KR100435295B1 - 방사선 검출장치 - Google Patents
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Abstract
용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은, 아모르퍼스 반도체 후막의 전체 표면을 덮는 것과 같이, 방사선 감응형 아모르퍼스 반도체 후막과 전압 인가전극 사이에 형성된다. 또, 절연성 기판과 동등한 열팽창계수를 갖는 절연보조 플레이트 부재는, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극이 형성된 최상층 표면상에서 형성되고, 고내압 경화성 합성 수지를 이용함으로써 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고정된다.
Description
본 발명은 의료(醫療) 분야, 산업 분야 및 원자력 분야에서 사용하기 위한 직접변환형 방사선 검출장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 방사선 검출장치에서 방사선 감응형 반도체막의 환경 저항성을 개선하고, 방사선 감응형 반도체막으로 인가된 바이어스 전압에 의한 크리핑(creeping) 방전을 억제하는 기술에 관한 것이다.
X선 등과 같은 방사선 검출장치는, 간접변환형 검출장치 및 직접변환형 검출장치를 포함한다. 간접변환형 검출장치는, 우선 방사선을 광으로 변환한 후, 변환된 광의 전기신호로의 광전변환을 실행하는데 적용된다. 직접변환형 검출장치는, 방사선 감응형 반도체막과 같이, 입사 방사선을 전기신호로 직접 변환하는데 적용된다.
후자인 직접변환형 검출장치에 있어서, 소정의 바이어스 전압은 방사선 감응형 반도체막의 정면상에 형성된 전압 인가전극으로 인가된다. 캐리어 수집전극은 반도체막의 후면상에 형성되어, 방사선 조사에 의해 생성된 캐리어를 수집하고, 방사선 검출신호로서 수집된 캐리어를 추출함으로써 방사선의 검출을 수행한다.
또한, 아모르퍼스 셀렌(Se)과 같은, 아모르퍼스 반도체의 후막이 방사선 감응형 반도체막으로 사용되는 경우, 아모르퍼스 반도체의 두껍고 큰 막은 진공증착법에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 따라서, 아모르퍼스 반도체는, 종래 변환형 방사선 검출장치중에서 대면적의 후막이 요구되는 2차원 어레이형 방사선 검출장치를 구성하는데 적합하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래 2차원 어레이형 방사선 검출장치는, 절연 기판(86), 아모르퍼스 반도체 후막(81) 및 전압 인가전극(82)을 포함한다. 절연 기판(86)은, 십자형으로 또는 2차원 매트릭스형 배치로 형성된 복수의 전하저장용 커패시터(Ca)와 복수의 전하판독용 스위칭 소자(88)를 갖는다. 전하판독용 스위칭 소자(88)는 박막 트랜지스터로 구성되고, 통상적으로 오프(OFF) 상태에 있다. 아모르퍼스 반도체 후막(81)은 복수의 전하저장용 커패시터(Ca)와 전기적으로 연결되고, 복수의 캐리어 수집전극(87)을 통해 절연 기판(86)상에 형성된다. 아모르퍼스 반도체 후막(81)에 있어서, 전하 이송매체(즉, 캐리어)는 방사선의 입사에 의해 생성된다. 전압 인가전극(82)은 아모르퍼스 반도체 후막(81)의 표면상에 형성된다. 첨언하면, 하나의 전하저장용 커패시터(Ca)와 하나의 전하판독용 스위칭 소자(88)는 캐리어 수집전극(87)의 각각에 대응해서 설치된다. 전하저장용 커패시터(Ca), 전하판독용 스위칭 소자(88) 및 캐리어 수집전극(87)의 각 셋트는 방사선 검출유닛으로서 동작되는 검출소자(DU)를 구성한다.
첨언하면, 바이어스 전압이 전압 인가전극(82)으로 인가되는 상태인 동안 방사선이 조사되는 경우, 방사선의 입사에 의해 생성된 전하 이송매체(즉, 캐리어)는 바이어스 전압에 의해 전압 인가전극(82) 및 캐리어 수집전극(87)으로 각각 이동된다. 전하는, 생성된 캐리어의 수에 따라 전하저장용 커패시터(Ca)에 저장된다. 저장된 전하는 스위칭 소자(88)를 온(ON) 상태로 함으로써 방사선 검출신호로서 판독된다.
도 8에 도시된 2차원 어레이 구성의 방사선 검출장치가, 예컨대 X선 형광투시 이미지 시스템에 의해 얻어진 X선 형광투시 이미지를 검출하기 위해 사용되는 경우, X선 형광투시 이미지는 방사선 검출장치에서 출력된 방사선 검출신호에 따라 얻어진다.
그러나, 종래 방사선 검출장치의 경우, 아모르퍼스 반도체 후막(81)의 열팽창계수가 크다. 따라서, 아모르퍼스 반도체 후막(81)과 절연 기판(86) 사이의 열팽창계수의 차이에 기인해서 온도 뒤틀림이 발생할 위험성이 있다. 이와 같은 온도 뒤틀림이 발생되면, 아모르퍼스 반도체 후막(81)은 균열(crack)된다. 이와 같은 경우, 이러한 균열은 이미지 결함으로 귀착된다. 또한, 방전 파괴가 균열 부분에서 발생되고, 검출장치는 동작 불능상태로 된다.
게다가, 종래 방사선 검출장치의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 판독 라인(810), 게이트 라인(811) 및 접지 라인(812)은 절연 기판(86)상에 노출된 부분(810a, 811a, 812a)을 가진다. 그러므로, 전압 인가전극(82)의 단부 에지(82a)에서 아모르퍼스 반도체 후막(81)의 단부 에지(81a)의 표면을 따라 상기 부분(810a, 811a, 812a)까지의 부분에서 절연파괴의 발생에 의해, 크리핑 방전이발생될 위험성이 있다. 또한, 예컨대, X선 형광투시 이미지의 경우, 크리핑 방전의 발생은 방사선 검출신호에 노이즈를 일으킨다. 이것이 이미지의 화질 감소로 귀착된다. 그것에 대한 대책으로서, 바이어스 전압을 낮은 값으로 설정함으로써, 크리핑 방전이 억제될 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우, 단결정 반도체에 비해 아모르퍼스 반도체는 캐리어 수송특성이 열등하다. 따라서, 종래의 방사선 검출장치는 충분한 검출감도를 얻을 수 없다는 결점에 직면한다.
첨언하면, 온도 변화에 의한 뒤틀림 등과 같은 환경 저항성의 문제에 대처하기 위해, 도 9에 도시된 절연 플레이트 부재(95)를 갖는 방사선 검출장치(A)가 제안되었다. 절연 플레이트 부재(95)는, 절연 기판(96)상에 형성된 아모르퍼스 반도체 후막(91)과 전압 인가전극(92)의 최상층 표면상에 형성된다. 절연 플레이트 부재(95)는, 절연 기판(96)과 동등한 열팽창계수를 가진다. 절연 플레이트 부재(95)는, 최상층 전체 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지(94)에 의해 고정된다.
그러나, 이와 같은 방사선 검출장치(A)에 있어서, 아모르퍼스 반도체 후막(91)의 표면이 고내압 경화성 합성 수지(94)의 용제 성분에 의해 열화되어, 크리핑 방전이 발생하고, 내압이 낮아지는 것을 나타내는 실험 결과가 얻어진다(도 7에 도시된 제1 비교용 검출장치에 대응하는 실험 결과를 확인한다).
또, 크리핑 방전을 방지하기 위해, 도 10에 도시된 바와 같이, 아모르퍼스 반도체 후막(101)과 전압 인가전극(102) 사이에 형성된 Sb2S3와 같은 재료로 제작된캐리어 선택 고저항막(103)을 가지는 방사선 검출장치(B)가 제안되었다(일본특허출원 평11-240026). 캐리어 선택 고저항막(103)은, 열화하기 쉬운 아모르퍼스 반도체 후막(101)의 표면 전체를 덮는 것과 같이 형성된다.
그러나, 이와 같은 방사선 검출장치(B)는, Sb2S3와 같은 재료로 제조된 캐리어 선택 고저항막(103)은 인장 강도가 열등하므로, 온도 변화에 의해서 발생되는 아모르퍼스 반도체 후막(101)의 뒤틀림을 지탱할 수 없어 균열이 발생하기 쉽다는 결점을 가진다. 또한, 캐리어 선택 고저항막(103)이 크리핑 방전의 발생을 방지하는데 충분한 두께를 갖는 것이 어렵다. 첨언하면, 도 10에 도시된 스위칭 소자(108) 및 캐리어 수집전극(107)의 각각은 도 8에 도시된 스위칭 소자(88) 및 캐리어 수집전극(87)과 유사한 구성을 가진다.
게다가, 크리핑 방전의 발생을 방지하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 실리콘 수지 및 에폭시 수지와 같은 고내압 절연재료로 제조된 방전방지막(110)을 가지는 방사선 검출장치(C)가 제안되었다(일본특허출원 2000-191167). 방전방지막(110)은, 아모르퍼스 반도체 후막(111)과 전압 인가전극(112)의 최상층 표면상에 형성된다.
그러나, 이와 같은 방사선 검출장치(C)에 있어서, 실리콘 수지 및 에폭시 수지와 같은 고내압 절연재료로 제조된 방전방지막(110)은, 절연 기판(116)과 열팽창계수가 다르고, 상대적으로 표면의 강도가 열등하다. 따라서, 마찬가지로 온도 변화에 의한 뒤틀림이 발생한다. 그 결과, 균열이 수지 그 자체 및 아모르퍼스 반도체 후막(111)과 전압 인가전극(112) 사이의 중간층에서 발생하므로, 검출장치는 불충분한 크리핑 방전내압을 가진다(도 7에 도시된 제2 비교용 검출장치의 실험 결과를 확인).
첨언하면, 도 11에 도시된 스위칭 소자(118) 및 캐리어 수집전극(117)의 각각은 도 8에 도시된 스위칭 소자(88) 및 캐리어 수집전극(87)과 유사한 구조를 가진다.
상술한 사정을 고려하여, 본 발명의 목적은 온도 저항성과 같은 환경 저항성이 우수하고, 방사선 감응형 반도체막으로 인가된 바이어스 전압에 의한 크리핑 방전의 발생을 방지하여, 충분한 검출감도를 얻을 수 있는 방사선 검출장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 제1 변형 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 제2 변형 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예인 방사선 센서부의 전체 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출유닛의 검출동작 상황을 나타내는 설명도,
도 7은 3개의 방사선 검출장치, 즉 시험용 검출장치, 제1 비교 검출장치 및 제2 비교 검출장치의 내압 측정 결과를 나타내는 그래프,
도 8은 종래의 방사선 검출장치의 주요 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 9는 종래의 개량된 방사선 검출장치의 주요 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 10은 종래의 개량된 또 다른 방사선 검출장치(B)의 주요 구성을 나타내는 개략적인 단면도,
도 11은 종래의 개량된 또 다른 방사선 검출장치(C)의 주요 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 전하저장용 커패시터와 전하판독용 스위칭 소자를 가지는 절연 기판과; 절연 기판상에 형성되어 전하저장용 커패시터와 전기적으로 연결되는 캐리어 수집전극과; 캐리어 수집전극상에 형성되어 방사선의 입사에 대응해서 전하 이송매체를 생성하는데 적용되는 방사선 감응형 아모르퍼스 반도체 후막과; 아모르퍼스 반도체 후막상에 형성된 전압 인가전극과; 아모르퍼스 반도체 후막의 전체 표면을 덮는 것과 같이 아모르퍼스 반도체 후막과 전압 인가전극 사이에 형성된 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막과; 온도 변화에 의해서 발생되는 아모르퍼스 반도체 후막의 뒤틀림을 방지하기 위해, 절연 기판과 동등한 열팽창계수를 가지고, 전압 인가전극상에 형성되며, 고내압 경화성 합성 수지에 의해 고정되는 절연보조 플레이트 부재를 포함하는 방사선 검출장치(이하, 본 발명의 제1 방사선 검출장치로 불려진다)가 제공된다. 방사선 검출장치에 있어서, 전하는 방사선의 입사에 의해 아모르퍼스 반도체 후막에서 생성된 전하 이송매체의 수에 따라 전하저장용 커패시터에 저장되고, 전하저장용 커패시터에 저장된 전하는 스위칭 소자를 통해 방사선 검출신호로서 판독된다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제2 방사선 검출장치로 불려진다), 방사선 검출장치는 복수의 캐리어 수집전극이 2차원 매트릭스 형태로 배치되도록 형성되고, 하나의 전하저장용 커패시터와 하나의 전하판독용 스위칭 소자가 캐리어 수집전극의 각각에 대응해서 설치되는 2차원 어레이 구성을 가진다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제3 방사선 검출장치로 불려진다), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은 0.05㎛~10㎛ 범위의 두께를 가지는 Sb2S3막이다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제4 방사선 검출장치로 불려진다), 고내압 경화성 합성 수지는 에폭시 수지이다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제5 방사선 검출장치로 불려진다), 보조 플레이트 부재는 각각 원자번호 15 이상 및 총량 1원자% 이하인 원소를 함유하는 재료를 포함한다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제6 방사선 검출장치로 불려진다), 보조 플레이트 부재는 방사선 감응영역에 위치된 부분의 두께가 불감응 영역에 위치된 부분의 두께보다 얇다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제7 방사선 검출장치로 불려진다), 보조 플레이트 부재는 방사선 감응영역에 위치된 부분만이 개구된다.
본 발명의 제1 또는 제2 방사선 검출장치의 실시예(이하, 본 발명의 제8 방사선 검출장치로 불려진다)는, 보조 플레이트 부재와 절연 기판 사이의 갭을 조절하기 위한 스패이서를 더 포함한다.
본 발명의 제8 방사선 검출장치의 일실시예에 의하면(이하, 본 발명의 제9 방사선 검출장치로 불려진다), 절연 기판과 보조 플레이트 부재 사이의 갭은 2㎜~4㎜이다.
다음에, 본 발명의 방사선 검출장치의 각 동작을 이하에 설명한다.
본 발명의 방사선 검출장치에 의해 방사선 검출동작이 수행되는 경우, 검출되는 방사선은 검출장치로 입사되는 한편, 바이어스 전압은 방사선 감응형 아모르퍼스 반도체 후막의 정면측에 형성된 전압 인가전극으로 인가된다. 방사선의 입사에 의해 아모르퍼스 반도체 후막에 생성된 전하 이송매체(즉, 캐리어)는, 바이어스 전압에 의해 전압 인가전극 및 캐리어 수집전극으로 이동된다. 그때, 전하는 생성된 캐리어에 따라 캐리어 수집전극과 전기적으로 연결된 전하저장용 커패시터에 저장된다. 또, 전하판독용 스위칭 소자의 온(ON) 상태로의 천이가 수행되면, 저장된전하는 스위칭 소자를 통해 방사선 검출신호로서 판독된다.
게다가, 본 발명의 방사선 검출장치의 경우, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은, 아모르퍼스 반도체 후막의 전체 표면을 덮는 것과 같이, 아모르퍼스 반도체 후막과 전압 인가전극 사이에 형성된다. 따라서, 아모르퍼스 반도체 후막의 표면이 고내압 경화성 합성 수지의 용제 성분에 의해 열화되고, 크리핑 방전이 발생하여 내압이 낮아지는 현상은 발생하지 않는다. 게다가, 암전류의 증가는 억제된다.
또, 절연보조 플레이트 부재는, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극이 형성된 최상층 표면상에 형성 및 고정되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지에 의해 고정된다. 따라서, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극은 상대적으로 인장 강도가 열등하고, 서로 열팽창계수가 거의 같은 절연보조 플레이트 부재 사이에 끼워진다. 그 결과, 온도 변화에 기인한 아모르퍼스 반도체 후막에서 뒤틀림 발생의 빈도 및 균열의 발생 빈도가 현저하게 감소된다.
또한, 아모르퍼스 반도체 후막 그 자체의 파괴 이외의 절연파괴가 발생되는 곳으로 가정되는 경로는, 고내압 경화성 합성 수지를 통해 고내압 경화성 합성 수지와 보조 플레이트 부재 사이의 경계면을 따라 판독 라인, 게이트 라인 및 접지 라인이 절연 기판상에서 노출되는 부분까지 연장되고, 전압 인가전극에 의해 발생된 전하 캐리어와 전하의 재결합이 보조 플레이트 부재상에서 생성되는 부분까지연장되는 경로이다. 따라서, 바이어스 전압에 의해 절연파괴가 발생하지 않을 정도로 충분히 두꺼운 두께를 갖도록 고내압 경화성 합성 수지를 형성함으로써, 절연파괴의 발생이 방지된다.
또, 절연보조 플레이트 부재는, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극이 형성된 최상층 표면상에 형성 및 고정되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지에 의해 고정된 다. 이 구성은 환경 저항성에 대해 상대적으로 열등한 아모르퍼스 반도체 후막을 위한 보호막으로 기능한다.
또한, 본 발명의 제2 방사선 검출장치의 경우, 방사선 검출유닛이 매트릭스 형태로 배열된 2차원 어레이 구성은, 전하저장용 커패시터와 전하판독용 스위칭 소자를 2차원 매트릭스 형태로 배열된 복수의 캐리어 수집전극의 각각에 대응하게 설치함으로써 형성된다. 따라서, 국부적인 방사선 검출은 각 방사선 검출유닛에서 수행된다.
본 발명의 제3 방사선 검출장치의 경우, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은 0.05㎛~10㎛ 범위의 두께를 가지는 Sb2S3막이다. 본 발명의 제3 방사선 검출장치는, 아모르퍼스 반도체 후막의 표면이 고내압 경화성 합성 수지의 용제 성분에 의해 열화되는 것을 방지하고, 크리핑 방전의 발생을 방지하며, 내압을 낮추는 동작과, 암전류의 증가를 방지하는 동작을 수행한다.
본 발명의 제4 방사선 검출장치의 경우, 고내압 경화성 합성 수지는 에폭시수지이다. 따라서, 본 발명의 제4 방사선 검출장치는 이 수지가 경화 후, 강도가 우수한 반면, 아모르퍼스 반도체 후막에 대한 수지의 용제 성분의 반응성이 낮다는 특징이 있다.
본 발명의 제5 방사선 검출장치의 경우, 보조 플레이트 부재는 각각 원자번호 15 이상 및 총량 1원자% 이하인 원소를 함유하는 재료를 포함한다. 따라서, 입사 방사선의 감쇄가 억제될 수 있다.
본 발명의 제6 방사선 검출장치의 경우, 보조 플레이트 부재는 방사선 감응영역에 위치된 부분의 두께가 불감응 영역에 위치된 부분의 두께보다 얇다. 따라서, 입사 방사선의 감쇄가 더 억제될 수 있음과 동시에, 온도 변화에 의해서 발생되는 아모르퍼스 반도체 후막의 뒤틀림 및 그곳에서 발생하는 균열에 대한 강도를 유지할 수 있다.
본 발명의 제7 방사선 검출장치의 경우, 방사선 감응영역이 위치된 부분만이 개구된다. 따라서, 입사 방사선의 감쇄가 최소화 될 수 있음과 동시에, 온도 변화에 의해서 발생되는 아모르퍼스 반도체 후막의 뒤틀림 및 그곳에서 발생하는 균열에 대한 강도를 유지할 수 있다.
본 발명의 제8 방사선 검출장치의 경우, 보조 플레이트 부재와 절연 기판 사이의 본딩 갭을 조절하기 위한 스패이서가 보조 플레이트 부재의 주변부에 설치된다. 이것은 본딩 갭의 제어를 용이하게 한다. 또, 입사 방사선의 감쇄 변동에 의한 감도의 변동이 억제될 수 있다.
본 발명의 제9 방사선 검출장치의 경우, 절연 기판과 보조 플레이트 부재 사이의 본딩 갭은 2㎜ 이상으로 설정된다. 따라서, 아모르퍼스 반도체 후막 그 자체의 파괴 이외의 절연파괴가 발생되는 곳으로 가정되는 경로중에서, 고내압 경화성 합성 수지를 통해 고내압 경화성 합성 수지와 보조 플레이트 부재 사이의 경계면을 따라 판독 라인, 게이트 라인 및 접지 라인이 절연 기판상에서 노출되는 부분까지 연장된 경로를 연장하고, 전압 인가전극과 보조 플레이트 부재 사이의 거리를 연장할 수 있으므로, 보조 플레이트 부재의 표면이 갖는 전하량이 감소된다. 따라서, 30㎸ 이상의 고내압이 얻어질 수 있다. 또한, 본딩 갭은 4㎜ 이하로 설정된다. 그 결과, 경화성 합성 수지에 기인해서 입사 방사선의 감쇄가 최소화 될 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 이하에 설명된다. 도 1은 본 발명의 일실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제1 변형 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 3은 본 발명의 제2 변형 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예인 방사선 센서부의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예인 방사선 센서부의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6은 본 발명의 일실시예인 방사선 검출유닛의 검출동작의 상황을 나타내는 설명도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방사선 검출장치는 유리 기판과 같은 절연 기판(6), 아모르퍼스 반도체 후막(1) 및 전압 인가전극(2)을 포함하는 방사선 센서부를 갖는다. 절연 기판(6)은 그 위에 형성된 커패시터(Ca)와 전하추출용 스위칭 소자(8)를 갖는다. 커패시터(Ca)는 SiO2층으로 구성된다. 전하추출용 스위칭 소자(8)는, 각각 커패시터(Ca)에 저장된 전하를 추출하기 위해 사용되고, 대개 오프(OFF) 상태(즉, 인터럽트 상태)에 있는 트랜지스터(TFTs)이다. 아모르퍼스 반도체 후막(1)은 전하저장용 커패시터(Ca)와 전기적으로 연결되고, 캐리어 수집전극(7)을 통해 절연 기판(6)상에 형성된다. 전압 인가전극(2)은 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 방사선 입사측(정면)에 설치된다. 아모르퍼스 반도체 후막(1)은 방사선의 입사에 의해 전하 이송매체(즉, 캐리어)를 생성한다.
또한, 본 실시예에 의한 방사선 검출장치는, 바이어스 전압을 전압 인가전극(2)으로 공급하는 바이어스 전압공급부(즉, 전원공급부)(Ve)를 갖는다. 바이어스 전압이 전압 인가전극(2)으로 인가되는 상태인 동안 방사선이 조사되는 경우, 방사선 조사에 의해 생성된 캐리어는 캐리어 수집전극(7)에서 커패시터(Ca)로 이송된 후 저장된다. 또, 판독시, 온(ON) 신호가 게이트 라인(11)에서 스위칭 소자(8)로 전송되어, 스위칭 소자(8)가 온 된다(즉, 연결된다). 따라서, 저장된 전하는 판독 라인(10)에서 방사선 검출신호로서 판독된다. 이후, 각 구성 부분의 구성이 구체적으로 설명된다.
본 실시예에 의한 방사선 검출장치의 경우, 아모르퍼스 반도체 후막(1)은 109Ω㎝ 이상(바람직하게, 1011Ω㎝)의 고유 저항을 가지며, 약 0.5㎜~1.5㎜ 범위의 두께를 갖는 고순도 아모르퍼스 셀렌(a-Se) 후막이다. 이 a-Se 후막은 검출영역을 증가시키는 적용에 특히 우수하다. 약 0.5㎜~1.5㎜ 범위의 두께를 갖는 정도의 후막이 아모르퍼스 반도체 후막(1)으로서 사용되는 것은, 방사선이 흡수되지 않고 이 막을 통과하고, 이 막이 얇은 경우 방사선을 충분히 흡수할 수 없기 때문이다.
전압 인가전극(2)과 캐리어 수집전극(7)은 Au, Pt, Ni 및 In 그룹중에서 선택된 적절한 금속 또는 ITO(indium tin oxide)로 제작된다. 물론, 아모르퍼스 반도체 후막 및 전극의 재료는 상술한 예시된 것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시예에 의한 방사선 검출장치에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 용제 방해 및 캐리어 선택 고내압 저항막(3)은 아모르퍼스 반도체 후막(1)과 전압 인가전극(2) 사이에서 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 전체 표면을 덮는 것과 같이 형성된다. 고내압 저항막(3)은 Sb2S3막으로서, 예컨대 약 1㎛의 두께를 갖는다. 또, 전압 인가전극(2)은 Sb2S3막상에 형성된다. 절연보조 플레이트 부재(5)는, 최상층 표면을 덮는 것과 같이, 고내압 경화성 합성 수지인 에폭시 수지(4)에 의해 이들 최상층 표면상에 고정되어 형성된다. 절연보조 플레이트 부재(5)는 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 갖는다.
첨언하면, 포지티브 바이어스시 캐리어 선택 고저항막을 사용하는 경우, n형(즉, 정공주입 방지형) 선택막이 사용된다. 반대로, 네가티브 바이어스시 캐리어 선택 고저항막을 사용하는 경우, p형(즉, 전자주입 방지형) 선택막이 사용된다.
절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 갖는 절연보조 플레이트 부재(5)는, 각각 원자번호 15 이상 및 총량 1원자% 이하인 원소를 함유하는 재료로 구성된다. 방사선의 감쇄가 작으면, 어떤 재료도 사용될 수 있다. 예컨대, 파이렉스(pyrex) 유리 또는 실리카 유리가 언급될 수 있다. 보조 플레이트 부재의 바람직한 두께는 약 0.5㎜~1.5㎜이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 변형 실시예로서의 보조 플레이트 부재(5)는, 방사선 감응영역에 위치된 부분의 두께가 불감응영역에 위치된 부분보다 얇은 구성을 갖는다. 그러므로, 도 2에 도시된 구성이라면, 보조 플레이트 부재(5)가 사용될 때 방사선의 감쇄가 상대적으로 큰 경우라도, 강도가 유지되면서 방사선의 감쇄가 억제될 수 있다. 또, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 변형 실시예로서의 보조 플레이트 부재(5)는 방사선 감응영역에 위치된 부분만 개방된 구성을 갖는다. 그러므로, 도 3에 도시된 구성을 이용함으로써, 방사선의 감쇄가 최소화 될 수 있다.
첨언하면, 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 가지는 절연보조 플레이트 부재(5)는 상술한 방식으로 제공된 부재(5)에 한정되지 않는다. 아모르퍼스 반도체 후막(1)상에서 뒤틀림이 발생하지 않도록 형성된 보조 부재라면, 어떤 보조 부재라도 사용될 수 있다.
Sb2S3막은 본 실시예에 의한 방사선 검출장치, 제1 변형 실시예 및 제2 변형 실시예의 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막의 일예로서 언급된다. 그러나, Sb2S3막 이외에, CdS, SbTe, ZnTe 및 CdTe 등과 같은 무기 반도체로 제조된 막과, 캐리어 이동재료가 첨가된 폴리카보네이트 등과 같은 유기막 재료로 제조된 막이 사용될 수 있다. 이들 막의 두께는 캐리어 선택성, 용제 저항성 및 아모르퍼스반도체 후막(1)에 대한 접착성에 의해 결정되며, 바람직하게 0.01㎛~10㎛이다. 대안(代案)적으로 이들 막의 두께는 0.05㎛~10㎛ 범위내에서 선택될 수 있다.
고내압 경화성 합성 수지(4)의 일예로서 에폭시 수지가 언급되었지만, 수지의 용제 성분과 아모르퍼스 반도체 후막(1) 사이의 반응성이 작으면, 아크릴 수지 및 불소수지와 같은 다른 재료가 사용될 수 있다. 첨언하면, a-Se막이 아모르퍼스 반도체 후막으로서 사용되는 경우, a-Se막이 열에 의해 용이하게 변형될 수 있으므로, 실온에서 경화하는 유형의 수지를 선택할 필요성이 있다. 이들 수지가 형성될 때, 형성두께가 너무 얇으면, 내압이 낮아진다. 반대로, 형성 두께가 너무 두꺼우면, 입사 방사선이 감쇄한다. 따라서, 절연 기판(6)과 절연보조 플레이트 부재(5) 사이의 갭은 바람직하게 1㎜~5㎜이다. 아마, 그들 사이의 갭은 2㎜~4㎜인 것이 가장 바람직할 것이다.
이와 같은 갭을 확실하게 형성하기 위해, 도 1에 도시된 본 실시예의 검출장치, 도 2에 도시된 제1 변형 실시예 및 도 3에 도시된 제2 변형 실시예에서 이 갭의 값을 용이하게 조절하기 위해, ABS 수지로 제조된 스패이서(9)가 절연 기판 주변부에 설치된다.
또한, 본 실시예에 의한 검출장치의 방사선 센서부에 있어서, 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 캐리어 수집전극(7)이 2차원 매트릭스 형태로 형성 및 배열된다. 또, 하나의 전하저장용 커패시터(Ca)와 하나의 전하판독용 스위칭 소자(8)가 캐리어 수집전극(7)의 각각에 대응해서 설치된다. 이것은, 각각 방사선 검출유닛으로서 기능하는 다수(예컨대, 1024×1024)의 검출소자(DU)가 X 방향 및 Y방향을 따라 배열된 2차원 어레이 구성의 평판형 방사선 센서(즉, 표면센서)로서 구성된다. 첨언하면, 도 4는 도 1에 도시된 방사선 센서부를 나타내는 평면도이다. 도 5는 그 내부 구성을 나타내는 개략도이다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 검출소자(DU)에 대한 공통전극으로 기능하는 전압 인가전극(2)이 전체 표면상에 형성된다. 각각의 검출소자로서 기능하는 캐리어 수집전극(7)은 다른 검출소자(DU)와 대응하는 캐리어 수집전극과 분리되는 것과 같이 검출소자(DU)의 각각에 대응해서 2차원 형태로 배열된다. 또, 하나의 전하저장용 커패시터(Ca)와 하나의 전하판독용 스위칭 소자(8)는 캐리어 수집전극(7)의 각각에 연결되고, 국부적인 방사선 검출이 방사선 검출유닛의 각각에서 수행된다. 이것은 방사선 강도의 2차원 분포의 측정을 가능하게 한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방사선 센서부에 있어서, 검출소자(DU)의 스위칭 소자(8)용 박막 트랜지스터의 게이트는 횡방향(즉, X방향)으로 연장되는 게이트 라인(11)에 연결된다. 그 소스는 종방향(즉, Y방향)으로 연장되는 판독 라인(10)에 연결된다. 판독 라인(10)은 전하-전압 컨버터 그룹(즉, 프리앰프 그룹)(13)을 통해서 멀티플렉서(15)에 연결된다. 게이트 라인(11)은 게이트 드라이버(14)에 연결된다. 첨언하면, 본 실시예에 있어서, 전하-전압 컨버터 그룹(13)은 일대일 대응관계로 판독 라인(10)에 각각 연결된다.
또한, 본 실시예에 의한 방사선 검출장치의 방사선 센서부의 경우, 멀티플렉서(15) 및 게이트 드라이버(14)에 대한 신호를 추출하는 주사신호가 전송된다. 방사선 센서부의 검출소자(DU)의 각각은, X방향 및 Y방향의 각각에 대응하는 배열에따라 검출소자(DU)에 연속적으로 할당된 어드레스(예컨대, 0~1023)에 따라 지정된다. 따라서, 추출용 주사신호는 X방향 어드레스 및 Y방향 어드레스를 지정하기 위해 사용된다.
Y방향에 대응하는 주사신호에 따라 게이트 드라이버(14)에서 X방향 게이트 라인(11)으로 라인마다 추출용 전압이 인가됨에 따라, 각각의 라인에 대응하는 검출소자(DU)가 동시에 선택된다. 또한, 멀티플렉서(15)는 X방향 주사신호에 따라 다른 것으로 전환된다. 따라서, 선택된 라인에 대응하는 검출소자(DU)의 커패시터(Ca)에 저장된 전하는 전하-전압 컨버터 그룹(13…13) 및 멀티플렉서(15)의 그룹을 통해서 연속적으로 외부 회로로 출력된다.
본 실시예의 방사선 검출장치가, 예컨대 X선 형광투시 이미지 시스템의 X선 검출장치로서 사용되는 경우, 검출소자(DU)의 검출신호는 화소신호로서 멀티플렉서(15)에서 연속적으로 추출된다. 그때, 노이즈 처리와 같은 필요한 신호처리가 이미지 처리부(DT)에서 수행된다. 계속해서, 처리된 신호는 이미지 표시부(MT)에서 2차원 이미지(즉, X선 형광투시 이미지)로서 표시된다.
상술한 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시예의 방사선 센서부에서 검출신호를 추출하는 시스템은, 통상의 TV 카메라와 같은 비디오 장비와 거의 유사한 구성을 갖는다. 본 실시예의 경우, 전하-전압 컨버터 그룹(13), 멀티플렉서(15) 및 게이트 드라이버(14) 및 필요하다면 AD 컨버터(미도시)가 방사선 센서부에 설치된다. 그 이상 방사선 센서부의 집적도 달성된다. 그러나, 전하-전압 컨버터 그룹(13), 멀티플렉서(15), 게이트 드라이버(14) 및 AD 컨버터는 별개로 설치될 수있다.
또한, 본 실시예의 방사선 센서부를 제조하는 경우, 스위칭 소자(8), 커패시터(Ca), 캐리어 수집전극(7), 아모르퍼스 반도체 후막(1) 및 캐리어 선택 고저항막(3)에서 사용하기 위한 박막 트랜지스터 및 전압 인가전극(2)이, 각종 진공 성막법에 의거한 박막형성 기술 및 포토리소그래피법에 의거한 패터닝 기술을 이용함으로써, 절연 기판(6)의 표면상에서 연속적으로 적층되게 형성된다.
다음에, 본 실시예에 의한 방사선 검출장치의 방사선 검출동작이 도 6을 참조하여 이하에 설명된다. 본 실시예의 검출장치에 의해 방사선 검출이 수행되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 바이어스 전압이 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 정면측상의 전압 인가전극(2)으로 인가되는 상태인 동안, 검출되는 방사선이 방사선 검출장치로 입사하게 된다. 전하 이송매체(즉, 캐리어)로서 기능하는 전자 및 정공은, 방사선의 입사에 의해 생성되고, 바이어스 전압에 의해 전압 인가전극(2) 및 캐리어 수집전극(7)으로 각각 이동된다. 그때, 전하는 생성된 캐리어의 수에 따라 캐리어 수집전극(7)측의 전하저장용 커패시터(Ca)에 저장된다. 또, 전하판독용 스위칭 소자(8)의 온(ON)상태로의 상태천이가 수행되면, 저장된 전하는 방사선 검출신호로서 스위칭 소자(8)를 통해 판독된다. 그 후, 전하-전압 컨버터(13)는 판독 전하를 전압신호로 변환한다.
게다가, 본 실시예의 방사선 검출장치의 경우, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3)은, 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 전체 표면을 덮는 것과 같이 아모르퍼스 반도체 후막(1)과 전압 인가전극(2) 사이에 형성된다. 따라서, 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 표면이 고내압 경화성 합성 수지(4)의 용제 성분에 의해 열화되고, 크리핑 방전이 발생되며, 내압이 낮아지는 형상은 일어나지 않는다.
또, 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 갖는 절연보조 플레이트 부재(5)는, 아모르퍼스 반도체 후막(1), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3) 및 전압 인가전극(2)이 형성된 최상층 표면상에 형성 및 고정되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지(4)에 의해 고정된다. 따라서, 인장 강도가 상대적으로 열등한 아모르퍼스 반도체 후막(1), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3) 및 전압 인가전극(2)은, 서로 열팽창계수가 거의 같은 절연보조 플레이트 부재(5)의 사이에 끼워진다. 그 결과, 온도 변화에 기인하는 아모르퍼스 반도체 후막(1)에서 뒤틀림의 발생 빈도와 크랙의 발생 빈도가 현저하게 감소된다.
또한, 아모르퍼스 반도체 후막(1) 그 자체의 파괴 이외의 절연파괴가 발생하는 것으로 가정되는 경로는, 고내압 경화성 합성 수지(4)를 통해서 고내압 경화성 합성 수지(4)와 보조 플레이트 부재(5) 사이의 경계면을 따라 판독 라인(10), 게이트 라인(11) 및 접지 라인(12)이 절연 기판(6)상에서 노출된 부분까지 연장되고, 전압 인가전극에 의해 생성된 전하 캐리어와 전하의 재결합이 보조 플레이트(5)상에서 생성되는 부분까지 연장되는 경로이다. 따라서, 바이어스 전압에 의해 절연파괴가 일어나지 않을 정도로 충분히 두꺼운 두께를 갖는 고내압 경화성 합성 수지(4)를 형성함으로써 절연파괴의 발생이 방지된다.
또, 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 가지는 절연보조 플레이트 부재(5)는, 아모르퍼스 반도체 후막(1), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3)및 전압 인가전극(2)이 형성된 최상층 표면상에 형성 및 고정되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지(4)에 의해 고정된다. 이 구성은 환경 내성이 상대적으로 열등한 아모르퍼스 반도체 후막에 대한 보호막으로서 기능한다.
[일예]
다음에, 고내압 경화성 합성 수지(4)의 용제 성분에 의해, 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 표면을 열화시키지 않고 내압이 개선된 것을 실제로 확인하기 위해, 본 실시예의 방사선 검출장치와 동일한 구성을 가지는 시험용 방사선 검출장치가 제조된다.
즉, 아모르퍼스 반도체 후막(1)은 두께가 1㎜인 a-Se막이다. 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3)은 약 3㎛인 Sb2S3막이다. 고내압 경화성 합성 수지(4)는 에폭시 수지이다. 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 가지는 절연보조 플레이트 부재(5)는 두께가 0.7㎜인 파이렉스 유리이다. 절연 기판(6)과 파이렉스 유리(즉, 보조 플레이트 부재(5)) 사이의 갭의 폭이 3㎜가 되도록 ABS 수지 스패이서(9)가 설치된다.
다른 한편, 2개의 비교용 방사선 검출장치가 제조된다. 즉, 하나는 Sb2S3막이 설치되지 않은 것(즉, 고저항막(3)이 없음)을 제외하고, 시험용 방사선 검출장치의 구성과 유사한 제1 비교용 방사선 검출장치이다. 다른 하나는, 파이렉스 유리(즉, 보조 플레이트 부재(5))를 사용하지 않고 최상층 표면상에 에폭시 수지층만 형성되는 것을 제외하고, 시험용 방사선 검출장치의 구성과 유사한 제2 비교용 방사선 검출장치이다.
이때, 3개의 방사선 검출장치, 즉 시험용 방사선 검출장치, 제1 비교용 방사선 검출장치 및 제2 비교용 방사선 검출장치의 전압 인가전극(2)으로 4㎸의 바이어스 전압이 인가된다. 바이어스 전압의 인가는 1분 동안 지속된다. 방사선(X선)의 조사가 10초 지속되는 동안, 이들 검출장치의 판독 라인(10)으로부터의 검출 출력(즉, 출력된 전류 값)이 측정된다. 그때, 측정 정밀도를 향상시키기 위해, 스위칭 소자(8)를 통상적으로 온(ON)상태로 함으로써, 모든 게이트 라인(11)에 통상적으로 온(ON)신호가 제공되어, 통상적으로 검출 출력이 판독 라인(10)으로 전송된다. 계속해서, 바이어스 전압을 1㎸씩 증가시킴으로써, 유사한 측정동작이 반복된다. 시험용 방사선 검출장치의 경우, 이와 같은 측정은 바이어스 전압이 30㎸에 도달할 때까지 수행된다. 상기 비교용 방사선 검출장치의 경우, 이와 같은 측정은 절연파괴가 발생될 때까지 수행된다. 도 7은 이 측정의 결과를 나타낸다.
파이렉스 유리(즉, 보조 플레이트 부재(5))를 사용하지 않는 시험용 방사선 검출장치 및 제2 비교용 방사선 검출장치의 경우, 30㎸의 바이어스 전압이 인가되어야 절연파괴가 발생된다. 반대로, Sb2S3막(즉, 고저항막(3))을 사용하지 않는 제1 비교용 방사선 검출장치의 경우 절연파괴는 5㎸에서 발생된다. 실제로, 제1 비교용 방사선 검출장치의 a-Se막의 표면과 에폭시 수지(4)의 용제 성분의 반응이 진행된다. 따라서, a-Se막의 표면이 적색으로 된다.
이것으로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시예의 방사선 검출장치와 유사하게, 아모르퍼스 반도체 후막(1)의 전체 표면을 덮고, 고내압 경화성 합성 수지(4)의 용제 성분에 의해 아모르퍼스 반도체 후막의 표면이 열화되는 것을 방지할 수 있을 정도로 충분한 두께를 갖도록, 아모르퍼스 반도체 후막(1)과 전압 인가전극(2) 사이에 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3)이 형성될 때, 30㎸ 이상의 고내압이 얻어질 수 있다.
계속해서, 파이렉스 유리(5)를 사용하지 않는 시험용 방사선 검출장치 및 제2 비교용 방사선 검출장치가, 자동 온도조절 오븐내에서 40℃에서 100시간 동안 방치된 후, 온도가 실온으로 되돌려지고, 그 후 시험용 방사선 검출장치 및 제2 비교용 방사선 검출장치에 대해 동일한 시험이 수행된다.
30㎸ 이상의 바이어스 전압이 인가되어도, 시험용 방사선 검출장치에서 절연파괴는 발생하지 않는다. 신호 전류의 값은 40℃에서 방치되기 이전과 거의 같다. 반대로, 제2 비교용 방사선 검출장치의 경우, 신호 전류의 값은 갑자기 증가되어, 절연파괴가 8㎸의 바이어스 전압에서 발생된다. 실제로, 제2 비교용 방사선 검출장치의 경우, 자동 온도조절 오븐내에서 40℃로 방치되는 동안 뒤틀림이 발생된다. 온도가 실온으로 회복된 후, a-Se막상의 Sb2S3막에서 크랙이 발생된다.
이것으로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시예의 방사선 검출장치와 유사하게, 아모르퍼스 반도체 후막(1), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3) 및 전압 인가전극(2)이 형성된 최상층 표면상에, 고내압 경화성 합성 수지(4)를 사용하여 최상층 표면을 덮는 것과 같이, 절연 기판(6)과 동등한 열팽창계수를 갖는절연보조 플레이트 부재(5)를 형성 및 고정시킴으로써, 아모르퍼스 반도체 후막(1), 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막(3) 및 전압 인가전극(2)에서 주위 온도의 변화에 기인하는 뒤틀림의 발생 및 뒤틀림에 기인한 크랙의 발생이 방지될 수 있다
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다음 변형예가 제조될 수 있다.
(1) 상술한 실시예에서, 아모르퍼스 반도체 후막(1)은 고순도 a-Se막이었지만, 본 발명에 의한 아모르퍼스 반도체 후막(1)은, 결정화를 방지하는 기능을 갖는 As 또는 Te가 도프된 a-Se막 또는 셀렌 화합물의 아모르퍼스 반도체 후막일 수 있다.
(2) 또한, 상술한 실시예에서, 캐리어 수집전극(7)과 아모르퍼스 반도체 후막(1) 사이에 중간층이 설치되지 않았지만, 캐리어 선택적인 중간층은 Sb2S3막 또는 셀렌 화합물막으로 구성된다.
(3) 또, 상술한 실시예는, 다수의 검출소자(DU)가 매트릭스 형태로 배열된 2차원 러에이 구조를 갖는다. 복수의 검출소자(DU)가 1개 라인 또는 열(row)에만 배열된 라인센서 구성의 검출장치 또는 1개의 검출소자만이 설치된 구성의 검출장치가 본 발명의 변형 실시예로서 언급될 수 있다.
(4) 첨언하면, 본 발명의 방사선 검출장치에 의해 검출되는 방사선은 X선에 한정되지 않고 모든 종류의 방사선을 포함한다.
본 발명의 제1 방사선 검출장치에 의하면, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은, 아모르퍼스 반도체 후막의 전체 표면을 덮는 것과 같이, 대면적의 막을 생성하는데 적합한 방사선 감응형 아모르퍼스 반도체 후막과 전압 인가전극 사이에 형성된다. 또, 절연 기판과 동등한 열팽창계수를 갖는 절연보조 플레이트 부재는, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극이 형성된 최상층 표면상에 형성되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지를 사용함으로써 고정된다. 그 결과, 아모르퍼스 반도체 후막 표면의 열화, 온도 변화에 의한 뒤틀림 및 크랙의 발생에 의한 절연파괴의 발생이 방지된다. 게다가, 높은 바이어스 전압을 인가함으로써, 충분한 검출감도가 얻어질 수 있다. 또, 절연 기판과 동등한 열팽창계수를 갖는 절연보조 플레이트 부재가, 아모르퍼스 반도체 후막, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막 및 전압 인가전극이 형성된 최상층 표면상에 형성 및 고정되어, 최상층 표면을 덮는 것과 같이 고내압 경화성 합성 수지에 의해 고정되는 구조를 주목한다. 또한, 이 구조는 환경 저항성이 상대적으로 열등한 아모르퍼스 반도체 후막을 위한 보호막으로서 기능한다. 그 결과, 장기간의 신뢰성이 보증될 수 있다.
본 발명의 제2 방사선 검출장치에 의하면, 전하저장용 커패시터와 전하판독용 스위칭 소자는, 2차원 형태로 형성되어 배열된 다수의 캐리어 수집전극의 각각에 대응해서 설치된다. 제2 방사선 검출장치는, 방사선 검출유닛이 매트릭스 형태로 배열된 2차원 어레이 구성을 갖도록 구성된다. 각각의 방사선 검출유닛에 있어서, 국부적인 방사선 검출이 수행될 수 있다. 따라서, 방사선 강도의 2차원 분포의 고정밀도 측정은, 높은 바이어스 전압을 전극으로 인가함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 제3 방사선 검출장치에 의하면, 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은 0.05㎛~10㎛ 범위의 두께를 가지는 Sb2S3막이다. 본 발명의 제3 방사선 검출장치는, 아모르퍼스 반도체 후막의 표면이 고내압 경화성 합성 수지의 용제 성분에 의해 열화되는 것이 방지될 뿐만 아니라 암전류의 증가가 방지될 수 있는 우수한 효과를 갖는다. 따라서, 높은 바이어스 전압이 전극으로 인가되어도, 암전류의 증가는 작아, 고감도 검출특성이 얻어질 수 있다.
본 발명의 제4 방사선 검출장치에 의하면, 고내압 경화성 합성 수지는 에폭시 수지이다. 따라서, 이 수지는 아모르퍼스 반도체 후막에 대한 수지의 용제 성분의 반응성이 느린 반면에 경화 후의 강도가 우수하다. 그 결과, 환경 저항성이 개선된다. 장기간 신뢰성이 얻어질 수 있다.
본 발명의 제5~제7 방사선 검출장치에 의하면, 입사 방사선의 감쇄가 최소화 될 수 있다. 따라서, 더 높은 검출감도가 얻어질 수 있다.
본 발명의 제8 및 제9 방사선 검출장치에 의하면, 절연 기판과 절연보조 플레이트 부재 사이의 본딩 갭은 양호한 정밀도로 조절될 수 있다. 따라서, 입사 방사선의 감쇄 및 감도의 변동 발생을 동시에 방지함으로써, 30㎸ 이상의 고내압이 얻어질 수 있다.
Claims (9)
- 전하저장용 커패시터와 전하판독용 스위칭 소자가 형성된 절연 기판과;상기 절연 기판상에 형성되어 상기 전하저장용 커패시터와 전기적으로 연결되는 캐리어 수집전극과;상기 캐리어 수집전극상에 형성되어 방사선의 입사에 대응해서 전하 이송매체를 생성하는데 적용된 방사선 감응형 아모르퍼스 반도체 후막과;상기 아모르퍼스 반도체 후막상에 형성된 전압 인가전극과;상기 아모르퍼스 반도체 후막의 전체 표면을 덮는 것과 같이 상기 아모르퍼스 반도체 후막과 상기 전압 인가전극 사이에 형성된 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막과;상기 절연 기판과 동등한 열팽창계수를 가지고, 온도 변화에 의해서 발생하는 상기 아모르퍼스 반도체 후막의 뒤틀림을 방지하도록, 고내압 경화성 합성 수지에 의해 상기 전압 인가전극상에 형성 및 고정되는 절연보조 플레이트 부재를 포함하고,전하는, 방사선의 입사에 의해 상기 아모르퍼스 반도체 후막에서 생성된 전하 이송매체의 수에 따라 상기 전하저장용 커패시터에 저장되고, 상기 전하저장용 커패시터에 저장된 전하는 상기 스위칭 소자를 통해 방사선 검출신호로서 판독되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 방사선 검출장치는, 복수의 캐리어 수집전극이 2차원 매트릭스 형태로 배열되도록 형성되고, 하나의 전하저장용 커패시터와 하나의 전하판독용 스위칭 소자가 상기 캐리어 수집전극의 각각에 대응해서 설치된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 용제 저항적이면서 캐리어 선택적인 고저항막은, 0.05㎛~10㎛ 범위의 두께를 가지는 Sb2S3막인 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 고내압 경화성 합성 수지는, 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 플레이트 부재는, 각각 원자번호 15 이상 및 총량 1원자% 이하인 원소를 함유한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 플레이트 부재는, 방사선 감응영역에 위치된 부분의 두께가 불감응영역에 위치된 부분의 두께보다 작은 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 플레이트 부재는, 방사선 감응영역에 위치된 부분만이 개구되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 플레이트 부재와 상기 절연 기판 사이의 갭을 조절하기 위한 스패이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 절연 기판과 상기 보조 플레이트 부재 사이의 갭은, 2㎜~4㎜인 것을 특징으로 하는 방사선 검출장치.
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