RU2024110609A

RU2024110609A - Детектор радиации и массив детекторов радиации

Info

Publication number: RU2024110609A
Application number: RU2024110609A
Authority: RU
Inventors: Сого КАМАКУРА; Хаято НИСИМИЯ; Синтаро КАМАДА
Original assignee: Хамамацу Фотоникс К.К.
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-04-26

Claims

1. Детектор радиации, содержащий:

сцинтиллятор, включающий в себя пару торцевых поверхностей, противоположных друг другу в первом направлении, и одну боковую поверхность, соединяющую пару торцевых поверхностей;

полупроводниковый фотодетектор, включающий в себя полупроводниковую подложку, расположенную напротив этой одной боковой поверхности; и

элемент разводки, электрически соединенный с полупроводниковым фотодетектором, в котором

длина сцинтиллятора в первом направлении больше, чем длина сцинтиллятора во втором направлении, ортогональном к этой одной боковой поверхности,

длина одной боковой поверхности в первом направлении больше, чем ширина одной боковой поверхности в третьем направлении, ортогональном к первому направлению и второму направлению,

полупроводниковая подложка включает в себя

первую часть, которая покрыта одной боковой поверхностью, и в которой располагаются множество областей фотообнаружения, и

вторую часть, которая не покрыта одной боковой поверхностью и первой частью,

причем первая часть и вторая часть располагаются в первом направлении,

полупроводниковый фотодетектор включает в себя множество областей фотообнаружения, расположенных в первой части, множество первых электродов, расположенных во второй части, и второй электрод, расположенный во второй части,

каждая из множества областей фотообнаружения включает в себя по меньшей мере один лавинный фотодиод, расположенный в первом направлении и функционирующий в режиме Гейгера, и по меньшей мере один гасящий резистор, электрически соединенный последовательно с одним из анода или катода соответствующего по меньшей мере одного лавинного фотодиода,

по меньшей мере один гасящий резистор, включенный в соответствующую область фотообнаружения из множества областей фотообнаружения, электрически соединен со множеством первых электродов,

другой из анода или катода каждого из лавинных фотодиодов электрически соединен со вторым электродом, и

элемент разводки включает в себя множество проводников, электрически соединенных с соответствующим первым электродом из множества первых электродов и проводником, соединенным со вторым электродом.

2. Детектор радиации по п. 1, в котором

пара торцевых поверхностей включает в себя одну торцевую поверхность, наклоненную относительно второго направления.

3. Детектор радиации по п. 1 или 2, в котором

пара торцевых поверхностей включает в себя одну торцевую поверхность, проходящую во втором направлении, и

одна торцевая поверхность имеет форму треугольной волны в поперечном сечении.

4. Детектор радиации по п. 1 или 2, в котором

одна торцевая поверхность включает в себя шероховатую поверхность.

5. Детектор радиации по любому из пп. 1-4, в котором

сцинтиллятор включает в себя другую боковую поверхность, имеющую форму треугольной волны в поперечном сечении, и

другая боковая поверхность связывает пару торцевых поверхностей и является смежной с одной боковой поверхностью.

6. Детектор радиации по любому из пп. 1-4, в котором

сцинтиллятор включает в себя другую боковую поверхность, которая включает в себя шероховатую поверхность, и

7. Детектор радиации по любому из пп. 1-6, в котором

если смотреть во втором направлении, одна область, включающая в себя контуры множества областей фотообнаружения, имеет форму, соответствующую форме контура одной боковой поверхности.

8. Детектор радиации по п. 1, в котором

сцинтиллятор включает в себя множество частей, являющихся независимыми друг друга и соответствующих множеству областей фотообнаружения, и

каждая из множества частей включает в себя пару поверхностей, противоположных друг другу в первом направлении, и соединительную поверхность, соединяющую эту пару противоположных поверхностей и противоположную полупроводниковой подложке.

9. Детектор радиации по п. 8, в котором множество частей соединены друг с другом.

10. Детектор радиации по п. 9, дополнительно содержащий светоотражающий элемент, в котором светоотражающий элемент располагается между множеством частей.

11. Детектор радиации по любому из пп. 8-10, в котором пара противоположных поверхностей включает в себя одну противоположную поверхность, наклоненную относительно второго направления.

12. Детектор радиации по любому из пп. 8-11, в котором

пара противоположных поверхностей включает в себя одну противоположную поверхность, проходящую во втором направлении, и

одна противоположная поверхность имеет форму треугольной волны в поперечном сечении.

13. Детектор радиации по любому из пп. 8-11, в котором

одна противоположная поверхность включает в себя шероховатую поверхность.

14. Детектор радиации по любому из пп. 8-13, в котором

сцинтиллятор включает в себя другую соединительную поверхность, которая связывает пару противоположных поверхностей и является смежной с соединительной поверхностью, и

другая соединительная поверхность имеет форму треугольной волны в поперечном сечении.

15. Детектор радиации по любому из пп. 8-13, в котором

другая соединительная поверхность включает в себя шероховатую поверхность.

16. Детектор радиации по любому из пп. 8-15, в котором если смотреть во втором направлении, каждая из множества областей фотообнаружения имеет форму контура соединительной поверхности соответствующей части из множества частей, противоположных полупроводниковой подложке.

17. Детектор радиации по любому из пп. 1-16, в котором сцинтиллятор имеет прямоугольную форму или треугольную форму, если смотреть в первом направлении.

18. Детектор радиации по любому из пп. 1-17, в котором

множество областей фотообнаружения включает в себя первую область фотообнаружения и вторую область фотообнаружения, находящуюся ближе ко второй части, чем первая область фотообнаружения, и

ширина проводника, электрически соединяющего один из первых электродов, соответствующих первой области фотообнаружения, и первую область фотообнаружения, больше, чем ширина проводника, электрически соединяющего один из первых электродов, соответствующих второй области фотообнаружения, и вторую область фотообнаружения.

19. Детектор радиации по любому из пп. 1-18, дополнительно содержащий:

основу; а также первый провод и второй провод, в котором

основа расположена таким образом, что полупроводниковая подложка помещается между основой и сцинтиллятором, и включает в себя третью часть, покрытую полупроводниковой подложкой, и четвертую часть, не покрытую полупроводниковой подложкой,

третья часть и четвертая часть располагаются в первом направлении,

четвертая часть включает в себя первый контакт и второй контакт,

первый контакт и второй контакт и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью основы, и

первый контакт электрически соединен с первым электродом первым проводом, а второй контакт электрически соединен со вторым электродом вторым проводом.

20. Детектор радиации по п. 19, дополнительно содержащий

смолу, покрывающую первый провод и второй провод.

21. Детектор радиации по любому из пп. 1-20, дополнительно содержащий

светоотражатель, в котором

светоотражатель располагается таким образом, что полупроводниковая подложка помещается между светоотражателем и сцинтиллятором.

22. Детектор радиации по п. 19 или 20, дополнительно содержащий

светоотражатель, в котором

светоотражатель располагается таким образом, что полупроводниковая подложка и основа помещаются между светоотражателем и сцинтиллятором.

23. Детектор радиации по любому из пп. 1-22, в котором элемент разводки располагается на той же самой стороне, что и сцинтиллятор, относительно полупроводниковой подложки.

24. Детектор радиации по любому из пп. 1-18 или 21, в котором по меньшей мере часть элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью полупроводниковой подложки.

25. Детектор радиации по любому из пп. 19, 20 или 22, в котором по меньшей мере часть элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью основы.

26. Детектор радиации по п. 21 или 22, в котором светоотражатель имеет толщину 0,05-100 мкм.

27. Детектор радиации по любому из пп. 1-26, в котором

элемент разводки и полупроводниковая подложка обладают гибкостью, и

гибкость элемента разводки является более высокой, чем гибкость полупроводниковой подложки.

28. Детектор радиации, содержащий:

сцинтиллятор, имеющий прямоугольную форму, если смотреть в первом направлении, и включающий в себя пару торцевых поверхностей, противоположных друг другу в первом направлении, первую боковую поверхность, соединяющую пару торцевых поверхностей, и вторую боковую поверхность, соединяющую пару торцевых поверхностей и смежную с первой боковой поверхностью;

первый полупроводниковый фотодетектор, включающий в себя первую полупроводниковую подложку, расположенную напротив первой боковой поверхности;

второй полупроводниковый фотодетектор, включающий в себя вторую полупроводниковую подложку, расположенную напротив второй боковой поверхности;

первый элемент разводки, электрически соединенный с первым полупроводниковым фотодетектором; и

второй элемент разводки, электрически соединенный со вторым полупроводниковым фотодетектором, причем

сцинтиллятор имеет прямоугольную форму, если смотреть в первом направлении,

длина сцинтиллятора в первом направлении больше, чем обе из длины сцинтиллятора во втором направлении, ортогональном первой боковой поверхности, и длины сцинтиллятора в третьем направлении, ортогональном второй боковой поверхности,

длина первой боковой поверхности в первом направлении больше, чем ширина первой боковой поверхности в третьем направлении,

длина второй боковой поверхности в первом направлении больше, чем ширина второй боковой поверхности во втором направлении,

каждая из первой полупроводниковой подложки и второй полупроводниковой подложки включает в себя первую часть, покрытую любой из соответствующей первой боковой поверхности и второй боковой поверхности, и вторую часть, не покрытую любой из соответствующей первой боковой поверхности и второй боковой поверхности,

каждый из первого полупроводникового фотодетектора и второго полупроводникового фотодетектора включает в себя множество областей фотообнаружения, расположенных в первой части, множество первых электродов, расположенных во второй части, и второй электрод, расположенный во второй части,

первый элемент разводки и второй элемент разводки включают в себя множество проводников, электрически соединенных с соответствующим первым электродом из множества первых электродов и проводником, соединенным со вторым электродом.

29. Детектор радиации по п. 28, в котором пара торцевых поверхностей включает в себя одну торцевую поверхность, наклоненную относительно второго направления.

30. Детектор радиации по п. 28 или 29, в котором

31. Детектор радиации по п. 28 или 29, в котором

32. Детектор радиации по любому из пп. 28-31, в котором

если смотреть во втором направлении, одна область, включающая в себя контуры множества областей фотообнаружения, имеет форму, соответствующую форме контура боковой поверхности, и

если смотреть в третьем направлении, одна область, включающая в себя контуры множества областей фотообнаружения, имеет форму, соответствующую форме контура боковой поверхности.

33. Детектор радиации по п. 28, в котором

каждая из множества частей включает в себя пару поверхностей, противоположных друг другу в первом направлении, первую соединительную поверхность, которая соединяет пару противоположных поверхностей и располагается напротив первой полупроводниковой подложки, и вторую соединительную поверхность, которая соединяет пару противоположных поверхностей, располагается напротив второй полупроводниковой подложки и является смежной с первой соединительной поверхностью.

34. Детектор радиации по п. 33, в котором множество частей соединены друг с другом.

35. Детектор радиации по п. 34, дополнительно содержащий

светоотражающий элемент, в котором

светоотражающий элемент располагается между множеством частей.

36. Детектор радиации по любому из пп. 33-35, в котором пара противоположных поверхностей включает в себя одну противоположную поверхность, наклоненную относительно второго направления.

37. Детектор радиации по любому из пп. 33-36, в котором

38. Детектор радиации по любому из пп. 33-36, в котором

39. Детектор радиации по любому из пп. 33-38, в котором

если смотреть во втором направлении, каждая из множества областей фотообнаружения имеет форму контура первой соединительной поверхности соответствующей части из множества частей, противоположных первой полупроводниковой подложке, и

если смотреть в третьем направлении, каждая из множества областей фотообнаружения имеет форму контура второй соединительной поверхности, соответствующей части из множества частей, противоположных второй полупроводниковой подложке.

40. Детектор радиации по любому из пп. 28-39, в котором

множество областей фотообнаружения включает в себя первую область фотообнаружения и вторую область фотообнаружения, находящуюся ближе к второй части, чем первая область фотообнаружения, и

41. Детектор радиации по любому из пп. 28-40, дополнительно содержащий:

первую основу и вторую основу; а также первый провод и второй провод, в котором

первая основа расположена таким образом, что первая полупроводниковая подложка помещается между первой основой и сцинтиллятором,

вторая основа расположена таким образом, что вторая полупроводниковая подложка помещается между соответствующей второй основой и сцинтиллятором,

первая основа включает в себя третью часть, покрытую первой полупроводниковой подложкой, и четвертую часть, не покрытую первой полупроводниковой подложкой, а вторая основа включает в себя третью часть, покрытую второй полупроводниковой подложкой, и четвертую часть, не покрытую второй полупроводниковой подложкой,

каждая из четвертых частей включает в себя первый контакт и второй контакт,

первый контакт и сцинтиллятор располагаются перед той же самой поверхностью первой основы, а второй контакт и сцинтиллятор располагаются перед той же самой поверхностью второй основы, и

42. Детектор радиации по п. 41, дополнительно содержащий смолу, покрывающую первый провод и второй провод.

43. Детектор радиации по любому из пп. 28-40, дополнительно содержащий:

первый светоотражатель; и второй светоотражатель, в котором

первый светоотражатель располагается таким образом, что первая полупроводниковая подложка помещается между первым светоотражателем и сцинтиллятором, и

второй светоотражатель располагается таким образом, что вторая полупроводниковая подложка помещается между вторым светоотражателем и сцинтиллятором.

44. Детектор радиации по п. 41 или 42, дополнительно содержащий:

первый светоотражатель располагается таким образом, что первая полупроводниковая подложка и первая основа помещаются между первым светоотражателем и сцинтиллятором, и

второй светоотражатель располагается таким образом, что вторая полупроводниковая подложка и вторая основа располагаются между вторым светоотражателем и сцинтиллятором.

45. Детектор радиации по любому из пп. 28-44, в котором

первый элемент разводки располагается на той же самой стороне, что и сцинтиллятор, относительно первой полупроводниковой подложки, и

второй элемент разводки располагается на той же самой стороне, что и сцинтиллятор, относительно второй полупроводниковой подложки.

46. Детектор радиации по любому из пп. 28-40 или 44, в котором

по меньшей мере часть первого элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью первой полупроводниковой подложки, и

по меньшей мере часть второго элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью второй полупроводниковой подложки.

47. Детектор радиации по любому из пп. 41, 42 или 44, в котором

по меньшей мере часть первого элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью первой основы, и

по меньшей мере часть второго элемента разводки и сцинтиллятор располагаются перед одной и той же поверхностью второй основы.

48. Детектор радиации по п. 43 или 44, в котором первый светоотражатель и второй светоотражатель имеют толщину 0,05-100 мкм.

49. Детектор радиации по любому из пп. 28-46, в котором

первый элемент разводки, второй элемент разводки, первая полупроводниковая подложка и вторая полупроводниковая подложка обладают гибкостью,

гибкость первого элемента разводки является более высокой, чем гибкость первой полупроводниковой подложки, и

гибкость второго элемента разводки является более высокой, чем гибкость второй полупроводниковой подложки.

50. Массив детекторов радиации, содержащий

множество детекторов радиации, двумерно расположенных в матрице, если смотреть в первом направлении, в котором

каждый из множества детекторов радиации представляет собой детектор радиации по любому из пп. 1-27, и

полупроводниковый фотодетектор одного из детекторов радиации располагается с полупроводниковым фотодетектором другого из детекторов радиации, смежных с этим одним детектором радиации, в направлении, параллельном одной боковой поверхности.

51. Массив детекторов радиации по п. 44, в котором полупроводниковые фотодетекторы, смежные друг другу в направлении, параллельном одной боковой поверхности, формируются как единое целое.

52. Массив детекторов радиации, содержащий

каждый из множества детекторов радиации представляет собой детектор радиации по любому из пп. 28-49,

первый полупроводниковый фотодетектор одного из детекторов радиации располагается так, чтобы быть смежным с первым полупроводниковым фотодетектором другого из детекторов радиации в третьем направлении, и

второй полупроводниковый фотодетектор одного детектора радиации располагается так, чтобы быть смежным со вторым полупроводниковым фотодетектором другого из детекторов радиации во втором направлении.

53. Массив детекторов радиации по п. 52, в котором первые полупроводниковые фотодетекторы, смежные друг с другом в третьем направлении, формируются как единое целое.

54. Массив детекторов радиации по п. 52 или 53, в котором вторые полупроводниковые фотодетекторы, смежные друг с другом во втором направлении, формируются как единое целое.