上述のマトリックス状に配列した半導体検出素子列11
′の上に設けることによってマトリックス状の放射線検
出器を構成しである。
今、半導体検出素子における窓部の電極間方向の長さを
ΔXとすると、放射線検出器の電極間上の放射線入射位
置Xは、 (D−八X)≦X≦Dの範囲になる。
従って(9)式により電極面に誘起される総電荷は、(
Vde−Qe −re)/D ・ (1−e”−ΔX)/τe Vde。
≦q(ΔX)≦(vde−Qe・re)/D・(1−o
−Dire Vde)      −(101となり、
出力の放射線の入射位置依存性がΔX/D倍に緩和され
るのでエネルギー分解能が向上する。しかし、この場合
放射線検出器の感度もΔX/D倍となるが、エネルギー
分解能を重視する使用においては効果的である。
第2図に上記マトリックス状放射線検出器の実装方法の
一例を示す。
即ち、先ず絶縁体で構成したマウント台21に予め各々
のチャンネル毎の電極22を形成し、この電極22には
マウント台21を貫通して裏側に出る、信号線を配線し
ておく”。次いでマウント台21に前述のように配置し
た半導体検出素子列11′を載せ、一方の電極をマウン
ト台の電極と電気的に接触するようにする。その後半導
体検出素子11′の上に格子状のコリメータ19を第1
図に示すように半導体検出素子列11′とピッチを合せ
て載せて放射線検出器を構成する。
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範
囲内において適宜変形実施可能であることはいうまでも
ない。
例えば検出素子11の重ね合せによる放射線入射面上の
遮蔽範囲については上記実施例は一例に過ぎずフォトン
の入射範囲を限定して入射放射線による総電荷の入射位
置依存性を緩和できる種々の変形実施が可能である。尚
、上記実施例では高圧側を重ね合せて遮蔽しているので
電子の移動距離を長くすることができ感度の劣化が少な
くなる点で優れている。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、放射線の入射方向
に対して斜めに一部重なるように配置された各半導体検
出素子は、その放射線入射面の一部が隣接する検出素子
で覆われるので、各素子の電極間上における放射線入射
位置の範囲が限定され、従って電極面に誘起される総電
荷における放射線の入射位置依存性が緩和されるので、
検出素子の開口率を下げなくてもエネルギー分解能が向
上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体放射線検出器の要部断面図
、第2図(a)、(b)、(C)は同上実装方法の一例
を示す説明図、第3図は従来半導体放射線検出器の断面
図、第4図は同上半導体放射線検出器内のキャリアの移
動による誘導電界の変化を示す図、第5図は同上半導体
放射線検出器内のキャリアの移動距離を示す図、第6図
は同上半導体放射線検出器による誘導電流を示す図、第
7図は電荷−電圧変換増幅器の等価回路図、第8図は電
荷−電圧変換増幅器の等価回路の出力を示す図である。 5・・・高圧側電極、11・・・半導体素子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放射線エネルギーを直接電気信号に変換する直接
    変換型半導体素子を複数配列して成る放射線検出器にお
    いて、前記半導体素子を放射線の入射方向に対して斜め
    に一部重なるように配置したことを特徴とする放射線検
    出器。
  2. (2)前記半導体素子は、その高圧電極側を重ねて配置
    した特許請求の範囲第1項記載の放射線検出器。
JP61183301A 1986-08-06 1986-08-06 放射線検出器 Pending JPS6340381A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61183301A JPS6340381A (ja) 1986-08-06 1986-08-06 放射線検出器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61183301A JPS6340381A (ja) 1986-08-06 1986-08-06 放射線検出器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6340381A true JPS6340381A (ja) 1988-02-20

Family

ID=16133274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61183301A Pending JPS6340381A (ja) 1986-08-06 1986-08-06 放射線検出器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6340381A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415588A (ja) * 1990-05-09 1992-01-20 Fuji Electric Co Ltd 放射線検出器
WO2008003351A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Mario Caria Imaging system with tiled sensor chips having partially overlapping active areas
JP2016501082A (ja) * 2012-12-03 2016-01-18 テトラ・ラヴァル・ホールディングス・アンド・ファイナンス・ソシエテ・アノニムTetra Laval Holdings & Finance S.A. 複数の導体を有する電気センサを介して電子ビームを監視するためのデバイス
US10028712B2 (en) 2014-06-09 2018-07-24 University Of Lincoln Computerized tomography systems and methods
US10249063B2 (en) 2014-08-01 2019-04-02 University Of Lincoln Method and apparatus for proton computerised tomography
WO2020085214A1 (ja) 2018-10-25 2020-04-30 株式会社 東芝 フォトンカウンティング型放射線検出器およびそれを用いた放射線検査装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5965487A (ja) * 1982-10-07 1984-04-13 Toshiba Corp 高密度実装用放射線検出素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5965487A (ja) * 1982-10-07 1984-04-13 Toshiba Corp 高密度実装用放射線検出素子

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415588A (ja) * 1990-05-09 1992-01-20 Fuji Electric Co Ltd 放射線検出器
WO2008003351A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Mario Caria Imaging system with tiled sensor chips having partially overlapping active areas
JP2016501082A (ja) * 2012-12-03 2016-01-18 テトラ・ラヴァル・ホールディングス・アンド・ファイナンス・ソシエテ・アノニムTetra Laval Holdings & Finance S.A. 複数の導体を有する電気センサを介して電子ビームを監視するためのデバイス
US10028712B2 (en) 2014-06-09 2018-07-24 University Of Lincoln Computerized tomography systems and methods
US10159451B2 (en) 2014-06-09 2018-12-25 University Of Lincoln Assembly, apparatus, system and method
US10383586B2 (en) 2014-06-09 2019-08-20 University Of Lincoln Assembly, apparatus, system and method
US10249063B2 (en) 2014-08-01 2019-04-02 University Of Lincoln Method and apparatus for proton computerised tomography
WO2020085214A1 (ja) 2018-10-25 2020-04-30 株式会社 東芝 フォトンカウンティング型放射線検出器およびそれを用いた放射線検査装置
JPWO2020085214A1 (ja) * 2018-10-25 2021-09-16 株式会社東芝 フォトンカウンティング型放射線検出器およびそれを用いた放射線検査装置
US11942490B2 (en) 2018-10-25 2024-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Photon counting radiation detector and radiographic inspection device using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6034373A (en) Semiconductor radiation detector with reduced surface effects
US6069360A (en) Method and apparatus for electron-only radiation detectors from semiconductor materials
US6333504B1 (en) Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection
US5677539A (en) Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection
US6037595A (en) Radiation detector with shielding electrode
US6781132B2 (en) Collimated radiation detector assembly, array of collimated radiation detectors and collimated radiation detector module
Luke Single‐polarity charge sensing in ionization detectors using coplanar electrodes
JP6235480B2 (ja) 放射線検出器
He et al. 1-D position sensitive single carrier semiconductor detectors
US7884438B2 (en) Megavoltage imaging with a photoconductor based sensor
He et al. Coplanar grid patterns and their effect on energy resolution of CdZnTe detectors
US7238949B2 (en) Conductor crossover for a semiconductor detector
US6218668B1 (en) Coplanar interdigitated grid detector with single electrode readout
US7105827B2 (en) Semiconductor detector with optimised radiation entry window
US5530249A (en) Electrode configuration and signal subtraction technique for single polarity charge carrier sensing in ionization detectors
US4609823A (en) Charge transfer multi-linear strip
US6188089B1 (en) Semiconductor imaging device
US4996432A (en) Radiation detector
JPS6340381A (ja) 放射線検出器
US7112778B2 (en) Active-matrix substrate and electromagnetic wave detector
McGregor et al. Geometrically weighted semiconductor Frisch grid radiation spectrometers
US7518203B2 (en) Semiconductor structure, particularly in a semiconductor detector, and associated operating method
US5111052A (en) Radiation sensor and a radiation detecting apparatus using the same
RU2730045C2 (ru) Гибридный пиксельный детектор ионизирующих излучений
US6586742B2 (en) Method and arrangement relating to x-ray imaging