WO2011004883A1 - 表面汚染モニタ - Google Patents

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type semiconductor
semiconductor layer
contamination monitor
radiation detection
surface contamination
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昭仁 洞
剛 石倉
智 高野
大佑 乾
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富士電機システムズ株式会社
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    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/163—Whole body counters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G—PHYSICS
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    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
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    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/169—Exploration, location of contaminated surface areas

Definitions

  • the present invention relates to a surface contamination monitor that detects radiation radiated from a radioactive substance adhering to the surface of a subject or a test object using a radiation detection element.
  • a hand foot cross monitor is known as a surface contamination monitor that is installed in facilities that handle radioactive materials such as nuclear power plants and hospitals and inspects the surface contamination of radioactive materials attached to the hands, feet, and clothes of the workers of the facility. It has been.
  • the hand foot cross monitor measures the radiation ( ⁇ ray, ⁇ ray, ⁇ ray) emitted from the radioactive substance, and when the measured value exceeds the alarm level, the alarm is sounded and the contaminated part is displayed on the liquid crystal display.
  • GM counters, gas flow counters, and scintillator type radiation detectors are used as radiation detection sensors for such hand foot cross monitors.
  • the GM counter and the gas flow counter detect radiation by utilizing the ionization action of gas by radiation.
  • the scintillator type radiation detection apparatus collects light from a scintillator that emits light by radiation using a guide, amplifies the collected light using a photomultiplier tube, and detects radiation using an amplified signal (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-2003). No. 167059).
  • a semiconductor-type radiation detection apparatus detects radiation by causing radiation to enter a radiation detection element composed of a semiconductor such as silicon (Si) and outputting electric charges generated by the ionization action of the radiation as an electrical signal.
  • Hand foot cloth monitors and surface contamination monitors not only inspect the contamination of radioactive materials on the surface of people and goods entering and exiting facilities that handle radiation, but also in areas where radioactive materials are handled in facilities. It is also used as a primary inspection of radioactive material surface contamination at the entrance and exit.
  • a GM counter, a gas flow counter, or a scintillator type radiation detector is used as the radiation detection sensor, the scale of the radiation detection sensor becomes large, so that the hand foot foot cross monitor and the surface contamination monitor are large and heavy. As a result, there has been a problem that the relocation to the place where the inspection should be performed cannot be easily performed.
  • the hand foot cross monitor can be reduced in size and weight by using a semiconductor type radiation detection device having a relatively small scale as a radiation detection sensor of the hand foot cross monitor. Furthermore, a semiconductor type radiation detection apparatus capable of maintaining radiation detection performance over a long period of time has been desired as a radiation detection sensor for a handfoot cross monitor.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a surface contamination monitor including a hand foot cross monitor that can be easily transferred to a place where an inspection is to be performed.
  • the surface contamination monitor of the present invention is a surface contamination monitor that detects radiation emitted from a radioactive substance attached to the surface of a subject or an inspection object with a radiation detection element, and has a folding mechanism that can fold the monitor body. It is characterized by.
  • the surface contamination monitor is a hand foot cross monitor that detects radiation emitted from a radioactive substance adhering to the surface of the hand / foot of the subject and the surface of the clothes with a radiation detection element, and measures the foot part.
  • a base provided with the radiation detecting element for the upper surface; a support provided at the center of the upper surface of the base; and the radiation detecting element fixed to the upper end of the support for hand measurement.
  • the folding mechanism is capable of folding the column to the upper surface of the base via a first hinge provided at a lower end of the column, and an intermediate portion of the column In the state where the support column is bent via the first and second hinges, the upper unit is connected to the end of the base.
  • the radiation detection element has a p-type semiconductor layer formed on a first surface side, and is bonded to the p-type semiconductor layer on a second surface side opposite to the first surface.
  • a surface contamination monitor including a hand foot cross monitor that can be easily transferred to a place where an inspection is to be performed.
  • FIG. 1 is a perspective view of the hand foot cross monitor of the present embodiment.
  • the hand foot cross monitor includes a base 1, a support 2 provided in the center of the upper surface of the base 1, and an upper unit 3 fixed to the upper end of the support 2.
  • a foot measurement unit 4 is provided in front of the top surface of the base 1.
  • the foot measurement unit 4 is provided with a pair of left and right radiation detection units 4a. Both feet of the person to be measured are placed on the pair of left and right radiation detection units 4a.
  • the pair of left and right radiation detectors 4a detect radiation ( ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays) emitted from radioactive substances attached to the surfaces of the left and right feet of the measurement subject.
  • a contact area 4b described later is provided between the pair of left and right radiation detection units 4a.
  • the hinge 2a which makes it possible to bend the support
  • a support portion 2 b that erects the support column 2 perpendicularly to the upper surface of the base 1 is provided at the lower end of the back surface of the support column 2.
  • pillar 2 is comprised from the lower area
  • the front connection portion of the lower region 2c is provided with a clasp 2e that is fitted to a protrusion 2h (see FIG. 6) provided on the front connection portion of the upper region 2d to fix the column 2 so that it cannot be bent.
  • a hinge 2f (see FIG. 6) that allows the upper region 2d to be bent toward the back surface of the lower region 2c is provided at the back surface connecting portions of both the lower region 2c and the upper region 2d. Further, a spacer 2g described later is provided below the clasp 2e at the front connection portion of the lower region 2c.
  • the upper unit 3 has a board shape that is at least thicker than the palm of the person to be measured.
  • a display unit 5 that displays the radiation measurement result of each part of the measurement subject and a buzzer 6 that issues an alarm based on the radiation measurement result are provided.
  • the upper unit 3 is provided with a pair of left and right hand measuring units 7 so as to sandwich the display unit 5.
  • the hand measurement section 7 is provided with a hand insertion section 7a into which the measurement subject's hand is inserted, and a pair of radiation detection sections 7b are provided on opposite side surfaces of the hand insertion section 7a.
  • the pair of radiation detectors 7b detect radiation ( ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays) emitted from radioactive substances attached to the palm of the subject and the back of the hand inserted into the hand insertion portion 7a.
  • a hook 3a capable of hanging the clothing measuring unit 8 is provided on one side surface of the upper unit 3.
  • the clothes measuring unit 8 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • a handle 8a for the person to be measured to hold the clothes measuring unit 8 is provided on one side of the clothing measuring unit 8, and a radiation detecting unit 8b is provided on the other side facing the clothing measuring unit 8.
  • the radiation detection unit 8b detects radiation ( ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays) emitted from a radioactive substance attached to the surface of the measurement subject's clothes.
  • the radiation detection units 4a, 7b, and 8b of such a hand foot cross monitor are semiconductor type radiation detection devices, and the radiation detection elements 10 made of semiconductor are densely arranged in two dimensions.
  • the number of the radiation detection elements 10 arranged in the radiation detection units 4a, 7b, and 8b can be changed as appropriate.
  • the radiation detection units 4a, 7b, and 8b may be a combination of a plurality of radiation detection units 50 as shown in FIG. In the radiation detection unit 50 shown in FIG. 2, four radiation detection elements 10 are fixed on one substrate 20.
  • FIG. 3 is a perspective view of a radiation detection element constituting the radiation detection unit of the hand foot cross monitor according to the present embodiment.
  • the radiation detection element 10 has a flat plate shape of 25 mm square.
  • the sectional shape of the radiation detection element 10 taken along line A in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
  • the radiation detection element 10 includes a detection unit 11, a circuit board side electrode 12, a detection surface side electrode 13, a silicon nitride film 14 as a surface protection layer, and a silicone resin as a side surface protection layer.
  • Layer 15 is mainly provided.
  • the detection unit 11 of the radiation detection element 10 includes an N-type semiconductor substrate, here an N-type silicon substrate 111.
  • a P ⁇ layer 114 is provided on one main surface of the N-type silicon substrate 111.
  • the P ⁇ layer 114 is a layer having a low impurity concentration, that is, a high electrical resistance value, and is a layer for making ohmic contact with the circuit board side electrode 12 described later.
  • the P ⁇ layer 114 is formed by diffusing elements such as boron into the N-type silicon substrate.
  • a P layer 112 is formed on the other main surface of the N-type silicon substrate 111.
  • the depth of the P layer 112 is about several tens of ⁇ m.
  • the P layer 112 is formed as follows, for example. First, a silicon oxide film is deposited on the other main surface of the N-type silicon substrate 111 by a method such as sputtering, and the silicon oxide film is patterned so as to open a portion corresponding to a region where the P layer 112 is formed. Using the silicon oxide film as a mask, an element such as boron is diffused into the exposed N-type silicon substrate, and then the silicon oxide film is removed.
  • a P + layer 113 is provided outside the N-type silicon substrate 111 exposed outside the P layer 112.
  • the P + layer 113 is a layer having a high impurity concentration, that is, a low electrical resistance value.
  • the P + layer 113 is grounded and has the same potential as the circuit board side electrode 12.
  • a positive electric field is also formed in the vicinity of the P + layer 113, and electrons move. That is, since no current flows in this region, the depletion layer 117 can be prevented from spreading to the side surface. The presence of such a P + layer 113 can reduce leakage current.
  • the P + layer 113 is formed by depositing a silicon oxide film on the other main surface of the N-type silicon substrate 111 by a method such as sputtering, and opening a portion corresponding to the formation region of the P + layer 113. Then, using the remaining silicon oxide film as a mask, an element such as boron is diffused into the exposed N-type silicon substrate 111, and then the silicon oxide film is removed.
  • a silicon oxide film 115 is formed on the N-type silicon substrate 111 exposed outside the P layer 112. This silicon oxide film 115 prevents the polarity reversal from occurring in the exposed region of the N-type silicon substrate 111 and the leakage current from flowing in the direction along the substrate surface.
  • the silicon oxide film 115 is deposited on the other main surface of the N-type silicon substrate 111 by a method such as sputtering, and the silicon oxide film 115 is patterned so as to remain on the exposed N-type silicon substrate. To form.
  • the upper layer of the silicon oxide film 115 is a gettering layer 116.
  • the gettering layer 116 captures and removes impurities contained in the silicon oxide film layer.
  • the gettering layer 116 is formed by doping the silicon oxide film 115 with phosphorus and modifying the surface.
  • a circuit board side electrode 12 is formed on the P ⁇ layer 114 of the N-type silicon substrate 111.
  • the circuit board side electrode 12 is formed by depositing an electrode material on the P ⁇ layer 114 by sputtering or the like.
  • the detection surface side electrode 13 is formed on the P layer 112 of the N-type silicon substrate.
  • the detection surface side electrode 13 is formed by depositing an electrode material on the P layer 112 by sputtering or the like and patterning the electrode material so as to remain on the P layer 112.
  • the detection surface side electrode 13 is preferably a conductive film that also serves as a light shielding film such as aluminum.
  • a silicon nitride film 14 is formed as a surface-side protective layer so as to cover the surface.
  • the silicon nitride film 14 is for extending the life of the radiation detection element 10 while maintaining the radiation detection performance.
  • the thickness of the silicon nitride film 14 is preferably 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m in consideration of an increase in leakage current due to stress generation due to high hardness.
  • the silicon nitride film 14 is formed by depositing silicon nitride on the other main surface of the N-type silicon substrate 111 by sputtering or the like.
  • the silicon nitride film is a protective film having excellent moisture resistance as can be seen from an environmental test (accelerated test) described later.
  • a paraxylylene-based organic film is used as a protective film having the same environmental performance. A thin film can also be used.
  • a silicone resin layer 15 is provided as a side surface side protective layer in the side surface region excluding the upper surface (sensitive region) of the detection unit 11.
  • the silicone resin layer 15 is also for extending the life of the radiation detection element 10 while maintaining the radiation detection performance.
  • the silicone resin layer 15 is formed by applying a silicone resin to the side surface of the detection unit 11 and drying it.
  • the P layer 112 may be an amorphous silicon layer. That is, amorphous silicon is formed on the N-type silicon substrate 111 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method through a mask in which a P-layer formation region is opened, and an amorphous silicon P layer is formed on the N-type silicon substrate 111. May be.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the beta ray radiation detecting element counts (captures) not only beta rays but also light, it has excellent environmental performance (moisture permeability) and has light-shielding properties.
  • An organic film such as polyimide that can be prevented is also used.
  • the protective film has a sufficient moisture-proof function because the thickness of the protective film can be ensured only up to about 6 ⁇ m. For this reason, it is necessary to provide sufficient moisture resistance to the protective film formed on the radiation detection element. Therefore, the entire surface including the electrode portion is covered with a silicon nitride film (or paraxylylene-based organic thin film) so that the protective film has sufficient moisture resistance.
  • the light shielding property can be realized by using a conductive film that also serves as a light shielding film such as aluminum for the detection surface side electrode 13.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram of the radiation detection unit of the hand foot cross monitor of the present embodiment.
  • a signal processing unit 30 is provided for each radiation detection element 10, and each signal processing unit 30 is connected to the MPU 40.
  • Each signal processing unit 30 amplifies the signal emitted from the radiation detection element 10.
  • MPU40 detects the signal amplified by each signal processing part 30, counts a detection signal, and calculates a radiation dose based on a count result. When the calculated radiation dose exceeds a predetermined value, the MPU 40 controls the buzzer 6 of the hand foot cross monitor so as to issue an alarm, and displays so as to display a warning of a contaminated site where the calculated radiation dose exceeds the predetermined value.
  • the unit 5 is controlled. Note that the MPU 40 can specify the contamination site in more detail by controlling the count range of the detection signal from the radiation detection element 10.
  • a person to be measured places both feet on a pair of left and right radiation detection units 4a provided in the foot measurement unit 4 in the hand foot cross monitor shown in FIG. 1 in order to detect radioactive substances attached to the surfaces of the hands and feet.
  • a hand / foot measurement start button (not shown) is pressed, and both hands are inserted into the hand insertion part 7 a provided in the pair of hand measurement parts 7.
  • the person to be measured holds the handle 8a of the clothing measuring unit 8 and presses a clothing measurement start button (not shown) in order to detect radioactive substances adhering to the surface of the clothing after hand / foot inspection.
  • the radiation detection unit 8b is brought close to its own clothes.
  • a voltage is applied to the radiation detection elements 10 arranged in the radiation detection units 4a, 7b, and 8b.
  • the radiation detection element 10 shown in FIG. 4 when a negative voltage is applied to the P layer 112 and a positive voltage is applied to the N-type silicon substrate 111, that is, when a reverse bias is applied to the pn junction, A depletion layer 117 is formed.
  • This depletion layer 117 is a region having a high specific resistance and a high electric field strength. Therefore, when radiation such as ⁇ rays enters the radiation detection element 10 in this state, it is ionized in the depletion layer 117 and is effectively collected as secondary electrons. The effectively collected secondary electrons become a pulsed current signal, and radiation can be detected by detecting this pulsed current signal.
  • a silicon nitride film 14 is formed so as to cover the other main surface of the radiation detection element 10, that is, the N-type silicon substrate 111, and a silicone resin layer is formed at least in a region including the side surface of the detection unit 11.
  • the radiation detection performance can be maintained over a long period of time. Specifically, when an accelerated test was performed by leaving the radiation detection element 10 having the configuration shown in FIG. 4 at 85 ° C. and 85% RH in a state where a reverse bias of 150 V was applied, a target leakage current value of 150 nA ( Room temperature) or less (measured value of 100 nA or less) was confirmed.
  • the bias voltage necessary for ionizing the radiation and forming the depletion layer 117 sufficient to effectively collect the secondary electrons can be reduced.
  • a bias voltage of 200 V is required to form a sufficient depletion layer 117.
  • the sufficient depletion layer 117 can be formed with a bias voltage of 100 V or less. For this reason, the structure shown in FIG. 4 is an advantageous structure from the viewpoint of withstand voltage.
  • the semiconductor detection device capable of maintaining the radiation detection performance for a long period of time is used as the radiation detection sensor, and a small and lightweight hand foot cross monitor is provided. can do.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the column of the hand foot cross monitor according to the present embodiment is bent.
  • FIG. 6 the clasp 2e fitted to the protrusion 2h of the upper region 2d of the support column 2 in FIG. 1 is removed, and the lower region 2c is bent toward the upper surface of the base 1 via the hinge 2a. .
  • the length of the lower region 2c is limited so that the lower region 2c does not protrude from the base 1 when the lower region 2c is bent.
  • a contact area 4 b is provided between the pair of radiation detection units 4 a of the foot measurement unit 4 of the base 1.
  • the contact area 4b is for contacting the clasp 2e of the lower region 2c and the spacer 2g when the lower region 2c is bent toward the upper surface of the base 1.
  • the upper region 2d from which the clasp 2e is removed is bent toward the back surface of the lower region 2c by the hinge 2f. Between the bent upper region 2d and lower region 2c, a support portion 2b provided at the lower end of the back surface of the lower region 2c is accommodated.
  • the length of the upper region 2d is set such that the upper unit 3 fixed to the upper end of the upper region 2d protrudes from the base 1 when the upper region 2d is bent.
  • a fixing portion 1 a for fixing the upper unit 3 protruding from the base 1 when the upper region 2 d is bent.
  • the fixing unit 1a fixes the upper unit 3 by fitting a groove (not shown) provided on the back surface of the upper unit 3 into the fixing unit 1a.
  • the hand foot cross monitor has been described in which the radiation detection element 10 detects the radiation emitted from the radioactive substance attached to the surface of the hand / foot of the subject (the person to be measured) and the surface of the clothes.
  • the present invention can also be applied to a surface contamination monitor (for example, a laundry monitor or an article surface contamination monitor) in which the radiation detection element 10 detects radiation emitted from a radiation substance attached to the surface of the inspection object.

Abstract

　検査を実施すべき場所への移設が簡便に実施できるハンドフットクロスモニタを含む表面汚染モニタを提供すること。モニタ本体を折り畳み可能な折り畳み機構を有する表面汚染モニタであり、足部測定用の放射線検出素子（１０）が上面に設けられた基台（１）と、前記基台（１）の上面中央奥に設けられた支柱（２）と、前記支柱（２）の上端部に固定され手部測定用の前記放射線検出素子（１０）が設けられた上部ユニット（３）とを備え、折り畳み機構は、前記支柱（２）を、該支柱（２）の下端部に設けられた第１のヒンジを介して前記基台（１）の上面に折り曲げ可能であるとともに、該支柱（２）の中間部に設けられた第２のヒンジを介して反対側に折り曲げ可能であり、前記支柱（２）が前記第１及び第２のヒンジを介して折り曲げられた状態では、前記上部ユニット（３）が前記基台（１）の端部よりも外側に出るようにした。

Description

表面汚染モニタ
　本発明は、被験者又は検査対象物の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子で検出する表面汚染モニタに関する。
　従来、原子力発電所、病院などの放射性物質を取り扱う施設に設置され、当該施設の作業者の手、足、衣服に付着した放射性物質の表面汚染を検査する表面汚染モニタとしてハンドフットクロスモニタが知られている。ハンドフットクロスモニタは、放射性物質から放出される放射線（α線、β線、γ線）を測定し、測定値が警報レベルを超えるとアラームを鳴動させるとともに汚染部位を液晶ディスプレイに表示する。
　このようなハンドフットクロスモニタの放射線検出センサとしては、ＧＭ計数管、ガスフロー計数管、シンチレータ型放射線検出装置が用いられている。ＧＭ計数管及びガスフロー計数管は、放射線による気体の電離作用を利用して放射線を検出する。また、シンチレータ型放射線検出装置は、放射線により発光するシンチレータからの光をガイドによって集光し、集光した光を光電子倍増管によって増幅し、増幅信号により放射線を検出する（例えば、特開２００３－１６７０５９号公報）。
　ところで、一般的な放射線検出センサとしては、半導体型放射線検出装置も知られている。半導体型放射線検出装置は、シリコン（Ｓｉ）などの半導体によって構成される放射線検出素子に放射線を入射させ、放射線の電離作用によって発生した電荷を電気信号として出力することにより放射線を検出する。
特開２００３-１６７０５９号公報 特開昭６３－１９３０８８号公報
　ハンドフットクロスモニタや表面汚染モニタは、放射線を取り扱う施設への出入時に出入する人や物品の表面の放射性物質による汚染を検査するばかりでなく、必要に応じて施設内の放射性物質を取り扱う場所の出入での放射性物質の表面汚染の一次検査としても使用される。ところが、放射線検出センサとしてＧＭ計数管、ガスフロー計数管、シンチレータ型放射線検出装置を用いる場合、放射線検出センサの装置規模が大きくなってしまうため、ハンドフットフットクロスモニタや表面汚染モニタが大型・重量化してしまい、検査を実施すべき場所への移設が簡便に実施できないという問題点があった。
　そこで、ハンドフットクロスモニタの放射線検出センサとして、装置規模が比較的小さい半導体型放射線検出装置を用いることにより、ハンドフットクロスモニタの小型・軽量化を図ることが期待されている。さらに、ハンドフットクロスモニタの放射線検出センサとして、長期間にわたって放射線検出性能を維持可能な半導体型放射線検出装置が望まれていた。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検査を実施すべき場所への移設が簡便に実施できるハンドフットクロスモニタを含む表面汚染モニタを提供することを目的とする。
　本発明の表面汚染モニタは、被験者又は検査対象物の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子で検出する表面汚染モニタであって、モニタ本体を折り畳み可能な折り畳み機構を有することを特徴とする。
　上記表面汚染モニタにおいて、前記表面汚染モニタは、被験者の手・足の表面及び衣服の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子で検出するハンドフットクロスモニタであり、足部測定用の前記放射線検出素子が上面に設けられた基台と、前記基台の上面中央奥に設けられた支柱と、前記支柱の上端部に固定され手部測定用の前記放射線検出素子が設けられた上部ユニットと、を備え、前記折り畳み機構は、前記支柱を、該支柱の下端部に設けられた第１のヒンジを介して前記基台の上面に折り曲げ可能であるとともに、該支柱の中間部に設けられた第２のヒンジを介して反対側に折り曲げ可能であり、前記支柱が前記第１及び第２のヒンジを介して折り曲げられた状態では、前記上部ユニットが前記基台の端部よりも外側に出ること特徴とする。
　また、上記表面汚染モニタにおいて、前記放射線検出素子は、第１の面側にｐ型半導体層が形成され、前記第１の面と反対側の第２の面側に前記ｐ型半導体層と接合したｎ型半導体層が形成された半導体基板と、前記第１の面上に形成される第１の電極と、前記第２の面上に形成される第２の電極と、前記第１の電極を含む前記第１の面の全体を被覆する防湿性を有する保護膜と、を具備することを特徴とする。
　この構成によれば、長期間にわたって放射線検出性能を維持可能な半導体型検出装置を放射線検出センサとして用いるとともに、小型・軽量な表面汚染モニタを提供することができる。
　また、上記表面汚染モニタにおいて、前記放射線検出素子の側面にシリコーン樹脂層を有することが望ましい。
　本発明によれば、検査を実施すべき場所への移設が簡便に実施できるハンドフットクロスモニタを含む表面汚染モニタを提供することができる。
本発明の実施形態に係るハンドフットクロスモニタの斜視図である。 本発明の実施形態に係る放射線検出素子から構成される放射線検出ユニットを示す図である。 本発明の実施形態に係る放射線検出素子の斜視図である。 本発明の実施形態に係る放射線検出素子の断面図である。 本発明の実施形態に係る回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係るハンドフットクロスモニタの支柱の折り曲げ構造を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本実施形態のハンドフットクロスモニタの斜視図である。ハンドフットクロスモニタは、基台１と、基台１の上面中央奥に設けられた支柱２と、支柱２の上端部に固定された上部ユニット３とから構成される。
　基台１の上面手前には、足測定部４が設けられる。足測定部４には、左右一対の放射線検出部４ａが設けられる。左右一対の放射線検出部４ａ上には、被測定者の両足が乗せられる。左右一対の放射線検出部４ａは、被測定者の左足及び右足の表面に付着した放射性物質から放出される放射線（α線、β線、γ線）を検出する。なお、左右一対の放射線検出部４ａの間には、後述する接触エリア４ｂが設けられている。
　支柱２の正面下端部には、基台１の上面に向かって支柱２を折り曲げ可能にするヒンジ２ａが設けられている。支柱２の背面下端部には、基台１の上面に対して垂直に支柱２を正立させる支え部２ｂが設けられる。また、支柱２は、支柱２の中間付近で連結された下部領域２ｃと上部領域２ｄとから構成されている。下部領域２ｃの正面連結部には、上部領域２ｄの正面連結部に設けられた突起２ｈ（図６参照）に嵌合させて、支柱２を折り曲げ不可能に固定する留め金２ｅが設けられる。下部領域２ｃ及び上部領域２ｄ双方の背面連結部には、下部領域２ｃの背面に向かって上部領域２ｄを折り曲げ可能にするヒンジ２ｆ（図６参照）が設けられる。また、下部領域２ｃの正面連結部には、留め金２ｅの下方に、後述するスペーサ２ｇが設けられる。
　上部ユニット３は、被測定者の手の平よりも少なくとも厚い盤体形状を有する。上部ユニット３の上面中央部には、被測定者の各部位の放射線測定結果を表示する表示部５と、当該放射線測定結果に基づいてアラームを発するブザー６が設けられる。また、上部ユニット３には、表示部５を挟むように、左右一対の手測定部７が設けられる。手測定部７には、被測定者の手が挿入される手挿入部７ａが設けられており、手挿入部７ａの対向する側面には、一対の放射線検出部７ｂが設けられる。一対の放射線検出部７ｂは、手挿入部７ａに挿入された被測定者の手の平及び手の甲の表面に付着した放射性物質から放出される放射線（α線、β線、γ線）を検出する。
　また、上部ユニット３の一方の側面には、衣服測定部８を吊り下げ可能なフック３ａが設けられる。衣服測定部８は、略長方体形状である。衣服測定部８の一方の側面には、被測定者が衣服測定部８を手持ちするための取手８ａが設けられており、対向する他方の側面には、放射線検出部８ｂが設けられる。放射線検出部８ｂは、被測定者の衣服の表面に付着した放射性物質から放出される放射線（α線、β線、γ線）を検出する。
　このようなハンドフットクロスモニタの放射線検出部４ａ、７ｂ、８ｂは、半導体型の放射線検出装置であり、半導体によって構成される放射線検出素子１０が２次元上に密に配列されている。なお、放射線検出部４ａ、７ｂ、８ｂに配列される放射線検出素子１０の数は、適宜変更可能である。また、放射線検出部４ａ、７ｂ、８ｂは、図２に示すような放射線検出ユニット５０を複数組み合わせたものであってもよい。図２に示す放射線検出ユニット５０では、１つの基板２０上に４つの放射線検出素子１０が固定される。
　図３は、本実施形態に係るハンドフットクロスモニタの放射線検出部を構成する放射線検出素子の斜視図である。図３に示すように、放射線検出素子１０は、２５ｍｍ四方の平板形状を有する。放射線検出素子１０の構成を詳述するために、図４を参照し、図３の線Ａにおける放射線検出素子１０の断面形状を説明する。図４に示すように、放射線検出素子１０は、検出部１１と、回路基板側電極１２と、検出面側電極１３と、表面保護層としてのシリコン窒化膜１４と、側面保護層としてのシリコーン樹脂層１５と、を主に備えている。
　放射線検出素子１０の検出部１１は、Ｎ型半導体基板、ここではＮ型シリコン基板１１１で構成されている。Ｎ型シリコン基板１１１の一方の主面には、Ｐ－層１１４が設けられている。Ｐ－層１１４は、不純物濃度が低い、すなわち電気抵抗値が高い層であり、後述する回路基板側電極１２との間でオーミック接触させるための層である。Ｐ－層１１４は、ホウ素などの元素をＮ型シリコン基板に拡散させることにより形成する。
　Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面には、Ｐ層１１２が形成されている。このＰ層１１２の深さは、約数十μｍ程度である。Ｐ層１１２は、例えば、次のようにして形成する。まず、Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面上にシリコン酸化膜をスパッタリングなどの方法で被着し、Ｐ層１１２の形成領域に対応する部分を開口するようにシリコン酸化膜をパターニングし、残存したシリコン酸化膜をマスクにして、露出したＮ型シリコン基板にホウ素などの元素を拡散させ、その後シリコン酸化膜を除去する。
　Ｐ層１１２の外側において露出しているＮ型シリコン基板１１１の外側には、Ｐ＋層１１３が設けられている。Ｐ＋層１１３は、不純物濃度が高い、すなわち電気抵抗値が低い層である。このＰ＋層１１３は接地されており、回路基板側電極１２と同電位となっている。Ｐ＋層１１３付近もプラス電界が形成されて電子が移動する。すなわち、この領域では電流が流れないため、空乏層１１７が側面まで拡がることを防止できる。このようなＰ＋層１１３の存在により、漏れ電流を低減することができる。Ｐ＋層１１３は、Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面上にシリコン酸化膜をスパッタリングなどの方法で被着し、Ｐ＋層１１３の形成領域に対応する部分を開口するようにシリコン酸化膜をパターニングし、残存したシリコン酸化膜をマスクにして、露出したＮ型シリコン基板１１１にホウ素などの元素を拡散させ、その後シリコン酸化膜を除去する。
　Ｐ層１１２の外側において露出しているＮ型シリコン基板１１１上には、シリコン酸化膜１１５が形成されている。このシリコン酸化膜１１５は、露出しているＮ型シリコン基板１１１の領域で極性反転が起きて、基板表面に沿う方向に漏れ電流が流れてしまうことを防止する。シリコン酸化膜１１５は、Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面上にシリコン酸化膜をスパッタリングなどの方法で被着し、露出したＮ型シリコン基板上に残存させるようにシリコン酸化膜１１５をパターニングすることにより形成する。シリコン酸化膜１１５の上層は、ゲッタリング層１１６である。ゲッタリング層１１６は、シリコン酸化膜層に含まれる不純物を捕獲、除去するものである。ゲッタリング層１１６は、シリコン酸化膜１１５にリンをドープして表面改質することにより形成する。
　Ｎ型シリコン基板１１１のＰ－層１１４上には、回路基板側電極１２が形成されている。回路基板側電極１２は、Ｐ－層１１４上に電極材料をスパッタリングなどにより被着することにより形成する。Ｎ型シリコン基板のＰ層１１２上には、検出面側電極１３が形成されている。検出面側電極１３は、Ｐ層１１２上に電極材料をスパッタリングなどにより被着し、Ｐ層１１２上に残存させるように電極材料をパターニングすることにより形成する。検出面側電極１３は、アルミなどの遮光膜をかねた導電膜であることが望ましい。
　Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面側には、その表面を被覆するように表面側保護層として、シリコン窒化膜１４が形成されている。シリコン窒化膜１４は、放射線検出性能を維持しつつ、放射線検出素子１０の寿命を長くするためのものである。シリコン窒化膜１４の厚さは、硬度が高いことに起因する応力発生による漏れ電流の増加を考慮すると、０．５μｍ～１．５μｍであることが好ましい。シリコン窒化膜１４は、Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面上にシリコン窒化物をスパッタリングなどにより被着することにより形成する。シリコン窒化膜は、後述する対環境試験（促進試験）から判るように防湿性に優れた保護膜であるが、同様の対環境性能を有する保護膜として、シリコン窒化膜の他に、パラキシリレン系有機薄膜を用いることもできる。
　また、検出部１１の上面（有感部領域）を除いた側面領域には、側面側保護層として、シリコーン樹脂層１５が設けられている。シリコーン樹脂層１５も、放射線検出性能を維持しつつ、放射線検出素子１０の寿命を長くするためのものである。上記シリコン窒化膜１４及びシリコーン樹脂層１５を設けることにより、より確実に、放射線検出性能を維持しつつ、放射線検出素子１０の寿命を長くすることができる。シリコーン樹脂層１５は、検出部１１の側面にシリコン樹脂を塗布し、乾燥することにより形成する。
　なお、このような検出部１１において、Ｐ層１１２は、アモルファスシリコン層であっても良い。すなわち、Ｎ型シリコン基板１１１上にＰ層形成領域を開口したマスクを介してアモルファスシリコンをＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で成膜して、Ｎ型シリコン基板１１１上にアモルファスシリコンＰ層を形成しても良い。
　ここで、ベータ線放射線検出素子では、ベータ線だけでなく光も計数（捕獲）してしまうことから、対環境性能（透湿性能）に優れかつ遮光性を有し、使用時の素子の汚染防止も可能なポリイミド等の有機膜を併用する。ところが、ベータ線よりも飛程が短いアルファ線の場合、保護膜の厚さとして６μｍ程度までしか確保できないので、保護膜に十分な防湿性の機能を持たせることは困難である。このため、放射線検出素子に形成する保護膜に十分な防湿性を持たせる必要がある。そこで、電極部分を含む表面全面をシリコン窒化膜（又はパラキシリレン系有機薄膜）で覆い、保護膜に十分な防湿性を持たせている。遮光性は検出面側電極１３にアルミなどの遮光膜をかねた導電膜を用いることで実現可能である。
　以上のような放射線検出部４ａ、７ｂ、８ａには、図５に示すような回路ブロックが接続される。図５は、本実施形態のハンドフットクロスモニタの放射線検出部の回路ブロック図である。図５に示すように、放射線検出部４ａ、７ｂ、８ａでは、放射線検出素子１０毎に信号処理部３０が設けられ、各信号処理部３０は、ＭＰＵ４０に接続されている。
　各信号処理部３０は、放射線検出素子１０から放出された信号を増幅する。ＭＰＵ４０は、各信号処理部３０で増幅された信号を検出し、検出信号をカウントし、カウント結果に基づいて放射線量を算出する。ＭＰＵ４０は、算出した放射線量が所定値を超える場合、アラームを発するようにハンドフットクロスモニタのブザー６を制御し、算出した放射線量が所定値を超えた汚染部位の警告表示を行うように表示部５を制御する。なお、ＭＰＵ４０は、放射線検出素子１０からの検出信号のカウント範囲を制御することによって、汚染部位をより詳細に特定することが可能である。
　次に、図１及び４を参照し、以上のように構成されたハンドフットクロスモニタにおいて、被測定者の手、足、衣服の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を検出する動作について説明する。
　被測定者は、手、足の表面に付着した放射性物質を検出するために、図１に示すハンドフットクロスモニタにおいて、足測定部４に設けられた左右一対の放射線検出部４ａに両足を乗せるとともに、手・足測定開始ボタン（不図示）を押下し、一対の手測定部７に設けられた手挿入部７ａに両手を挿入する。また、被測定者は、手・足の検査後に、衣服の表面に付着した放射性物質を検出するために、衣服測定部８の取手８ａを保持して、衣服測定開始ボタン（不図示）を押下し、放射線検出部８ｂを自身の衣服に近づける。
　被測定者によって手・足測定開始ボタンや衣服測定開始ボタンが押下されると、放射線検出部４ａ、７ｂ、８ｂに配列された放射線検出素子１０に電圧が印加される。図４に示す放射線検出素子１０において、Ｐ層１１２に負電圧を印加し、Ｎ型シリコン基板１１１に正電圧を印加すると、すなわち、ｐｎ接合に逆方向バイアスを印加すると、Ｎ型シリコン基板１１１に空乏層１１７が形成される。この空乏層１１７は、高い比抵抗であり、電界強度が高い領域である。したがって、この状態の放射線検出素子１０にβ線のような放射線が入射すると、空乏層１１７において電離し、２次電子となって有効に集められる。この有効に集められた２次電子がパルス状の電流信号となり、このパルス状の電流信号を検出することにより放射線を検出することができる。
　このような放射線検出素子１０の構成、すなわち、Ｎ型シリコン基板１１１の他方の主面を被覆するようにシリコン窒化膜１４が形成されており、少なくとも検出部１１の側面を含む領域にシリコーン樹脂層１５が設けられている構成によれば、長期間にわたって放射線検出性能を維持することができる。具体的に、図４に示す構成の放射線検出素子１０に逆バイアス１５０Ｖを印加した状態で８５℃、８５％ＲＨに放置した促進試験を行ったところ、１０００時間以上にわたって、目標漏れ電流値１５０ｎＡ（室温）以下（実測値１００ｎＡ以下）を維持したことが確認できた。
　また、本実施形態に係る構成の放射線検出素子１０においては、放射線を電離し、２次電子として有効に集めるために十分な空乏層１１７を形成するのに必要なバイアス電圧を低くすることができる。Ｐ型シリコン基板にＮ層を設けた構造においては、十分な空乏層１１７を形成するためには、２００Ｖのバイアス電圧が必要となる。このような構成では、全体として絶縁耐圧性を高める必要がある。一方、図４に示す構造、すなわちＮ型シリコン基板１１１にＰ層１１２を設けた構造では、１００Ｖ以下のバイアス電圧で十分な空乏層１１７を形成することができる。このため、図４に示す構造は、絶縁耐圧の観点からも有利な構造である。
　以上のように、本実施形態に係るハンドフットクロスモニタによれば、長期間にわたって放射線検出性能を維持可能な半導体型検出装置を放射線検出センサとして用いるとともに、小型・軽量なハンドフットクロスモニタを提供することができる。
　なお、本実施形態に係るハンドフットクロスモニタは、設置場所へ移動する場合又は収納する場合には、支柱２を折りたたみ、持ち運び容易な形状にすることができ、収納スペースを小さくすることが可能である。図６は、本実施形態のハンドフットクロスモニタの支柱を折り曲げた様子を示す図である。
　図６では、図１において支柱２の上部領域２ｄの突起２ｈに嵌合していた留め金２ｅが外され、下部領域２ｃがヒンジ２ａを介して基台１の上面に向かって折り曲げられている。下部領域２ｃの長さは、下部領域２ｃを折り曲げた場合に、基台１から下部領域２ｃが突出しないように制限されている。また、基台１の足測定部４の一対の放射線検出部４ａの間には、接触エリア４ｂが設けられている。接触エリア４ｂは、下部領域２ｃを基台１の上面に向かって折り曲げたときに、下部領域２ｃの留め金２ｅとスペーサ２ｇとを接触させるためのものである。この接触エリア４ｂを設けたことにより、下部領域２ｃを折り曲げたときに、下部領域２ｃが放射線検出部４ａに接触することによって、放射線検出素子１０に傷がつくのを防止することができる。
　また、図６では、留め金２ｅが外された上部領域２ｄがヒンジ２ｆによって下部領域２ｃの背面に向かって折り曲げられている。折り曲げられた上部領域２ｄと下部領域２ｃとの間には、下部領域２ｃの背面下端部に設けられた支え部２ｂが収納される。上部領域２ｄの長さは、上部領域２ｄを折り曲げた場合に、基台１から上部領域２ｄの上端部に固定された上部ユニット３が突出する長さに設定されている。また、基台１の背面には、上部領域２ｄを折り曲げた場合に、基台１から突出した上部ユニット３を固定する固定部１ａが設けられている。固定部１ａは、上部ユニット３の背面に設けられた溝（図示なし）を固定部１ａに嵌合させて、上部ユニット３を固定する。このように、支柱２を折りたたみ可能に構成することによって、ハンドフットクロスモニタを持ち運び容易な形状にすることができ、収納スペースを小さくすることが可能である
　なお、本実施形態では、被験者（被測定者）の手・足の表面及び衣服の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子１０で検出するハンドフットクロスモニタについて説明した。しかしながら、本発明は、検査対象物の表面に付着した放射線物質から放射される放射線を放射線検出素子１０で検出する表面汚染モニタ（例えば、ランドリーモニタや物品表面汚染モニタ）にも適用可能である。
　本出願は、２００９年７月１０日出願の特願２００９－１６４０９２に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
 

Claims (11)

  1. 　被験者又は検査対象物の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子で検出する表面汚染モニタであって、モニタ本体を折り畳み可能な折り畳み機構を有することを特徴とする表面汚染モニタ。
  2. 　請求項１記載の表面汚染モニタにおいて、
    　前記表面汚染モニタは、被験者の手・足の表面及び衣服の表面に付着した放射性物質から放射される放射線を放射線検出素子で検出するハンドフットクロスモニタであり、
    　足部測定用の前記放射線検出素子が上面に設けられた基台と、
    　前記基台の上面中央奥に設けられた支柱と、
    　前記支柱の上端部に固定され手部測定用の前記放射線検出素子が設けられた上部ユニットと、を備え、
    　前記折り畳み機構は、
    　前記支柱を、該支柱の下端部に設けられた第１のヒンジを介して前記基台の上面に折り曲げ可能であるとともに、該支柱の中間部に設けられた第２のヒンジを介して反対側に折り曲げ可能であり、
    　前記支柱が前記第１及び第２のヒンジを介して折り曲げられた状態では、前記上部ユニットが前記基台の端部よりも外側に出ること特徴とする表面汚染モニタ。
  3. 　請求項１記載の表面汚染モニタにおいて、
    　前記放射線検出素子は、
    　第１の面側にｐ型半導体層が形成され、前記第１の面と反対側の第２の面側に前記ｐ型半導体層と接合したｎ型半導体層が形成された半導体基板と、
    　前記第１の面上に形成される第１の電極と、
    　前記第２の面上に形成される第２の電極と、
    　前記第１の電極を含む前記第１の面の全体を被覆する防湿性を有する保護膜と、を具備することを特徴とする表面汚染モニタ。
  4. 　前記防湿性を有する保護膜は、シリコン窒化膜を有することを特徴とする請求項３記載の表面汚染モニタ。
  5. 　前記防湿性を有する保護膜は、パラキシリレン系有機薄膜を有することを特徴とする請求項３記載の表面汚染モニタ。
  6. 　前記第１の電極は、遮光性を有する導電膜で形成されていることを特徴とする請求項３記載の表面汚染モニタ。
  7. 　前記ｎ型半導体層の一部が、前記ｐ型半導体層の側面を囲んで前記第１の面側に形成され、
    　前記ｐ型半導体層の側面の外側に前記ｎ型半導体層を介して、他のｐ型半導体層が形成されており、
    　前記他のｐ型半導体層と前記第２の電極が同電位となるように電気的に接続されたことを特徴とする請求項３記載の表面汚染モニタ。
  8. 　前記第１の面において、前記ｎ型半導体層が形成された領域に酸化シリコン膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の表面汚染モニタ。
  9. 　前記半導体基板はＮ型半導体基板であり、前記ｐ型半導体層は前記ｎ型半導体基板に不純物元素が拡散して形成された半導体層であることを特徴とする請求項３に記載の表面汚染モニタ。
  10. 　前記ｎ型半導体層と前記第２の電極の間に、前記ｐ型半導体層より不純物濃度が小さいｐ－層を有することを特徴とする請求項３に記載の表面汚染モニタ。
  11. 　前記放射線検出素子の側面にシリコーン樹脂層を有することを特徴とする請求項３記載の表面汚染モニタ。
     
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